DE102009043474A1

DE102009043474A1 - Vorderachsträger für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102009043474A1
Application number: DE102009043474A
Authority: DE
Inventors: Thomas Buschjohann; Edvin List Clausen
Original assignee: KSM Castings GmbH
Current assignee: KSM Castings Group GmbH
Priority date: 2008-10-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2010-05-12
Also published as: US20110215545A1; EP2340193A1; CN102239077A; WO2010048917A1; DE112009003236A5

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Vorderachsträger für ein Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft einen Vorderachsträger für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Derartige Vorderachsträger werden unter anderem auch als Hilfsrahmen oder Fahrschemel, oder auch allgemein als Schemel oder Rahmen bezeichnet. Sie dienen zur Aufnahme von Radführungslenkern sowie weiterer Aggregate und Hilfsaggregate und werden als vormontierte Einheiten oder Module am Fahrzeugaufbau, z. B. an der Karosserie und/oder Längsträgern des Fahrzeuges, befestigt.
Der Vorderachsträger weist im Allgemeinen an seinen beiden Seiten jeweils eine Aufnahme auf, wobei jede Aufnahme jeweils für die Lager eines der beiden Radführungslenker, wie z. B. eines Querlenkers, Dreiecklenkers oder Schräglenkers vorgesehen ist. Weiterhin sind z. B. Aufnahmen zur Befestigung eines Lenkgetriebes, des Stabilisators und anderer Aggregate ausgebildet. Ein derartiger Vorderachsträger ist z. B. in der DE 199 20 051 A1 gezeigt.
Derartige Vorderachsträger sind jedoch sehr aufwendig in der Herstellung, da hierzu zum Teil sehr komplexe Längs- und Querträger separat hergestellt werden, z. B. durch Innenhochdruck-Umformverfahren.
Die DE 10 2006 042 377 A1 zeigt einen Vorderachsträger, der Aufnahmen bzw. Ausnehmungen für die Befestigung des Lenkgetriebes, des Stabilisators und die Lagerung einer Pendelstütze aufweist und mit diesen Aufnahmen und Ausnehmungen einstückig aus Leichtmetall hergestellt ist. Die Herstellung als einteiliges Druckgussteil ermöglicht grundsätzlich eine schnelle Herstellung mit wenigen Prozessschritten, z. B. nur einem Gussvorgang mit Nachbearbeitung. Es ergeben sich bei derartigen Systemen jedoch ein hohes Gesamtgewicht und hohe Materialkosten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vorderachsträger für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, die eine kostengünstige Herstellung mit geringem Aufwand bei einer stabilen Ausbildung und die Anbindung verschiedener Komponenten ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch einen Vorderachsträger nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 13 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.
Erfindungsgemäß wird somit ein mittlerer Querträger separat von den äußeren Konsolen hergestellt und es werden diese Bauteile nachfolgend miteinander verbunden, vorzugsweise verschweißt, gegebenenfalls auch verschraubt. Die beiden seitlichen Konsolen können insbesondere als Gussteile kostengünstig mit stabiler Struktur und geringem Gewicht ausgebildet werden. Die separate Herstellung der seitlichen Konsolen unabhängig vom mittleren Querträger ermöglicht hierbei größere Freiheiten in der Formgebung, sowohl bezüglich der Ausbildung von Aufnahmen also auch bezüglich der Steifigkeit durch Verrippungen, usw. Die Konsolen weisen vorzugsweise Aufnahmen zur Befestigung am Fahrzeug und Lageraufnahmen für Radführungslenker auf.
Erfindungsgemäß wird der mittlere Querträger als ein Strangpressprofil ausgebildet, das einen doppelwandigen Bereich aufweist. Der doppelwandige Bereich ermöglicht hierbei eine hohe Steifigkeit, wobei sich vorzugsweise mindestens ein Hohlraum in Querrichtung durch den Querträger erstreckt. Zweckmäßigerweise ist der doppelwandige Bereich winkelförmig mit einem vorderen horizontalen Steg und einem sich anschließenden vertikalen Steg ausgebildet ist. Besonders bevorzugst ist hierbei zwischen dem vorderen horizontalen doppelwandigen Steg und dem vertikalen Steg eine Wand ausgebildet.
