-
Die
Erfindung betrifft eine Zug-Druck-Strebe für eine Fahrzeugkarosserie
der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art und ein
korrespondierendes Verfahren zur Herstellung einer Zug-Druck-Strebe.
-
Derartige
Zug-Druck-Streben werden in der Fahrzeugkarosserie beispielsweise
als Domstreben eingesetzt, um die Fahrzeugkarosserie zusätzlich
zu versteifen. Hierdurch können vom Fahrwerk eines Fahrzeugs über
Feder- und Dämpferelemente in die Fahrzeugkarosserie eingeleitete
Kräfte und Schwingungen besser aufgenommen werden. Die
Domstreben verbinden in der Regel die beiden vorderen und/oder hinteren
Federbeindome des Fahrzeugs miteinander und verhindern somit, dass
sich die Lage der Dome zueinander, und damit die Geometrie des Fahrwerkes
verändern.
-
Aus
der
DE 103 35 666
A1 ist eine gattungsgemäße als Domstrebe
ausgebildete Zug-Druck-Strebe einer Fahrzeugkarosserie als bekannt
zu entnehmen. Über die Domstrebe sind tragende Karosserieteile
von zwei einander zugeordneten, vorderen Federdomen miteinander
zu verbinden. Die Domstrebe ist dabei im Wesentlichen rohr- bzw.
hohlprofilförmig gestaltet und an ihren beiden Enden unter
Verringerung ihres Querschnitts zu einem ebenen, doppelwandigen
Befestigungsbereich verquetscht, wodurch jeweils eine Verbindungsstelle mit
dem tragenden Karosseriebauteil des zugeordneten Federdoms erzeugt
wird. Innerhalb der beiden endseitigen Verbindungsstellen ist dabei
jeweils ein Durchgangsloch eingebracht, über welches die
Domstrebe mit den zugeordneten Federdomen verschraubt werden kann.
-
Als
nachteilig bei dieser bekannten Zug-Druck-Strebe ist der Umstand
anzusehen, dass die Ausgestaltung der Zug-Druck-Strebe als endseitig
verquetschtes Rohr- oder Hohlprofil nur bedingt die Anforderung
in der Fahrzeugkarosserie erfüllt.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Zug-Druck-Strebe für eine
Fahrzeugkarosserie anzugeben, die kostengünstig hergestellt
werden kann und eine hohe integrale Bauteilfunktion in der Fahrzeugkarosserie
erfüllt.
-
Die
Erfindung löst diese Aufgabe durch Bereitstellung einer
Zug-Druck-Strebe für eine Fahrzeugkarosserie mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1, und durch ein Verfahren zur Herstellung einer
Zug-Druck-Strebe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12.
-
Vorteilhafte
Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind
in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Um
eine Zug-Druck-Strebe bereitzustellen, die kostengünstig
hergestellt werden kann und einen Serieneinsatz ermöglicht,
ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Zug-Druck-Strebe
aus einzelnen, miteinander verbindbaren Profilen aufzubauen. Die
Profile können derart ausgewählt werden, dass
die Strebe in optimaler Weise ohne zusätzlichen Werkzeugaufwand
an die unterschiedlichen Karosserien und die Kraftverläufe
angepasst ist.
-
In
vorteilhafter Weise ist mindestens ein Profil als Strangpressprofil
ausgebildet. Derartige Strangpressprofile sind kostengünstig,
insbesondere in großen Mengen herstellbar und können
in optimaler Weise an die in einer Zug-Druck-Strebe auftretenden
Belastungsverhältnisse angepasst werden, indem die Strangpressprofile
in ihrem Verlauf unterschiedliche Wandstärken und/oder
an höher belasteten Stellen Verstärkungen aufweisen.
