DE69922711T2

DE69922711T2 - Hintere Bauweise für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE69922711T2
Application number: DE69922711T
Authority: DE
Inventors: Robert Allen Canton Jones; Mark C. Farmington Hills kaufman; Manfred Carl Bloomfield Hills Rumpel
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 1998-01-20
Filing date: 1999-01-12
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2019-01-13
Also published as: EP0930219A3; DE69922711D1; EP0930219A2; US6039351A; EP0930219B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Rahmenstrukturen für Kraftfahrzeuge. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Rahmenheckstrukturen für Kraftfahrzeuge mit treibenden Hinterrädern.
Bei einem herkömmlichen Kraftfahrzeug, wie es in 1 dargestellt ist, beinhaltet dieses zwei Rahmenseitenholme 1, die einen nach oben ausgebuchteten Abschnitt 3 aufweisen, wo der Rahmen scharf nach oben gebogen ist, um Freiraum für die auf und ab schwingende Hinterachse 5 zu lassen. Ein Lastboden 7 eines Fahrzeugaufbaus eines Kraftfahrzeuges muß dann höher als dieser nach oben ausgebuchtete Abschnitt 3 des Rahmens sein. Daraus ergibt sich, daß der Packraum innen durch die Höhe der Ausbuchtung 3 des Rahmenseitenholms 1 deutlich eingeschränkt ist. Dies gewinnt besonders dort große Bedeutung, wo es wünschenswert ist, eine dritte Sitzreihe 9 über dem Lastboden einzubauen. Eine befriedigende Anordnung dieser dritten Sitzreihe beinhaltet die Bereitstellung ausreichend großen Fußraumes, wie er durch die Linie 2a angedeutet ist. Mit der nach oben ausgebuchteten Konstruktion wird das Fahrzeug aber länger und höher, als es sonst wünschenswert wäre, nur um die dritte Sitzreihe unterzubringen.
Es ist nun wünschenswert, die vorgenannten Probleme mit der Konstruktion der Fahrzeugheckstruktur zu überwinden, indem eine einfache, kostengünstige Fahrzeugstruktur geschaffen wird, die die Unterbringung einer dritten Sitzreihe erlaubt, welche in flexibler Weise mit Rücksicht auf Komfort eingebaut werden kann, oder einfach mehr nutzbares Innenraumvolumen bietet, als dies bisher möglich war.
Die US-A-4752086, gemäß welcher der Oberbegriff von Patentanspruch 1 abgegrenzt ist, versucht, dieses Problem zu lösen, indem sie einen Fahrzeugrahmen vorstellt, bei welchem der Abstand zwischen den Rahmenteilen in der Nähe der hinteren Antriebsachse enger gemacht wird. Zwar stellt dies eine Verbesserung gegenüber vorangehenden Konstruktionen dar, es bleibt aber immer noch Raum für weitere Verbesserungen im Hinblick auf mehr freien Innenraum ohne nennenswerte Erhöhung der Herstellungskosten.
Die vorliegende Erfindung liefert daher eine Verbesserung gegenüber herkömmlichen Fahrzeugen, indem sie eine Heckstruktur stellt, die für maximalen Innenraum hinter einer zweiten Sitzreihe sorgt, oder für die Aufnahme einer dritten Fahrgastsitzreihe, ohne die Gesamtabmessungen des Fahrzeuges zu erhöhen.
Einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge wird eine Heckstruktur für ein Kraftfahrzeug gestellt, wie sie in Patentanspruch 1 der anhängenden Patentansprüche dargelegt ist.
Die Heckrahmenseitenteile beinhalten auch nach außen ragende Abschnitte, die von den mittleren Abschnitten von der Mittelachse des Kraftfahrzeuges nach außen abgewinkelt sind und in den hinteren Teilen der Heckrahmenseitenteile auslaufen. Die hinteren Abschnitte sind um eine dritte vorgegebene Breite von einander beabstandet, die größer als die zweite vorgegebene Breite zwischen den mittleren Abschnitten ist.
