专利名称：用于制造车辆用车架构件的方法和用于车辆的车架构件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用作车辆车架内的支撑元件的至少一个车架构件 的制造方法，所述方法包括提供管状元件。
本发明也涉及一种用作车辆车架内的支撑元件的车架构件，所述 车架构件由管状元件成形。
背景技术：
在重型机动车辆、例如卡车或半牵引车或客车形式的商用载重车 辆的领域，通常将车辆设计为具有车架装置，车架装置包括两个纵向
延伸的车架构件。每个车架构件适当地具有U形梁元件的形状，所述 U形梁元件形成用于所述车辆内的底盘部件的纵向延伸的支撑件。
生产用于汽车的梁元件的通用方法由专利文献US 7073259中已 知。此文献讲解了一种用于例如具有正方形或矩形截面形状的梁元件 的所谓的滚轧成形的方法。
在US 7073259中披露的方法基于将第一型材元件滚轧成形且然 后将包围第一型材元件的第二型材元件滚轧成形，以形成封闭的外形 梁。该方法产生具有足够刚度和强度的梁，以用作车辆内的结构梁元 件。
在某些类型的载重车辆中，可能有利的是将车架构件成形为带有 变化的形状和高度。例如，车架构件能够成形为锥形的、即逐渐减小 的端部部分，以在半挂车中使用，其中挂车单元的联接板能够布置为 滑动到联接板上。另一个示例是每个车架构件被赋予沿其纵向延伸变化的高度的车架装置，以使底盘适于关于例如合适的车轮轴定位的需 求、关于车辆的合适的离地间隙的要求和关于车辆在运行期间的操纵 特性的需求。第三个示例是具有由于一些其他原因而沿车架构件长度 变化的横截面设计的车架装置。
当提供适合于这样的设计要求的车架装置时，显然也必须满足关 于强度和扭转刚度的需求。
为实现以上所述的要求，已知提供一种车架装置，其中每个车架 构件的横截面尺寸和厚度能够沿其纵向延伸变化。根据已知的技术，
这样的车架构件能够设计为具有变化的横截面形状，例如通过在合适 的位置切割车架构件，然后将车架构件的多个壁元件以合适的方式压 制或另外地成形。此外，车架构件通过将其多个壁元件例如通过焊接 或螺栓方式连接而最终完成，从而获得希望的设计。
然而，生产这样的车架构件的该方法非常昂贵且耗费时间，这明 显是缺点。
参考以上所述，能够注意到，在US 7073259中披露的方法制造的 梁元件能够使用在载重车辆内。此外，由于需要使梁元件具有改造的 横截面设计，存在对于生产这样的车辆梁元件的替代方式的需要，所 述替代方式以廉价且简单方式进行，同时仍维持整个车架装置的要求 强度和刚度。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种车架构件和一种制造车架构件的 方法，在所述方法中能够克服以上所提及的缺点，特别以成本有效和 简单的方式制造车架构件。
此目的通过最初典型地提及的方法来实现，该方法进一步包括当管状元件至少部分地定位在模具内侧时，将压力施加在所述管状元件的内部，因此使得管状元件与所述模具的内部形状相符合，以在沿管状元件的至少一个位置改变管状元件的纵向延伸方向和/或横截面。所
施加的压力优选地在5bar至500bar之间，更优选地在100bar至500bar
之间。当然，用于形成管状元件所要求的压力取决于数个参数，例如管状元件的材料、希望的几何形状等。压力能够通过将加压的气体或液体引入到管状元件内部来实现。
根据本发明的优选实施例，在成形步骤后，所述方法包括将管状元件沿其纵向方向分开为构成两个所述车架构件的部件。在此，能够以有效的方式生产例如用作卡车的纵向布置的主车架梁的两个车架构件。
传统上，这样的用于卡车的车架构件通常通过将板材滚轧成形、压制和/或焊接为具有U形横截面的梁或轨而单独地生产。然后也将单独地完成梁的任何另外的修改。通过本发明，能够对两个梁同时完成梁的另外的修改，即能够改变管状元件的纵向延伸方向和/或横截面，且然后将管状元件分为两个梁。除车架梁能够以有效方式生产的事实外，在此也能够保证以相同的方式形成两个车架梁。换言之，梁能够容易地形成为两个镜像相反的梁，这又意味着能够实现基于两个纵向布置的主车架梁的对称底盘。
本目的也通过最初所提及的类型的车架构件来实现，所述车架构件通过当管状元件至少部分地定位在模具内侧时将压力施加在所述管状元件内部而形成，所述管状元件与所述模具的内部形状相符合且形成为使得在沿管状元件的至少一个部分改变纵向延伸方向和/或横截面。
