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WO2011003388A1 - Achsträger, insbesondere vorderachsträger für kraftfahrzeuge - Google Patents

Achsträger, insbesondere vorderachsträger für kraftfahrzeuge Download PDF

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Publication number
WO2011003388A1
WO2011003388A1 PCT/DE2010/000747 DE2010000747W WO2011003388A1 WO 2011003388 A1 WO2011003388 A1 WO 2011003388A1 DE 2010000747 W DE2010000747 W DE 2010000747W WO 2011003388 A1 WO2011003388 A1 WO 2011003388A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
axle
tube
particular according
advantageous
achsträger
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2010/000747
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Buschjohann
Jürgen EICKMANN
Heiko Kauert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KSM Castings Group GmbH
Original Assignee
KSM Castings GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KSM Castings GmbH filed Critical KSM Castings GmbH
Priority to DE112010002870T priority Critical patent/DE112010002870A5/de
Publication of WO2011003388A1 publication Critical patent/WO2011003388A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/11—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted with resilient means for suspension, e.g. of wheels or engine; sub-frames for mounting engine or suspensions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/0072—Casting in, on, or around objects which form part of the product for making objects with integrated channels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D29/00—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
    • B62D29/008—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof predominantly of light alloys, e.g. extruded
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D3/00—Steering gears
    • B62D3/02—Steering gears mechanical
    • B62D3/12—Steering gears mechanical of rack-and-pinion type

Definitions

  • Axle carrier in particular front axle carrier for motor vehicles
  • the invention relates to an axle carrier, in particular front axle carrier for motor vehicles.
  • axle brackets which are also known under other names such as axle or subframe, integral frame or subframe, are, after they are provided with aggregates or auxiliary units, as pre-assembled units or modules to vehicle superstructures, for example on the body and / or Side members of a vehicle attached.
  • the invention has for its object to optimize an integrally cast axle carrier with respect to at least one of the named functions or requirements. So should the axle as many as possible belonging to the chassis and drive units or auxiliary units, for example, all the handlebars, the steering, the stabilizers or the drive unit record, in order to achieve that such aggregates or auxiliary units in particular
  • the axle should therefore take the handlebars and intercept occurring wheel forces. Furthermore, he should record the steering gear and stabilizers. Spring or damper forces, tensile and pressure shocks should also be intercepted or absorbed by the axle.
  • the axle carrier should continue to support the drive unit.
  • the axle should offer a high rigidity in the transverse direction and increase the longitudinal elasticity in the longitudinal direction.
  • the axle beam is to support the elastokinematics and be designed so that the assembly and maintenance as well as repair is facilitated.
  • the axle should allow a cost-effective production of kinematic connection points, so-called hardpoints, with close tolerance.
  • the axle beam should have sufficient strength at the connection points and endure continuous loads. It should meet high demands on stiffnesses, natural frequencies and crash behavior, be as light as possible, cost-effectively be produced with as few individual parts and welds as possible, capture as many suspension components as possible and enable their settings, take up as little space as possible, forward the transmission of noise, in particular road noise, and damp vibrations, in particular wheel vibrations, and allow easy installation and removal.
  • the integrally cast axle support at least one, the axle support functionally supporting and manufactured separately from the casting of the axle beam pipe or hollow body produced is introduced.
  • the tube is attached to the integrally cast axle.
  • the tube is introduced in one piece cast axle and mounted on integrally cast axle.
  • it may be advantageous if the tube is inserted in integrally molded axle.
  • the tube is inserted and inserted in the integrally cast axle carrier.
  • the axle can continue to be relatively easily formed, since it is the tube is a hollow profile, wherein the cavity is advantageously used functionally.
  • the cavity of the pipe can advantageously be provided with a damping material, preferably by foaming the cavity with aluminum.
  • Suitable damping materials are in particular so-called APM ® -Pearls (Advanced Pore Morphology Foam).
  • APM ® -Pearls Advanced Pore Morphology Foam
  • the introduced into the cavity of the tube metallic material can be foamed to metallic foam balls, preferably made of aluminum, different sizes.
  • metallic foam balls preferably made of aluminum, different sizes.
  • such a tube also shows an advantageous crash behavior.
  • the cavity of the tube is suitably suitable for pulling through existing cable strands, pipes and / or cable pulls, which are then advantageously protected against external influences in the pipe.
  • the cavity can also be used advantageously as a storage volume for compressed air, in particular for the actuation of air springs.
  • the axle carrier may be a front axle or a rear axle, wherein in a preferred embodiment of this two spaced apart in the vehicle longitudinal direction receptacles or recesses for the bearings for pivotal mounting each one of two Rad Equipmentsgliedern how transverse or Wishbone, and has recordings for attaching the axle beam as a prefabricated unit together with pre-assembled units on the vehicle body.
  • the integrally molded axle carrier receptacles or recesses preferably for the attachment of a stabilizer, for the storage of a torque arm, for the storage of a pendulum support and / or for the attachment of the steering gear.
  • These receptacles or recesses may be integrally connected to one another by the casting process.
  • Such a front axle is particularly well suited for the integration or insertion of at least one tube.
  • axle is made of steel.
  • integrally molded axle is made of a light metal, preferably made of aluminum, an aluminum alloy or a magnesium alloy.
  • integrally cast axle carrier is produced by die casting or die casting.
  • a cohesive connection is a connection in which the components, in particular axle beam and tube, are so intimately connected to one another that the forces occurring during operation are transmitted by cohesion and adhesion.
  • the tube is cohesively attached to the axle.
  • the tube is integrally incorporated in the axle and attached cohesively on the axle.
  • the tube is frictionally introduced in the axle.
  • the tube is mounted non-positively on the axle.
  • it may be advantageous if the tube is frictionally introduced in the axle and frictionally mounted on the axle.
  • the tube is introduced material and non-positively in the axle.
  • the tube is fabric and non-positively attached to the axle.
  • it may be useful if the tube is positively inserted in the axle.
  • it may be useful if the tube is positively mounted on the axle.
  • it may be expedient if the tube is positively inserted in the axle and positively mounted on the axle.
  • it may be advantageous if the tube is material and positively introduced in the axle.
  • the tube material and form fit is attached to the axle.
  • the tube is positively and positively introduced in the axle.
  • it may be advantageous if the tube is positively and positively mounted on the axle.
  • the tube is material, force and positively inserted in the axle.
  • the tube is fabric, force and positively mounted on the axle.
  • the tube is at least partially encapsulated in and / or on the axle.
  • the tube is at least partially additionally cast in and / or on the axle.
  • the tube is at least partially surrounded only in and / or on the axle.
  • the tube is at least partially additionally encapsulated in and / or on the axle.
  • the tube is at least partially cast in and / or on the axle.
  • the tube is at least partially additionally cast in and / or on the axle.
  • the tube in and / or on the axle is at least partially encapsulated and poured.
  • the tube in and / or on the axle is at least partially encased and molded.
  • the Pipe in and / or on the axle at least partially ein-, um- and is cast.
  • the tube is at least partially secured in and / or on the axle, only by gluing.
  • the tube in and / or on the axle is at least partially fixed only by welding, in particular by resistance spot welding.
  • it may be advantageous if the tube in and / or on the axle is at least partially additionally secured by welding, in particular by resistance spot welding.
  • it may be advantageous if the tube is at least partially fixed in and / or on the axle, only by crimping predetermined areas of the axle beam.
  • the tube is at least partially additionally fixed in and / or on the axle by crimping predetermined areas of the axle beam.
  • the tube is at least partially fixed in and / or on the axle only by clinching or in particular clinching.
  • it may be advantageous if the tube in and / or on the axle is at least partially additionally secured by clinching or in particular clinching.
  • the tube is at least partially fixed in and / or on the axle only by punch rivets.
  • it may be useful if the tube is at least partially additionally secured by punch riveting in and / or on the axle.
  • integrally molded axle carrier is here designed or has a geometry in the region of the male tube, that the selected attachment method is readily applicable.
  • gluing it is useful, for example, if the pipe receiving portion of the axle beam is designed as a one-sided open molded hollow profile. Gluing has the advantage that the attachment of the tube in or on the axle is relatively fast to accomplish.
  • the tube consists of a light metal, preferably of aluminum, an aluminum, zinc or magnesium alloy, or of steel.
  • An aluminum alloy has the advantage over steel, that it is a light metal, so has a low weight than steel.
  • steel is characterized by a higher modulus of elasticity, which is advantageous in particular with regard to a desired increase in the rigidity of an axle beam.
  • so-called hybrid aluminum can be used for the production of the tube.
  • the tube in particular if it consists of an aforementioned light metal, is profiled to increase its rigidity.
  • it may be advantageous if such a tube is structured. But for individual cases of use can also be useful if such a tube is profiled and structured.
  • it may be advantageous if such a tube only has at least one stiffening notch.
  • it may be advantageous if such a tube additionally has at least one stiffening notch.
  • the at least one stiffening notch can be provided only on the inside of the tube.
  • the at least one stiffener notch is additionally provided on the outside of the tube.
  • it may also be advantageous if the at least one stiffening notch is provided only on the outside of the tube.
  • such a tube only has at least one stiffening rib.
  • such a tube additionally has at least one stiffening rib.
  • the at least one stiffening rib can be provided only on the inside of the tube.
  • the at least one stiffening rib is additionally provided on the outside of the tube.
  • such a tube only has at least one stiffening bead.
  • such a tube additionally has at least one stiffening bead.
  • the at least one stiffening bead can be provided only on the inside of the tube.
  • the at least one stiffening bead is additionally provided on the outside of the tube.
  • the at least one stiffening bead is provided only on the outside of the tube.
  • it may be advantageous if such a tube has only at least one stiffening bead.
  • such a tube additionally has at least one stiffening bead.
  • the at least one stiffening bead can be provided only on the inside of the tube.
  • the at least one stiffening bead is additionally provided on the outside of the tube.
  • the cast axle carrier may be made of a different material, preferably a different aluminum alloy, than the at least one tube, the different materials, preferably different aluminum alloys, preferably differing in their melting points or alloys or alloy constituents.
  • the wall thickness of the tube 0.5 to 4 mm and the diameter of the tube is 10 to 50 mm.
  • the tube is preferably bent one or more times by means of a shaping process.
  • a hydroforming (IHU) formed tube structure is not one of the preferred embodiments, since the hydroforming process is relatively expensive.
  • the tube expediently has an oval-shaped cross section.
  • the tube essentially follows the contour of a predetermined section within the axle carrier.
  • the tube is where it intersects the predetermined receptacles or recesses of the integrally cast axle support, also provided with corresponding receptacles or recesses.
  • the tube extends transversely to the vehicle longitudinal direction and preferably from a receptacle for attachment of the axle beam on the vehicle body to the opposite receptacle for attachment of the axle beam on the vehicle body, the tube preferably forms these recordings themselves, the receptacles are preferably provided on cantilevers.
  • the tube or another tube is substantially U-shaped, wherein the portion connecting the two free legs of the U-shaped tube extends transversely to the vehicle longitudinal direction and then the free legs of the U-shaped tube in the vehicle longitudinal direction and in the direction of travel forward, preferably crossing an optionally transversely to the vehicle longitudinal direction and preferably from a receptacle for attachment of the axle beam on the vehicle body to the opposite receptacle for attachment of the axle beam to the vehicle body running pipe, preferably the free legs of the U-shaped tube that penetrate transverse pipe.
  • the invention further relates to a method for producing an axle carrier, in particular according to one of claims 1 to 17, with at least the following steps: inserting at least one tube predetermined contour in a predetermined position of a mold and then casting the axle carrier using the mold.
  • a method for producing an axle carrier, in particular according to one of claims 1 to 17, is provided with at least the following steps: pouring the axle carrier and then attaching the at least one tube predetermined contour in a predetermined position in and / or on the axle.
  • a development of the invention provides that the axle carrier solution-treated after casting first, then the at least one tube in and / or on the axle, preferably by crimping is fixed, and finally the axle is heat treated together with tube.
  • the attachment by gluing takes place substantially over the entire length of the at least one tube.
  • a development of the invention provides that after the arrival and / or introduction of the at least one tube in the axle, this is processed together with tube, in particular any excess lengths of the tube eliminated and in particular required recordings or recesses are made.
  • Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the following or from the priority applications DE 10 2009 035 590.1 and DE 10 2010 024 313.2, the disclosure content or content by express reference as part of the present application belonging to the present application or integrated becomes.
  • a steering housing is provided in the integrally cast axle carrier, which is made wholly or partially and integrally with the axle.
  • Such a steering housing containing in the axle support enables the optimization of the axle beam, in particular with regard to the comfort, safety and stiffness requirements imposed on an axle support.
  • the steering housing is completely or partially and integrally connected to the axle.
  • Such a steering housing connected to the axle support likewise makes it possible to optimize the axle carrier, in particular with regard to the comfort, safety and stiffness requirements imposed on an axle carrier.
  • a cohesive connection is a compound in which the components, in particular axle and steering housing, are so intimately connected to each other that the forces occurring during operation are transmitted by cohesion and adhesion.
  • Such a compound is insoluble, d. h., They can be separated again only by destruction of the joined components or disassembled by destruction of the connecting element in their components.
  • the axle can continue to be relatively easily formed, since it is in the steering housing preferably substantially a tubular hollow profile, in which the steering rod is displaceable or axially movable introduced.
