DE102009010974A1

DE102009010974A1 - Support frame structure of a vehicle and manufacturing method thereof

Info

Publication number: DE102009010974A1
Application number: DE200910010974
Authority: DE
Inventors: Matthias Stangl; Ralph Eppelein
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2010-09-02
Also published as: CN102245461A; CN102245461B; EP2401189A1; WO2010097141A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tragrahmenstruktur eines Fahrzeugs, insbesondere einen Achsträger, im Wesentlichen bestehend aus zwei sog. Längs-Trägern und zwei diese gegeneinander abstützenden sog. Quer-Trägern, welche jeweils als Hohlprofile ausgebildet sind, die aus zumindest zwei in im Wesentlichen in Längsrichtung des jeweiligen Hohlprofils verlaufenden Fügebereichen zusammengesetzten Formteilen bestehen, wobei von jedem Träger ein erstes Formteil mit den ersten Formteilen der anderen Träger einstückig zusammenhängt, indem aus einer zunächst ebenen und geeignet beschnittenen Blechstruktur durch Biegeumformen eine sog. Oberschale der Tragrahmenstruktur mit dann noch offenen Längsträgern und Querträgern geformt ist, welche jeweils durch verschweißte Schließbleche als zweite oder weitere Formteile zu einem Hohlprofil vervollständigt sind. Eine sog. Oberschale bildet dabei eine äußere Struktur, die aus einer ebenen Deckelstruktur und einer von dieser winkelig abragenden Randstruktur sowie aus zumindest zwei Armstrukturen besteht, die jeweils von einem einen sog. Knotenpunkt bildenden Eckbereich, in welchem ein Längsträger mit einem Querträger zusammenstößt, in Draufsicht annähernd in Richtung einer Winkelhalbierenden nach außen wegragen. Jede Armstruktur ist durch ein verschweißtes Schließblech einem Hohlkörper ergänzt, welcher einen Tragarm der Tragstruktur bildet.The invention relates to a support frame structure of a vehicle, in particular an axle, essentially consisting of two so-called. Longitudinal beams and two mutually supporting so-called. Cross-straps, which are each formed as hollow profiles, which consists of at least two in substantially the longitudinal direction Each carrier a first molded part with the first mold parts of the other carrier is integrally connected by a so-called. Upper shell of the support frame structure with then still open side rails and cross members formed from an initially flat and suitably trimmed sheet metal structure by bending is, which are each completed by welded strike plates as second or further moldings to form a hollow profile. A so-called upper shell forms an outer structure which consists of a flat cover structure and an angular structure projecting therefrom and of at least two arm structures, each of which forms a corner region forming a so-called node in which a longitudinal beam collides with a cross member Protruding plan view approximately in the direction of an angle bisector to the outside. Each arm structure is supplemented by a welded strike plate a hollow body, which forms a support arm of the support structure.

Description

Die Erfindung betrifft eine Tragrahmenstruktur eines Fahrzeugs, insbesondere einen Achsträger, im wesentlichen bestehend aus zwei sog. Längs-Trägern und zwei diese gegeneinander abstützenden sog. Quer-Trägern, welche jeweils als Hohlprofile ausgebildet sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Tragrahmenstruktur. Zum technischen Umfeld wird beispielshalber neben der EP 760 327 B1 auf die DE 102 60 529 A1 verwiesen.The invention relates to a support frame structure of a vehicle, in particular an axle, consisting essentially of two so-called. Longitudinal beams and two of these mutually supporting so-called. Cross-beams, which are each formed as hollow sections. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a support frame structure. To the technical environment is for example beside the EP 760 327 B1 on the DE 102 60 529 A1 directed.

Fahrzeug-Tragrahmen bzw. Achsträger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 müssen einer Vielzahl von Anforderungen genügen. Neben den Bauraum-Randbedingungen sind selbstverständlich Festigkeits-Anforderungen zu berücksichtigen und darüber hinaus sollen diese Tragrahmen einfach und wirtschaftlich, d. h. kostengünstig herstellbar sein. Für Achsträger von bspw. Personenkraftwagen ist derzeit die in der eingangs zweitgenannten Schrift gezeigte Bauart weit verbreitet. Dabei ist aus Hohlprofilen, insbesondere aus Rohren, ein im wesentlichen rechteckiger Rahmen zusammengebaut, insbesondere geschweißt, in dessen quasi verlängerten Eckbereichen Lagerstellen zur Abstützung des Achsträgers am Fahrzeug-Unterboden bzw. an den beiden Fahrzeug-Längsträgern vorgesehen sind. Am Achsträger sind mehrere Anlenkstellen bspw. in Form von Laschen oder dgl. für radführende Lenker sowie ggf. für ein Achsgetriebe vorgesehen. Zwischen den einzelnen Anlenkstellen sowie zwischen den Anlenkstellen und den Lagerstellen des Achsträgers sollte dabei ein günstiger Kraftflussverlauf möglich sein.Vehicle support frame or axle carrier according to the preamble of claim 1 must meet a variety of requirements. In addition to the installation space boundary conditions Of course, strength requirements have to be considered and moreover, these support frames should be simple and economically, d. H. be inexpensive to produce. For axle carrier of eg. Passenger cars is currently in the beginning second mentioned Typeface type widely used. It is made of hollow sections, in particular of tubes, a substantially rectangular frame assembled, in particular welded, in the quasi extended corner areas bearing points for support the axle carrier on the vehicle underbody or at the two Vehicle side rails are provided. On the axle are For example, in the form of tabs or the like. For wheel-guiding handlebars and possibly for a final drive intended. Between the individual articulation points as well as between the articulation points and the bearing points of the axle carrier should a favorable flow of force possible be.

Vorliegend wurde nun erkannt, dass sowohl hinsichtlich des letztgenannten Kriteriums, nämlich einer „kraftfluss-optimierten” Konstruktion, als auch hinsichtlich des Kriteriums der wirtschaftlichen Herstellbarkeit Verbesserungen möglich sind, die hiermit aufgezeigt werden sollen (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).present it has now been recognized that both in terms of the latter criterion, namely a "power flow optimized" design, as well as regarding the criterion of economic manufacturability Improvements are possible, which are hereby shown should (= object of the present invention).

