DE19915634A1

DE19915634A1 - Quertraverse

Info

Publication number: DE19915634A1
Application number: DE1999115634
Authority: DE
Inventors: Sergio Ortiz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1999-04-07
Filing date: 1999-04-07
Publication date: 2000-10-12

Abstract

Erfindungsgemäß umfaßt die Quertraverse 1, die insbesondere an einer Vorderachse eines Kraftfahrzeuges eingesetzt ist, einen Grundkörper 4, der als geschweißte Aluminiumblechkonstruktion ausgeführt ist und der im Querschnitt ein im wesentlichen kastenförmiges Profil zeigt, wobei im Bereich eines Pendelstützendurchbruches 2 ein lokales Verstärkungselement 3 fest mit dem Grundkörper 4 verbunden ist. Durch diese Ausbildung der Quertraverse 1 wird eine hohe Torsionssteifigkeit erreicht, insbesondere auch in Bereichen, die eine Öffnung aufweisen, wie etwa die Pendelstützendurchbrüche 2. Die kritische Stelle wird überwiegend auf Torsion beansprucht, wodurch eine Scherung des Pendelstützendurchbruchs 2 entsteht. Durch Vorsehen des lokalen Verstärkungselementes 3 wird an dieser Stelle einerseits die geforderte Betriebsfestigkeit erreicht und andererseits der Gewichtsvorteil, der durch die Verwendung des Aluminiums für den Grundkörper 4 erreicht wird, nicht verloren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Quertraverse, insbesondere für eine Vorderachse eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 oder 2.

Quertraversen für die Vorderachse eines Kraftfahrzeuges dienen als Hilfsrahmen neben der Verschraubung von Gußkonsolen und Lenkeinrichtungen auch für die Verschraubung von Pendelstützen, die als Aggregatelagerungen eingesetzt werden.

Diese bekannten Quertraversen sind üblicherweise als kastenförmige Blechkonstruktionen ausgeführt und sind aus Gründen der Festigkeit aus Stahlblechen verschweißt. Für Leichtbaulösungen sind solche Quertraversen aus Stahlblechen nicht geeignet.

Für den Fall einer Quertraverse aus leichten Materialien, wie etwa Aluminium, sind Probleme bei der erforderlichen Betriebsfestigkeit aufgetreten, da an besonders kritischen Stellen der Quertraverse, etwa im Bereich von Öffnungen oder Befestigungspunkten, eine Rißbildung zu beobachten ist. Die generelle Erhöhung der Wandstärke der Quertraverse führt zu einer Erhöhung des Gewichts und damit zum Verlust des wesentlichen Vorteils des leichten Materials.

Aus der DE-OS 196 21 944 ist es bekannt, ein tiefziehbares Blech örtlich durch ein aufgeklebtes Verstärkungsblech zu verstärken. Allerdings betrifft diese Lösung ein ebenes Karosserieblech, welches anschließend durch Tiefziehen ge- bzw. verformt wird.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Quertraverse zu schaffen, bei der trotz der Verwendung eines Leichtbaumaterials eine sehr hohe Festigkeit im Bereich von Lagerstellen gegeben ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Quertraverse gelöst, welche die Merkmale gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 oder 2 aufweist.

Demnach umfaßt eine Quertraverse, die insbesondere an einer Vorderachse eines Kraftfahrzeuges eingesetzt wird, einen Grundkörper, der als geschweißte Aluminiumblechkonstruktion ausgeführt ist und der im Querschnitt ein im wesentlichen kastenförmiges Profil zeigt, wobei im Bereich eines Pendelstützendurchbruches ein lokales Verstärkungselement fest mit dem Grundkörper verbunden ist bzw. der Grundkörper durch eine zweiteilige Ausführung nur im Bereich des Pendelstützendurchbruches verstärkt ist.

Durch diese Ausbildung der Quertraverse wird eine hohe Torsionssteifigkeit erreicht, insbesondere auch in Bereichen die eine Öffnung aufweisen, wie etwa die Pendelstützendurchbrüche.