  • the steering housing integrated in the axle carrier if the steering housing makes an otherwise required cross bracing within the axle carrier superfluous.
  • the axle carrier itself preferably has a base body, which may be designed like a frame with stiffening struts or with a largely closed base surface provided only with the necessary recesses or receptacles for fastening / mounting of chassis components.
  • the integrally molded together with the axle support part of the steering housing is designed as a half-shell.
  • Such a half-shell achieves the purpose according to the invention, in particular a stiffness increase of the axle carrier.
  • the half shell forms a part of the tubular hollow profile of the steering housing, in which the steering rod is slidably disposed.
  • the advantage here is that the handlebar possibly together with other components extremely easy to install in the half-shell can be introduced and then closed with another half-shell.
  • releasable connection techniques are again used for closing, so that the handlebar along with other components at any time quickly accessible for maintenance and / or repair work.
  • the steering housing may have at least one tubular hollow body for receiving a steering rod, wherein the at least one tubular hollow body is preferably arranged on the axle body or above an imaginary horizontal plane spanned by the axle carrier. With only one tubular hollow body, this preferably extends transversely to the vehicle longitudinal axis substantially over the width of the axle carrier.
  • two tubular hollow bodies are provided. hen, which are arranged at a distance from each other in the edge region of the axle carrier transversely to the vehicle longitudinal direction for receiving a handlebar, such that the handlebar is virtually mid-exposed.
  • a cover in particular made of plastic, preferably in the form of a bellows, may be advantageous.
  • the two abovementioned tubular hollow profiles arranged in the edge region are preferably connected or provided with receptacles, namely on one side for receiving a steering spindle and on the other side for receiving the angular gear of a servomotor.
  • the steering housing has a receptacle for mounting the steering spindle, wherein the receptacle preferably begins on the axle or above an imaginary, spanned by the axle horizontal plane and under the axle or below the imaginary, spanned by the axle horizontal Level ends.
  • the receptacle has a passage to the tubular hollow body and is made in one piece with the hollow body or materially connected.
  • the steering housing has a recess for receiving the gear stages or an angle drive of the servomotor, the exception preferably under the axle or below an imaginary, spanned by the axle horizontal plane begins and is accessible from there and on the Achsharm or above the imaginary, spanned by the axle horizontal plane ends and is closed there.
  • the receptacle has a passage to the tubular hollow body and is made in one piece with the hollow body or materially connected. Furthermore, it may be advantageous if under the axle or below an imaginary, spanned by the axle horizontal plane space for the servomotor including ECU (Engine Control Unit) or control unit is provided.
  • the steering housing is completely or partially cast in and / or on the axle only.
  • the steering housing is completely or partially surrounded only in and / or on the axle.
  • the steering housing is completely or partially cast in and / or on the axle only.
  • the steering housing is completely or partially cast in and / or on the axle in addition.
  • the steering housing is completely and partially in and / or on the axle only encased and poured.
  • the steering housing is completely or partially attached in and / or on the axle only by gluing.
  • the steering housing is completely or partially in and / or on the axle only by welding, in particular by resistance spot welding, attached.
  • it may be advantageous if the steering housing is completely or in parts in and / or on the axle additionally by welding, in particular by resistance spot welding, attached.
  • the steering housing is fixed completely or in parts in and / or on the axle only by crimping predetermined areas of the axle beam.
  • the steering housing is completely or partially fixed in and / or on the axle by additionally crimping predetermined areas of the axle beam.
  • the steering housing is fixed completely or in parts in and / or on the axle only by clinching or in particular clinching.
  • 127 - 130 can find an overview of clinching or, in particular, clinching it may be expedient if the steering housing is completely or partially fixed in and / or on the axle only by punch rivets. For different Use cases, it may be useful if the steering housing is completely or partially attached in and / or on the axle additionally by punch rivets. For further other applications, it may be advantageous if the steering housing is completely or partially secured in and / or on the axle additionally by screwing.
  • the integrally molded axle carrier is designed in this case or has a geometry in the region of the male steering housing that the selected connection method is readily applicable.
  • gluing it makes sense, for example, if the steering housing receiving portion of the axle beam is designed as a one-sided open molded hollow profile. Gluing has the advantage that the attachment of the steering housing in or on the axle is relatively fast to accomplish.
  • the axle carrier may be a front axle or a rear axle, wherein in a preferred embodiment of this two spaced apart in the vehicle longitudinal direction receptacles or recesses for the bearings for pivotal mounting each one of two Rad Equipmentsgliedern how transverse or Wishbone, and has recordings for attaching the axle beam as a prefabricated unit together with pre-assembled units on the vehicle body.
  • the integrally molded axle support receptacles or recesses preferably for the attachment of a stabilizer, for the storage of a torque arm or for the storage of a pendulum support. These receptacles or recesses may be integrally connected to one another by the casting process.
  • Such a front axle is particularly well suited for the integration of the steering housing in the axle.
  • the integrally molded axle is made of a light metal, preferably made of aluminum, an aluminum alloy or a magnesium alloy. Furthermore, it may be advantageous if the integrally cast axle carrier is produced by die casting or die casting.
  • the steering housing is made entirely or in part of a light metal, preferably made of aluminum, an aluminum, zinc or magnesium alloy, or steel.
  • a light metal preferably made of aluminum, an aluminum, zinc or magnesium alloy, or steel.
  • An aluminum alloy has the advantage over steel, that it is a light metal, so has a low weight than steel.
  • steel is characterized by a higher modulus of elasticity, which is advantageous in particular with regard to a desired increase in the rigidity of an axle beam.
  • so-called hybrid aluminum can be used for the production of the steering housing.
  • the steering housing is profiled in whole or in part, especially if it consists of an aforementioned light metal, to increase its rigidity.
  • it may be advantageous if such a steering housing is completely or partially structured.
  • it may also be expedient if such a steering housing is profiled and structured completely or in parts.
  • such a steering housing only has at least one stiffening notch.
  • such a steering housing additionally has at least one Versteifungseinkerbung.
  • the at least one stiffening notch can be provided only on the inside of the steering housing.
  • the at least one stiffening notch is additionally provided on the outside of the steering housing.
  • such a steering housing only has at least one stiffening rib.
  • such a steering housing additionally has at least one stiffening rib.
  • the at least one stiffening rib can be provided only on the inside of the steering housing.
  • it may be advantageous if the at least one stiffening rib is additionally provided on the outside of the steering housing.
  • it may also be advantageous if the at least one stiffening rib is provided only on the outside of the steering housing.
  • such a steering housing only has at least one stiffening bead.
  • such a steering housing additionally has at least one stiffening bead.
  • the at least one stiffening bead can be provided only on the inside of the steering housing.
  • the at least one stiffening bead is additionally provided on the outside of the steering housing.
  • the at least one stiffening bead is provided only on the outside of the steering housing.
  • such a steering housing additionally has at least one stiffening bead.
  • the at least one stiffening bead can be provided only on the inside of the steering housing.
  • the at least one stiffening bead is additionally provided on the outside of the steering housing.
  • the cast axle carrier is made of a different material, preferably a different aluminum alloy, than the steering housing, the different materials, preferably different aluminum alloys, preferably differing in their melting points or alloys or alloy components.
  • the wall thickness of the steering housing is completely or partially 0.5 to 4 mm and the diameter of the steering housing completely or in parts 10 to 50 mm.
  • the steering housing extends completely or in parts transversely to the vehicle longitudinal direction, wherein preferably a tubular hollow body of the steering housing, in which the steering rod is displaceable, over approximately the width of the Vorderachschi, approximately centrally between the receptacles. It may be advantageous if a part of the steering housing cast in one piece with the axle carrier is designed as a downwardly open hollow profile.
  • Such a unilaterally open hollow profile in which the handlebar or tie rod is slidably disposed, has the advantage that the handlebar or tie rod, where appropriate, together with other components extremely easy to install in this can be introduced. It may be advantageous if this hollow profile can then be closed, in particular glued, with a suitable cover. Preferably, releasable connection techniques are again used for closing, so that the handlebar along with other components at any time quickly accessible for maintenance and / or repair work.
  • Such a roof-like design makes the axle as a whole stiffer and provides sufficient space for accommodating individual components required for the steering, which are protected under the roof-like design.
  • a unilaterally open roof in which the handlebar or tie rod is slidably disposed, but also has the advantage that the handlebar or tie rod, where appropriate, together with other components extremely easy to install in this introduced. It may be advantageous if this roof is then closed with a suitable cover from below, in particular glued. Preferably, re-detachable connection techniques are used for closing, so that the handlebar along with other components at any time quickly accessible for maintenance and / or repair work.
  • the roof-like formation is provided in the transverse direction of the axle support at least partially between the part of the steering housing for receiving a steering shaft and the part of the steering housing for receiving gear stages.
  • the roof-like design of the steering housing has a sloping portion which drops downwards starting approximately above the receiving space provided for the tie rod and passes directly or indirectly into a transverse wall bounding the axle carrier, wherein the Transverse wall is preferably designed as a stiffening element with particular reinforced wall diameter and / or is provided with at least one reinforcing rib.
  • the inclined section has at least one, in particular weight-saving recess.
  • the roof-like design of the steering housing has a substantially vertically extending portion which runs approximately laterally next to the space provided for the tie rod receiving space downwards, then in an approximately horizontal to inclined portion and then merges into a transverse wall bounding the axle carrier, wherein the transverse wall is preferably designed as a stiffening element with in particular reinforced wall diameter and / or is provided with at least one reinforcing rib.
  • the transverse wall is preferably designed as a stiffening element with in particular reinforced wall diameter and / or is provided with at least one reinforcing rib.
  • Preferred is one, in particular the front transverse wall in the direction of travel. It may be advantageous if at least one section has at least one, in particular, weight-saving recess.
  • the roof-like formation has a roughly above the space provided for the tie rod receiving space in the transverse direction, preferably rounded ridge, which is preferably designed as a stiffening element with particular reinforced diameter and / or provided with at least one reinforcing rib.
  • the invention further relates to a method for producing an axle carrier with at least the following steps: inserting a steering housing in whole or in part into a predetermined position of a casting mold and then casting the axle carrier using the casting mold.
  • a method for producing an axle beam is provided with at least the following steps: casting the axle beam and then connecting the steering housing in whole or in parts in a predetermined position in and / or on the axle.
  • a refinement of the invention provides that the axle carrier is first solution-treated after casting, then the steering housing is connected in whole or in part in and / or on the axle carrier, and finally the axle carrier together with the steering housing is heat-treated.
  • the cohesive connection takes place by gluing substantially over the entire length of the steering housing. It has proved to be particularly advantageous if the casting takes place using pressure in permanent molds. But it may also be advantageous if the casting is done using gravity in molds.
  • a development of the invention provides that after integrating the steering housing in the axle, this is processed together with the steering housing, in particular required recordings or recesses are made.
  • FIG. 2 shows an axle carrier with cast-in tube according to FIG. 1 in the unprocessed state
  • FIG. 3 shows an axle carrier according to FIG. 2 with cast-in pipe in the machined state with tube excess length
  • FIG. 4 is a plan view obliquely from above an axle carrier, which is made in one piece with a steering housing,
  • FIG. 5 is a top view obliquely from below of an axle, which is made in one piece with a steering housing,
  • FIG. 6 is a plan view obliquely from above an axle with steering housing and some steering components
  • FIG. 7 is a side view of a cross section through further axle carrier with a viewing direction for receiving the gear stages
  • Fig. 8 in side view from below a cross section through the axle according to FIG. 7 with a viewing direction for receiving the gear stages and
  • Fig. 9 in side view obliquely from above a cross section through the
  • FIGS. 1 to 9 designate the same parts, so that in order to avoid repetitions, it is not necessary to refer again to an already described component in every description of the figures.
  • the objects contained in the figures are shown as wire models.
  • a tube 10 is shown made of steel, which already bent several times has a predetermined contour, which corresponds substantially to the contour of that portion of the integrally molded axle beam 12, in which the tube 10 is to be introduced for the functional support of the axle beam 12.
  • FIG. 3 shows the Vorderachslic 12 of FIG. 2 with cast-tube 10, but now in the processed state, wherein the cast-in tube 10 has an excess length.
  • the Vorderachsthesis 12 for motor vehicles has a base body, preferably in the form of a frame, and each comprises two spaced apart in the vehicle longitudinal direction F receptacles 14, 16 for the bearings for pivotal mounting each one of two wishbones, not shown here.
  • the receptacle 14 for the first bearing of the wishbone, not shown here is preferably formed by two boom receiving members 14a, 14b, which are each provided in a boom 24, 26, which emanates from the base body.
  • the receptacle 16 for the second bearing of the wishbone is provided on the base body and is formed by two attachment points 16 a, 16 b to be attached thereto, not shown here wishbone clamp, wherein the receptacle 16 may be formed by two boom receiving members, which then in each one can be provided, emanating from the main body boom.
  • the front axle 12 also has a receptacle 22 for the storage of a torque arm, not shown here.
  • first receptacles 18 and two second receptacles 20 are provided for attachment of the front axle to the vehicle body respectively.
  • the second The receptacle 20 is integrated in a cantilever 28 extending from the main body, and preferably connected directly to the front receptacle 14 in the direction of travel FR for supporting each of the wheel guide members.
