Die Erfindung betrifft einen Fahrwerkrahmen mit mindestens zwei miteinander schweißverbundenen Rahmenteilen, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a chassis frame with at leasttwo frame parts welded together according toPreamble of claim 1.
Fahrwerkrahmen der eingangs genannten Art sind bekannt. Die DE 10 04 7880 A1 und die DE 199 09 945 C1 offenbaren jeweils einen Fahrschemel, der als Schweißkonstruktion ausgebildet ist. Eine derartige Schweißkonstruktion ist aufgrund des eingesetzten Schweißverfahrens einem verhältnismäßig hohen Wärmeeinfluss ausgesetzt unter Ausbildung von grundsätzlich einzuschränkenden Gefüge- und/oder Geometrieveränderungen des Fahrschemels.Chassis frame of the type mentioned are known. TheDE 10 04 7880 A1 and DE 199 09 945 C1 each disclosea subframe designed as a welded constructionis. Such a welded construction is due to theused a relatively high welding processHeat exposure exposed to the formation of basicallyto limit structure and / or geometry changes ofSubframe.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Fahrwerkrahmen der eingangs genannten Art zu schaffen, der fertigungstechnisch relativ einfach herstellbar ist bei gleichzeitig hinreichender Minimierung von Gefüge- und/oder Geometrieveränderungen des Fahrwerkrahmens.It is an object of the invention to provide a chassis frameto create the aforementioned type of manufacturing technologyrelatively easy to produce while at the same time sufficientMinimization of structural and / or geometric changes ofChassis frame.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Fahrwerkrahmen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Der erfindungsgemäße Fahrwerkrahmen zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens eine Rahmenteil-Schweißnaht eine Reibrührschweißnaht ist. Das Reibrührschweißverfahren wird auch als "Friction Stir Welding" bezeichnet und ist an sich bekannt, beispielsweise aus der EP 0 752 926 B1 oder aus der EP 0 893 189 A2. Es erlaubt eine prozesstechnisch verhältnismäßig einfach zu realisierende Schweißverbindung zwischen zwei Konstruktionsteilen, denn das Reibrührschweißverfahren kann mittels relativ weniger Prozessparameter (Werkzeuggeometrie, Werkstückmaterial, Werkzeugdrehzahl, Werkzeugvorschub, Werkzeugzustellkraft) hinreichend kontrolliert werden. Ferner sind beim Reibrührschweißen keine Schweißzusatzwerkstoffe oder Schutzgase wie bei traditionell zur Fahrwerkrahmenherstellung eingesetzten Schweißverfahren notwendig. Dabei können Werkstoffe auf einfache Weise verschweißt werden, die mittels traditionellen Schweißverfahren lediglich unter relativ großem Fertigungsaufwand verbindbar sind, wie beispielsweise Aluminium. Es lassen sich auch besonders verzugs- und eigenspannungsarme Schweißverbindungen mittels des Reibrührschweißens erzielen, so dass eine verhältnismäßig hohe Konturtreue am geschweißten Bauteil unter Vermeidung von aufwendigen Richt- und Nacharbeiten erhalten werden kann. Ein wenigstens teilweise mittels des Reibrührschweißens gefertigter Fahrwerkrahmen zeichnet sich somit im Vergleich zu traditionell geschweißten Fahrwerkrahmen durch einen geringeren Fertigungsaufwand aus.To solve the problem is a chassis frame with theCharacteristics of claim 1 proposed. The inventiveChassis frame is characterized by the fact that at leasta frame part weld is a friction stir weld. TheFriction Stir Welding is also known as "Friction StirWelding "and is known per se, for exampleEP 0 752 926 B1 or EP 0 893 189 A2. It allowsa procedural relatively easy torealizing welding connection between two structural parts, becausethe friction stir welding method can be achieved by means of relatively lessProcess parameters (tool geometry, workpiece material,Tool speed, tool feed, tool delivery force)be adequately controlled. Furthermore, in friction stir weldingno filler metals or shielding gases as intraditionally used for chassis frame productionWelding process necessary. This materials can be simpleWelded by traditional methodsWelding process only with relatively large production costsare connectable, such as aluminum. It can bealso particularly warpage and low-stress armsAchieve welds by means of friction stir welding, so that arelatively high contour accuracy on the welded componentwhile avoiding elaborate straightening and reworkingcan be obtained. An at least partially by means ofFriction stir welding manufactured chassis frame is thus distinguishedcompared to traditionally welded chassis framesthrough a lower production cost.
