DE10260529A1

DE10260529A1 - Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug und Herstellungsverfahren hierfür

Info

Publication number: DE10260529A1
Application number: DE2002160529
Authority: DE
Inventors: Ingo Winter; Torsten Grotewohl; Steffen Muth; Gerhard Müller
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-12-21
Filing date: 2002-12-21
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2022-12-22
Also published as: DE10260529B4

Abstract

Bei einem Hilfsrahmen (1) für ein Kraftfahrzeug mit einem vorderen Querträger (2) und einem hinteren Querträger (3), die über zwei Längsträger (4, 5) miteinander verbunden sind und zusammen ein geschlossenes Rahmenviereck bilden, sind mindestens einer der Querträger (2) und die Längsträger (4, 5) aus einem Rohrstück durch eine Biegeumformung mit ausschließlich äußerer Krafteinwirkung hergestellt. Die aus Rohrstücken hergestellten Träger (2, 3, 4, 5) sind unmittelbar miteinander verschweißt. Damit wird ein Hilfsrahmen (1) in Rohrkonstruktion geschaffen, der kostengünstig herstellbar ist, sich durch eine hohe Festigkeit und ein geringes Gewicht auszeichnet und eine hohe Prozeßsicherheit besitzt. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Hilfsrahmens (1) angegeben.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug mit einem vorderen Querträger und einem hinteren Querträger, die über zwei Längsträger miteinander verbunden sind und zusammen ein geschlossenes Rahmenviereck bilden.

Derartige Hilfsrahmen sind im Stand der Technik allgemein bekannt und werden aufgrund ihrer ringartig geschlossenen Struktur oftmals als Vollhilfsrahmen bezeichnet.

Üblicherweise werden Hilfsrahmen dazu eingesetzt, um Teilbereiche des Vorderwagens oder Hinterwagens eines Kraftfahrzeuges vorzumontieren und die vormontierte Einheit dann in die Karosserie des Fahrzeugs einzufügen und mit dieser zu verbinden. An dem Hilfsrahmen 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 Hilfsrahmen abzustützen, wie dies beispielsweise in der WO 96/19373 A beschrieben ist.

Zudem kann ein Hilfsrahmen in Verbindung mit einer Hinterradachse eingesetzt werden.

Neben einer möglichst hohen Steifigkeit für eine gute Fahrdynamik und einem hohen Energieabsorptionsvermögen bei einem Fahrzeugunfall müssen bei der Konzeption und Konstruktion eines Hilfsrahmens vor allem fertigungs- und montagetechnische Gesichtspunkte berücksichtigt werden. Durch beengte Raumverhältnisse im Motorraum infolge einer Vielzahl von dort anzuordnenden Elementen und Aggregaten, wie beispielsweise einem ABS-System, einer Servo-Lenkung, einer möglichst großen Fahrzeugbatterie, Aggregaten für eine Klimaanlage, etc. ergeben sich konstruktive und montagetechnische Einschränkungen. Dies gilt insbesondere für Fahrzeuge mit einem kurzen Vorderwagen, bei denen ein großes Interesse daran besteht, 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.

Desweiteren ist bei der in der Herstellung in Großserien eine hohe Sicherheit des Fertigungsprozesses anzustreben, um bei einer ganz- oder teilautomatisierten Fertigung die Fehlerfreiheit der gefertigten Stücke zu gewährleisten. Problematisch sind hierbei in der Regel die Lagegenauigkeit verschiedener Komponenten zueinander sowie die Qualität der Fügestellen.

Aus der DE 199 22 800 A1 ist in diesem Zusammenhang ein Hilfsrahmen bekannt, bei dem die Verbindung der einzelnen Träger über spezielle Knotenelemente erfolgt. Die Knotenelemente dienen darüber hinaus als Lagerstellen für die Anlenkung von Radführungsgliedern. Während die Knotenelemente als Gußteile gefertigt werden, sind die Träger aus längsgeschweißten Rohren oder Kunststoffrohren hergestellt, deren Endform durch Innenhochdruckumformung erzielt wird.