  • the receptacles 14, 16, 18, 20, 22 are integrally connected to one another in the front axle support 12 according to the invention by casting.
  • the front axle 12 has, in the transverse direction, a reinforcing element 30 which connects the brackets 28 and in which the receptacle 22 for mounting the torque arm is arranged.
  • the tube 10 shown in Fig. 1 is now poured, wherein the tube 10 is preferably also integrated in the arms 28 and corresponding receptacles 20 for attachment of the front axle 12 has on the vehicle body.
  • the tube 10 rotates in the present embodiment, the receptacle 22 U-shaped.
  • Such a course of the tube is not mandatory.
  • the cast-in tube 10 at the same time has the receptacles 20 for attachment of the front axle 12 on the vehicle body.
  • the cast-in tube 10 is not cut to length or shortened.
  • Vorderachsvic 120 for motor vehicles has a base body, preferably in the form of a frame, and each comprises two spaced apart in the vehicle longitudinal direction F receptacles 140, 160 for the bearings for pivotal mounting each one of two wishbones, not shown here.
  • the receptacle 140 for the first bearing of the wishbone, not shown here is preferably formed by two boom receiving members 140a, 140b, which are each provided in a boom 240, 260, which emanates from the main body.
  • the receptacle 160 for the second bearing of the wishbone is provided on the base body and is formed by two attachment points 160a, 160b to be mounted thereto, not shown here wishbone clamp, wherein the receptacle 160 may be formed by two boom receiving members, which then in each one can be provided, emanating from the main body boom.
  • the front axle 120 also has a receptacle 220 for the storage of a torque arm, not shown here.
  • first receptacles 180 and two second receptacles 200 are provided for fastening the front axle to the vehicle body.
  • the second receptacle 200 is integrated in an outgoing from the main body arm 280, and preferably directly connected to the front in the direction of travel FR receptacle 140 for supporting each of the Rad Installationsglieder.
  • the receivers 140, 160, 180, 200, 220 are integrally connected to one another in the front axle support 120 according to the invention by casting.
  • the front axle 120 has, in the transverse direction, a reinforcing element 300 which connects the brackets 280 and in which the receptacle 220 for mounting the torque arm is arranged.
  • the front axle carrier 120 has a steering housing 100, which is manufactured in one piece with the front axle carrier 120.
  • the steering housing 100 includes a tubular, transverse to the vehicle longitudinal axis F and about the width of the front axle, extending approximately centrally between the receptacles 140, 160 arranged hollow body 100a, in which a handlebar, preferably in the form of a rack, axially movable or displaceable ,
  • the handlebar is connected at its ends via joints and tie rods 320 with steering wheels, not shown here.
  • a bellows 340 is arranged on each of these.
  • the steering housing 100 is preferably for a rack and pinion electric steering, which in addition to the steering housing 100, the handlebar and the tie rods 320, inter alia, a sensor, an ECU (Engine Control Unit), an electric servomotor and gear stages has. These parts and their interaction are known in principle.
  • the steering housing 100 in addition to the tubular hollow body 100a, comprises a receptacle 100b for the spindle worm or the steering spindle, which is driven by the steering wheel.
  • a receptacle 100b for the spindle worm or the steering spindle, which is driven by the steering wheel.
  • this receptacle 100b and at least one sensor is arranged, which registers the corresponding steering torque and the steering speed at a steering movement performed by the driver.
  • This data is forwarded as an electrical signal to the ECU, which calculates the required steering assistance and drives the servomotor based on the calculated results.
  • the servomotor together with ECU or control device is preferably arranged on the underside of the front axle 120, wherein the housing advantageously part or parts of the steering housing 100 are.
  • the servo motor transmits the optimum servo torque via a worm or recirculating ball gear to the rack of the rack and pinion electric steering.
  • the steering housing 100 preferably comprises a corresponding receptacle 100c for the worm or recirculating ball gear or angular gear of the servomotor.
  • this receptacle 100c is preferably accessible only from below.
  • the servo motor and preferably also the ECU are arranged on the underside of the front axle 120.
  • This condition is achieved by machining the front axle support 120 after casting in such a way that all required receptacles or recesses are introduced, preferably those 140, 160 for the pivot bearing bearings of each of two wheel guide links, 180, 200 for attachment the axle beam 120 as a prefabricated unit together with preassembled units on the vehicle body, such 220 for the storage of a torque arm, such 100b for the storage of the steering shaft and such 100c for receiving the angle drive of the servomotor.
  • the steering housing 100 which is produced in one piece with the front axle carrier 120, significantly increases the transverse rigidity of the front axle 120.
  • the steering housing 100 or parts thereof, in particular the tubular hollow body 100a to be inserted into a casting mold, preferably into a permanent mold of a die casting process, in a predetermined position. Subsequently, the cast of the integrally molded Vorderachslvess 120, such that the tubular hollow body 100a is poured or molded in the axle beam 120.
  • the front axle carrier 120 has a steering housing 100, which is produced in one piece with the front axle carrier 120 and comprises a roof-like hollow profile which is open at the bottom and in which the steering rod 360 is displaceably arranged.
  • the roof-like design extends in the transverse direction of the front axle 120, ie transversely to the direction of travel FR, between the receptacle 100b for the steering shaft and the receptacle 100c for the gear stages.
  • the roof-like design of the steering housing 100 has a longitudinally inclined portion 380 which descends approximately above the provided for the handlebar 360 receiving space 400 down and in the front axle 120 limiting, in the direction FR rear transverse wall 420 immediately transitions, wherein the transverse wall 420 is preferably formed as a reinforcing element 300 with a reinforced wall diameter.
  • the roof-like design of the steering housing 100 also has a substantially vertically extending portion 440, which runs approximately laterally next to the provided for the handlebar 360 receiving space 400 down, then in an approximately horizontal section 460 and then in a transverse front wall 480 delimiting the front axle carrier, in the direction of travel, wherein the transverse wall 480 is preferably formed as a reinforcing element 300 with a reinforced wall diameter and is provided with at least one reinforcing rib 500.
  • the roof-like design also has an approximately above the provided for the handlebar 360 receiving space 400 transverse to the direction of travel FR, the handlebar contour adapted rounded ridge 520, which forms a further stiffening element.

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Abstract

Ein einstückig gegossener Achsträger (12) für Kraftfahrzeuge wird beschrieben. Im und/oder am einstückig gegossenen Achsträger (12) ist wenigstens ein, separat vom Giessen des Achsträgers hergestelltes Rohr (10) ein- und/oder angebracht.

Description

Achsträger, insbesondere Vorderachsträger für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft einen Achsträger, insbesondere Vorderachsträger für Kraftfahrzeuge.
Solche Achsträger, die auch unter anderen Bezeichnungen wie Achs- oder Fahrschemel, Integralrahmen oder Hilfsrahmen, bekannt sind, werden, nachdem sie mit Aggregaten bzw. Hilfsaggregaten versehen sind, als vormontierte Einheiten oder Module an Fahrzeugaufbauten, zum Beispiel an der Karosserie und/oder an Längsträgern eines Fahrzeuges befestigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einstückig gegossenen Achsträger hinsichtlich wenigstens einzelner der nach genannten Funktionen bzw. Anforderungen zu optimieren. So soll der Achsträger möglichst viele der zum Fahrwerk und Antrieb gehörenden Aggregate oder Hilfsaggregate, beispielsweise alle Lenker, die Lenkung, die Stabilisatoren oder das Antriebsaggregat, aufnehmen, um zu erreichen, dass solche Aggregate oder Hilfsaggregate insbesondere aus
Montage-, Karosseriebelastungs-, Komfort- und Steifigkeitsanforderungen nicht unmittelbar am Fahrzeugaufbau befestigt werden müssen. Der Achsträger soll also die Lenker aufnehmen und auftretende Radkräfte abfangen. Weiterhin soll er das Lenkgetriebe und Stabilisatoren aufnehmen. Feder- bzw. Dämpferkräfte, Zug- und Druckschläge sollen ebenfalls vom Achsträger abgefangen bzw. aufgenommen werden. Der Achsträger soll weiterhin das Antriebsaggregat lagern. Zudem soll der Achsträger in Querrichtung eine hohe Steifigkeit anbieten und in Längsrichtung die Längselastizität erhöhen. Der Achsträger soll die Elastokinematik unterstützen und so ausgebildet sein, dass die Montage und Wartung sowie Repara- tur erleichtert wird. Zudem soll der Achsträger eine kostengünstige Herstellung der kinematischen Anbindungspunkte, so genannter Hardpoints, mit enger Toleranz ermöglichen. Der Achsträger soll hierzu eine ausreichende Festigkeit an den An- bindungspunkten aufweisen und Dauerbelastungen aushalten. Er soll hohe Anforderungen an Steifigkeiten, Eigenfrequenzen und Crashverhalten erfüllen, möglichst leicht sein, mit möglichst wenigen Einzelteilen sowie Schweißnähten kostengünstig herstellbar sein, möglichst viele Fahrwerkkomponenten erfassen und deren Einstellungen ermöglichen, möglichst wenig Bauraum in Anspruch nehmen, die Weiterleitung von Geräuschen, insbesondere Fahrbahngeräuschen, und Schwingungen, insbesondere Radschwingungen dämpfen, und einen leichten Ein- und Ausbau ermöglichen.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erzielt, dass im einstückig gegossenen Achsträger wenigstens ein, den Achsträger funktionell unterstützendes und separat vom Gießen des Achsträgers hergestelltes Rohr bzw. hergestellter Hohlkörper eingebracht ist. Für bestimmte Einsatzfälle kann es von Vorteil sein, wenn das Rohr am einstückig gegossenen Achsträger angebracht ist. Für gewisse Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Rohr im einstückig gegossenen Achsträger eingebracht und am einstückig gegossenen Achsträger angebracht ist. Für weitere Gebrauchsfälle kann es von Vorteil sein, wenn das Rohr im einstückig gegossenen Achsträger eingefügt ist. Für gewisse Einsatzzwecke kann es aber auch von Vorteil sein, wenn das Rohr im einstückig gegossenen Achsträger eingebracht und eingefügt ist. Für bestimmte Einsatzzwecke kann es auch zweckmäßig sein, wenn das das Rohr am einstückig gegossenen Achsträger angebracht ist. Schließlich kann es aber auch für bestimmte Gebrauchsfälle von Vorteil sein, wenn das Rohr im einstückig gegossenen Achsträger eingebracht und eingefügt sowie am einstückig gegossenen Achsträger angebracht ist. Ein solches Rohr ermöglicht die Optimierung des Achsträgers insbesondere hinsichtlich der an einen Achsträger gestellten Komfort-, Sicherheits- und Steifig- keitsanforderungen.
Es hat sich nämlich gezeigt, dass ein separat hergestelltes und im einstückig gegossenen Achsträger integriertes Rohr je nach Anordnung innerhalb des Achsträgers Radkräfte abfangen sowie Feder- bzw. Dämpferkräfte, Zug- und Druckschläge aufnehmen kann. Insbesondere ein in Querrichtung im einstückig gegossenen Achsträger angeordnetes Rohr führt zu einer signifikanten Verbesserung der Quer-, aber auch der Verwindungssteifigkeit. Zudem lassen sich erfindungsgemäß die an Steifigkeiten, Eigenfrequenzen und Crashverhalten gestellten Anforderungen mittels des wenigstens einen, im einstückig gegossenen Achsträger integrierten Rohres optimieren bzw. noch besser erfüllen.
Dabei kann der Achsträger weiterhin relativ leicht ausgebildet sein, da es sich bei dem Rohr um ein Hohlprofil handelt, wobei der Hohlraum vorteilhaft funktionell nutzbar ist.
Um die Weiterleitung von Geräuschen, insbesondere Fahrbahngeräuschen, und Schwingungen, insbesondere Radschwingungen zu dämpfen, aber auch, um das Rohr selbst zu verstärken, kann der Hohlraum der Rohres vorteilhaft mit einem Dämpfungsmaterial, vorzugsweise durch Ausschäumen des Hohlraums mit Aluminium, versehen werden.
Als Dämpfungsmaterial eignen sich insbesondere so genannte APM®-Pearls (Advanced Pore Morphology Foam). Durch Wärmebehandlung kann das in den Hohlraum des Rohres eingebrachte metallische Material zu metallischen Schaumkugeln, vorzugsweise aus Aluminium, unterschiedlicher Größe aufgeschäumt werden. Neben den angesprochenen vorteilhaften Dämpfungseigenschaften eines insbesondere mit dem vorgenannten Material gefüllten Rohres, zeigt ein solches Rohr auch ein vorteilhaftes Crashverhalten.
Alternativ ist der Hohlraum des Rohres zweckmäßigerweise zum Durchziehen von vorhandenen Kabelsträngen, Rohrleitungen und/oder Kabelzügen geeignet, welche dann vorteilhaft geschützt vor äußeren Einflüssen im Rohr liegen.
