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Die
Erfindung betrifft einen Achsträger, insbesondere einen
Hinterachsträger für einen Kraftwagen nach dem
Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Solche
Achsträger sind üblicher Weise als kastenförmige
Profile in Form von Schweißzusammenbauten ausgeführt.
Dies ermöglicht zwar hohe Festigkeits- und Steifigkeitswerte
des Achsträgers, führt jedoch zu hohem Bauteilgewicht.
Ein Ersatz von Stahl durch Aluminium in der üblichen Kastenprofilbauweise
ist nicht ohne weiteres möglich, da aufgrund der geringeren
Festigkeitseigenschaften von Aluminium größere
tragende Querschnitte dargestellt werden müssen. Dies vergrößert
wiederum nachteilig den Bauraumbedarf des Achsträgers.
Auch beim Stahlleichtbau müssen geringere Blechdicken durch größere
tragende Querschnitte kompensiert werden, was wiederum den Bauraumbedarf
erhöht.
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Die
DE 10 2004 012 662
A1 offenbart eine alternative Ausführungsform
für einen rahmenförmigen Hinterachsträger
für ein Kraftfahrzeug. Der Hinterachsträger besteht
hier ebenfalls aus geschlossenen Hohlprofilen mit einer Wandstärke
von 3 bis 6 mm, wird jedoch nicht als Schweißzusammenbau
realisiert, sondern einstückig in einem Kokillengießverfahren
unter Verwendung zumindest eines verlorenen Kerns aus einer Aluminiumlegierung
gegossen. Aufgrund der Anforderungen des Gießprozesses können
auch hier nicht alle Leichtbaupotenziale ausgeschöpft werden.
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Es
ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Achsträger,
insbesondere einen Hinterachsträger der eingangs genannten
Art derart weiter zu entwickeln, dass er leicht und Bauraum sparend ausführbar,
sowie prozesssicher zu fertigen ist.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Achsträger mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 gelöst.
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Ein
solcher Hinterachsträger umfasst zwei Seitenteile, welche über
zwei Querbrücken zu einer Rahmenkonstruktion miteinander
verbunden sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass wenigstens eine der Querbrücken zwei separat voneinander
ausgebildete Einzelprofile umfasst. Hierdurch ist es möglich,
bei geringeren Wandstärken der Einzelprofile die nötigen
Festigkeitsanforderungen an den Achsträger zu erfüllen.
Hierdurch kann gegenüber der geschlossenen Kastenprofilbauweise
Gewicht eingespart werden. Insbesondere ist es möglich,
derartige Querbrücken aus Aluminium auszuführen,
was zu weiteren Gewichtseinsparungen führt. Die Verwendung von
zwei separat voneinander ausgebildeten Einzelprofilen ermöglicht
weiterhin eine bessere Anpassung der Geometrie des Achsträgers
an den zur Verfügung stehenden Bauraum. Dadurch kann gleichzeitig
ein größerer tragender Querschnitt erzielt werden
und die Festigkeit des Achsträgers verbessert werden. Eine
weitere Festigkeitssteigerung kann durch Einbringen von Bohrungen
in die Einzelprofile und ein Verbinden der Einzelprofile zu einem
fachwerkähnlichen Gebilde erzielt werden. Auch hierdurch
ist weiter Gewicht einsparbar. Eine solche Konstruktion bietet weiterhin
den Vorteil, dass der gesamte Achsträger gegenüber
der üblichen geschlossenen Kastenprofilbauweise torsionsweicher
ist. Dadurch werden sowohl Schweißverbindungen geringer
beansprucht als auch geringere Zwangsverformungen von am Achsträger
angeordneten Elastomerlagern bei asymmetrischer Belastung des Achsträgers
hervorgerufen. Dies verringert den Verschleiß des Achsträgers
und erhöht den Komfort für die Fahrzeuginsassen.
Weiterhin sind bei einem erfindungsgemäßen Achsträger
die Schweißnahtlängen gegenüber dem Stand
der Technik verkürzt. Auch können aufwendig zu
schweißende Bördelnähte durch I-Nähte
ersetzt werden. Dies reduziert vorteilhaft die Herstellungskosten
des Achsträgers.
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Es
ist dabei besonders vorteilhaft, die beiden Einzelprofile der Querbrücken
im Wesentlichen parallel anzuordnen. Hierdurch wird eine zusätzliche Verstärkung
des Achsträgers erzielt. In einer besonders bevorzugten
Ausführungsform sind die beiden Einzelprofile der Querbrücke
jeweils als offene Profilbauteile ausgebildet. Diese sind einfacher
bereitzustellen und zu verarbeiten als geschlossene Kastenprofile,
was die Kosten bei der Herstellung des Hinterachsträgers
weiter senkt.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die beiden
Einzelprofile der Querbrücke jeweils einen im Wesentlichen
s-förmigen Querschnitt auf. Ein derartiger Querschnitt
erhöht die Festigkeit der Einzelteile, ohne zu nennenswerten
Gewichtszunahmen zu führen.