Unter dem Lastboden und zwischen den beiden mittleren Abschnitten der Heckrahmenseitenteile ist eine Differentialeinheit angeordnet. Erste und zweite Achsenteile reichen durch die ersten und zweiten Öffnungen nach außen und greifen treibend an ersten und zweiten Radnaben an. Die zweite vorgegebene Breite zwischen den mittleren Abschnitten und die vorgegebenen Durchmesser der ersten und zweiten Öffnungen sind so gewählt, daß sie den ersten und zweiten Achsenteilen freie Schwenkbewegungen innerhalb der ersten und zweiten Öffnungen ermöglichen.
Einer der Vorteile der vorliegenden Erfindung ist, daß sie eine einfache und kostengünstige Heckstruktur liefert, die mehr Unterbringungsspielraum innerhalb der Fahrzeugaufbaustruktur erlaubt, als bisher möglich war.
Die Erfindung soll nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beispielartig näher erläutert werden, dabei zeigt:
1: eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeuges und seiner Heckkonstruktion nach dem bisherigen Stand der Technik;
2: eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeuges mit einer entsprechend der vorliegenden Erfindung konstruierten Heckstruktur;
3: eine Teilansicht im seitlichen Aufriß eines Kraftfahrzeuges mit einer entsprechend der vorliegenden Erfindung konstruierten Heckstruktur;
4: eine Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einer gemäß der vorliegenden Erfindung konstruierten Heckstruktur; und
die 5A-5C veranschaulichen mehrere alternative Ausführungsformen eines Heckrahmenteiles gemäß der vorliegenden Erfindung.
Es sei nun Bezug genommen auf die 2 bis 4, wo eine neuartige Heckstruktur für ein Kraftfahrzeug dargestellt ist. Die Heckstruktur beinhaltet eine Heckaufbaustruktur 10 mit einem Dach 12 und einer Bodenwanne 14 mit einem Fußraumteil 16 und einem Lastbodenteil 18, die über einen Zwischenabschnitt 20 mit einander verbunden sind. Die Aufbaustruktur 10 wird von zwei Rahmenseitenteilen 22, 24 getragen, deren Hauptachsen 26, 28 allgemein parallel zu einer Längsachse 30 des Kraftfahrzeuges verläuft. Die vorliegende Erfindung soll nun mit Bezug auf einen Fahrzeugaufbau auf einer Rahmenkonstruktion für ein Kraftfahrzeug erläutert werden, es sollte aber deutlich gemacht werden, daß die vorliegende Erfindung ebenso auf ein Kraftfahrzeug mit einer selbsttragenden Karosseriestrukur anwendbar ist, bei welcher die Heckseitenholme einteilig mit der Bodenwanne ausgebildet sind.
Das Heck des Kraftfahrzeuges beinhaltet auch eine Differentialeinheit 32, die zwischen den Rahmenseitenteilen 22, 24 und unterhalb des Lastbodens 18 angeordnet ist. Die Differentialeinheit verbindet eine (nicht dargestellte) Antriebswelle mit je einem ersten und einem zweiten Achsenteil 34, 36, welche Achsenteile sich quer zur Längsachse 30 des Kraftfahrzeuges erstrecken und treibend an den Radnaben 38, 40 angreifen. Jedes der Achsenteile beinhaltet jeweils innere und äußere Drehgelenke 42, 44, 46, 48, die gemeinhin als Gleichlaufgelenke bezeichnet werden. Die Differentialeinheit 32 wird von einem hinteren Querträger 50 getragen, der an den beiden Heckrahmenseitenteilen 22, 24 befestigt ist und sich zwischen diesen erstreckt. Es sollte dabei festgestellt werden, daß die vorliegende Erfindung auf Kraftfahrzeuge mit angetriebenen Hinterachsen im wesentlichen mit denselben Vorteilen zutrifft.
