专利名称：车辆的支承架结构及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆的支承架结构，尤其是车桥支座，主要包括两个所谓的纵梁和两个与所述纵梁互相支承的所谓的横梁，这些梁分别构成为空心型材。此外本发明涉及一种用于制造这样的支承架结构的方法。对于技术领域作为举例，除了 EP 760 327 Bl外参阅 DE 102 60 259 Al。
背景技术：
按权利要求1的前序部分的车辆支承架或车桥支座必须满足大量的要求。除了结构空间边界条件外当然必须考虑强度要求，并且此外所述支承架应该简单且具有经济性， 也就是说可以廉价地制造。对于例如轿车的车桥支座，现在广泛采用在开头提到的两篇文献中示出的结构类型。在此由空心型材尤其是由管材组装尤其是焊接成基本上矩形的框架，在该框架的在一定程度上延长的角部区域内设有用于将车桥支座支承在车辆底部上或支承在两个车辆纵梁上的支承位置。在车桥支座上设有多个铰接位置例如以连接板等形式用于导引车轮的导杆以及必要时用于轴减速器。在各个铰接位置之间以及在铰接位置与车桥支座的支承位置之间在此能实现有利的力流曲线。
发明内容
现在已知，不仅在最后提到的准则方面即“力流最优”设计方面而且在经济可制造性准则方面，改进是可能的，在此应说明改进，即本发明的目的。对于按权利要求1的前序部分的支承架结构，所述目的的解决方案的特征在于， 每个空心型材包括至少两个在基本上沿着相应空心型材的纵向延伸的接合区域内组装的成型件，并且每个梁的第一成型件与其它梁的第一成型件一体地相连，即由首先平坦的且适当剪切的金属板结构通过弯曲成型而形成带有仍然开口的纵梁和横梁的支承架结构的所谓的上壳，该上壳相应通过所谓的作为第二或另外的成型件的封板补足成空心型材。相应的方法权利要求涉及制造这样的支承架结构，并且有利的实施方式和进一步拓展是从属权利要求的内容。按本发明的支承结构可以比已知的由预制的空心型材接合在一起的支承结构简单得多地制造，因为除了建立接合连接之外在制造过程的最后的加工步骤中类似于现有技术优选以焊接连接的形式之前还只须实施两个极其简单且容易掌控的成型过程。因此首先适当地剪切平坦的金属板，这优选通过冲裁(剪切)实现，并且紧接着弯曲该金属板的各个部分。大大简化地可以将按本发明的支承架结构的制造过程的前两个步骤与制造纸盒子的矩形盖子相比较，依据后者，首先适当地剪切由纸板制成的平坦的原张，并且然后通过弯曲而形成盖子的边缘。在此产生一体的所谓上壳，其在按本发明的支承架结构的说明中称为“上壳”。纸盒子盖子的边缘在此构成按本发明的支承结构的组装成框架的空心型材的当前所谓的第一成型件，各第一成型件在所述两个加工步骤之后通过在盖子或上壳的边缘之间的平坦区域相连。此后接着的第三制造过程步骤在制造纸盒子盖子时没有规定的，也就是说在制造按本发明的支承架结构时然而对于构成空心型材是必需的。在此(在简单的矩形是四条) 成型“边缘”通过在所谓的接合区域内安装适当成型的所谓封板补充成(四个)空心型材， 所述边缘本身可以分别包含一条基本上沿着纵向延伸的弯曲棱，并且因此不必是平坦的。 在弯曲“边缘”或空心型材的第一成型件与所谓的封板(作为空心型材的第二或另外的成型件)之间的接合区域在此基本上沿着相应空心型材的纵向延伸。优选所述封板也不是平坦的，而是具有基本上沿着相应空心型材的纵向延伸的弯曲棱，其中也同样优选用所述方式制造所谓的封板或最终构成支承架结构的纵梁或横梁的第二或另外的成型件，即通过弯曲成型首先平坦的且适当剪切的金属板结构。这最后涉及成型件之间的连接类型，所述连接可以是材料锁合的或形锁合的；为此优选焊接连接，也可选卷边连接。由于实际上仅使用弯曲成型件，一次性耗费是极小的，对于按本发明的支承架结构的批量生产必须投入该一次性耗费。关于机器只需很少的投资，并且有利的这样的支承架结构也可在原型制造中用传统钣金设备快速且廉价地制造。