DE19622661A1 - Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugrahmens - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren für einen Fahrzeugrahmen, der im allgemeinen aus rechtwinkligen, rohrförmigen Strangpreßteilen zusammengesetzt ist, die aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung (die im nachfolgenden allgemein als Aluminiummaterial bezeichnet wird) hergestellt werden, und insbesondere auf ein Herstellungsverfahren für einen Fahrzeugrahmen, bei dem die Montagegenauigkeit und die Produktivität verbessert werden kann.

Eine Rahmenkonstruktion wird im allgemeinen dazu verwendet, eine Fahrzeugkarosserie, eine Transportplane, etc. mit Hilfe eines hohlen Rahmens zu tragen. Fig. 16 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine auf ein gewöhnliches Auto angewendete Rahmenkonstruktion zeigt. Ein Knotenteil 5 verbindet drei Strangpreßteile, nämlich eine A-Säule 1a, eine Dach-Seitenschiene 2 und eine obere A-Kreuzstrebe 3a unter vorgegebenen Winkeln. Jedes andere Knotenteil 6, 7 und 8 verbindet auf ähnliche Art und Weise drei Strangpreßteile wie das Knotenteil 5. Überdies verbindet ein Knotenteil 9 vier Strangpreßteile, nämlich die A-Säule 1a, eine A-Säule 1b, eine untere A-Kreuzstrebe 3b und ein Motorhaubensteg 4 unter vorgegebenen Winkeln. Diese zwei Arten von Knotenteilen werden üblicherweise bei der Herstellung eines Fahrzeugrahmens verwendet. Auf diese Art und Weise wird der Fahrzeugrahmen durch Verbinden von mindestens zwei Strangpreßteilen mittels eines Knotenteils hergestellt. Solch ein Knotenteil wird üblicherweise im Gießverfahren hergestellt.

Fig. 17 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die ein Verfahren zum Verbinden von Strangpreßteilen an ein gegossenes Knotenteil, das beispielsweise als Knotenteil 9 aus Fig. 16 verwendet wird, zeigt. Im allgemeinen ist das gegossene Knotenteil 9 an seinem einen Ende mit der A-Säule 1b in Eingriff, die ein hohles Bauteil ist, und diese werden an ihrem überlappenden Abschnitt durch MIG-Schweißen oder WIG-Schweißen (Wolfram-Inert-Schweißen) miteinander verbunden. Jedoch bringt die Verwendung eines solchen gegossenen Knotenteils oder eines anderen Knotenteils eine Gewichtszunahme des Fahrzeugrahmens und eine Zunahme der Herstellkosten des Fahrzeugrahmens aufgrund hoher Herstellkosten des gegossenen Knotenteils und einer erhöhten Anzahl an Schweißpunkten mit sich. Um dieses Problem zu lösen, wurde herkömmlicherweise ein Herstellungsverfahren vorgeschlagen, bei dem keinerlei Knotenteile verwendet werden (japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 6-219321).

Fig. 18 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die ein Verfahren zur Verbindung von Strangpreßteilen zeigt, ohne daß irgendwelche Knotenteile verwendet werden. Bei diesem Verfahren wird ein Integral-Biegeteil 11, das der zusammenmontierten A-Säule 1a und dem Motorhaubensteg 4, wie sie in Fig. 16 gezeigt sind, entspricht, vorgefertigt. Überdies werden die anderen Strangpreßteile 1b und 3b an das Integral-Biegeteil 11 angefügt und diese werden an einem Abschnitt 12 durch MIG-Schweißen, WIG-Schweißen, hochenergiereiches Strahlschweißen bzw. Laserschweißen etc. miteinander verbunden. Gemäß diesem Herstellungsverfahren werden die Strangpreßteile direkt miteinander verbunden, wodurch sich die Anzahl der Schweißpunkte verringern und dementsprechend die Herstellkosten reduzieren. Überdies kann eine Gewichtszunahme des Fahrzeugrahmens unterdrückt werden, da keine Knotenteile verwendet werden.