Die Reibrührschweißnaht kann als eine sich dreidimensional erstreckende Schweißnaht ausgebildet sein. Die Schweißnaht erstreckt sich somit längs einer dreidimensionalen Bahn. Der Einsatz eines geeigneten Schweißroboters ist zur Herstellung einer derartigen Schweißnaht besonders vorteilhaft. Dabei erfüllt die dreidimensionale Reibrührschweißnaht bei relativ geringem Verfahrensaufwand die relativ hohen Qualitätsansprüche, die an ein derartiges tragendes Fahrzeugbauteil gestellt werden, wie zum Beispiel hinsichtlich eines Bauteilverzugs und/oder Festigkeitsverlusts des Bauteilmaterials aufgrund der Wärmeeinbringung beim Schweißprozess.The friction stir weld can be considered a three-dimensionalbe formed extending weld. The weldthus extends along a three-dimensional path. Of theUse of a suitable welding robot is for the productionSuch a weld particularly advantageous. theremeets the three-dimensional friction stir weld at relativelow process costs the relatively highQuality claims made of such a supporting vehicle componentsuch as component distortionand / or loss of strength of the component material duethe heat input during the welding process.
Mindestens zwei Rahmenteile können hinsichtlich ihrer fertigungsbedingten Materialstruktur unterschiedlich ausgebildet sein. Dabei kann mindestens eines der schweißverbundenen Rahmenteile ein Gussteil, ein Strangpressprofil, ein ungeformtes Blechteil oder ein Schmiedeteil sein.At least two frame parts can with regard to theirproduction-related material structure formed differentlyhis. At least one of the sweat-connectedFrame parts a casting, an extruded profile, an unshapedSheet metal part or a forged part.
Ferner können die Rahmenteile aus einer oder aus mehreren Aluminiumlegierungen hergestellt sein. Es besteht somit die Möglichkeit, ein tragendes Bauteil als Leichtbauteil insbesondere aus einer hochfesten Aluminium-Legierung zu realisieren, ohne dass der Fertigungsaufwand zur Herstellung einer korrekten Schweißverbindung am Fahrwerkrahmen ansteigt. Im Gegensatz hierzu erhöht sich der fertigungstechnische Aufwand bei entsprechendem Einsatz eines traditionellen Schmelzschweißverfahrens für Aluminiumwerkstoffe erheblich. Alternativ können auch Bauteile aus anderen geeigneten hochfesten Metalllegierungen zum Einsatz kommen, wie zum Beispiel Magnesium-Legierungen, Titan-Legierungen, Stahl. Bauteile aus diesen Materialien können mittels des Reibrührschweißens unter Ausbildung eines Fahrwerkrahmens ohne die bekannten Nachteile konventioneller Schmelzschweißverfahren miteinander verbunden werden und erlauben eine belastungsgerechte Fahrwerkrahmenanwendung. Gegebenenfalls können auch unterschiedliche Werkstoffe mittels des Reibrührschweißens miteinander verbunden werden.Furthermore, the frame parts of one or moreBe made aluminum alloys. It is thus thePossibility of a load-bearing component as a lightweight componentin particular of a high-strength aluminum alloyrealize without the production cost of producing acorrect weld on the chassis frame increases. in theIn contrast, the manufacturing complexity increaseswith appropriate use of a traditionalFusion welding process for aluminum materials considerably.Alternatively, components can also be made of other suitable high-strengthMetal alloys are used, such asMagnesium alloys, titanium alloys, steel. Components offThese materials can by means of friction stir welding underFormation of a chassis frame without the known disadvantagesconventional fusion welding process interconnectedbe and allow a load-orientedChassis frame application. Optionally, also differentMaterials bonded together by means of friction stir weldingbecome.