Für eine Tragrahmenstruktur nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist die Lösung dieser Aufgabe dadurch gekennzeichnet, dass jedes Hohlprofil aus zumindest zwei in im wesentlichen in Längsrichtung des jeweiligen Hohlprofils verlaufenden Fügebereichen zusammengesetzten Formteilen besteht, und dass von jedem Träger ein erstes Formteil mit den ersten Formteilen der anderen Träger einstückig zusammenhängt, indem aus einer zunächst ebenen und geeignet beschnittenen Blechstruktur durch Biegeumformen eine sog. Oberschale der Tragrahmenstruktur mit dann noch offenen Längsträgern und Querträgern geformt ist, welche jeweils durch sog. Schließbleche als zweite oder weitere Formteile zu einem Hohlprofil vervollständigt sind. Ein entsprechender Verfahrens-Anspruch ist auf die Herstellung einer solchen Tragrahmenstruktur gerichtet und vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der jeweiligen Unteransprüche.For a support frame structure according to the preamble of claim 1 is the solution to this problem is characterized in that each hollow profile of at least two in substantially longitudinal direction composite of the respective hollow profile joining regions Molded parts, and that of each carrier a first Molded part with the first mold parts of the other carriers in one piece is connected by starting from a first level and suitably trimmed sheet metal structure by bending forming a So-called upper shell of the support frame structure with then still open side rails and cross beams is formed, each by so-called. Striker plates as second or further molded parts to one Hollow profile are completed. A corresponding claim is directed to the manufacture of such a support frame structure and advantageous training and further education are content of the respective Dependent claims.

Eine erfindungsgemäße Tragstruktur kann wesentlich einfacher hergestellt werden als die bekannten aus vorgefertigten Hohlprofilen zusammengefügten Tragstrukturen, da neben der Herstellung von Fügeverbindungen in einem letzten Bearbeitungsschritt des Herstellungsprozesses analog dem Stand der Technik vorzugsweise in Form von Schweißverbindungen vorangehend nur noch zwei äußert einfache und leicht beherrschbare Umformprozesse durchgeführt werden müssen. Demnach wird zunächst ein ebenes Blech geeignet beschnitten, was vorzugsweise durch Stanzen (Scherschneiden) erfolgt, und anschließend werden einzelne Abschnitte dieses Blechs umgebogen.A Support structure according to the invention can be essential be made easier than the known from prefabricated Hollow profiles assembled support structures, as next to the production of joints in a final processing step the manufacturing process analogous to the prior art preferably in the form of welded joints previously only two expresses simple and easily controllable forming processes carried out Need to become. Accordingly, initially a level Sheet cut suitable, preferably by punching (shear cutting) followed by individual sections of this Sheet bent over.

Stark vereinfacht könnte man die ersten beiden Schritte des Herstellprozesses einer erfindungsgemäßen Tragrahmenstruktur mit der Herstellung eines rechteckigen Deckels einer Pappschachtel vergleichen, wonach ein ebener Bogen aus Pappe zunächst geeignet beschnitten wird und danach die Ränder des Deckels durch Umbiegen geformt werden. Hierbei entsteht eine einstückige sog. Oberschale, die auch in der vorliegenden Beschreibung einer erfindungsgemäßen Tragrahmenstruktur als „Oberschale” bezeichnet wird. Die Ränder des Pappschachtel-Deckels bilden dabei die vorliegend sog. ersten Formteile der zu einem Rahmen zusammengesetzten Hohlprofile einer erfindungsgemäßen Tragstruktur, wobei diese ersten Formteile nach diesen beiden Bearbeitungsschritten über den zwischen den Rändern liegenden ebenen Bereich (des Deckels bzw. der Oberschale) zusammenhängen.strongly you could simplify the first two steps of the manufacturing process a support frame structure according to the invention with comparing the production of a rectangular lid to a cardboard box, after which a flat sheet of cardboard initially cut suitable is formed and then the edges of the lid by bending become. This creates a one-piece so-called. in the present description of an inventive Support frame structure referred to as "upper shell" becomes. The edges of the cardboard box lid form the present so-called. First molded parts of the assembled into a frame Hollow profiles of a support structure according to the invention, these first molded parts after these two processing steps on the plane between the edges (the Cover or the upper shell).

Der hierauf folgende dritte Herstellungsprozess-Schritt ist bei der Herstellung eines Pappschachtel-Deckels nicht vorgesehen, vorliegend, d. h. bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Tragrahmenstruktur jedoch für die Bildung von Hohlprofilen erforderlich. Hier werden nun die (im Falle eines einfachen Rechtecks vier) umgeformten „Ränder”, die ihrerseits eine jeweils im wesentlichen in Längsrichtung verlaufende Biegekante enthalten können und somit nicht eben sein müssen, durch Anbringen geeignet geformter sog. Schließbleche in sog. Fügebereichen zu (vier) Hohlprofilen ergänzt. Diese Fügebereiche zwischen den umgebogenen „Rändern” bzw. ersten Formteilen der Hohlprofile und den sog. Schließblechen (als zweite oder weitere Formteile eines Hohlprofils) verlaufen dabei im wesentlichen in Längsrichtung des jeweiligen Hohlprofils. Vorzugsweise sind auch diese Schließbleche nicht eben, sondern weisen eine im wesentlichen in Längsrichtung des jeweiligen Hohlprofils verlaufende Biegekante auf, wobei ebenfalls vorzugsweise auch die sog. Schließbleche bzw. die zweiten und weiteren Formteile der letztendlich einen Längs-Träger oder einen Quer-Träger der Tragrahmenstruktur bildenden Hohlprofile für sich betrachtet auf die beschriebene Weise hergestellt sind oder werden, nämlich durch Biegeumformen einer zunächst ebenen und geeignet beschnittenen Blechstruktur. Was schließlich die Art der Verbindung zwischen den Formteilen betrifft, so kann diese stoffschlüssig oder formschlüssig sein; vorzugsweise wird hierfür eine Schweißverbindung, alternativ auch eine Bördel-Verbindung gewählt.The subsequent third manufacturing process step is not provided in the production of a cardboard box lid, in the present case, but in the production of a support frame structure according to the invention, however, required for the formation of hollow profiles. Here, the (in the case of a simple rectangle four) transformed "edges", which in turn may each contain a substantially longitudinally extending bending edge and thus need not be flat, by attaching suitably shaped so-called. Strike plates in so-called. Joining areas (four ) Hollow sections added. These joining regions between the bent "edges" or first molded parts of the hollow profiles and the so-called striking plates (as second or further molded parts of a hollow profile) run essentially in the longitudinal direction of the respective hollow profile. Preferably, these locking plates are not flat, but have a substantially extending in the longitudinal direction of the respective hollow profile bending edge, wherein also preferably also the so-called. Strike plates or the second and further form Parts of the ultimately a longitudinal support or a transverse support of the support frame structure forming hollow profiles are made in the manner described or are, namely by bending an initially flat and suitably trimmed sheet metal structure. Finally, as regards the type of connection between the moldings, this may be cohesive or positive; Preferably, this is a welded joint, alternatively, a crimp connection selected.