通过本发明实现多个优点。首先，能够注意到的是根据本发明制造的车架构件能够不使用任何昂贵和耗时的焊接和螺纹连接操作而形成，用于提供例如带有不同高度的部分。本发明也允许制造具有多种类型的横截面形式修改的车架构件，带有例如局部突起和腔室，例如用于提供发动机悬置外壳。术语"车架构件"在此用于包括纵向布置的承载车架梁以及承载横梁。根据本发明的车架构件优选地用作卡车或客车内的支撑元件。
现在将参考优选的典型实施例和附图详细描述本发明，其中
图1是示出处于初始状态的且准备根据本发明使用的管状元件的
示意性透视图2是根据本发明的方法的一个实施例的示意性流程图3是图1中的管状元件的示意性透视图，其中管状元件己分成
两个车架构件；
图4a以简化的方式示出将压力P施加在管状元件内侧用于形成根据本发明的车架构件的步骤；
图4b示出了在图4a的成形步骤之后的情况下的管状元件；图5是包括根据本发明原理生产的车架构件的车辆内的车架装置的侧视图6a以简化的方式示出将压力P施加到管状元件内侧用于使用替代的模具形成根据本发明的车架构件的步骤；并且
图6b示出处于图6a中的成形步骤后的状态的管状元件。
具体实施例方式
参考图l，图中示出管状元件1的一部分的透视图，即管状元件l通常为具有特定横截面形状的延长的和空心的元件，所述形状例如为
正方形、矩形或圆形。图1中示出的管状元件1用于以根据本发明的方法提供至少一个车架构件。如先前所已知，且最初所提及，管状元件1能够基于一巻钢板材料制造，所述钢板材料通过滚轧成形方法合适地形成。这是本质上由专利文献US 7073259中已知的方法，且为此原因，在此不再更加详细描述用于生产管状元件1的滚轧成形方法。优选地，管状元件1由高强度钢制造，所述高强度钢是用于车辆车架的合适的材料。更优选地使用硼钢，因为硼钢的(硬化时的)强度和屈服极限使得它特别适合于使用在汽车领域内。如图1中示出，管状元件1能够形成有通常为正方形的且封闭的横截面形状，即具有
四个通常相等宽度的侧壁la、 lb、 lc、 ld。以此方式，限定具有特定
宽度和高度的横截面设计。然而，本发明的原理不仅限于这样的设计，而是能够用于生产具有其他横截面设计的管状元件和车架构件，例如具有矩形、椭圆形、圆形或其他类型的规则或不规则形状的横截面设计。此外，管状元件1制造为具有给定的长度。然而，图1仅示出管状元件l的端部部分，即未示出其整个长度。
为形成根据图1的管状元件1，能够将钢板滚轧成形且焊接到一起成为封闭的横截面形状。进行悍接以将管状元件1的纵向延伸的边
缘连接，以获得所述的封闭形式。以此方式，焊缝2沿侧壁ld的一个沿钢板的边缘相互配合的线延伸。合适地，焊缝2沿管状元件1的纵向对称线定位。如将在下文中更详细地解释，管状元件1将优选沿其长度在随后的加工阶段被分开，即断开。在这样的步骤中，管状元件l将优选地沿焊缝2分开。
应注意的是，以上所提及的通过将钢板滚轧来生产管状元件1的方式是数个可能的制造方法的仅一个。其他用于形成管状元件1的方法，例如通过将不同的钢板焊接到一起的方法也可在本发明的范围内。
本发明的目的是提供一种用于制造用于车辆的车架构件的方法，所述车辆合适地为载重车辆形式的车辆，例如卡车或客车。这样的车架构件常规使用在纵向延伸的支撑结构内，用于承载形成车辆底盘的零件的多个部件。用于车辆底盘的车架装置是已知的，且为此原因在此不对其详细描述。根据本发明的方法能够包括多个步骤，且如图1中示出的管状元件1那样能够构成这种制造方法的起始点。现在参考图2中示出的示意性流程图描述根据本发明的方法。如以上所提及，为提供管状元件，能够以如下步骤开始过程，即其中将一片金属板滚轧成形(附图标记3)为图1中示出的管状元件1的形状，优选具有封闭的横截面形状。下
一个步骤能够将管状元件1切割成其合适的长度(附图标记4)，即对
于其用在特定的车辆内的合适的长度。此切割操作合适地通过等离子或另一合适的方法进行。
优选将管状元件1预热(附图标记5)到某一温度，在该温度下
能够通过将压力p施加到管状元件内部而将管状元件的形状更改成模
具7的形状(见图4a和图4b)。例如，能够在将管状元件1预热到大致92(TC的温度后进行注模或吹模。这意味着在预热步骤5之后，管状元件1承受压力步骤(附图标记6)，在该步骤中将高度加压的气体(或液体)注入到管状元件l的内部。合适地，为此步骤使用加压的空气，且注入的空气的压力优选在300bar的量级。
