具有用于转向箱的连接装置的前桥托架的制作方法

本发明涉及一种用于机动车的前桥托架，其具有纵向托架和与纵向托架互相连接的横向托架，其中横向托架成型为空心体并且设有至少一个用于连接转向箱的连接装置。

背景技术：

“纵向托架”在这里可以理解为支承部件或者前桥托架的支承部件的区段，这些区段在前桥托架的安装状态下基本上沿着相应的机动车的纵轴延伸。

这种前桥托架(也称为辅助框架或发动机支架)在多个实施方式中已知。前桥托架应该在高的强度和刚度的条件下尽可能地轻并通常具有用于车轮导向部件的轴承座和用于转向箱(例如转向齿轮壳体)的连接点和其他部件，以便于具有驱动单元的完整的前桥模块能够作为预安装单元安装。

从DE102009040821B3中已知一种具有一体化的转向箱的前桥托架，该前桥托架具有构成转向器壳体的横向结构，其中成型为纵向托架的支承部件通过焊接连接与横向结构相连，这些支承部件具有用于支承车轮导向部件的固定件。在实施方式中，各个支承部件由互相焊接的金属板壳构成，其中横向结构由金属板壳的中间的区段和由钢制造的转向箱构成。该前桥托架在前桥的范围中在同时降低重量的情况下提供了结构空间的增加。然而，转向器传动机构在固定地一体化在前桥托架中的转向箱中的安装却相对复杂。

EP1712450B1公开了一种用于机动车的辅助框架，其具有通过横向托架互相连接的侧向的辅助框架-纵向托架。在纵向托架之间设置平面的加固部件，加固部件成型为夹层部件。也在辅助框架上安装包 含转向传动机构的转向箱。在四个点上进行转向箱的固定，其中这些固定点中的两个成型在横向托架上并且其他两个固定点成型在与纵向托架连接的转向托架上。在此，这样设置固定点，即，使安装的固定螺栓的纵轴横向于或者基本上垂直于机动车垂直轴(Z轴)延伸，相反这样设置平面的加固部件的固定点，即，使其固定螺栓从下方引入并且该固定螺栓的纵轴在安装状态下基本上平行于机动车垂直轴延伸。该辅助框架特别鉴于转向箱的恰当安装方面是有待改善的。

DE102010033333A1中提出了一种辅助框架，该辅助框架具有两个纵向托架和至少一个横向托架并且在其之上设置用于车轮悬架部件和单元轴承的其他的固定点。横向托架成型为平板型或者平面的并且以转向器壳体加固。另外，辅助框架设有在纵向托架之间延伸的加固部件，该部件与横向托架固定连接。在实施方式中，为了在横向托架上固定，转向器壳体设置为具有分别在多个纵向托架和横向托架之间的相对的多个壳体区域，其中设置多个固定螺栓，这些固定螺栓能够从横向托架或从纵向托架开始穿过对应的壳体区域旋入各个纵向托架或者横向托架中。转向器壳体在此从机动车垂直轴方向看从上方放到横向托架上。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提出一种开头提到的前桥托架，该前桥托架在小重量的条件下具有高的抗弯刚度以及使能够转向箱的连接易于安装，即，通过使转向箱在机动车垂直轴方向上看能够从下方引向横向托架并且与之连接。

该目的通过具有权利要求1给出的特征的前桥托架实现。根据本发明的前桥托架的优选的和有利的设计方案在从属权利要求中给出。

为了实现上述目的，连接装置由定义了凹陷部的金属成型件构成，金属成型件插入在横向托架的前侧或后侧上设置的凹口中并且与横向托架焊接，在下侧并且沿着至少20mm的、优选至少30mm的垂直区段开放，并且在垂直区段的上方末端具有开口，优选具有用于容纳 与转向箱连接或能够与之连接的固定部件的孔。

根据本发明的前桥托架，该前桥托架也可以称为辅助框架或者发动机支架，使转向箱的连接能够易于安装，特别是通过使转向箱能够从下引向横向托架并且与之连接。对此，可以在转向箱上例如成型或者焊接至少一个固定臂或者固定连接板，该部件在转向箱安装的过程中沿着与横向托架焊接的金属成型件的凹陷部移动，以便于最后接近开口或用于容纳与转向箱连接或能够与之连接的固定部件的孔定位，固定部件例如是螺纹衬套、螺母或螺钉。通过具有凹陷部的金属成型件及其与横向托架的焊接连接实现了横向托架的显著加固和因此前桥托架的显著加固。