Jedoch existiert eine Grenze hinsichtlich der Reduzierung der Herstellkosten, da dieses Verfahren MIG-Schweißen, WIG- Schweißen, Hochenergieschweißen (z. B. Laserschweißen oder Strahlschweißen), etc. verwendet. Ferner ist es notwendig, Anlageabschnitte auf den Strangpreßteilen vorzusehen, so daß sie aneinandergefügt werden können. Da diese Anlageabschnitte einem energiereichen Schweißverfahren etc. unterliegen, kann keine ausreichende Montagegenauigkeit erreicht werden. Um eine ausreichende Montagegenauigkeit zu erreichen, ist irgendeine Schleif- oder Hochpräzisionsbearbeitung erforderlich, die eine Schwierigkeit hinsichtlich einer automatisierten Fertigung hervorruft. Unter diesen Umständen besteht der Bedarf, ein Herstellungsverfahren für einen Fahrzeugrahmen zu entwickeln, das für eine Massenproduktion bei geringen Kosten geeignet ist.

In dem Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung werden Aluminium-Strangpreßteile verwendet, von denen jedes beispielsweise eine kastenförmige Querschnittfläche in Bezug auf einen Fahrzeugrahmen hat, der auf herkömmliche Art und Weise durch Stahlplatten mittels Punktschweißen zusammenmontiert wird. Ein Punktschweißverfahren während der Montage kann somit weggelassen werden.

Die Produktivität ist in bemerkenswerter Art und Weise erhöht, während das Gewicht des Fahrzeuges reduziert wird.

Es ist dementsprechend Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren für einen Fahrzeugrahmen zur Verfügung zu stellen, mit dem die Produktivität gesteigert werden kann, das ferner zur Massenproduktion geeignet ist und mit dem die Herstellkosten reduziert werden können.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Herstellungsverfahren für einen Fahrzeugrahmen zur Verfügung gestellt, mit den folgenden Schritten:
Vorbereiten von mindestens zwei Strangpreßteilen, von denen jedes einen Steg hat, die aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen; Überlappen der Strangpreßteile so daß die Stege der Strangpreßteile in Kontakt miteinander kommen; und Verbinden der Stege, die durch Widerstands- Punktschweißen miteinander in Kontakt gehalten werden, um dadurch die Strangpreßteile miteinander zu verbinden.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Herstellungsverfahren für eine Fahrzeugrahmen vorgesehen, mit den folgenden Schritten:
Vorbereiten von mindestens zwei Strangpreßteilen, von denen jedes einen Steg hat, die aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen; Vorbereiten eines Knotenteils das einen Steg hat, das aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht, Anordnen des Knotenteils zwischen den Strangpreßteilen, so daß der Steg des Knotenteils mit jedem Steg eines jeden der Strangpreßteile in Kontakt kommt, und Verbinden der Stege, die durch Widerstands-Punktschweißen miteinander in Kontakt gehalten werden, um dadurch die Strangpreßteile mit dem Knotenteil zu verbinden.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren können die Strangpreßteile eher durch Widerstandspunktschweißen als durch MIG-Schweißen, WIG-Schweißen, energiereichen Strahlschweißen, etc. miteinander verbunden werden. Das heißt, daß der Steg, der auf jedem Strangpreßteil ausgebildet ist, beim Herstellen des Strangpreßteils im Strangpreßverfahren oder dergleichen vorgefertigt wird. Dann werden die Strangpreßteile an ihren Stegen durch Widerstandspunktschweißen miteinander verbunden und somit reduzieren sich die Herstellkosten. Für den Fall, daß das Knotenteil verwendet wird, wird der Steg ebenso vorgefertigt auf dem Knotenteil vorgesehen. Dann werden die Strangpreßteile und das Knotenteil an ihren Stegen durch Widerstandpunktschweißen miteinander verbunden. Somit kann die Produktivität bei der Herstellung des Fahrzeugrahmens gesteigert werden und die Herstellkosten können zudem reduziert werden.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Strangpreßteils gemäß einem bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des in Fig. 1 gezeigten Strangpreßteils;

Fig. 3 ist eine schematische perspektivische Ansicht von zwei geraden Strangpreßteilen, die mittels Punktschweißen miteinander verbunden sind;

Fig. 4 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines gebogenen Strangpreßteils und eines geraden Strangpreßteils, die mittels Punktschweißen miteinander verbunden sind;

Fig. 5 ist eine Schnittansicht eines Körpers eines Knotenteils gemäß einem anderen bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Fig. 6 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Strangpreßteils, das dazu angepaßt ist, um mit dem in Fig. 5 gezeigten Körper in Eingriff zu stehen;

Fig. 7 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die ein Verfahren zur Herstellung des in Fig. 5 gezeigten Körpers durch Strangpressen zeigt;

Fig. 8 ist eine schematische Seitenansicht einer Seitenplatte, die mit dem in Fig. 5 gezeigten Körper durchdringungsverschweißt bzw. einbrandgeschweißt ist;