Die beiden Heckrahmenseitenteile 22, 24 beinhalten vordere Abschnitte 60, 62, die sich im Fahrzeug nach vorne erstrecken und im wesentlichen eine erste vorgegebene Breite W₁ zwischen sich aufweisen. Die Rahmenteile weisen auch nach innen reichende Abschnitte 64, 66 auf, die nach innen abgewinkelt sind und am hinteren Ende der Vorderabschnitte beginnend in Richtung zur Längsachse 30 des Kraftfahrzeuges verlaufen und an den mittleren Abschnitten 70, 72 enden. Mit den nach innen reichenden Abschnitten 64, 66 sind erste und zweite Fahrzeugaufbauträger 74, 76 verbunden, die den Fußraumteil 16 der Bodenwanne 14 aufnehmen. Ein vorderer Querträger 78 ist an den Rahmenseitenteilen befestigt und erstreckt sich zwischen diesen, und zwar zwischen Punkten, die entlang der nach innen reichenden Abschnitte 64, 66, vorzugsweise in unmittelbarer Nähe der ersten und zweiten Fahrzeugaufbauträger 74, 76 liegen.
Die mittleren Abschnitte 70, 72 reichen von den nach innen ragenden Abschnitten rückwärts bis zu nach außen laufenden Abschnitten 80, 82. Von oben betrachtet liegen die mittleren Abschnitte im wesentlichen parallel zur Längsmittelachse des Fahrzeuges und sind um eine zweite vorgegebene Breite W₂ von einander beabstandet, die kleiner als die erste vorgegebene Breite W₁ ist. Eine mittlere Querstrebe 84 ist mit den beiden mittleren Abschnitten der Rahmenholme vor der Differentialeinheit 32 verbunden. Erste und zweite Öffnungen 90, 92 sind in den mittleren Abschnitten 70, 72 angeordnet und haben vorgegebene Durchmesser, durch welche die Achsenteile 34, 36 reichen.
Die vorgegebenen Durchmesser der ersten und zweiten Öffnungen 90, 92 sind so gewählt, daß sie freie Schwingbewegungen der Achsenteile erlauben, ohne daß diese an den Rahmenteilen anstoßen. Im allgemeinen ist der vertikale Ausschlag der Achsenteile größer als der horizontale Ausschlag, so daß die Öffnungen vertikal einen größeren Spielraum bieten müssen. Daher haben die erste und die zweite Öffnung einen größeren Durchmesser entlang einer zweiten Hauptachse P₂ als entlang der Längsmittelachse des Kraftfahrzeuges. Es sei hierbei angemerkt, daß die Durchmesser der ersten und der zweiten Öffnung um so größer sein müssen, je größer die zweite vorgegebene Breite W₂ ist, um die Schwingbewegungen der Achse aufzunehmen.
Mit Bezug auf 5A ist die Querschnittsgestaltung eines der mittleren Abschnitte 70, 72 an einer Stelle ersichtlich, wo jeweils die erste bzw. zweite Öffnung angeordnet ist. Allgemein können die mittleren Abschnitte der Rahmenteile in gleicher Weise wie der Rest der Rahmenteile konstruiert sein, die im allgemeinen aus offenen C-förmigen Profilholmen bestehen. Um der Konstruktion zusätzliche Festigkeit zu verleihen, können die mittleren Abschnitte aber auch in einer Reihe anderer alternativer Formen ausgebildet sein. Mit Bezug auf die 5B und 5C ist ersichtlich, daß die mittleren Abschnitte der Rahmenteile 70 auch mit einem geschlossenen kastenförmigen Querschnitt ausgebildet sein können, wo die Offnungen durch beide Seiten eines gegebenen Rahmenholmes reichen. Dies kann durch Wasserdruckformen an einem Stück erfolgen oder, wie hier dargestellt, durch Zusammenschweißen zweier C-förmiger Profile. Weitere Verbesserungen der Festigkeit können dadurch erzielt werden, daß eine röhrenförmige Verstärkungshülse in den Umfang der Öffnungen eingeschweißt wird.