Weiterhin wird ein einwandiger hinterer Bereich ausgebildet, indem das Strangpressprofil nachfolgend verformt wird. Erfindungsgemäß ist der Querträger daher als zumindest teilweise aufgetrenntes und/oder zumindest teilweise abgewickeltes Strangpressprofil ausgebildet. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Strangspressprofil mit einem hinteren geschlossenen Bereich ausgebildet, der nachfolgend aufgetrennt wird, woraufhin dieser Bereich abgewickelt wird. Hierdurch lässt sich mit relativ wenigen Prozessschritten und geringem Materialverschnitt eine große Erstreckung in Fahrzeug-Längsrichtung (d. h. orthogonal zur Strangpressrichtung) zu seitlichen Befestigungsbereichen für die Konsolen erreichen.
Erfindungsgemäß werden hierbei insbesondere ein obere, im Wesentlichen horizontale Fläche sowie eine untere, im Wesentlichen horizontale Fläche ausgebildet, zwischen denen eine Pendelstützenaufnahme als z. B. zylindrische Hülse eingebracht werden kann. Hierbei kann die Schnittführung so gewählt werden, dass die obere horizontale Fläche sich von einem mittleren Bereich aus seitlich nach außen hin verjüngt, d. h. in dem mittleren Bereich eine größere Längserstreckung aufweist, um die Pendelstützenaufnahme in deren oberen Bereich aufzunehmen, und in der unteren Fläche nach der Abwicklung seitliche Bereiche schräg nach hinten abstehende Laschen zur Anbindung der Konsolen bilden.
Erfindungsgemäß sind somit relativ wenige, kostengünstige Prozessschritte erforderlich. Die Herstellung als Strangpressprofil ermöglicht gegenüber herkömmlichen Gussverfahren etc. für die Querträger eine kostengünstige Ausbildung, wo bei der doppelwandige, vorzugsweise L-förmige Bereich eine hohe Steifigkeit gewährleistet. Die Abwicklung durch z. B. eine oder auch mehrere Auftrennlinien – erfindungsgemäß ist eine einzige Auftrennlinie möglich – kann in einem einfachen Schnitt- oder Stanzprozessschritt erfolgen, woraufhin die Abwicklung als Formgebung der hinteren Laschen erfolgt.
Erfindungsgemäß ist somit mit geringem Verschnitt eine Herstellung eines stabilen, steifen Querträgers möglich, wobei ein hoher Freiheitsgrad bei der Formgebung erreicht wird.
Vorzugsweise ist der Vorderachsträger zumindest überwiegend aus einem Leichtmetall, vorzugsweise aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung, hergestellt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einer Ausführungsform erläutert. Es zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen Vorderachsträger in perspektivischer Ansicht;
2 ein erfindungsgemäßes Strangpressprofil;
3 das Strangpressprofil unter Angabe der Auftrennlinie und Abwickelrichtung im Längsschnitt bzgl. der Fahrzeugrichtung bzw. Querschnitt bzgl. der Strangpressrichtung;
4 bis 6 verschiedene perspektivische Ansichten des durch nachfolgende Abwicklung des Strangpressprofils erzeugten Querträgers, wobei in den Figuren ergänzend zur Veranschaulichung weiterhin das Strangpressprofil gezeigt ist.
Ein in 1 gezeigter Vorderachsträger 1 ist aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt und weist einen Querträger 2 und zwei seitliche Konsolen 3 und 4 auf. In dem Querträger 2 ist eine Pendelstützenaufnahme 5 ausgebildet, vorzugsweise als im Wesentlichen vertikal verlaufende zylindrische Lageraufnahme.