Fig. 9 ist eine Teilschnitt-Vorderansicht des Knotenteils;

Fig. 10 ist eine Schnittansicht, in der ein Zustand gezeigt ist, in dem der Knotenteil und die Strangpreßteile über L-förmige Verstärkungsteile miteinander verbunden sind;

Fig. 11 ist eine Schnittansicht, in der der Knotenteil und die Strangpreßteile unter Verwendung von Plattierungsteilen als L-förmige Verstärkungsteile miteinander verbunden sind;

Fig. 12 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Strangpreßteile durch das Knotenteil und die L-förmigen Verstärkungsteile miteinander verbunden sind;

Fig. 13A und 13B stellen jeweils eine Seiten- und eine Vorderansicht dar, die einen auf herkömmliche Art und Weise zusammengefügten Rahmen zeigen, bei dessen Herstellung Umfangsbogenschweißen verwendet wurde;

Fig. 14A und 14B stellen jeweils eine Seiten- und eine Vorderansicht dar, die einen zusammengefügten Rahmen zeigen, der durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren erhalten wurde;

Fig. 15 ist eine schematische Seitenansicht, die ein Testverfahren hinsichtlich der Rotations- Verwindungssteifigkeit zeigt, wie er auf die in den Fig. 13A und 14A gezeigten zusammengefügten Rahmen angewendet wurde;

Fig. 16 ist eine schematische perspektivische Ansicht, in der eine Rahmenkonstruktion für ein herkömmliches Kraftfahrzeug gezeigt ist;

Fig. 17 ist eine schematische perspektivische Ansicht, in der ein herkömmliches Verfahren zur Verbindung von Strangpreßteilen gezeigt ist, bei dem ein gegossenes Knotenteil verwendet wurde; und

Fig. 18 ist eine schematische perspektivische Ansicht, in der ein anderes herkömmliches Verfahren zur Verbindung von Strangpreßteilen gezeigt ist, bei dem keinerlei Knotenteil verwendet wurde.

Nachfolgend sollen bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die dazugehörigen Zeichnungen näher erläutert werden.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Strangpreßteils 13, das in einem bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel verwendet wird. Das Strangpreßteil 13 hat einen rechtwinklige, rohrförmigen Körper 14 und vier Stege 15 zum Punktschweißen, die sich vom Körper 14 nach außen erstrecken. Die Anzahl der Stege 15 wird in der vorliegenden Erfindung vorzugsweise auf mindestens zwei festgelegt, um eine ausreichende Verbindungsfestigkeit zwischen dem Strangpreßteil 13 und einem anderen, ähnlichen Strangpreßteil sicherzustellen. Während der Körper 14 in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel als rechtwinkliges Rohr ausgebildet ist, kann er als rechtwinkliges Verstärkungsrohr mit einem oder mehreren inneren Verstärkungsteilen ausgebildet sein. Jeder Steg 15 für das Punktschweißen (zum Verbinden) hat eine Dicke t, die vorzugsweise zwischen ca. 1 mm und ca. 4 mm beträgt, unter Berücksichtigung einer Festigkeit beim Punktschweißen und einer technischen Grenze beim Strangpressen zum Erhalten des Strangpreßteils 13. Er hat außerdem eine Breite w, die im wesentlichen auf 2/3 oder mehr als der Durchmesser einer jeden Elektrode, die beim Punktschweißen verwendet wurden. Überdies muß eine Distanz p zwischen den gegenüberliegenden Stegen 15 auf einen Wert festgelegt werden, der das Einsetzen einer Schweißpistole zwischen den gegenüberliegenden Stegen 15 erlaubt.

Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des in Fig. 1 gezeigten Strangpreßteils 13. Die Dicke t eines jeden Steges 15 ist beispielsweise auf 2 mm festgelegt, und es werden zwei Elektroden, von denen jede einen Durchmesser von 16 mm hat, verwendet. In diesem Fall ist die Breite w eines jeden Steges 15 auf 15 mm festgelegt und es wird eine Schweißpistole mit einem Winkel r zwischen der oberen und der unteren Elektrode, der auf 150° festgelegt ist, verwendet. Die Stege 15 des Strangpreßteils 13 und die Stege eines anderen Strangpreßteils werden mittels Punktschweißen unter Verwendung einer oberen Elektrodenspitze 16 und einer unteren Elektrodenspitze 17 miteinander verbunden. Die Gestalt des rechtwinkligen rohrförmigen Körpers 14 im Schnitt ist beispielsweise quadratisch und die Länge h₁ einer jeden Seite davon ist beispielsweise auf 50 mm festgelegt. In diesem Fall wird die Distanz p zwischen den gegenüberliegenden Stegen 15 zu 46 mm. Überdies ist die Wandstärke n des quadratischen rohrförmigen Körpers 14 beispielsweise auf 3 mm festgelegt.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, sind das Strangpreßteil 13 und ein anderes, ähnliches Strangpreßteil 13 parallel zueinander aufgestapelt, und sie sind an mindestens zwei Punkten 18 auf den Stegen 15, die benachbart zu jedem anderen sind, punktverschweißt. Somit werden die Strangpreßteile 13 über Schweißpunkte 19 miteinander verbunden.

Ein solches Verfahren zum Verbinden der Strangpreßteile 13 über ihre Stege 15 kann auf ein in Fig. 4 gezeigtes Ausführungsbeispiel angewendet werden. In dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das gerade Strangpreßteil 13 auf einen geraden Abschnitt eines gebogenen Strangpreßteils 20 gestapelt, wobei sich ihre Stege einander gegenüberliegen, und die zwei Strangpreßteile 13 und 20 werden an mindestens zwei Punkten 18 auf den benachbarten Stegen miteinander punktverschweißt. Somit kann die vorliegende Erfindung in großem Ausmaß bei unterschiedlichen Strangpreßteilen angewendet werden.

Fig. 5 ist ein Querschnitt eines im nachfolgenden zu beschreibenden Verbindungskörpers 21 eines Knotenteils, der in einem anderen bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel verwendet wird. Der Verbindungskörper 21 wird durch Strangpressen vorgefertigt. Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Strangpreßteils 23, das über den Verbindungskörper 21 mit einem anderen ähnlichen Strangpreßteil verbunden werden soll. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, hat das Strangpreßteil 23 einen rechtwinkligen rohrförmigen Körper 24 und vier Stege 26 zum Punktschweißen, die sich bis auf ihre Endabschnitte 25 (die eine Länge s haben) vom Körper 24 nach außen erstrecken.

Der rechtwinklige Körper 24 hat eine Breite h₁ und eine Höhe h₂, wie im Querschnitt gezeigt ist. Der Endabschnitt 25 ist dazu angepaßt, mit einer Ausnehmung 22a (siehe Fig. 5) in Eingriff zu gelangen, die beispielsweise im Verbindungskörper 21 ausgebildet ist. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, hat der Verbindungskörper 21 drei Ausnehmungen 22a, 22b und 22c, von denen jede zur Aufnahme des Endabschnittes 25 des Strangpreßteils 23 dient. Die Ausnehmungen 22a, 22b und 22c erstrecken sich radial um sich nach außen zu öffnen und sie sind unter Winkel zueinander geneigt, die den gewünschten Verbindungswinkeln zwischen den Strangpreßteilen 23 entsprechen. Die gewünschten Verbindungswinkel können zum Zeitpunkt der Konstruktion einer Gußform zum Strangpressen des Verbindungskörpers 21 willkürlich festgelegt werden. In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Gestalt des Verbindungskörpers 21 ähnlich zu der des Knotenteils 9 zum Verbinden von vier Strangpreßteilen wie sie in Fig. 16 gezeigt sind, und von denen vorausgesetzt wird, daß sie die Knotenteile 5, 6, 7 und 8 enthalten. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wie es in Fig. 5 gezeigt ist, ist der Winkel Θ₁ zwischen der Ausnehmung 22a und der Ausnehmung 22b zum Beispiel auf 90° festgelegt, und der Winkel Θ₂ zwischen der Ausnehmung 22b und der Ausnehmung 22c zum Beispiel auf 120° festgelegt. Die Distanz a₂₃ zwischen den gegenüberliegenden Stegen 21a, die die Ausnehmung 22a bilden, entspricht der Länge h1 einer Seite des Endabschnittes 25 des in Fig. 6 dargestellten rechtwinkligen rohrförmigen Strangpreßteils 23, und die Breite b₂₃ eines jeden Steges 21a entspricht der Länge s des Endabschnitts 25. Die anderen Ausnehmungen 22b und 22c werden jeweils durch die gegenüberliegenden Stege 21b und die gegenüberliegenden Stege 21c gebildet, und haben im wesentlichen die gleiche Gestalt und Dimension wie die Ausnehmung 22a.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, hat desweiteren der Verbindungskörper 21 ein rechtwinkliges Durchgangsloch 22d, das in der Mitte von den Ausnehmungen 22a, 22b und 22c ausgebildet ist, um den Endabschnitt 25 des Strangpreßteils 23 unter rechten Winkeln bezüglich der Ausnehmungen 22a, 22b und 22c aufzunehmen. Die horizontale Abmessung d₂₄ des rechtwinkligen Durchgangsloches 22d entspricht der horizontalen Abmessung h₁ des Strangpreßteils 23 und die vertikale Abmessung e₂₄ des rechtwinkligen Durchgangsloches 22d entspricht der vertikalen Abmessung h₂ des Strangpreßteils 23. Zum Beispiel werden diese Abmessungen als a₂₁ = a₂₂ = a₂₃ = d₂₄ auf 50 mm und als b₂₁ = b₂₂ = b₂₃ = e₂₄ = 50 mm festgesetzt. Da der Endabschnitt 25 des Strangpreßteils 23 mit jeder der Ausnehmungen 22a, 22b und 22c und dem Durchgangsloch 22d in Eingriff steht, muß die Abmessungstoleranz dazwischen auf einen Wert festgelegt werden, der ein Passungsspiel zuläßt.