Die Reibrührschweißnaht ist vorteilhaft an einem Stumpfstoß zwischen zwei Rahmenteilen ausgebildet. Dabei ist die Stoßstelle im Wesentlichen mit ebener Außenfläche ausgebildet. Die weitere konstruktive Gestaltung des Fahrwerkrahmens ist nicht oder wenigstens nur geringfügig durch die anzubringende Schweißnaht eingeschränkt. Bei Einsatz von profilförmigen Bauteilen zur Ausbildung des Fahrwerkrahmens kann eine überlappende Verbindung derselben vorteilhaft sein hinsichtlich des schweißvorbereitenden Bauteilfixieraufwands. Hierzu enthält mindestens eines der zu verbindenden Bauteile einen Aufnahmesitz, in welchen der überlappende Anteil des anderen Bauteils hineinragen kann unter Ausbildung eines Stumpfstoßes mit im Wesentlichen ebener Außenfläche, an welcher eine Reibrührschweißnaht erzeugt werden kann.The friction stir weld is beneficial at a butt jointformed between two frame parts. It is theJoint formed essentially with a flat outer surface.The further structural design of the chassis frame isnot or at least only slightly by the attachedWelded seam restricted. When using profiledComponents for forming the chassis frame can be aoverlapping connection thereof be advantageous in termsof the welding preparation component fixing effort. For thiscontains at least one of the components to be connectedRecording seat, in which the overlapping portion of the otherComponent can protrude to form a butt jointwith a substantially flat outer surface, on which aFriction stir weld can be generated.
Mindestens ein Rahmenteil kann dabei als offenes Hohlprofil oder als geschlossenes Hohlprofil ausgebildet sein. Das Reibrührschweißen eignet sich zum Verbinden von unterschiedlichen Hohlprofilbauteilen, wobei die entstehenden schweißverfahrensspezifischen Fertigungskosten im Vergleich zu traditionellen Schweißverfahren, insbesondere Schmelzschweißverfahren reduziert sind.At least one frame part can be used as an open hollow profileor be designed as a closed hollow profile. TheFriction stir welding is suitable for joining different types of friction stir weldingHollow profile components, wherein the resultingwelding process specific manufacturing costs compared totraditional welding processes, in particular fusion weldingare reduced.
Der Fahrwerkrahmen kann beispielsweise ein Fahrschemel insbesondere für eine Vorder- oder Hinterachse eines Kraftfahrzeugs sein. Dabei besteht der Fahrschemel aus mehreren Bauteilen, die gegebenenfalls Normteile sein können und wenigstens teilweise mittels des Reibrührschweißens miteinander verbunden sind.The chassis frame, for example, a subframein particular for a front or rear axle of aBe motor vehicle. The subframe consists of severalComponents which may be standard parts, andat least partially by friction stir welding togetherare connected.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.Further advantages of the invention will become apparent from theDescription.
Die Erfindung wird anhand mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung näher erläutert.The invention will be more apparent from severalEmbodiments with reference to a schematic drawingexplained in more detail.
Dabei zeigen:Showing:
Fig. 1 eine Perspektivdarstellung eines Teils eines erfindungsgemäßen Fahrwerkrahmens gemäß einer ersten Ausführungsform;Fig. 1 is a perspective view of a part of a chassis frame according to the invention according to a first embodiment;
Fig. 2 eine Längsschnittdarstellung eines Verbindungsbereichs zweier mittels des Reibrührschweißens zu verbindender Rahmenteile des Fahrwerkrahmens derFig. 1 undFig. 2 is a longitudinal sectional view of a connecting portion of two to be connected by means of friction stir welding frame parts of the chassis frame ofFig. 1 and
Fig. 3 eine Längsschnittdarstellung eines Verbindungsbereichs zweier mittels des Reibrührschweißens zu verbindender Rahmenteile eines Fahrwerkrahmens gemäß einer zweiten Ausführungsform.Fig. 3 is a longitudinal sectional view of a connecting portion according to two by means of friction stir welding to be connected to frame parts of a chassis frame of a second embodiment.