Aufgrund der praktisch ausschließlichen Verwendung von Biegeumformteilen ist der Einmalaufwand, der für eine Serienfertigung einer erfindungsgemäßen Tragrahmenstruktur betrieben werden muss, äußerst gering. Es sind nur geringe Investition bezüglich Maschinen erforderlich und vorteilhafterweise kann eine solche Tragrahmenstruktur auch im Prototypenbau mit einer herkömmlichen Spengler-Ausrüstung schnell und kostengünstig hergestellt werden. Im Großserienprozess wiederum erhält man eine hohe Wiederholgenauigkeit und ggf. notwendige Änderungen können einfach einfließen, bspw. durch geringfügige Änderung der verwendeten Blechstärke. Die jeweiligen Biegewinkel, welche umgebogene Abschnitte der ursprünglich ebenen Blechstruktur mit der ursprünglichen Ebene derselben einschließen liegt dabei vorteilhafterweise im Bereich zwischen 10° und 90°.by virtue of the virtually exclusive use of bending formed parts is the one-time expenditure, which for a series production of a operated support frame structure according to the invention must be extremely low. They are only minor Investment in machines required and advantageously Such a support frame structure can also be used in prototype construction with a conventional plumber equipment quickly and be produced inexpensively. In the mass production process Again, you get a high repeat accuracy and any necessary changes can easily be incorporated, for example by slight change of the used Sheet thickness. The respective bending angle, which bent portions the originally flat sheet metal structure with the original one Include level of the same is advantageously in the range between 10 ° and 90 °.

Selbstverständlich muss eine solchermaßen gefertigte Tragrahmenstruktur, bspw. in Form eines Achsträgers auch den funktionalen Anforderungen sowie den Festigkeitsanforderungen genügen. Ein Blechteil wie eine erfindungsgemäße Tragstruktur kann diesen Anforderungen dann gewachsen sein, wenn die hauptsächlich tragenden Elemente der Blechstruktur durch deren Biegekanten bzw. die Umgebung der Biegekanten gebildet sind, während vom Blechteil aufzunehmende Schubbelastungen von sog. Blech-Feldern aufgenommen werden, die durch Schließbleche verstärkt sein können. Torsionsbelastungen des Blechteiles können am besten von geschlossenen Hohlprofilen aufgenommen werden, während in Bereichen mit hauptsächlicher Biegebelastung offene Strukturen verwendet werden können. Eine erfindungsgemäß hergestellte Tragrahmenstruktur enthält diese Bestandteile, nämlich Hohlprofile, Blech-Felder als sog. Schubfelder sowie Biegekanten, die dann jeweils den auftretenden Belastungen entsprechend angeordnet bzw. gestaltet sein können. Vorzugsweise verlaufen in diesem Sinne die jeweils im wesentlichen eine Kraftflusslinie beschreibenden Biegekanten geradlinig und bevorzugt in Richtung der Fahrzeug-Längsachse oder senkrecht zu dieser.Of course If such a support frame structure, for example. in the form of an axle beam also meets the functional requirements as well meet the strength requirements. A sheet metal part like a support structure according to the invention can this Requirements then be grown, if the main carrying elements of the sheet metal structure by the bending edges or the environment of the bending edges are formed while from the sheet metal part recorded thrust loads of so-called. Sheet metal fields added be reinforced by strike plates can. Torsion loads of the sheet metal part can best to be absorbed by closed hollow sections while open in areas of major bending load Structures can be used. An inventively prepared Support frame structure contains these components, namely hollow sections, Sheet metal fields as so-called shear fields and bending edges, which then each be arranged or designed according to the loads occurring can. Preferably, in each case, the respective essentially a force flux line descriptive bending edges straight and preferably in the direction of the vehicle longitudinal axis or perpendicular to this.

In Nachgestaltung der in ihrem grundsätzlich bewährten Aufbau bekannten Achsträger kann an einer erfindungsgemäßen Tragrahmenstruktur die genannte Oberschale eine äußere Struktur bilden, die im wesentlichen aus einer ebenen sog. Deckelstruktur – als „Schubfeld” fungierend – und aus einer von dieser winkelig abragenden sog. Randstruktur – die genannten Träger bildend – sowie aus zumindest zwei sog. Armstrukturen bestehen, die jeweils von einem einen sog. Knotenpunkt bildenden Eckbereich, in welchem bildlich gesprochen ein Längsträger mit einem Querträger zusammen stößt, in Draufsicht annähernd in Richtung einer Winkelhalbierenden nach außen weg ragen. An den freien Enden dieser Armstrukturen können dann Aufnahmen für Lagerbuchsen vorgesehen sein, über welche der Achsträger (oder dgl.) am Fahrzeug bzw. an Trägern des Fahrzeug-Aufbaus gelagert wird.In Reconstructing the in their basically proven Structure known axle carrier can at an inventive Support frame structure said upper shell an outer Structure form, which essentially consists of a flat so-called lid structure - acting as a "shear field" - and from one of these angled projecting so-called edge structure - the aforementioned Forming carrier - as well as from at least two so-called. Arm structures exist, each of a so-called. Node forming corner region, in which figuratively speaking a longitudinal beam collides with a crossbeam, in plan view approximately in the direction of an angle bisector protrude outward. At the free ends of these arm structures can then recordings for bushings provided be, on which of the axle carrier (or the like.) On Vehicle or mounted on carriers of the vehicle body becomes.

