DE102006058993A1

DE102006058993A1 - Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102006058993A1
Application number: DE102006058993A
Authority: DE
Inventors: Ingo Winter
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2006-12-14
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2026-12-15
Also published as: DE102006058993B4

Abstract

Ein Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug umfasst zwei sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Längsträger (2) und zwei Querträger (3, 4), welche die Längsträger (2) in Fahrzeugquerrichtung miteinander verbinden. Mindestens einer der Querträger (3, 4) ist längsgeteilt und aus zwei Schalenelementen (5, 6, 18, 19) zusammengesetzt. Die beiden Schalenelemente (5, 6, 18, 19) zumindest eines Querträger (3, 4) bilden einander gegenüberliegende Lageraufnahmeabschnitte (7, 8, 9, 10, 20, 21) aus, zwischen denen ein Lager eines Radführungslenkers angeordnet ist. Durch die Integration zumindest eines Teils der Anbindungsstellen für die Radführungslenker in einen bzw. die Querträger entfällt die Notwendigkeit, für diese separate Konsolen an den Hilfsrahmen anzuschweißen. Die zweischalige Ausgestaltung eines Querträgers ermöglicht einen verhältnismäßig großen Gestaltungsspielraum für die Anordnung der Lageraufnahmeabschnitte. Die Schalenelemente sind als Blechformteile einfach herstellbar. Es ergibt sich ein sehr einfacher Aufbau mit einer geringen Anzahl von miteinander zu fügenden Komponenten.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug, umfassend zwei sich im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Längsträger und zwei Querträger, welche die Längsträger in Fahrzeugquerrichtung miteinander verbinden, wobei mindestens einer der Querträger längsgeteilt und aus zwei Schalenelementen zusammengesetzt ist.
Ein derartiger Hilfsrahmen ist aus der DE 41 35 361 A1 bekannt. Die Längsträger sind hierbei als Rohrabschnitte ausgebildet, welche sich durch Öffnungen in den Querträgern hindurch erstrecken. Die Befestigung zwischen den Längsträgern und den Querträgern erfolgt durch ununterbrochene, umlaufende ringförmige Schweißnähte entlang der Öffnungen an beiden Seiten der Querträger. An den Enden der Querträger ist jeweils eine Buchse für ein Gummilager angeschweißt, über das der Hilfsrahmen am Fahrzeugaufbau befestigt wird. Zur Anbindung von Radführungslenkern sind an den Hilfsrahmen ferner mehrere Konsolen angeschweißt.
Weitere Hilfsrahmen in Schweißkonstruktion sind aus der DE 30 48 754 A1 und der DE 33 40 973 A1 .
In sämtlichen Fällen ergibt sich durch die Vielzahl der Komponenten, die miteinander verschweißt werden müssen, ein hoher Fertigungsaufwand.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Hilfsrahmen der eingangs genannten Art im Hinblick auf den erforderlichen Fertigungsaufwand weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch einen Hilfsrahmen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Hilfsrahmen umfasst zwei sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Längsträger, sowie zwei Querträger, welche die Längsträger in Fahrzeugquerrichtung miteinander verbinden. Dabei ist mindestens einer der Querträger längsgeteilt und aus zwei Schalenelementen zusammengesetzt. Der erfindungsgemäße Hilfsrahmen zeichnet sich dadurch aus, dass die zwei Schalenelemente zumindest eines Querträgers einander gegenüberliegende Lageraufnahmeabschnitte ausbilden, zwischen denen ein Lager eines Radführungslenkers angeordnet ist.
Durch die Integration zumindest eines Teils der Anbindungsstellen für die Radführungslenker in einen bzw. in die Querträger entfällt die Notwendigkeit, für diese separate Konsolen an den Hilfsrahmen anzuschweißen. Vielmehr werden unmittelbar an dem bzw. den Querträgern Lageraufnahmeabschnitte ausgebildet, welche die entsprechenden Lager der Radführungslenker aufnehmen. Die zweischalige Ausgestaltung eines Querträgers ermöglicht hierbei einen verhältnismäßig großen Gestaltungsspielraum für die Anordnung der Lageraufnahmeabschnitte. Gleichwohl bleiben die Schalenelemente als Blechformteile einfach herstellbar.
