DE10058115A1 - Hilfsrahmenmodul - Google Patents

Abstract

Ein Hilfsrahmenmodul für ein Kraftfahrzeug, umfaßt eine vordere Quertraverse (2) und eine hintere Quertraverse (3), die über zwei Längstraversen (4) zu einem geschlossenen Hilfsrahmen (1) verbunden sind, welcher derart ausgebildet ist, um von unten an einer Fahrzeugkarosserie befestigt zu werden und um im befestigten Zustand einen Motorraum zu umgeben. An dem vorderen Querträger (2) sind mindestens zwei parallel zueinander verlaufende Leitungen (63, 64) für ein gasförmiges oder flüssiges Medium vorgesehen, die sich jeweils im wesentlichen über die Breite des Hilfsrahmens (1) erstrecken und deren Anschlüsse (65, 66, 67) derart angeordnet sind, daß wenigstens zwei Leitungen in Gegenrichtung durchströmbar sind. Damit wird ein Hilfsrahmenmodul geschaffen, das sich durch ein hohes Energieabsorptionsvermögen auszeichnet und bei einem Kraftfahrzeug eine hohe Crashsicherheit ermöglicht. Überdies ist das Hilfsrahmenmodul effizient montierbar und verbessert die fahrdynamischen Eigenschaften des Kraftfahrzeuges. Die vordere Quertraverse vereint hierbei die Funktionen eines Kühlers, insbesondere eines Ladeluftkühlers, eines Crashelementes sowie einer Motorraumkapsel in einer Baueinheit.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hilfsrahmenmodul für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine vordere Quertraverse und eine hintere Quertraverse, die über zwei Längstraversen zu einem geschlossenen Hilfsrahmen verbunden sind, welcher derart ausgebildet ist, um von unten an einer Fahrzeugkarosserie befestigt zu werden und um im befestigten Zustand einen Motorraum zu umgeben.

Derartige Hilfsrahmenmodule, die auch als Vollhilfsrahmen bezeichnet werden, da sie einen ringartig geschlossenen Rahmen bilden, sind beispielsweise aus der DE 39 32 295 A1, der WO 96/19373 A oder der EP 0 678 441 A1 bekannt. Der Hilfsrahmen liegt dabei zumeist unterhalb des Fahrzeugmotors oder umschließt diesen oder Komponenten desselben, so daß der Begriff Motorraum hier in einem weiten Sinne zu verstehen ist.

Üblicherweise werden Hilfsrahmenmodule dazu eingesetzt, um Teilbereiche des Vorderwagens eines Kraftfahrzeuges vorzumontieren und die vormontierte Einheit dann in die Karosserie des Fahrzeugs einzufügen und mit dieser zu verbinden. An dem Hilfsrahmenmodul werden Fahrzeugkomponenten wie beispielsweise eine Radaufhängung oder auch hydraulische Aggregate für eine Fahrzeuglenkung und dergleichen angebracht. Überdies ist es möglich, den Fahrzeugmotor selbst unmittelbar an dem Hilfsrahmenmodul abzustützen, wie dies in der WO 96/19373 A beschrieben ist.

Neben einer möglichst hohen Steifigkeit im Hinblick auf die Fahrdynamik sowie einem hohen Energieabsorptionsvermögen bei einem Fahrzeugunfall bzw. Crash müssen bei der Konzeption und Konstruktion eines Hilfsrahmenmoduls vor allem auch fertigungs- und montagetechnische Gesichtspunkte berücksichtigt werden. Durch die beengten Raumverhältnisse im Motorraum infolge einer Vielzahl von dort anzuordnenden Elementen und Aggregaten, wie beispielsweise einem ABS-System, einer Servolenkung, einer möglichst großen Fahrzeugbatterie, Aggregaten für eine Klimaanlage, etc. ergeben sich weitere konstruktive und montagetechnische Einschränkungen. Dies gilt insbesondere für Fahrzeuge mit einem kurzen Vorderwagen, wie beispielsweise bei Personenwagen der Kompaktklasse und bei Kleinwagen. Gerade bei solchen Fahrzeugen sind im Falle eines Crashs die zur Verformung und damit zur Energieabsorption zur Verfügung stehenden Wege verhältnismäßig kurz, so daß anzustreben ist, das Verformungspotential der vorhandenen Komponenten möglichst gut auszunutzen, um die Fahrzeuginsassen und auch den Unfallgegner möglichst wirkungsvoll zu schützen. Überdies besteht ein großes Interesse daran, einen möglichst großen Anteil der Montage der im Motorraum anzuordnenden Komponenten außerhalb der Fahrzeugkarosserie vorzunehmen, da aufgrund der beengten Raumverhältnisse eine unmittelbare Montage im Motorraum ineffizient und zudem fehlerträchtig wäre.

Die Anmelderin hat in der später veröffentlichten Patentanmeldung DE 199 23 693.3 bereits ein Hilfsrahmenmodul der eingangs genannten Art vorgeschlagen, mit dem erhebliche Fortschritte bei der aktiven und passiven Crashsicherheit, der Montage sowie der Steifigkeit des Vorderwagens im Fahrbetrieb erzielt werden. Kennzeichnend hierfür ist der zusätzliche, in sich geschlossene Hilfsrahmen, der eine weitere Crashebene unterhalb einer Hauptcrashebene des Vorderwagens bildet, die bei herkömmlichen Fahrzeugkarosserien durch zwei sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Längsträger definiert wird, jedoch auch durch andere Karosseriestrukturen gebildet werden kann. Aufgrund seiner Anordnung bzw. Befestigung von unten an einer Kraftfahrzeugkarosserie wird eine Verminderung der auftretenden Verformungen im Bodenbereich der Fahrgastzelle und damit eine Verminderung der Verletzungsgefahr im Fußraum erreicht.

Insbesondere die vornliegende Quertraverse bedeutet hierbei einen zusätzlichen Gewichts- und Kostenfaktor. Überdies schränkt die zusätzliche Quertraverse den verfügbaren Bauraum weiter ein. Dies ist gerade bei einer kompakten Bauweise des Vorderwagens problematisch. Bei dem Hilfsrahmenmodul nach der DE 199 23 693.3 wurde daher bereits ein Teil einer Leitung für einen Ladeluftkühler in die vordere Quertraverse integriert, indem die vordere Quertraverse an ihren in Breitenrichtung des Hilfsrahmens seitlichen Randbereichen mit Stutzen versehen und die vordere Quertraverse als Verbindungsrohr verwendet wurde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hilfsrahmenmodul der eingangs genannten Art im Hinblick auf eine kompakte Bauweise bei Aufrechterhaltung einer hohen Crashsicherheit sowie günstiger Montage- und Fahrdynamikeigenschaften weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch ein Hilfsrahmenmodul der eingangs genannten Art gelöst, bei dem an dem vorderen Querträger mindestens zwei parallel zueinander verlaufende Leitungen für ein gasförmiges oder flüssiges Medium vorgesehen sind, die sich jeweils im wesentlichen über die Breite des Hilfsrahmens erstrecken und deren Anschlüsse derart angeordnet sind, daß wenigstens zwei Leitungen in Gegenrichtung durchströmbar sind.

Die Hin- und Rückleitungen der Quertraverse werden aufgrund ihrer exponierten Anordnung in der Fahrzeugfront bevorzugt zu Kühlzwecken genutzt, wobei das zu kühlende Medium beispielsweise die verdichtete Ladeluft eines Laders auf dem Weg zu der Motorsaugseite sein kann. Weiterhin ist es möglich, die Leitungen zur Motorkühlung zu nutzen. Dabei kann die Quertraverse sowohl als Hauptkühler oder auch zusätzlich zu einem weiteren Kühler eingesetzt werden. Als Kühlmedium kommen demzufolge flüssige Medien wie Wasser oder Öl in Frage. Weiterhin ist es möglich, die Quertraverse als Kondensator zu Klimatisierungszwecken einzusetzen. In sämtlichen Fällen lassen sich entsprechende Rohrleitungen im Motorraum einsparen, wodurch im Endeffekt sowohl ein Raumgewinn als auch eine Vereinfachung der Montage sowie eine Verringerung der Teilevielfalt erhalten wird. Überdies ergibt sich aufgrund der Nutzung der doppelten Breite des Hilfsrahmens als Kühlstrecke eine besonders wirkungsvolle Kühlung, die mit bisherigen Lösungen nicht verwirklicht werden kann.

