組合拉桿軸和用于制造扭轉(zhuǎn)型材的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動(dòng)車的組合拉桿軸以及一種制造用于組合拉桿軸的扭轉(zhuǎn)型材的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]組合拉桿軸在現(xiàn)有技術(shù)中是廣泛為人所知的。所述組合拉桿軸的特征在于其在空間需求很小的同時(shí)具備在針對(duì)車輛專用方面的簡(jiǎn)單的構(gòu)造和良好的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性。組合拉桿軸的常規(guī)構(gòu)造包括一個(gè)具有末端側(cè)縱拉桿的扭轉(zhuǎn)型材。將兩個(gè)側(cè)向縱拉桿相連接的該扭轉(zhuǎn)型材致使:在同時(shí)彈性撓曲的情況下產(chǎn)生縱拉桿特性以及在相互彈性撓曲的情況下產(chǎn)生斜拉桿特性。該扭轉(zhuǎn)型材經(jīng)常也稱為橫梁。
[0003]由DE 196 49 076 B4公開(kāi)了一種屬于現(xiàn)有技術(shù)的利用焊接技術(shù)制成的組合拉桿軸。扭轉(zhuǎn)型材構(gòu)造成V形并且在其長(zhǎng)度的最主要部分上構(gòu)造為雙層壁的。扭轉(zhuǎn)型材的端部是擴(kuò)大的端部，使得在此可以通過(guò)焊接技術(shù)連接來(lái)建立扭轉(zhuǎn)型材與縱拉桿的良好聯(lián)結(jié)。
[0004]由DE 44 16 725 B4亦或DE 196 53 959 Cl同樣得知一種組合拉桿軸及其制造方法。這樣的組合拉桿軸具有兩個(gè)通過(guò)一個(gè)扭轉(zhuǎn)型材相連接的縱拉桿。扭轉(zhuǎn)型材具有一個(gè)呈V形或U形凹槽的、雙層壁的、帶有兩個(gè)翼緣的中間區(qū)段。每個(gè)翼緣包括一個(gè)內(nèi)壁和一個(gè)外壁，它們?cè)谄渥杂啥瞬客ㄟ^(guò)一個(gè)彎曲區(qū)段相連接。扭轉(zhuǎn)型材的端部通常構(gòu)造成圓形的。在端部與中間區(qū)段之間的過(guò)渡從圓形的橫截面連續(xù)地變化至凹進(jìn)的橫截面。
[0005]另外，DE 10 2009 031 981 Al公開(kāi)了一種制造用于組合拉桿軸的扭轉(zhuǎn)型材的方法，該扭轉(zhuǎn)型材在中間區(qū)段中為雙層。在制造時(shí)，首先在至少一個(gè)制造階段中與板坯前端有一定間距地給板坯設(shè)置一個(gè)縱向的U形凹槽。接著，將經(jīng)過(guò)變形加工的板坯的翼緣在凹槽旁彼此平行地并相對(duì)于凹槽彎曲，然后將經(jīng)過(guò)彎曲的翼緣在其縱向邊緣接觸的情況下在與板坯前端鄰接的區(qū)域內(nèi)變形加工為管狀以及在帶有凹槽的延長(zhǎng)區(qū)段中與所述凹槽的輪廓相匹配地變形加工為U形。此后將經(jīng)過(guò)變形加工的翼緣的縱向邊緣相互接合。
[0006]DE 199 49 341 Al公開(kāi)了一種組合拉桿軸，其中，扭轉(zhuǎn)型材由一個(gè)帶有單層的、局部開(kāi)放的中間區(qū)段的空心型材所構(gòu)成，在中間區(qū)段兩側(cè)接有呈管狀封閉的端部。該扭轉(zhuǎn)型材由一個(gè)由板材沖壓而成的板坯制成。該板坯在其中間區(qū)段中關(guān)于中心線對(duì)稱地具有一個(gè)恒定不變的寬度，該寬度在兩個(gè)端部加寬到端部區(qū)段的寬度。將該板坯成型為扭轉(zhuǎn)型材。在成型時(shí)，扭轉(zhuǎn)型材在端部區(qū)段內(nèi)構(gòu)造成一種封閉的、空心柱體形的、特別是圓形的輪廓并且沿著互相貼合的縱邊接合。在該扭轉(zhuǎn)型材的中間的區(qū)段中，該扭轉(zhuǎn)型材是開(kāi)放的并且是單層壁的。