Ebenfalls zu einem geschlossenen Hohlprofil, genauer zu einem Hohlkörper, welcher sich durch hohe Festigkeit bei geringem Gewicht auszeichnet, vervollständigt werden kann eine Armstruktur durch ein im wesentlichen pyramidenförmiges Schließblech, das vorzugsweise ebenfalls durch Biegeumformen einer zunächst ebenen und geeignet beschnittenen Blechstruktur geformt ist. Dieser Hohlkörper bildet dann einen Tragarm der Tragstruktur und ist hierfür an seinem freien Ende mit einer bereits genannten Aufnahme für eine Lagerbuchse versehen, die in vorteilhafter Weise ihrerseits abermals durch spanloses Umformen einer zunächst ebenen und geeignet beschnittenen Blechstruktur gebildet ist, die anschließend an einen Tragarm angeschweißt wird. Wenn dabei das Schließblech eines von einem genannten Knotenpunkt (= Eckbereich der Tragrahmenstruktur) abragenden Tragarms nicht nur an der genanten Armstruktur, sondern auch an den in diesem Knotenpunkt endenden Trägern (Längs-Träger und/oder Quer-Träger) abseits deren Enden abgestützt ist, so dass in diesem Knotenpunkt eine Hohlkörper struktur mit mehren darin befindlichen Kammern gebildet ist, so können hiermit besonders hohe Steifigkeits-Anforderungen hinsichtlich Biegung und Torsion erfüllt werden. Im gleichen Sinne kann ein Randbereich der bzw. einer Armstruktur mit einem Randbereich der benachbarten genannten Randstruktur (diese ist durch die genannten ersten Formteile gebildet) in kraftübertragender Weise verbunden, insbesondere verschweißt sein.Also to a closed hollow profile, more precisely to a hollow body, which is characterized by high strength and low weight, completed can be an arm structure by a substantially pyramidal Striker, which preferably also by bending an initially flat and suitably trimmed sheet metal structure is shaped. This hollow body then forms a support arm the support structure and is for this purpose at its free end with an already mentioned receptacle for a bearing bush provided, in turn, in turn, advantageously by non-cutting Forming an initially flat and suitably trimmed Sheet metal structure is formed, which is subsequent to a support arm is welded. If doing the strike plate one of a named node point (= corner region of the supporting frame structure) protruding support arm not only on the genanten arm structure, but also at the ends in this node carriers (longitudinal carrier and / or transverse beams) supported off the ends thereof is, so that in this node a hollow body structure is formed with more chambers therein, so can This particularly high stiffness requirements with respect to bending and Torsion be fulfilled. In the same sense, a border area or an arm structure with an edge region of the adjacent said edge structure (this is by the said first moldings formed) connected in a force-transmitting manner, in particular be welded.

In ihrer Gesamtheit kann die Festigkeit oder Steifigkeit einer erfindungsgemäßen Tragrahmenstruktur noch weiter gesteigert werden, wenn zusätzlich zur bereits vorhandenen (und bereits genannten) Deckelstruktur ein weiteres an allen Trägern abgestütztes sog. Schubfeld vorgesehen ist. Dieses kann dann im Wechselspiel mit der Deckelstruktur quasi eine Bodenstruktur der Tragrahmenstruktur bilden. Zur Gewichtsoptimierung einer erfindungsgemäßen Tragrahmenstruktur können in flächigen Abschnitten der Tragrahmenstruktur Durchbrechungen vorgesehen sein, welche insbesondere im Hinblick auf die von diesen flächigen Abschnitten aufzunehmenden Belastungen ausgelegt sind und der Reduzierung des Gewichts dienen. Ferner wurden weiter oben bereits Aufnahmen für bspw. Lenker oder dgl. genannt, die an einem Achsträger oder allgemein an einer Tragrahmenstruktur vorgesehen sein können. Auch solche Aufnahmen können, falls es sich hierbei um spezielle Formteile handelt, vorteilhafterweise durch Biegeumformen einer zunächst ebenen Blechstruktur geformte Laschen sein und vorzugsweise nahe einer Biegekante an einer erfindungsgemäßen Tragrahmenstruktur angebracht sein.In their entirety, the strength or rigidity of a support frame structure according to the invention can be further increased if, in addition to the already existing (and already mentioned) cover structure, a further so-called push field supported on all supports is provided. This can then form an interplay with the cover structure quasi a floor structure of the support frame structure. To optimize the weight of a support frame structure according to the invention openings can be provided in flat sections of the support frame structure, which in particular in view of the loads to be absorbed by these two-dimensional sections and serve to reduce the weight. Furthermore, already above recordings for example. Handlebars or the like. Called, which may be provided on an axle or generally on a support frame structure. Also, such recordings can, if they are special moldings, advantageously be formed by bending an initially flat sheet metal structure formed tabs and preferably mounted near a bending edge on a support frame structure according to the invention.