Hierdurch wird eine hohe Maßgenauigkeit erzielt. Gegenüber herkömmlichen Herstellungsverfahren, insbesondere solchen, bei denen in die Elemente des Hilfsrahmens in Schweißkonstruktion oder als Gußteil ausgeführt sind, ergeben sich zudem erhebliche Einsparungen bei den Herstellkosten. Allerdings erfordert die Innenhochdruckumformung im Hinblick auf die Druckerzeugung und die benötigten Formwerkzeuge einen hohen apparativen Aufwand.

Der Erfindung liegt vor diesem Hintergrund die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines Hilfsrahmens in Rohrkonstruktion weiter zu vereinfachen.

Dazu wird ein Hilfsrahmen der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei dem mindestens einer der Querträger und die Längsträger jeweils aus einem Rohrstück durch eine Biegeumformung mit ausschließlich äußerer Krafteinwirkung hergestellt sind, und bei dem diese aus Rohrstücken hergestellten Träger unmittelbar miteinander verschweißt sind.

Es hat sich gezeigt, daß ein solcher Hilfsrahmen, der einen sehr einfachen Aufbau besitzt, bei geringem Gewicht mit überraschend guten Festigkeitseigenschaften und einer hohen Prozeßsicherheit gefertigt werden kann. Gegenüber einem Rahmen mit Knotenelementen und Innenhochdruckumgeformten Trägern ergibt sich eine nochmals deutliche Reduzierung des Herstellungsaufwands. Der erfindungsgemäße Hilfsrahmen eignet sich daher besonders für den Großserieneinsatz.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der vordere Querträger aus einem Rohrstück durch eine Biegeumformung mit ausschließlich äußerer Krafteinwirkung hergestellt. Der vordere Querträger ist dabei ist so ausgestaltet, daß an einen in sich geraden Mittelabschnitt beidseits jeweils ein entgegen der Vorwärtsfahrtrichtung abgewinkelter, in sich wiederum gerader Endabschnitt anschließt. Durch diese Formgebung, die sich durch eine besonders einfache Herstellung auszeichnet, kann der vordere Querträger sehr weit nach vorne verschoben werden, so daß sein Mittelabschnitt vor den vorderen Radlenker-Lagern zu liegen kommt. Neben einer Verbesserung der Steifigkeit durch die Biegestellen dient der Hilfsrahmen unter einem Vorderwagen bzw. Hinterwagen so auch als zusätzliches Absorptionselement für Crashenergie.

In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, Lagerelemente an Stirnenden der Endabschnitte des vorderen Querträgers vorzusehen. Die Lagerelemente sind dabei vorzugsweise Lagerbuchsen, können aber auch als Lagerzapfen ausgestaltet sein. Durch die Vermeidung von Knotenelementen wird die Montage dahingehend vereinfacht, daß eine genaue Positionierung der Lenkerlager allein in Zuordnung zu dem vorderen Querträger und damit unabhängig von den Längsträgern erfolgt.

Prinzipiell lassen sich die Lagerbuchsen des vorderen Querträgers in bezug auf die Ausrichtung ihrer Achsen durch die individuelle Anbindung an den vorderen Querträger nahezu beliebig einstellen. Vorzugsweise verlaufen die Achsen der Lagerbuchsen des vorderen Querträgers quer und bevorzugt senkrecht zur Längserstreckungsrichtung des vorderen Querträgers.

Die Befestigung der Lagerelemente an die Stirnseiten des vorderen Querträgers erfolgt im Hinblick auf eine Großseriefertigung automatisierbar bevorzugt durch Schweißen.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung treffen die Längsträger mit ihren frontseitigen Enden in der Art eines T-Stoßes auf den vorderen Querträger und sind unmittelbar an den vorderen Querträger angeschweißt.

Dabei können auch die Längsträger an ihrem rückseitigen Ende jeweils ein Lagerelement, vorzugsweise eine Lagerbuchse aufweisen. Dies hat den Vorteil, daß sich die gesamte Radaufhängung mit dem Hilfsrahmen zu einem vormontierbaren Modul zusammenfassen läßt, das anschließend insgesamt am Fahrzeugaufbau angebracht wird.

Weitere Anlenkstellen für Radführungsglieder können ebenfalls an dem Hilfsrahmen vorgesehen werden, indem an der Rohrkonstruktion entsprechende Konsolen befestigt, vorzugsweise angeschweißt werden.

