专利名称：制作组合结构中扭转梁车轴的方法
技术领域：
本发明涉及到制作分别具有轻质金属纵臂和铁质横梁的扭转梁车轴的方法。
背景技术：
欧洲专利EP0774369B1揭示了一种机动车辆的扭转梁车轴，其具有两个承载车轮的纵臂和设置于其之间的横梁。纵臂利用触变成型工艺制作，也就是说以(铝)压铸工艺随后进行热处理。将用与横梁相同的材料(即可焊接的材料)制成的镶块插入到纵臂内并利用触变成型工艺与纵臂贴合结合，从而可以在镶块(及有效纵梁)和横梁之间形成焊接连接。因此，能够在组合结构中制作扭转梁车轴，其中纵臂用铝制作，横梁用实心钢(solid steel)材料制成。本方法的缺点在于相互对应的元件(即镶块和横梁)必须非常严格地彼此对齐以形成焊接连接。这样的互相对应的元件的对准非常耗时且复杂。特别是，由于插入件实际上是暴露在相当大的温度影响和变化中，情况还可能是镶块从原位置发生移位， 即使是很小的移位。另外，上述元件的壁厚必须彼此匹配。在焊接连接建立之后所涉及的工作量也相当大，因为其本身的焊缝或者覆盖面必须被加工成光滑面以防止切口负载的状况。焊缝根部的质量也需要检查。此外，随后焊缝必须要做质量确认从而可以确定焊缝是否有减少使用寿命的缺陷，而这些需要使用所谓的非破坏性材料测试(例如表面裂纹试验，X 射线和/或超声波检查)来进行。另外，焊缝处于横梁和纵臂之间的过渡区，而该过渡区从根本上要承受特别高的扭转和弯曲的负荷。EP0788903B1类似地涉及到一种混合结构的扭转梁后车轴。同样地，在 EP0788903B1中横梁是与纵臂相连，后者需经过压铸成型工艺，在此工艺中，铝在冷却过程中会收缩。从这方面看来，EP 0788903B1识别出纵臂与横梁连接的区域内有腐蚀的风险， 从而提供了一些表面处理的特殊方法。因此总的看来，制作混合结构中的扭转梁车轴的方法，特别是扭转梁后车轴是公知的，其中纵臂由轻质金属(例如铝)制作，连接纵臂的横梁用铁质金属(例如高强度钢) 制作。这基于应当研发需要有最少可能油耗的车辆这一认知，而重量对于油耗有着重要的影响。从这方面看，使用轻质金属(例如铝)或者使用铝元件替代钢元件是有利的，且这样会明显导致重量降低因而会节油。然而，这样出现的问题在于轻质金属(例如铝)不可以在需要承受高负荷、并经受例如严重的塑性变形并也可称为扭转模式的区域(例如连接两个纵臂的横梁的情况)无条件地使用。由于涉及到强度和硬度，因此在这些区域提供了高强度钢。这就涉及到在两种不同材料之间牢固连接的问题。在此，直接的焊接连接是不太可能的，这也是为何EP0774369B1提议在触变成型中使用钢镶块，尽管这样会导致上面提到的缺点。
发明内容
本发明基于提供一种扭转梁车轴(尤其是一种扭转梁后车轴)的制作方法的目的，其提供了一种既考虑到了经济可行性、又满足机动车工业所需的质量标准、还可以免除复杂的对齐工作或后处理的扭转梁车轴。根据本发明，本发明的目的可以由具有权利要求1中的特征的方法来达到。进一步的，本发明其他有优势的构造由附属权利要求书揭示。
具体实施例方式应该指出，下面说明书部分单独提到的特征可以以任何需要的、有技术意义的方式彼此结合，并揭示本发明的其它配置。说明书额外地描绘和详述了本发明的一些实施方式。根据本发明，制作扭转梁车轴的方法，尤其是前轮驱动的机动车辆的扭转梁后车轴的制作方法至少包括下列步骤为各个纵臂制作铸模，将横梁的合适端部插入到铸模中的相应的凹陷内，然后将液态的轻质金属倒入铸模中以形成纵臂，从而，随着液体的倒入，液态轻质金属环绕插入铸模中凹陷的横梁端部流动，使得导入铸模的熔融轻质金属冷却，从铸模中除去与横梁端部结合的冷却的轻质金属。本发明提供了制作扭转梁车轴的方法，其中，当横梁的合适端部插入铸模内后，液态的轻质金属(例如熔融铝)被倒入铸模。如果熔融的轻质金属随后导入铸模，液态轻质金属可以环绕合适端部流动。这样，不同于现有技术中已知的铝压铸模成型工艺，扭转梁车轴被一种简单永久模具制作出，其中在型钢周围浇铸轻质金属元件。所需悬架或者底盘组件的结合点可以另外在用于纵臂的铸模中提供，这样明显的优势在于因为使用永久模铸工艺而在各个纵臂的构造和设计上可以实现特定的自由。因此，优点在于根据本发明的永久模铸工艺使得能够制作非常复杂并同样与横梁相连的纵臂，其中还同时铸入用于例如车身，弹簧，减震，车轮的连接点。