Bevorzugt weist die vordere Quertraverse ein Hohlkammerprofil mit mindestens einer sich im wesentlichen über die Breite des Hilfsrahmens erstreckenden Hohlkammer auf, wobei wenigstens eine Leitung innerhalb des Hohlkammerprofils verläuft. Prinzipiell ist es möglich, in oder an der vorderen Quertraverse Leitungen in Form von Rohren oder Schläuchen zu verlegen. Die Hohlkammer kann jedoch auch unmittelbar selbst als Leitung genutzt werden, wodurch der Aufbau des Leitungssystems sehr einfach wird. Weiterhin bilden die Hin- und Rückleitung eine kompakte Einheit, so daß die vordere Quertraverse als ein Sub-Modul gefertigt werden kann. Das Hohlkammerprofil kann als Gußteil oder Strangpreßteil hergestellt werden. Es ist auch möglich dieses durch Innenhochdruckumformen zu fertigen oder aus einzelnen Blechelementen zusammenzufügen.

Vorzugsweise verlaufen zwei in Gegenrichtung durchströmbare Leitungen innerhalb des Hohlkammerprofils, woraus ein besonders kompakter Aufbau resultiert. Werden an der vorderen Quertraverse mehr als zwei Leitungen vorgesehen, so ist es in Fortführung dieser Überlegung vorteilhaft, wenn alle Leitungen durch Hohlkammern an der vorderen Quertraverse gebildet sind.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Anschlüsse von in Gegenrichtung durchströmbaren Leitungen an einer Seite in Breitenrichtung des Hilfsrahmens kurzgeschlossen. Hierdurch wird eine weitere Vereinfachung des Aufbaus der Kühlerstruktur sowie der hierfür erforderlichen Leitungen im Motorraum erreicht. Der Kurzschluß kann über ein kurzes Verbindungsstück erfolgen, wodurch die vordere Quertraverse in ihrer Form einfach bleibt. Die Anschlüsse an einer Seite in Breitenrichtung des Hilfsrahmens können jedoch auch innerhalb des Hohlkammerprofils kurzgeschlossen sein, woraus eine etwas kompaktere Bauweise resultiert. Werden die Leitungen auf der Kurzschlußseite über eine Überströmöffnung unmittelbar aneinander angeschlossen, so läßt sich der Montageaufwand besonders gering halten.

Es kann jedoch zwischen den Anschlüssen von zwei in Gegenrichtung durchströmbaren Leitungen an einer Seite in Breitenrichtung des Hilfsrahmens auch ein außerhalb der Quertraverse angeordneter Kühler eingekoppelt werden, um die Kühlwirkung durch eine größere Wärmetauschfläche weiter zu verbessern. Beispielsweise kann ein Ladeluftkühler an einer Seite des Hilfsrahmens angeschlossen werden. Da die Anschlüsse auf einer gemeinsamen Seite des Hilfsrahmens liegen, können zusätzliche Leitungen im Motorraum vermieden werden. Der von den Leitungen der vorderen Quertraverse bewirkte zusätzliche Kühleffekt der Ladeluft kann dazu genutzt werden, den motorischen Verbrennungsprozeß weiter zu optimieren oder aber auch dazu, den Ladeluftkühler etwas kleiner zu gestalten.

Die Hin- und Rückführung der Leitungen der vorderen Quertraverse erlaubt es in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weiterhin, die Außenanschlüsse der in Gegenrichtung durchströmbaren Leitungen an der gleichen Seite in Breitenrichtung des Hilfsrahmens anzuordnen. Dies ist insbesondere dann günstig, wenn wie bei in Querrichtung eingebauten Motoren der Ansaugtrakt und der Auspufftrakt des Motors in bezug auf den Hilfsrahmen auf der gleichen Seite liegen. Die Verbindungen zwischen den Ladeluft-Anschlüssen und dem Motor bleiben dann kurz. Überdies lassen sich die Strömungsverluste in der Ladeluftleitung gering haften. Dies gilt in entsprechender Weise selbstverständlich auch für andere zu kühlende Medien in bezug auf ihre Motor- oder sonstigen Aggregatanschlüsse.

Das Hohlkammerprofil der vorderen Quertraverse kann in vorteilhafter Ausgestaltung als dreischalige Blechkonstruktion mit einem oberen Element, einem unteren Element und einem Zwischenelement ausgebildet werden. Das obere Element bildet dann mit dem Zwischenelement eine erste Hohlkammer und das untere Element mit dem Zwischenelement eine zweite Hohlkammer. Beide Hohlkammern sind durch eine Überströmöffnung in dem Zwischenelement auf einer Seite in Breitenrichtung des Hilfsrahmens miteinander verbunden sind, wobei die Außenanschlüsse an der in Breitenrichtung gegenüberliegenden Seite des Hilfsrahmens angeordnet sind.

In diesem Zusammenhang ist es weiterhin möglich, zwei der Blechelemente im wesentlichen in Richtung der hinteren Quertraverse als eine flächenhafte Wandstruktur zur bodenseitigen Abdeckung des Motorraums zu verlängern. Zwischen den verlängerten Blechelementen sind dann flache Hohlkammern ausgebildet, die sich in Breitenrichtung des Hilfsrahmens erstrecken und zu den in Gegenrichtung durchströmbaren Leitungen parallel geschaltet sind. Dabei können beispielsweise einige der flachen Hohlkammern der Hinleitung und andere der flachen Hohlkammern der Rückleitung zugeordnet werden, um die Wärmetauschfläche zu vergrößern. Es ist auch möglich, die Hinleitung allein in dem Hohlkammerprofil anzuordnen und in der flächenhaften Wandstruktur lediglich Rückleitungen vorzusehen, oder aber dies umzukehren. Neben der verstärkten Kühlwirkung bewirkt die flächenhafte Wandstruktur eine bodenseitige Kapselung des Motorraums, woraus eine Verbesserung der Schalldämmung resultiert. Überdies wird die Steifigkeit der Vorderwagenstruktur in für die Fahrdynamik günstiger Weise erhöht. Zudem steigt das Energieabsorptionsvermögen im Falle eines Frontal- oder Offsetcrashs.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in an das Hohlkammerprofil ein separater Kühler mit einer Vielzahl von in Breitenrichtung des Hilfsrahmens verlaufenden Leitungen angesetzt, wobei deren Anschlüsse derart angeordnet sind, daß diese Leitungen in Gegenrichtung zu einer innerhalb des Hohlkammerprofils angeordneten Leitung durchströmbar sind. Diese Leitungen des separaten Kühlers können in der vorstehend bereits beschriebenen Art und Weise zusammengeschaltet werden. Trotz des separaten Kühlers bleibt aufgrund dessen unmittelbaren Ansetzens an der vorderen Quertraverse eine kompakte Baueinheit erhalten, welche die Wirkung eines vollen Kühlers mit großer Wärmetauschfläche in besonders kompakter Art und Weise integriert. Der Kühler trägt hierbei mit seiner Bauteilstruktur organisch zur Steigerung der Steifigkeit der Fahrzeugstruktur wie auch der Crashsicherheit bei.

Vorzugsweise wird der separate Kühler durch eine Vielzahl von im wesentlichen parallelen Rohren gebildet, die über mindestens zwei sich quer zu den Rohren erstreckenden Lamellen miteinander verbunden und an dem Hohlkammerprofil befestigt sind.

In einer alternativen Ausführungsvariante ist der Kühler durch ein einstückiges Gußteil gebildet, das an dem Hohlkammerprofil befestigt ist und an seiner Befestigungsseite an dem Hohlkammerprofil anliegende Rippen aufweist, welche mit dem Hohlkammerprofil Leitungen in Form von Hohlkammern ausbilden, die sich in Breitenrichtung erstrecken. Zudem weist das Gußteil an seiner von der Befestigungsseite abgewandten Außenseite weitere Rippen auf, die im wesentlichen quer zu den erstgenannten Rippen angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich bei einfacher Fertigung eine besonders große Wärmetauschfläche.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung ist die vordere Quertraverse lösbar mit frontseitigen Enden der Längstraversen gekoppelt. Dies ermöglicht nicht nur eine zunächst separate Herstellung der vorderen Quertraverse getrennt von den weiteren Elementen des Hilfsrahmens, sondern auch die Bildung einer definierten Schnittstelle, die eine montagetechnische Aufteilung des Hilfsrahmenmoduls in Sub-Module erlaubt, welche zunächst einzeln zusammengebaut und anschließend zu dem Hilfsrahmenmodul zusammengesetzt werden, bevor dieses dann wiederum als Einheit in die Fahrzeugkarosserie eingebaut wird.