An den Konsolen 3, 4 sind nach oben verlaufende Ausleger 6, 8 mit Aufnahmen 9, 10 zur Befestigung des Vorderachsträgers 1 am Fahrzeug, weiterhin vordere Lageraufnahmen 11, 12 für Radführungslenker des Fahrzeuges und hintere Lageraufnahmen 14, 15 für die Radlageraufnahmen ausgebildet. Die seitlichen Konsolen 3, 4 sind als Gussteile ausgebildet, gegebenenfalls mit entsprechender Nachbearbeitung zur Ausbildung der einzelnen Aufnahmen.
Der erfindungsgemäße Querträger 2 weist einen vorderen doppelwandigen Bereich 20 auf, der durch einen doppelwandigen vorderen, horizontal verlaufenden Steg 21 und einen sich nach hinten anschießenden, doppelwandigen, vertikal verlaufenden Steg 22 gebildet wird. Hierbei verläuft eine 10 Wand 23 zwischen den Stegen 21 und 22, so dass zwei Hohlräume 24 und 25 mit z. B. einer Mindestdicke von 9 mm gebildet werden.
An den doppelwandigen Bereich 20 schließen sich nach hinten eine einwandige, obere horizontale Fläche 28 und parallel zu dieser eine untere horizontale Fläche 30 an. In der oberen horizontalen Fläche 28 ist eine kreisförmige Ausnehmung 31 ausgebildet, in der ein oberes Ende der Pendelstützenaufnahme 5 eingeschweißt ist. Entsprechend ist eine z. B. in 6 erkennbare untere kreisförmige Ausnehmung 32 in der unteren Horizontalfläche 30 ausgebildet, in er der untere Bereich der Pendelstützenaufnahme 5 eingeschweißt ist. Die obere horizontale Fläche 28 erstreckt sich im Wesentlichen im mittleren Bereich nach hinten, um die kreisförmige Ausnehmung 31 zu umschließen. Die untere horizontale Fläche 30 erstreckt sich weiter nach hinten und umfasst zwei seitliche Laschen 34, 35, an denen hintere Bereiche der Konsolen 3, 4 angeschweißt sind. Hierbei können in dem Vorderachsträger 1 die in 1 ersichtlichen Freiräume 36, 38 zwischen dem Querträger 2 und den Konsolen 3, 4 ausgebildet werden, da diese Bereiche nicht so stark belastet sind und durch diese Freiräume 36, 38 somit Material gespart werden kann.
Die Pendelstütze ist vorteilhafterweise weiterhin an den vertikalen Steg 22 angeschweißt. Durch den doppelwandigen vertikalen Steg 22 und die Pendelstützenaufnahme 5 verläuft in Längsrichtung nach vorne eine Ausnehmung 40, z. B. für eine Abtriebswelle.
Der gesamte Vorderachsträger 1 kann symmetrisch oder im Wesentlichen symmetrisch ausgelegt werden, wobei die genaue geometrische Form der seitlichen Position der Pendelstützenaufnahme 5 angepasst sein kann, die in seitlicher Richtung etwas außermittig vorgesehen sein kann.
Der erfindungsgemäße Querträger 2 kann auf überraschend einfache, kostengünstige Weise als abgewickeltes Strangpressprofil hergestellt werden. Hierbei wird zunächst das in 2, 3 gezeigte Strangpressprofil 42 als Profilstrang aus Aluminium durch Ablängen hergestellt. Das Strangpressprofil 42 weist hierbei bereits den doppelwandigen Bereich 20 auf, an den sich nach hinten ein geschlossener Bereich 44 anschließt. Die Strangpressrichtung bei der Herstellung des Strangpressprofils 42 liegt somit bezüglich der späteren Einbauposition in Fahrzeug-Querrichtung bzw. Y-Richtung. Die Größe und Formgebung des geschlossenen Bereichs 44 wird hierbei der gewünschten Formgebung der nachfolgend hergestellten oberen und unteren horizontalen Fläche 28, 30 angepasst.