Wie in Fig. 7 gezeigt ist, kann der Verbindungskörper 21 durch Abschneiden einer stranggepreßten Stange in Stücke mit vorgegebenen Dimensionen c₂₁, c₂₂, c₂₃, und c₂₄ hergestellt werden. Die vorgegebenen Dimensionen c₂₁, c₂₂, und c₂₃ entsprechen der Dimension h₂ des Endabschnittes 25 des Strangpreßteils 23 für die Ausnehmungen 22a, 22b und 22c und die vorgegebene Dimension c₂₄ entspricht der Dimension s des Endabschnittes 25 des Strangpreßteils 23 für das Durchgangsloch 22d. Wie aus der vorstehenden Beschreibung offensichtlich hervorgeht, müssen sämtliche Dimensionen c₂₁, c₂₂, c₂₃, und c₂₄ gleich zueinander sein. Somit können zumindest zwei Verbindungskörper nur durch Schneiden einer einzelnen stranggepreßten Stange erhalten werden, wodurch eine effiziente Massenproduktion an Verbindungskörpern möglich ist.

Wie in der Fig. 8 gezeigt ist, wird eine Y-förmige Seitenplatte 27, die man durch Ausstanzen oder ähnliche Verfahren erhält, auf eine Seitenoberfläche des Verbindungskörpers 21 gelegt und wird anschließend durch Laserschweißen über die Seitenoberfläche des Verbindungskörpers 21 einbrandgeschweißt. Dementsprechend wird eine der Form des Verbindungskörpers 21 entsprechende Rippe 29a in der Seitenplatte 27 ausgebildet. Insbesondere, wie in einem Kreisausschnitt 30 aus Fig. 9 dargestellt ist, die einen Querschnitt eines lasergeschweißten Abschnittes zeigt, wird die Seitenplatte 27 durchgehend aufgeschmolzen, um mit dem Verbindungskörper 21 verschweißt zu werden. Eine andere Seitenplatte 28, die ähnlich der Seitenplatte 27 ist, ist ebenso mit der anderen Seitenoberfläche 27 des Verbindungskörpers 21 verschweißt. Jedoch muß die Seitenplatte 28 mit einem Durchgangsloch vorgefertigt sein, das dieselbe Größe wie die des Durchgangsloches 22d des Verbindungskörpers 21 hat, wie in Fig. 5 gezeigt ist, um ein Einsetzen des Endabschnittes 25 des Strangpreßteils 23 in das Durchgangsloch 22d zu ermöglichen. Auf diese Art und Weise wird ein Knotenteil 29 vervollständigt, der aus dem Verbindungskörper 21, der Seitenplatte 27 und der Seitenplatte 28 zusammengesetzt ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 8 ist die Breite g eines jeden Endabschnittes der Seitenplatte 27 gleich der Breite f des Strangpreßteils 23, das die in Fig. 6 gezeigten, gegenüberliegenden Stege 26 enthält, damit die Seitenplatte 27 als Stege für das Punktschweißen dienen kann. Desweiteren ist die Länge i eines jeden Stegabschnittes der Seitenplatte 27 entsprechend der Anzahl und der Abstände der Schweißpunkte festgelegt. Für den Fall, daß beispielsweise die Anzahl der Schweißpunkte fünf und der Abstand der Schweißpunkte 30 mm beträgt, wobei an jedem der gegenüberliegenden Enden eine Länge von 15 mm verbleiben, wird die Länge i auf 150 mm festgelegt. Die Breite der Seitenplatte 28 und die Länge ihres Stegabschnittes wird ebenso gleich zu denen der Seitenplatte 27 gesetzt. Darüber hinaus wird die Dicke einer jeden Seitenplatte gleich der eines jeden Stegs 26 festgelegt, so zum Beispiel auf 2 mm.