Vorzugsweise weist die vordere Quertraverse an ihren Enden zu den Längstraversen umgebogene Schenkel auf, an deren Enden die Längstraversen angekoppelt sind, wobei die Längstraversen den jeweiligen Schenkel fortsetzen. Der Hilfsrahmen kann hierdurch verhältnismäßig breit ausgebildet werden, um so eine Vielzahl von Fahrzeugkomponenten zu tragen, die an dem Hilfsrahmen bereits vor dessen Anbringung an der Fahrzeugkarosserie montiert werden. Die bügelförmige Ausbildung der vorderen Quertraverse ermöglicht überdies bei einer kompakten Bauweise des Fahrzeugvorderwagens die Aufnahme von großen Getrieben mit ihren oftmals nach außen überstehenden Deckeln und Ölwannen.

Die Bügelform der vorderen Quertraverse läßt sich weiterhin dazu nutzen, die Anschlüsse der in die vordere Quertraverse integrierten Leitungen noch näher an die zugehörigen Gegenanschlüsse, beispielsweise am Motorblock, zu bringen, ohne daß hierdurch die Sub-Modulstruktur des Hilfsrahmenmoduls aufgegeben werden müßte. Der Leitungsaufwand im Motorraum bleibt dadurch besonders gering. Vorzugsweise erstreckt sich hierzu wenigstens eine Leitung in einen oder beide Schenkel der vorderen Quertraverse hinein. Die Schenkel können dazu bis auf Radhöhe in Richtung der Längstraversen nach hinten geführt werden.

Die in Gegenrichtung durchströmbaren Leitungen bilden ein erstes System. In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind zusätzlich zu diesem System ein zweites oder weitere, gleichartige Systeme unabhängig von dem ersten System vorgesehen. Die Systeme können in Reihe oder auch parallel geschaltet werden. Dadurch ist es möglich, die vordere Quertraverse gleichzeitig für verschiedene Kühlungsaufgaben zu nutzen. Beispielsweise ist es möglich, in Fahrzeuglängsrichtung vornliegend einen Kondensator anzuordnen, dahinter einen Wasserkühler oder einen Ladeluftkühler und dahinter wiederum einen Ölkühler. Diese Kühler können jeweils auch als Zusatzkühler zu einem Hauptkühler vorgesehen werden.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist an der vorderen Quertraverse eine flächenhafte Bodenabdeckung vorgesehen, die an das Hohlkammerprofil in Richtung der hinteren Quertraverse anschließt, um den Motorraum bodenseitig teilweise oder ganz abzudecken. Hierdurch wird eine Kapselung erreicht, welche das Energieabsorptionsvermögen des Hilfsrahmens verbessert. Bei einer Kollision wird die flächenhafte Bodenabdeckung, die beispielsweise als ein Blechelement ausgebildet ist, jedoch auch aus anderen Werkstoffen bestehen kann, verformt, um dadurch Crashenergie aufzunehmen. Die Anbringung an der vorderen Quertraverse ermöglicht es, zunächst die vordere Quertraverse mit der flächenhaften Bodenabdeckung vorzufertigen und diese Einheit dann an den Längstraversen zu befestigen. Neben einer Erhöhung der Crashsicherheit kann durch die flächenhafte Bodenabdeckung eine zusätzliche Versteifungswirkung in Fahrzeugquerrichtung erzielt werden. Überdies wirkt die flächenhafte Bodenabdeckung als Schallschutz, so daß die Geräuschemissionen aus dem Motorraum verringert werden.

Die Erstreckung der flächenhaften Bodenabdeckung kann dabei auf das gewünschte Crashverhalten abgestimmt werden. Beispielsweise ist es möglich, die flächenhafte Bodenabdeckung so auszubilden, daß eine in Richtung der hinteren Quertraverse weisende Hinterkante derselben zwischen den Schenkeln liegt. Es ist jedoch auch möglich, daß die flächenhafte Bodenabdeckung in Richtung der hinteren Quertraverse über die Schenkel hinausragt. Zur Erhöhung der Steifigkeit der flächenhaften Bodenabdeckung ist diese bevorzugt bombiert. Damit wird vermieden, daß die flächenhafte Bodenabdeckung während des Fahrbetriebs zu störenden Schwingungen angeregt wird.

Weiterhin können in der flächenhaften Bodenabdeckung Luftleitkanäle vorgesehen werden, um an ausgewählten Orten im Motorraum eine konzentrierte Luftzuführung zu bewirken. Dies kann u. a. gezielt zur Kühlung von temperaturempfindlichen Aggregaten genutzt werden. Beispielsweise kann über die Luftleitkanäle Kühlluft an eine Pendelstütze, eine Getriebeöl- und/oder Motorölwanne, einen Keilriemen und dergleichen geführt werden. Vorzugsweise sind separate Leitelemente an der Bodenabdeckung befestigt. Die Luftleitkanäle können jedoch auch unmittelbar in der flächenhaften Bodenabdeckung ausgeformt werden, wodurch die Herstellung vereinfacht wird.

Bevorzugt wird die flächenhafte Bodenabdeckung als Tiefziehteil ausgebildet. Dabei ist es möglich, die vordere Quertraverse einstückig mit der Bodenabdeckung auszubilden. Da jedoch im Bereich der Rahmenstruktur eine höhere Steifigkeit angestrebt wird, ist die flächenhafte Bodenabdeckung bevorzugt als separates Teil ausgebildet, das an der vorderen Quertraverse befestigt ist.

Weiterhin kann an den Schenkeln der vorderen Quertraverse jeweils eine flächenhafte Seitenabdeckung vorgesehen werden, die sich von dem jeweiligen Schenkel im wesentlichen senkrecht zu der Haupterstreckungsebene des Hilfsrahmens nach oben erstreckt und an ihrem oberen Rand zur Verbindung mit der Fahrzeugkarosserie ausgebildet ist. Damit läßt sich einerseits das Energieabsorptionsvermögen erhöhen. Andererseits wird eine weitere Verbesserung der Schalldämmung erzielt. Vorzugsweise wird die flächenhafte Bodenabdeckung mit den Seitenabdeckungen einstückig ausgebildet, so daß die gesamte Kapsel als ein Bauteil einfach herstellbar ist, das zusammen mit der vorderen Quertraverse ein Sub-Modul des Hilfsrahmenmoduls bildet.

Weiterhin wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, bei dem ein Hilfsrahmenmodul der vorstehend beschriebenen Art an der Karosserie befestigt ist. Die Erfindung eignet sich insbesondere für Personenkraftfahrzeuge in kompakter Bauweise mit kurzem Vorderwagen, bei denen der Motor in Querrichtung eingebaut ist. Der Hilfsrahmen kann dabei an zwei sich im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Längsträgern der Fahrzeugkarosserie befestigt werden. Die Längsträger können an ihrem frontseitigen Ende eine Stoßstange tragen und eine Haupt-Crashebene an der Fahrzeugkarosserie ausbilden, die im Bereich von 20 bis 40 cm oberhalb des Hilfsrahmens liegt. Vorzugsweise kommen hierbei Längsträger zum Einsatz, die zu dem frontseitigen Ende hin nach oben gekröpft sind, so daß der Hilfsrahmen im Befestigungszustand gewissermaßen weiter hinten liegende Abschnitte der Längsträger oder des Bodens der Fahrzeugkarosserie im wesentliche horizontal fortsetzt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 eine Ansicht von oben auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines Hilfsrahmenmoduls nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Hilfsrahmenmoduls nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Vertikalschnitt in Fahrzeugquerrichtung durch eine Längstraverse des Hilfsrahmenmoduls entlang der Linie A-A in Fig. 2,

Fig. 4 einen weiteren Vertikalschnitt in Fahrzeugquerrichtung durch eine Befestigungsstelle der Längstraverse an der Karosserie eines Kraftfahrzeuges entlang der Linie B-B in Fig. 2,

Fig. 5 einen Vertikalschnitt in Fahrzeugquerrichtung durch einen Schenkel einer vorderen Quertraverse des Hilfsrahmenmoduls entlang der Linie C-C in Fig. 2,

Fig. 6 eine Ansicht von oben auf die vordere Quertraverse des Hilfsrahmenmoduls aus Fig. 1,

Fig. 7 einen Vertikalschnitt in Fahrzeuglängsrichtung durch das Hilfsrahmenmodul,

Fig. 8 einen Vertikalschnitt in Fahrzeuglängsrichtung durch die hintere Quertraverse aus Fig. 1 im Bereich der Befestigung einer Pendelstütze für einen Fahrzeugmotor,

Fig. 9 einen Vertikalschnitt in Fahrzeugquerrichtung durch eine Versteifungsanordnung der hinteren Quertraverse im Bereich der Pendelstütze entlang der Linie D-D in Fig. 8,

Fig. 10 eine Ansicht von oben auf eine hintere Quertraverse eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Hilfsrahmenmoduls entsprechend Fig. 1,

Fig. 11 einen Vertikalschnitt in Fahrzeuglängsrichtung durch die hintere Quertraverse aus Fig. 10 im Bereich der Befestigung an einem Mitteltunnel einer Fahrzeugkarosserie,

