本發(fā)明涉及一種用于制造汽車軸的封閉的空心型材的方法，包括以下步驟：a)由金屬板制備扁坯，其中該扁坯在縱向上具有至少一個長度并且在橫向上具有至少一個寬度或者具有成型輪廓，b)成型該扁坯，其中產(chǎn)生了具有在扁坯的縱向上延伸的通道的開放的輪廓，c)成型該扁坯的側(cè)面，其中產(chǎn)生了具有周長和具有縱向間隙的空心型材，以及d)接合縱向間隙。

背景技術(shù)：

在底盤技術(shù)的領(lǐng)域中已知不同的軸和輪架。最初，軸形成了以能夠旋轉(zhuǎn)的方式安裝的車輪之間的剛性的橫向連接(“剛性軸”)。后來放棄了這種兩個車輪的剛性的連接。取而代之地，車輪安裝在輪架上，該輪架通過多個導(dǎo)向桿以移動的方式與汽車結(jié)構(gòu)連接(“單輪懸架”)。

所謂的“半剛性軸”代表了剛性軸和單輪懸架之間的折衷方式，其已知的變型為“扭桿梁后懸架”。類似于剛性軸，半剛性軸也形成了這兩個車輪之間的機(jī)械連接。盡管如此，與剛性軸相反，半剛性軸允許這兩個車輪之間的相對運(yùn)動。這通常通過半剛性軸的橫梁的有針對性的彈性的扭轉(zhuǎn)變形而實(shí)現(xiàn)。該橫梁通常為空心型材。橫梁的抗扭剛度通常沿其長度而變化：在橫梁的兩個端部上追求高的抗扭剛度，從而實(shí)現(xiàn)縱梁的可靠連接，而在橫梁的中間部分中追求較小的抗扭剛度，從而實(shí)現(xiàn)車輪之間的相對運(yùn)動。在該背景下顯然的是，橫梁的非常復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)通常是必要的。因此對這類部件的制造提出了特殊的要求。

現(xiàn)有技術(shù)中已知的制造這類用于軸的扭轉(zhuǎn)型材的可能性在于，首先在一個單獨(dú)的、大多連續(xù)的過程中制造焊接的、軋制到一定程度的管并隨后將制成的管在其中間的區(qū)段中通過沖頭壓制成u形，從而以可控的方式減小在該區(qū)段中的抗扭剛度。但是這種制造技術(shù)具有多個缺點(diǎn)。一個缺點(diǎn)在于，對于管的壓制而言材料必須具有較高的彎曲能力。這樣會導(dǎo)致不能使用許多高強(qiáng)度或超高強(qiáng)度的材料。另一個缺點(diǎn)為受限的設(shè)計自由度，因?yàn)橛删哂泻愣ㄖ荛L的管僅能夠成型成幾乎周長恒定的扭轉(zhuǎn)型材。

de102009031981a1中已知一種由金屬的扁坯制造扭轉(zhuǎn)型材的替代方法，該扭轉(zhuǎn)型材應(yīng)形成扭桿梁懸架的中間區(qū)段，即“橫梁”。為此在多個步驟中將矩形的金屬扁坯成型成為空心型材。隨后，將扁坯的縱邊緣相互焊接，從而形成封閉的空心型材。但是這種方法的挑戰(zhàn)在于產(chǎn)生可靠的焊接。因?yàn)橥ㄟ^扁坯的多次成型兩個縱向邊緣在這些成型步驟之后通常略微回彈，從而在縱向邊緣之間不能產(chǎn)生用于焊接的干凈的對接接頭。由于扭轉(zhuǎn)型材的橫截面沿著其長度而變化，因此兩個縱向邊緣沿其長度通常也以不同的程度回彈。這可能導(dǎo)致具有變化的間隙寬度的間隙，這進(jìn)一步使焊接變得困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于，這樣設(shè)計和擴(kuò)展開頭所述并且之前已詳細(xì)描述的方法，即，以高重復(fù)精度實(shí)現(xiàn)了空心型材的接合。

該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的方法而實(shí)現(xiàn)，即，這樣成型扁坯，使得至少在縱向間隙的區(qū)域內(nèi)、特別是在金屬板層面中產(chǎn)生壓應(yīng)力。

按照本發(fā)明的方法用于制造汽車軸的封閉的空心型材。該空心型材特別是涉及扭轉(zhuǎn)型材，例如扭桿梁懸架的橫梁。該方法設(shè)置為，首先由金屬板制備扁坯，其中該扁坯在縱向上具有至少一個長度并且在橫向上具有至少一個寬度或者具有成型輪廓。優(yōu)選使該長度明顯地長于該寬度。扁坯特別是可以形成為矩形的并因此在縱向上具有一個長度而在橫向上具有一個寬度，或者構(gòu)造為成型扁坯并且橫向于縱向具有多個長度而縱向于橫向具有多個寬度。另外，該方法至少設(shè)置兩個成型步驟：首先應(yīng)將扁坯這樣成型，以便于產(chǎn)生具有在扁坯的縱向上延伸的通道的開放的輪廓。通道理解為長形的凹陷或者長形的凹口。隨后應(yīng)這樣成型扁坯的側(cè)面，以便于產(chǎn)生具有周長和具有縱向間隙的空心型材。在通道旁邊的側(cè)邊的區(qū)域稱為側(cè)面。因?yàn)榭招男筒木哂锌v向間隙，因此其(還)不是一個封閉的空心型材。該方法最后設(shè)置為接合縱向間隙，由此由敞開的空心型材形成封閉的空心型材。