[0007]DE 101 22 998 Al也介紹了一種帶有扭轉(zhuǎn)型材的組合拉桿軸，所述扭轉(zhuǎn)型材具有一個(gè)單層的、局部開(kāi)放的中間區(qū)段，在該中間區(qū)段上在兩側(cè)接有呈管狀封閉的端部。
[0008]組合拉桿軸的扭轉(zhuǎn)型材遭受很高的靜態(tài)和特別是動(dòng)態(tài)載荷。因此對(duì)扭轉(zhuǎn)型材提出了特別的要求。端部區(qū)段應(yīng)該是盡可能剛硬的(steif)，以避免非期望的輪距變化和外傾變化。但同時(shí)該扭轉(zhuǎn)型材還應(yīng)該是扭轉(zhuǎn)軟性的(tors1nsweich)，這一點(diǎn)通常是通過(guò)扭轉(zhuǎn)型材的扭轉(zhuǎn)軟性的中間區(qū)段予以實(shí)現(xiàn)的。特別是在扭轉(zhuǎn)軟性的中間區(qū)段與剛硬的端部區(qū)段之間的過(guò)渡區(qū)域內(nèi)，在運(yùn)行中再現(xiàn)很高的應(yīng)力峰值。
[0009]已知的是，為了提高特別是單層壁的扭轉(zhuǎn)型材的端部區(qū)段的剛性通過(guò)加強(qiáng)板來(lái)增強(qiáng)端部區(qū)段。由DE 10 2009 004 441 Al披露了利用所謂的隔板(Schottblech)來(lái)增強(qiáng)剛度。由DE 10 2008 036 340 Al所公開(kāi)的組合拉桿軸的扭轉(zhuǎn)型材同樣是通過(guò)隔板增強(qiáng)剛度。
[0010]隔板被焊接到開(kāi)放的扭轉(zhuǎn)型材中。在靜態(tài)以及特別是動(dòng)態(tài)載荷作用下，可能會(huì)在焊縫連接中出現(xiàn)問(wèn)題，特別是由于在扭轉(zhuǎn)型材相互彈性撓曲時(shí)的高應(yīng)力所導(dǎo)致的疲勞現(xiàn)象。這一點(diǎn)將對(duì)組合拉桿軸的使用壽命造成不利影響。
[0011]在前文介紹的雙層壁的扭轉(zhuǎn)型材中避免了加強(qiáng)板。人們致力于均勻地構(gòu)造從剛性小的中間區(qū)段到剛性高的端部區(qū)域的過(guò)渡。然而雙層壁的構(gòu)造設(shè)計(jì)卻要求更高的材料投入以及相應(yīng)更高的重量的。此外，這樣的扭轉(zhuǎn)型材在中間區(qū)域中于是具備更高的抗扭剛性。
[0012]另外，DE 198 40 134 Al公開(kāi)了另一種用于機(jī)動(dòng)車的組合拉桿后橋(組合拉桿-后車軸)，其中，兩個(gè)縱拉桿通過(guò)一個(gè)橫梁相互連接。這里，縱拉桿由輕金屬、優(yōu)選由輕金屬空心型材構(gòu)成。在此，優(yōu)選通過(guò)鑄造工藝制造組合拉桿，該組合拉桿在制造期間便已包含了作為縱拉桿的整體組成成分的附件。
[0013]由DE 44 41 971 Al公開(kāi)了另一種屬于現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)動(dòng)車后橋(后車軸)，該機(jī)動(dòng)車后橋包括一個(gè)縱拉桿以及一個(gè)將該縱拉桿與車橋相連接的橫桿。在此，橫桿構(gòu)造成鋁擠壓型材，這樣，除了后橋的可變的適用性之外還可明顯降低車橋的重量。
[0014]另外，US 2010/0127470 Al披露了一種由多個(gè)部件構(gòu)成的組合拉桿軸，其中使用了大量不同的材料。因此應(yīng)能使該軸特別多方面地適配對(duì)它所提出的要求。
[0015]類似地，對(duì)于US 5, 507,518 Al也同樣如此，其中，組合拉桿軸通過(guò)所采用的成形工藝過(guò)程應(yīng)該具有一些特別有益的特性。在此方面特別是包括了所用部件的減少，因?yàn)樵撦S按照一種優(yōu)選的構(gòu)造設(shè)計(jì)至少由一塊板材制成。