Auch die Lagerbuchsen an den rückseitigen Enden der Längsträger lassen sich in ihrer Ausrichtung verhältnismäßig frei einstellen. Vorzugsweise verlaufen die Achsen quer, und insbesondere senkrecht zur Längserstreckungsrichtung des jeweiligen Längsträgers.

Im Hinblick auf eine einfache Fertigung werden auch die Lagerbuchsen an den rückseitigen Enden der Längsträger durch Schweißen befestigt.

Die Längsträger selbst lassen sich herstellungstechnisch günstig genauso wie der vordere Querträger aus einem Rohrstück durch eine Biegeumformung mit ausschließlich äußerer Krafteinwirkung hergestellt. Jeder Längsträger besitzt dann zwei in sich geradlinige Schenkel, wobei der vordere Schenkel an den vorderen Querträger anschließt und der hintere Schenkel ein Lagerelement aufweist.

Wie bereits erwähnt, können an den Längsträgern jeweils eine oder mehrere Konsolen für weitere Radführungsglieder, beispielsweise je einen Querlenker und je eine Spurstange angeschweißt werden. In vorteilhafter Ausgestaltung ist dabei je Längsträger bevorzugt genau eine Konsole vorgesehen, welche die Biegung zwischen den Schenkeln überbrückt. Dadurch kann eine zusätzliche Aussteifung des frei umgeformten Bereichs der Längsträger erzielt werden, in dem praktisch ansonsten eine verhältnismäßig schlechte Maßgenauigkeit vorliegt. Durch die Konsolen läßt sich sowohl die Steifigkeit als auch die Maßgenauigkeit steigern.

Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hilfsrahmens weisen die Lagerbuchsen Ansätze auf. Diese werden entweder in ein Stirnende des vorderen Querträgers bzw. in ein rückseitiges Ende eines Längsträgers eingesteckt. Dadurch läßt sich eine besonders stabile Befestigung der Lagerelemente bzw. Lagerbuchsen an den Trägern realisieren.

Zur Verbesserung der Stabilität der Anbindung ist es weithin vorteilhaft, die Träger an ihren Enden zur Anbindung der Lagerbuchsen flachgedrückt auszubilden. Zudem sind die Enden entsprechend der Außenkontur der Lagerbuchsen beschnitten, wobei die Trägerenden formfolgend gegen die Außenwand der jeweiligen Lagerbuchse anliegen und dort mit dieser verschweißt sind.

Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung ist an Endabschnitten des vorderen Querträgers und der Längsträger eine Positionierungseinrichtung vorgesehen, die auf der einen Wandseite eine Öffnung aufweist, sowie eine Stanzloch kleineren Durchmessers auf der gegenüberliegenden Wandseite, dessen Umgebung nach außen vorgewölbt ist, wobei die Vorwölbung außenseitig eine Anlagefläche ausbildet. Über die Stanzlöcher erfolgt die Fixierung in der Schweißvorrichtung und der Montage. Über diese an den bereits umgeformten Trägern angebrachten Löcher läßt sich selbst bei Maßabweichungen der Träger eine definierte Lagezuordnung der Lenkerlager und damit der Radaufhängung zum Fahrzeugsaufbau gewährleisten.

Vorzugsweise weist ein Träger einen durch Stanzen hergestellten Lagerbuchsen-Ausschnitt mit einem Glattschnittanteil und einem Stanzausbruch auf. Dabei bildet der zu dem Stanzausbruch angewinkelte Glattschnittanteil mit der Lagerbuchse einen Schweißspalt aus. Auf diese Weise lassen sich fertigungstechnische Gegebenheiten zur Minimierung des Schweißspalts zwischen dem Träger und der Lagerbuchse ausnutzen. Der Abstand zwischen dem Stand der Ausspruch und der Lagerbuchse kann dadurch sehr eng ausfallen.