按照本發(fā)明設(shè)置為，這樣成型扁坯，以便于至少在縱向間隙的區(qū)域中、特別是在金屬板層面中產(chǎn)生壓應(yīng)力。特別是在步驟b)和c)之后并在步驟d)之前在縱向間隙中、特別是金屬板層面中產(chǎn)生壓應(yīng)力。扁坯應(yīng)這樣成型，即，在扁坯的形成縱向間隙的兩個側(cè)面之間產(chǎn)生接觸。該接觸可以在型材長度上在一個位置或多個位置上產(chǎn)生。優(yōu)選產(chǎn)生沿著縱向間隙的整個長度的連續(xù)的接觸。在縱向間隙中產(chǎn)生的壓應(yīng)力具有兩個優(yōu)點(diǎn)。首先，在型材成型過程中通過壓應(yīng)力產(chǎn)生了靠近邊緣的區(qū)域向外取向的彎曲。該彎曲促使縱向邊緣例如在邊緣對接的情況下切線式地接觸，從而形成精確的對接并且在縱向間隙和空心型材的相對的區(qū)域(通道)之間調(diào)整出所期望的、精確的間隔。第二，產(chǎn)生的壓應(yīng)力促成回彈力的最小化并且防止在從成型模中取出之后部件過度地開裂。這些效應(yīng)確保了可靠并且重復(fù)精確的成型以及縱向間隙的基本上無應(yīng)力的接合。壓應(yīng)力例如通過“材料過量”而實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選在縱向間隙的區(qū)域中的壓應(yīng)力在材料屈服極限以上。該壓應(yīng)力在邊緣對接中是最高的。縱向間隙(縱向間隙區(qū)域)旁邊的區(qū)域也受到產(chǎn)生的壓應(yīng)力影響，該壓應(yīng)力同樣可以有助于避免回彈，其中，壓應(yīng)力的高度朝向外、遠(yuǎn)離縱向間隙而減小。

根據(jù)該方法的一個設(shè)計方案，扁坯的寬度或者成型輪廓在至少一個位置上大于在成型過程中產(chǎn)生的、在空心型材的相同位置上的周長。使用具有稍微增大的寬度的扁坯是一種特別簡單的、在成型之后獲得具有在縱向間隙和縱向間隙區(qū)域中的壓應(yīng)力的空心型材的可能性。

在該方法的另一種設(shè)計方案中提出，在步驟a)中由鋼、特別是由高強(qiáng)度或者超高強(qiáng)度的鋼或者由現(xiàn)代的高強(qiáng)度多相鋼(例如dp780、fb780或者cp800)制備扁坯。鋼的特征在于良好的成型性和非常好的強(qiáng)度值。另外，鋼的使用實(shí)現(xiàn)了制造具有相對較薄的壁厚并因此具有更輕的重量的扭轉(zhuǎn)型材。在汽車結(jié)構(gòu)中追求更小的“簧下”重量(軸、車輪等)相對于“簧上”重量(汽車結(jié)構(gòu))的比率，從而使車輪負(fù)荷波動保持為較低。由鋼制成的具有較小壁厚的空心型材可以為此做出貢獻(xiàn)。

該方法的另一個設(shè)計方案設(shè)置為，扁坯具有0.5mm到4.0mm之間、特別是1.0mm到3.0mm之間的范圍內(nèi)的厚度。具有在給定的范圍內(nèi)的厚度的扁坯被證實(shí)為作為在足夠的剛性(盡可能大的厚度)和輕重量以及良好成型性(盡可能小的厚度)之間的較好的折衷。該扁坯可以具有恒定的、保持不變的厚度或者不同的厚度(所謂的定制板材、定制帶材或者定制的軋制板)。

根據(jù)該方法的另一個設(shè)計方案可以設(shè)置為，該扁坯具有小于21％的斷裂延伸率。與由管制造空心型材不同，通過由平面的扁坯進(jìn)行的空心型材的制造也可以使用具有更小的斷裂延伸率的材料。這例如允許使用高強(qiáng)度和超高強(qiáng)度的鋼。

根據(jù)該方法的另一個設(shè)計方案設(shè)置為，扁坯在步驟b)中通過深沖和/或拉伸和/或沖壓-提高而成型。深沖是拉伸壓縮成型的一種變型并且實(shí)現(xiàn)了敞開的空心體的制造。深沖可以在大批量生產(chǎn)中使用冰因此特別適用于制造汽車的一些部分。拉伸屬于拉伸成型方法而且特征在于簡單和低成本的實(shí)施。在成型過程中，優(yōu)選使用間隔的壓緊裝置，從而確保盡可能最小的材料的延伸。