成型为空心体的横向托架优选具有封闭的型材。横向托架为此可以例如由两个互相连接的L型材、具有将自身的腿部连接的盖板的U型材或C型材或者管状型材(例如方形空心型材)组成或组装。特别地，横向托架能够由上方的金属板壳和与之相连的下方的金属板壳组装。金属成型件与至少一个型材部件或者横向托架的至少一个金属板壳焊接。金属成型件优选既与横向托架的上方的金属板壳又与横向托架的下方的金属板壳焊接。

通过在横向托架的前侧或后侧上设置的凹口和插入其中的、具有凹陷部的金属成型件，此外还节省空间或者增大了在前桥托架上可用的结构空间。可以成本低廉地实现金属成型件和其根据本发明的在横向托架中的一体化。金属成型件可以实施为一件式或者由相对少的单个部件，特别是只有两个单个部件制造。金属成型件与横向托架的固定的和可靠的连接通过单个或者少数的焊接操作实现。因为根据本发明的前桥托架只具有相对少的用于转向箱的连接的单个部件，该前桥托架相对轻。此外，该前桥托架的高抗弯刚度使得至少一个型材部件或者横向托架的至少一个金属板壳的板厚度减少并且由此使重量减少。

本发明的有利的设计方案的特征在于，金属成型件成型为槽形的壳，优选是金属板壳。壳在此在横截面上看可以具有基本上U形的轮廓或者圆弧形的、特别是接近半圆形的轮廓。这种金属成型件通过 板坯的成型相对简单地制造并且在与横向托架焊接连接后在相对小的重量的条件下为横向托架带来了突出的抗弯刚度。

本发明的另一有利的设计方案的特征在于，金属成型件在其下面末端上具有凸缘。凸缘加固了金属成型件。凸缘特别是使得在横向托架中在其前侧或后侧上成型的凹口能以相对于金属成型件的略微更大的缝隙而实施，金属成型件插入凹口中，这样可以浮动地相对于横向托架调节金属成型件并且因此可以简单地在x/y方向上进行公差补偿。因此，金属成型件根据需要可以通过径向的缝隙插入凹口中，该缝隙足够用于较大的公差补偿。在此，凸缘从下卡合横向托架的凹口，例如横向托架的下面的金属板壳的或下面的型材部件的相应的切口，并且用作插入凹口中的金属成型件的焊接连接部分。

根据本发明的另一有利的设计方案，金属成型件通过金属套管或者金属板碗形件(Blechnapf)的分割制造。金属套管可以特别是凸缘套管。同样金属板碗形件可以具有相应地径向突起的凸缘。该设计方案使得金属成型件制造特别廉价，因为能够分别由一件式的金属套管或者一件式的金属板碗形件得到两个金属成型件。此外，由一件式的金属板碗形件制造金属成型件的优点在于，可以利用金属板碗形件的底部，以便于在底部上设置用于容纳与转向箱连接或能够与之连接的固定部件的孔或者开口。因此，不需要为了在金属连接件上安装具有用于容纳与转向箱连接或能够与之连接的固定部件的开口或者孔的容纳部件而进行额外的连接操作，例如焊接操作。另一方面，这种容纳部件使得能够相对于横向托架或者相对于在横向托架上焊接的金属成型件浮动地定位，由此又使得可以在x/y方向上进行简单的公差补偿，容纳部件例如以具有孔的金属板(金属盘)的形式与金属套管或者槽形的壳体分开制造并且在安装的状态下径向地与壳体重叠。

根据本发明的前桥托架的设计方案特别在于，成型用于在盖状的金属板(金属盘)中容纳固定部件的孔，金属板与金属成型件固定连接。金属板(金属盘)和横向托架在此优选互相焊接。在此，金属板(金属盘)成型为基本上平面的。因此，其不需要额外的成型步骤。 然而，金属板优选具有卡圈，卡圈至少沿着金属板圆周的部分长度延伸。

对应转向箱的固定部件固定地或者能够拆卸地与根据本发明的前桥托架的连接装置相连。根据有利的设计方案，固定部件成型为螺母或者螺纹衬套。螺母或者螺纹衬套在此插入连接装置的孔中或者设置为相对于孔对齐并且分别与金属成型件或者上面提到的容纳部件(金属板)连接，例如通过焊接或者螺栓连接。

根据本发明的前桥托架的另一有利的设计方案的特征在于，横向托架在上侧上在凹口区域中具有肩部。肩部同样提高了前桥托架或者其横向托架的抗弯刚度。肩部在此例如通过横向托架的脊形或者焊缝形的隆起定义。这种用于改善弯曲刚度的方法在横向托架的上方的金属板壳或上方的金属板件的成型中有利地实现。脊形或者焊缝形的隆起优选具有弧形的纵向延伸，因为由此同时在多个方向上改善抗弯刚度。