在大批量过程中又获得再现精度，并且必要时可以简单完成必需的更改，例如由于略微更改使用的板厚。相应弯曲角度在此有利地在10° 90°之间的范围内，该弯曲角度是原来平坦的金属板结构的弯曲部分与原来金属板结构的原始平面形成的。不言而喻，这样制成的支承架结构例如以车桥支座的形式也必须满足功能要求以及强度要求。金属板件如按本发明的支承结构可能提高所述要求，当金属板结构的主要承载元件通过其弯曲棱或弯曲棱的周围区域构成，而需要由金属板件承担的剪切负荷由所谓的金属板场承担，所述金属板场可以通过封板加强。金属板件的扭转负荷可以最好由封闭的空心型材承担，而在主要弯曲负荷区域内可以使用开口结构。按本发明制造的支承架结构包含这些组成部分即空心型材、作为所谓的剪力场的金属板场以及弯曲棱，所述弯曲棱可以分别根据出现的负荷设置或构成。优选在这种意义中分别基本上描述一条力流线 (Kraftflusslinie)的弯曲棱直线地延伸，并且优选沿着车辆纵轴线的或垂直于该纵轴线的方向。在其原则上提到的结构中已知的车桥支座的补充实施方式中，在按本发明的支承架结构上，所述上壳可以构成外结构，其主要包括平坦的所谓的盖子结构(作为“剪力场” 起作用)和从盖子结构成角度地突出的所谓的边缘结构(该边缘结构构成所述梁)以及至少两个所谓的臂结构，所述臂结构分别从构成所谓的节点的角部区域开始在俯视观察中近似沿着角平分线的方向向外突出，如图所示，在该角部区域内纵梁与横梁相交。在所述臂结构的自由端上可以设有用于轴套的接纳件，通过所述接纳件将车桥支座(等)安置在车辆上或者安置在车辆车身的梁上。臂结构通过基本上棱锥形的封板同样可以补充成封闭的空心型材，更确切地说补充成空心体，该空心体以小重量高强度而显得出色，该封板优选同样通过首先平坦的且适当剪切的金属板结构成型。因此所述空心体构成支承结构的支臂，并且为此在其自由端上设有已经提到过的用于轴套的接纳件，该接纳件以有利的方式本身再一次通过无切屑地成型首先平坦的且适当剪切的金属板结构构成，该金属板结构紧接着焊接到支臂上。在此当从节点(即支承架结构的角部区域)突出的支臂的封板不仅支承在所述臂结构上，而且在终止在所述节点内的梁(纵梁和/或横梁)上支承在这些梁的端部的旁边，以便在所述节点内构成带有多个位于那里的空腔的空心体结构，则因此在弯曲和扭转方面可以满足特别高的刚度要求。按相同意义，臂结构的边缘区域与相邻边缘结构的边缘区域以传力的方式连接，尤其是焊接。总体上还可以进一步提高本发明的支承架结构的强度或刚度，即相对于已经存在的(和已经提到过的)盖子结构附加地设有另一个支承在所有梁上的所谓的剪力场。它与盖子结构相互作用在一定程度上可以构成支承架结构的底部结构。为了优化按本发明的支承架结构的重量，在支承架结构的面状部分内可以设有穿孔，尤其考虑需要由所述面状部分承担的负荷设计所述穿孔，并且用于降低重量。此外给出其他上面已经提到过的用于例如导杆等的接纳件，所述接纳件可以设在车桥支座上或一般性设在支承架结构上。当在此涉及特殊成型件时，这种接纳件也可以有利地是通过弯曲成型首先平坦的金属板结构而形成的连接板，并且优选在一条弯曲棱旁边安装在按本发明的支承架结构上。
此外借助于附图1 5描述本发明的实施例。在图1、2的俯视图中(从斜上方或垂直上方观察)以及在图3、4的仰视图中(从斜下方或垂直下方观察)示出按本发明的轿车的后车桥支座，而在图fe、5b、5c中示出所述车桥支座的“展开”，也就是说除了几个缺少的零件之外图fe、5b、5c示出在其弯曲成型前的仍然平坦的金属板结构，由所述金属板结构根据相应弯曲成型而组装按图1 4的车桥支座。不言而喻，相同的构件在所有附图中通过相同的标记标出，然而在图fe、5b、5c中一开始仍然平坦的且适当剪切的金属板结构中相应将“*”号加到相应构件的标记上。此外由于车桥支座关于车辆的纵向中心轴线L(其等于车桥支座的纵向中心轴线)镜像对称，对于对称的构件或组件的标记只在两个对称半体部分之一中标记。