Im Zuge der Erfindung wird die obengenannte Aufgabe weiterhin durch ein Verfahren zur Herstellung eines Hilfsrahmens der vorstehend erläuterten Art gelöst, bei dem ein Träger, der an einem Ende eine Lagerbuchse aufweist, aus einem Rohrstück hergestellt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein unverformtes Rohrstück in einem Endbereich mit einer Öffnung versehen. Anschließend wird der Träger durch eine Biegeumformung unter Krafteinwirkung auf seine Außenseite in seine Endform gebogen und gegebenenfalls das lagerbuchsenseitige Ende abgeflacht. Hernach wird durch die Öffnung in der gegenüberliegenden Wand ein Stanzloch zur Positionierung des Hilfsrahmens eingebracht. Über das Stanzloch läßt sich somit eine definierte Lagerzuordnung zwischen dem Fahrzeugsaufbau und der Radaufhängung realisieren, ohne daß es auf eine hohe Genauigkeit beim Biegen der Rohrstücke ankommt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine räumliche Ansicht eines Hilfsrahmens nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine räumliche Ansicht des vorderen Querträgers des Hilfsrahmens von schräg vorn,
3 eine Schnittansicht eines Endabschnitts des vorderen Querträgers,
4 eine räumliche Ansicht eines Längsträgers des Hilfsrahmens von schräg unten,
5 eine weitere Schnittansicht eines Endabschnitts des vorderen Querträgers, und in
6 eine Detailansicht des ausgestanzten Ausschnitts des vorderen Querträgers.
Das Ausführungsbeispiel zeigt einen Hilfsrahmen 1 zur Befestigung an einem Fahrzeugsaufbau, an den die Radführungsglieder einer hinteren Fahrzeugachse angekoppelt werden. Dabei bilden die Fahrzeugachse und der Hilfsrahmen 1 eine vormontierbare Einheit, die insgesamt an den Fahrzeugaufbau angesetzt wird.
Der Hilfsrahmen 1 wird durch einen vorderen Querträger 2, einen hinteren Querträger 3 und zwei Längsträger 4 und 5 gebildet, die zusammen ein geschlossenes Rahmenviereck darstellen. Wie 1 entnommen werden kann, sind der vordere Querträger 2 und die beiden Längsträger 4 und 5 aus Rohrstücken hergestellt und unmittelbar, d. h. ohne Zwischenschaltung von Knotenelementen miteinander verbunden.
Auch der hintere Querträger 3 kann aus einem Rohrstück hergestellt und direkt an die Längsträger 4 und 5 angeschlossen sein.
Weiterhin sind vier Lagerbuchsen 6, 7, 8 und 9 zu erkennen, die an den "Ecken" des Rahmenvierecks liegen und jeweils ein Gummilager zur Befestigung am Fahrzeug aufnehmen. Die Anordnung der Träger 2, 3, 4 und 5 ist derart gewählt, daß die Lagerbuchsen 6, 7, 8 und 9 jeweils an der Stirnseite bzw. einem Ende eines Trägers 2, 4 bzw. 5 sitzen.
So schließen die Längsträger 4 und 5 jeweils mit einem frontseitigen Ende in der Art eines T-Stoßes an einen Endabschnitt 10 bzw. 11 des vorderen Querträgers 2 an. Die Stirnseiten 12 und 13 dieser vorzugsweise abgeflachten Endabschnitte 10 und 11 haltern jeweils eine Lagerbuchse 6 bzw. 7. Weitere Lagerbuchsen 8 und 9 befinden sich an den rückseitigen Enden 14 bzw. 15 der Längsträger 4 und 5. Die Stirnenden des hinteren Querträgers 3 stoßen kurz vor den hinteren Lagerbuchsen 8 und 9 auf die Längsträger 4 und 5.
Zur zusätzlichen Aussteifung des Hilfsrahmens 1 sowie insbesondere auch zur Anbindung weiterer Radführungsglieder sind an dem Hilfsrahmen 1 zusätzlich zwei Konsolen 16 und 17 vorgesehen, die im Bereich der Längsträger 4 und 5 befestigt sind. Sie dienen hier jeweils der Anbindung eines Querlenkers und einer Spurstange. Dabei können die Konsolen 16 und 17 allein an den Längsträgern 4 und 5 angeschlossen werden, um diese zusätzlich zu versteifen. Möglich ist jedoch auch, diese in den Zwickel zwischen den überstehenden Endabschnitten 10 und 11 des vorderen Querträgers 2 und den Längsträgern 4 und 5 einzusetzen und mit diesen beiden zu verbinden.