熔融轻质金属在冷却期间收缩是有利的，这样纵臂与横梁或其端部实际上会通过压入力结合或摩擦地结合。横梁可以采用不同截面的封闭空心型材制作。举个例子，横梁可以由具有圆形或者多边形横截面的钢管制作。然而，提供在横梁的合适端部不同于中心部分的型材也可行。 举例说，横梁可以具有U型或V型的合适端部，而剩余部分可以具有封闭的空心型材或开放式的型材。但是，端部也可以具有圆形、椭圆形或多边形的形式，或者例如在封闭空心型材上具有突起。为了在纵臂和横梁或其合适的端部之间构建贴合配合，本发明的范围内优选地在合适的端部提供凹陷，例如圆形，长形的孔等。当液态轻质金属被倒入铸模中时，液态金属不仅会环绕端部的外部流动，还会进入凹陷中。在冷却期间，熔融的轻质金属会收缩，因而能够形成除了上述的有利的贴合配合之外，还可以建立上述的压入配合和/或摩擦力结
I=I O当然也可以设置指向内的圆形部分或者冲压部件替换开放的凹陷，当将液态轻质金属倒入铸模时，液态轻质金属可以流入或者穿过该圆形的部分或者冲压部件。本发明内容中还优选地使在将液态轻质金属导入铸模之前插入横梁端部的铸模凹陷开放程度较大，其与合适端部的轮廓相匹配，使得出现较小的结合间隙，优选地没有任何间隙当部件都被结合起来后，在液态金属进入铸模之前，横梁的端部因此至少有部分与凹处的周壁相抵。端部深入铸模后因而会被后续的液态金属流包围。在一个有优势的程序中，在将液态轻质金属(例如熔融液)导入或倒入铸模中之前使两个部件会彼此对齐，优选地使铸模和横梁对齐。扭转梁车轴当然具有两个纵臂，横梁在纵臂之间延伸。这并非是说在本发明范围内通过铸造使两个纵臂同时与横梁结合，或者是通过铸造先使一个纵臂与横梁结合再使另一纵臂与横梁结合。当然，铸模是可以重复使用的。根据本发明通过铸造在纵臂和横梁之间建立的连接可以承受高动态载荷。因此可以从纵臂向横梁可靠地传输扭转的和弯曲的力的。横梁在补偿引入的力时作用为扭杆。根据本发明的扭转梁车轴可以被高效生产，并且具有良好的静态和动态载荷行为。更进一步的，也可实现优化重量的实施方式。焊缝，螺钉，铆钉的消除都对此有贡献。更进一步的，铸造连接可以非常有效地结合不同金属材料制成的纵臂和横梁。由基于铝和/或镁的轻质金属制作的纵臂与由钢或者高强度钢制作的横梁的组合尤其适用。优点还在于可以免却费时的后续操作。
权利要求
1.一种制作扭转梁车轴的方法，所述扭转梁车轴分别具有轻质金属的纵臂和铁金属横梁，所述方法至少包含下列步骤 为各个所述纵臂制作铸模，将所述横梁的合适端部插入所述铸模中的相应的凹陷， 然后将液态的轻质金属倒入所述纵臂的所述铸模， 允许导入所述铸模的所述熔融轻质金属冷却， 从所述铸模中移出与所述横梁端部结合的冷却轻质金属。
2.根据权利要求1的方法，其中，当所述液态轻质金属被倒入所述铸模时，所述轻质金属环绕所述横梁插入所述铸模的端部流动。
3.根据权利要求1或2的方法，其中，使用永久模铸造制作所述扭转梁车轴，被成型在围绕所述横梁端部铸造成型所述纵臂的液态轻质金属。
4.根据前述权利要求中任意一项的方法，其中，在所述纵臂的铸模中，提供用于悬架或底盘组件的连接点。
5.根据前述权利要求中任意一项的方法，其中，当所述熔融轻质金属冷却后，所述横梁端部至少以压入配合或摩擦地与所述纵臂结合。
6.根据前述权利要求中任意一项的方法，其中，通过为所述横梁端部设置凹陷使得所述横梁端部与所述纵臂贴合结合，其中当结合液态轻质金属被导入所述铸模时可以流入所述凹陷。
7.根据前述权利要求中任意一项的方法，其中，所述扭转梁车轴的两纵臂同时通过铸造与所述横梁结合。
8.根据前述权利要求中任意一项的方法，其中，在所述液态轻质金属倒入所述铸模之前，使所述铸模和所述横梁彼此对齐。
全文摘要
本发明涉及了一种制作扭转梁车轴的方法，所述扭转梁车轴分别具有轻质金属的纵臂和铁金属横梁，本发明提出了至少包含下列步骤的方法为各个纵臂制作铸模，将横梁的合适端部插入铸模中相应的凹陷，然后将液态的轻质金属倒入用于纵臂的铸模，允许导入铸模的熔融轻质金属冷却，从铸模中移出与横梁端部结合的冷却轻质金属。
文档编号B22D19/00GK102451902SQ20111030016
公开日2012年5月16日 申请日期2011年9月29日 优先权日2010年10月19日
发明者M·西蒙 申请人:福特环球技术公司