Im Idealfall kann auf das Anschweißen von separaten Konsolen für Radführungslenker vollständig verzichtet werden, wodurch sich insgesamt ein sehr einfacher Aufbau des Hilfsrahmens mit einer geringen Anzahl von miteinander zu verbindenden Komponenten ergibt.
Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.
So kann insbesondere vorgesehen werden, dass ein Querträger, der aus einem ersten und einem zweiten Schalenelement zusammengesetzt ist, an jedem seiner Enden zwei übereinander liegende Lagerstellen für Radführungslenker aufweist. Dabei ist für jede Lagerstelle an dem ersten und zweiten Schalenelement jeweils ein Lageraufnahmeabschnitt ausgebildet. Zwischen diesen beiden Lageraufnahmeabschnitten ist dann ein Lager für einen Radführungslenker angeordnet.
Hierfür ist es herstellungstechnisch von Vorteil, wenn der mit Lageraufnahmeabschnitten versehene Querträger in vertikaler Richtung geteilt ist, da sich hierdurch gewölbte bzw. kastenförmig ausgestellte Lageraufnahmeabschnitte besonders einfach ausformen lassen.
Werden im Wesentlichen horizontal nebeneinander liegende Lagerstellen für die Radführungslenker benötigt, kann der entsprechende Querträger horizontal geteilt werden.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bilden die beiden mit Lageraufnahmeabschnitten versehenen Schalenelemente gemeinsam ein Hohlprofil, wodurch sich eine besonders steife Struktur realisieren lässt.
Die Lagerstellen für die Radführungslenker können hierbei innerhalb des Hohlprofils angeordnet werden. Sie sind dabei jedoch von der jeweils offenen Stirnseite des Querträgers zugänglich.
Der erfindungsgemäße Hilfsrahmen eignet sich besonders für Mehrlenkerhinterachsen. An einem solchen Hinterachs-Hilfsrahmen wird vorzugsweise zumindest der in Vorwärtsfahrtrichtung vornliegende Querträger mit integralen Lagerstellen für Radführungslenker ausbildet. Selbstverständlich können jedoch auch in den hintenliegenden Querträger entsprechende Lagerstellen für Radführungslenker integriert werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der vornliegende Querträger an Stirnenden der Längsträger befestigt. Dabei bleiben die Stirnenden des vornliegenden Querträgers unbeeinträchtigt, wodurch die Radführungslenker in die Stirnenden dieses Querträgers eingreifen können. Es ist jedoch auch möglich, einen solchen Querträger als hintenliegenden Querträger vorzusehen.
Vorzugsweise erfolgt die Verbindung zwischen diesem Querträger und den Längsträgern, indem die Stirnenden der Längsträger an einem Schalenelement ausgebildete Sockel umgreifen. Durch den hiermit möglichen Formschluss ergibt sich eine besonders steife Verbindung, die für die Verwindungssteifigkeit des Hilfsrahmens von Vorteil ist. Die Sockel lassen sich aufgrund der Schalenkonstruktion ohne großen Aufwand an einem Schalenelement ausformen.
Die Längsträger weisen bevorzugt einen C-förmigen Profilquerschnitt auf. Sie können so sehr einfach aus abgelängten Profilstücken hergestellt werden. Die Profilform ermöglicht zudem eine einfache Befestigung an den vorstehend genannten Sockeln.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist einer der Querträger als nach unten zumindest teilweise offenes Profil ausgestaltet. In diesem Fall bilden zwei einander gegenüberliegende Profilflanken jeweils einen Lageraufnahmeabschnitt aus. Zwischen diesen Lageraufnahmeabschnitten ist dann ein Lager eines Radführungslenkers angeordnet. Diese Bauform eignet sich besonders für die Anbindung eines verhältnismäßig langen, nach unten wegschwenkbaren Lenkers.
Auch ein solcher Querträger mit zumindest teilweise offenem Profil kann längsgeteilt und aus zwei Schalenelementen zusammengesetzt sein.