Im Hinblick auf eine möglichst einfache, vorzugsweise automatisierte Herstellung sind bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel mindestens einer der Querträger 2 und 3, hier der vordere Querträger 2, und die Längsträger 4 und 5 jeweils aus einem Rohrstück durch eine Biegeumformung mit ausschließlich äußerer Krafteinwirkung hergestellt. Eine aufwendigere Innenhochdruckumformung wird dadurch vermieden. Desweiteren sind die Querträger 2 und 3 sowie die Längsträger 4 und 5 unmittelbar miteinander verschweißt. Auch die Konsolen 16 und 17 sind in diese Schweißkonstruktion eingebunden.
Dabei bleiben die einzelnen Träger 2, 3, 4 und 5 des Hilfsrahmens 1 in ihrem Aufbau sehr einfach, da ihre Rohrform weitgehend beibehalten wird. Veränderungen des Durchmessers und der Querschnittsform unterbleiben weitgehend, d. h. in den Bereichen zwischen den jeweiligen äußeren Anbindungsstellen der Träger. Die 2 und 4 zeigen dies anhand des vorderen Querträgers 2 und eines Längsträgers 4.
Wie 2 entnommen werden kann, ist der vordere Querträger 2 aus einem ursprünglich geraden Rohrstück gefertigt, das von einem Endlosmaterial, beispielsweise einem längsgeschweißten oder einem nahtlosen Rohr abgelängt werden kann. Vorzugsweise werden dabei Rohre mit rundem Querschnitt verwendet. Es ist jedoch auch möglich, Rohre mit anderen Querschnittsformen als Rohlinge einzusetzen.
Für den vorderen Querträger 2 wird ein solches Rohrstück mit zwei Biegungen versehen, so daß dieses in seiner Endform aus einem in sich geraden Mittelabschnitt 18 und zwei beidseits jeweils entgegen der Vorwärtsfahrtrichtung abgewinkelten, in sich wiederum geraden Endabschnitten 10 und 11 besteht.
An seinen Stirnenden 12 und 13 ist der Querträger 2 abgeflacht und bildet jeweils eine Aufnahme für eine Lagerbuchse 6 bzw. 7 aus, deren Form der Außengestalt der Lagerbuchsen 6 bzw. 7 nachempfunden ist. Dazu werden die flachgedrückten Enden entsprechend bogenförmig beschnitten.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel verlaufen die Achsen der Lagerbuchsen 6 und 7 im wesentlichen quer zu der Längserstreckungsrichtung des vorderen Querträgers 2. Ihre Ausrichtung, die bei dem Ausführungsbeispiel im wesentlichen senkrecht gewählt ist, kann durch einen entsprechenden Beschnitt der flachgedrückten Enden weitgehend frei eingestellt werden. Die Befestigung der Lagerbuchsen 6 und 7 erfolgt bevorzugt durch Schweißen.
Der Längsträger 4 wird wie der vordere Querträger 2 ebenfalls aus einem anfänglich geraden Rohrstück hergestellt, weist jedoch lediglich eine einzige Biegung 21 auf. Wie 4 zeigt, besitzt der Längsträger 4 somit einen vorderen Schenkel 19, der mit seinem frontseitigen Ende an den vorderen Querträger 2 angeschweißt wird, sowie einen hinteren Schenkel 20, der die Lagerbuchse 9 aufnimmt. Das entsprechende rückseitige Ende 14 des Längsträgers 4 ist in bezug auf die Befestigung der Lagerbuchse 9 entsprechend der Anbindung der Lagerbuchsen 6 und 7 an den vorderen Querträger 2 ausgebildet.
Auch an den Längsträgern 4 und 5 sind die Achsen der Lagerbuchsen 8 und 9 nahezu frei einstellbar. Hier erfolgt jedoch eine im wesentlichen senkrechte Ausrichtung quer zu der Längserstreckungsrichtung des jeweiligen Längsträgers 4 bzw. 5.
Zur Fixierung des Hilfsrahmens 1 am Fahrzeugaufbau sind an den Trägern 2, 3, 4 und 5 entsprechende Öffnungen bzw. Löcher ausgebildet, die ein Einsetzen und Spannen von Befestigungsorganen von der Unterseite des Fahrzeugs her erlauben. Im Hinblick auf eine genaue Ausrichtung der Radaufhängung zum Fahrzeugsaufbau müssen die Löcher in Bezug auf die Lenkerlager exakt positioniert werden. Darüber hinaus sind um diese Löcher definierte Anlageflächen vorgesehen, an die bei einem Anbau des Hilfsrahmens 1 an den Fahrzeugaufbau eine Justierung erlauben.