Der Hohlraum kann aber auch vorteilhaft als Speichervolumen für Druckluft, insbesondere für die Betätigung von Luftfedern, verwendet werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Achsträger ein Vorderachsträger oder ein Hinterachsträger sein kann, wobei in einer bevorzugten Ausbildung dieser jeweils zwei in Fahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandete Aufnahmen bzw. Ausnehmungen für die Lagerstellen zur Schwenklagerung je eines von zwei Radführungsgliedern, wie Quer- bzw. Dreieckslenker, und Aufnahmen zur Befestigung des Achsträgers als vorgefertigte Einheit mitsamt vormontierten Aggregaten am Fahrzeugaufbau aufweist. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn der einstückig gegossene Achsträger Aufnahmen bzw. Ausnehmungen vorzugsweise für die Befestigung eines Stabilisators, für die Lagerung einer Drehmomentstütze, für die Lagerung einer Pendelstütze und/oder für die Befestigung des Lenkgetriebes aufweist. Diese Aufnahmen bzw. Ausnehmungen können durch den Gießprozess einstückig miteinander verbunden sein.
Ein solcher Vorderachsträger eignet sich besonders gut für die Integration bzw. das Einfügen wenigstens eines Rohres.
Für bestimmte Anwendungsfälle kann es zweckmäßig sein, wenn der Achsträger aus Stahl hergestellt ist. Für weitere Einsatzfälle kann es vorteilhaft sein, wenn der einstückig gegossene Achsträger aus einem Leichtmetall, vorzugsweise aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder einer Magnesiumlegierung hergestellt ist. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn der einstückig gegossene Achsträger im Druckgussverfahren oder im Kokillengießverfahren hergestellt ist.
Für bestimmte Gebrauchsfälle kann es zweckmäßig sein, wenn das Rohr im Achsträger stoffschlüssig eingebracht ist. Eine stoffschlüssige Verbindung ist eine Verbindung, bei der die Bauteile, hier insbesondere Achsträger und Rohr, so innig miteinander verbunden sind, dass die im Betrieb auftretenden Kräfte durch Kohä- sion und Adhäsion übertragen werden. Für weitere Anwendungsfälle kann es von Vorteil sein, wenn das Rohr am Achsträger stoffschlüssig angebracht ist. Für weitere Einsatzfälle kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn das Rohr im Achsträger stoffschlüssig eingebracht und am Achsträger stoffschlüssig angebracht ist. Für gewisse Gebrauchsfälle kann es weiterhin vorteilhaft sein, wenn das Rohr kraftschlüssig im Achsträger eingebracht ist. Für bestimmte Anwendungsfälle kann es zweckmäßig sein, wenn das Rohr kraftschlüssig am Achsträger angebracht ist. Für wieder andere Einsatzfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Rohr kraftschlüssig im Achsträger eingebracht und kraftschlüssig am Achsträger angebracht ist. Für verschiedene Gebrauchsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Rohr stoff- und kraftschlüssig im Achsträger eingebracht ist. Für andere Gebrauchsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Rohr stoff- und kraftschlüssig am Achsträger angebracht ist. Für bestimmte Einsatzfälle kann es zweckmäßig sein, wenn das Rohr formschlüssig im Achsträger eingebracht ist. Für verschiedene Anwendungsfälle kann es zweckmäßig sein, wenn das Rohr formschlüssig am Achsträger angebracht ist. Für wieder andere Einsatzfälle kann es zweckmäßig sein, wenn das Rohr formschlüssig im Achsträger eingebracht und formschlüssig am Achsträger angebracht ist. Für verschiedene Einsatzfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Rohr stoff- und formschlüssig im Achsträger eingebracht ist. Für einzelne
Gebrauchsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Rohr stoff- und formschlüssig am Achsträger angebracht ist. Für einzelne Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Rohr kraft- und formschlüssig im Achsträger eingebracht ist. Für wieder andere Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Rohr kraft- und formschlüssig am Achsträger angebracht ist. Für weitere einzelne Gebrauchsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Rohr stoff-, kraft- und formschlüssig im Achsträger eingebracht ist. Für verschiedene Einsatzfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Rohr stoff-, kraft- und formschlüssig am Achsträger angebracht ist.
Für verschiedene Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Rohr im und/oder am Achsträger wenigstens teilweise nur eingegossen ist. Für weitere Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Rohr im und/oder am Achsträger wenigstens teilweise zusätzlich eingegossen ist.
Für weitere Einsatzfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Rohr im und/oder am Achsträger wenigstens teilweise nur umgössen ist. Für einzelne Einsatzfälle kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn das Rohr im und/oder am Achsträger wenigstens teilweise zusätzlich umgössen ist.
Für verschiedene Gebrauchsfälle kann es auch vorteilhaft sein, wenn das Rohr im und/oder am Achsträger wenigstens teilweise nur angegossen ist. Für einzelne Gebrauchsfälle kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn das Rohr im und/oder am Achsträger wenigstens teilweise zusätzlich angegossen ist.
Für weitere Gebrauchsfälle kann es auch vorteilhaft sein, wenn das Rohr im und/oder am Achsträger wenigstens teilweise nur um- und eingegossen ist. Für andere Gebrauchsfälle kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn das Rohr im und/oder am Achsträger wenigstens teilweise ein- und angegossen ist. Für wieder andere Gebrauchsfälle kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn das Rohr im und/oder am Achsträger wenigstens teilweise um- und angegossen ist. Schließlich kann es für gewisse Anwendungsfälle aber auch zweckmäßig sein, wenn das Rohr im und/oder am Achsträger wenigstens teilweise ein-, um- und angegossen ist.
Hierdurch wird insgesamt quasi ein monolithisches Bauteil erhalten, das im Bereich des Rohres optimierte Festigkeitswerte aufweist.
Für bestimmte Einsatzfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Rohr im und/oder am Achsträger wenigstens teilweise nur durch Kleben befestigt ist. Für gewisse Anwendungsfälle kann es zweckmäßig sein, wenn das Rohr im und/oder am Achsträger wenigstens teilweise zusätzlich durch Kleben befestigt ist. Für einzelne Gebrauchsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Rohr im und/oder am Achsträger wenigstens teilweise nur durch Schweißen, insbesondere durch Widerstandspunktschweißen, befestigt ist. Für bestimmte Anwendungsfälle kann es von Vorteil sein, wenn das Rohr im und/oder am Achsträger wenigstens teilweise zusätzlich durch Schweißen, insbesondere durch Widerstandspunktschweißen, befestigt ist. Für gewisse Einsatzfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Rohr im und/oder am Achsträger wenigstens teilweise nur durch Umbördeln vorgegebener Bereiche des Achsträgers befestigt ist. Für weitere Gebrauchsfälle kann es zweckmäßig sein, wenn das Rohr im und/oder am Achsträger wenigstens teilweise zusätzlich durch Umbördeln vorgegebener Bereiche des Achsträgers befestigt ist. Für bestimmte Gebrauchsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Rohr im und/oder am Achsträger wenigstens teilweise nur durch Durchsetzfügen bzw. insbesondere Clinchen befestigt ist. Für verschiedene Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Rohr im und/oder am Achsträger wenigstens teilweise zusätzlich durch Durchsetzfügen bzw. insbesondere Clinchen befestigt ist. Eine Übersicht über das Durchsetzfügen bzw. insbesondere Clinchen findet der Fachmann bei Fahrenwaldt, Hans J./ Schuler, Volkmar: Praxiswissen Schweißtechnik, Berlin - Heidelberg, 2., überarbeitete und erweiterte Auflage, 2008, S. 127 - 130. Für verschiedene
Einsatzfälle kann es zweckmäßig sein, wenn das Rohr im und/oder am Achsträger wenigstens teilweise nur durch Stanznieten befestigt ist. Für verschiedene Gebrauchsfälle kann es zweckmäßig sein, wenn das Rohr im und/oder am Achsträger wenigstens teilweise zusätzlich durch Stanznieten befestigt ist. Für weiterhin andere Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Rohr im und/oder am Achsträger wenigstens teilweise nur durch Verschrauben befestigt ist. Für weiterhin andere Einsatzfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Rohr im und/oder am Achsträger wenigstens teilweise zusätzlich durch Verschrauben befestigt ist.
Selbstverständlich ist der einstückig gegossene Achsträger hierbei so ausgelegt bzw. weist eine Geometrie im Bereich des aufzunehmenden Rohres auf, dass das ausgewählte Befestigungsverfahren ohne weiteres anzuwenden ist.
Beim Kleben ist es beispielsweise sinnvoll, wenn der das Rohr aufnehmende Abschnitt des Achsträgers als einseitig offenes gegossenes Hohlprofil ausgebildet ist. Kleben hat den Vorteil, dass die Befestigung des Rohres im bzw. am Achsträger relativ schnell zu bewerkstelligen ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besteht das Rohr aus einem Leichtmetall, vorzugsweise aus Aluminium, einer Aluminium-, Zink- oder Magnesiumlegierung, oder aus Stahl. Eine Aluminiumlegierung hat gegenüber Stahl den Vorteil, dass es sich um ein Leichtmetall handelt, also ein geringes Gewicht als Stahl hat. Stahl zeichnet sich dagegen durch einen höheren Elastizitätsmodul aus, was insbesondere hinsichtlich einer gewollten Erhöhung der Steifigkeit eines Achsträgers von Vorteil ist. Vorteilhaft kann aber auch so genanntes Hybrid-Aluminium zur Herstellung des Rohres verwendet werden.
Für bestimmte Einsatzfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Rohr, insbesondere wenn dieses aus einem vorgenannten Leichmetall besteht, zur Erhöhung seiner Steifigkeit profiliert ist. Für gewisse Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn ein solches Rohr strukturiert ist. Für einzelne Gebrauchsfälle kann aber auch zweckmäßig sein, wenn ein solches Rohr profiliert und strukturiert ist. Für bestimmte Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn ein solches Rohr nur wenigstens eine Versteifungseinkerbung aufweist. Für gewisse Einsatzfälle kann es vorteilhaft sein, wenn ein solches Rohr zusätzlich wenigstens eine Versteifungseinkerbung aufweist. Vorteilhaft kann die wenigstens eine Versteifungseinkerbung nur auf der Innenseite des Rohres vorgesehen sein. Für weitere Einsatzfälle kann es vorteilhaft sein, wenn die wenigstens eine Versteifungseinkerbung zusätzlich auf der Außenseite des Rohres vorgesehen ist. Für verschiedene Anwendungsfälle kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn die wenigstens eine Versteifungseinkerbung nur auf der Außenseite des Rohres vorgesehen ist.
Für weitere Gebrauchsfälle kann es vorteilhaft, wenn ein solches Rohr nur wenigstens eine Versteifungsrippe aufweist. Für bestimmte Gebrauchsfälle kann es aber auch vorteilhaft, wenn ein solches Rohr zusätzlich wenigstens eine Versteifungsrippe aufweist. Vorteilhaft kann die wenigstens eine Versteifungsrippe nur auf der Innenseite des Rohres vorgesehen sein. Für gewisse Einsatzfälle kann es vorteilhaft sein, wenn die wenigstens eine Versteifungsrippe zusätzlich auf der Außenseite des Rohres vorgesehen ist. Für wieder andere Anwendungsfälle kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn die wenigstens eine Versteifungsrippe nur auf der Außenseite des Rohres vorgesehen ist.
Für gewisse Gebrauchsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn ein solches Rohr nur wenigstens eine Versteifungssicke aufweist. Für einzelne Einsatzfälle kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn ein solches Rohr zusätzlich wenigstens eine Versteifungssicke aufweist. Vorteilhaft kann die wenigstens eine Versteifungssicke nur auf der Innenseite des Rohres vorgesehen sein. Für gewisse andere Einsatzfälle kann es vorteilhaft sein, wenn die wenigstens eine Versteifungssicke zusätzlich auf der Außenseite des Rohres vorgesehen ist. Für wieder andere Anwendungsfälle kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn die wenigstens eine Versteifungssicke nur auf der Außenseite des Rohres vorgesehen ist. Für weitere Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn ein solches Rohr nur wenigstens einen Versteifungswulst aufweist. Für einzelne Anwendungsfälle kann es zweckmäßig sein, wenn ein solches Rohr zusätzlich wenigstens einen Versteifungswulst aufweist. Vorteilhaft kann der wenigstens eine Versteifungswulst nur auf der Innenseite des Rohres vorgesehen sein. Für gewisse andere Einsatzfälle kann es vorteilhaft sein, wenn der wenigstens eine Versteifungswulst zusätzlich auf der Außenseite des Rohres vorgesehen ist. Für wieder andere Anwendungsfälle kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn der wenigstens eine Versteifungswulst nur auf der Außenseite des Rohres vorgesehen ist.
Es kann zweckmäßig sein, wenn der gegossene Achsträger aus einem anderen Werkstoff, vorzugsweise einer anderen Aluminiumlegierung, hergestellt ist als das wenigstens eine Rohr, wobei sich die unterschiedlichen Werkstoffe, vorzugsweise unterschiedlichen Aluminiumlegierungen, vorzugsweise in ihren Schmelzpunkten oder Legierungen bzw. Legierungsbestandteilen unterscheiden.
Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn die Wandstärke des Rohres 0,5 bis 4 mm und der Durchmesser des Rohres 10 bis 50 mm beträgt.
Das Rohr ist vorzugsweise mittels eines Formgebungsverfahrens ein- oder mehrfach gebogen. Eine mit Innenhochdruck (IHU) umgeformte Rohrstruktur gehört nicht zu den bevorzugten Ausführungsvarianten, da das IHU-Verfahren relativ kostenintensiv ist.
Zweckmäßigerweise weist das Rohr im Wesentlichen einen ovalförmigen Querschnitt auf.
