DE29800158U1

DE29800158U1 - Hinterwagen für Personenkraftwagen

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Publication number: DE29800158U1
Application number: DE29800158U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-01-08
Filing date: 1998-01-08
Publication date: 1999-05-06
Anticipated expiration: 2008-01-09

Description

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hinterwagen für Personenkraftwagen, mit einem aus einer aus Längs-und Querträgern gebildeten formsteifen Mittelzelle, einem an diese angeschlossenen ein Vorderachsaggregat tragenden Vorderwagen und einem an diese angeschlossenen eine Hinterachse tragenden Hinterwagen bestehenden Chassis, bei dem die formsteife Mittelzelle aus untereinander verbundenen Zuschnitten von Strangpressprofilen besteht und beidendig mit einer aufragenden Abschlußwand für den Anschluß des Vorderbzw. Hinterwagens versehen ist und bei dem der Hinterwagen eine mit der zugehörigen Stirnwandung der Mittelzelle verbindbare Trageinrichtung für eine Hinterachse und eine wenigstens zwei als Profilbalken ausgebildete Verformungselemente aufweisende gleichfalls mit der zugehörigen Stirnwandung der Mittelzelle verbindbare Baugruppe zur Umwandlung von Aufprallenergie in Verformungsarbeit umfaßt.

Vorschläge für die Gestaltung in Modul-oder Zellenbauweise aus drei Baugruppen aufgebauter Chassis von Personenkraftwagen sind in einer Vielzahl von Abwandlungen bekannt. Bei dem aus der DE-PS 885 204 bekannten Rahmen für Personenkraftwagen ist vorgesehen, daß an eine aus Profilmaterialzuschnitten gebildete starre und formsteife Mittelzelle je ein Fahrzeugendteil angeschlossen ist, wobei bei dem dort gezeigten Heckmotorfahrzeug das vordere Fahrzeugendteil im Wesentlichen aus dem Vorderachsaggregat des Fahrzeuges und das hintere Fahrzeugendteil im wesentlichen aus dem Hinterachs-und dem Motorgetriebeaggregat besteht und wobei das vordere und das hintere Fahrzeugendteil jeweils mittels Verschraubung an einem an einen Querträger der Mittelzelle angeschlossenen Versteifungsstück befestigt sind. Die beiden Fahrzeugendteile bestehen hierbei jeweils aus einfachen Tragrahmenteilen,

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welche mit entsprechenden Aufnahmen bzw. Befestigungspunkten für den Anschluß der Achsaggregate bzw. des Motorgetriebeaggregates ausgestattet sind. In vergleichbarer Weise bestehen auch bei dem aus der EP-PS 0 142 581 bekannten in Modul-oder Zellenbauweise ausgeführten Chassis für Personenkraftwagen das vordere und das hintere Fahrzeugendteil jeweils aus einem starren Tragrahmen, welcher einerseits mit der formsteifen Mittelzelle verschraubbar und andererseits mit Lageraufnahmen für die Radaufhängung ausgestattet ist.
Beiden vorgenannten Ausführungsformen von in Modul-oder Zellenbauweise aufgebauten Chassis für Personenkraftwagen ist gemeinsam, daß die die Fahrzeugendteile bildenden Rahmenteile keine integrierten Mittel zum Abbau der bei einer Front-oder Heckkollision entstehenden der Aufprallenergie aufweisen.
Die Tragstrukturen modernerer Karosserien, z.B. nach der DE-OS 196 OO 933, enthalten sowohl bei selbsttragenden Karosserien als auch bei Leichtmetall-Karosserien aus Strangpressprofilen im Vorderwagen und im Hinterwagen längs gerichtete vordere und hintere Längsträger, welchen neben der Erfüllung einer Tragfunktion für die Motorlagerung oder die Achsabstützung zunehmend auch die Aufgabe zugeordnet wird, im Falle eines Frontal-bzw. eines Heckaufpralles eine Sicherheitsfunktion dergestalt zu erfüllen, daß sie die in einem solchen Falle auftretende Aufprallenergie unter Eigenverformung möglichst weitgehend abbauen, um eine Verformung der die Fahrgastzelle enthaltenden Mittelzelle der Karosserie bzw. des Chassis möglichst zu vermeiden. Aus der Erfüllung beider Aufgaben, einerseits Verformungsträger und andererseits tragendes Teil der Karosserie, insbesondere Träger der Radaufhängung folgt, daß die jeweiligen Längsträger teils als starrer Träger und teils als verformungsweicher Stoßdämpfer ausgebildet sein müssen, was einerseits hinsichtlich der Verformungseigenschaften der Längsträger der bekannten Bauarten von Hinterwagen zu einem unbefriedigenden Ergebnis und andererseits