在該方法的另一種設(shè)計方案中提出，扁坯這樣成型，即，產(chǎn)生對接接頭或搭接接頭。對接接頭和搭接接頭均表示對于接下來的焊接而言有利的預(yù)處理?？v向間隙的焊接可以在沒有額外的預(yù)處理步驟的情況下直接在成型步驟之后進(jìn)行。

該方法的另一個設(shè)計方案設(shè)置為，扁坯這樣成型，即，在開放的輪廓的兩個端部上的橫截面為大致u形。優(yōu)選在步驟b)之后和在步驟c)之前形成這種形狀，即，在通道成型之后和在隨后將側(cè)面成型成為空心型材之前。優(yōu)選橫截面形狀是鏡像對稱的。

根據(jù)該方法的另一種設(shè)計方案提出，扁坯這樣成型，即，在開放的輪廓的中間的橫截面為大致w形。優(yōu)選在步驟b)之后和在步驟c)之前形成這種形狀，即，在通道成型之后和在隨后將側(cè)面成型成為空心型材之前。優(yōu)選橫截面形狀是鏡像對稱的。

最后，在該方法的另一個設(shè)計方案中提出，在步驟d)中通過熔焊、釬焊、粘合或機(jī)械的接合方法使縱向接縫接合。熔焊方法、釬焊方法以及粘合方法均為材料接合的接合方法。通過熔焊方法可以實(shí)現(xiàn)具有高強(qiáng)度的耐熱的連接。粘合方法相反地具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即，更低的能量需求以及避免熱導(dǎo)致的在接合位置的周圍中組織結(jié)構(gòu)變化。替代性地可以通過機(jī)械的接合方法接合縱向間隙。

附圖說明

隨后借助僅示出了一個優(yōu)選的實(shí)施例的附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。其中：

圖1a示出了由具有矩形形狀的金屬板制成的扁坯，

圖1b示出了由金屬板制成的成型扁坯，

圖1c示出了靠近端部輪廓剪切的成型扁坯，

圖2以示意圖示出了按照本發(fā)明的方法的流程。

具體實(shí)施方式

圖1示出了由金屬板制成的扁坯1，該扁坯可以在按照本發(fā)明的方法中成型成為空心型材。該扁坯1首先具有矩形的形狀(矩形扁坯)并且在縱向上具有長度l和在橫向上具有寬度b(圖1a)。矩形扁坯在成型步驟b)之后進(jìn)行成型切割，特別是在縱向上延伸的邊緣。該扁坯1可選地是成型扁坯(圖1b)，該成型扁坯橫著在縱向上具有多個長度l并且豎著在橫向上具有多個寬度b或者具有相應(yīng)的成型輪廓。該成型扁坯在成型步驟b)的過程中優(yōu)選通過間隔開的壓緊裝置深沖，其中，在接合之后才進(jìn)行切割(端部切割)。另一種扁坯1可選地在圖1c中示出，該扁坯作為靠近端部輪廓切割的成型扁坯，其具有橫著在縱向上具有多個長度l并且豎著在橫向上具有多個寬度b或者具有相應(yīng)的成型輪廓。

通過分為七個步驟的按照本發(fā)明的方法由扁坯1制造封閉的空心型材2。

在步驟i中，準(zhǔn)備由金屬板制成的平面的扁坯1。在縱向邊緣上切割扁坯1并且對應(yīng)于圖1b中示出的扁坯1。在步驟ii中，扁坯1在兩個端部3的區(qū)域中這樣成型，即，分別產(chǎn)生凹口4。通過深沖和/或拉伸成型使扁坯1這樣成型，即，產(chǎn)生了具有在扁坯1的縱向上延伸的通道5的開放的輪廓(步驟iii)。在步驟iv中，通道5沿相反的方向變形并且就此具有彎曲的形狀。使得在中間的通道5旁邊延伸的扁坯1的側(cè)面6,7隨后朝通道5的方向變形(步驟v)。隨后，使扁坯1的側(cè)面6,7進(jìn)一步變形，其中產(chǎn)生具有縱向間隙9的空心型材8(步驟vi)。封閉的空心型材2隨后通過縱向間隙9的焊接(邊緣焊接)而產(chǎn)生，其中產(chǎn)生了連接兩個側(cè)面6,7的焊縫10(步驟vii)。

在空心型材2的兩個非平面的端部上，空心型材2的制造使用了具有切割的橫向邊緣的扁坯1。這類扁坯例如在圖1c中示出。最后在圖2中以示意圖示出了按照本發(fā)明的方法的流程。該方法包括以下步驟：a)準(zhǔn)備扁坯1，b)扁坯1的成型(通道5)，c)扁坯1的成型(側(cè)面6,7)，以及d)縱向間隙9的接合(邊緣焊接)。

附圖標(biāo)記列表

1扁坯

2封閉的空心型材

3(扁坯1的)端部

4凹口

5通道

6,7(扁坯1的)側(cè)面

8空心型材

9縱向間隙

10焊縫

l(扁坯1的)長度

b(扁坯1的)寬度

u(空心型材8的)周長