-
Bevorzugt
weist mindestens ein Profil mindestens teilweise einen Hohlraum
auf. In Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Hohlräume
in dem Profil ausgebildet, indem das Profil zwei Außenbereiche
aufweist, die zueinander beabstandet und über Stege miteinander
verbunden sind. Hierdurch wird bei gleichzeitiger Gewichtseinsparung
in vorteilhafter Weise eine besonders stabile Struktur der Zug-Druck-Strebe
erreicht.
-
In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Zug-Druck-Strebe
einen im Wesentlichen geraden Bereich auf, der mindestens ein im
Wesentlichen gerades Profil umfasst. An den Enden des geraden Bereichs
ist jeweils ein als Befestigungsbereich ausgeführtes Profil
angeordnet. Im Betrieb des Fahrzeugs ist die Zug-Druck-Strebe unterschiedlichen
Belastungen ausgesetzt, und zwar insbesondere Zug- und Druckbelastungen,
jedoch an den zu befestigenden Enden auch Biegebelastungen, so dass der
bereichsweise Aufbau der Zug-Druck-Strebe eine optimale Anpassung
der Zug-Druck-Strebe an diese Belastungsfälle ermöglicht.
Insbesondere kann die Zug-Druck-Strebe ohne Eingriff in die Fahrzeugstruktur
verbaut werden, wodurch sie in vorteilhafter Weise zur Nachrüstung
geeignet ist.
-
In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die als Befestigungsbereiche
ausgeführten Profile gabelförmig ausgebildet.
Hierdurch ergibt sich jeweils eine Aussparung, in welcher ein feststehendes Bauteil
der Karosserie aufnehmbar ist, wodurch sich eine weitere Fixierung
bzw. Festlegung der Zug-Druck-Strebe beispielsweise an den Federdomen
des Fahrzeugs ergibt. Das als Befestigungsbereich ausgeführte
Profil kann beispielsweise als Strangpressprofil und/oder als Gussteil
und/oder als Schmiedeteil ausgeführt werden. Das mindestens eine
im Wesentlichen gerade Profil wird beispielsweise als Strangpressprofil
ausgeführt.
-
Die
Verbindung der Profile kann über einen Stoffschluss und/oder
einen Formschluss erfolgen. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise
eine besonders einfache Herstellung der Strebe realisiert werden.
-
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden
die einzelnen Profile der Zug-Druck-Strebe mittels eines Friction-Stir-Welding-Verfahrens
(FSW-Verfahrens) miteinander verbunden. Durch die Anwendung des
FSW-Verfahrens können hohe Nahtfestigkeiten erzielt werden,
wobei im Vergleich zu herkömmlichen Schweißverfahren
in vorteilhafter Weise keine Gefügeveränderungen
auftreten und die Verwendung eines Schweißzusatzwerkstoffs
entfallen kann. Daher kann das FSW-Verfahren bevorzugt zur Serienherstellung
von verschweißten Strangpressprofilen zur Verwendung als Zug-Druck-Streben
eingesetzt werden.
-
In
vorteilhafter Weise wird die Zug-Druck-Strebe durch ein erfindungsgemäßes Verfahren
hergestellt, welches die Schritte Herstellen von Presssträngen
mit einem ersten Profil, das einen im Wesentlichen geraden Bereich
der Zug-Druck-Strebe bildet, oder mit einem zweiten Profil, das
einen Befestigungsbereich der Zug-Druck-Strebe bildet, Verbinden
der Pressstränge derart, dass ein Verbund entsteht, dessen
Querschnitt einem Querschnitt der herzustellenden Zug-Druck-Streben
entspricht, wobei die Höhe des Verbunds einem Mehrfachen
der Höhe der herzustellenden Zug-Druck-Streben entspricht,
und Abschneiden von Verbundteillängen umfasst, welche jeweils dem
Höhenmaß der Zug-Druck-Strebe entsprechen. Insbesondere
werden die Pressstränge so miteinander verbunden, dass
die Breite des Verbunds einer Länge der herzustellenden
Zug-Druck-Streben entspricht, welche in Längsrichtung jeweils
einen im Wesentlichen geraden Bereich aufweisen, der von mindestens
einem im Wesentlichen geraden Strangpressprofil gebildet wird, an
dessen Enden jeweils ein als Befestigungsbereich ausgeführtes
zweites Strangpressprofil angeschlossen wird.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere
für die Serienfertigung, da die Pressstränge kostengünstig
in großen Mengen herstellbar sind, und die lineare Fügetechnik
nicht an einer einzelnen Zug-Druck-Strebe, sondern an einem Verbund
angewandt wird, wodurch Arbeitsschritte und somit zusätzliche
Kosten entfallen können.