Fig. 12 eine Ansicht von oben auf eine hintere Quertraverse eines dritten Ausführungsbeispiels eines Hilfsrahmenmoduls entsprechend Fig. 1,

Fig. 13 einen Vertikalschnitt in Fahrzeuglängsrichtung durch die hintere Quertraverse aus Fig. 12 im Bereich der Befestigung an einem Mitteltunnel einer Fahrzeugkarosserie,

Fig. 14 eine Ansicht von oben auf eine hintere Quertraverse eines vierten Ausführungsbeispiels eines Hilfsrahmenmoduls entsprechend Fig. 1,

Fig. 15 eine Ansicht von oben auf eine Variante der vorderen Quertraverse, die bei einem Hilfsrahmenmodul entsprechend den Fig. 1 bis 14 alternativ einsetzbar ist, und in

Fig. 16 eine Ansicht von oben auf eine weitere Variante der vorderen Quertraverse, die bei einem Hilfsrahmen entsprechend den Fig. 1 bis 14 alternativ einsetzbar ist,

Fig. 17 einen Schnitt durch einen Schenkel der vorderen Quertraverse nach Fig. 16,

Fig. 18 einen Schnitt durch einen Schenkel einer weiteren vorderen Quertraverse,

Fig. 19 einen Schnitt durch einen Schenkel einer weiteren vorderen Quertraverse mit einem separaten Kühler, und in

Fig. 20 einen Schnitt durch einen Schenkel einer weiteren vorderen Quertraverse mit einem weiteren, separaten Kühler.

Das erste Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zeigt einen Hilfsrahmen 1 für ein Kraftfahrzeug, der aus einer vorderen Quertraverse 2, einer hinteren Quertraverse 3 sowie zwei Längstraversen 4 gebildet ist. Dabei sind sämtliche Elemente 2 bis 4 des Hilfsrahmens 1 miteinander lösbar zu einer geschlossenen Rahmenstruktur verbunden, die im unteren Bereich eines Motorraums des Kraftfahrzeuges an der Karosserie desselben befestigt ist. Von der Fahrzeugkarosserie sind in Fig. 1 lediglich zwei Längsträger 5 dargestellt, die, wie der Seitenansicht in Fig. 2 entnommen werden kann, in Richtung des Frontendes der Fahrzeugkarosserie nach oben gekröpft sind und an ihrem frontseitigen Ende unter anderem eine Stoßstange 6 tragen. Die Längsträger 5 definieren dabei eine Crashebene der Fahrzeugkarosserie. Der Hilfsrahmen 1 ist über jeweils vier Befestigungsstellen von unten an den beiden Längsträgern 5 lösbar befestigt. Er bildet eine zusätzliche, untenliegende Crashebene, die etwa 20 bis 40 cm unterhalb der Längsträger 5 angeordnet ist. Dabei setzt der Hilfsrahmen 1 den Boden der Fahrzeugkarosserie im wesentlichen horizontal fort. Die hier die vier Befestigungsstellen, die sich an in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Abschnitten des Hilfsrahmens 1 befinden und voneinander beabstandet sind, verhindern bei einem Crash, daß die sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Abschnitte des Hilfsrahmens 1 vorzeitig einknicken. Bei größeren Kräften ist jedoch vorgesehen, daß die Verbindungen zwischen dem Hilfsrahmen 1 und der Fahrzeugkarosserie abreißen, so daß der Hilfsrahmen 1 unter den Boden der Fahrgastzelle geschoben werden kann, um ein Eindringen in die Fahrgastzelle zu verhindern. Zusätzlich ist die hintere Quertraverse 3 über zwei weitere Befestigungsstellen mit einem Mitteltunnel der Fahrzeugkarosserie lösbar verbunden.

An der vorderen Quertraverse 2 sind zwei parallel zueinander verlaufende Leitungen 63 und 64 vorgesehen, die sich jeweils im wesentlichen über die Breite des Hilfsrahmens 1 erstrecken. Die beiden Leitungen 63 und 64 weisen zwei Außenanschlüsse 65 und 66 auf. Sie dienen in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Ankopplung eines Ladeluftleitungssystems an einen Motor, wobei die Einströmrichtung und die Ausströmrichtung in Fig. 1 durch Pfeile angedeutet sind. Dabei sind die Leitungen 63 und 64 sowie die Außenanschlüsse 65 und 66 derart angeordnet, daß die beiden Leitungen 63 und 64 in Gegenrichtung von der Ladeluft durchströmt werden, so daß diese im Fahrbetrieb abgekühlt. Da die beiden Außenanschlüsse 65 und 66 an einer Seite in Breitenrichtung des Hilfsrahmens 1 liegen, ergeben sich kurze Anschlußwege zu den entsprechenden Anschlußstutzen des Motors.

Die vordere Quertraverse 2 ist an ihren Enden jeweils in Richtung einer Längstraverse 4 umgebogen, so daß die Enden der vorderen Quertraverse 2 jeweils einen in der Ansicht von oben etwa L-förmigen Schenkel 7 bilden. Die Schenkel 7 sind an ihrem rückseitigen Ende jeweils mit einem vorderen Verbindungsabschnitt 8 einer Längstraverse 4 verbunden, wobei die Längstraversen 4 die Schenkel 7 jeweils zunächst im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung fortsetzen, um bei einem Frontal- oder Offsetcrash eine günstige Krafteinleitung in die Längstraversen 4 zu gewährleisten.

Die Verbindungsstelle zwischen dem Schenkel 7 und der Längstraverse 4 liegt im Bereich eines Fahrzeugrades, das im Fig. 1 lediglich durch seinen Schwenkbereich 9 angedeutet ist. Zum Zweck einer möglichst großen Rahmenweite insbesondere im Bereich der vorderen Quertraverse 2 weisen die Schenkel 7 im Bereich der Fahrzeugräder zur Mitte des Hilfsrahmens 1, d. h. in Richtung der Fahrzeuglängsmittelachse, eingezogene Abschnitte 10 auf, um einerseits einen möglichst großen Abstand zwischen den Schenkeln 7 zu gewährleisten, andererseits Kollisionen mit den Fahrzeugrädern auszuschließen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegen unter anderem eine Getriebeölwanne 11 und eine Motorölwanne 12 bei einer Betrachtung von oben innerhalb des Hilfsrahmens 1.

Weiterhin sind ein Kondensator 13 und ein parallel dazu angeordneter Kühler 14 sowie weiterhin ein Ladeluftkühler 15 an der vorderen Quertraverse 2 innerhalb des Hilfsrahmens 1 befestigt. Dabei ist der Ladeluftkühler 15 zwischen die Leitungen 63 und 64 auf der den Anschlüssen 65 und 66 gegenüberliegenden Seite eingekoppelt, so daß die Leitung 63 eine Hinleitung von einem Lader am Motor zu dem Ladeluftkühler 15 und die Rückleitung 64 eine Leitung von dem Ladeluftkühler 15 zu einem Ansaugtrakt des Motors darstellt. Die vordere Quertraverse 2 ist zusammen mit den an ihr befestigten Aggregaten und Elementen zu einem Sub-Modul des Hilfsrahmenmoduls zusammengefaßt, das zunächst vormontiert und anschließend als Zusammenbaueinheit an einem weiteren Sub-Modul, das unter anderem die Längstraversen 4 und die hintere Quertraverse 3 umfaßt, befestigt wird, bevor die gesamte Einheit mit der Fahrzeugkarosserie verbunden wird.