[0016]最后，DE 198 08 172 Al披露了另一種構(gòu)造方式的扭轉(zhuǎn)橫梁，該扭轉(zhuǎn)橫梁與縱拉桿以及固定在其上的車輪懸掛裝置相連接。在此，焊縫承受的負(fù)荷由于該車橋設(shè)置組件的構(gòu)造設(shè)計(jì)之故應(yīng)該明顯小于其他車橋，而對(duì)整個(gè)車輪懸掛裝置的抗扭性能沒(méi)有不利影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]從現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的目的是:在功能上改進(jìn)組合拉桿軸并且特別是提供一種用于組合拉桿軸的、抗彎剛度高而滾動(dòng)剛度(Rollsteifigkeit，轉(zhuǎn)動(dòng)剛度)較低的、功能可靠的扭轉(zhuǎn)型材，以及闡明一種用于制造這樣的扭轉(zhuǎn)型材的方法。
[0018]為此，本發(fā)明提供一種用于機(jī)動(dòng)車的組合拉桿軸，該組合拉桿軸具有兩個(gè)縱拉桿和將所述縱拉桿相連接的扭轉(zhuǎn)型材，其中，所述該扭轉(zhuǎn)型材具有單層的、局部開(kāi)放的中間區(qū)段，在該中間區(qū)段上在兩側(cè)分別通過(guò)一個(gè)過(guò)渡區(qū)段接有呈管狀封閉的端部區(qū)段，其特征在于:所述扭轉(zhuǎn)型材是材料一致地由板坯成一體制成的并且所述過(guò)渡區(qū)段為雙層壁的，其中，所述扭轉(zhuǎn)型材的各壁區(qū)域彼此疊置。
[0019]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種制造用于如上所述的組合拉桿軸的扭轉(zhuǎn)型材的方法，其中，提供具有中間區(qū)段和在末端側(cè)相對(duì)該中間區(qū)段加寬的凸緣的板坯，并將所述板坯成型為扭轉(zhuǎn)型材，其中，將所述中間區(qū)段成型為在一側(cè)開(kāi)放的、U形或V形的輪廓并且將所述凸緣成型為與中間區(qū)段連接的、具有封閉的空心輪廓的端部區(qū)段以及使所述凸緣沿著其互相貼合的縱邊接合，其特征在于:將所述凸緣從中間區(qū)段的開(kāi)放側(cè)向外成型并且在位于中間區(qū)段的開(kāi)放側(cè)上方的水平縱平面內(nèi)相互接合。
[0020]另外，下文還進(jìn)一步描述了本發(fā)明的組合拉桿軸和其扭轉(zhuǎn)型材制造方法的一些有益構(gòu)造和發(fā)展設(shè)計(jì)。
[0021]用于機(jī)動(dòng)車的組合拉桿軸具有兩個(gè)通過(guò)一扭轉(zhuǎn)型材相連接的縱拉桿。扭轉(zhuǎn)型材是材料一致地由板坯、尤其鋼材構(gòu)成的板坯成一體制成的。板坯具有一個(gè)中間區(qū)段并且在末端側(cè)具有相對(duì)該中間區(qū)段加寬的凸緣。中間區(qū)段被成型為U形或V形的輪廓并且是在一側(cè)開(kāi)放的。扭轉(zhuǎn)型材相應(yīng)地具備在一側(cè)開(kāi)放的、單層的、在橫截面中呈U形或V形的中間區(qū)段。在該中間區(qū)段上在兩側(cè)接有端部區(qū)段。為此，凸緣被成型為與中間區(qū)段連接的、具有封閉的空心輪廓的端部區(qū)段并且沿著其互相貼合的縱邊接合。
[0022]根據(jù)本發(fā)明，扭轉(zhuǎn)型材在其長(zhǎng)度的主要部分上具有一個(gè)單層的、局部開(kāi)放的中間區(qū)段。在該中間區(qū)段的兩個(gè)端部上，即在兩側(cè)，分別通過(guò)一個(gè)過(guò)渡區(qū)段接有呈管狀封閉的端部區(qū)段。根據(jù)本發(fā)明，過(guò)渡區(qū)段為雙層壁的。扭轉(zhuǎn)型材是材料一致地由板坯成一體制成的并且經(jīng)過(guò)造型加工。在對(duì)金屬板坯進(jìn)行成型時(shí)，中間區(qū)段被構(gòu)造成U形或V形的、局部開(kāi)放的。扭轉(zhuǎn)型材在過(guò)渡區(qū)段中是雙層壁的。雙層壁意味著:型材的壁區(qū)域彼此疊置。過(guò)渡區(qū)段的彼此疊置的壁區(qū)段或者說(shuō)壁區(qū)域向著端部區(qū)段的方向延伸并且過(guò)渡到管狀