Es kann vorteilhaft sein, wenn das Rohr im Wesentlichen der Kontur eines vorgegebenen Abschnitts innerhalb des Achsträgers folgt. Zweckmäßigerweise ist das Rohr dort, wo es die vorgegebenen Aufnahmen bzw. Ausnehmungen des einstückig gegossenen Achsträgers kreuzt, ebenfalls mit entsprechenden Aufnahmen bzw. Ausnehmungen versehen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung verläuft das Rohr quer zur Fahrzeuglängsrichtung und vorzugsweise von einer Aufnahme zur Befestigung des Achsträgers am Fahrzeugaufbau zur gegenüberliegenden Aufnahme zur Befestigung des Achsträgers am Fahrzeugaufbau, wobei das Rohr diese Aufnahmen vorzugsweise selbst mitbildet, wobei die Aufnahmen vorzugsweise auf Auslegern vorgesehen sind.
Es kann weiterhin vorteilhaft sein, wenn das Rohr oder ein weiteres Rohr im Wesentlichen U-förmig ausgebildet ist, wobei der die beiden freien Schenkel des U- förmigen Rohres verbindende Abschnitt quer zur Fahrzeuglängsrichtung verläuft und die freien Schenkel des U-förmigen Rohres dann in Fahrzeuglängsrichtung und in Fahrtrichtung nach vorne verlaufen, wobei sie vorzugsweise ein gegebenenfalls quer zur Fahrzeuglängsrichtung und vorzugsweise von einer Aufnahme zur Befestigung des Achsträgers am Fahrzeugaufbau zur gegenüberliegenden Aufnahme zur Befestigung des Achsträgers am Fahrzeugaufbau verlaufendes Rohr kreuzen, wobei vorzugsweise die freien Schenkel des U-förmigen Rohres das quer verlaufende Rohr durchdringen.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Achsträgers, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 17, mit mindestens folgenden Schritten: Einlegen wenigstens eines Rohres vorgegebener Kontur in eine vorgegebene Position einer Gießform und anschließendes Gießen des Achsträgers unter Verwendung der Gießform. Alternativ oder zusätzlich ist ein Verfahren zur Herstellung eines Achsträgers, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 17, vorgesehen mit mindestens folgenden Schritten: Gießen des Achsträgers und anschließendes Befestigen des wenigstens einen Rohres vorgegebener Kontur in einer vorgegebenen Position im und/oder am Achsträger.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Achsträger nach dem Gießen zunächst lösungsgeglüht, anschließend das wenigstens eine Rohr im und/oder am Achsträger, vorzugsweise durch Umbördeln befestigt wird, und schließlich der Achsträger samt Rohr wärmebehandelt wird.
Es kann vorteilhaft sein, wenn nach dem Befestigen des wenigstens einen Rohres im und/oder am Achsträger durch Kleben die Klebeverbindung beschichtet, vorzugsweise mit einer Gummischicht versehen oder lackiert wird. Dadurch wird die Klebeverbindung insbesondere vor äußeren Witterungseinflüssen geschützt.
Es kann weiterhin vorteilhaft sein, wenn die Befestigung durch Kleben im Wesentlichen über die gesamte Länge des wenigstens einen Rohres erfolgt.
Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn das Gießen unter Anwendung von Druck in Dauerformen erfolgt. Es kann aber auch vorteilhaft sein, wenn das Gießen unter Nutzung der Schwerkraft in Kokillen erfolgt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass nach dem An- und/oder Einbringen des wenigstens einen Rohres in den Achsträger, dieser samt Rohr bearbeitet wird, insbesondere gegebenenfalls vorhandene Überlängen des Rohres beseitigt und insbesondere erforderliche Aufnahmen bzw. Ausnehmungen hergestellt werden. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung ergeben sich auch aus dem Folgenden bzw. aus den Prioritätsanmeldungen DE 10 2009 035 590.1 und DE 10 2010 024 313.2, deren Offenbarungsgehalt bzw. Inhalt durch ausdrücklichen Verweis als zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gehörig in die vorliegende Anmeldung aufgenommen bzw. integriert wird.
Es kann von Vorteil sein, wenn im einstückig gegossenen Achsträger ein Lenkungsgehäuse vorgesehen ist, welches ganz oder teilweise sowie einstückig mit dem Achsträger hergestellt ist.
Ein solches im Achsträger enthaltendes Lenkungsgehäuse ermöglicht die Optimierung des Achsträgers insbesondere hinsichtlich der an einen Achsträger gestellten Komfort-, Sicherheits- und Steifigkeitsanforderungen.
Es hat sich nämlich gezeigt, dass ein einstückig ganz oder in Teilen mit dem Achsträger hergestelltes Lenkungsgehäuse je nach Anordnung innerhalb des Achsträgers Radkräfte abfangen sowie Feder- bzw. Dämpferkräfte, Zug- und Druckschläge aufnehmen kann. Insbesondere der in Querrichtung im einstückig gegossenen Achsträger angeordnete Teil des Lenkungsgehäuses, in welchem die Lenkstange verschieblich angeordnet ist, führt zu einer signifikanten Verbesserung der Quer-, aber auch der Verwindungssteifigkeit. Zudem lassen sich erfindungsgemäß die an Steifigkeiten, Eigenfrequenzen und Crashverhalten gestellten Anforderungen mittels des einstückig mit dem Achsträger gegossenen Lenkungsgehäuses optimieren bzw. noch besser erfüllen.
Für bestimmte Einsatzfälle kann es von Vorteil sein, wenn das Lenkungsgehäuse ganz oder teilweise sowie stoffschlüssig mit dem Achsträger verbunden ist. Ein solches mit dem Achsträger verbundenes Lenkungsgehäuse ermöglicht ebenfalls die Optimierung des Achsträgers insbesondere hinsichtlich der an einen Achsträger gestellten Komfort-, Sicherheits- und Steifigkeitsanforderungen.
Es hat sich nämlich zum einen gezeigt, dass ein solches separat hergestelltes und im einstückig gegossenen Achsträger stoffschlüssig integriertes Lenkungsgehäuse je nach Anordnung innerhalb des Achsträgers Radkräfte abfangen sowie Federbzw. Dämpferkräfte, Zug- und Druckschläge aufnehmen kann. Insbesondere der in Querrichtung im einstückig gegossenen Achsträger angeordnete Teil des Lenkungsgehäuses, in welchem die Lenkstange axial beweglich bzw. verschieblich angeordnet ist, führt zu einer signifikanten Verbesserung der Quer-, aber auch der Verwindungssteifigkeit. Zudem lassen sich erfindungsgemäß die an Steifigkeiten, Eigenfrequenzen und Crashverhalten gestellten Anforderungen mittels des mit dem einstückig gegossenen Achsträger stoffschlüssig verbundenen Lenkungsgehäuses optimieren bzw. noch besser erfüllen.
Eine stoffschlüssige Verbindung ist eine Verbindung, bei der die Bauteile, hier insbesondere Achsträger und Lenkungsgehäuse, so innig miteinander verbunden sind, dass die im Betrieb auftretenden Kräfte durch Kohäsion und Adhäsion übertragen werden. Eine solche Verbindung ist unlösbar, d. h., sie können nur durch Zerstörung der gefügten Bauteile wieder getrennt oder durch Zerstörung des Verbindungselementes wieder in ihre Bauteile zerlegt werden.
Trotz der erfindungsgemäßen Maßnahmen kann der Achsträger weiterhin relativ leicht ausgebildet sein, da es sich bei dem Lenkungsgehäuse vorzugsweise im wesentlichen um ein rohrartiges Hohlprofil handelt, in das die Lenkstange verschieblich bzw. axial beweglich einbringbar ist. Vorteilhaft kann durch das im Achsträger integrierte Lenkungsgehäuse sogar Material eingespart werden, wenn das Lenkungsgehäuse eine sonst erforderlich Querverstrebung innerhalb des Achsträgers überflüssig macht. Der Achsträger selbst weist vorzugsweise einen Grundkörper auf, der rahmenartig mit Versteifungsstreben oder mit einer weitgehend geschlossenen, nur mit den erforderlichen Ausnehmungen bzw. Aufnahmen zur Befestigung/Lagerung von Fahrwerkskomponenten versehenen Grundfläche ausgebildet sein kann.
Es kann vorteilhaft sein, wenn der einstückig zusammen mit dem Achsträger gegossene Teil des Lenkungsgehäuses als Halbschale ausgebildet ist. Durch eine solche Halbschale wird der erfindungsgemäße Zweck insbesondere einer Steifig- keitserhöhung des Achsträgers erreicht. Die Halbschale bildet hierbei einen Teil des rohrartigen Hohlprofils des Lenkungsgehäuses, in das die Lenkstange verschieblich angeordnet ist. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Lenkstange ggf. nebst anderen Komponenten äußerst montagefreundlich in die Halbschale einbringbar und anschließend mit einer weiteren Halbschale verschließbar ist. Vorzugsweise werden zum Verschließen wieder lösbare Verbindungstechniken eingesetzt, so dass die Lenkstange nebst anderen Komponenten jederzeit schnell für Wartungs- und/oder Reparaturarbeiten zugänglich ist.
Als besonders geeignet zur Integration in einen Achsträger haben sich insbesondere aufgrund ihrer Geometrie Lenkungsgehäuse erwiesen, die Bestandteil der unter dem Markennamen ZF-Servolectric® bekannten Lenksysteme der ZF Lenksysteme GmbH, Schwäbisch Gmünd, Deutschland, sind.
Es kann zweckmäßig sein, wenn das Lenkungsgehäuse wenigstens einen rohr- förmigen Hohlkörper zur Aufnahme einer Lenkstange aufweist, wobei der wenigstens eine rohrförmigen Hohlkörper vorzugsweise auf dem Achskörper bzw. oberhalb einer gedachten, vom Achsträger aufgespannten horizontalen Ebene angeordnet ist. Bei nur einem rohrförmigen Hohlkörper verläuft dieser vorzugsweise quer zur Fahrzeuglängsachse im Wesentlichen über die Breite des Achsträgers. Es kann aber auch zweckmäßig sein, wenn zwei rohrförmige Hohlkörper vorgese- hen, die voneinander beabstandet im Randbereich des Achsträgers quer zur Fahrzeuglängsrichtung zur Aufnahme einer Lenkstange angeordnet sind, derart, dass die Lenkstange quasi mittig frei liegt. Um die mittig frei liegende Lenkstange vor Verschmutzungen zu schützen, kann eine Abdeckung, insbesondere aus Kunststoff, vorzugsweise in Form eines Faltenbalgs, vorteilhaft sein. Die beiden vorgenannten, im Randbereich angeordneten rohrartigen Hohlprofile sind vorzugsweise mit Aufnahmen, nämlich auf der einen Seite zur Aufnahme einer Lenkspindel und auf der anderen Seite zur Aufnahme des Winkelgetriebes eines Servomotors, verbunden bzw. versehen.
Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn das Lenkungsgehäuse eine Aufnahme zur Lagerung der Lenkspindel aufweist, wobei die Aufnahme vorzugsweise auf dem Achskörper bzw. oberhalb einer gedachten, vom Achsträger aufgespannten horizontalen Ebene beginnt und unter dem Achskörper bzw. unterhalb der gedachten, vom Achsträger aufgespannten horizontalen Ebene endet. Die Aufnahme weist einen Durchgang zum rohrartigen Hohlkörper auf und ist entsprechend mit dem Hohlkörper einstückig hergestellt oder stoffschlüssig verbunden.
Es kann von Vorteil sein, wenn das Lenkungsgehäuse eine Ausnehmung zur Aufnahme der Getriebestufen bzw. eines Winkeltriebes des Servomotors aufweist, wobei die Ausnahme vorzugsweise unter dem Achskörper bzw. unterhalb einer gedachten, vom Achsträger aufgespannten horizontalen Ebene beginnt und von dort zugänglich ist sowie auf dem Achskörper bzw. oberhalb der gedachten, vom Achsträger aufgespannten horizontalen Ebene endet und dort verschlossen ist. Die Aufnahme weist einen Durchgang zum rohrartigen Hohlkörper auf und ist entsprechend mit dem Hohlkörper einstückig hergestellt oder stoffschlüssig verbunden. Weiterhin kann es von Vorteil sein, wenn unter dem Achsträger bzw. unterhalb einer gedachten, vom Achsträger aufgespannten horizontalen Ebene Bauraum für den Servomotor samt ECU (Engine Control Unit) bzw. Steuergerät vorgesehen ist.
Für verschiedene Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Lenkungsgehäuse vollständig oder in Teilen im und/oder am Achsträger nur eingegossen ist. Für weitere Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Lenkungsgehäuse vollständig oder in Teilen im und/oder am Achsträger zusätzlich eingegossen ist.
Für weitere Einsatzfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Lenkungsgehäuse vollständig oder in Teilen im und/oder am Achsträger nur umgössen ist. Für einzelne Einsatzfälle kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn das Lenkungsgehäuse vollständig oder in Teilen im und/oder am Achsträger zusätzlich umgössen ist.
Für verschiedene Gebrauchsfälle kann es auch vorteilhaft sein, wenn das Lenkungsgehäuse vollständig oder in Teilen im und/oder am Achsträger nur angegossen ist. Für einzelne Gebrauchsfälle kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn das Lenkungsgehäuse vollständig oder in Teilen im und/oder am Achsträger zusätzlich angegossen ist.