具体实施例方式用标记1标出按到目前为止使用的术语的车桥支座的所谓的上壳，该上壳由首先平坦的且优选通过冲压适当剪切的上壳金属板结构1 *通过沿着不同的分别为直线的弯曲棱a e弯曲成型而构成，为此首先见图fe。通过逐个弯曲首先平坦的上壳金属板结构1 *的关于弯曲棱a、c*e位于外面的部分Ila *、Ilc *和lie *，基本上构成按上面使用的术语的所谓的第一成型件IlaUlc 和lie，在此必须强调的是，第一成型件Ila(或Ila女)和Ilc(或lie )越过(车桥支座或车辆的)纵向中心轴线L延伸。部分Ila *和lie *分别绕着另一个在相应部分内的平行于弯曲棱a或e延伸的弯曲棱f或g弯曲，以便此后产生的成型件Ila和lie不是平坦的。所述弯曲棱a、c、e、f、g在此沿着相应成型件的纵向延伸，该成型件如后面解释的那样变成带有沿着其纵向延伸的纵轴线的空心体或梁的组成部分。为此基本上构成按上面使用的术语的所谓的边缘结构R。此外在成型件金属板结构lie女的用标记Ille *标出的且在图fe中最下面的部分中(以及在关于纵向中心轴线L镜像对称的最上面的部分中)，部分Ille *的另外的为了概览不用另外单独的标记标出的部分区域绕着另外直线的弯曲棱 h、i、k弯曲，在下一段中还将对此解释。
通过逐个弯曲首先平坦的上壳金属板结构1女(此外见图5a)的关于在一定程度上在上壳金属板结构1的四个角部区域E内的弯曲棱b和d位于外面的部分12b *和12d *，基本上构成按上面使用的术语的所谓的臂结构12b和12d，然而其中与臂结构12d *相邻的成型件lie *的在上一段中提及的部分Ille *在相应弯曲和通过焊接S接合后变成臂结构12d的组成部分，尤其如由图1、2可见。就这点而言臂结构12d的边缘区域与相邻的边缘结构R的边缘区域即与其部分Ille以传力的方式连接，尤其是焊接。此外，部分12b *和12d *也具有另外的(直线的)弯曲棱i、m、n、0、p (见图fe)，以便再次弯曲这些部分的各个部分区域，以便最后构成(两个)臂结构12b和(两个)臂结构12d，所述臂结构从每个角部区域E开始分别近似沿着角平分线的方向向外突出，并且分别是或变成支臂(按上面的术语)的组成部分。在首先平坦的上壳金属板结构1女的在弯曲棱a e外面的部分实现弯曲后，上壳金属板结构1女的在基本上构成封闭的环的弯曲棱a e之内的区域构成按上面使用的术语的所谓的盖子结构D。在基本上矩形的盖子结构D内为了减轻重量在考虑车桥支座的刚度要求的情况下设有中央穿孔14，从该盖子结构的角部区域E开始所述臂结构12b和 12d近似沿着相应角部的角度的角平分线方向突出。第一成型件Ila以及盖子结构D的与该成型件通过弯曲棱a连接的且一直延伸到中央穿孔14的部分与两个同样由首先平坦的且适当剪切的封板金属板结构2 * (见图恥) 通过焊接在所谓的接合区域适当地接合在一起，该封板金属板结构通过绕着弯曲棱r、s、t 的弯曲而形成适当形状的封板2。因此此外构成车桥支座的前部横梁Qv(作为空心型材) (例如见图2)。第一成型件lie以及盖子结构D的与该成型件通过弯曲棱e连接的且一直延伸到中央穿孔14的部分与同样由首先平坦的且适当剪切的封板金属板结构3 *通过焊接在所谓的接合区域适当地接合在一起，该封板金属板结构通过绕着弯曲棱U、ν的弯曲而形成适当形状的封板3 (见图5b)。因此构成车桥支座的后横梁Qh (作为空心型材)(见图3、4)。第一成型件Ilc以及盖子结构D的与该成型件通过弯曲棱c连接的且一直延伸到中央穿孔14的部分与两个同样由首先平坦的且适当剪切的封板金属板结构4 *通过焊接在所谓的接合区域适当地接合在一起，该封板金属板结构通过绕着弯曲棱《、χ的弯曲而形成适当形状的封板4 (见图5b)。因此尤其构成车桥支座的纵梁LT (作为空心型材)(见图 3、4)。