DD250096A1 - Hilfsrahmen fuer frontgetriebenes kleinkraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hilfsrahmen fuer ein frontgetriebenes Kleinkraftfahrzeug mit quer zur Fahrtrichtung angeordnetem Triebwerk, wobei die Karosserie im Bereich des Fahrgastraumes eine Bodentraegergruppe und im Karosserievorbau traegerlos ausgebildete Karosserie-Motorraumverkleidungsbleche mit integrierten Radgehaeusen aufweist. Ziel der Erfindung ist es, des Einbau eines leistungsstaerkeren Triebwerks mit Zuordnung einer Federbeinachse unter Beibehaltung des traegerlos ausgefuehrten Karosserievorbaues zu ermoeglichen. Die technische Aufgabe besteht darin, durch die Ausbildung des Hilfsrahmens den Karosseriebau so zu versteifen und die von den dynamischen Achslasten, der Triebwerksmasse und dem Triebwerkslauf erzeugten dynamischen Belastung so in den Karosserievorbau einzuleiten, dass Relativbewegungen an den Verbindungsstellen zwischen Radgehaeuse und Stirnwand ausgeschaltet werden. Das Merkmal der Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass die Laengstraeger innerhalb der schraegen Seiten eines gleichseitigen Dreiecks verlaufen, welche durch die Vertikalebenen der inneren Befestigungspunkte des Hilfsrahmens an der Bodentraegergruppe hindurchgehend im Bereich derselben auf der Fahrzeugmittelachse sich schneiden. Fig. 3

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Hilfsrahmen für ein frontgetriebenes Kleinkraftfahrzeug mit quer zur Fahrtrichtung angeordnetem Triebwerk, wobei die Karosserie im Bereich des Fahrgastraumes eine Bodenträgergruppe und im Karosserievorbau trägerlos ausgebildete Karosserie-Motorraumverkleidungsbleche mit integrierten Radgehäusen aufweist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Karosserien der oben genannten Bauart sind bekannt aus Ersatzteilkatalog des PKW Trabant 601, Ausgabe 1980, Seite K1 und K11, DE-PS 891 505, DE-PS 947677, DE-PS 11 77016, DE-AS 1205847 und US-PS 31 31 963.

Die bei diesen Ausführungen verwendeten Hilfsrahmen, gleich welcher geometrischen Form und konstruktiven Ausbildung, sind allesamt freitragend und zwar entweder an der Karosserie-Bodenträgergruppe — Ersatzteilkatalog des PKW Trabant 601, Ausgabe 1980, Seite F1 und K11 —,an der Stirnwand — DE-PS 891 505 und DE-PS 947677 — oder aber an Bodenträgergruppe und Stirnwand — DE-PS 1177016 und US-PS 31 31963 —angeschraubt.

Der Einbau leistungsstärkerer Triebwerke mitZuordung von modernen Radaufhängungen nach dem Mc Pherson-Federbeinprinzip und Federnngsabstützung in den Federdomen der Radgehäuse führt zu erheblichen dynamischen Belastungen in den Federdomen und im Stirnwandbereich. Die Größen der dynamischen Belastungen sind abhängig von den dynamisch auftretenden Achslasten und der Triebwerksmasse sowie der Schwerpunktslage des Triebwerkes zur Vorderachse. Dabei werden die dynamischen Belastungen vom Triebwerkslauf infolge Schwingungsüberlagerungen zusätzlich beeinflußt. Diese dynamischen Belastungen können je nach ihrer auftretenden Größe zu erheblichen Schwingungs- und Karosseriefestigkeitsproblemen führen. Es hat sich gezeigt, daß die ungenügende Karosserievorbausteifigkeit Relativbewegungen an den Verbindungsstellen zwischen Radgehäusen und Stirnwand hervorruft, wodurch es in diesen Bereichen zu Rißbildungen kommt.

Aus der US-PS 31 31963 ist es bekannt, zur besseren Übertragung der an der Bodenträgergruppe angreifenden Kräfte die Befestigungsbasen des Hilfsrahmenanschlusses durch an der Stirnwad hochgezogene Stützkonsole zu vergrößern. Auch diese Maßnahme bringt nicht die erforderliche Vorbausteifigkeit. Eine solche kann letztendlich nur durch den zusätzlichen Einbau einer Seitenträgerbaugruppe im Vorbau erfolgen, die mit der Bodenträgergruppe in Verbindung steht. Ein solcher Einbau würde aber zur Verminderung der Motorraumeinbaubreite und damit zu einer dermaßen Einengung des für den Einbau eines leistungsstärkeren Triebwerkes quer zur Fahrtrichtung erforderlichen Platzes führen, daß die Unterbringung eines diesbezüglichen Triebwerkes nicht möglich ist, es sei denn, der Vorbau würde entsprechend verbreitet.