DieFig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Fahrwerkrahmen10 in Form eines Fahrschemels26 für die Vorder- oder Hinterachse eines Kraftfahrzeugs (nicht in den Figuren dargestellt). Der Fahrwerkrahmen10 weist drei miteinander schweißverbundene Rahmenteile12,14,16 auf, wobei die Rahmenteile14,16 jeweils mittels einer Reibrührschweißnaht18 mit dem Rahmenteil12 verbunden sind. Das Rahmenteil12 ist als Gussteil ausgebildet, während die Rahmenteile14,16 U-förmige Strangpressprofile sind. Somit sind jeweils zwei Rahmenteile, nämlich die Rahmenteile12,14 beziehungsweise 12, 16 hinsichtlich ihrer fertigungsbedingten Materialstruktur unterschiedlich ausgebildet. Die Rahmenteile12,14,16 sind aus einer hochfesten Aluminiumlegierung hergestellt und lassen sich mittels des Reibrührschweißverfahrens fertigungstechnisch günstig miteinander verschweißen. Hierzu ist jeweils ein Stumpfstoß20 zwischen dem als Längsstrebe ausgebildeten Rahmenteil12 und dem als Querbrücke ausgebildeten Rahmenteil14 beziehungsweise 16 vorgesehen, an welchem eine zugehörige Reibrührschweißnaht18 angebracht ist. Der Fahrwerkshilfsrahmen26 weist eine Mehrzahl an voneinander beabstandeten Anschraubpunkten34,35 auf, wobei die Anschraubpunkte34 für eine Fahrzeug-Achse (Vorderachse oder Hinterachse) und die Anschraubpunkte35 für den Fahrzeug-Rohbau vorgesehen sind.Fig. 1 shows a schematic representation of a chassis frame10 in the form of a subframe26 for the front or rear axle of a motor vehicle (not shown in the figures). The chassis frame10 has three welded together frame parts12 ,14 ,16 , wherein the frame parts14 ,16 are each connected by means of a friction stir weld18 with the frame part12 . The frame part12 is formed as a cast part, while the frame parts14 ,16 are U-shaped extruded profiles. Thus, in each case two frame parts, namely the frame parts12 ,14 and 12, 16 are formed differently with respect to their production-related material structure. The frame parts12 ,14 ,16 are made of a high-strength aluminum alloy and can be produced by means of the friction stir welding process manufacturing technology favorable welded together. For this purpose, a butt joint20 is provided in each case between the frame part12 designed as a longitudinal strut and the frame part14 or 16 designed as a transverse bridge, to which an associated friction stir weld seam18 is attached. The chassis auxiliary frame26 has a plurality of spaced mounting points34 ,35 , wherein the attachment points34 are provided for a vehicle axle (front axle or rear axle) and the attachment points35 for the car body shell.