Eine entsprechende Befestigungsstelle ist beispielhaft in 3 an dem vorderen Querträger 2 dargestellt. Wie die 3 zeigt, ist an dem Träger 2 die zum Fahrzeugsaufbau weisende Wand mit einer Vorwölbung 22 versehen, die in der Mitte ein genaues Stanzloch 23 aufweist. Das Stanzloch 23 ist von einer Anlagefläche 24 umgeben, die der Anlage gegen eine entsprechende Anlagefläche des Fahrzeugaufbaus dient. In der gegenüberliegenden Wand befindet sich eine Öffnung 25 mit größerem Durchmesser, die die in Durchführung eines Stanzwerkzeugs für die Herstellung des Lochs 23 sowie die Ausformung der Vorwölbung 22 erlaubt.
Für eine genaue Ausrichtung der Radaufhängung zum Fahrzeugsaufbau wird in der nachstehend näher erläuterten Art und Weise vorgegangen.
Zunächst wird vor einer Umformung der Trägerrohlinge an dem jeweils unverformten Rohrstück eine Öffnung 25 angebracht, und zwar bevorzugt in der Nähe der Lagerstellen, also beispielsweise an den Endabschnitten 10 und 11 des vorderen Querträgers 2 sowie den hinteren Enden 14 und 15 der Längsträger 4 und 5.
Anschließend wird der jeweilige Träger 2, 3, 4 bzw. 5 durch eine Biegeumformung unter Krafteinwirkung auf seine Außenseite in seine Endform gebogen. Die Vorbereitung der Anbindungsstellen für die Lagerbuchsen 6, 7, 8 und 9 erfolgt nach dem Zusammenschweißen der Träger 2, 3, 4 und 5 zu dem eigentlichen Rahmen.
Die 5 und 6 zeigen eine Anbindungsstelle für eine Lagerbuchse 6 bzw. 7, 8 oder 9. Der dazu an einem Träger 2 bzw. 3 anzubringende Ausschnitt 26 wird durch Stanzen hergestellt. Dabei ist die durch einen Pfeil S angedeutete Stanzrichtung so gewählt, daß sich ein Glattschnittanteil 27 und ein Stanzausbruch 28 ergibt. Der zwischen dem Glattschnittanteil 27 und den Stanzausbruch 28 gebildete Winkel ermöglicht einen Schweißspalt 29. Somit kann unter Einbeziehung der Stanzrichtung 27 und des Stanzausbruches 28 der Schweißspalt 29 zwischen dem Träger 2 bzw. 3 und der jeweiligen Lagerbuchse 6, 7, 8 oder 9 minimiert werden, d.h. insbesondere der Zwischenraum zwischen dem Stanzausbruch 28 und der Lagerbuchse 6, 7, 8 oder 9 bleibt eng.
Erst nach dem Umformen der Rohrstücke wird durch die Öffnung 25 hindurch in der dieser gegenüberliegenden Wand das Stanzloch 23 und die Vorwölbung 22 angebracht. Vorzugsweise geschieht dies in Abstimmung mit den tatsächlichen Positionen der Lagerbuchsen 6, 7, 8 und 9. Auf diese Weise wirken sich Maßungenauigkeiten, die aus dem sehr einfachen Biegeverfahren resultieren, auf die Positionierung der Radaufhängung zum Fahrzeugsaufbau nicht aus. Vielmehr läßt sich auf so trotz einfacher Fertigungsmethoden eine sehr genaue Lagezuordnung zwischen dem Fahrzeugsaufbau und der Radaufhängung realisieren.
Der vorstehend erläuterte Hilfsrahmen 1 zeichnet sich daher durch eine sehr kostengünstige Herstellung aus, die auf das viel aufwendigere Innenhochdruckumformungsverfahren verzichtet. Stattdessen werden die Träger 2, 3, 4 und 5 einfacher mechanisch durch ein Biegeverfahren umgeformt, bei dem die Krafteinwirkung von außen erfolgt.
Durch die unmittelbare Verbindung der Träger untereinander können herkömmlicherweise verwendete Knotenelemente entfallen. Für Radführungsglieder vorgesehene Lagerelemente, insbesondere Lagerbuchsen werden einfach an die Stirnseiten einzelner Träger angeschweißt. In Abwandlung des Ausführungsbeispiels lassen sich auch Gelenkzapfen in ähnlicher Art und Weise an den Trägern 2, 4 und 5 befestigen.
Insgesamt ergibt sich eine Konstruktion mit hoher Festigkeit und geringem Gewicht, bei der die Lagerbuchsen stabil mit den Trägern verbunden sind.
Der vordere Querträger 2 ist in bezug auf die Längsmittelachse symmetrisch ausgebildet und weist lediglich zwei Biegungen auf. Er erstreckt sich von Lagerbuchse 6 zu Lagerbuchse 7. Aus Bauraumgründen sind dabei die Lagerbuchsen 6 und 7 schräg angeschweißt, was insbesondere bei hinteren Hilfsrahmen von Vorteil ist.
Das oben erläuterte Fertigungsverfahren besitzt darüber hinaus eine hohe Prozeßsicherheit.