Zur Befestigung des Hilfsrahmens an einem Fahrzeugaufbau werden mindestens vier Anbindungsstellen vorgesehen. In vorteilhafter Ausgestaltung befinden sich zumindest zwei Anbindungsstellen an einem der Querträger. Vorzugsweise sind dabei zwei Anbindungsstellen unmittelbar an einem der Schalenelemente eines Querträgers ausgebildet. Hierzu können an dem betreffenden Schalenelement beispielsweise C-förmige Profilabschnitte ausgeformt werden, die im Bedarfsfall durch eine Distanzhülse ausgesteift werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine erste räumliche Ansicht eines Ausführungsbeispiels für einen Hinterachshilfsrahmen nach der Erfindung,
2 eine zweite räumliche Ansicht des Hinterachshilfsrahmens aus 1, und in
3 eine Detailansicht des Verbindungsbereichs zwischen einem Längsträger und einem Querträger in räumlicher Darstellung.
Das in den 1 bis 3 dargestellte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen Hinterachshilfsrahmen 1 für ein Personenkraftfahrzeugs. Jedoch lassen sich die nachfolgend geschilderten Konstruktionsprinzipien auch auf Vorderachshilfsrahmen übertragen.
Der Hilfsrahmen 1 weist zwei sich im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Längsträger 2 sowie einen ersten Querträger 3 und einen zweiten Querträger 4 auf. Die beiden Querträger 3 und 4 verbinden die Längsträger 2 in Fahrzeugquerrichtung. Beidem dargestellten Ausführungsbeispiel eines Hinterachshilfsrahmens liegt der erste Querträger 3 bezogen auf die Vorwärtsfahrtrichtung V vor dem zweiten Querträger 4. Eine Umkehrung der Anordnung der in den 1 und 2 dargestellten Querträger 3 und 4 ist jedoch ebenfalls möglich.
Die Längsträger 2 weisen jeweils einen C-förmigen Profilquerschnitt auf und können beispielsweise durch Ablängen entsprechenden Endlosprofilmaterials hergestellt werden. Gegebenenfalls sind diese zu den Fahrzeugseiten nach außen offenen Profilstücke seitlich gekröpft.
Der erste Querträger 3 ist aus zwei Schalenelementen 5 und 6 zusammengesetzt, die gemeinsam einen längsgeteilten Hohlprofilkörper bilden. Sie sind beispielsweise durch Schweißen oder Nieten miteinander verbunden. Dabei verläuft die Teilungsebene der Schalenelemente 5 und 6 im Wesentlichen in vertikaler Richtung quer zu den Längsträgern 2.
Die beiden Schalenelemente 5 und 6 des ersten Querträgers 3 bilden jeweils einander gegenüberliegende Lageraufnahmeabschnitte 7, 8, 9 und 10 aus, zwischen denen jeweils ein Lager eines Radführungslenkers angeordnet ist. 1 zeigt eine obenliegende Lagerstelle 11 für einen oberen Querlenker, die durch Lageraufnahmeabschnitte 7 und 8 gebildet wird, welche in den beiden Schalenelementen 5 und 6 ausgeformt sind. Eine darunterliegende Lagestelle 12 dient der Befestigung eines unteren Querlenkers bzw. einer Spurstange und wird durch die ebenfalls in den beiden Schalenelementen 5 und 6 ausgeformten Lageraufnahmeabschnitte 9 und 10 gebildet. Durch die Vertikalteilung des ersten Querträgers 3 lassen sich die benötigten Lageraufnahmeabschnitte 7, 8, 9 und 10 problemlos an dem jeweiligen Schalenelement 5 bzw. 6 ausformen. Ein Anschweißen separater Konsolen für die Lagerstellen der Radführungslenker kann damit entfallen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die Lagerstellen 11 und 12 innerhalb des Hohlprofilkörpers, so dass die hier nicht näher dargestellten Lager der Radführungslenker zusätzlich geschützt sind. Die Lagerstellen 11 und 12 sind von der jeweiligen offenen Stirnseite des Querträgers 3 zugänglich. Entsprechende Lager zwischen den Lageraufnahmeabschnitten 7, 8, 9 und 10 können von außen beispielsweise mittels Durchsteckschrauben befestigt werden. An den Lageraufnahmeabschnitten 7, 8, 9 und 10 sind hierzu geeignete Öffnungen vorgesehen.
In die beiden Schalenelemente 5 und 6 können weitere Vorsprünge, Sockel und Anbindungsstellen integriert werden. Wie die 2 und 3 zeigen, kann insbesondere eine der Befestigung der Längsträger 2 dienende Struktur an dem Querträger 3 ausgebildet werden. Hierzu ist an dem in Bezug auf die Vorwärtsfahrtrichtung hintenliegenden Schalenelement 6 für jeden Längsträger 2 ein nach außen vorspringender Sockel 13 ausgeformt. Dieser wird durch einen in Richtung des jeweiligen Längsträgers 2 ausgestellten C-förmigen Profilabschnitt gebildet.
