组合拉杆轴和用于制造扭转型材的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于机动车的组合拉杆轴以及一种制造用于组合拉杆轴的扭转型材的方法。
【背景技术】
[0002]组合拉杆轴在现有技术中是广泛为人所知的。所述组合拉杆轴的特征在于其在空间需求很小的同时具备在针对车辆专用方面的简单的构造和良好的运动学特性。组合拉杆轴的常规构造包括一个具有末端侧纵拉杆的扭转型材。将两个侧向纵拉杆相连接的该扭转型材致使:在同时弹性挠曲的情况下产生纵拉杆特性以及在相互弹性挠曲的情况下产生斜拉杆特性。该扭转型材经常也称为横梁。
[0003]由DE 196 49 076 B4公开了一种属于现有技术的利用焊接技术制成的组合拉杆轴。扭转型材构造成V形并且在其长度的最主要部分上构造为双层壁的。扭转型材的端部是扩大的端部，使得在此可以通过焊接技术连接来建立扭转型材与纵拉杆的良好联结。
[0004]由DE 44 16 725 B4亦或DE 196 53 959 Cl同样得知一种组合拉杆轴及其制造方法。这样的组合拉杆轴具有两个通过一个扭转型材相连接的纵拉杆。扭转型材具有一个呈V形或U形凹槽的、双层壁的、带有两个翼缘的中间区段。每个翼缘包括一个内壁和一个外壁，它们在其自由端部通过一个弯曲区段相连接。扭转型材的端部通常构造成圆形的。在端部与中间区段之间的过渡从圆形的横截面连续地变化至凹进的横截面。
[0005]另外，DE 10 2009 031 981 Al公开了一种制造用于组合拉杆轴的扭转型材的方法，该扭转型材在中间区段中为双层。在制造时，首先在至少一个制造阶段中与板坯前端有一定间距地给板坯设置一个纵向的U形凹槽。接着，将经过变形加工的板坯的翼缘在凹槽旁彼此平行地并相对于凹槽弯曲，然后将经过弯曲的翼缘在其纵向边缘接触的情况下在与板坯前端邻接的区域内变形加工为管状以及在带有凹槽的延长区段中与所述凹槽的轮廓相匹配地变形加工为U形。此后将经过变形加工的翼缘的纵向边缘相互接合。
[0006]DE 199 49 341 Al公开了一种组合拉杆轴，其中，扭转型材由一个带有单层的、局部开放的中间区段的空心型材所构成，在中间区段两侧接有呈管状封闭的端部。该扭转型材由一个由板材冲压而成的板坯制成。该板坯在其中间区段中关于中心线对称地具有一个恒定不变的宽度，该宽度在两个端部加宽到端部区段的宽度。将该板坯成型为扭转型材。在成型时，扭转型材在端部区段内构造成一种封闭的、空心柱体形的、特别是圆形的轮廓并且沿着互相贴合的纵边接合。在该扭转型材的中间的区段中，该扭转型材是开放的并且是单层壁的。
[0007]DE 101 22 998 Al也介绍了一种带有扭转型材的组合拉杆轴，所述扭转型材具有一个单层的、局部开放的中间区段，在该中间区段上在两侧接有呈管状封闭的端部。
[0008]组合拉杆轴的扭转型材遭受很高的静态和特别是动态载荷。因此对扭转型材提出了特别的要求。端部区段应该是尽可能刚硬的(steif)，以避免非期望的轮距变化和外倾变化。但同时该扭转型材还应该是扭转软性的(tors1nsweich)，这一点通常是通过扭转型材的扭转软性的中间区段予以实现的。特别是在扭转软性的中间区段与刚硬的端部区段之间的过渡区域内，在运行中再现很高的应力峰值。
[0009]已知的是，为了提高特别是单层壁的扭转型材的端部区段的刚性通过加强板来增强端部区段。由DE 10 2009 004 441 Al披露了利用所谓的隔板(Schottblech)来增强刚度。由DE 10 2008 036 340 Al所公开的组合拉杆轴的扭转型材同样是通过隔板增强刚度。
[0010]隔板被焊接到开放的扭转型材中。在静态以及特别是动态载荷作用下，可能会在焊缝连接中出现问题，特别是由于在扭转型材相互弹性挠曲时的高应力所导致的疲劳现象。这一点将对组合拉杆轴的使用寿命造成不利影响。