Weiterbildungen einer solchen erfindungsgemäßen Quertraverse sind der Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben, in denen die

Fig. 1 in perspektivischer Ansicht eine erste Ausführungsform einer erfindungs gemäßen Quertraverse darstellt; und

Fig. 2 in perspektivischer Ansicht eine zweite Ausführungsform einer erfindungs gemäßen Quertraverse darstellt.

In der Fig. 1 ist eine Quertraverse 1 dargestellt, die einen Grundkörper 4 aufweist, der in Form eines kastenförmigen Profils ausgebildet ist. Der Grundkörper 4 ist in der dargestellten Ausführungsform aus Aluminiumblechen aufgebaut, die miteinander verschweißt sind.

Der Grundkörper kann aber ebenfalls aus einem einzigen Aluminiumblech bestehen, welches nach der Umformung an der vorderen Kante verschweißt wird.

Im Bereich eines Pendelstützendurchbruches 2 ist ein lokales Verstärkungselement 3 an der Außenwand des Grundkörpers 4 aufgebracht und damit fest verbunden.

Diese Verbindung kann nach einer bevorzugten Ausführungsform durch Verkleben hergestellt werden, wobei ein zusätzliches Vernieten mittels Nieten 5 eine höhere Scherbelastung dieser Bereiche erlaubt.

Das lokale Verstärkungselement 3 kann aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt sein.

Für den Fall, daß das lokale Verstärkungselement 3 aus einem Faserverbundwerkstoff besteht, wird bevorzugt ein aramidfaserverstärkter Kunststoff (AFK) verwendet, der ebenso ein homogenes Verformungsverhalten zeigt, da dessen E-Modul dem E-Modul von Aluminium vergleichbar ist und da er eine hohe Formänderungsenergie infolge einer hohen Querkontraktionszahl aufweist.

Auch das lokale Verstärkungselement 3 aus AFK kann zusätzlich zu der Verklebung mit dem Grundkörper 4 vernietet werden.

Das lokale Verstärkungselement 3 wird erst nach dem Umformen des Grundkörpers 4 aufgebracht.

Das lokale Verstärkungselement 3 umgibt in der dargestellten Ausführungsform die Öffnung bzw. den Pendelstützendurchbruch 2 vollständig, d. h. ringförmig. Sofern die geforderte Betriebsfestigkeit sichergestellt ist, kann jedoch auch ein nur teilweises Umgeben (z. B. U- förmig) des Pendelstützendurchbruches 2 durch das lokale Verstärkungselement 3 ausreichen.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Quertraverse, die in der Fig. 2 gezeigt ist, wird die Quertraverse 1 in zwei Bereiche bzw. Hälften 6 und 7 (links und rechts der Strich-Punkt- Linie in der Fig. 2) aufgeteilt, wobei nur die rechte Hälfte 7 (verstärkter Bereich bzw. Verstärkungselement) der Quertraverse 1, die den Pendelstützendurchbruch 2 aufweist, eine Erhöhung der Materialstärke erfährt. Gegenüber einer generellen Verdickung der Wandstärke der Quertraverse 1 kann hierdurch ca. 50% an Gewicht eingespart werden. Mit anderen Worten ausgedrückt, weist die linke Hälfte 6 eine geringere Wandstärke auf als die rechte Hälfte 7.

Die Fügelinien 8 und 9 sind beispielsweise als Schweißnaht ausgeführt und die Fügelinie 8 wird vor dem Tiefziehen, die Fügelinie 9 nach dem Tiefziehen geschweißt. Die in der Fig. 2 gezeigte zweite Ausführungsform ist mit "tailored blanks" ausgeführt.

Werden aufgesetzte Bleche zur Verdickung der Wandstärke eingesetzt, können diese vor dem Umformen durch partielle oder ganzflächige Klebung geheftet und nach der Umformung vernietet werden. Aufgesetzte Bleche können aber auch vor dem Umformen durch Punktschweißen geheftet und nach dem Umformen geschweißt werden, wobei dann Plasma- Laser- oder MIG-Schweißen eingesetzt wird.