Aus diesen Gründen bleibt die im Anwendungsgebiet angeführte Bauart auf den Einbau leistungsschwächerer Triebwerke unter Verwendung unmittelbar am Hilfsrahmen angeordnete Federbefestigungen und Federabstützungen beschränkt—' •Reparaturhandbuch für den PKW Trabant 601,17. Auflage Bild F10 und DD-PS 46783.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den Einbau eines leistungsstärkeren Triebwerkes mit Zuordnung einer Federbeinachse unter Beibehaltung des trägerlos ausgeführten Karosserievorbaues zu ermöglichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst werden soll, besteht darin, durch die Ausbildung des Hilfsrahmens den Karosserievorbau so zu versteifen und die von den dynamischen Achslasten der Triebwerksmasse und dem Triebwerkslauf erzeugten dynamischen Belastungen so in den Karosserievorbau und die Bodenträgergrupe einzuleiten, daß Relativbewegungen an den Verbindungsstellen zwischen Radgehäuse und Stirnwand ausgeschaltet werden. Das Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die symmetrisch zur Fahrzeugmittelachse angeordneten Längsträger des trapezförmigen Trägerverbandes des Hilfsrahmens, ausgehend von den vor den Radgehäusen liegenden Befestigungspunkten des vorderen Querträgersam Karosserievorbau, im wesentlichen innerhalb der schrägen Seiten eines gleichseitigen Dreieckes verlaufen, welche durch die Vertikalebenen der inneren Befestigungspunkte des Hilfsrahmens an der Bodenträgergruppe hindurchgehend im Bereich derselben auf der Fahrzeugmittelachse sich schneiden. Die Schwenkachsen der Radführungsglieder — Querlenker und Stabilisator — schneiden, durch die Horizontalebene der Befestigungspunkte des Hilfsrahmens an der Bodenträgergruppe hindurchgehend, eine Ebene, die durch den Schnittpunkt der schrägen Seiten des gleichseitigen Dreieckes geht und senkrecht zur Fahrzeugmittelachse verläuft.

Durch die, durch die Anordnung und Kombination vorstehend angeführter Mittel gekennzeichnete erfindungsgemäße Hilfsrahmenausbiidung ergibt sich einerseits zusammen mit dem trägerlosen Karosserievorbau ein geschlossener ringförmiger Trägerverband, welcher den Karosserievorbau versteift. Andererseits ermöglicht der mit seinen Längsträgern im wesentlichen innerhalb eines gleichseitigen Kräfte-Dreieckes verlaufende trapezförmige Trägerverband des Hilfsrahmens eine konzentrische Übertragung der einwirkenden Triebwerks- und Fahrwerkskräfte zum Zentrum der Bodenträgergruppe.

Die Längsträger des Hiifsrahmens untergreifen das Triebwerk sichelförmig durchgezogen. Dabei verläuft der Mittelabschnitt der Längsträger annähernd parallel zu den schrägen Seiten des gleichseitigen Dreiecks und besitzt einen nach unten offenen Querschnitt. Vorderabschnitt und Hinterabschnitt der Längsträger weisen einen geschlossenen Querschnitt auf. Der annähernd parallele Verlauf des Mittelabschnittes der Längsträger zu den schrägen Seiten des gleichseitigen Dreieckes hat den Vorteil, daß die durch die Triebwerksaufhängung und Federbeinabstützung hervorgerufenen Biege- und Verdrehmomente so minimiert werden, daß der Mittelabschnitt der Längsträger als offener Blechpreßteilquerschnitt ausgeführt werden kann und nur die Längsträgeranschlußbereiche an den Karosserievorbau und der Bodenträgergruppe als torsionssteife, geschlossene Kastenträgerprofile ausgebildet zu werden brauchen. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, Elastizitäten im statisch unbestimmten Trägerverband zuzulassen, um die wölbbehinderten Anschlußstellen der Querträger sowohl an den Längsträgern als auch am Karosserievorbau zu entlasten und Spannungsspitzen abzubauen. Darüber hinaus wird in Verbindung mit dem sichelförmigen Durchzug in den Längsträgern ein Sollbruchstellenbereich geschaffen, der eine vorbestimmte Deformationszone im Karosserievorbau gegenüber der verformsteifen Fahrgastzelle erlaubt.