[0011]在前文介绍的双层壁的扭转型材中避免了加强板。人们致力于均匀地构造从刚性小的中间区段到刚性高的端部区域的过渡。然而双层壁的构造设计却要求更高的材料投入以及相应更高的重量的。此外，这样的扭转型材在中间区域中于是具备更高的抗扭刚性。
[0012]另外，DE 198 40 134 Al公开了另一种用于机动车的组合拉杆后桥(组合拉杆-后车轴)，其中，两个纵拉杆通过一个横梁相互连接。这里，纵拉杆由轻金属、优选由轻金属空心型材构成。在此，优选通过铸造工艺制造组合拉杆，该组合拉杆在制造期间便已包含了作为纵拉杆的整体组成成分的附件。
[0013]由DE 44 41 971 Al公开了另一种属于现有技术的机动车后桥(后车轴)，该机动车后桥包括一个纵拉杆以及一个将该纵拉杆与车桥相连接的横杆。在此，横杆构造成铝挤压型材，这样，除了后桥的可变的适用性之外还可明显降低车桥的重量。
[0014]另外，US 2010/0127470 Al披露了一种由多个部件构成的组合拉杆轴，其中使用了大量不同的材料。因此应能使该轴特别多方面地适配对它所提出的要求。
[0015]类似地，对于US 5, 507,518 Al也同样如此，其中，组合拉杆轴通过所采用的成形工艺过程应该具有一些特别有益的特性。在此方面特别是包括了所用部件的减少，因为该轴按照一种优选的构造设计至少由一块板材制成。
[0016]最后，DE 198 08 172 Al披露了另一种构造方式的扭转横梁，该扭转横梁与纵拉杆以及固定在其上的车轮悬挂装置相连接。在此，焊缝承受的负荷由于该车桥设置组件的构造设计之故应该明显小于其他车桥，而对整个车轮悬挂装置的抗扭性能没有不利影响。
【发明内容】
[0017]从现有技术出发，本发明的目的是:在功能上改进组合拉杆轴并且特别是提供一种用于组合拉杆轴的、抗弯刚度高而滚动刚度(Rollsteifigkeit，转动刚度)较低的、功能可靠的扭转型材，以及阐明一种用于制造这样的扭转型材的方法。
[0018]为此，本发明提供一种用于机动车的组合拉杆轴，该组合拉杆轴具有两个纵拉杆和将所述纵拉杆相连接的扭转型材，其中，所述该扭转型材具有单层的、局部开放的中间区段，在该中间区段上在两侧分别通过一个过渡区段接有呈管状封闭的端部区段，其特征在于:所述扭转型材是材料一致地由板坯成一体制成的并且所述过渡区段为双层壁的，其中，所述扭转型材的各壁区域彼此叠置。
[0019]相应地，本发明还提供一种制造用于如上所述的组合拉杆轴的扭转型材的方法，其中，提供具有中间区段和在末端侧相对该中间区段加宽的凸缘的板坯，并将所述板坯成型为扭转型材，其中，将所述中间区段成型为在一侧开放的、U形或V形的轮廓并且将所述凸缘成型为与中间区段连接的、具有封闭的空心轮廓的端部区段以及使所述凸缘沿着其互相贴合的纵边接合，其特征在于:将所述凸缘从中间区段的开放侧向外成型并且在位于中间区段的开放侧上方的水平纵平面内相互接合。
[0020]另外，下文还进一步描述了本发明的组合拉杆轴和其扭转型材制造方法的一些有益构造和发展设计。
[0021]用于机动车的组合拉杆轴具有两个通过一扭转型材相连接的纵拉杆。扭转型材是材料一致地由板坯、尤其钢材构成的板坯成一体制成的。板坯具有一个中间区段并且在末端侧具有相对该中间区段加宽的凸缘。中间区段被成型为U形或V形的轮廓并且是在一侧开放的。扭转型材相应地具备在一侧开放的、单层的、在横截面中呈U形或V形的中间区段。在该中间区段上在两侧接有端部区段。为此，凸缘被成型为与中间区段连接的、具有封闭的空心轮廓的端部区段并且沿着其互相贴合的纵边接合。
[0022]根据本发明，扭转型材在其长度的主要部分上具有一个单层的、局部开放的中间区段。在该中间区段的两个端部上，即在两侧，分别通过一个过渡区段接有呈管状封闭的端部区段。根据本发明，过渡区段为双层壁的。扭转型材是材料一致地由板坯成一体制成的并且经过造型加工。在对金属板坯进行成型时，中间区段被构造成U形或V形的、局部开放的。扭转型材在过渡区段中是双层壁的。双层壁意味着:型材的壁区域彼此叠置。过渡区段的彼此叠置的壁区段或者说壁区域向着端部区段的方向延伸并且过渡到管状