Im weiteren wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten 1–5 beschrieben. Dargestellt ist ein erfindungsgemäßer Hinter-Achsträger eines Personenkraftwagens in den 1, 2 in einer Ansicht von oben (schräg räumlich bzw. senkrecht), sowie in den 3, 4 in einer Ansicht von unten (schräg räumlich bzw. senkrecht), während in der Figurenfolge 5a, 5b, 5c quasi die „Abwicklung” dieses Achsträgers dargestellt ist, d. h. mit Ausnahme einiger fehlender Teile zeigen die 5a, 5b, 5c die noch ebenen Blechstrukturen vor deren Biegeumformung, aus denen nach entsprechender Biegeumformung der Achsträger nach den 1–4 zusammengebaut wird oder ist. Selbstverständlich sind gleiche Bauelemente in allen Figuren mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet, jedoch ist bei den zunächst noch ebenen und geeignet beschnittenen Blechstrukturen in den 5a, 5b, 5c jeweils ein „*” an die Bezugsziffer des jeweiligen Bauelements angehängt. Ferner sind aufgrund der Spiegelsymmetrie des Achsträgers bezüglich der Längsmittenachse L des Fahrzeugs, die gleich des Längsmittenachse des Achsträgers ist, Bezugsziffern für symmetrisch vorhandene Bauelemente oder Bestandteile nur in einer der beiden Symmetriehälften eingetragen.Furthermore, an embodiment of the present invention with reference to the attached 1 - 5 described. Shown is an inventive rear axle of a passenger car in the 1 . 2 in a view from above (obliquely spatial or vertical), as well as in the 3 . 4 in a view from below (obliquely spatial or vertical), while in the figure sequence 5a . 5b . 5c quasi the "completion" of this axle carrier is shown, ie with the exception of some missing parts show the 5a . 5b . 5c the still flat sheet metal structures before their bending deformation, from which after appropriate bending deformation of the axle according to the 1 - 4 is assembled or is. Of course, the same components in all figures with the same reference numerals, however, is in the first still flat and suitably trimmed sheet metal structures in the 5a . 5b . 5c in each case a "*" attached to the reference numeral of the respective component. Further, due to the mirror symmetry of the axle beam with respect to the longitudinal center axis L of the vehicle, which is equal to the longitudinal center axis of the axle beam, reference numerals for symmetrically existing components or components registered only in one of the two halves symmetry.

Mit der Bezugsziffer 1 ist die sog. Oberschale des Achsträgers nach der bislang verwendeten Terminologie gekennzeichnet, die aus einer zunächst ebenen und vorzugsweise durch Stanzen geeignet beschnittenen Oberschalen-Blechstruktur 1* durch Biegeumformen längs verschiedener jeweils geradliniger Biegekanten a–e gebildet ist oder wird, vgl. hierzu zunächst 5a.With the reference number 1 the so-called upper shell of the axle beam is characterized according to the terminology used hitherto, consisting of an initially flat and preferably suitably trimmed by punching upper shell sheet metal structure 1* is formed by bending deformation along different respective rectilinear bending edges a-e or is, cf. first 5a ,

Durch einzelnes Umbiegen der bezüglich der Biegekanten a, c und e außen liegenden Abschnitte 11a*, 11c* und 11e* der zunächst ebenen Oberschalen-Blechstruktur 1* werden im wesentlichen die sog. ersten Formteile 11a, 11c und 11e nach der oben verwendeten Terminologie gebildet, wobei ausdrücklich daraufhin gewiesen wird, dass sich die ersten Formteile 11a (bzw. 11a*) und 11c (bzw. 11c*) über die Längsmittenachse L (des Achsträgers bzw. des Fahrzeugs) hinweg erstrecken. Es werden die Abschnitte 11a* und 11e* jeweils um eine weitere innerhalb des jeweiligen Abschnittes parallel zur Biegekante a bzw. e verlaufende Biegekante f bzw. g umgebogen, so dass die danach entstehenden Formteile 11a und 11e nicht eben sind. Die genannten Biegekanten a, c, e f, g verlaufen dabei in Längsrichtung des jeweiligen Formteils, welches wie später erläutert ein Bestandteil eines Hohlkörpers oder eines Trägers mit einer in dieser Längsrichtung verlaufen den Längsachse wird. Hiermit wird im wesentlichen die sog. Randstruktur R nach der oben verwendeten Terminologie gebildet. Zusätzlich werden im mit der Bezugsziffer 111e* gekennzeichneten und in der 5a untersten Abschnitt (sowie im spiegelsymmetrisch zur Längsmittenachse L obersten Abschnitt) der Formteil-Blechstruktur 11e* weitere der Übersichtlichkeit halber nicht mit weiteren separaten Bezugsziffern gekennzeichnete Teilbereiche dieses Abschnitts 111e* um weitere geradlinige Biegekanten h, i, k umgebogen, worauf im folgenden Absatz nochmals eingegangen wird.By individually bending the sections lying outside with respect to the bending edges a, c and e 11a * . 11c * and 11e * the initially flat upper shell sheet metal structure 1* are essentially the so-called. First molded parts 11a . 11c and 11e formed according to the terminology used above, expressly indicating that the first molded parts 11a (respectively. 11a * ) and 11c (respectively. 11c * ) extend across the longitudinal center axis L (of the axle beam or of the vehicle). It will be the sections 11a * and 11e * each bent by a further within the respective section parallel to the bending edge a and e extending bending edge f or g, so that the resulting molded parts 11a and 11e are not even. The said bending edges a, c, ef, g extend in the longitudinal direction of the respective molded part, which, as explained later, is a component of a hollow body or of a carrier with a longitudinal axis extending in this longitudinal direction. This essentially forms the so-called edge structure R according to the terminology used above. In addition, in the reference numeral 111e * marked and in the 5a lowermost portion (as well as in mirror symmetry to the longitudinal center axis L uppermost portion) of the molding sheet metal structure 11e * for the sake of clarity, not with further separate reference numerals designated portions of this section 111e * bent over more straight bending edges h, i, k, which will be discussed again in the following paragraph.