Für weitere Gebrauchsfälle kann es auch vorteilhaft sein, wenn das Lenkungsgehäuse vollständig oder in Teilen im und/oder am Achsträger nur um- und eingegossen ist. Für andere Gebrauchsfälle kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn das Lenkungsgehäuse vollständig oder in Teilen im und/oder am Achsträger ein- und angegossen ist. Für wieder andere Gebrauchsfälle kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn das Lenkungsgehäuse vollständig oder in Teilen im und/oder am Achsträger um- und angegossen ist. Schließlich kann es für gewisse Anwendungsfälle aber auch zweckmäßig sein, wenn das Lenkungsgehäuse vollständig oder in Teilen im und/oder am Achsträger ein-, um- und angegossen ist. Hierdurch wird insgesamt quasi ein monolithisches Bauteil erhalten, das im Bereich des Lenkungsgehäuses optimierte Festigkeitswerte aufweist.
Für bestimmte Einsatzfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Lenkungsgehäuse vollständig oder in Teilen im und/oder am Achsträger nur durch Kleben befestigt ist. Für gewisse Anwendungsfälle kann es zweckmäßig sein, wenn das Lenkungsgehäuse vollständig oder in Teilen im und/oder am Achsträger zusätzlich durch Kleben befestigt ist. Für einzelne Gebrauchsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Lenkungsgehäuse vollständig oder in Teilen im und/oder am Achsträger nur durch Schweißen, insbesondere durch Widerstandspunktschweißen, befestigt ist. Für bestimmte Anwendungsfälle kann es von Vorteil sein, wenn das Lenkungsgehäuse vollständig oder in Teilen im und/oder am Achsträger zusätzlich durch Schweißen, insbesondere durch Widerstandspunktschweißen, befestigt ist. Für gewisse Einsatzfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Lenkungsgehäuse vollständig oder in Teilen im und/oder am Achsträger nur durch Umbördeln vorgegebener Bereiche des Achsträgers befestigt ist. Für weitere Gebrauchsfälle kann es zweckmäßig sein, wenn das Lenkungsgehäuse vollständig oder in Teilen im und/oder am Achsträger zusätzlich durch Umbördeln vorgegebener Bereiche des Achsträgers befestigt ist. Für bestimmte Gebrauchsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Lenkungsgehäuse vollständig oder in Teilen im und/oder am Achsträger nur durch Durchsetzfügen bzw. insbesondere Clinchen befestigt ist. Für verschiedene Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Lenkungsgehäuse vollständig oder in Teilen im und/oder am Achsträger zusätzlich durch Durchsetzfügen bzw. insbesondere Clinchen befestigt ist. Eine Übersicht über das Durchsetzfügen bzw. insbesondere Clinchen findet der Fachmann bei Fahrenwaldt, Hans J./ Schuler, Volkmar: Praxiswissen Schweißtechnik, Berlin - Heidelberg, 2., überarbeitete und erweiterte Auflage, 2008, S. 127 - 130. Für verschiedene Einsatzfälle kann es zweckmäßig sein, wenn das Lenkungsgehäuse vollständig oder in Teilen im und/oder am Achsträger nur durch Stanznieten befestigt ist. Für verschiedene Gebrauchsfälle kann es zweckmäßig sein, wenn das Lenkungsgehäuse vollständig oder in Teilen im und/oder am Achsträger zusätzlich durch Stanznieten befestigt ist. Für weiterhin andere Einsatzfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Lenkungsgehäuse vollständig oder in Teilen im und/oder am Achsträger zusätzlich durch Verschrauben befestigt ist.
Selbstverständlich ist der einstückig gegossene Achsträger hierbei so ausgelegt bzw. weist eine Geometrie im Bereich des aufzunehmenden Lenkungsgehäuses auf, dass das ausgewählte Verbindungsverfahren ohne weiteres anzuwenden ist.
Beim Kleben ist es beispielsweise sinnvoll, wenn der das Lenkungsgehäuse aufnehmende Abschnitt des Achsträgers als einseitig offenes gegossenes Hohlprofil ausgebildet ist. Kleben hat den Vorteil, dass die Befestigung des Lenkungsgehäuse im bzw. am Achsträger relativ schnell zu bewerkstelligen ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Achsträger ein Vorderachsträger oder ein Hinterachsträger sein kann, wobei in einer bevorzugten Ausbildung dieser jeweils zwei in Fahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandete Aufnahmen bzw. Ausnehmungen für die Lagerstellen zur Schwenklagerung je eines von zwei Radführungsgliedern, wie Quer- bzw. Dreieckslenker, und Aufnahmen zur Befestigung des Achsträgers als vorgefertigte Einheit mitsamt vormontierten Aggregaten am Fahrzeugaufbau aufweist. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn der einstückig gegossene Achsträger Aufnahmen bzw. Ausnehmungen vorzugsweise für die Befestigung eines Stabilisators, für die Lagerung einer Drehmomentstütze oder für die Lagerung einer Pendelstütze aufweist. Diese Aufnahmen bzw. Ausnehmungen können durch den Gießprozess einstückig miteinander verbunden sein.
Ein solcher Vorderachsträger eignet sich besonders gut für die Integration des Lenkungsgehäuses im Achsträger. Für bestimmte Anwendungsfälle kann es zweckmäßig sein, wenn der Achsträger aus Stahl hergestellt ist.
Für weitere Einsatzfälle kann es vorteilhaft sein, wenn der einstückig gegossene Achsträger aus einem Leichtmetall, vorzugsweise aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder einer Magnesiumlegierung hergestellt ist. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn der einstückig gegossene Achsträger im Druckgussverfahren oder im Kokillengießverfahren hergestellt ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besteht das Lenkungsgehäuse vollständig oder in Teilen aus einem Leichtmetall, vorzugsweise aus Aluminium, einer Aluminium-, Zink- oder Magnesiumlegierung, oder aus Stahl. Eine Aluminiumlegierung hat gegenüber Stahl den Vorteil, dass es sich um ein Leichtmetall handelt, also ein geringes Gewicht als Stahl hat. Stahl zeichnet sich dagegen durch einen höheren Elastizitätsmodul aus, was insbesondere hinsichtlich einer gewollten Erhöhung der Steifigkeit eines Achsträgers von Vorteil ist. Vorteilhaft kann aber auch so genanntes Hybrid-Aluminium zur Herstellung des Lenkungsgehäuses verwendet werden.
Für bestimmte Einsatzfälle kann es vorteilhaft sein, wenn das Lenkungsgehäuse vollständig oder in Teilen, insbesondere wenn dieses aus einem vorgenannten Leichmetall besteht, zur Erhöhung seiner Steifigkeit profiliert ist. Für gewisse Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn ein solches Lenkungsgehäuse vollständig oder in Teilen strukturiert ist. Für einzelne Gebrauchsfälle kann aber auch zweckmäßig sein, wenn ein solches Lenkungsgehäuse vollständig oder in Teilen profiliert und strukturiert ist.
Für bestimmte Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn ein solches Lenkungsgehäuse nur wenigstens eine Versteifungseinkerbung aufweist. Für gewisse Einsatzfälle kann es vorteilhaft sein, wenn ein solches Lenkungsgehäuse zusätzlich wenigstens eine Versteifungseinkerbung aufweist. Vorteilhaft kann die wenigstens eine Versteifungseinkerbung nur auf der Innenseite des Lenkungsgehäuses vorgesehen sein. Für weitere Einsatzfälle kann es vorteilhaft sein, wenn die wenigstens eine Versteifungseinkerbung zusätzlich auf der Außenseite des Lenkungsgehäuses vorgesehen ist. Für verschiedene Anwendungsfälle kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn die wenigstens eine Versteifungseinkerbung nur auf der Außenseite des Lenkungsgehäuses vorgesehen ist.
Für weitere Gebrauchsfälle kann es vorteilhaft, wenn ein solches Lenkungsgehäuse nur wenigstens eine Versteifungsrippe aufweist. Für bestimmte Gebrauchsfälle kann es aber auch vorteilhaft, wenn ein solches Lenkungsgehäuse zusätzlich wenigstens eine Versteifungsrippe aufweist. Vorteilhaft kann die wenigstens eine Versteifungsrippe nur auf der Innenseite des Lenkungsgehäuses vorgesehen sein. Für gewisse Einsatzfälle kann es vorteilhaft sein, wenn die wenigstens eine Versteifungsrippe zusätzlich auf der Außenseite des Lenkungsgehäuses vorgesehen ist. Für wieder andere Anwendungsfälle kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn die wenigstens eine Versteifungsrippe nur auf der Außenseite des Lenkungsgehäuses vorgesehen ist.
Für gewisse Gebrauchsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn ein solches Lenkungsgehäuse nur wenigstens eine Versteifungssicke aufweist. Für einzelne Einsatzfälle kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn ein solches Lenkungsgehäuse zusätzlich wenigstens eine Versteifungssicke aufweist. Vorteilhaft kann die wenigstens eine Versteifungssicke nur auf der Innenseite des Lenkungsgehäuses vorgesehen sein. Für gewisse andere Einsatzfälle kann es vorteilhaft sein, wenn die wenigstens eine Versteifungssicke zusätzlich auf der Außenseite des Lenkungsgehäuses vorgesehen ist. Für wieder andere Anwendungsfälle kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn die wenigstens eine Versteifungssicke nur auf der Außenseite des Lenkungsgehäuses vorgesehen ist. Für weitere Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn ein solches Lenkungsgehäuse nur wenigstens einen Versteifungswulst aufweist. Für einzelne Anwendungsfälle kann es zweckmäßig sein, wenn ein solches Lenkungsgehäuse zusätzlich wenigstens einen Versteifungswulst aufweist. Vorteilhaft kann der wenigstens eine Versteifungswulst nur auf der Innenseite des Lenkungsgehäuses vorgesehen sein. Für gewisse andere Einsatzfälle kann es vorteilhaft sein, wenn der wenigstens eine Versteifungswulst zusätzlich auf der Außenseite des Lenkungsgehäuses vorgesehen ist. Für wieder andere Anwendungsfälle kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn der wenigstens eine Versteifungswulst nur auf der Außenseite des Lenkungsgehäuses vorgesehen ist.
Es kann zweckmäßig sein, wenn der gegossene Achsträger aus einem anderen Werkstoff, vorzugsweise einer anderen Aluminiumlegierung, hergestellt ist als das Lenkungsgehäuse, wobei sich die unterschiedlichen Werkstoffe, vorzugsweise unterschiedlichen Aluminiumlegierungen, vorzugsweise in ihren Schmelzpunkten oder Legierungen bzw. Legierungsbestandteilen unterscheiden.
Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn die Wandstärke des Lenkungsgehäuses vollständig oder in Teilen 0,5 bis 4 mm und der Durchmesser des Lenkungsgehäuses vollständig oder in Teilen 10 bis 50 mm beträgt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung verläuft das Lenkungsgehäuse vollständig oder in Teilen quer zur Fahrzeuglängsrichtung, wobei vorzugsweise ein rohrartiger Hohlkörper des Lenkungsgehäuse, in welchem die Lenkstange verschieblich einbringbar ist, über etwa die Breite des Vorderachsträgers, etwa mittig zwischen den Aufnahmen. Es kann vorteilhaft sein, wenn ein einstückig zusammen mit dem Achsträger gegossener Teil des Lenkungsgehäuses als nach unten offenes Hohlprofil ausgebildet ist.
Ein solches einseitig offenes Hohlprofil, in der die Lenkstange bzw. Spurstange verschieblich angeordnet ist, hat den Vorteil, dass die Lenkstange bzw. Spurstange ggf. nebst anderen Komponenten äußerst montagefreundlich in dieses einbringbar ist. Es kann von Vorteil sein wenn dieses Hohlprofil anschließend mit einer geeigneten Abdeckung verschließbar, insbesondere verklebbar ist. Vorzugsweise werden zum Verschließen wieder lösbare Verbindungstechniken eingesetzt, so dass die Lenkstange nebst anderen Komponenten jederzeit schnell für Wartungs- und/oder Reparaturarbeiten zugänglich ist.
Es kann von Vorteil sein, wenn ein einstückig zusammen mit dem Achsträger gegossener Teil des Lenkungsgehäuses und ggf. der Achsträger teilweise selbst, vorzugsweise im Übergangsbereich zum Lenkungsgehäuse, dachartig ausgebildet ist.
Eine solche dachartige Ausbildung macht den Achsträger insgesamt steifer und bietet ausreichend Platz zum Unterbringen einzelner der für die Lenkung erforderlichen Komponenten, wobei diese unter der dachartigen Ausbildung geschützt sind. Ein solches einseitig offenes Dach, in der die Lenkstange bzw. Spurstange verschieblich angeordnet ist, hat aber auch den Vorteil, dass die Lenkstange bzw. Spurstange ggf. nebst anderen Komponenten äußerst montagefreundlich in dieses einbringbar ist. Es kann von Vorteil sein, wenn dieses Dach anschließend mit einer geeigneten Abdeckung von unten verschließbar, insbesondere verklebbar ist. Vorzugsweise werden zum Verschließen wiederlösbare Verbindungstechniken eingesetzt, so dass die Lenkstange nebst anderen Komponenten jederzeit schnell für Wartungs- und/oder Reparaturarbeiten zugänglich ist. Insbesondere zur Verbesserung der Steifigkeit des Achsträgers kann es zweckmäßig sein, wenn die dachartige Ausbildung in Querrichtung des Achsträgers wenigstens teilweise zwischen dem Teil des Lenkungsgehäuses zur Aufnahme einer Lenkspindel und dem Teil des Lenkungsgehäuses zur Aufnahme von Getriebestufen vorgesehen ist.