Wie in Fig. 8 gezeigt ist, sind die Endabschnitte 25 der Strangpreßteile 23, von denen jedes die Stege 26 hat, in das Knotenteil 29 von verschiedenen Richtungen her eingesetzt, wie durch Pfeile dargestellt ist. Anschließend werden die Stege 26 der Strangpreßteile 23 und die Stege der Seitenplatten 27 und 28 durch Widerstands-Punktschweißen miteinander verschweißt. Somit werden die Strangpreßteile 23 und die Knotenteile 29 verbunden.

Wie des weiteren in Fig. 9 dargestellt ist, ist der Endabschnitt 25 des Strangpreßteils 23 in das mittige Durchgangsloch 22d des Verbindungskörpers 21 durch die Öffnung der Seitenplatte 28 in einer Richtung senkrecht zur Seitenplatte 28 eingesetzt. Diese Konstruktion entspricht der, wie sie in Fig. 17 gezeigt ist, wo die untere A-Kreuzstrebe 3b mit dem Knotenteil 9 in einem senkrechten Verhältnis zu den anderen Streben 1a, 1b und 4 verbunden sind. In diesem Fall, wie er in Fig. 10 dargestellt ist, ist das in das zentrale Durchgangsloch 22d des Verbindungskörpers 21 eingesetzte Strangpreßteil 23 durch L-förmige Verstärkungsteile 31 mit dem Knotenteil 29 und den anderen Strangpreßteilen 23 lediglich durch Punktschweißen miteinander verbunden. Während jeder punktgeschweißte Abschnitt 32 in diesem Fall die drei Platten verbindet, kann diese Verbindung leicht mittels eines einzigen Punkt-Schweiß-Schrittes durchgeführt werden.

Fig. 11 zeigt eine Abwandlung der Fig. 10, die die Funktion des L-förmigen Verstärkungsteile 31 noch steigern soll. Das heißt, daß ein Plattierteil 35, das aus einem Aluminiumteil 33 und einem Stahlteil 35 besteht, anstelle eines jeden L-förmigen Verstärkungsteils 31 aus Fig. 10 verwendet wird. In diesem Fall wird das Plattierteil 35 über das Punkt- Schweißverfahren mit dem Knotenteil und jedem Strangpreßteil in einer solchen Art und Weise verbunden, daß das Aluminiumteil 33 mit dem Knotenteil und jedem Strangpreßteil in Kontakt ist, wodurch die Steifigkeit des Verbindungsabschnittes weiter verbessert werden kann.

Fig. 12 zeigt eine fertige Konstruktion, die durch Verbinden der vier Strangpreßteile 23 miteinander durch das Knotenteil 29 und die L-förmigen Verstärkungsteile 31 erhalten wird. Als Material für den Verbindungskörper 21 und die Strangpreßteile 23 kann beispielsweise A6N01-T5 verwendet werden. Als Material für die Seitenplatten 27 und 28 und die L-förmigen Verstärkungsteile 31 kann beispielsweise A5182-O verwendet werden.

Für den Fall des Vorbereitens der Knotenteile 5 bis 9 des in Fig. 16 gezeigten Rahmens durch Anwendung der vorliegenden Erfindung, können alle Teile eines Fahrzeugrahmens durch Punktschweißen miteinander verbunden werden und somit die Produktivität erhöht werden. Des weiteren kann eine theoretisch mögliche Schweißverformung aufgrund der Montage vollständig ausgeschaltet werden, wodurch eine hohe Montagegenauigkeit realisierbar ist, da Elektroschweißen überhaupt nicht angewendet wird.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben einen Vergleichstest hinsichtlich der Rotations- Verwindungssteifigkeit anhand von Vergleichst-Teststücken und Teststücken von bevorzugten Ausführungsbeispielen durchgeführt. Das Vergleichs-Teststück ist in den Fig. 13A und 13B dargestellt. Dieses Teststück ist ein zusammengesetzter Rahmen, bei dem eine hohle rechtwinklige Stange 38 mit einer hohlen rechtwinkligen Stange 37 an deren längsseitigem Mittenabschnitt in einem senkrechten Verhältnis zueinander durch Elektroschweißen bzw. Lichtbogenschweißen verbunden wurde. Die Dimensionen der rechtwinkligen Stange 37 betragen 50 mm in der Länge einer jeden Seite im Querschnitt, 700 mm in der Länge und 3 mm in der Wandstärke. Die Dimensionen der rechtwinkligen Stange 38 sind dieselben wie diejenigen der rechtwinkligen Stange 37, außer ihrer Länge von 325 mm.