1: Hilfsrahmen
2: vorderer Querträger
3: hinterer Querträger
4: Längsträger
5: Längsträger
6: vordere Lagerbuchse
7: vordere Lagerbuchse
8: hintere Lagerbuchse
9: hintere Lagerbuchse
10: Endabschnitt des vorderen Querträgers 2
11: Endabschnitt des vorderen Querträgers 2
12: Stirnende des vorderen Querträgers 2
13: Stirnende des vorderen Querträgers 2
14: rückseitiges Ende des Längsträgers 4
15: rückseitiges Ende des Längsträgers 5
16: Konsole
17: Konsole
18: Mittelabschnitt des vorderen Querträgers 2
19: vorderer Schenkel des Längsträgers 4
20: hinterer Schenkel des Längsträgers 4
21: Biegung des Längsträgers 4
22: Vorwölbung
23: Loch
24: Anlagefläche
25: Öffnung
26: Ausschnitt
27: Glattschnittanteil
28: Stanzausbruch
29: Schweißspalt
S: Stanzrichtung

Claims

Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug mit einem vorderen Querträger (2) und einem hinteren Querträger (3), die über zwei Längsträger (4, 5) miteinander verbunden sind und zusammen ein geschlossenes Rahmenviereck bilden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Querträger (2) und die Längsträger (4, 5) jeweils aus einem Rohrstück durch eine Biegeumformung mit ausschließlich äußerer Krafteinwirkung hergestellt sind, und daß diese aus Rohrstücken hergestellten Träger (2, 3, 4, 5) unmittelbar miteinander verschweißt sind.
Hilfsrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Querträger (2) aus einem Rohrstück durch eine Biegeumformung mit ausschließlich äußerer Krafteinwirkung hergestellt ist, derart, daß an einen in sich geraden Mittelabschnitt (18) beidseits jeweils ein entgegen der Vorwärtsfahrtrichtung abgewinkelter, in sich wiederum gerader Endabschnitt (10, 11) anschließt.
Hilfsrahmen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Querträger (2) an den Stirnenden (12, 13) seiner Endabschnitte (10, 11) jeweils ein Lagerelement, vorzugsweise eine Lagerbuchse (6, 7) für ein Gummilager zur Befestigung am Fahrzeug aufweist.
Hilfsrahmen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Lagerbuchsen (6, 7) des vorderen Querträgers (2) quer, vorzugsweise senkrecht zur Längserstreckungsrichtung des vorderen Querträgers (2) verlaufen.
Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerelemente an die Stirnenden (12, 13) angeschweißt sind.
Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsträger (4, 5) mit ihren frontseitigen Enden in der Art eines T-Stoßes auf den vorderen Querträger (2) treffen und unmittelbar an den vorderen Querträger (2) angeschweißt sind.
Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsträger (4, 5) an ihrem rückseitigen Ende (14, 15) jeweils ein Lagerelement, vorzugsweise eine Lagerbuchse (8, 9) für ein Gummilager zur Befestigung am Fahrzeug aufweisen.
Hilfsrahmen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Lagerbuchsen (8, 9) an den rückseitigen Enden (14, 15) der Längsträger (4, 5) quer, vorzugsweise senkrecht, zur Längserstreckungsrichtung des jeweiligen Längsträgers (4, 5) verlaufen.
Hilfsrahmen nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbuchsen (8, 9) an die rückseitigen Enden (14, 15) der Längsträger (4, 5) angeschweißt sind.
Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsträger (4, 5) jeweils aus einem Rohrstück durch eine Biegeumformung mit ausschließlich äußerer Krafteinwirkung hergestellt sind und jeweils zwei in sich geradlinige Schenkel (19, 20) aufweisen, wobei der vordere Schenkel (19) an den vorderen Querträger (2) anschließt und der hintere Schenkel (20) ein Lagerelement (8, 9) aufweist.
Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß an den Querträgern (2) und/oder an den Längsträgern (4, 5) jeweils eine oder mehrere Konsolen (16, 17) für weitere Radführungsglieder, insbesondere je ein Querlenker und eine Spurstange, angeschweißt sind.
Hilfsrahmen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß je Längsträger (4, 5) eine Konsole (16, 17) vorgesehen ist, welche die Biegung (21) zwischen den Schenkeln (19, 20) und die Verwölbung (22) des Querträgers (2) überbrückt.
Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an den Trägern (2, 3, 4 und 5) Positionierungseinrichtungen vorgesehen sind, die an dem Träger auf der einen Seite eine Öffnung (25) aufweisen, sowie eine Stanzloch (23) kleineren Durchmessers auf der gegenüberliegenden Seite, dessen Umgebung nach außen vorgewölbt ist, wobei die Vorwölbung (22) außenseitig eine Anlagefläche (24) zur Fixierung in einer Schweißanlage und/oder in der Montage gegen den Fahrzeugaufbau ausbildet.
Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (2, 4 und 5) an ihren Enden zur Anbindung der Lagerelemente, insbesondere Lagerbuchsen (6, 7, 8, 9) flachgedrückt und entsprechend der Außenkontur der Lagerelemente, insbesondere Lagerbuchsen (6, 7, 8, 9) beschnitten sind, wobei die Trägerenden formfolgend gegen die Außenwand der jeweiligen Lagerelemente anliegen und dort mit diesen verschweißt sind.
Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Träger (2, 3) einen durch Stanzen hergestellten Ausschnitt (26) mit einem Glattschnittanteil (27) und einem Stanzausbruch (28) für eine Lagerbuchse (6, 7, 8, 9) aufweist, derart, daß der zu dem Stanzausbruch (28) angewinkelte Glattschnittanteil (27) mit der Lagerbuchse (6, 7, 8, 9) einen Schweißspalt (29) bildet.
Verfahren zur Herstellung eines Hilfsrahmens nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem ein Träger (2, 3, 4, 5), der an einem Ende eine Lagerbuchse (6, 7, 8, 9) aufweist, aus einem Rohrstück hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein unverformtes Rohrstück für einen Träger (2, 3, 4, 5) in einem Endbereich mit einer Öffnung (25) versehen wird, der Träger (2, 3, 4, 5) anschließend durch eine Biegeumformung unter Krafteinwirkung auf seine Außenseite in seine Endform gebogen wird, und nach einem Verbinden der Träger (2, 3, 4, 5) zu einem Rahmen durch die Öffnung (25) in der gegenüberliegenden Wand ein Stanzloch (23) positionsgenau angebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß vor einem Verbinden der Träger (2, 3, 4, 5) zu einem Rahmen ein vorhandenes, lagerbuchsenseitiges Ende abgeflacht wird,
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausschnitt (26) für eine Lagerbuchse (6, 7, 8, 9) durch Stanzen hergestellt wird, wobei die Stanzrichtung so gewählt ist, daß sich ein Glattschnittanteil (27) und ein Stanzausbruch (28) ergibt und der Glattschnittanteil (27) mit der Lagerbuchse (6, 7, 8, 9) einen Schweißspalt (29) ausbildet.