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zur Einleitung von Kräften aus der Radaufhängung in die eigentliche Karosserie führt.

Der Erfindung liegt daher, ausgehend von dem vorstehend aufgezeigten Stand der Technik, die Aufgabe zugrunde einen Hinterwagen für einen mit einem in Modul-oder Zellenbauweise aufgebauten Chassis ausgestatteten Personenkraftwagen aufzuzeigen, welcher aus wenigen billig herstellbaren und einfach montierbaren Teilen besteht und bei optimalem Abbau von Aufprallenergien einerseits die Freihaltung der Karosserie von aus der Radaufhängung resultierenden Kräften und andererseits eine platzsparende Unterbringung der Radaufhängung samt Federung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einem Hinterwagen für einen mit einem in Zellen-oder Modulbauweise aufgebautem Chassis ausgestatteten Personenkraftwagen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der zwei starre Längslenker und eine diese untereinander verbindende torsionsweiche Querstrebe umfassende Lenkerverbund einer als Koppellenkerachse ausgebildeten Hinterachse über an den aufbauseitigen Enden der Längslenker ausgebildete Lager in an der Stirn wandung der Mittelzelle angeordneten Konsolen angelenkt ist und daß zumindest die die Hauptfederung bildenden Federelemente gleichfalls vermittels Konsolen an der Stirnwandung der Mittelzelle abgestützt sind. Damit wird erreicht, daß alle aus der Radaufhängung resultierenden Radführungskrafte und auch alle aus der Abfederung der Hinterachse resultierenden Stützkräfte unmittelbar an der starren eigensteifen Mittelzelle des Chassis abgestützt und damit sowohl die der Umwandlung von Aufprallenergien dienende Baugruppe als im Weiteren auch die eigentliche Fahrzeugkarosserie von allen Aufgaben zur Aufnahme von aus der Radführung und der Federung resultierenden Beaufschlagungen mit Kräften freigehalten sind. Damit können zum einen die Bauteile der Baugruppe zur Umwandlung von Aufprallenergien optimal und aus-

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schließlich für die Umwandlung von Aufprallenergien ausgelegt und gestaltet werden und können zum anderen bei einfacher Ausbildung der Anschlußmittel die aus der Radaufhängung und Radfederung resultierenden Kräfte in der absolut starren Stirnwand der eigensteifen Mittelzelle des Chassis aufgenommen werden.

In bevorzugter Verwirklichung eines Hinterwagens ist daher vorgesehen, daß die Baugruppe zur Umwandlung von Aufprallenergie in Verformungsarbeit zwei in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtete jeweils in einem Abstand zu deren Seitenränder unmittelbar, z.B. im Wege der Stumpf sch weißung an die Stirnwandung der Mittelzelle des Chassis angeschlossene, beispielsweise durch jeweils einen abgestuften Längenabschnitt eines Strangpressprofiles gebildeten Längsbalken umfaßt und die Anschlußkonsolen einerseits für den die Hinterachse bildenden Lenkerverbund und andererseits für die die Hauptfederung bildenden Federelemente vorzugsweise im Bereich zwischen den beiden Längsträgern der Baugruppe zur Umwandlung von Aufprallenergie in Verformungsarbeit an der Stirnwand der Mittelzelle angeordnet sind.