Andererseits ist das Teststück für das bevorzugte Ausführungsbeispiel in den Fig. 14A und 14B dargestellt. Dieses Teststück ist ein zusammengesetzter Rahmen, der durch Punktverschweißen dreier Strangpreßteile 39 an Punkten 40 zusammen durch ein Knotenteil 41 gemäß der vorliegenden Erfindung vorbereitet wird, wobei der Winkel zwischen den benachbarten Ausnehmungen wie in Fig. 5 gezeigt ist auf Θ₁ = Θ₂ = 90° festgesetzt ist. Die Länge eines jeden Strangpreßteils 39 wurde auf 325 mm festgelegt.

Im Folgenden wird beispielsweise ein Testverfahren für die Rotations-Verwindungssteifigkeit für das Vergleichsteststück beschrieben. Wie in Fig. 15 gezeigt ist, wurde die rechtwinklige Stange 37 an ihren gegenüberliegenden Enden befestigt und eine Last P1 wurde auf einen Kopfabschnitt der rechtwinkligen Stange 38 in einer Längsrichtung der rechtwinkligen Stange 37 aufgebracht, das heißt in dieser Richtung in der Blattebene auf Fig. 15. Alternativ wurde eine Last P2 auf den Kopfabschnitt der rechtwinkligen Stange 38 in einer Richtung senkrecht zu beiden rechtwinkligen Stangen 37 und 38 aufgebracht, das heißt in dieser Richtung aus der Blattebene aus Fig. 15 heraus. In jedem Fall, wurde ein Deformationswinkel der rechtwinkligen Stange 38 um einen Punkt O gemessen, um die Rotations-Verwindungssteifigkeit des Vergleichsteststückes zu beurteilen. Die Rotations- Verwindungssteifigkeit des Teststückes des erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsbeispiels wurde in einer ähnlichen bzw. gleichen Art und Weise beurteilt. Die von dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhaltenen Testergebnisse sind in der Tabelle gezeigt.

Wie aus der Tabelle hervorgeht, ist die Rotations- Verwindungssteifigkeit des zusammengesetzten Rahmens beim bevorzugten Ausführungsbeispiel 1,5mal größer als die für das Vergleichsbeispiel, sowohl für die in der Ebene liegende Belastung als auch für die aus der Blattebene herausragende Belastung. Es wird angenommen, daß dieses Ergebnis auf der Konstruktion beruht, daß die Stege zum Punktschweißen als Verstärkungsrippen dienen.

Tabelle

Wie vorstehend beschrieben, können erfindungsgemäß die aus leichtgewichtigem Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehenden Rahmenteile nur durch Punktschweißen miteinander verbunden werden, wobei Punktschweißen eine hohe Arbeitseffizienz aufweist, und es kann eine hohe Festigkeit der verbundenen Teile erhalten werden. Darüber hinaus erlaubt die vorliegende Erfindung die Herstellung aller Leichtbaurahmentypen-Konstruktionen inclusive einem Fahrzeugrahmen für ein Fahrzeugchassis, eine Kabine jeglicher Art von Transportvorrichtungen wie ein Eisenbahnwaggon, Flugzeug, Seilbahn etc.

Ein Fahrzeugrahmen wird durch Verbinden von Stegen von Strangpreßteilen, die beispielweise aus Aluminiumlegierung bestehen, mittels Punktschweißen montiert. Die Stege werden einstückig mit den Strangpreßteilen während dem Strangpressen ausgebildet. Alternativ können die Strangpreßteile durch ein Knotenteil mit Stegen zusammengefügt werden. In diesem Fall werden die Stege eines jeden Strangpreßteils durch Punktschweißen mit den Stegen des Knotenteils verbunden. Das Knotenteil enthält einen Körper, der durch Strangpressen ausgebildet wird und eine Seitenplatte ist, die mittels Laserschweißen an den Körper einbrandgeschweißt ist. Die Seitenplatte dient als Steg des Knotenteils.