Durch einzelnes Umbiegen von bezüglich der quasi in den vier Eckbereichen E der Oberschalen-Blechstruktur 1* liegenden Biegekanten b und d außen liegenden Abschnitten 12b* und 12d* der zunächst ebenen Oberschalen-Blechstruktur 1* (siehe weiterhin 5a) werden im wesentlichen die sog. Armstrukturen 12b und 12d nach oben verwendeten Terminologie gebildet, wobei jedoch der im vorhergehenden Absatz genannte Abschnitt 111e* des der Armstruktur 12d* benachbarten Formteils 11e* nach entsprechendem Umbiegen und Fügen über eine Schweißverbindung S ein Bestandteil der Armstruktur 12d wird, wie insbesondere den 1, 2 entnommen werden kann. Insofern ist ein Randbereich der Armstruktur 12d mit einem Randbereich der benachbarten Randstruktur R, nämlich mit dessen Abschnitt 111e, in kraftübertragender Weise verbunden, insbesondere verschweißt. Im übrigen weisen auch die Abschnitte 12b* und 12d* weitere (geradlinige) Biegekanten l, m, n o, p auf (vgl. 5a), um welche einzelne Teilbereiche dieser Abschnitte nochmals umgebogen werden, um letztlich die (beiden) Armstrukturen 12b und die (beiden) Armstrukturen 12d zu bilden, die von jedem Eckbereich E jeweils annähernd in Richtung einer Winkelhalbierenden nach außen weg ragen und jeweils Bestandteil der Tragarme (nach obiger Terminologie) sind oder werden.By individually bending with respect to the quasi in the four corners E of the upper shell sheet metal structure 1* lying bending edges b and d outer sections 12b * and 12d * the initially flat upper shell sheet metal structure 1* (see below 5a ) are essentially the so-called. Arm structures 12b and 12d terminology used above, but the section referred to in the previous paragraph 111e * of the arm structure 12d * adjacent molding 11e * after corresponding bending and joining via a welded joint S, a component of the arm structure 12d becomes, like in particular the 1 . 2 can be removed. In this respect, an edge area of the arm structure 12d with an edge region of the adjacent edge structure R, namely with its portion 111e , connected in a force-transmitting manner, in particular welded. For the rest, also the sections 12b * and 12d * further (rectilinear) bending edges l, m, no, p (cf. 5a ), by which individual subregions of these sections are again bent, to finally the (two) arm structures 12b and the (two) arm structures 12d form each of which approximately project away from each corner region E in the direction of an angle bisector and are each part of the support arms (according to the terminology above) or are.

Nach erfolgtem Umbiegen der außerhalb der Biegekanten a–e liegenden Abschnitte der zunächst ebenen Oberschalen-Blechstruktur 1* bildet der innerhalb dieser einen im wesentlichen einen geschlossenen Ring bildenden Biegekanten a–e liegende Bereich der Oberschalen-Blechstruktur 1* die sog. Deckelstruktur D nach oben verwendeter Terminologie. In dieser im wesentlichen rechteckigen Deckelstruktur D, von deren Eckbereichen E die genannten Armstrukturen 12b und 12d annähernd in Richtung einer Winkelhalbierenden des jeweiligen Eck-Winkels abragen, ist zur Gewichtsreduzierung unter Berücksichtigung der Steifigkeitsanforderungen des Achsträgers eine zentrale Durchbrechung 14 vorgesehen.After the bending of the sections of the initially flat upper shell sheet metal structure lying outside of the bending edges a - e has taken place 1* forms the area of the upper shell sheet metal structure within this one substantially forming a closed ring bending edges a-e 1* the so-called lid structure D terminology used above. In this substantially rectangular cover structure D, from whose corners E said arm structures 12b and 12d protrude approximately in the direction of an angle bisector of the respective corner angle is to reduce weight taking into account the stiffness requirements of the axle beam a central opening 14 intended.

Das erste Formteil 11a sowie der mit diesem über die Biegekante a verbundene und sich bis zur zentralen Durchbrechung 14 erstreckende Abschnitt der Deckelstruktur D wird mit zwei ebenfalls aus zunächst ebenen und geeignet beschnittenen Schließblech-Blechstrukturen 2* (vgl. 5b), die durch Umbiegen um Biegekanten r, s, t zu geeignet geformten Schließblechen 2 geformt werden, durch Verschweißen in sog. Fügebereichen geeignet zusammen gefügt. Hierdurch wird unter anderem der vordere Querträger Qv des Achsträgers (als Hohlprofil) gebildet (vgl. bspw. 2).The first molded part 11a as well as with this over the bending edge a connected and up to the central opening 14 extending portion of the lid structure D is provided with two also initially flat and suitably trimmed strike plate sheet metal structures 2 * (see. 5b ), which by bending around bending edges r, s, t to suitably shaped striking plates 2 be shaped, joined together by welding in so-called joint areas suitable. As a result, inter alia, the front cross member Qv of the axle beam (as a hollow profile) is formed (see, for example. 2 ).

Das erste Formteil 11e sowie der mit diesem über die Biegekante e verbundene und sich bis zur zentralen Durchbrechung 14 erstreckende Abschnitt der Deckelstruktur D wird mit einer ebenfalls aus einer zunächst ebenen und geeignet beschnittenen Schließblech-Blechstruktur 3*, die durch Umbiegen um Biegekanten u, v zu einem geeignet geformten Schließblech 3 geformt wird (vgl. 5b), durch Verschweißen in sog. Fügebereichen geeignet zusammen gefügt. Hierdurch wird der hintere Querträger Qh des Achsträgers (als Hohlprofil) gebildet (vgl. 3, 4).The first molded part 11e as well as the connected with this over the bending edge e and up to the central opening 14 extending portion of the lid structure D is provided with a likewise flat and suitably cut from a first cut sheet metal sheet structure 3 * , which by bending around bending edges u, v to a suitably shaped strike plate 3 is formed (cf. 5b ), joined together by welding in so-called joint areas suitable. As a result, the rear cross member Qh of the axle beam (as a hollow profile) is formed (see. 3 . 4 ).

Das erste Formteil 11c sowie der mit diesem über die Biegekante c verbundene und sich bis zur zentralen Durchbrechung 14 erstreckende Abschnitt der Deckelstruktur D wird mit zwei ebenfalls aus zunächst ebenen und geeignet beschnittenen Schließblech-Blechstrukturen 4*, die durch Umbiegen um Biegekanten w, x zu einem geeignet geformten Schließblech 4 geformt sind (vgl. 5b), durch Verschweißen in sog. Fügebereichen geeignet zusammen gefügt. Hierdurch wird insbesondere ein Längsträger LT des Achsträgers (als Hohlprofil) gebildet (vgl. 3, 4).The first molded part 11c as well as connected to this over the bending edge c and up to the central opening 14 extending portion of the lid structure D is provided with two also initially flat and suitably trimmed strike plate sheet metal structures 4 * , which by bending around bending edges w, x to a suitably shaped strike plate 4 are shaped (cf. 5b ), joined together by welding in so-called joint areas suitable. As a result, in particular, a longitudinal member LT of the axle carrier (as a hollow profile) is formed (see. 3 . 4 ).