Unbeschadet abweichender Möglichkeiten ist in bevorzugter Ausgestaltung des Hinterwagens dann weiter vorgesehen, daß dem Anschluß einerseits des die Hinterachse bildenden Lenkerverbundes und andererseits der die Hauptfederung bildenden Federelemente jeweils eigenständige durch Blechpressteile gebildete und mittels Verschraubung an der Stirnwandung der Mittelzelle des Chassis befestigte Konsolen zugeordnet sind. Selbstverständlich schließt dies nicht die Möglichkeit aus, die der Anlenkung der Längslenker und die der Abstützung der Federelemente dienenden Konsolen als Bereiche eines einteiligen, vorzugsweise jedoch ebenfalls als Blechpressteil ausgebildeten und mit der Stirnwand über eine Verschraubung zu verbindenden Bauteiles darzustellen.

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In einer ersten zweckmäßigen Verwirklichungsform ist weiter vorgesehen, daß die die Hauptfederung bildenden Federelemente durch Torsionsfederstäbe gebildet sind, welche einenends in den an der Stirnwandung der Mittelzelle befestigten Konsolen abgestützt sind und andernends im Bereich dessen Längslenker am Lenkerverbund angreifen, wobei im Hinblick auf eine bei geringstem Herstellungsaufwand möglichst sichere Krafteinleitung in die Stirnwand der eigensteifen Mittelzelle des Chassis weiter vorgesehen ist, daß die die Hauptfederung bildenden Torsionsfederstäbe im Wesentlichen Z-formig gestaltet und über ihren einen Profilschenkel in den an der Stirnwandung der Mittelzelle befestigten Konsolen abgestützt sind und über ihren anderen Profilschenkel in den Längslenkern benachbart an der torsionsweichen Querstrebe des Lenkerverbundes angeordneten Lagern aufgenommen sind.

Im Einzelnen ergibt sich für eine derartige Ausbildung und Anordnung der die Hauptfederung bildenden Torsionsfedern eine vorteilhafte Einzelausgestaltung daraus, daß die der Festlegung an der Stirnwand der Mittelzelle zugeordneten Profilschenkel der die Hauptfederung bildenden Torsionsfederstäbe senkrecht zu den dem Lenkerverbund zugeordneten Profilschenkel ausgerichtet sind und daß ferner die der Festlegung an der Stirnwand der Mittelzelle zugeordneten Profilschenkel der die Hauptfederung bildenden Torsionsfederstäbe halbkreisbogenförmig gekrümmt sind.

Abgesehen von der vorstehend als besonders bevorzugt dargestellten Ausbildung der die Hauptfederung bildenden Torsionsstäbe kann naturgemäß auch jede andere Einzelausgestaltung der Ausbildung und Festlegung der Torsionsstäbe, im Extremfall eine gradlinige Ausbildung beidendig über eine Umfangsprofilierung an den relativ zueinander beweglichen Teilen einerseits der Stirnwand des Mittelteiles und andererseits den einem Teil des Lenkerverbundes bildenden Längslenkern vorgesehen sein.

Im Weiteren fällt es aber auch in den Rahmen der vorliegenden Erfindung die Federn der Hauptfederung in sonstiger Weise, z.B. als Schraubenfedern , aus-

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zubilden und in einer zur Fahrzeuglängsachse geneigten Ausrichtung anzuordnen sowie gegen die Stirnwand der Mittelzelle abzustützen. In Weiterbildung einer solchen Fe der ausbildung bzw. Abfederungsanordnung kann dann naturgemäß auch der Einsatz entsprechend geneigt angeordneter Federbeine oder dergl. Feder-Dämpferkombinationen vorgesehen sein.

Im Interesse einer raumsparenden Ausbildung und Anordnung der Hinterachse ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, daß die Längslenker des die Koppellenker achse bildenden Lenkerverbundes ausgehend von ihrer Anlenkung an der Stirn wandung des Mittelteiles des Chassis zu ihrem radträgerseitigen Ende hin nach außen gekröpft sind.