Die Rahmenteile können auch nach außen reichende Abschnitte 80, 82 beinhalten, die von der Längsmittelachse 30 aus beginnend am hinteren Ende der mittleren Abschnitte im Winkel nach außen abstehen und an den hinteren Teilen 100, 102 auslaufen. Die hinteren Abschnitte 100, 102 schließen das Ende des Kraftfahrzeuges im wesentlichen parallel zur Längsmittelachse 30 mit einer vorgegebenen Breite W₃ ab. Mit diesen hinteren Abschnitten 100, 102 sind dritte und vierte Fahrzeugaufbauträger 104, 106 verbunden, welche den Lastbodenteil 18 der Bodenwanne 14 aufnehmen.
Nimmt man nun noch einmal Bezug auf 2, kann man erkennen, daß die vorliegende Erfindung die Konstruktion eines Kraftfahrzeuges erlaubt, das ein größeres Innenraumvolumen für größeren Insassenkomfort bietet, als dies bisher bei gegebener Dachhöhe möglich war. Die vorliegende Erfindung bietet mehr Flexibilität bei der Unterbringung der dritten Sitzreihe mit erhöhtem Insassenkomfort, indem sie es ermöglicht, den Fußraumteil der Bodenwanne weiter nach hinten reichen zu lassen, wie es durch die Linie 1b angedeutet ist, und höhere Flexibilität in der Auslegung der Höhe des Lastbodens in bezug auf die Fußwanne zu gewähren. Diese beiden Aspekte können den Einsteige- und Aussteigekomfort für die Passagiere der dritten Sitzreihe erheblich beeinflussen. Desgleichen kann, wie durch die Linie 2b angedeutet ist, mehr Kopfraum geboten werden, ohne die Gesamthöhe des Fahrzeuges zur erhöhen.

Claims

Heckrahmenstruktur für ein Kraftfahrzeug, folgendes aufweisend: eine Bodenwanne (14) mit einem Fußraumteil (16) und einem Lastbodenteil (18), welche über einen Zwischenbereich (20) miteinander verbunden sind; zwei Heckrahmenseitenteile (22, 24) mit Hauptachsen, die sich allgemein in Längsrichtung in dem Kraftfahrzeug erstrecken, wobei besagte Heckrahmenseitenteile folgendes aufweisen: vordere Abschnitte (60, 62) mit einer ersten vorgegebenen Breite dazwischen; mittlere Abschnitte (70, 72) nach außen abstehende Abschnitte (80, 82), die im Winkel von besagter Mittelachse des Kraftfahrzeuges hinweg nach außen von besagten mittleren Abschnitten (70, 72) abstehen; erste und zweite Öffnungen (90, 92), welche in besagten mittleren Abschnitten (70, 72) der besagten Heckrahmenseitenteile angeordnet sind und vorgegebene Durchmesser aufweisen; und eine Differentialeinheit (32), welche unter besagtem Lastbodenteil (18) und zwischen besagten mittleren Abschnitten (70, 72) der besagten Heckrahmenseitenteile (22, 24) angeordnet ist, wobei besagte Differentialeinheit erste und zweite Achsteile (34, 36) aufweist, die von dieser ausgehend durch die besagten ersten und zweiten Öffnungen (90, 92) nach außen ragen, so daß sie in Antriebsverbindung mit ersten und zweiten Radnaben stehen, worin die besagte zweite vorgegebene Breite zwischen den mittleren Abschnitten (70, 72) und die besagten vorgegebenen Durchmesser der besagten ersten und zweiten Öffnungen (90, 92) so gewählt sind, daß sie den besagten ersten und zweiten Achsenteilen (34, 36) erlauben, frei innerhalb der besagten ersten und zweiten Öffnungen (90, 92) zu schwingen; dadurch gekennzeichnet, daß besagte Heckrahmenseitenteile außerdem folgendes aufweisen: nach innen ragende Abschnitte (64, 66), die im Winkel von besagten vorderen Abschnitten zur besagten Längsmittelachse des Kraftfahrzeuges hin nach innen ragen; worin sich besagte mittlere Abschnitte von besagten nach innen ragenden Abschnitten (64, 66) aus in Längsrichtung erstrecken und eine zweite vorgegebene Breite zwischen sich aufweisen, welche besagte zweite vorgegebene Breite kleiner als besagte erste vorgegebene Breite ist; und die sich von den besagten nach außen ragenden Abschnitten (80, 82) aus in Längsrichtung erstreckenden hinteren Abschnitte eine vorgegebene dritte Breite zwischen sich aufweisen, welche vorgegebene dritte Breite größer als besagte vorgegebene zweite Breite ist.