DieFig. 2 und 3 zeigen schematische Längsschnittdarstellungen eines Verbindungsbereichs zweier mittels des Reibrührschweißens zu verbindender Rahmenteile12,14 (Fig. 2) beziehungsweise 13, 17 (Fig. 3). Das Rahmenteil17 derFig. 3 ist als geschlossenes Hohlprofil (O-Profil) ausgebildet, während das Rahmenteil14 derFig. 2 ein offenes Hohlprofil (U-Profil) ist und somit der Ausführungsform derFig. 1 entspricht. Die jeweils zugehörigen Rahmenteile12,14 beziehungsweise 13, 17 sind zueinander überlappend angeordnet unter Ausbildung eines Stumpfstoßes20. Die Rahmenteile12,14 beziehungsweise 13, 17 werden mittels eines Schweißwerkzeugs28 in einer Reibschweißzone36 miteinander verschweißt. Dabei ist das Schweißwerkzeug28 als Reibrührschweißwerkzeug ausgebildet und wird in an sich bekannter Weise gemäß Pfeil30 um eine Achse32 in eine kontrollierte Drehbewegung versetzt zur Erzeugung einer Reibrührschweißnaht18 und somit zur Fertigung des Fahrwerkrahmens10 (siehe auchFig. 1). Der jeweilige Stumpfstoß20 ist gemäß denFig. 2 und 3 durch eine im Wesentlichen ebene Außenfläche gekennzeichnet. Hierzu ist das Rahmenteil12 beziehungsweise 13 im Überlappungsbereich mit einem an das anzuschweißende Rahmenteil14 beziehungsweise 17 angepassten Aufnahmesitz versehen.Figs. 2 and 3 are schematic longitudinal sectional views of a connecting portion of two by means of friction stir welding to be connected to the frame parts12,14(Fig. 2) or 13, 17(Fig. 3). The frame part17 ofFIG. 3 is designed as a closed hollow profile (O-profile), while the frame part14 ofFIG. 2 is an open hollow profile (U-profile) and thus corresponds to the embodiment ofFIG . The respective associated frame parts12 ,14 and 13, 17 are arranged overlapping each other to form a butt joint20th The frame parts12 ,14 and 13, 17 are welded together by means of a welding tool28 in a Reibschweißzone36 . The welding tool28 is designed as a friction stir welding tool and is in a conventional manner according to arrow30 about an axis32 in a controlled rotational movement to produce a friction stir weld18 and thus for the production of the chassis frame10 (see alsoFig. 1). The respective butt joint20 is characterized according toFIGS. 2 and 3 by a substantially flat outer surface. For this purpose, the frame part12 or 13 is provided in the overlapping region with a receiving seat adapted to the frame part14 or 17 to be welded.
Während der Erzeugung der Reibrührschweißnaht18 kann gegebenenfalls zur Kompensierung der mittels des Schweißwerkzeugs28 in der Reibrührschweißzone36 in das Werkstück (Rahmenteile12,14 beziehungsweise 12, 16 beziehungsweise 13, 17) eingebrachten Druckkraft eine geeignet ausgebildete, die Werkstückkontur stabilisierende Halterungseinrichtung (nicht in den Figuren dargestellt) vorgesehen sein. Die Halterungseinrichtung kann beispielsweise als Gegendruckstempel ausgebildet sein, der im Bereich der Reibrührschweißzone36 innerhalb des Profilhohlraums der Rahmenteile12,14 beziehungsweise 12, 16 beziehungsweise 13, 17 angeordnet ist.During the production of the friction stir weld seam18 , a suitably designed holding device that stabilizes the workpiece contour can optionally be used to compensate for the compressive force introduced into the workpiece (frame parts12 ,14 or 12, 16 or 13, 17) by means of the welding tool28 in the friction stir welding zone36 (not in FIGS Figures shown) may be provided. The mounting device can be designed, for example, as a counterpressure ram which is arranged in the region of the friction stir welding zone36 within the profile cavity of the frame parts12 ,14 or 12, 16 or 13, 17.
Das Reibrührschweißverfahren ist an sich bekannt, so dass auf eine diesbezüglich eingehendere Beschreibung verzichtet wird.The friction stir welding method is known per se, so thata more detailed description is omitted in this regard.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf einen Fahrschemel beschränkt, sondern kann allgemein bei unterschiedlich ausgebildeten Fahrzeugrahmen insbesondere mit einer sich dreidimensional erstreckenden Reibrührschweißnaht Anwendung finden.Of course, the present invention is not onlimited to a subframe, but can be general atdifferently shaped vehicle frame in particular witha three-dimensionally extending friction stir weldFind application.
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OAV | Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1 | ||
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8130 | Withdrawal |