Von dem Strangpressprofil 42 ausgehend wird der geschlossene Bereich 44 durch eine geeignete Schnittführung entlang der Auftrennlinie 46 aufgetrennt, die in den 3 bis 6 gezeigt ist. Sie verläuft auf der Oberseite des geschlossenen Bereichs 44 von den seitlich äußeren Bereichen im Wesentlichen in Querrichtung bzw. Strangpressrichtung zur Mitte hin und anschließend schräg nach hinten, um den breiten Bereich zur Aufnahme der Ausnehmung 31 für die Pendelstützenaufnahme 5 auszubilden. Seitlich außen verläuft die Auftrennlinie 46 durch den doppelwandigen vertikalen Steg 22 vertikal nach unten, wobei anschließend in der unteren Horizontalfläche 30 eine gewünschte Formgebung mit seitliche etwas nach außen ragenden vorderen Laschen 33 ausgebildet werden. Von den vorderen Laschen 33 verläuft die Auftrennlinie 46 nach hinten und zur Mitte hin, um die Freiräume 36, 38 auszubilden, und anschließend nach hinten und außen hin zur Formgebung der hinteren Laschen 34, 35.
Die Auftrennung entlang der Auftrennlinie 46 kann durch Stanzen oder Schneiden erfolgen.
Nachfolgend wird das entsprechend aufgetrennte und beschnittene Strangpressprofil 42 abgewickelt, wozu gemäß dem Pfeil P der hintere Teil des geschlossenen Bereichs 44 nach hinten abgewickelt bzw. umgelegt wird. Hierbei können die Laschen 34, 35 mit geeigneter Formgebung, z. B. mit Abwinkelungen 34a, b und 35a, b ausgebildet werden. Weiterhin werden Löcher 50 sowie die kreisförmige Aus nehmung 31 ausgebildet, wobei diese auch bereits zusammen mit der Auftrennlinie 46 ausgebildet, z. B. gestanzt werden können.
Die Pendelstützenaufnahme 5 wird vorteilhafterweise nach der Abwicklung zwischen die obere und untere Fläche 28, 30 gesetzt und z. B. durch Laserschweißen verschweißt. Weiterhin wird die Ausnehmung 40 ausgebildet, z. B. gefräst.
Somit ist der erfindungsgemäße Querträger 2 in wenigen Prozessschritten kostengünstig herstellbar. Er wird nachfolgend mit den beiden Konsolen 3, 4 verbunden, z. B. durch Schweißen und/oder durch in die Löcher 50 gesetzte Schrauben.

1: Vorderachsträger
2: Querträger
3: Konsole
4: Konsole
5: Pendelstützenaufnahme
6: Ausleger
8: Ausleger
9: Aufnahme
10: Aufnahme
11: Lageraufnahme
12: Lageraufnahme
14: Lageraufnahme
15: Lageraufnahme
20: doppelwandiger Bereich
21: horizontaler Steg
22: vertikaler Steg
23: Wand
24: Hohlraum
25: Hohlraum
28: horizontale Fläche
30: horizontale Fläche
31: Ausnehmung
32: Ausnehmung
33: vordere Lasche
34: nach hinten weisende Lasche
35: nach hinten weisende Lasche
36: Freiraum
38: Freiraum
40: Ausnehmung
42: Strangpressprofil
44: geschlossener Bereich
46: Auftrennlinie
50: Loch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19920051 A1 [0003]
- DE 102006042377 A1 [0005]

Claims

Vorderachsträger (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend zwei seitliche Konsolen (3, 4) und einen mittleren Querträger (2), der die beiden seitlichen Konsolen (3, 4) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (2) aus einem Strangpressprofil (42) mit einem doppelwandigen Bereich (20) ausgebildet ist.
