專利名稱：制作組合結構中扭轉梁車軸的方法
技術領域：
本發明涉及到制作分別具有輕質金屬縱臂和鐵質橫梁的扭轉梁車軸的方法。
背景技術：
歐洲專利EP0774369B1揭示了一種機動車輛的扭轉梁車軸，其具有兩個承載車輪的縱臂和設置于其之間的橫梁。縱臂利用觸變成型工藝制作，也就是說以(鋁)壓鑄工藝隨后進行熱處理。將用與橫梁相同的材料(即可焊接的材料)制成的鑲塊插入到縱臂內并利用觸變成型工藝與縱臂貼合結合，從而可以在鑲塊(及有效縱梁)和橫梁之間形成焊接連接。因此，能夠在組合結構中制作扭轉梁車軸，其中縱臂用鋁制作，橫梁用實心鋼(solid steel)材料制成。本方法的缺點在于相互對應的元件(即鑲塊和橫梁)必須非常嚴格地彼此對齊以形成焊接連接。這樣的互相對應的元件的對準非常耗時且復雜。特別是，由于插入件實際上是暴露在相當大的溫度影響和變化中，情況還可能是鑲塊從原位置發生移位， 即使是很小的移位。另外，上述元件的壁厚必須彼此匹配。在焊接連接建立之后所涉及的工作量也相當大，因為其本身的焊縫或者覆蓋面必須被加工成光滑面以防止切口負載的狀況。焊縫根部的質量也需要檢查。此外，隨后焊縫必須要做質量確認從而可以確定焊縫是否有減少使用壽命的缺陷，而這些需要使用所謂的非破壞性材料測試(例如表面裂紋試驗，X 射線和/或超聲波檢查)來進行。另外，焊縫處于橫梁和縱臂之間的過渡區，而該過渡區從根本上要承受特別高的扭轉和彎曲的負荷。EP0788903B1類似地涉及到一種混合結構的扭轉梁后車軸。同樣地，在 EP0788903B1中橫梁是與縱臂相連，后者需經過壓鑄成型工藝，在此工藝中，鋁在冷卻過程中會收縮。從這方面看來，EP 0788903B1識別出縱臂與橫梁連接的區域內有腐蝕的風險， 從而提供了一些表面處理的特殊方法。因此總的看來，制作混合結構中的扭轉梁車軸的方法，特別是扭轉梁后車軸是公知的，其中縱臂由輕質金屬(例如鋁)制作，連接縱臂的橫梁用鐵質金屬(例如高強度鋼) 制作。這基于應當研發需要有最少可能油耗的車輛這一認知，而重量對于油耗有著重要的影響。從這方面看，使用輕質金屬(例如鋁)或者使用鋁元件替代鋼元件是有利的，且這樣會明顯導致重量降低因而會節油。然而，這樣出現的問題在于輕質金屬(例如鋁)不可以在需要承受高負荷、并經受例如嚴重的塑性變形并也可稱為扭轉模式的區域(例如連接兩個縱臂的橫梁的情況)無條件地使用。由于涉及到強度和硬度，因此在這些區域提供了高強度鋼。這就涉及到在兩種不同材料之間牢固連接的問題。在此，直接的焊接連接是不太可能的，這也是為何EP0774369B1提議在觸變成型中使用鋼鑲塊，盡管這樣會導致上面提到的缺點。
發明內容
本發明基于提供一種扭轉梁車軸(尤其是一種扭轉梁后車軸)的制作方法的目的，其提供了一種既考慮到了經濟可行性、又滿足機動車工業所需的質量標準、還可以免除復雜的對齊工作或后處理的扭轉梁車軸。根據本發明，本發明的目的可以由具有權利要求1中的特征的方法來達到。進一步的，本發明其他有優勢的構造由附屬權利要求書揭示。
具體實施例方式應該指出，下面說明書部分單獨提到的特征可以以任何需要的、有技術意義的方式彼此結合，并揭示本發明的其它配置。說明書額外地描繪和詳述了本發明的一些實施方式。根據本發明，制作扭轉梁車軸的方法，尤其是前輪驅動的機動車輛的扭轉梁后車軸的制作方法至少包括下列步驟為各個縱臂制作鑄模，將橫梁的合適端部插入到鑄模中的相應的凹陷內，然后將液態的輕質金屬倒入鑄模中以形成縱臂，從而，隨著液體的倒入，液態輕質金屬環繞插入鑄模中凹陷的橫梁端部流動，使得導入鑄模的熔融輕質金屬冷卻，從鑄模中除去與橫梁端部結合的冷卻的輕質金屬。本發明提供了制作扭轉梁車軸的方法，其中，當橫梁的合適端部插入鑄模內后，液態的輕質金屬(例如熔融鋁)被倒入鑄模。如果熔融的輕質金屬隨后導入鑄模，液態輕質金屬可以環繞合適端部流動。這樣，不同于現有技術中已知的鋁壓鑄模成型工藝，扭轉梁車軸被一種簡單永久模具制作出，其中在型鋼周圍澆鑄輕質金屬元件。所需懸架或者底盤組件的結合點可以另外在用于縱臂的鑄模中提供，這樣明顯的優勢在于因為使用永久模鑄工藝而在各個縱臂的構造和設計上可以實現特定的自由。因此，優點在于根據本發明的永久模鑄工藝使得能夠制作非常復雜并同樣與橫梁相連的縱臂，其中還同時鑄入用于例如車身，彈簧，減震，車輪的連接點。