注入空气的目的是根据包围管状元件1的模具7的内部形状来更改或改变管状元件1的纵向延伸方向和/或横截面尺寸和/或横截面形状。为此目的，管状元件l优选首先至少部分地定位在模具7的内侧，如图4a中示出，该图4a是沿管状元件1的特定部分的横截面视图。当管状元件1处于其预热条件且注入加压空气时，管状元件1的壁将膨胀，以与模具7的内部形状相符合，从而在沿管状元件1的一个或多个位置改变管状元件1的纵向延伸方向和/或横截面。以此方式，管状元件1能够成形为具有沿其纵向延伸变化的横截面形式和/或尺寸。
通常可注意到，通过施加增压的压力来成形管状元件1能够以不同于以上所提及的注模或吹模技术的其他方式完成，即以不同于增压的气体压力的其他方式完成。例如，增加的压力能够通过注入例如替代气体的水的加压液体来完成。再次参考图2，加压步骤6后优选存在硬化步骤(附图标记8)，
其中将管状元件快速冷却。合适地，此冷却通过将水注入到管状元件1 的内部来进行。明显地，这使得管状元件1冷却，因此使管状元件1
的材料硬化。所产生的硬化硼钢的管状元件1具有大致llOOMPa的屈 服极限，这使其特别适合于车辆的车架构件。
在冷却和硬化步骤8之后，管状元件1能够通过切割操作(附图 标记9)分成两个半部，所述切割操作根据此实施例沿管状元件1的整 个长度进行。
通过此步骤，形成如图3中所示的两个车架构件10、 11。明显地， 车架构件IO、 11对应于管状元件1的两个半部。如果最初的管状元件 l具有正方形或矩形截面，则车架构件io、 11将通常是U形的梁元件，
这是用于载重车辆中的车架构件的传统类型的横截面设计。管状元件 能够被成形且分成具有互补设计的两个部分和/或两个镜像相反的两个 部分。两个镜像相反的车架构件然后能够分别用作例如卡车的车架内 的左纵向车架导轨和右纵向车架导轨。
如上所提及，优选沿焊缝2的确切位置进行管状元件1的切割操 作9 (参考图1)，使得该焊缝将在任何最终的车架构件10、 11内不可 见。这意味着图3中所示的第一车架构件10的最终设计包括垂直布置 的侧壁10a和两个水平布置的突缘10b、 10c。侧壁10a因此限定连接 两个突缘10b、 10c的腹板。
图5示出用在车辆内的典型的车架构件10的侧视图。车架构件图 示为水平定位，即当安装在车辆内时以这种方式意图布置车架构件。 如先前所提及，存在例如沿车架构件10的长度设置不同高度和不同横 截面形状的要求。这种变化可以由关于车轮轴定位、车辆的希望的离 地间隙等要求而引起。为此原因，本发明能够用于生产具有分别在图5中示出为10d、 10e、 10f的三个不同部分的车架构件10。具有三个部 分10d、 10e、 10f的布置仅是示例；车架构件的许多不同类型的部分和 其他变化可在本发明的范围内。
仅作为示例，第一部分10d具有第一高度hP第二部分10e具有 第二高度h2，且第三部分10f具有第三高度h3。所有这些高度能够通 过根据本发明的原理形成车架构件IO来单独地选择。通常而言，载重 车辆内的车架构件的高度在300mm的量级内，但如所解释那样，可以 根据发明发生变化。此外，通过使用具有合适尺寸的模具7 (参考图 4a和图4b)，车架构件10的壁厚也能够沿车架构件10的长度而变化。 例如，用于载重车辆的车架构件的壁厚通常在8mm的量级，但本发明 能够实施为使得三个部分10d、 10e、 10f具有不同的壁厚。
如前所述，通过根据本发明的方法能够改变管状元件的纵向延伸 方向。图5中所示的车架构件在第一中间部分10h和第二中间部分10g 中改变方向。第一中间部分10h和第二中间部分10g分别位于第一部 分10d和第二部分10e之间以及第二部分10e和第三部分10f之间。也 如前所述，通过根据本发明的方法能够改变管状元件的横截面。这意 味着能够改变管状元件的横截面形状和/或尺寸。图5中所示的车架构 件的部分10d、 10e、 10f具有不同尺寸(不同高度hi、 h2、 h3)的横截 面。
根据已知的技术，车架构件IO然后通常设有冲孔和其他处理，以 用作载重车辆内的车架装置的零件。
图6a和图6b是简化的横截面视图，图中所示通常对应于图4a和 图4b，但示出用于根据本发明形成车架构件的替代模具7'。根据此替 代，所使用的模具7'设有另外的工具部件12,该工具部件12定位在模 具7'的内侧和管状元件1的外侧之间。通过合适地定位工具部件12和 设计整个模具7'，管状元件1能够以形成局部突起元件13、即形成突起的方式形成。此突起元件13能够例如以如下方式定尺寸且定位，艮卩，