已经提到过的后臂结构12d在与已经提到过的成型件lie的部分Ille以及与两个同样构成由首先平坦的且适当剪切的封板金属板结构5 *接合在一起(在所谓的接合区域内焊接)后构成车桥支座的后支臂15 (作为空心体)，见图3、4，该封板金属板结构本身通过绕着弯曲棱y、z的多次弯曲而形成适当的在此分别以棱锥形成型的封板5(见图5b)。 已经提到过的前臂结构12b在已经简短提到过的绕着在其本身内延伸的弯曲棱n、o、p的弯曲后以及在与为此设有的同样不平坦的封板适当的接合在一起后构成以空心体形式的车桥支座的前支臂16，所述封板为了简化在图fe 5c未示出，但是类似于解释过的和示出的封板通过由首先平坦的金属板结构弯曲而形成。在图5c中用标记6 *和8 *标出所谓的首先平坦的且适当剪切的连接板金属板结构，由所述连接板金属板结构通过绕着此时为了概览而未标出的弯曲棱的弯曲而形成连接板6、8，所述连接板此后与车桥支座在希望的位置上焊接。在所述连接板6、8上可以在所述车桥支座的功能使用中支承导引车轮的导杆。最后用标记7 *标出所谓的首先平坦的且适当剪切的接纳件金属板结构，由该接纳件金属板结构通过绕着合适的弯曲棱的弯曲而形成用于轴套的的接纳件7，该接纳件此后被焊接到每个支臂16的自由端上。对于两个后支臂15的自由端也设有类似的轴套接纳件，然而未用附图示出这些轴套接纳件的首先平坦的金属板结构。 最后必须强调的是，在此介绍的车桥支座或在此介绍的支承架结构的详细结构可以不同于大量的上述解释以及附图细节。更确切地说基础的制造过程是重要的，即由首先平坦的且适当剪切的金属板结构通过必要时多次地弯曲各个部分，其中所述多次弯曲可以逐级依次进行，在一定程度上按“折纸技术”成型空间构件，这些构件在适当地接合在一起之后构成至少局部的空心型材或空心体，最后由所述空心型材或空心体组装成希望的支承架结构。在此通过弯曲首先平坦的且适当剪切的金属板结构而形成的上壳1构成中心空间构件，另外的基本上以相同方式成型的构件接合到该中心空间构件上，所述接合沿着适当延伸的接合区域绝对也可以不同于解释过的实施例形锁合地实现。此外在上面的描述中未明确指出，除了在盖子结构D内的穿孔14之外，还有设在支承架的组成部分的其他面状部分内的其它穿孔，在考虑需要承担的负荷的情况下在按本发明的支承结构的重量最小化方面分别设置各穿孔。
权利要求
1.车辆的支承架结构，尤其是车桥支座，主要包括两个所谓的纵梁(LT)和两个与所述纵梁互相支承的所谓的横梁Oiv、Qh)，这些梁分别构成为空心型材，其特征在于每个空心型材包括至少两个在基本上沿着相应空心型材的纵向延伸的接合区域内组装的成型件 (lla、llC、lle、2、3、4)，并且每个梁 Ο ν、Qh、LT)的第一成型件(lla、llc、lle)与其它梁 (Qv.Qh.LT)的第一成型件(lla、llC、lle) —体地相连，即由首先平坦的且适当剪切的金属板结构(1 * )通过弯曲成型而形成带有仍然开口的纵梁(LT)和横梁0iV、Qh)的支承架结构的所谓的上壳(1)，该上壳通过各个所谓的作为第二或另外的成型件(2、3、4)的封板(2、 3、4)补足成空心型材。
2.根据权利要求1所述的支承架结构，其特征在于封板(2、3、4)通过首先平坦的且适当剪切的金属板结构(2 *、3 *、4 * )的弯曲成型而形成。
3.根据权利要求1或2所述的支承架结构，其特征在于封板(2、3、4)与第一成型件沿着接合区域材料锁合地或形锁合地连接。
4.根据上述权利要求任一项所述的支承架结构，其特征在于所谓的上壳(1)构成外结构，该外结构主要包括平坦的所谓的盖子结构(D)和从该盖子结构上成角度地突出的所谓的边缘结构(R)以及至少两个所谓的臂结构(12b、12d)，所述臂结构分别从构成所谓的节点的角部区域(E)开始在俯视观察中近似沿着角平分线的方向向外突出，在该角部区域内纵梁(LT)的端部与横梁0iV、Qh)的端部相邻。