根据特别优选的设计方案，根据本发明的前桥托架的横向托架设有至少两个前面提到类型的连接装置。由此，不仅实现了转向箱在前桥托架的横向托架上的非常稳定和可靠的连接，而且此外还进一步在构件重量小的条件下改善了横向托架或者前桥托架的抗弯刚度。用于转向箱的额外的连接装置，例如成型为支座，优选在纵向托架上安装。

在构件重量小的条件下横向托架或者前桥托架的高的抗弯刚度方面也有利的是，根据本发明的另一设计方案，金属成型件和至少一个金属板壳和/或横向托架的至少一个型材部件由不同厚度和/或不同材料等级的钢板制造。由此横向托架或者前桥托架的抗弯刚度在构件重量不变或者甚至降低的情况下得以优化。

附图说明

下面借助示出了实施例的附图详细阐述本发明。附图中示出了：

附图1以立体图示出了不具有转向箱的根据本发明的前桥托架；

附图2以俯视图示出了不具有转向箱的附图1中的前桥托架；

附图3示出了前桥托架与其横向托架的相对附图1而言放大的部分视图；

附图4以仰视图示出了附图1中的前桥托架，该前桥托架具有安装在其上的转向箱以及安装的车轮导向部件。

具体实施方式

附图中示出了用于机动车的前桥托架(辅助框架)1，该前桥托架具有纵向托架2，3和与纵向托架互相连接的横向托架4。横向托架4成型为空心体。其在这里例如由上方的金属板壳4.1和下方的金属板壳4.2构成。上方的金属板壳4.1以及下方的金属板壳4.2例如分别具有基本上L形的横截面形状。纵向托架2，3优选同样成型为空心体。其例如分别由互相焊接的上方的金属板壳和下方的金属板壳构成。

此外，前桥托架1在其前面的末端设有连接纵向托架2，3的横梁5。横梁5例如由管子和在其末端上焊接的金属板成型部件6，7组装。

另外，前桥托架1具有支承和加固部件8，该部件例如由上方的金属板壳8.1和与之通过焊接连接的下方的金属板壳8.2成型。上方的金属板壳8.1沿着横向托架4的中间部分延伸并且直接与之邻接。下方的金属板壳8.2的末端与纵向托架2，3连接。在纵向托架2，3上安装用于支承机动车发动机或者驱动部件的支架或支座9，10。另外，纵向托架2，3上安装用于支承底盘悬架的部件的支座板11，12，其中这些支座板11，12也与横向托架4和支承和加固部件8上方的金属板壳8.1焊接。

在前桥托架(辅助框架)1上，成型用于支承车轮导向部件13，14，特别是横向导臂的支架。该支架此外设置在在行驶方向看纵向托架2，3的前面的末端上或者横梁5的金属板成型部件6，7的区域中。此外，横向托架的上方的金属板壳4.1和下方的金属板壳4.2的末端这样成型，即这些末端限定了用于旋转移动地支承横向导臂13的叉形的支架。各个叉形的支架在此由上方的金属板壳4.1的末端和下方 的金属板壳4.2的末端组成。

为了连接转向箱15，例如转向齿轮箱或者转向油缸，前桥托架1设有多个、优选四个连接装置16.1，16.2，17.1，17.2。连接装置16.1，16.2，17.1，17.2为了转向箱15在正的Z方向上的、基本上垂直的生产装配而设计。换言之，对应于转向箱15的连接装置16.1，16.2，17.1，17.2这样成型和设置，即转向箱15能够从下面(在机动车垂直轴方向看)引向前桥托架1并且在其上安装。两个连接装置16.1，16.2设置在横向托架4上并且两个其他的连接装置17.1，17.2设置在纵向托架2，3上。四个连接装置16.1，16.2，17.1，17.2限定了四点转向连接。在纵向托架2，3上的连接装置17.1，17.2例如成型为支座板，支座板分别设有螺纹钻孔或者螺母18并且在其中一个纵向托架上焊接。安装在横向托架4的连接装置16.1，16.2分别由定义了凹陷部的金属成型件19组成，该金属成型件插入在横向托架的前侧引入的凹口中并且与上方的金属板壳4.1和下方的金属板壳4.2形状配合地连接，优选焊接。在横向托架4中成型的凹口也可以称为切口或者凹处，金属成型件19设置在凹口中。

一体化到横向托架4中的金属成型件19在其下侧和沿着至少20mm的垂直区段开放，该垂直区段从下方的金属板壳4.2的下侧延伸优选直到上方的金属板壳4.1的上侧。在开放的垂直区段的上面末端上，金属成型件19具有开口20，例如用于容纳或者对齐地设置能够与转向箱15连接的固定部件21的孔。