Die schrägen Seiten des gleichseitigen Dreiecks gehen durch die Schnittpunkte der Schwerpunktlinie des hinteren Querträgers an seinen Anschlüssen mit den Längsträgern hindurch. Diese Maßnahme gestattet die zusätzliche Minimierung der Biege- und Verdrehmomente im Anschlußbereich der Schweißverbindung Längsträger-hinterer Querträger-Befestigung an der Bodenträgergruppe.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: Perspektivische Ansicht des Hilfsrahmens in Einbaulage

Fig. 2: Seitenansicht gemäß Fig. 1 mit angedeuteter Karosserievorbaustruktur und Radaufhängung Fig. 3: Draufsicht gemäß Fig. 1 mit angedeuteter Karosserievorbaustruktur, Bodenträgergruppe und Radaufhängung.

Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich, besteht der in Schweißkonstruktion ausgeführte Hilfsrahmen 1 aus zwei seitlichen Längsträgern 2 und 3 sowie einem vorderen Querträger 4 und einem hinteren Querträger 5. Der vordere Querträger 4 trägt zwei seitlich angeordnete, nach oben gerichtete Konsole 6, während an den Längsträgern 2 und 3 Befestigungsplatten 7 angesetzt sind. Über die Konsole 6 ist der Hilfsrahmen 1 an den vor den Radgehäusen 8 liegenden Befestigungspunkten 9 mit dem Karosserievorbau 10 und über die Befestigungsplatten 7 an den Befestigungspunkten 11 mit der Bodenträgergruppe 12 in an sich bekannterWeise lösbar, oder starr befestigt (siehe Fig. 2 und 3).

Im Vorderabschnitt 13 der Längsträger 2 und 3 ist je ein lösbar angebrachtes Lagerelement 14 für den Stabilisator 15 vorgesehen, wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich ist.

Im Hinterabschnitt 16 der Längsträger 2 und 3 ist je ein seitlicher Lagerbock 17 angesetzten dem die Querlenker 18 schwenkbar gelagert sind.

Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind mit 19 die Federbeine und mit 20 die auf den Radgehäusen 8 angeordneten Federdome bezeichnet, in welchen die Federbeine 19 in an sich bekannter Weisesich abstützen. Bei 21 sind die Federbeine 20 in herkömmlicher Art über die Radlagergehäuse 22 an den Querlenkern 18 schwenkbar befestigt. Der Hilfsrahmen 1 trägt ferner, wie insbesondere aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, Lagerböcke 23, 24, 25 zur Aufnahme des Triebwerkes, welches mit 26 in Fig. 3 angedeutet ist. Wie in Fig. 3 dargestellt, verlaufen die symmetrisch zur Fahrzeugmittelachse 0-0 angeordneten Längsträger 2 und 3 des trapezförmigen Trägerverbandes des Hilfsrahmens 1 im wesentlichen innerhalb der Seiten b, c eines gleichseitigen Dreieckes a, b, c.

Ausgehend von den Befestigungspunkten 9 verlaufen die Seiten b, c durch die Vertika(ebenen HI-III der inneren der Befestigungspunkte 11 und schneiden sich im Schnittpunkt e auf der Fahrzeugmittelachse 0-0 (Fig. 2 und 3) im Bereich der Bodenträgergruppe 12.

Die gemeinsamen Schwenkachsen l-l der Querlenker 18 und Stabilisator 15 gehen durch die Horizontalebene IV-IV der Befestigungspunkte 11 hindurch und schneiden eine Ebene H-Il, die durch den Schnittpunkt e hindurchgeht und senkrecht zur Fahrzeugmittelachse 0-0 verläuft (Fig. 2 und 3). Mit der vorstehend beschriebenen konstruktiven Ausbildung des Hilfsrahmens 1 wird einerseits, zusammen mit dem trägerlosen Karosserievorbau 10, einschließlich der Radgehäuse 8 und Stirnwand 27 (in Fig. 3 angedeutet), ein ringförmiger Trägerverband geschaffen (siehe Fig. 2 und 3), welcher den Karosserievorbau so versteift, daß dadurch Relativbewegungen an den Verbindungsstellen zwischen den Radgehäusen 8 und der Stirnwand 27 vermieden und damit Rißbildungen ausgeschaltet werden. Andererseits ermöglicht der mit seinen Längsträgern 2 und 3 im wesentlichen innerhalb eines gleichseitigen Kräftedreiecks a, b, c verlaufende trapezförmige Trägerverband des Hilfsrahmens 1 eine ,^konzentrische Übertragung der Triebwerks- und Fahrwerkskräfte zum Zentrum der Bodengruppe 12.