Vorderachsträger (1), insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (2) als zumindest teilweise aufgetrenntes und/oder zumindest teilweise abgewickeltes Strangpressprofil (42) ausgebildet ist.
Vorderachsträger (1), insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorderachsträger (1) zumindest überwiegend aus einem Leichtmetall hergestellt ist.
Vorderachsträger (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Konsolen (3, 4) Aufnahmen (9, 10) zur Befestigung am Fahrzeug und Lageraufnahmen (11, 12, 14, 15) für Radführungslenker aufweisen.
Vorderachsträger (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der doppelwandige Bereich (20) winkelförmig mit einem vorderen horizontalen Steg (21) und einem sich anschließenden vertikalen Steg (22) ausgebildet ist.
Vorderachsträger (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem vorderen horizontalen doppelwandigen Steg (21) und dem vertikalen Steg (22) eine Wand (23) ausgebildet ist.
Vorderachsträger (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der doppelwandige Bereich (20) ein oder mehrere Hohlräume (24, 25) aufweist.
Vorderachsträger (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den doppelwandigen Bereich (20) eine untere horizontale Fläche (30) und eine obere horizontale Fläche (28) anschließen, zwischen denen eine sich im Wesentlichen in vertikaler Richtung erstreckende Pendelstützenaufnahme (5) aufgenommen ist.
Vorderachsträger (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die untere horizontale Fläche (30) zwei schräg nach hinten weisende Laschen (34, 35) zur Befestigung der seitlichen Konsolen (3, 4) aufweist.
Vorderachsträger (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Querträger (2) und den seitlichen Konsolen (3, 4) Freiräume (36, 38) ausgebildet sind.
Vorderachsträger (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Pendelstützenaufnahme (5) an dem doppelwandigen, vertikalen Steg (22) anliegt.
Vorderachsträger (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausnehmung (40) im Wesentlichen in Längsrichtung (X) durch den doppelwandigen vertikalen Steg (22) und die Pendelstützenaufnahme (5) verläuft.
Verfahren zum Herstellen eines Vorderachsträgers (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit mindestens folgenden Schritten: Herstellen seitlicher Konsolen (3, 4), Herstellen eines Strangpressprofils (42) aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung mit einem doppelwandigen Bereich (20), Auftrennen des Strangpressprofils (42) und Verformen zu einem Querträger (2), und Befestigen der seitlichen Konsolen (3, 4) an dem Querträger (2).
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Profilstrang (42) mit einem doppelwandigen Bereich (20) und einem geschlossenen Bereich (44) ausgebildet wird, und der geschlossene Bereich (44) nachfolgend in mindestens einer Auftrennlinie (46) aufgetrennt und ganz oder teilweise abgewickelt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftrennlinie (46) in einer oberen horizontalen Fläche (28) des geschlossenen Bereichs (44) ausgebildet wird und nachfolgend der hintere Teil der oberen Fläche (28) nach hinten und unten umgeklappt wird, so dass der nach hinten umgeklappte Teil eine Verlängerung der unteren horizontalen Fläche (30) ausbildet mit Aufnahmebereichen, z. B. Laschen (34, 35) zur Befestigung des Vorderachsträgers (1).
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pendelstützenaufnahme (5) zwischen der oberen horizontalen Fläche (28) und der unteren horizontalen Fläche (30) des aufgetrennten, abgewickelten geschlossenen Bereichs (44) befestigt, vorzugsweise geschweißt wird.
Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der doppelwandige Bereich (20) mit einem doppelwandi gen, vorderen horizontalen Steg (21) und einem sich in anschließenden doppelwandigen vertikalen Steg (22) ausgebildet wird, vorzugsweise in L-Form.
Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in der oberen horizontalen Fläche (28) eine Ausnehmung (31) zur Befestigung eines oberen Bereichs der Pendelstützenaufnahme (5) geschnitten wird.
Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftrennvorgang durch Schneiden oder Stanzen erfolgt.
Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlichen Konsolen (3, 4) gegossen werden.