使得突起元件13用作安装在车架装置上的部件的保持件或支架。
根据本发明的另外的实施例，所考虑的管状元件装置仅部分地以 上述组合的预热、注模和硬化步骤来处理。例如，此实施例能够以整 个管状元件首先受到预热和注模步骤的方式实施。然而，与上述实施 例相反，管状元件的一个特定部分(例如前端部分)不被硬化。管状 元件的剩余部分被硬化。当管状元件冷却时，将管状元件如上所述那 样沿其长度分开。在己进行此切割步骤后，未硬化的部分能够根据已 知技术如所期望那样成形。最后，将此特定部分单独硬化。
本发明涉及一种用于制造优选用作车辆车架的纵向延伸的支撑梁 元件的车辆车架构件的方法。本发明基于如下原理，g卩，具有封闭的
横截面设计的管状元件、即中空且延长的元件布置在模具内且受到管 状元件内部的压力p。管状元件优选在施加增加的压力前被预热。在可 选地硬化操作后，管状元件优选被分为两个半部，因此形成两个分开 的车架构件。本发明的一个目的是提供一种用于形成一个或多个车架 构件以获得车架装置的方法，该车架装置能够在安装于车辆内时沿例
如两个不同的大体上水平的平面延伸。在图5中，管状元件已成形为 使得车架构件具有第一部分10d和第二部分10e，所述第一部分10d具 有在第一几何平面中的纵向延伸，且所述第二部分10e具有在与第一平 面不同的第二几何平面内的纵向延伸。在图5中所示的实施例中，第 一平面和第二平面大体上相互平行，且车架构件形成为使得第一几何 平面和第二几何平面在车架构件安装于车辆内的意图的位置时形成大 体上水平的平面。此外，第一部分10d和第二部分10e具有大体上相同 的纵向延伸方向。
另外，本发明也能够用于获得在垂直或水平方向从车架构件延伸 的突起或凹陷部分。以此方式，提供了用于制造车辆内的车架构件的 具有成本效益且简单的方法，所述车架构件满足车辆环境中关于强度和刚度的要求。本发明也能够实施为提供可用作安装在车架装置内的 部件的保持件或支架的突起(或车架构件的其他类似部件)。这意味着 能够取消某些单独的安装支架。明显地，这节约整个车辆的重量和制 造成本。
本发明不限于以上所描述的实施例，而是可在不偏离如下权利要 求的范围的情况下进行修改。例如，本发明能够使用在不同类型的车 辆内，例如使用在载重车辆内。原则上，本发明能够以具有通常任意 横截面形式的管状元件实施，而不仅是具有正方形或矩形横截面的管 状元件(参考图1)。也可以通过注模步骤提供其他类型的突起或腔室。
车架构件能够由如上所提及的硼钢制造，或由其他类型的钢、合 金或其他材料制造。能够使用不同类型的钢，以根据每个车架构件的 用途制造具有例如关于强度方面的一定特性和合适特征的不同车架构 件。
权利要求
1.一种用于制造用作车辆的车架内的支撑元件的至少一个车架构件(10、11)的方法，包括提供管状元件(1)，其特征在于当所述管状元件(1)至少部分地定位在模具(7)内侧时，将压力施加到所述管状元件(1)的内部，由此使得所述管状元件(1)与所述模具(7)的内部形状相符合，以在沿所述管状元件(1)的至少一个位置上改变所述管状元件(1)的纵向延伸方向和/或横截面。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于将所述成形的管状元件(1)沿其纵向方向分为构成至少两个所述车架构件(10、 11)的部件。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于将所述成形的管状元件(1)分为具有互补设计的两部分。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于将所述成形的管状元件(1)分为两个镜像相反的部分。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于成形所述管状元件(1)，使得管状元件具有第一部分(10d)和第二部分(10e)，所述第一部分(10d)具有在第一几何平面内的纵向延伸，所述第二部分(10e)具有在与所述第一平面不同的第二几何平面内的纵向延伸。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述第一几何平面和所述第二几何平面大体上相互平行。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于在所述管状元件内成形所述第一部分(10d)和所述第二部分(10e)，使得当车架构件安装在车辆内期望的位置时，所述第一几何平面和所述第二几何平面将构成大体上水平的平面。