jWie aus Fig. 2 ersichtlich ist, untergreifen die Längsträger 2 und 3 des Hilfsrahmens 1 das Triebwerk sichelförmig durchgezogen. Dabei verläuft deren Mittelabstand 28 annähernd parallel zu den Seiten b, c des Dreieckes a, b, c (siehe"Fig.3). Dieser Mittelabschnitt 28 besitzt einen nach unten offenen Querschnitt, während Vorderabschnitt 13 und Hinterabschnitt 16 der Längsträger 2 und 3 geschlossenen Querschnitt aufweisen. Der annähernd parallele Verlauf des Mittelabschnittes 28 zu den Seiten b, c hat den Vorteil, daß die durch die Triebwerksaufhängung und Federbeinabstützung hervorgerufenen Biege- und Verdrehmomente so minimiert werden, daß der Mittelabschnitt 28 als offener Blechpreßteilquerschnitt ausgeführt werden kann und nur die Längsträgeranschlußbereichean den Karosserievorbau 10 und der Bodenträgerplatte 12 als torsionssteife, geschlossene Kastenträgerprofile ausgebildet zu werden brauchen. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, Elastizitäten im statisch unbestimmten Trägerverband des Hilfsrahmens 1 zuzulassen, um die wölbbehinderten Anschlußstellen der Querträger 4 und 5 sowohl an den Längsträgern 2 und 3, als auch am Karosserievorbau 10 (über die Konsole 6) zu entlasten und Spannungspitzen abzubauen. Darüber hinaus wird in Verbindung mit dem sichelförmigen Durchzug in den Längsträgern 2 und 3 ein Sollbruchstellenbereich geschaffen, dereine vorbestimmte Deformationszone im Karosserievorbau 10 gegenüber der verformungssteifen Fahrgastzelle einschließlich Bodenträgergruppe 12 erlaubt.

Wie aus Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist, verlaufen die Seiten b, c des gleichseitigen Dreieckes a, b, c durch die Schnittpunkte 29 der Schwerpunktlinie S-S des hinteren Querträgers 5 an seinen Anschlüssen mit den Längsträgern 2 und 3. Diese Maßnahme ermöglicht die zusätzliche Minimierung der Biege- und Verdrehmomente im Anschlußbereich der Schweißverbindung Längsträger 2 und 3 — hinterer Querträger 5 — Bodenträgergruppe 12.

Claims (3)

1. Hilfsrahmen für ein frontgetriebenes Kleinkraftfahrzeug mit quer zur Fahrtrichtung angeordnetem Triebwerk, wobei die Karosserie im Bereich des Fahrgastraumes eine Bodenträgergruppe und im Karosserievorbau trägerlos ausgebildete Karosserie-Motorraumseitenverkleidungsbleche mit integrierten Radgehäusen aufweist, gekennzeichnet dadurch, daß die symmetrisch zur Fahrzeugmittelachse (0-0) angeordneten Längsträger (2; 3) des trapezförmigen Trägerverbandes des Hilfsrahmens (1), ausgehend von den vor den Radgehäusen (8) liegenden Befestigungspunkten (9) des vorderen Querträgers (4) am Karosserievorbau (10), im wesentlichen innerhalb der Seiten (b; c) eines gleichseitigen Dreiecks (a; b; c) verlaufen, welche durch die Vertikalebenen (Ill-Ill) der inneren der Befestigungspunkte (11) des Hilfsrahmens (1) an der Bodenträgergruppe (12) hindurchgehend im Bereich derselben auf der Fahrzeugmittelachse (0-0) im Schnittpunkt (e) sich schneiden und daß die Schwenkachsen (l-l) der Radfühungsglieder Querlenker (18) und Stabilisator (15) durch die Horizontalebene (IV-IV) der Befestigungspunkte (11) des Hilfsrahmens (1) an der Bodenträgergruppe (12) hindurchgehend eine Ebene (ll-ll) schneiden, die durch den Schnittpunkt (e) der Seiten (b;c) geht und senkrecht zur Fahrzeugmittelachse (0-0) verläuft.

2. Hilfsrahmen nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Längsträger (2; 3) das Triebwerk (26) sichelförmig durchgezogen untergreifen, wobei der MitteIabschnitt (28) der Längsträger (2; 3) annähernd parallel zu den Seiten (b; c) des gleichseitigen Dreiecks (a b; c) verläuft und einen nach unten offenen Querschnitt aufweist, wo hingegen der Vorderabschnitt (13) und der Hinterabschnitt (16) der Längsträger (2; 3) geschlossenen Querschnitt besitzen.

3. Hilfsrahmen nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Seiten (b; c) des gleichseitigen Dreiecks (a; b; c) durch die Schnittpunkte (29) der Schwerpunktslinie-(S-S) des hinteren Querträgers (5) an seinen Anschlüssen mit den Längsträgern (2; 3) hindurchgehen.