-
In
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden die hergestellten Strangpressprofile vor dem Verbinden auf
kürzere Einheiten abgelängt, wodurch sich in vorteilhafter
Weise eine Prozessstabilisierung ergibt. Die Länge der
kürzeren Einheiten entspricht jedoch immer noch einem Mehrfachen
der Höhe der herzustellenden Zug-Druck-Streben, so dass
durch Abschneiden von Verbundteillängen auch aus dem Verbund,
der durch das Verbinden der kürzeren Einheiten entsteht,
eine Mehrzahl von Zug-Druck-Streben hergestellt werden kann.
-
Vorteilhafte
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
-
Dabei
zeigen:
-
1 eine
schematische Perspektivansicht auf eine Vorbaustruktur einer Fahrzeugkarosserie
mit zwei vorderen Federdomen, welche über eine erfindungsgemäße,
als Domstrebe ausgebildete Zug-Druck-Strebe miteinander verbunden
sind, und
-
2 eine
schematische Draufsicht auf die erfindungsgemäße
Domstrebe.
-
1 zeigt
ausschnittsweise eine Vorbaustruktur 34 einer selbsttragenden
Karosserie eines Fahrzeugs mit einer Zug-Druck-Strebe 10.
im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Zug-Druck-Strebe
als Domstrebe 10 ausgebildet, die sich zwischen zwei, nachfolgend
näher erläuterten Bauteilen 36, 38 der
Karosserie erstreckt.
-
Es
sind zwei vordere Radhäuser 40, 42 erkennbar,
an deren zur Fahrzeugmitte hin gewandten Innenseiten jeweils ein
Karosseriebauteil 36, 38 vorgesehen ist. Bei den
Karosseriebauteilen handelt es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel
um jeweils einen Federdom 36, 38 für
jeweils ein hier nicht sichtbares Federbein des Fahrzeugs. An jedem
Federdom 36, 38 ist jeweils das obere Ende eines
der Federbeine einer nicht dargestellten Vorderachse befestigt.
Innerhalb der beiden einander zugeordneten Federdome 36, 38 sind
nicht dargestellte Feder- und Dampferelemente der Vorderachse bzw.
eines Fahrwerks des Fahrzeugs aufgenommen. Zur Versteifung bzw.
Stabilisierung des Fahrwerks sind die beiden Federdome 36, 38 durch
die als Domstrebe ausgeführten Zug-Druck-Strebe 10 miteinander
verbunden.
-
Wie
aus der Detaildarstellung gemäß 2 ersichtlich
ist, die im Wesentlichen eine linke Hälfte der als Domstrebe
ausgeführten Zug-Druck-Strebe 10 zeigt, ist die
als Domstrebe ausgeführte Zug-Druck-Strebe 10 erfindungsgemäß aus
einzelnen, miteinander verbindbaren Profilen 12, 14, 16, 18 aufgebaut,
von denen in 2 nur die in 1 links angeordneten
Profile 12 und 14 vollständig dargestellt
sind, und das Profil 16 teilweise dargestellt ist. Die
Profile 12, 14, 16, 18 sind
in dem in 1 und 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel als Strangpressprofile ausgebildet.