An den Verbindungsstellen zwischen den beiden Sub-Modulen, das heißt zwischen den Schenkeln 7 und den Längstraversen 4 besteht bei einem Crash eine erhöhte Gefahr des Ausknickens des Hilfsrahmens 1. Zudem könnten sich die Schenkel 7 bei einer ungünstigen Krafteinleitung quasi aufwickeln, wodurch ein großer Teil des Energieabsorptionsvermögens des Hilfsrahmens 1 verloren ginge. Um dies zu verhindern, sind die vier Befestigungsstellen 16, 17, 18 und 19 auf jeder Seite des Hilfsrahmens 1, welche jeweils einen sich im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Abschnitt des Hilfsrahmens 1 entlang eines Längsträgers 5 abstützen, voneinander beabstandet angeordnet. Eine erste Befestigungsstelle 16 befindet sich möglichst weit vorne an der vorderen Quertraverse 2 unmittelbar hinter der Biegung derselben an einem Schenkel 7. Zwei weitere Befestigungsstellen 17 und 18 sind im vorderen Endbereich der zugehörigen Längstraverse 4 angeordnet, wobei die weiter vorne liegende, zweite Befestigungsstelle 17, welche der Abstützung des Knickmomentes an der Verbindungsstelle dient, an dem Verbindungsabschnitt 8 vorgesehen ist. Diese zweite Befestigungsstelle 17 liegt noch vor der Radachse eines Fahrzeugrades. Die dritte Befestigungsstelle 18 befindet sich bereits hinter der Radachse im wesentlichen in einer geraden Verlängerung der beiden Befestigungsstellen 16 und 17. Wie Fig. 1 entnommen werden kann, befinden sich die Befestigungsstellen 17 und 18 der Längstraverse 4 in einem Bereich, der durch den Schwenkbereich 9 eines Fahrzeugrades begrenzt wird. Die vierte Befestigungsstelle 19 ist am hinteren Ende der Längstraverse 4 angeordnet. Es jedoch auch möglich, diese bereits an dem hinteren Querträger 3 auszubilden. Im Bereich der vierten, hinteren Befestigungsstelle 19 ist die Fahrzeugkarosserie jeweils durch eine Versteifungsstrebe 61 verstärkt, die sich jeweils im wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstrecken. Die Versteifungsstreben 61 sind zwischen einem Längsträger 5 und einem in Fahrzeugquerrichtung weiter außenliegenden Schweller 62 der Fahrzeugkarosserie angeordnet.

Die Befestigung an den Befestigungsstellen 16 bis 19 erfolgt jeweils über von unten, d. h. von der Bodenseite her einzuschraubende Befestigungsschrauben. Dies ist deswegen vorteilhaft, weil bei der Montage das Hilfsrahmenmodul von unten an die Fahrzeugkarosserie herangefahren wird und nach einer vollständigen Montage die Befestigungsstellen zum Zweck einer etwaigen Demontage weiterhin einfach zugänglich bleiben.

Zur weiteren Verbesserung der Aufnahme von Kräften und Momenten bei einem Crash ist die vordere Befestigungsstelle 17 an dem Verbindungsabschnitt 8 der Längstraverse 4 sowohl biegesteif als auch momentensteif ausgebildet. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel dient eine Distanzhülse 20 zur Abstützung gegen die Fahrzeugkarosserie bzw. einen Längsträger 5 derselben. Diese Distanzhülse 20 erstreckt sich im wesentlichen senkrecht zu der Haupterstreckungsebene 21 des Hilfsrahmens 1 nach oben. Zur Verspannung der Längstraverse 4 mit dem Längsträger 5 ist eine Befestigungsschraube 22 vorgesehen, die von unten durch die Distanzhülse 20 geführt und gegen den Längsträger 5 verspannt wird.

Wie den Fig. 2 bis 4 entnommen werden kann, ist die Distanzhülse 20 in zwei übereinanderliegenden Ebenen an der Längstraverse 4 abgestützt, die in Längsrichtung der Distanzhülse 20 voneinander beabstandet sind. Hierzu ist das untere Ende der Distanzhülse 20 durch einen oberen Wandabschnitt 23 und einen unteren Wandabschnitt 24 der Längstraverse 4 gesteckt und in den entsprechenden Öffnungen eng geführt. Hierdurch kann insbesondere ein Moment, das aus der in den Fig. 3 und 5 angedeuteten Höhendifferenz d der Flächenschwerpunkte der Profile der Schenkel 7 und der Längstraversen 4 resultiert, abgestützt werden.

In einer abgewandelten Ausführungsform kann an dem Verbindungsabschnitt 8 auch ein sich zu der Fahrzeugkarosserie nach oben erstreckender Befestigungsvorsprung ausgebildet werden, der unmittelbar an die Längstraverse 4 angeformt ist. Dies ist insbesondere bei einer Herstellung der Längstraverse 4 als Gußteil vorteilhaft, jedoch auch bei Blechformteilen möglich.

Wie insbesondere Fig. 2 zu entnehmen ist, sind die Schenkel 7 der vorderen Quertraverse 2 zur Horizontalen leicht geneigt. Um eine möglichst stabile Verbindung zwischen den Schenkeln 7 und den Längstraversen 4 zu gewährleisten, sind die Schenkel 7 und die anschließenden Längstraversen 4 aneinander parallel zu der Haupterstreckungsebene 21 des Hilfsrahmens 1 geführt. Dazu ist an dem hinteren Ende eines jeden Schenkels 7 eine Hülse 25 mit einer Durchgangsöffnung ausgebildet, deren Längsachse im wesentlichen senkrecht zu der Haupterstreckungsebene 21 verläuft. Im Befestigungszustand liegt diese Hülse 25 zwischen zwei Flanschabschnitten 26 und 27 am vorderen Ende der zugehörigen Längstraverse 4, die ebenfalls jeweils eine Durchgangsöffnung aufweisen. Die Verspannung der Hülse 25 mit den Flanschabschnitten 26 und 27 erfolgt über eine Schraube-Mutter-Verbindung, wobei die Schraube 28 durch die Durchgangsöffnungen hindurchgeführt ist.

Die Längstraversen 4 weisen Lager 29 und 30 zur fahrzeugseitigen Abstützung von Radlenkern 31 auf. Um Bewegungsraum für diese Radlenker 31 zu schaffen, ist der Hilfsrahmen 1 im Bereich der Radlenker 31 in Richtung auf die hintere Quertraverse 3 in seiner Breite stufenförmig verjüngt. An einen sich im wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Abschnitt 32 schließt in Richtung der hinteren Quertraverse 3 ein im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufender weiterer Abschnitt 33 an. Zwischen diesen beiden Abschnitten 32 und 33 ist ein Versteifungselement 34 in Form eines Steges bzw. einer Rippe vorgesehen, um bei einer Belastung des Verbindungsabschnittes 8 in Fahrzeuglängsrichtung infolge eines Crashs ein Einknicken der Längstraverse 4 im Bereich der stufenförmigen Verjüngung zu verhindern.

An dem im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden weiteren Abschnitt 33 der Längstraverse 4 ist eine sich nach oben und zur Radseite nach außen erstreckende Konsole 35 ausgebildet, welche an ihrem freien Ende die dritte Befestigungsstelle 18 aufweist. Dabei ragt bei Betrachtung von oben die Konsole 35 zumindest teilweise mit der dritten Befestigungsstelle 18 über den darunterliegenden Abschnitt 33 der Längstraverse 4 hinaus, um den Radlenker 31 zu überlappen.

Fig. 6 zeigt eine Aufsicht auf die vordere Quertraverse 2, die mit einer Kapselung versehen ist. Die Kapselung umfaßt eine flächenhafte Bodenabdeckung 36 in Form eines Tiefziehteils aus Blech, die an die vordere Quertraverse 2 in Richtung auf die hintere Quertraverse 3 anschließt. Im Verbindungsbereich mit der vorderen Quertraverse 2 bildet die flächenhafte Bodenabdeckung 36 im Querschnitt ein Hohlprofil aus. Bei einem Crash zerknautscht die flächenhafte Bodenabdeckung 36 und nimmt dadurch Crashenergie auf. Anstelle eines Blechteils kann hier auch eine Bodenabdeckung aus einem anderen Werkstoff mit hohem Energieabsorptionsvermögen zum Einsatz kommen. Beispielsweise sind hierzu Faserverbundwerkstoffe verwendbar.

Die flächenhafte Bodenabdeckung 36 ist in dem dargestellten ersten Ausführungsbeispiel von unten an einem sich im wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Abschnitt 37 sowie auch an den Schenkeln 7 der vorderen Quertraverse 2 befestigt und erstreckt sich unter dem Motorraum hindurch bis zu der hinteren Quertraverse 3, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. Zur vollständigen Kapselung des Motorraums von unten sowie zur Vermeidung von Schwingungen und Vibrationen ist die flächenhafte Bodenabdeckung 36 über lösbare Verbindungselemente weiterhin mit den Längstraversen 4 sowie der hinteren Quertraverse 3 verbunden. Dadurch kann die flächenhafte Bodenabdeckung 36 bei der Vormontage bereits in das Sub-Modul der vorderen Quertraverse 2 integriert werden. Zur weiteren Versteifung ist die flächenhafte Bodenabdeckung 36 zusätzlich bombiert.

Weiterhin sind in der flächenhaften Bodenabdeckung 36 Öffnungen 38 ausgebildet, über welche Luft in den Motorraum strömen kann. Die einströmende Luft kann zu dem Motor geführt werden, aber auch zu Kühlzwecken an bestimmte Orte innerhalb des Motorraums geleitet werden. Zur Kanalisierung der einströmenden Luft sind an der flächenhaften Bodenabdeckung 36 weiterhin Luftleitkanäle 39 vorgesehen, mit denen beispielsweise durch eine Verjüngung des Kanalquerschnittes eine Art Düseneffekt erzeugt wird. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind zur Bildung der Luftleitkanäle 39 an die flächenhafte Bodenabdeckung 36 von unten entsprechend geformte Führungsbleche 40 angesetzt, die mit ihrem hinteren Ende jeweils zu einer Öffnung 38 leiten.