Claims (13)

1. Herstellungsverfahren für einen Fahrzeugrahmen mit den folgenden Schritten:
Vorbereiten von mindestens zwei Strangpreßteilen, von denen jedes einen Steg hat, die aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet sind,
Überlappen der Strangpreßteile, so daß die Stege der Strangpreßteile miteinander in Kontakt kommen, und
Verbinden der Stege, die miteinander in Kontakt gehalten werden, durch Punktschweißen, wodurch die Strangpreßteile miteinander verbunden werden.

2. Herstellungsverfahren für einen Fahrzeugrahmen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg einstückig mit jedem der Strangpreßteile durch Strangpressen ausgebildet wird.

3. Herstellungsverfahren für einen Fahrzeugrahmen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg eines jeden der Strangpreßteile mindestens zwei Stege aufweist.

4. Herstellungsverfahren für einen Fahrzeugrahmen gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg eines jeden der Strangpreßteile mindestens zwei Stege aufweist.

5. Herstellungsverfahren für einen Fahrzeugrahmen mit den folgenden Schritten:
Vorbereiten von mindestens zwei Strangpreßteilen, von denen jedes einen Steg hat, die aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet sind,
Vorbereiten eines Knotenteils, das einen Steg hat und das aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet ist,
Anordnen des Knotenteils zwischen den Strangpreßteilen, so daß der Steg des Knotenteils mit dem Steg eines jeden der Strangpreßteile in Kontakt kommt, und
Verbinden der Stege, die miteinander in Kontakt gehalten werden, durch Punktschweißen, wodurch die Strangpreßteile mit dem Knotenteil verbunden werden.

6. Herstellungsverfahren für einen Fahrzeugrahmen gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Knotenteil einen Körper aufweist, der durch Strangpressen ausgebildet ist, und eine Seitenplatte, die mittels Laserschweißen an den Körper einbrandgeschweißt ist, wobei die Seitenplatte als Steg des Knotenteils dient.

7. Herstellungsverfahren für einen Fahrzeugrahmen gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Knotenteil mindestens zwei Ausnehmungen hat, die in vorbestimmten Winkeln zueinander geneigt sind, und der Winkel, der zwischen benachbarten Ausnehmungen ausgebildet ist, einem Winkel entspricht, der zwischen benachbarten Strangpreßteilen ausgebildet werden soll.

8. Herstellungsverfahren für einen Fahrzeugrahmen gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Knotenteil mindestens zwei Ausnehmungen hat, die in vorbestimmten Winkeln zueinander geneigt sind, und der Winkel, der zwischen benachbarten Ausnehmungen ausgebildet ist, einem Winkel entspricht, der zwischen benachbarten Strangpreßteilen ausgebildet werden soll.

9. Herstellungsverfahren für einen Fahrzeugrahmen gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg eines jeden Strangpreßteiles mindestens zwei Stege aufweist und der Steg des Knotenteils mindestens zwei Stege aufweist.

10. Herstellungsverfahren für einen Fahrzeugrahmen gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg eines jeden Strangpreßteiles mindestens zwei Stege aufweist und der Steg des Knotenteils mindestens zwei Stege aufweist.

11. Herstellungsverfahren für einen Fahrzeugrahmen gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg eines jeden Strangpreßteiles mindestens zwei Stege aufweist und der Steg des Knotenteils mindestens zwei Stege aufweist.

12. Herstellungsverfahren für einen Fahrzeugrahmen gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg eines jeden Strangpreßteiles mindestens zwei Stege aufweist und der Steg des Knotenteils mindestens zwei Stege aufweist.

13. Herstellungsverfahren für einen Fahrzeugrahmen mit den folgenden Schritten:
Vorbereiten von mindestens zwei Strangpreßteilen, von denen jedes einen Steg hat, die aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet sind,
Vorbereiten eines Knotenteils, das einen Steg und mindestens zwei Ausnehmungen hat und das aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet ist,
Zusammenfügen der Strangpreßteile in die Ausnehmungen des Knotenteils, so daß der Steg des Knotenteils mit dem Steg eines jeden der Strangpreßteile in Kontakt kommt, und
Verbinden der Stege, die miteinander in Kontakt gehalten werden, durch Punktschweißen, wodurch die Strangpreßteile mittels dem Knotenteil miteinander verbunden werden.