Insbesondere zur Verbesserung der Steifigkeit des Achsträgers kann es vorteilhaft sein, wenn die dachartige Ausbildung des Lenkungsgehäuses einen geneigten Abschnitt aufweist, der etwa oberhalb des für die Spurstange vorgesehenen Aufnahmeraums beginnend nach unten abfällt und in eine den Achsträger begrenzende Querwand unmittelbar oder mittelbar übergeht, wobei die Querwand vorzugsweise als Versteifungselement mit insbesondere verstärktem Wanddurchmesser ausgebildet ist und/oder mit wenigstens einer Verstärkungsrippe versehen ist. Bevorzugt ist eine, insbesondere die in Fahrtrichtung hintere Querwand. Es kann von Vorteil sein, wenn der geneigte Abschnitt wenigstens eine insbesondere gewichtssparende Ausnehmung aufweist.
Insbesondere zur Verbesserung der Steifigkeit des Achsträgers kann es von Vorteil sein, wenn die dachartige Ausbildung des Lenkungsgehäuses einen im Wesentlichen vertikal verlaufenden Abschnitt aufweist, der etwa seitlich neben dem für die Spurstange vorgesehenen Aufnahmeraum beginnend nach unten verläuft, anschließend in einen etwa horizontalen bis geneigten Abschnitt und dann in eine den Achsträger begrenzende Querwand übergeht, wobei die Querwand vorzugsweise als Versteifungselement mit insbesondere verstärktem Wanddurchmesser ausgebildet ist und/oder mit wenigstens einer Verstärkungsrippe versehen ist. Bevorzugt ist eine, insbesondere die in Fahrtrichtung vordere Querwand. Es kann von Vorteil sein, wenn wenigstens ein Abschnitt wenigstens eine insbesondere gewichtssparende Ausnehmung aufweist. Es kann weiterhin vorteilhaft sein, wenn die dachartige Ausbildung einen etwa oberhalb des für die Spurstange vorgesehenen Aufnahmeraums in Querrichtung verlaufenden, vorzugsweise abgerundeten First aufweist, der vorzugsweise als Versteifungselement mit insbesondere verstärktem Durchmesser ausgebildet ist und/oder mit wenigstens einer Verstärkungsrippe versehen ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Achsträgers mit mindestens folgenden Schritten: Einlegen eines Lenkungsgehäuses im Ganzen oder in Teilen in eine vorgegebene Position einer Gießform und anschließendes Gießen des Achsträgers unter Verwendung der Gießform.
Alternativ oder zusätzlich ist ein Verfahren zur Herstellung eines Achsträgers vorgesehen mit mindestens folgenden Schritten: Gießen des Achsträgers und anschließendes Verbinden des Lenkungsgehäuses im Ganzen oder in Teilen in einer vorgegebenen Position im und/oder am Achsträger.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Achsträger nach dem Gießen zunächst lösungsgeglüht, anschließend das Lenkungsgehäuse im Ganzen oder in Teilen im und/oder am Achsträger verbunden und schließlich der Achsträger samt Lenkungsgehäuse wärmebehandelt wird.
Es kann vorteilhaft sein, wenn nach dem Verbinden des Lenkungsgehäuse im Ganzen oder in Teilen im und/oder am Achsträger durch Kleben die Klebeverbindung beschichtet, vorzugsweise mit einer Gummischicht versehen oder lackiert wird. Dadurch wird die Klebeverbindung insbesondere vor äußeren Witterungseinflüssen geschützt.
Es kann weiterhin vorteilhaft sein, wenn die stoffschlüssige Verbindung durch Kleben im Wesentlichen über die gesamte Länge des Lenkungsgehäuses erfolgt. Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn das Gießen unter Anwendung von Druck in Dauerformen erfolgt. Es kann aber auch vorteilhaft sein, wenn das Gießen unter Nutzung der Schwerkraft in Kokillen erfolgt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass nach dem Integrieren des Lenkungsgehäuses in den Achsträger, dieser samt Lenkungsgehäuse bearbeitet wird, insbesondere erforderliche Aufnahmen bzw. Ausnehmungen hergestellt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser zeigen
Fig. 1 ein Rohr vorgegebener Kontur zum Einlegen in eine Gießform,
Fig. 2 einen Achsträger mit eingegossenem Rohr gemäß Fig. 1 im unbearbeiteten Zustand,
Fig. 3 einen Achsträger gemäß Fig. 2 mit eingegossenem Rohr im bearbeiteten Zustand mit Rohrüberlänge,
Fig. 4 in Draufsicht von schräg oben einen Achsträger, der einstückig mit einen Lenkungsgehäuse hergestellt ist,
Fig. 5 in Draufsicht von schräg unten einen Achsträger, der einstückig mit einen Lenkungsgehäuse hergestellt ist,
Fig. 6 in Draufsicht von schräg oben einen Achsträger mit Lenkungsgehäuse und einigen Lenkungskomponenten,
Fig. 7 in Seitenansicht einen Querschnitt durch weiteren Achsträger mit Blickrichtung zur Aufnahme für die Getriebestufen, Fig. 8 in Seitenansicht von unten einen Querschnitt durch den Achsträger gemäß Fig. 7 mit Blickrichtung zur Aufnahme für die Getriebestufen und
Fig. 9 in Seitenansicht von schräg oben einen Querschnitt durch den
Achsträger gemäß Fig. 7 mit Blickrichtung zur Aufnahme für die Getriebestufen.
Werden in den Fig. 1 bis 9 gleiche Bezugsziffern verwendet, so bezeichnen diese gleiche Teile, so dass zwecks Vermeidung von Wiederholungen nicht bei jeder Figurenbeschreibung auf ein bereits beschriebenes Bauteil erneut eingegangen werden muss. Die in den Figuren enthaltenen Gegenstände sind als Drahtmodelle dargestellt.
In Fig. 1 ist ein Rohr 10 aus Stahl dargestellt, welches bereits mehrfach gebogen eine vorgegebene Kontur aufweist, die im wesentlichen der Kontur desjenigen Abschnitts des einstückig gegossenen Achsträgers 12 entspricht, in welchem das Rohr 10 zur funktionellen Unterstützung des Achsträgers 12 eingebracht werden soll.
Nach Fertigstellung des Rohres 10 wird dieses in eine Gießform, vorzugsweise in eine Dauerform eines Druckgussverfahrens, in einer vorgegebenen Position eingelegt. Anschließend erfolgt das Gießen des einstückig gegossenen Achsträgers 12, derart, dass das Rohr 10 im Achsträger 12 eingegossen oder umgössen wird.
In Fig. 2 ist das Ergebnis dieses Gießvorgangs dargestellt, nämlich ein Vorderachsträger 12 mit dem aus Fig. 1 bekannten, nunmehr eingegossenen Rohr 12. Dieser Vorderachsträger 12 erfährt in einem weiteren Schritt eine Bearbeitung. Insbesondere werden alle erforderlichen Aufnahmen bzw. Ausnehmungen, vorzugsweise solche 14, 16 für die Lagerstellen zur Schwenklagerung je eines von zwei Radführungsgliedern, solche 18, 20 zur Befestigung des Achsträgers 12 als vorgefertigte Einheit mitsamt vormontierten Aggregaten am Fahrzeugaufbau und solche 22 für die Lagerung einer Drehmomentstütze, hergestellt.
Entsprechend zeigt Fig. 3 den Vorderachsträger 12 gemäß Fig. 2 mit eingegossenem Rohr 10, nunmehr jedoch im bearbeiteten Zustand, wobei das eingegossene Rohr 10 eine Überlänge aufweist.
Der Vorderachsträger 12 für Kraftfahrzeuge besitzt einen Grundkörper, vorzugsweise in Form eines Rahmens, und umfasst jeweils zwei in Fahrzeuglängsrichtung F voneinander beabstandete Aufnahmen 14, 16 für die Lagerstellen zur Schwenklagerung je eines von zwei hier nicht dargestellten Querlenkern. Dabei ist die Aufnahme 14 für die erste Lagerstelle des hier nicht dargestellten Querlenkers vorzugsweise durch zwei Auslegeraufnahmeglieder 14a, 14b gebildet, die in je einem Ausleger 24, 26 vorgesehen sind, welcher vom Grundkörper ausgeht. Die Aufnahme 16 für die zweite Lagerstelle des hier nicht dargestellten Querlenkers ist am Grundkörper vorgesehen und wird durch zwei Befestigungsstellen 16a, 16b mit daran anzubringender, hier nicht dargestellter Querlenkerschelle gebildet, wobei die Aufnahme 16 auch durch zwei Auslegeraufnahmeglieder gebildet sein kann, die dann in je einem, vom Grundkörper ausgehenden Ausleger vorgesehen sein können.
Der Vorderachsträger 12 weist außerdem eine Aufnahme 22 für die Lagerung einer hier nicht dargestellten Drehmomentstütze auf.
Ferner sind jeweils zwei erste Aufnahmen 18 und zwei zweite Aufnahmen 20 zur Befestigung des Vorderachsträgers am Fahrzeugaufbau vorgesehen. Die zweite Aufnahme 20 ist in einem vom Grundkörper ausgehenden Ausleger 28 integriert, und vorzugsweise unmittelbar mit der in Fahrtrichtung FR vorderen Aufnahme 14 zur Lagerung jedes der Radführungsglieder verbunden.
Die Aufnahmen 14, 16, 18, 20, 22 sind in dem erfindungsgemäßen Vorderachsträger 12 durch Gießen einstückig miteinander verbunden.
Der Vorderachsträger 12 weist in Querrichtung ein, die Ausleger 28 verbindendes Versteifungselement 30 auf, in dem die Aufnahme 22 für die Lagerung der Drehmomentstütze angeordnet ist.
In dieses vorhandene Versteifungselement 30 ist nunmehr das in Fig. 1 dargestellte Rohr 10 eingegossen, wobei das Rohr 10 vorzugsweise auch in den Auslegern 28 integriert ist und entsprechende Aufnahmen 20 zur Befestigung des Vorderachsträgers 12 am Fahrzeugaufbau aufweist. Das Rohr 10 umläuft im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Aufnahme 22 U-förmig. Ein solcher Verlauf des Rohres ist aber nicht zwingend. Zur Erhöhung der Quersteifigkeit des Achsträgers kann es auch zweckmäßig sein, wenn das Rohr 22 nur quer zur Fahrzeuglängsrichtung F verläuft.
Durch das eingegossene Rohr 10 wird die Quersteifigkeit des Vorderachsträges 12 zwischen den Aufnahmen 14 für die Lagerstellen zur Schwenklagerung je eines von zwei hier nicht dargestellten Querlenkern signifikant erhöht.
Dabei hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass das eingegossene Rohr 10 auch gleichzeitig die Aufnahmen 20 zur Befestigung des Vorderachsträgers 12 am Fahrzeugaufbau aufweist.
Zudem konnte eine signifikante Erhöhung der Verwindungssteifigkeit des Vorderachsträgers 12 festgestellt werden. Zur besseren Darstellung ist das eingegossene Rohr 10 noch nicht abgelängt bzw. gekürzt dargestellt.
Der in den Fig. 4 bis 9 dargestellte Vorderachsträger 120 für Kraftfahrzeuge besitzt einen Grundkörper, vorzugsweise in Form eines Rahmens, und umfasst jeweils zwei in Fahrzeuglängsrichtung F voneinander beabstandete Aufnahmen 140, 160 für die Lagerstellen zur Schwenklagerung je eines von zwei hier nicht dargestellten Querlenkern. Dabei ist die Aufnahme 140 für die erste Lagerstelle des hier nicht dargestellten Querlenkers vorzugsweise durch zwei Auslegeraufnahmeglieder 140a, 140b gebildet, die in je einem Ausleger 240, 260 vorgesehen sind, welcher vom Grundkörper ausgeht. Die Aufnahme 160 für die zweite Lagerstelle des hier nicht dargestellten Querlenkers ist am Grundkörper vorgesehen und wird durch zwei Befestigungsstellen 160a, 160b mit daran anzubringender, hier nicht dargestellter Querlenkerschelle gebildet, wobei die Aufnahme 160 auch durch zwei Auslegeraufnahmeglieder gebildet sein kann, die dann in je einem, vom Grundkörper ausgehenden Ausleger vorgesehen sein können.
Der Vorderachsträger 120 weist außerdem eine Aufnahme 220 für die Lagerung einer hier nicht dargestellten Drehmomentstütze auf.
Ferner sind jeweils zwei erste Aufnahmen 180 und zwei zweite Aufnahmen 200 zur Befestigung des Vorderachsträgers am Fahrzeugaufbau vorgesehen. Die zweite Aufnahme 200 ist in einem vom Grundkörper ausgehenden Ausleger 280 integriert, und vorzugsweise unmittelbar mit der in Fahrtrichtung FR vorderen Aufnahme 140 zur Lagerung jedes der Radführungsglieder verbunden.