An der flächenhaften Bodenabdeckung 36 sind zusätzlich flächenhafte Seitenabdeckungen 41 ausgebildet, welche die Schenkel 7 der vorderen Quertraverse 2 außenseitig umgeben und bis zu der Fahrzeugkarosserie, insbesondere deren Längsträgern 5 hochgezogen sind. Die flächenhaften Seitenabdeckungen 41 sind über lösbare Verbindungselemente 42 mit der Fahrzeugkarosserie, hier deren Längsträgern 5 gekoppelt, wie dies insbesondere aus Fig. 5 zu erkennen ist. Die Seitenabdeckungen 41 sind einstückig mit der Bodenabdeckung 36 ausgebildet und schließen mit dieser einen Winkel von etwa 90 Grad ein.

Im folgenden soll nun die hintere Quertraverse 3 des ersten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden, die in den Fig. 1 und 7 bis 9 dargestellt ist. Wie Fig. 7 zeigt, weist die hintere Quertraverse 3 eine wannenförmiges, nach oben offenes Querschnittprofil auf. Der Profilboden 43, der mit mehreren, in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Sicken versehen ist, ist in Fahrzeuglängsrichtung verhältnismäßig bereit ausgebildet, so daß innerhalb des wannenförmigen Profils Elemente und Aggregate des Kraftfahrzeugs aufgenommen werden können und überdies eine lange Knautschzone gebildet wird. In dem hier dargestellten Beispiel sind in dem Profil unter anderem ein Lenkgetriebe 44, ein ABS-Aggregat 45 sowie ein elektro-hydraulisches Pumpenaggregat 46 zumindest teilweise aufgenommen und abgestützt.

Die Befestigung der hinteren Quertraverse 3 an den Längstraversen 4 erfolgt über Verbindungsschrauben 47, für die jeweils an den oberen Rändern der Profilseitenwände 48 und 49 entsprechende Befestigungsflansche 50 und 51 ausgebildet sind.

Weiterhin ist an der in Fahrzeuglängsrichtung vornliegenden Profilseitenwand 48 eine Pendelstütze 52 für einen hier nicht dargestellten Motor befestigt, um dessen Reaktionsmoment gegen die Karosserie abzustützen. Diese Pendelstütze 52 ist in den Fig. 8 und 9 näher dargestellt. Die Pendelstütze 52 erstreckt sich im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung und stützt sich gegen die Außenseite der vornliegenden Profilseitenwand 48 ab. Weiterhin greift die Pendelstütze 52 in der Höhe des Flächenschwerpunkts des Profils der hinteren Quertraverse 3 an. Die hintere Quertraverse 3 ist im Bereich der Krafteinleitung der Pendelstütze 52 durch ein Verstärkungsblech 53 zusätzlich versteift. Das Verstärkungsblech 53 ist zwischen der Innenseite der Profilseitenwand 48 und dem Profilboden 43 befestigt, wodurch im Bereich der Pendelstütze 52 in Fahrzeuglängsrichtung ein Hohlquerschnitt gebildet wird, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist. Seitliche Schließbleche 58 und 59 sind zur weiteren Versteifung der vornliegenden Profilseitenwand 48 gegen den Profilboden 43 vorgesehen. Diese bilden hier mit dem Verstärkungsblech 53 einen Kasten aus.

Die Fig. 10 und 11 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Hilfsrahmenmoduls, das sich von dem vorstehend erläuterten Hilfsrahmenmodul lediglich durch zusätzliche Versteifungen der hinteren Quertraverse 3 unterscheidet. Diese zusätzlichen Versteifungen sind in Fig. 10 hervorgehoben dargestellt. Zunächst sind in Fig. 10 innerhalb des wannenförmigen Profils fachwerkartig angeordnete Versteifungsstreben 54 vorgesehen, die hier W-förmig angeordnet sind. Die Versteifungsstreben 54 sind Blechelemente, die an den Profilboden 43 angepunktet oder durchgehend angeschweißt sind und die Profilseitenränder 48 und 49 gegeneinander abstützen, so daß diese bei einer Belastung nicht ohne weiteres Einknicken können. Dabei sind die Versteifungsstreben 54 derart ausgerichtet, um eine Krafteinleitung in den Mitteltunnel 55 der Fahrzeugkarosserie zu bewirken, an dem die hintere Quertraverse 3 hier befestigt ist. Dazu ist ein an der in Fahrzeuglängsrichtung hinten liegenden Profilseitenwand 49 vorgesehener Befestigungsflansch 51 in Form eines im wesentlichen horizontalen Wandabschnittes über die gesamte Länge der hinteren Quertraverse 3 in Fahrzeugquerrichtung gezogen und weist zwei Befestigungsstellen zur Anbindung an den Mitteltunnel 55 bzw. an diesem vorgesehene Anschraubkonsolen 56 auf. Letztere sind insbesondere in Fig. 11 gut zu erkennen. Die Befestigung erfolgt hier über von der Bodenseite her eingesteckte Befestigungsschrauben 57.

Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist zur weiteren Versteifung der Befestigungsflansch 50 an der in Fahrzeuglängsrichtung vornliegenden Profilseitenwand 48 in Fahrzeugquerrichtung verlängert und bis zu den dritten Befestigungsstellen 18 an den Längstraversen 4 gezogen. Der auf diese Weise gebildete Gurt wird gemeinsam mit den Längstraversen 4 an den Befestigungsstellen 18 mit der Fahrzeugkarosserie verspannt. Hierdurch wird die Steifigkeit in Fahrzeugquerrichtung weiter verbessert.

Die Fig. 12 und 13 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel eines Hilfsrahmenmoduls, das sich von dem gerade erläuterten zweiten Ausführungsbeispiel lediglich durch die Anordnungsstruktur der Versteifungsstreben 54 unterscheidet. Diese ist hier grob X- förmig ausgebildet, um Kollisionen mit dem ABS-Aggregat 45 und dem elektro­ hydraulischen Pumpenaggregat 46 zu vermeiden. Jedoch erfolgt auch hier bei einem Crash eine Krafteinleitung in Richtung des Mitteltunnels 55, so daß das Verformungsvermögen der hinteren Quertraverse 3 gut ausgenutzt wird. Damit läßt sich insbesondere die Verformung im Fußbereich der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs vermindern.

Fig. 14 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel, das im wesentlichen dem dritten Ausführungsbeispiel entspricht. Jedoch sind im Bereich der Pendelstütze 52 zusätzlich zwei Schließbleche 58 und 59 vorgesehen, welche die vornliegenden Profilseitenwand 48 zusätzlich gegen die Versteifungsstreben 54 abstützen und sich hier in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken. Auch kann hier das Profil der hinteren Quertraverse 3 durch ein Verstärkungsblech 53 derart versteift werden, daß im Befestigungsbereich der Pendelstütze 52 ein kastenförmiger Hohlkörper gebildet ist.

In einer abgewandten Ausgestaltungsform ist die hintere Quertraverse 3 als Gußteil ausgebildet. In diesem Fall werden die Versteifungselemente 54 sowie die gegebenenfalls vorhandenen Schließbleche 58 und 59 als integrale Rippen unmittelbar an der hinteren Quertraverse 3 angeformt.

Weiterhin ist in Fig. 15 ein vereinfachtes Beispiel für die vordere Quertraverse 2 dargestellt, die anstelle der vorstehend beschriebenen Quertraverse in den Ausführungsbeispielen verwendbar ist. An der vereinfachten Quertraverse 2 ist wiederum eine flächenhafte Bodenabdeckung 36 ausgebildet, die sich jedoch nicht bis zu der hinteren Quertraverse 3 erstreckt, sondern mit ihrer Hinterkante 60 bereits zwischen den Schenkeln 7 endet. Überdies ist hier auf die Luftleitkanäle verzichtet worden.

Weiterhin sind die beiden Leitungen 63 und 64 auf der den Außenanschlüssen 65 und 66 gegenüberliegenden Seite in Breitenrichtung des Hilfsrahmens 1 innerhalb des Profils der vorderen Quertraverse 2 kurzgeschlossen, indem zwischen den Hohlkammern des Profils, welche hier die Leitungen 63 und 64 ausbilden, eine Überströmöffnung 67 vorgesehen ist. In diesem Fall dient die vordere Quertraverse 2 selbst als Ladeluftkühler, so daß der zusätzliche Ladeluftkühler 15 aus Fig. 1 weggelassen werden kann.