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Die
Seitenteile sind dabei bevorzugt als geschlossene Profile ausgebildet,
welche ebenfalls in Aluminium ausgeführt sein können.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen diese
Seitenteile eine einseitige Wandverstärkung auf, um bei möglichst
geringem Bauteilgewicht die auftretenden Kräfte möglichst
gut aufnehmen zu können.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform des Achsträgers
ist zumindest die vordere Querbrücke aus zwei Teilen ausgebildet.
Die hintere Querbrücke kann weiterhin einteilig geformt
sein oder ebenfalls zweiteilig ausgebildet sein.
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Um
eine Lagerung des Hinterachsgetriebes zu ermöglichen, weisen
die beiden Teile der vorderen Querbrücke wahlweise eine
Lagerstelle oder zwei Lagerstellen auf. Die Lagerstellen können
unterhalb der Querbrücke oder in den beiden Querbrückenprofilen
angeordnet sein. Bei einer Lagerung nach der ersten Alternative
weisen die beiden Teile der Querbrücke eine oder zwei Aufnahmen
auf, welche miteinander zur Aufnahme des Lagers oder der Lager für das
Hinterachsgetriebe zusammenwirken. Bei einem Lagerkonzept nach der
zweiten Alternative wird ein, oder werden zwei Lager in Durchzüge
die in die Querbrückenprofile eingeformt sind unterhalb
der Querbrücke eingepresst.
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Um
eine Lagerung des Hinterachsgetriebes unterhalb der Querbrücke
zu ermöglichen, weisen die beiden Teile der vorderen Querbrücke
jeweils Profildurchzüge für eine oder zwei Lagerpositionen auf,
in welche die Lager eingepresst werden und dadurch miteinander zur
Aufnahme des Lagers oder der Lager für das Hinterachsgetriebe
zusammenwirken.
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Um
eine Lagerung des Hinterachsgetriebes in den beiden Querbrückenprofilen
zu ermöglichen, weisen die beiden Teile der vorderen Querbrücke
jeweils eine oder zwei Lageraufnahmen auf, welche miteinander zur
Aufnahme des Lagers oder der Lager für das Hinterachsgetriebe
zusammenwirken. Durch die relativ torsionsweiche Ausführung
der vorderen Querbrücke werden so die Belastungen des Hinterachsgetriebelagers
reduziert. Die Lageraufnahmen sind dabei bevorzugt in separaten
Laschen ausgebildet, welche mit der jeweiligen Querbrücke verbunden
sind.
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Im
Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen
anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:
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1 einen
Querschnitt durch die vordere Querbrücke eines Hinterachsträgers
gemäß dem Stand der Technik,
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2 einen
Querschnitt durch die vordere Querbrücke eines Hinterachsträgers
mit einer Lagerausführungsform unterhalb der Querbrücke.
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3 einen
Querschnitt durch die vordere Querbrücke mit einer Lagerausführungsform
unterhalb der Querbrückenprofile.
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4 eine
perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Achsträgers.
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In 1 ist
ein dem Stand der Technik entsprechender Hinterachsträger
ausschnittsweise dargestellt. Es ist dabei ein Querschnitt durch
die vordere Querbrücke 10 des Hinterachsträgers
auf Höhe der Lageranbindung eines Hinterachsgetriebes 12 gezeigt.
Die vordere Querbrücke 10 ist als kastenförmiges
Profil ausgeführt, welches an der gezeigten Stelle unten
offen ist, so dass ein Hinterachsgetriebelager 14 im Innenraum 16 der
Querbrücke 10 aufgenommen werden kann. Das Hinterachsgetriebelager 14 ist
ein Elastomerlager, welches das Hinterachsgetriebe 12 am
Hinterachsträger schwingungsentkoppelt anbindet. Die kastenförmige
Bauweise der Querbrücke 10 führt dabei
zu einer hohen Steifigkeit des Hinterachsträgers und gleichzeitig
zu hohem Bauteilgewicht. In der gezeigten, dem Stand der Technik entsprechenden
Ausführungsform ist die Querbrücke 10 in
der Regel aus Stahlblech gefertigt. Im Rahmen eines Leichtbaukonzeptes
Aluminiumbleche zu verwenden, scheitert am größeren
Bauraumbedarf von vergleichbaren Aluminiumprofilbauteilen. Aufgrund der
geringeren Festigkeitseigenschaften von Aluminium müssen
diese nämlich mit einem höheren tragendem Querschnitt
ausgeführt werden. Aufgrund der eingeschränkten
Bauraumverhältnisse im Bereich des Hinterachsträgers
ist die Realisierung von Aluminiumprofilen mit höherem
tragenden Querschnitt allerdings nicht immer möglich.