Die Aufnahmen 140, 160, 180, 200, 220 sind in dem erfindungsgemäßen Vorderachsträger 120 durch Gießen einstückig miteinander verbunden. Der Vorderachsträger 120 weist in Querrichtung ein, die Ausleger 280 verbindendes Versteifungselement 300 auf, in dem die Aufnahme 220 für die Lagerung der Drehmomentstütze angeordnet ist.
Gemäß Fig. 4 bis 9 weist der Vorderachsträger 120 erfindungsgemäß ein Lenkungsgehäuse 100 auf, das einstückig mit dem Vorderachsträger 120 hergestellt ist. Das Lenkungsgehäuse 100 umfasst einen rohrartigen, quer zur Fahrzeuglängsachse F und über etwa die Breite des Vorderachsträgers verlaufenden, etwa mittig zwischen den Aufnahmen 140, 160 angeordneten Hohlkörper 100a, in welchem eine Lenkstange, vorzugsweise in Form einer Zahnstange, axial beweglich bzw. verschieblich angeordnet ist. Die Lenkstange ist an ihren Enden über Gelenke und Spurstangen 320 mit hier nicht dargestellten lenkbaren Rädern verbunden. Zum Schutz der Gelenke ist über diese jeweils ein Faltenbalg 340 angeordnet.
Das Lenkungsgehäuse 100 ist vorzugsweise für eine Zahnstangenelektrolenkung vorgesehen, welche neben dem Lenkungsgehäuse 100, der Lenkstange und den Spurstangen 320 unter anderem einen Sensor, eine ECU (Engine Control Unit), einen Elektroservomotor und Getriebestufen aufweist. Diese Teile und deren Zusammenwirken sind grundsätzlich bekannt.
Vorliegend umfasst das Lenkungsgehäuse 100 neben dem rohrartigen Hohlkörper 100a, eine Aufnahme 100b für die Spindelschnecke bzw. den Lenkspindel, welche vom Lenkrad angetrieben wird. In dieser Aufnahme 100b ist auch wenigstens ein Sensor angeordnet, welche bei eine vom Fahrer ausgeführten Lenkbewegung das entsprechende Lenkmoment und die Lenkgeschwindigkeit registriert. Diese Daten werden als elektrisches Signal an die ECU bzw. das Steuergerät weitergeleitet, welche die erforderliche Lenkungsunterstützung berechnet und auf Grundlage der berechneten Ergebnisse den Servomotor ansteuert. Der Servomotor samt ECU bzw. Steuerungsgerät ist vorzugsweise auf der Unterseite des Vorderachsträgers 120 angeordnet, wobei deren Gehäuse vorteilhaft Teil bzw. Teile des Lenkungsgehäuses 100 sind.
Der Servomotor überträgt das optimale Servomoment über ein Schnecken- oder Kugelumlaufgetriebe auf die Zahnstange der Zahnstangenelektrolenkung.
Vorzugsweise umfasst das Lenkungsgehäuse 100 hierzu eine entsprechende Aufnahme 100c für das Schnecken- oder Kugelumlaufgetriebe bzw. Winkelgetriebe des Servomotors.
Wie Fig. 5 verdeutlicht ist diese Aufnahme 100c vorzugsweise nur von unten zugänglich.
Entsprechend werden der Servomotor und vorzugsweise auch die ECU an der Unterseite des Vorderachsträgers 120 angeordnet.
Die Fig. 4 bis 9 zeigen den erfindungsgemäßen Vorderachsträger bereits im bearbeiten Zustand.
Dieser Zustand wird erreicht, indem der Vorderachsträger 120 nach dem Gießen derart bearbeitet wird, dass alle erforderlichen alle erforderlichen Aufnahmen bzw. Ausnehmungen eingebracht werden, vorzugsweise solche 140, 160 für die Lagerstellen zur Schwenklagerung je eines von zwei Radführungsgliedern, solche 180, 200 zur Befestigung des Achsträgers 120 als vorgefertigte Einheit mitsamt vormontierten Aggregaten am Fahrzeugaufbau, solche 220 für die Lagerung einer Drehmomentstütze, solche 100b für die Lagerung der Lenkspindel und solche 100c für die Aufnahme des Winkeltriebs des Servomotors. Durch das einstückig mit dem Vorderachsträger 120 hergestellte Lenkungsgehäuse 100 wird die Quersteifigkeit des Vorderachsträges 120 signifikant erhöht.
Zudem konnte eine signifikante Erhöhung der Verwindungssteifigkeit des Vorderachsträgers 120 festgestellt werden.
Erfindungsgemäß ist es auch möglich, dass das Lenkungsgehäuse 100 oder Teile davon, insbesondere der rohrartige Hohlkörper 100a in eine Gießform, vorzugsweise in eine Dauerform eines Druckgussverfahrens, in einer vorgegebenen Position eingelegt werden. Anschließend erfolgt das Gießen des einstückig gegossenen Vorderachsträgers 120, derart, dass der rohrartige Hohlkörper 100a im Achsträger 120 eingegossen oder umgössen ist.
Gemäß Fig. 7 bis 9 weist der Vorderachsträger 120 ein Lenkungsgehäuse 100 auf, das einstückig mit dem Vorderachsträger 120 hergestellt ist und ein nach unten offenes, dachartiges Hohlprofil umfasst, in dem die Lenkstange 360 verschieblich angeordnet ist.
Die dachartige Ausbildung verläuft in Querrichtung des Vorderachsträgers 120, also quer zur Fahrtrichtung FR, zwischen der Aufnahme 100b für die Lenkspindel und der Aufnahme 100c für die Getriebestufen.
Insbesondere zur Verbesserung der Steifigkeit des Vorderachsträgers weist die dachartige Ausbildung des Lenkungsgehäuses 100 einen in Längsrichtung geneigten Abschnitt 380 auf, der etwa oberhalb des für die Lenkstange 360 vorgesehenen Aufnahmeraums 400 beginnend nach unten abfällt und in die den Vorderachsträger 120 begrenzende, in Fahrtrichtung FR hintere Querwand 420 unmittelbar übergeht, wobei die Querwand 420 vorzugsweise als Versteifungselement 300 mit verstärktem Wanddurchmesser ausgebildet ist. Zur Verbesserung der Steifigkeit des Vorderachsträgers weist die dachartige Ausbildung des Lenkungsgehäuses 100 außerdem einen im Wesentlichen vertikal verlaufenden Abschnitt 440 auf, der etwa seitlich neben dem für die Lenkstange 360 vorgesehenen Aufnahmeraum 400 beginnend nach unten verläuft, anschließend in einen etwa horizontalen Abschnitt 460 und dann in eine den Vorderachsträger begrenzende, in Fahrtrichtung vordere Querwand 480 übergeht, wobei die Querwand 480 vorzugsweise als Versteifungselement 300 mit verstärktem Wanddurchmesser ausgebildet ist und mit wenigstens einer Verstärkungsrippe 500 versehen ist.
Die dachartige Ausbildung weist außerdem einen etwa oberhalb des für die Lenkstange 360 vorgesehenen Aufnahmeraums 400 quer zur Fahrtrichtung FR verlaufenden, der Lenkstangenkontur angepassten abgerundeten First 520 auf, der ein weiteres Versteifungselement bildet.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Einstückig gegossener Achsträger für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass im und/oder am einstückig gegossenen Achsträger wenigstens ein, separat vom Gießen des Achsträgers hergestelltes Rohr ein- und/oder angebracht ist.
2. Achsträger, insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Achsträger ein Vorderachsträger oder Hinterachsträger ist, wobei dieser vorzugsweise jeweils zwei in Fahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandete Aufnahmen bzw. Ausnehmungen für die Lagerstellen zur Schwenklagerung je eines von zwei Radführungsgliedern, und Aufnahmen bzw. Ausnehmungen zur Befestigung des Achsträgers als vorgefertigte Einheit mitsamt vormontierten Aggregaten am Fahrzeugaufbau aufweist, wobei der Achsträger als mit diesen Aufnahmen bzw. Ausnehmungen einstückig gegossenes und diese untereinander verbindendes Bauteil hergestellt ist.
3. Achsträger, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der einstückig gegossene Achsträger aus Leichmetall, vorzugsweise aus Aluminium, einer Aluminium-, Zink- oder Magnesiumlegierung, hergestellt ist.
4. Achsträger, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der einstückig gegossene Achsträger im Druckgussverfahren hergestellt ist.
5. Achsträger, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr im und/oder am Achsträger stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig ein- und/oder angebracht ist.
6. Achsträger, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr nur oder zusätzlich im und/oder am Achsträger wenigstens teilweise ein- und/oder angegossen und/oder umgössen ist.
7. Achsträger, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr nur oder zusätzlich im und/oder am Achsträger wenigstens teilweise durch Kleben, durch Schweißen, insbesondere durch Widerstandspunktschweißen, durch Umbördeln vorgegebener Bereiche des Achsträgers, durch Durchsetzfügen bzw. vorzugsweise Clinchen, durch Stanznieten und/oder durch Verschrauben befestigt ist.
8. Achsträger, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Rohr aus einem Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium, einer Aluminium-, Zink- oder Magnesiumlegierung, oder aus Stahl besteht.
9. Achsträger, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr Profilierungen und/oder Versteifungseinkerbungen, -rippen, -sicken und/oder -wulste aufweist, wobei diese vorzugsweise auf der Innen- und/oder der Außenseite des Rohres vorgesehen sind.
10. Achsträger, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Achsträger aus einem anderen Werkstoff, vorzugsweise einer anderen Aluminiumlegierung, hergestellt ist als das wenigstens eine Rohr, wobei sich die unterschiedlichen Werkstoffe, vorzugsweise unterschiedlichen Aluminiumlegierungen, vorzugsweise in ihren Schmelzpunkten oder Legierungen bzw. Legierungsbestandteilen unterscheiden.
11. Achsträger, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Rohres 0,5 bis 4 mm und/oder der Durchmesser des Rohres 10 bis 50 mm beträgt.
12. Achsträger, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr mittels eines Formgebungsverfahrens ein- oder mehrfach gebogen ist.
13. Achsträger, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr im Wesentlichen einen ovalförmigen Querschnitt aufweist.
14. Achsträger, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr im Wesentlichen der Kontur eines vorgegebenen Abschnitts innerhalb des Achsträgers, vorzugsweise eines den Grundkörper des Achsträgers wenigstens teilweise bildenden Abschnitts, folgt.
15. Achsträger, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr dort, wo es vorgegebene Aufnahmen bzw. Ausnehmungen des einstückig gegossenen Achsträgers kreuzt, ebenfalls mit entsprechenden Aufnahmen bzw. Ausnehmungen versehen ist.
16. Achsträger, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr quer zur Fahrzeuglängsrichtung und vorzugsweise von einer Aufnahme zur Befestigung des Achsträgers am Fahrzeugaufbau zur gegenüberliegenden Aufnahme zur Befestigung des Achsträgers am Fahrzeugaufbau verläuft und diese Aufnahmen vorzugsweise selbst mitbildet, wobei die Aufnahmen vorzugsweise auf Auslegern vorgesehen sind.
17. Achsträger, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr im Wesentlichen U-förmig ausgebildet ist, wobei die Basis des U-förmigen Rohres quer zur Fahrzeuglängsrichtung verläut und die freien Schenkel des U-förmigen Rohres dann in Fahrzeuglängsrichtung und in Fahrtrichtung nach vorne verlaufen, wobei sie vorzugsweise ein gegebenenfalls quer zur Fahrzeuglängsrichtung und vorzugsweise von einer Aufnahme zur Befestigung des Achsträgers am Fahrzeugaufbau zur gegenüberliegenden Aufnahme zur Befestigung des Achsträgers am Fahrzeugaufbau verlaufendes Rohr kreuzen, wobei vorzugsweise die freien Schenkel des U-förmigen Rohres das quer verlaufende Rohr durchdringen.
18. Verfahren zur Herstellung eines Achsträgers, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 17, mit mindestens folgenden Schritten:
Einlegen wenigstens eines Rohres vorgegebener Kontur in eine vorgegebene Position einer Gießform und anschließendes Gießen des Achsträgers unter Verwendung der Gießform.
19. Verfahren zur Herstellung eines Achsträgers, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 17, mit mindestens folgenden Schritten: Gießen des Achsträgers und anschließendes Befestigen des wenigstens einen Rohres vorgegebener Kontur in einer vorgegebenen Position im und/oder am einstückig gegossenen Achsträger.
20. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Achsträger nach dem Gießen zunächst lösungsgeglüht, anschließend das wenigstens eine Rohr im und/oder am Achsträger, vorzugsweise durch Um- bördeln vorgegebener Bereiche des Achsträger befestigt wird, und schließlich der Achsträger samt Rohr wärmebehandelt wird.
21. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Befestigen des wenigstens einen Rohres im und/oder am Achsträger mittels Klebers die Klebeverbindung beschichtet, vorzugsweise mit einer Kunststoff-, Gummi- oder Farbschicht versehen oder lackiert wird.
22. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung durch Kleben im Wesentlichen über die gesamte Länge des wenigstens einen Rohres erfolgt.
23. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Gießen unter Anwendung von Druck in Dauerformen erfolgt.
24. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem An- und/oder Einbringen des wenigstens einen Rohres in den Achsträger, dieser samt Rohr bearbeitet wird, insbesondere gegebenenfalls vorhandene Überlängen des Rohres beseitigt und insbesondere erforderliche Aufnahmen bzw. Ausnehmungen hergestellt werden.
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