Die Fig. 16 und 17 zeigen eine weitere Variante der vorderen Quertraverse 2, die bei den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen einsetzbar ist. Diese Variante entspricht im wesentlichen der vorderen Quertraverse nach Fig. 15, wobei jedoch eine flächenhafte Bodenabdeckung bzw. Kapsel weggelassen ist. In Fig. 16 ist wiederum der Weg des zu kühlenden Mediums durch Pfeile angedeutet. Der Eintritt erfolgt hier im Bereich eines Schenkels 7 der vorderen Quertraverse 2 durch den Außenanschluß 65, der als nach oben vorstehender Stutzen ausgebildet ist. Das zu kühlende Medium strömt dann durch die vordere Quertraverse 2 hindurch bis zu der anderen Seite des Hilfsrahmens 1, wo es über eine Überströmöffnung 67 in die rückführende Leitung 64 eintritt, um den Hilfsrahmen 1 durch den Außenanschluß 64, der ebenfalls als nach oben vorstehender Stutzen ausgebildet ist, zu verlassen.

Wie insbesondere Fig. 17 zeigt, weist die vordere Quertraverse 2 ein Hohlkammerprofil mit hier zwei Hohlkammern auf, welche sich im wesentlichen über die Breite des Hilfsrahmens 1 erstrecken. Die beiden Hohlkammern bilden dabei unmittelbar die beiden Leitungen 63 und 64 aus. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die Hohlkammern übereinander, wobei die untenliegende Hohlkammer, welche die Hinleitung 63 repräsentiert, sich bis in einen Schenkel 7 der vorderen Quertraverse 2 hinein erstreckt.

Das Hohlkammerprofil der vorderen Quertraverse 2 ist als dreischalige Blechkonstruktion ausgebildet und weist ein oberes Element 69, ein unteres Element 70 und ein Zwischenelement 71 auf. Dabei wird zwischen dem oberen Element 69 und dem Zwischenelement 71 eine erste Hohlkammer und zwischen dem unteren Element 70 und dem Zwischenelement 71 eine zweite Hohlkammer gebildet. Das untere Element 70 bildet zusammen mit dem Zwischenelement 70 gleichzeitig die Schenkel 7 der vorderen Quertraverse 2 aus, während das obere Element 69 lediglich im sich in Querrichtung erstreckenden Bereich 37 der vorderen Quertraverse 2 aufgesetzt ist. Die Überströmöffnung 67 wird durch eine einfache Öffnung in dem Zwischenelement 71 gebildet.

Bei der in Fig. 18 dargestellten Variante sind das untere Element 70 und das Zwischenelement 71 im wesentlichen in Richtung der hinteren Quertraverse 3 als eine flächenhafte Wandstruktur 72 zur bodenseitigen Abdeckung des Motorraums verlängert, welche die Funktion einer flächenhaften Bodenabdeckung übernimmt. Zwischen den verlängerten Blechelementen 70 und 71 sind flache Hohlkammern 73 und 74 ausgebildet, die sich in Breitenrichtung der vorderen Quertraverse 2 erstrecken und zu den in Gegenrichtung durchströmbaren Leitungen 63 und 64 parallel geschaltet sind. Die Hohlkammern 73 und 74 dienen hier als Leitungen von der Motorseite des Hilfsrahmens 1 zu der Getriebeseite und ergänzen damit die Hinleitung 63 zum Zweck der Vergrößerung der Wärmetauschfläche der von einem Lader kommenden Luft.

Zwei weitere Varianten mit einem separaten, jedoch in die vordere Quertraverse 2 organisch integrierten Kühler 75 sind in den Fig. 19 und 20 dargestellt. Der Kühler 75 weist dabei eine Vielzahl von sich in Breitenrichtung des Hilfsrahmens 1 erstreckenden Leitungen auf, die parallel zu den Leitungen in dem Hohlprofil der vorderen Quertraverse 2 verlaufen. Deren Anschlüsse sind derart angeordnet, daß diese Leitungen in Gegenrichtung zu einer innerhalb des Hohlkammerprofils angeordneten Leitung durchströmt werden. In diesem Fall ist die vordere Quertraverse 2 mit einer einzigen Hohlkammer für eine Leitung 64 ausgebildet, die durch den sich in Querrichtung erstreckenden Abschnitt 37 verläuft. Die Quertraverse 2 ist hier zweischalig ausgebildet, kann jedoch auch einteilig, beispielsweise als Guß- oder Strangpreßteil ausgebildet werden. Die Struktur des Hohlkammerprofils bleibt dadurch einfach. An dieses Hohlkammerprofil ist der separate Kühler 75 von unten angesetzt.

Auch bei dieser Bauweise ist es möglich, auf einer Seite des Hilfsrahmens 1 einen weiteren, außerhalb des Hohlkammerprofils der Quertraverse 2 angeordneten Kühler zwischen die Hin- und Rückleitung 63 und 64 einzukoppeln. Da der separate Kühler 75 jedoch mit großen Wärmetauschflächen ausbildbar ist, kann dieser auch allein als Hauptkühler fungieren, so daß die Leitungen 63 und 64 an ihren Anschlüssen auf einer Seite in Breitenrichtung des Hilfsrahmens 1 direkt miteinander verbunden, d. h. kurzgeschlossen werden.

Bei dem in Fig. 19 dargestellten Beispiel ist der separate Kühler 75 durch eine Vielzahl von im wesentlichen parallelen Rohren 76 gebildet, die als Hinleitungen 63 dienen. Die Rohre 76, die wieder quer von der Motor- zur Getriebeseite führen, sind über mindestens zwei sich quer zu den Rohren 76 erstreckende Lamellen 77 miteinander verbunden und an dem Hohlkammerprofil befestigt. Die Lamellen sind zur Fahrtrichtung ausgerichtet. Hierdurch wird eine starke Kühlwirkung an dem zu kühlenden Medium insbesondere auf dem Weg durch die Rohre 76 erzielt.

Alternativ kann, wie in Fig. 20 gezeigt, der separate Kühler 75 auch ein einstückiges Gußteil sein, das an dem Hohlkammerprofil befestigt ist und an seiner Befestigungsseite an dem Hohlkammerprofil anliegende Rippen 78 aufweist. Die Rippen 78 bilden mit einer Außenwand des Hohlkammerprofils weitere Hohlkammern, die als sich in Breitenrichtung erstreckende Leitungen 63 dienen. Das Gußteil weist an seiner von der Befestigungsseite abgewandten Außenseite weitere Rippen 79 auf, die im wesentlichen quer zu den erstgenannten Rippen 78 verlaufen und sich längs zur Fahrtrichtung erstrecken. Es ist beispielsweise aus Magnesiumguß mit einer Wanddicke von etwa 2 mm hergestellt, so daß das Gesamtgewicht der Baueinheit mit integriertem Kühler nicht wesentlich erhöht wird.

Die separaten Kühler 75 nach den Fig. 19 und 20 werden bevorzugt von unten an einer vorderen Quertraverse 2 mit kurzer Kapsel nach Fig. 15 befestigt, beispielsweise angeschraubt, angenietet oder angeklebt.

Vorstehend wurde das Kühlleitungssystem der vorderen Quertraverse 2 im Zusammenhang mit einer Ladeluftkühlung erläutert. Es ist jedoch auch möglich, dieses Kühlleitungssystem zu anderen Kühlzwecken einzusetzen, beispielsweise zur Motorkühlung oder für einen Kondensator einer Klimatisierungsanlage. In diesen Fällen werden flüssige Kühlmedien, wie Wasser oder Öl verwendet.

Weiterhin kann zusätzlich zu einem ersten Kühlsystem ein zweites oder weitere, gleichartige Systeme unabhängig von dem ersten System vorgesehen werden, wobei die Systeme die parallel oder in Reihe angeordnet werden können.

Die Hilfsrahmenmodule nach den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen zeichnen sich durch ein hohes Energieabsorptionsvermögen aus und ermöglichen damit ein Kraftfahrzeug mit einer hohen Crashsicherheit bei einem Frontal- oder Offsetcrash. Zudem sind die beschriebenen Hilfsrahmenmodule effizient montierbar. Überdies beeinflussen sie die fahrdynamischen Eigenschaften des Kraftfahrzeuges in positiver Weise.