8. 根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于所述第一部分(10d)和所述第二部分(10e)具有大体上相同的纵向延伸方向。
9. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于以沿所述管状元件(1)的纵向延伸变化的材料厚度成形所述管状元件(1)。
10. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于在所述管状元件上形成至少一个突起(13)，所述突起(13)在大体上横向于所述管状元件(1)的纵向方向的方向上延伸。
11. 一种用作车辆的车架内的支撑元件的车架构件(10、 11)，所述车架构件(10、 11)由管状元件(1)成形，其特征在于当所述管状元件(1)至少部分地定位在模具(7)内侧时，通过将压力施加到所述管状元件(1)的内部来成形所述车架构件(10、 11)，由此使所述管状元件(1)与所述模具(7)的内部形状相符合，且成形为使得在沿所述管状元件(1)的至少一个位置上改变所述管状元件的纵向延伸方向和/或横截面。
12. 根据权利要求11所述的车架构件(10、 11)，其特征在于通过将管状元件(1)沿其纵向方向分开以形成两个所述车架构件(10、 11)，来形成所述车架构件。
13. 根据权利要求11或12所述的车架构件(10、 11)，其特征在于在将所述管状元件(1)分为具有互补设计的两部分后，所述车架构件由所述管状元件(1)的一半构成。
14. 根据权利要求11至13中任一项所述的车架构件(10、 11)，其特征在于在将所述管状元件(1)分为两个镜像相反的部分后，所述车架构件由所述管状元件(1)的一半构成。
15. 根据权利要求11至14中任一项所述的车架构件(10、 11)，其特征在于所述车架构件成形为具有第一部分(10d)和第二部分(10e)，所述第一部分(10d)具有在第一几何平面内的纵向延伸，所述第二部分(10e)具有在与所述第一平面不同的第二几何平面内的纵向延伸。
16. 根据权利要求15所述的车架构件(10、 11)，其特征在于所述第一平面和所述第二平面大体上相互平行。
17. 根据权利要求16所述的车架构件(10、 11)，其特征在于所述车架构件成形为使得当所述车架构件安装在车辆内期望的位置时，所述第一几何平面和所述第二几何平面将构成大体上水平的平面。
18. 根据权利要求15至17中任一项所述的车架构件(10、 11)，其特征在于所述第一部分(10d)和所述第二部分(10e)具有大体上相同的纵向延伸方向。
19. 根据权利要求11至18中任一项所述的车架构件(10、 11),其特征在于以沿所述管状元件(l)的纵向延伸变化的材料厚度成形所述车架构件。
20. 根据权利要求ll至19中任一项所述的车架构件(10、 11),其特征在于所述车架构件形成有至少一个突起(13)，所述突起(13)在大体上横向于车架构件a)的纵向方向的方向上延伸。
21. —种车辆，所述车辆包括由根据权利要求1至10中任一项所述的方法生产的车架构件。
22. —种车辆，所述车辆包括根据权利要求11至20中任一项所述的车架构件。
全文摘要
本发明涉及一种用于制造用作车辆的车架内的支撑元件的至少一个车架构件(10、11)的方法，该方法包括提供管状元件(1)。本发明进一步包括当管状元件(1)至少部分地定位在模具(7)内侧时，将压力施加到所述管状元件(1)的内部，由此使得管状元件(1)与所述模具(7)的内部形状相符合，以在沿管状元件(1)的至少一个位置上改变管状元件(1)的纵向延伸方向和/或横截面。本发明也涉及一种上述类型的车架构件(10、11)。
文档编号B21D26/033GK101678433SQ200880018153
公开日2010年3月24日 申请日期2008年4月24日 优先权日2007年5月31日
发明者汉斯·阿德勒松, 莱娜·拉松 申请人:沃尔沃拉斯特瓦格纳公司