In Verbindung mit einer solchen Ausgestaltung der Längslenker des die Koppellenkerachse bildenden Lenkerverbundes kann im Weiteren vorgesehen sein, daß der die Koppellenkerachse bildende Lenkerverbund insgesamt über schräg nach vorne geneigt ausgerichtete Stoßdämpfer gegen die an die Stirnwand der Mittelzelle angeschlossenen Längsträger der Baugruppe zur Umwandlung von Aufprallenergie in Verformungsarbeit abgestützt ist, wobei dann im Hinblick auf eine möglichst raumsparende Anordnung der Hinterachse auch vorgesehen ist, daß die Stoßdämpfer vermittels die Radachsen nach unten überragender Aufnahmen an den ihrerseits mit den Längslenkern verbundenen Radträgern angreifen.

Durch die beiden vorgenannten Maßnahmen wird insbesondere erreicht, daß durch die aufbauseitigen Lager und Abstützungen der Hinterachse und ihrer Abfederung in einen solchen Bereich der Aufbau struktur verlegt werden können, in welchem sie keinen anderweitig nutzbaren Raum beanspruchen.

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Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beispielsbeschreibung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im Einzelnen beschrieben. In der Zeichnung zeigt die

Figur 1 eine schematische schaubildliche Darstellung der Module eines in Modulbauweise aus einem Vorderwagen, einer Mittelzelle und einem Hinterwagen zusammengesetzten Chassis für Personenkraftwagen;

Figur 2 eine schaubildliche Darstellung eines an die rückwärtige Stirnwand der eigensteifen Mittelzelle angeschlossenen Hinterwagens eines frontgetriebenen Personenkraftwagens.

Das im Ausführungsbeispiel dargestellte, in Modul-oder Zellenbauweise aufgebaute Chassis eines in seiner Gesamtheit nicht dargestellten Personenkraftwagens besteht im Wesentlichen aus einer Mittelzelle 1, einem Vorderwagen 2 und einem Hinterwagen 3. Die in sich formsteife Mittelzelle besteht im wesentlichen aus einem in ihrer Längsmitte angeordneten, durch einen Strangpressprofilabschnitt gebildeten Zentralträger 4 je einer beidendig an diesen angeschlossenen Stirnwand 5 bzw. 6, die ihrerseits jeweils aus Längenabschnitten von Strangpressprofüen gebildet sind, und in symmetrischen Abständen zu diesem angeordneten, endseitig an die beiden Strinwände 5 und 6 angeschlossenen, gleichfalls aus Längenabschnitten eines Strangpressprofiles gebildeten Schwellern 7 und 8. Die in der Darstellung der Figur 1 aufgebrochen gezeigte vordere und hinsichtlich des verwendeten Materials der hinteren Stirnwand 6 identisch entsprechende Stirnwand 5 der Mittelzelle 1 besteht hauptsächlich aus einem Längenabschnitt eines aus einer Vielzahl nebeneinanderliegend angeordneter Profilkammern, deren Höhe wenigstens ihrer Breite entspricht, gebildeten Strangpressprofiles 9. Der Hinterwagen 3 besteht zu einen aus den die Baugruppe zur Umwandlung von Aufprallenergie in Verfor-