Die vordere Quertraverse kann hierbei die Funktionen eines Kühlers, insbesondere eines Ladeluftkühlers, eines Crashelementes sowie einer Motorraumkapsel in einer Baueinheit vereinen.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Hilfsrahmen

2

vordere Quertraverse

3

hintere Quertraverse

4

Längstraverse

5

Längsträger

6

Stoßstange

7

Schenkel

8

vorderer Verbindungsabschnitt

9

Schwenkbereich eines Fahrzeugrades

10

eingezogener Abschnitt

11

Getriebeölwanne

12

Motorölwanne

13

Kondensator

14

Kühler

15

Ladeluftkühler

16

bis

19

Befestigungsstelle

20

Distanzhülse

21

Haupterstreckungsebene

22

Befestigungsschraube

23

oberer Wandabschnitt

24

unterer Wandabschnitt

25

Hülse

26

Flanschabschnitt

27

Flanschabschnitt

28

Schraube

29

Lager

30

Lager

31

Radlenker

32

in Fahrzeugquerrichtung verlaufender Abschnitt der Längstraverse

33

in Fahrzeuglängsrichtung verlaufender Abschnitt der Längstraverse

34

Versteifungselement

35

Konsole

36

flächenhafte Bodenabdeckung

37

in Querrichtung verlaufender Abschnitt der vorderen Quertraverse

38

Öffnung

39

Luftleitkanal

40

Führungsblech

41

Seitenabdeckung

42

Verbindungselement

43

Profilboden

44

Lenkgetriebe

45

ABS-Aggregat

46

elektro-hydraulisches Pumpenaggregat

47

Verbindungsschraube

48

vornliegende Profilseitenwand

49

hintenliegende Profilseitenwand

50

Befestigungsflansch

51

Befestigungsflansch

52

Pendelstütze

53

Verstärkungsblech

54

Versteifungselement

55

Mitteltunnel

56

Anschlußkonsole

57

Befestigungsschraube

58

Schließblech

59

Schließblech

60

Hinterkante

61

Versteifungsstrebe

62

Schweller

63

(Hin-)Leitung

64

(Rück-)Leitung

65

Außenanschluß

66

Außenanschluß

67

Überströmöffnung

69

oberes Element

70

unteres Element

71

Zwischenelement

72

flächenhafte Wandstruktur

73

flache Hohlkammer

74

flache Hohlkammer

75

separater Kühler

76

Rohr

77

Lamelle

78

Rippe

79

weitere Rippe
d Abstand

Claims (20)

1. Hilfsrahmenmodul für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine vordere Quertraverse (2) und eine hintere Quertraverse (3), die über zwei Längstraversen (4) zu einem geschlossenen Hilfsrahmen (1) verbunden sind, welcher derart ausgebildet ist, um von unten an einer Fahrzeugkarosserie befestigt zu werden und um im befestigten Zustand einen Motorraum zu umgeben, wobei an dem vorderen Querträger (2) mindestens zwei parallel zueinander verlaufende Leitungen (63, 64, 73, 74) für ein gasförmiges oder flüssiges Medium vorgesehen sind, die sich jeweils im wesentlichen über die Breite des Hilfsrahmens (1) erstrecken und deren Anschlüsse (65, 66, 67) derart angeordnet sind, daß wenigstens zwei Leitungen in Gegenrichtung durchströmbar sind.

2. Hilfsrahmenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Quertraverse (2) ein Hohlkammerprofil mit mindestens einer sich im wesentlichen über die Breite des Hilfsrahmens (1) erstreckenden Hohlkammer ausbildet, und wenigstens eine Leitung (64) innerhalb des Hohlkammerprofils verläuft.

3. Hilfsrahmenmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in Gegenrichtung durchströmbare Leitungen (63, 64) innerhalb des Hohlkammerprofils verlaufen.

4. Hilfsrahmenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Leitungen (63, 64, 73, 74) durch Hohlkammern in der vorderen Quertraverse (2) gebildet sind.

5. Hilfsrahmenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse von in Gegenrichtung durchströmbaren Leitungen (63, 64) an einer Seite in Breitenrichtung des Hilfsrahmens (1) kurzgeschlossen sind.

6. Hilfsrahmenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse von in Gegenrichtung durchströmbaren Leitungen (63, 64) an einer Seite in Breitenrichtung des Hilfsrahmens (1) innerhalb des Hohlkammerprofils kurzgeschlossen sind.

7. Hilfsrahmenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (63, 64) auf der Kurzschlußseite über eine Überströmöffnung (67) unmittelbar aneinander anschließen.

8. Hilfsrahmenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Anschlüssen von zwei in Gegenrichtung durchströmbaren Leitungen (63, 64) an einer Seite in Breitenrichtung des Hilfsrahmens (1) ein außerhalb der Quertraverse (2) angeordneter Kühler, insbesondere ein Ladeluftkühler (15) eingekoppelt ist.

9. Hilfsrahmenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Außenanschlüsse (65, 66) der in Gegenrichtung durchströmbaren Leitungen (63, 64) an der gleichen Seite in Breitenrichtung des Hilfsrahmens (1) angeordnet sind.

10. Hilfsrahmenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlkammerprofil der vorderen Quertraverse (2) als dreischalige Blechkonstruktion mit einem oberen Element (69), einem unteren Element (70) und einem Zwischenelement (70) ausgebildet ist, wobei das obere Element (69) mit dem Zwischenelement (71) eine erste Hohlkammer ausbildet und das untere Element (70) mit dem Zwischenelement (71) eine zweite Hohlkammer ausbildet, wobei die Hohlkammern durch eine Überströmöffnung (67) in dem Zwischenelement (71) auf einer Seite in Breitenrichtung des Hilfsrahmens (1) miteinander verbunden sind, und daß die Außenanschlüsse (65, 66) an der in Breitenrichtung gegenüberliegenden Seite des Hilfsrahmens (1) angeordnet sind.

11. Hilfsrahmenmodul nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Blechelemente im wesentlichen in Richtung der hinteren Quertraverse (3) als eine flächenhafte Wandstruktur (72) zur bodenseitigen Abdeckung des Motorraums verlängert sind, wobei zwischen den verlängerten Blechelementen flache Hohlkammern ausgebildet sind, die sich in Breitenrichtung des Hilfsrahmens (1) erstrecken und zu den in Gegenrichtung durchströmbaren Leitungen (63, 64) parallel geschaltet sind.

12. Hilfsrahmenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an das Hohlkammerprofil ein separater Kühler (75) mit einer Vielzahl von in Breitenrichtung des Hilfsrahmens (1) verlaufende Leitungen (63) angesetzt ist, wobei deren Anschlüsse derart angeordnet sind, daß diese Leitungen in Gegenrichtung zu einer innerhalb des Hohlkammerprofils angeordneten Leitung (64) durchströmbar sind.

13. Hilfsrahmenmodul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der separate Kühler (75) durch eine Vielzahl von im wesentlichen parallelen Rohren (76) gebildet wird, die über mindestens zwei sich quer zu den Rohren (76) erstreckenden Lamellen (77) miteinander verbunden und an dem Hohlkammerprofil befestigt sind.

14. Hilfsrahmenmodul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler (75) durch ein einstückiges Gußteil gebildet wird, das an dem Hohlkammerprofil befestigt ist und an seiner Befestigungsseite an dem Hohlkammerprofil anliegende Rippen (78) aufweist, welche mit dem Hohlkammerprofil Hohlkammern als Leitungen (63) ausbilden, die sich in Breitenrichtung erstrecken, und daß das Gußteil weiterhin an seiner von der Befestigungsseite abgewandten Außenseite Rippen (79) im wesentlichen quer zu den erstgenannten Rippen (78) aufweist.

15. Hilfsrahmenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Quertraverse (2) lösbar mit frontseitigen Enden der Längstraversen (4) gekoppelt ist.

16. Hilfsrahmenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Quertraverse (2) an ihren Enden zu den Längstraversen (4) umgebogene Schenkel (7) aufweist, an deren Enden die Längstraversen (4) angekoppelt sind, wobei die Längstraversen (4) den jeweiligen Schenkel (7) fortsetzen.

17. Hilfsrahmenmodul nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sich wenigstens eine Leitung (63) in einen oder beide Schenkel (7) der vorderen Quertraverse (2) hineinerstreckt.

18. Hilfsrahmenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß an der vorderen Quertraverse (2) eine flächenhafte Bodenabdeckung (36) vorgesehen ist, die an das Hohlkammerprofil in Richtung der hinteren Quertraverse (3) anschließt, um den Motorraum bodenseitig teilweise oder ganz abzudecken.

19. Hilfsrahmenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die in Gegenrichtung durchströmbaren Leitungen (63, 64) ein erstes System bilden, und daß zusätzlich zu diesem System ein zweites oder weitere, gleichartige Systeme unabhängig von dem ersten System an der vorderen Quertraverse (2) vorgesehen sind.

20. Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftfahrzeug, gekennzeichnet durch ein Hilfsrahmenmodul nach einem der vorgenannten Ansprüche, das an der Karosserie des Kraftfahrzeuges, beispielsweise an zwei sich im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Längsträgern (5) des Kraftfahrzeugs befestigt ist.