Die bereits genannten hinteren Armstrukturen 12d bilden nach Zusammenfügen (Verschweißen in sog. Fügebereichen) mit dem bereits genannten Abschnitt 111e des Formteils 11e sowie mit zwei ebenfalls aus zunächst ebenen und geeignet beschnittenen Schließblech-Blechstrukturen 5*, die ihrerseits durch mehrmaliges Umbiegen um Biegekanten y, z zu geeignet hier jeweils in Form einer Pyramide geformten Schließblechen 5 geformt sind (vgl. 5b), die hinteren Tragarme 15 des Achsträgers (als Hohlkörper), vgl. 3, 4. Die bereits genannten vorderen Armstrukturen 12b bilden nach dem bereits kurz erwähnten Umbiegen um die innerhalb derselben verlaufenden Biegekanten n, o, p sowie nach geeignetem Zusammenfügen mit hierfür vorgesehenen ebenfalls nicht ebenen Schließblechen, die der Einfachheit halber in der Figuren-Folge 5(a–c) nicht dargestellt sind aber analog den erläuterten (und dargestellten) Schließblechen durch Umbiegen aus einer zunächst ebenen Blechstruktur geformt sind, die vorderen Tragarme 16 des Achsträgers in Form von Hohlkörpern.The already mentioned rear arm structures 12d form after joining (welding in so-called joining areas) with the already mentioned section 111e of the molding 11e as well as with two likewise initially flat and suitably trimmed strike plate sheet metal structures 5 * , in turn, by repeatedly bending around bending edges y, z too suitable here in each case in the form of a pyramid shaped striking plates 5 are shaped (cf. 5b ), the rear support arms 15 of the axle carrier (as a hollow body), cf. 3 . 4 , The already mentioned front arm structures 12b form after the already briefly mentioned bending around the running inside the same bending edges n, o, p and after suitable joining with provided for this also not flat strike plates, for the sake of simplicity in the figure sequence 5 (A-c) are not shown but analogous to the illustrated (and shown) strike plates are formed by bending from a first planar sheet metal structure, the front support arms 16 the axle carrier in the form of hollow bodies.

In 5c sind mit den Bezugsziffern 6* und 8* sog. zunächst ebene und geeignet beschnittene Laschen-Blechstrukturen gekennzeichnet, aus denen durch Umbiegen um nun der Übersichtlichkeit halber nicht gekennzeichnete Biegekanten Laschen 6, 8 geformt werden, die danach mit dem Achsträger an den gewünschten Stellen verschweißt werden. An diesen Laschen 6, 8 können im funktionalen Einsatzes dieses Achsträgers radführende Lenker abgestützt werden oder sein. Schließlich ist mit der Bezugsziffer 7* eine sog. zunächst ebene und geeignet beschnittene Aufnahme-Blechstruktur gekennzeichnet, aus der durch Umbiegen um geeignete Biegekanten eine Aufnahme 7 für eine Lagerbuchse geformt wird, die danach an das freie Ende jeden Tragarms 16 angeschweißt wird. Auch für das freie Ende der beiden hinteren Tragarme 15 sind ähnliche Lagerbuchsen-Aufnahme vorgesehen, jedoch ist deren zunächst ebene Blechstruktur nicht figürlich dargestellt.In 5c are with the reference numbers 6 * and 8th* so-called first flat and suitably trimmed flap sheet metal structures characterized, from which by bending around now for the sake of clarity not marked bending edges tabs 6 . 8th are formed, which are then welded to the axle carrier at the desired locations. At these tabs 6 . 8th In the functional use of this axle carrier, wheel-guiding handlebars can be supported or be. Finally, with the reference number 7 * a so-called initially flat and suitably trimmed receiving sheet metal structure, from the by bending over suitable bending edges a recording 7 is formed for a bearing bush, which then at the free end of each support arm 16 is welded. Also for the free end of the two rear support arms 15 are similar bushings recording provided, but their initially flat sheet metal structure is not shown figuratively.

Abschließend sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die detaillierte Ausgestaltung des hier vorgestellten Achsträgers bzw. der hier vorgestellten Tragrahmenstruktur in einer Vielzahl von Details von obiger Erläuterung sowie von den beigefügten Figuren abweichen kann. Wesentlich ist vielmehr der grundlegende Herstellungsprozess, wonach aus zunächst ebenen und geeignet beschnittenen Blechstrukturen durch gegebenenfalls mehrfaches Umbiegen einzelner Abschnitte, wobei dieses mehrfache Umbiegen stufenweise nacheinander durchgeführt werden kann, quasi nach „Origami-Technik” räumliche Bauelemente geformt werden, die nach geeignetem Zusammenfügen zumindest abschnittsweise Hohlprofile oder Hohlkörper bilden, aus denen sich letztendlich die gewünschte Tragrahmenstruktur zusammensetzt. Vorliegend bildet dabei die durch Umbiegen einer zunächst ebenen und geeignet beschnittenen Blechstruktur geformte Oberschale 1 ein zentrales räumliches Bauelement, an welches die weiteren im wesentlichen in gleicher Weise geformten Bauelemente angefügt werden, wobei dieses Fügen längs geeignet verlaufender Fügebereiche abweichend vom erläuterten Ausführungsbeispiel durchaus auch formschlüssig erfolgen kann. In der obigen Beschreibung weiterhin nicht ausdrücklich erwähnt wurden mit Ausnahme der Durchbrechung 14 in der Deckelstruktur D weitere in anderen flächigen Abschnitten von Bestandteilen der Tragrahmenstruktur vorgesehene Durchbrechungen, die jeweils unter Berücksichtigung der aufzunehmenden Belastungen im Hinblick auf eine Minimierung des Gewichts einer erfindungsgemäßen Tragstruktur vorgesehen sind.Finally, it should be expressly pointed out that the detailed design of the axle beam presented here or of the support frame structure presented here can deviate from the above explanation as well as the attached figures in a large number of details. Much more important is the basic manufacturing process, according to which first flat and suitably trimmed sheet metal structures by possibly multiple bending of individual sections, this multiple bending can be carried out step by step in succession, so to speak "origami technique" spatial components are formed, which after suitable joining at least in sections Form hollow profiles or hollow body, from which ultimately the desired support frame structure composed. In the present case, the upper shell formed by bending over an initially flat and suitably trimmed sheet metal structure forms 1 a central spatial component, to which the other substantially equally shaped components are added, this joining along suitably extending joint regions can be done quite differently from the illustrated embodiment certainly also form-fitting. In the above description, no further explicit mention was made except for the opening 14 in the lid structure D further provided in other flat sections of components of the support frame structure openings, each under Considering the loads to be absorbed with a view to minimizing the weight of a support structure according to the invention are provided.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- EP 760327 B1 [0001]
DE 10260529 A1 [0001]