附图中所示实施例中，金属成型件19成型为槽形的壳。从横截面看，金属成型件19具有U型或者大约半圆形的轮廓。在其下面末端上设有从下方卡合横向托架4的下方的金属板壳4.2的凸缘19.1。在其上面末端上，设置盖子形式的金属板(金属盘)19.2，该金属板设有开口20，优选设有用于容纳能够与转向箱15连接的固定部件21的孔。金属板19.2径向地突出于金属成型件19的槽形的部件19.3并且与之和/或与横向托架4的上方的金属板壳4.1固定连接，例如焊接。金属板19.2可以在其圆周上具有向上凸起的卡圈，该卡圈-如在附图1到3中所见-经板圆周的部分长度延伸。上面不设置卡圈 的金属板19.2的圆周的长度部分优选用作用于将横向托架4与金属板19.2焊接的接合边缘。

在金属板19.2的开口11中容纳或者在那对齐地设置固定部件21例如由螺纹衬套或螺母组成。螺母21与金属板19.2固定连接，例如焊接。螺纹衬套或者螺母21优选具有凸缘，其通过凸缘紧贴在金属板19.2上。

为了制造连接装置16.1，16.2的金属成型件19可以例如利用管子或者金属套管，将其在轴向方向分割，特别是二等分。在此优选凸缘套管作为金属套管。通过将各个槽形的金属成型件19焊接到横向托架4中，其上方的金属板壳4.1和下方的金属板壳4.2互相固定连接并且显著地加固了横向托架4。

代替将管子或者金属套管，特别是凸缘套管分割，例如二等分并且随后设有盖形的金属板19.2，为了制造金属成型件19也可以利用金属板碗形件，优选是具有一件式成型的凸缘的金属板碗形件。在这种情况下，槽形的部分19.3、凸缘19.1和盖状的部分19.2共同构成了一件式的金属成型件19，金属成型件为了连接转向箱15焊接到横向托架4的前侧的凹口(凹处)中。

然而特别优选根据在附图中示出的实施例的实施方式，其中金属成型件19的槽形的部分19.3设有具有用于容纳固定装置21的开口20的金属盘(金属板)19.2，金属盘径向地突出于槽形的部分19.3。因为这种实施方式使得连接装置16.1，16.2鉴于所需的公差方面特别容易安装，其中金属盘19.2可以相对于槽形的部分19.3或者横向托架4浮动地调节(定位)。

空心的、由金属板壳4.1，4.2组装的横向托架4的凹口(凹处)优选稍微比金属成型件19的横截面轮廓的最大的外形尺寸更宽，金属成型件19，例如在轴向方向上分割的凸缘套管的一半部分插入凹口中，这样金属成型件以径向的孔隙安装在凹口(凹处)中并且因此在制造焊接连接之前能够相对于横向托架4浮动地定位。

在支座板17.1，17.2上安装的螺母18中和在在金属成型件上安装的螺纹衬套或螺母21中分别旋入螺钉，将螺钉插入孔或者凹槽 中，孔或者凹槽在在转向箱15上安装的固定连接板15.1或者设置的固定吊耳15.2中成型(参见附图4)。

此外特别是在附图3中可以看到，横向托架的上面的板壳4.1在上侧在凹口(凹处)区域中具有肩部4.11。肩部4.11有利于横向托架4的加固并且由上面的金属板壳4.1的脊形或者焊缝形的隆起(结构)4.12定义。脊形或者焊缝形的隆起4.12在此特征在于弧形的纵向延伸。

一方面的金属成型件19与另一方面的上方的金属板壳4.1或者下方的金属板壳4.2优选由不同厚度和/或不同的材料等级的钢板制造，以便于使前桥托架1，特别是横向托架4的抗弯刚度在重量小的情况下得以优化。额外或替代性地，上方的金属板壳4.1与下方的金属板壳4.2也可以由不同厚度和/或不同的材料等级的钢板制造。

用于制造前桥托架1的钢板的板材厚度优选在1.5mm到3.5mm范围中。使用的钢板的材料等级可以例如是标准等级如S355MC和/或S420MC，但也可以是更高强度的钢板等级。

本发明的实施方式不限于附图中所示的实施例中。还可以考虑多个变体，这些变体也可以在与所示实施例不同的设计中利用到权利要求中所给出的本发明。例如，成型为空心体的横向托架4也可以由具有连接其腿部的盖部的C形的型材或者U形的型材或者管状型材(特别是方形空心型材)组成或者构成。