5.根据权利要求4所述的支承架结构，其特征在于臂结构(12d)的边缘区域与相邻的边缘结构(R)的边缘区域以传力的方式连接，尤其是焊接(S)。
6.根据权利要求4或5所述的支承架结构，其特征在于臂结构(12b)通过基本上棱锥形的、优选同样通过弯曲成型首先平坦的且适当剪切的金属板结构(5 * )而形成的封板 (5)补充成空心体，该空心体构成支承结构的支臂(15)。
7.根据权利要求6所述的支承架结构，其特征在于从节点或角部区域(E)上突出的支臂(15、16)的封板(5)不仅支承在臂结构(12b)上，而且在终止于该角部区域(E)的梁 (横梁Qv、纵梁LT)上支承在这些梁的端部的旁边，由此在该角部区域内构成空心体结构， 在该空心体结构内有多个空腔。
8.根据上述权利要求任一项所述的支承架结构，其特征在于每条弯曲棱(a ζ)直线地延伸，并且基本上描绘一条力流线。
9.根据上述权利要求任一项所述的支承架结构，其特征在于除了盖子结构(D)，设有另一个支承在所有梁上的所谓的剪力场。
10.根据上述权利要求任一项所述的支承架结构，其特征在于在一条弯曲棱旁边安装通过首先平坦的的金属板结构(6 *、8 * )的弯曲成型而形成的连接板(6、8)，所述连接板用于接纳构件，所述构件尤其是导杆。
11.根据上述权利要求任一项所述的支承架结构，其特征在于在支承架结构的面状部分内设有穿孔(14等)。
12.用于制造车辆的支承架结构尤其是车桥支座的方法，该支承架结构主要包括两个所谓的纵梁(LT)和两个与所述纵梁互相支承的所谓的横梁tov、Qh)，这些梁分别构成为空心型材，其特征在于由至少两个成型件(lla、llC、lle、2、3、4)在基本上沿着相应空心型材的纵向延伸的接合区域内组装成每个空心型材，并且由首先平坦的且适当剪切的金属板结构(1 * )通过弯曲成型而形成带有仍然开口的纵梁(LT)和横梁0iV、Qh)的支承架结构的所谓的上壳(1)，使得每个梁(LT、Qv, Qh)的第一成型件(lla、llC、lle)与其它梁(LT、 Qv, Qh)的第一成型件(lla、llC、lle) —体地相连，并且通过作为第二或另外的成型件(2、 3、4)的所谓的封板(2、3、4)将每个梁(LT、Qv、Qh)补足成空心型材。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于也由首先平坦的且适当剪切的金属板结构O *、3 *、4 * )通过弯曲成型而形成封板0、3、4)。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于沿着接合区域材料锁合或形锁合地连接封板(2、3、4)和第一成型件(lla、llC、lle)。
全文摘要
本发明涉及车辆的支承架结构，尤其是车桥支座，主要包括两个所谓的纵梁和两个与所述纵梁互相支承的所谓的横梁，这些梁分别构成为空心型材，所述空心型材包括至少两个在基本上沿着相应空心型材的纵向延伸的接合区域内组装的成型件，并且每个梁的第一成型件与其它梁的第一成型件一体地相连，即由首先平坦的且适当剪切的金属板结构通过弯曲成型而形成为带有仍然开口的纵梁和横梁的支承架结构的所谓的上壳，该上壳通过各个焊接的作为第二或另外的成型件的封板补足成空心型材。所谓的上壳在此构成外结构，该外结构主要包括平坦的盖子结构和从该盖子结构上成角度地突出的边缘结构以及至少两个臂结构，所述臂结构分别从构成所谓的节点的角部区域开始在俯视观察中近似沿着角平分线的方向向外突出，在该角部区域内纵梁与横梁相交。每个臂结构通过焊接的封板补充成空心体，该空心体构成支承结构的支臂。
文档编号B62D21/11GK102245461SQ201080003498
公开日2011年11月16日 申请日期2010年1月9日 优先权日2009年2月27日
发明者M·施坦格尔, R·埃佩莱因 申请人:宝马股份公司