Heckrahmenstruktur nach Anspruch 1, außerdem einen hinteren Querträger aufweisend, welcher mit besagten Heckrahmenseitenteilen verbunden ist und besagte Differentialeinheit trägt.
Heckrahmenstruktur nach Anspruch 1 oder 2, worin besagte nach innen ragende, mittlere, nach außen ragende und hintere Abschnitte der besagten Heckrahmenseitenteile ein im wesentlichen gerades Teil bilden, das von der Seite betrachtet in einem vorgegebenen Winkel zu besagtem Lastboden steht.
Heckrahmenstruktur nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, worin besagtes Lastbodenteil der besagten Bodenwanne von den seitlichen hinteren Teilen der besagten Heckrahmenseitenteile getragen wird, und worin besagtes Fußraumteil von besagtem nach innen ragenden Abschnitt der besagten Heckrahmenseitenteile getragen wird.
Heckrahmenstruktur nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, worin besagte erste und zweite Achsenteile außerdem je einen innenliegenden Drehpunkt und einen außenliegenden Drehpunkt haben, worin besagte vorgegebene Breite so gewählt ist, daß besagte erste und besagte zweite Öffnung im wesentlichen in unmittelbarer Nähe der besagten innenliegenden Drehpunkte angeordnet sind, so daß besagte vorgegebene Durchmesser der besagten ersten und zweiten Öffnung minimiert werden können.
Heckrahmenstruktur nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, worin besagte mittlere Abschnitte der besagten Heckrahmenseitenteile dadurch gekennzeichnet sind, daß sie die Querschnittsgestalt eines U-Trägers haben.
Heckrahmenstruktur nach Anspruch 1, worin besagte mittlere Abschnitte der besagten Heckrahmenseitenteile dadurch gekennzeichnet sind, daß sie einen geschlossenen Kastenquerschnitt haben, wobei besagte erste und zweite Öffnungen durch beide Seiten des besagten Kastenquerschnittes reichen.
Heckrahmenstruktur nach Anspruch 7, worin besagte erste und zweite Öffnungen in besagten kastenförmigen mittleren Abschnitten der besagten Heckrahmenseitenteile Hülsenabschnitte aufweisen, die beide Seiten des besagten Kastenprofils miteinander verbinden.
Heckrahmenstruktur nach Anspruch 1, worin besagte erste und zweite Öffnungen eine erste Hauptachse haben, welche mit besagter Längsmittelachse des Kraftfahrzeuges fluchtet und quer zu einer zweiten Hauptachse verläuft, wobei besagte erste und zweite Öffnungen entlang der besagten zweiten Hauptachse einen größeren Durchmesser als entlang besagter erster Hauptachse aufweisen.
Heckrahmenstruktur für ein Kraftfahrzeug nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, außerdem einen mit den besagten Heckrahmenseitenteilen verbundenen hinteren Querträger aufweisend, welcher besagte Differentialeinheit trägt; und weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß besagte erste und zweite Achsteile je einen innenliegenden Drehpunkt und einen außenliegenden Drehpunkt aufweisen; und worin besagte zweite vorgegebene Breite zwischen besagten mittleren Abschnitten so gewählt wird, daß besagte erste und besagte zweite Öffnung im wesentlichen in unmittelbarer Nähe der besagten inneren Drehpunkte angeordnet sind, so daß die besagten Durchmesser der besagten ersten und zweiten Öffnungen bei freier Schwenkbeweglichkeit der besagten ersten und zweiten Achsenteile minimiert werden können.