熔融輕質金屬在冷卻期間收縮是有利的，這樣縱臂與橫梁或其端部實際上會通過壓入力結合或摩擦地結合。橫梁可以采用不同截面的封閉空心型材制作。舉個例子，橫梁可以由具有圓形或者多邊形橫截面的鋼管制作。然而，提供在橫梁的合適端部不同于中心部分的型材也可行。 舉例說，橫梁可以具有U型或V型的合適端部，而剩余部分可以具有封閉的空心型材或開放式的型材。但是，端部也可以具有圓形、橢圓形或多邊形的形式，或者例如在封閉空心型材上具有突起。為了在縱臂和橫梁或其合適的端部之間構建貼合配合，本發明的范圍內優選地在合適的端部提供凹陷，例如圓形，長形的孔等。當液態輕質金屬被倒入鑄模中時，液態金屬不僅會環繞端部的外部流動，還會進入凹陷中。在冷卻期間，熔融的輕質金屬會收縮，因而能夠形成除了上述的有利的貼合配合之外，還可以建立上述的壓入配合和/或摩擦力結
I=I O當然也可以設置指向內的圓形部分或者沖壓部件替換開放的凹陷，當將液態輕質金屬倒入鑄模時，液態輕質金屬可以流入或者穿過該圓形的部分或者沖壓部件。本發明內容中還優選地使在將液態輕質金屬導入鑄模之前插入橫梁端部的鑄模凹陷開放程度較大，其與合適端部的輪廓相匹配，使得出現較小的結合間隙，優選地沒有任何間隙當部件都被結合起來后，在液態金屬進入鑄模之前，橫梁的端部因此至少有部分與凹處的周壁相抵。端部深入鑄模后因而會被后續的液態金屬流包圍。在一個有優勢的程序中，在將液態輕質金屬(例如熔融液)導入或倒入鑄模中之前使兩個部件會彼此對齊，優選地使鑄模和橫梁對齊。扭轉梁車軸當然具有兩個縱臂，橫梁在縱臂之間延伸。這并非是說在本發明范圍內通過鑄造使兩個縱臂同時與橫梁結合，或者是通過鑄造先使一個縱臂與橫梁結合再使另一縱臂與橫梁結合。當然，鑄模是可以重復使用的。根據本發明通過鑄造在縱臂和橫梁之間建立的連接可以承受高動態載荷。因此可以從縱臂向橫梁可靠地傳輸扭轉的和彎曲的力的。橫梁在補償引入的力時作用為扭桿。根據本發明的扭轉梁車軸可以被高效生產，并且具有良好的靜態和動態載荷行為。更進一步的，也可實現優化重量的實施方式。焊縫，螺釘，鉚釘的消除都對此有貢獻。更進一步的，鑄造連接可以非常有效地結合不同金屬材料制成的縱臂和橫梁。由基于鋁和/或鎂的輕質金屬制作的縱臂與由鋼或者高強度鋼制作的橫梁的組合尤其適用。優點還在于可以免卻費時的后續操作。
權利要求
1.一種制作扭轉梁車軸的方法，所述扭轉梁車軸分別具有輕質金屬的縱臂和鐵金屬橫梁，所述方法至少包含下列步驟 為各個所述縱臂制作鑄模，將所述橫梁的合適端部插入所述鑄模中的相應的凹陷， 然后將液態的輕質金屬倒入所述縱臂的所述鑄模， 允許導入所述鑄模的所述熔融輕質金屬冷卻， 從所述鑄模中移出與所述橫梁端部結合的冷卻輕質金屬。
2.根據權利要求1的方法，其中，當所述液態輕質金屬被倒入所述鑄模時，所述輕質金屬環繞所述橫梁插入所述鑄模的端部流動。
3.根據權利要求1或2的方法，其中，使用永久模鑄造制作所述扭轉梁車軸，被成型在圍繞所述橫梁端部鑄造成型所述縱臂的液態輕質金屬。
4.根據前述權利要求中任意一項的方法，其中，在所述縱臂的鑄模中，提供用于懸架或底盤組件的連接點。
5.根據前述權利要求中任意一項的方法，其中，當所述熔融輕質金屬冷卻后，所述橫梁端部至少以壓入配合或摩擦地與所述縱臂結合。
6.根據前述權利要求中任意一項的方法，其中，通過為所述橫梁端部設置凹陷使得所述橫梁端部與所述縱臂貼合結合，其中當結合液態輕質金屬被導入所述鑄模時可以流入所述凹陷。
7.根據前述權利要求中任意一項的方法，其中，所述扭轉梁車軸的兩縱臂同時通過鑄造與所述橫梁結合。
8.根據前述權利要求中任意一項的方法，其中，在所述液態輕質金屬倒入所述鑄模之前，使所述鑄模和所述橫梁彼此對齊。
全文摘要
本發明涉及了一種制作扭轉梁車軸的方法，所述扭轉梁車軸分別具有輕質金屬的縱臂和鐵金屬橫梁，本發明提出了至少包含下列步驟的方法為各個縱臂制作鑄模，將橫梁的合適端部插入鑄模中相應的凹陷，然后將液態的輕質金屬倒入用于縱臂的鑄模，允許導入鑄模的熔融輕質金屬冷卻，從鑄模中移出與橫梁端部結合的冷卻輕質金屬。
文檔編號B22D19/00GK102451902SQ20111030016
公開日2012年5月16日 申請日期2011年9月29日 優先權日2010年10月19日
發明者M·西蒙 申請人:福特環球技術公司