Werden aufgesetzte Bleche zur Verdickung der Wandstärke eingesetzt, können diese parallel zur Tiefziehrichtung entlang einer Linie gefügt werden (siehe Fig. 2, Bezugszeichen 8), wobei ebenfalls Plasma-, Laser- oder MIG-Schweißen eingesetzt wird.

Erfindungsgemäß umfaßt die Quertraverse, die insbesondere an einer Vorderachse eines Kraftfahrzeuges eingesetzt wird, einen Grundkörper, der bevorzugt als geschweißte Aluminiumblechkonstruktion ausgeführt ist und der im Querschnitt ein im wesentlichen kastenförmiges Profil zeigt, wobei im Bereich eines Pendelstützendurchbruches ein lokales Verstärkungselement fest mit dem Grundkörper verbunden ist. Durch diese Ausbildung der Quertraverse wird eine hohe Torsionssteifigkeit erreicht, insbesondere auch in Bereichen die eine Öffnung aufweisen, wie etwa die Pendelstützendurchbrüche. Die kritische Stelle wird überwiegend auf Torsion beansprucht, wodurch eine Scherung des Pendelstützendurch bruchs entsteht. Durch Vorsehen des lokalen Verstärkungselementes wird an dieser Stelle einerseits die geforderte Betriebsfestigkeit erreicht und andererseits der Gewichtsvorteil, der durch die Verwendung des Aluminiums für den Grundkörper, erreicht wird, nicht verloren.

Bezugszeichenliste

1

Quertraverse

2

Pendelstützendurchbruch

3

Verstärkungselement

4

Grundkörper

5

Niete(n)

6

Linke Hälfte der Quertraverse

7

Rechte Hälfte der Quertraverse

8

Fügelinie

9

Fügelinie

Claims

1. Quertraverse (1), insbesondere für eine Vorderachse eines Kraftfahrzeuges, mit: einem Grundkörper (4), der als geschweißte Aluminiumblechkonstruktion ausgeführt ist und der im Querschnitt ein im wesentlichen kastenförmiges Profil zeigt, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich eines Pendelstützendurchbruches (2) ein lokales Verstärkungselement (3) fest mit dem Grundkörper (4) verbunden ist.

2. Quertraverse (1), insbesondere für eine Vorderachse eines Kraftfahrzeuges, mit einem Grundkörper (4), der als geschweißte Aluminiumblechkonstruktion ausgeführt ist und der im Querschnitt ein im wesentlichen kastenförmiges Profil zeigt, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (4) durch eine zweigeteilte Ausführung nur in dem Bereich (7) eines Pendelstützendurchbruches (2) verstärkt ist.

3. Quertraverse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das lokale Verstärkungselement (3) aus einem Faserverbundwerkstoff gefertigt ist.

4. Quertraverse (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (7) ein Teil des Grundkörpers (4) ist.

5. Quertraverse (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das lokale Verstärkungselement (3) mit dem Grundkörper (4) flächig verklebt ist.

6. Quertraverse (1) nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das lokale Verstärkungselement (3) mit dem Grundkörper (4) vernietet ist.

7. Quertraverse (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserverbundwerkstoff ein aramidfaserverstärkter Kunststoff ist.

8. Quertraverse (1) nach einem der Ansprüche 1, 3 und 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das lokale Verstärkungselement (3) ein "tailored blanks" Aluminiumblech ist.

9. Quertraverse (1) nach einem der Ansprüche 1, 3 und 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das lokale Verstärkungselement (3) den Pendelstützendurchbruch (2) vollständig oder teilweise umgibt.

10. Quertraverse (1) nach einem der Ansprüche 1, 3 und 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das lokale Verstärkungselement (3) an einer Außenwand des Grundkörpers (4) angebracht ist.