Die Stirnenden 14 der Längsträger 2 sind der Außenkontur der Sockel 13 angepasst, derart, dass diese den jeweiligen Sockel 13 umgreifen. Dabei liegt ein Schenkel des C-Profils eines Längsträgers 2 von oben auf dem Sockel 13 auf und ein weiterer Schenkel des C-Profils von unten gegen den Sockel 13 an. Die Befestigung erfolgt beispielsweise durch Schweißen oder Stanznieten.
An dem in Vorwärtsfahrtrichtung vornliegenden Schalenelement 5 sind ähnliche Sockel 15 ausgeformt, die als Anbindungsstellen zur Befestigung des Hilfsrahmens 1 an einem Fahrzeugaufbau dienen. Diese Anbindungsstellen 15 werden, jeweils durch einen nach außen ausgestellten, etwa kastenförmigen Profilabschnitt gebildet. Die übereinanderliegenden Schenkel des C-Profils können gegebenenfalls durch eine zwischen diesen angeordnete Distanzhülse 16 ausgesteift werden, die entweder an dem betreffenden Schalenelement 5 befestigt ist oder erst bei der Montage am Fahrzeugaufbau lose eingesetzt wird. Die beiden Sockel 13 und 15 liegen in Vertikalrichtung zwischen den Lagerstellen 11 von 12 für einen oberen und unteren Querlenker.
Der Hilfsrahmen 1 wird durch den bereits erwähnten zweiten Querträger 4 vervollständigt. Dieser erstreckt sich zwischen den beiden Längsträgern 2 und geht in seiner Profilhöhe über diese nicht wesentlich hinaus. Die Längsträger 2 verlaufen von dem ersten Querträger 3 zunächst im Wesentlichen parallel nach hinten, um sich dann jeweils nach außen voneinander wegzukrümmen. Der zweite Querträger 4 ist vorzugsweise in dem parallelen Bereich der Längsträger 2 unmittelbar vor deren Krümmung nach außen angeordnet. Er stützt sich mit seinen Enden jeweils an den Verbindungsstegen der C-Profilform der Längsträger 2 ab. Überstehende Laschen 17 übergreifen zudem die oberen und/oder unteren Schenkel der Längsträger 2.
An dem zweiten Querträger 4 befinden sich ebenfalls Lagerstellen für Radführungslenker. Im Unterschied zu dem ersten Querträger 3 sind diese jedoch nicht an den Stirnenden sondern in einem Mittelabschnitt angeordnet und dienen der Anbindung eines nach unten wegschwenkbaren Lenkers. Dazu ist der zweite Querträger 4 als nach unten zumindest teilweise offenes Profil ausgebildet, wobei einander gegenüberliegende Profilflanken jeweils einen Lageraufnahmeabschnitt ausbilden und zwischen diesen Lageraufnahmeabschnitten ein Lager eines Radführungslenkers angeordnet ist.
Auch der zweite Querträger 4 ist hier als längsgeteiltes Bauteil aus zwei Schalenelementen 18 und 19 zusammengesetzt, wobei die Teilungsebene senkrecht zu den Längsträgern 2 in vertikaler Richtung verläuft. Eine einteilige Ausgestaltung ist jedoch ebenfalls möglich. An jedem der Schalenelemente 18 bzw. 19 sind an einander gegenüberliegenden Profilflanken geeignete Lageraufnahmeabschnitte 20 und 21 ausgeformt, um jeweils paarweise ein Lager eines Radführungslenkers aufzunehmen.
Nach hinten wird der Hilfsrahmen 1 durch zwei weitere Anbindungsstellen 22 für die Befestigung am Fahrzeugaufbau abgeschlossen. Diese sind jeweils in einen Endabschnitt 23 eines Längsträgers 2 integriert. Hierzu ist zwischen den oberen und unteren Schenkel des C-Profils eine Buchse 24 zur Übertragung einer Schraubenklemmkraft eingesetzt.