-
Vorzugsweise
weist mindestens ein Strangpressprofil 12, 14, 16, 18 mindestens
teilweise einen Hohlraum 20, 22, 24, 26, 28 auf.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind mehrere Hohlräume 20, 22, 24, 26, 28 in
dem jeweiligen Strangpressprofil 12, 14, 16, 18 ausgebildet,
indem jedes Strangpressprofil 12, 14, 16, 18 Außenbereiche 12.1, 12.2, 14.1, 14.2, 16.1, 16.2 aufweist,
die zueinander beabstandet und über Stege 12.3, 12.4, 14.3, 14.4, 16.3, 16.4 miteinander
verbunden sind. Vorzugsweise sind die Stege 12.3, 12.4, 14.3, 14.4, 16.3, 16.4 innerhalb
der Außenbereiche 12.1, 12.2, 14.1, 14.2, 16.1, 16.2 zickzackförmig
angeordnet und bilden dadurch eine besonders stabile Struktur aus.
-
Die
als Domstrebe ausgeführte Zug-Druck-Strebe 10 weist
einen geraden, vorzugsweise stabförmigen Bereich 30 auf,
an dessen Enden sich jeweils ein Befestigungsbereich 32 anschließt. Der
in 2 dargestellte linke Befestigungsbereich 32 der
als Domstrebe ausgeführten Zug-Druck-Strebe 10 weist
mehrere Befestigungsöffnungen 44 zur Aufnahme
von hier nicht dargestellten Befestigungsmitteln auf, wobei es sich
hierbei vorzugsweise um Schraubelemente handelt. Durch die Befestigungsöffnungen 44 kann
die als Domstrebe ausgeführte Zug-Druck-Strebe 10 über
die nicht dargestellten Befestigungsmittel an den Federdomen 36, 38 befestigt werden.
Der in 2 nicht dargestellte rechte Befestigungsbereich
der als Domstrebe ausgeführten Zug-Druck-Strebe 10 ist
spiegelsymmetrisch zum dargestellten linken Befestigungsbereich 32 ausgeführt.
Vorzugsweise sind die Befestigungsbereiche 32 gabelförmig
ausgebildet und können hierdurch korrespondierende nicht
dargestellte Bauteile der Karosserie mindestens teilweise umfassen,
wodurch in vorteilhafter Weise eine zusätzliche Fixierung
der als Domstrebe ausgeführten Zug-Druck-Strebe 10 beispielsweise
an den Federdomen 36, 38 erfolgt.
-
Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die als Domstrebe
ausgeführte Zug-Druck-Strebe 10 aus vier Profilen 12, 14, 16, 18 aufgebaut,
wobei zwei Profile 12, 18 den linken und rechten
Befestigungsbereich 32 der als Domstrebe ausgeführten Zug-Druck-Strebe 10 ausbilden,
und zwei zwischen den beiden Befestigungsbereichen 32 angeordnete im
Wesentlichen geraden Profile 14, 16 den im Wesentlichen
geraden Bereich 30 der als Domstrebe ausgeführten
Zug-Druck-Strebe 10 ausbilden. Bei einer alternativen nicht
dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Zug-Druck-Strebe 10 können die als Befestigungsbereiche 32 ausgeführten Profile 12, 18 beispielsweise
als Gussteile und/oder Schmiedeteile ausgeführt werden,
die mit den im Wesentlichen geraden als Strangpressprofile ausgeführten
Profilen 14, 16 entsprechend verbunden werden.
-
Die
Zug-Druck-Strebe 10 wird vorzugsweise durch ein Verfahren
hergestellt, bei welchem zunächst Pressstränge
mit einem ersten Profil 14, 16, das im Wesentlichen
gerade Bereiche 30 der Zug-Druck-Strebe 10 bildet,
oder mit einem zweiten Profil 12, 18 hergestellt
werden, das Befestigungsbereiche 32 der Zug-Druck-Strebe 10 bildet.