Claims

Support frame structure of a vehicle, in particular axle, consisting essentially of two so-called. Longitudinal supports (LT) and two these mutually supporting so-called. Cross-beams (Qv, Qh), which are each designed as hollow profiles, characterized in that each hollow profile at least two molded parts which are assembled in joining regions extending substantially in the longitudinal direction of the respective hollow profile ( 11a . 11c . 11e . 2 . 3 . 4 ), and that of each carrier (Qv, Qh, LT) a first molded part ( 11a . 11c . 11e ) with the first molded parts ( 11a . 11c . 11e ) of the other carrier (Qv, Qh, LT) is integrally connected by a first flat and suitably trimmed sheet metal structure ( 1* ) by bending forming a so-called upper shell ( 1 ) of the support frame structure with then still open longitudinal members (LT) and cross members (Qv, Qh) is formed, which in each case by so-called. 2 . 3 . 4 ) as second or further molded parts ( 2 . 3 . 4 ) are completed to a hollow profile.

Supporting frame structure according to claim 1, characterized in that the striking plates ( 2 . 3 . 4 ) by bending forming an initially flat and suitably trimmed sheet metal structure ( 2 * . 3 * . 4 * ) are formed.

Supporting frame structure according to claim 1 or 2, characterized in that the striking plates ( 2 . 3 . 4 ) are connected to the first mold parts along the joining regions cohesively or positively.

Supporting frame structure according to one of the preceding claims, characterized in that the so-called. 1 ) forms an outer structure consisting essentially of a flat so-called cover structure (D) and of an angularly projecting so-called edge structure (R) as well as of at least two so-called arm structures ( 12b . 12d ), each of a so-called. Node forming corner region (E), in which the end of a side member (LT) adjacent to the end of a cross member (Qv, Qh) projecting in plan view approximately in the direction of an angle bisector to the outside.

Support structure according to claim 4, characterized in that an edge region of an arm structure ( 12d ) Connected to an edge region of the adjacent edge structure (R) in kraftüberfragender manner, in particular welded (S).

Support structure according to claim 4 or 5, characterized in that an arm structure ( 12b ) by a substantially pyramid-shaped strike plate ( 5 ), which preferably also by bending forming an initially flat and suitably trimmed sheet metal structure ( 5 * ) is formed, is supplemented to a hollow body, which a support arm ( 15 ) forms the support structure.

Support structure according to claim 6, characterized in that the strike plate ( 5 ) of a node or corner region (E) projecting support arm ( 15 . 16 ) not only on the arm structure ( 12b ), but also at the in this corner region (E) ending supports (cross member Qv, side member LT) is supported off the ends thereof, whereby in this corner region a hollow body structure is formed with more chambers therein.

Support frame structure according to one of the preceding Claims, characterized in that each bending edge (a-z) is rectilinear and substantially describes a force flux line.

Support frame structure according to one of the preceding Claims, characterized in that in addition to cover structure (D) another supported on all carriers so-called shear field is provided.

Supporting frame structure according to one of the preceding claims, characterized in that by bending forming an initially flat sheet metal structure ( 6 * . 8th* ) shaped tabs ( 6 . 8th ) are mounted for receiving attachments, in particular handlebars, near a bending edge.

Support frame structure according to one of the preceding claims, characterized in that in planar sections of the support frame structure openings ( 14 and others) are provided.

Method for producing a supporting frame structure of a vehicle, in particular an axle carrier, which essentially consists of two so-called longitudinal carriers (LT) and two cross members (Qv, Qh) which support each other and which are each formed as hollow profiles, characterized that each hollow profile consists of at least two molded parts ( 11a . 11c . 11e . 2 . 3 . 4 ) is assembled in substantially longitudinal direction of the respective hollow profile joining regions, and that from a first flat and suitably trimmed sheet metal structure ( 1* ) by bending forming a so-called upper shell ( 1 ) of the support frame structure with then still open side rails (LT) and cross members (Qv, Qh) is formed, so that of each support (LT, Qv, Qh) a first molded part ( 11a . 1c . 11e ) with the first molded parts ( 11a . 1c . 11e ) of the other carriers (LT, Qv, Qh) are integrally connected, and that each carrier (LT, Qv, Qh) is supported by so-called strike plates ( 2 . 3 . 4 ) as second or further molded parts ( 2 . 3 . 4 ) is completed to a hollow profile.

Method for producing a support frame Menu structure according to claim 12, characterized in that the striking plates ( 2 . 3 . 4 ) from an initially flat and suitably trimmed sheet metal structure ( 2 * . 3 * . 4 * ) are formed by bending.

Method for producing a supporting frame structure according to claim 12 or 13, characterized in that the striking plates ( 2 . 3 . 4 ) with the first molded parts ( 11a . 11c . 11e ) are joined in a material-locking or form-fitting manner along joining regions.