Der vorstehend erläuterte Hilfsrahmen 1 zeichnet sich durch eine geringe Anzahl von Bauteilen aus. Insbesondere werden Anschweißkonsolen zur Anbindung der Lenker oder zur Befestigung des Hilfsrahmens am Fahrzeugaufbau vermieden. Auch sind separate Knotenelemente zur Verbindung der Längsträger 2 und Querträger 3 und 4 nicht erforderlich. Letztere werden bevorzugt durch Schweißen und/oder Nieten miteinander verbunden.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.

1: Hilfsrahmen
2: Längsträger
3: erster Querträger
4: zweiter Querträger
5: vornliegendes Schalenelement
6: hinten liegendes Schalenelement
7: Lageraufnahmeabschnitt
8: Lageraufnahmeabschnitt
9: Lageraufnahmeabschnitt
10: Lageraufnahmeabschnitt
11: obenliegende Lagerstelle
12: unterliegende Lagerstelle
13: Sockel
14: Stirnende des Längsträgers 2
15: Sockel
16: Distanzhülse
17: Lasche
18: vornliegendes Schalenelement
19: hintenliegendes Schalenelement
20: Lageraufnahmeabschnitt
21: Lageraufnahmeabschnitt
22: Anbindungsstelle
23: Endabschnitt des Längsträgers 2
24: Buchse

Claims

Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug, umfassend – zwei sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Längsträger (2), und – zwei Querträger (3, 4), welche die Längsträger (2) in Fahrzeugquerrichtung miteinander verbinden, – wobei mindestens einer der Querträger (3, 4) längsgeteilt und aus zwei Schalenelementen (5, 6, 18, 19) zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Schalenelemente (5, 6, 18, 19) zumindest eines Querträgers (3, 4) einander gegenüberliegende Lageraufnahmeabschnitte (7, 8, 9, 10, 20, 21) ausbilden, zwischen denen ein Lager eines Radführungslenkers angeordnet ist.
Hilfsrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querträger (3), der aus einem ersten und einem zweiten Schalenelement (5, 6) zusammengesetzt ist, an jedem seiner Enden zwei übereinander liegende Lagerstellen (11, 12) für Radführungslenker aufweist, wobei für jede Lagerstelle an dem ersten und zweiten Schalenelement (5, 6) jeweils ein Lageraufnahmeabschnitt (7, 8, 9, 10) ausgebildet und zwischen diesen beiden Lageraufnahmeabschnitten ein Lager für einen Radführungslenker angeordnet ist.
Hilfsrahmen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden mit Lageraufnahmeabschnitten (7, 8, 9, 10) versehenen Schalenelemente (5, 6) gemeinsam ein Hohlprofil bilden.
Hilfsrahmen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstellen (11, 12) innerhalb des Hohlprofils liegen und von der jeweils offenen Stimseite des Querträgers (3) zugänglich sind.
Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Lageraufnahmeabschnitten (7, 8, 9, 10, 20, 21) versehene Querträger in (3, 4) in vertikaler Richtung geteilt ist.
Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieser ein Hinterachse-Hilfsrahmen ist und zumindest der in Vorwärtsfahrtrichtung vornliegende Querträger (3) Lagerstellen (11, 12) für Radführungslenker ausbildet.
Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querträger (3), vorzugsweise der vornliegende Querträger (3) an Stirnenden (14) der Längsträger (2) befestigt ist.
Hilfsrahmen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnenden (14) der Längsträger (2) an einem Schalenelement (6) ausgebildete Sockel (13) umgreifen.
Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträger (2) einen C-förmigen Profilquerschnitt aufweisen.
Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Querträger (4) als nach unten zumindest teilweise offenes Profil ausgebildet ist, wobei einander gegenüberliegende Profilflanken jeweils einen Lageraufnahmeabschnitt (20, 21) ausbilden und zwischen diesen Lageraufnahmeabschnitten ein Lager eines Radführungslenkers angeordnet ist.
Hilfsrahmen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das nach unten offene Profil längsgeteilt und aus zwei Schalenelementen (18, 19) zusammengesetzt ist.
Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an einem der Schalenelemente (5) eines Querträgers (3) zwei Anbindungsstellen zur Befestigung des Hilfsrahmens am Fahrzeugaufbau ausgebildet sind.
Hilfsrahmen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindungsstellen zur Befestigung am Fahrzeugaufbau jeweils durch einen C-förmigen Profilabschnitt gebildet werden, der durch eine Distanzhülse (16) ausgesteift ist.