Die einzelnen Pressstränge werden derart miteinander verbunden,
dass ein Verbund entsteht, dessen Querschnitt einem Querschnitt
der herzustellenden Zug-Druck-Streben 10 entspricht, wobei
die Höhe des Verbunds einem Mehrfachen der Höhe
der herzustellenden Zug-Druck-Streben 10 entspricht. Zudem
entspricht die Breite des Verbunds einer Länge der herzustellenden
Zug-Druck-Streben 10, welche in Längsrichtung
jeweils einen im Wesentlichen geraden Bereich 30 aufweisen,
der von mindestens einem im Wesentlichen geraden Strangpressprofil 14, 16 gebildet
wird, an dessen Enden jeweils ein als Befestigungsbereich 32 ausgeführtes
zweites Strangpressprofil 12, 18 angeschlossen
wird. Anschließend werden vom hergestellten Verbund Verbundteillängen
abgeschnitten, welche jeweils dem Höhenmaß der
Zug-Druck-Strebe 10 entsprechen, d. h. es werden einzelne
Scheiben vom Verbund abgetrennt, deren Höhe dem gewünschten
Endmaß der Zug-Druck-Strebe 10 entspricht. Im
dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht die Längsrichtung
einer eingebauten als Domstrebe ausgeführten Zug-Druck-Strebe 10 der
Fahrzeugquerrichtung.
-
Zur
Prozessstabilisierung können die hergestellten Strangpressprofile
vor dem Verbinden auf kürzere Einheiten abgelängt
werden. Die Länge der kürzeren Einheiten entspricht
jedoch immer noch einem Mehrfachen der Höhe der herzustellenden Zug-Druck-Streben 10,
so dass durch das Abschneiden von Verbundteillängen auch
aus dem Verbund, der durch das Verbinden der kürzeren Einheiten
entsteht, eine Mehrzahl von Zug-Druck-Streben 10 hergestellt
werden kann.
-
Die
Verbindung der kürzeren Einheiten bzw. der Profile 12, 14, 16, 18 erfolgt
vorzugsweise über einen Stoffschluss und/oder einen Formschluss.
Im vorliegenden Ausfüh rungsbeispiel erfolgt die Verbindung
der kürzeren Einheiten bzw. Profile 12, 14, 16, 18 über
eine lineare Fügetechnik, vorzugsweise durch Kleben und/oder
Schweißen.
-
Im
dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Friction-Stir-Welding-Verfahren
(FSW-Verfahren), das auch als Reibrührschweißverfahren
bezeichnet wird, als lineare Fügetechnik verwendet. Bei diesem
FSW-Verfahren stehen die zu fügenden Profile 12, 14, 16, 18 still,
und ein rotierender Bolzen reibt so lange an dem zu verbindenden
Stoff, bis der in der Regel aus Aluminium bestehende Werkstoff zähflüssig
wird. Anschließend fährt der rotierende Bolzen zwischen
den zu verbindenden Profilen 12, 14, 16, 18 hindurch
und verrührt das zähflüssige Material
der Profile 12, 14, 16, 18.
Nach dem Abkühlen sind die Profile 12, 14, 16, 18 fest
miteinander verbunden.
-
- 10
- Zug-Druck-Strebe
- 12
- Profil
- 12.1
- Außenbereich
- 12.2
- Außenbereich
- 12.3
- Steg
- 12.4
- Steg
- 14
- Profil
- 14.1
- Außenbereich
- 14.2
- Außenbereich
- 14.3
- Steg
- 14.4
- Steg
- 16
- Profil
- 16.1
- Außenbereich
- 16.2
- Außenbereich
- 16.3
- Steg
- 16.4
- Steg
- 18
- Profil
(Befestigungsbereich)
- 20
- Hohlraum
- 22
- Hohlraum
- 24
- Hohlraum
- 26
- Hohlraum
- 28
- Hohlraum
- 30
- gerader
Bereich
- 32
- Befestigungsbereich
- 34
- Vorbaustruktur
- 36
- Federdom
- 38
- Federdom
- 40
- Radhaus
- 42
- Radhaus
- 44
- Befestigungsöffnungen
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-