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mungsarbeit bildenden und in der gezeigten Ausführungsform unmittelbar an die Stirnwand 6 angeschlossenen Längsträgern 10 und zum anderen aus einer an die Stirnwand 6 angeschlossenen Koppellenker achse 11. Die der Umwandlung von Aufprallenergie zugeordneten Längsträger 10 bestehen aus einem Strangpressprofil, welches drei übereinanderliegend angeordnete Profilkammern 13, 14, 15 mit sechseckigem Profilquerschnitt aufweist. Zur progressiven Umwandlung von Aufprallenergie in Verformungsarbeit sind die Profilkammern 13, 14, 15 in ihrer Längserstreckung unterschiedlich beschnitten, derart, daß bei einem Aufprall zunächst lediglich eine erste Profilkammer 13 verformt wird und falls die Verformungsarbeit nicht hinreicht die Aufprallenergie aufzuzehren eine zweite Profil kammer 14 an der Verformung teilnimmt und schließlich auch noch die dritte Profilkammer 15 verformt werden kann, um die AufpraUenergie aufzuzehren. Die Längsträger 10 sind in der gezeigten Ausführungsform stumpf an die Stirnwand 6 angesetzt und mit dieser mittels Schweißung verbunden. Die Koppellenkerachse 11 besteht aus einem zwei Längslenker 16 und eine torsionsweiche Querstrebe 17 umfassenden Lenkerverbund und ist vermittels am chassisseitigem Ende der Längslenker 16 ausgebildeter Lager 17 an ihrerseits mittels einer im Einzelnen nicht gezeigten Verschraubung an der Stirnwand 6 befestigten Konsolen 18 angelenkt. Die Konsolen 18 sind durch Blechpressteile gebildet und im Wesentlichen im bereich zwischen den beiden Längsträgern 10 angeordnet. Die Längslenker 16 des die Koppellenkerachse 11 bildenden Lenkerverbundes sind ausgehend von ihrer Anlenkung 17 an der Stirnwandung 6 des Mittelteiles des Chassis zu ihrem radträgerseitigen Ende hin nach außen gekröpft, derart, der an den Längslenkern 16 befestigte Radträger 19 bezüglich der Längsträger 10 außenliegend angeordnet ist. Die Hauptfederung ist durch Torsionsfederstäbe 20 und 21 gebildet, welche im Wesentlichen Z-förmig gestaltet und über ihren einen Profilschenkel 22 in den an der Stirnwandung 6 der Mittelzelle befestigten Konsolen 23 abgestützt und über ihren anderen Profilschenkel 24 in den Längslenkern 16 benachbart

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an der torsionsweichen Querstrebe 17 des Lenkerverbundes angeordneten, vorzugsweise aus Blechpressteilen zusammengesetzten Lagern 25 aufgenommen sind. Die der Festlegung an der Stirnwand 6 der Mittelzelle zugeordneten Profilschenkel 22 der Torsionsfederstäbe 21 und 22 sind senkrecht zu den dem Lenkerverbund 11 zugeordneten Profilschenkel 24 ausgerichtet. Darüber hinaus sind die der Festlegung an der Stirnwand der Mittelzelle zugeordneten Profilschenkel 22 der Torsionsfederstäbe 20 und 21 halbkreisbogenförmig gekrümmt. Der die Koppellenkerachse 11 bildende Lenkerverbund ist ferner insgesamt über schräg nach vorne geneigt ausgerichtet angeordnete Stoßdämpfer 26 gegen die an die Stirnwand 6 der Mittelzelle angeschlossenen Längsträger 10 der Baugruppe zur Umwandlung von Aufprallenergie in Verformungs arbeit abgestützt, wobei die Stoßdämpfer einerseits über Lagerungen 27 an den Längsträgern 10 angelenkt sind und andererseits an die Radachsen 28 nach unten überragenden Aufnahmen 29 an ihrerseits mit den Längslenkern 16 verbundenen Radträgern 19 angreifen.

Claims

-1- 1646 D Wilfried Ball , Breslauer Straße 24 84130 Dingolfing Hinterwagen für Personenkraftwagen PATENTANSPRÜCHE:

1) Hinterwagen für Personenkraftwagen, mit einem aus einer aus Längs-und Querträgern gebildeten formsteifen Mittelzelle, einem an diese angeschlossenen ein Vorderachsaggregat tragenden Vorderwagen und einem an diese angeschlossenen eine Hinterachse tragenden Hinterwagen bestehenden Chassis, bei dem die formsteife Mittelzelle aus untereinander verbundenen Zuschnitten von Strangpressprofilen besteht und beidendig mit einer aufragenden Abschlußwand für den Anschluß des Vorder-bzw. Hinterwagens versehen ist und bei dem der Hinterwagen eine mit der zugehörigen Stirnwandung der Mittelzelle verbindbare Trageinrichtung für eine Hinterachse und eine wenigstens zwei als Profilbalken ausgebildete Verformungselemente aufweisende gleichfalls mit der zugehörigen Stirn wandung der Mittelzelle verbindbare Baugruppe zur Umwandlung von Aufprallenergie in Verformungsarbeit umfaßt,
dadurch gekennzeichnet,

daß der zwei starre Längslenker und eine diese untereinander verbindende torsions weiche Querstrebe umfassende Lenkerverbund einer als Koppellenkerachse ausgebildeten Hinterachse über an den aufbauseitigen Enden der Längslenker ausgebildete Lager in an der Stirnwandung der Mittelzelle angeordneten Konsolen angelenkt ist und daß zumindest die die Hauptfederung bildenden Federelemente gleichfalls vermittels Konsolen an der Stirnwandung der Mittelzelle abgestützt sind.

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2) Hinterwagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppe zur Umwandlung von Aufprallenergie in Verformungsarbeit zwei in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtete jeweils in einem Abstand zu deren Seitenränder an die Stirnwandung der Mittelzelle des Chassis angeschlossene Längsbalken umfaßt und die Anschlußkonsolen einerseits für den die Hinterachse bildenden Lenkerverbund und andererseits fur die Federelemente im Bereich zwischen den beiden Längsträgern der Baugruppe zur Umwandlung von Aufprallenergie in Verformungsarbeit an der Stirnwand der Mittelzelle angeordnet sind.

3) Hinterwagen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Anschluß einerseits des die Hinterachse bildenden Lenkerverbundes und andererseits der die Hauptfederung bildenden Federelemente jeweils eigenständige durch Blechpressteile gebildete und mittels Verschraubung an der Stirnwandung der Mittelzelle des Chassis befestigte Konsolen zugeordnet sind.

4) Hinterwagen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Hauptfederung bildenden Federelemente durch Torsionsfederstäbe gebildet sind, welche einenends in den an der Stirnwandung der Mittelzelle befestigten Konsolen abgestützt sind und andernends im Bereich dessen Längslenker am Lenkerverbund angreifen.

5) Hinterwagen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Hauptfederung bildenden Torsionsfederstäbe im Wesentlichen Z-fÖrmig gestaltet und über ihren einen Profilschenkel in den an der Stirn wandung der Mittelzelle befestigten Konsolen abgestützt sind und über ihren anderen

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Profilschenkel in den Längslenkern benachbart an der torsionsweichen Querstrebe des Lenkerverbundes angeordneten Lagern aufgenommen sind.

6) Hinterwagen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die der Festlegung an der Stirnwand der Mittelzelle zugeordneten Profilschenkel der die Hauptfederung bildenden Torsionsfederstäbe senkrecht zu den dem Lenkerverbund zugeordneten Profilschenkel ausgerichtet sind.

7) Hinterwagen nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die der Festlegung an der Stirnwand der Mittelzelle zugeordneten Profilschenkel der die Hauptfederung bildenden Torsionsfederstäbe halbkreisbogenförmig gekrümmt sind.

8) Hinterwagen nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die

Längslenker des die Koppellenkerachse bildenden Lenkerverbundes ausgehend von ihrer Anlenkung an der Stirnwandung des Mittelteiles des Chassis zu ihrem radträgerseitigen Ende hin nach außen gekröpft sind.

9) Hinterwagen nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der die Koppellenkerachse bildende Lenkerverbund über schräg nach vorne geneigt ausgerichtete Stoßdämpfer gegen die an die Stirnwand der Mittelzelle angeschlossenen Längsträger der Baugruppe zur Umwandlung von Aufprallenergie in Verformungsarbeit abgestützt ist.

10) Hinterwagen nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßdämpfer vermittels die Radachsen nach unten überragender Aufnahmen an den ihrerseits mit den Längslenkern verbundenen Radträgern angreifen.