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Die
in 2 gezeigte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Hinterachsträgers vermeidet dieses Problem. In 2 ist
ebenfalls ein Schnitt durch die vordere Querbrücke 18 des
Hinterachsträgers dargestellt. Die Schnittebene verläuft
wiederum auf Höhe der Anbindung eines Lagers für
ein Hinterachsgetriebe. Dieses ist hier nicht sichtbar. Die vordere
Querbrücke 18 ist nicht mehr, wie dem Stand der
Technik entsprechend, als kastenförmiges Hohlprofil ausgeführt,
sondern besteht aus zwei separaten, s-förmigen Profilteilen 20, 22.
Diese können aus Aluminium realisiert werden, da die gezeigte
s-förmige Struktur die Festigkeit der Querbrücke 18 erhöht, ohne
dass ein erhöhter Bauraumbedarf auftritt. Aufgrund der
s-förmigen Struktur, insbesondere der Abgrenzung der Querbrücke
nach unten durch den unteren Schenkel 23 des Trägerteils 22,
ist eine Anordnung des Hinterachsgetriebelagers in einem von den beiden
Profilteilen 20, 22 abgegrenzten Raum nicht mehr
möglich. Die Anbindungsstelle 25 des Hinterachsgetriebelagers
befindet sich hier in der Querbrücke 18. Eine
Anbindung des Hinterachsgetriebelagers an die Querbrücke 18 erfolgt über
einen oder zwei Adapter. Diese sind nicht sichtbar.
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Die
in 3 gezeigte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Hinterachsträgers vermeidet dieses Problem. In 3 ist
ebenfalls ein Schnitt durch die vordere Querbrücke 18 des
Hinterachsträgers dargestellt. Die Schnittebene verläuft
wiederum auf Höhe der Anbindung eines Lagers für
ein Hinterachsgetriebe. Dieses ist hier nicht sichtbar. Die vordere
Querbrücke 18 ist nicht mehr, wie dem Stand der
Technik entsprechend, als kastenförmiges Hohlprofil ausgeführt,
sondern besteht aus zwei separaten, s-förmigen Profilteilen 20, 22.
Diese können aus Aluminium realisiert werden, da die gezeigte
s-förmige Struktur die Festigkeit der Querbrücke 18 erhöht, ohne
dass ein erhöhter Bauraumbedarf auftritt. Aufgrund der
s-förmigen Struktur, insbesondere der Abgrenzung der Querbrücke
nach unten durch den unteren Schenkel 23 des Trägerteils 22,
ist eine Anordnung des Hinterachsgetriebelagers in einem von den beiden
Profilteilen 20, 22 abgegrenzten Raum nicht mehr
möglich. Die Anbindungsstelle 25 des oder der Hinterachsgetriebelager
befindet sich hier unter der Querbrücke 18 und
neben dem Hinterachsgetriebe. Eine Anbindung des oder der Hinterachsgetriebelager
an die Querbrücke 18 erfolgt über zwei
oder vier Lageraufnahmen 24, 26, welche jeweils
an dem zugeordneten Profilteil 20, 22 angebunden
sind.
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4 zeigt
schließlich eine perspektivische Gesamtansicht einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Hinterachsträgers 28.
Dieser besteht aus zwei Seitenteilen 30, 32, die über
eine vordere Querbrücke 18 und eine hintere Querbrücke 34 miteinander
verbunden sind. Die vordere Querbrücke 18 besteht
dabei, wie bereits in 2 zu erkennen, aus zwei Profilteilen 20, 22.
Die hintere Querbrücke 34 ist ebenfalls wie in 4 zu
erkennen, aus zwei Profilteilen 48, 50 ausgeführt.
Die Seitenteile 30, 32 bestehen jeweils aus zwei
Halbschalen 36, 38, 40, 42, welche
aus Stahl oder Aluminium gefertigt sein können und über
eine I-Naht miteinander verschweißt sind. An den Seitenteilen 30, 32 finden
sich jeweils zwei Aufnahmen 44 für die Elastomerlagerkörper
der Fahrschemellager. Zur Erhöhung der Festigkeit der Seitenteile 30, 32 sind
die inneren Wandungen 46 der Seitenteile 30, 32 in
größerer Wandstärke ausgeführt als
die restlichen Bereiche der Seitenteile 30, 32.
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- 10
- Querbrücke
- 12
- Hinterachsgetriebe
- 14
- Hinterachsgetriebelager
- 16
- Innenraum
- 18
- Querbrücke
- 20
- Profilteile
- 22
- Profilteil
- 23
- Schenkel
- 24
- Lasche
- 25
- Anbindungsstelle
- 26
- Lasche
- 28
- Hinterachsträger
- 30
- Seitenteil
- 32
- Seitenteil
- 34
- Querbrücke
- 36
- Halbschale
- 38
- Halbschale
- 40
- Halbschale
- 42
- Halbschale
- 44
- Aufnahme
- 46
- Wandung
- 48
- Profilteil
- 50
- Profilteil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004012662
A1 [0003]