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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Unterrahmenkonstruktion für eine Vorderradaufhängung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Wie 13 zeigt, ist ein Unterrahmenkörper 101 eines herkömmlichen Unterrahmens zum Halten einer Vorderradaufhängung so konstruiert, dass eine obere Platte 103, die im Querschnitt eine Winkelform hat, und eine untere Platte 105, die im Querschnitt eine umgekehrte Winkelform hat, so zusammengesetzt sind, dass zwischen den Platten 103 und 105 ein hohler Abschnitt 107 gebildet ist. An einer Fläche 105 an der Außenseite in Fahrzeugbreitenrichtung der unteren Platte 105 ist ein Befestigungsträger 109 für einen Aufhängungsarm angeordnet, der durch Biegen eines Blechs im wesentlichen in eine U-Form gebildet ist. Wie die Figur zeigt, sind vor und hinter dem Befestigungsabschnitt des Befestigungsträgers 109 für den Aufhängungsarm Freiräume eingehalten, um Schrauben festziehen zu können, wenn ein Aufhängungsarm an dem Träger 109 montiert wird.
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Wenn die Steifigkeit in Längsrichtung des Trägers 109 nicht ausreichend sichergestellt ist und eine Stoßkraft von der Vorderseite auf das Fahrzeug einwirkt, es ist schwierig, die Aufprallenergie zu absorbieren, die durch eine Kraft ausgeübt wird, die von einem Reifen übertragen wird. Deshalb muß ein Maß an Steifigkeit sichergestellt werden, das gewährleistet, dass die Aufprallenergie absorbiert werden kann, indem die Blechdicke des Trägers 109 ausreichend erhöht wird, was zu einer Erhöhung des Fahrzeuggewichts und zu erhöhten Kosten führt.
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Da zudem der Träger 109 an der Seitenfläche des Unterrahmenskörpers 101 angeordnet ist, kann die Länge des Aufhängungsarms nicht erhöht werden.
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Die
DE 199 09 945 C1 offenbart einen Fahrschemel für ein Kraftfahrzeug mit einem hintenliegenden Querträger, der aus zwei Profilen besteht, die zusammengesetzt sind. Das äußere Profil ist als U-Profil ausgeführt und in einem mittleren Bereich des Querträgers durch eine Einbuchtung verformt, so dass sich statt eines viereckförmigen Hohlraumes an den Enden ein dreieckförmiger Hohlraum mittig ergibt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Unterrahmenkonstruktion für eine Vorderradaufhängung so auszubilden, dass die Festigkeit der Anbringung des Aufhängungsarms bei einem frontalen Zusammenstoß erhöht ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die erfindungsgemäße Unterrahmenkonstruktion für eine Vorderradaufhängung enthält ein vorderes Querbauteil, das im vorderen Teil eines Fahrzeugkörpers in der Fahrzeugbreitenrichtung angeordnet ist, ein rückwärtiges Querbauteil, das in der Fahrzeugbreitenrichtung hinter dem vorderen Querbauteil angeordnet ist, einen rechten und einen linken Unterrahmenkörper, die diese Querbauteile miteinander verbinden, wobei der Unterrahmenkörper eine obere Platte und eine untere Platte, die zwischen sich einen hohlen Abschnitt bilden, und ein Befestigungsbauteil für einen Aufhängungsarm hat, das an der Rückseite an der Außenseite in der Fahrzeugbreitenrichtung der unteren Platte, die den Unterrahmenkörper bildet, befestigt ist, und wobei die Plattenformen der oberen Platte und der unteren Platte, die sich von der unteren Plattenfläche, an der das Befestigungsbauteil für den Aufhängungsarm an der unteren Platte angebracht ist, zu der Rückseite der unteren Platte erstrecken, im wesentlichen eine Kugelschalenform haben.
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Die obige Kugelschalenform ist eine Kugelflächenform, bei der das Befestigungsteil für den Aufhängungsarm die Mitte ist, wobei die Form durch Teilen einer Halbkugel, die nach unten offen ist, in etwa ein Viertel gebildet ist, wobei deren Vorderseite und Außenseite in der Fahrzeugbreitenrichtung offen sind. Diese Kugelschalenform ist nicht darauf beschränkt, eine vollständig kugelige Form zu sein, sondern sie kann eine gekrümmte Form wie eine Eiform haben. An dem Befestigungsteil für den Aufhängungsarm ist ein Aufhängungsarm angebracht, und der Aufhängungsarm ist mit einem Rad und einem Reifen versehen. Wenn eine Aufprallkraft auf die Vorderseite eines Fahrzeugs einwirkt, wird der vordere Reifen einer Aufprallkraft ausgesetzt und diese Aufprallkraft wird von dem Aufhängungsarm auf die Befestigungsfläche des Unterrahmenkörpers über das Befestigungsteil für den Aufhängungsarm übertragen. Dadurch, dass die Befestigungsfläche im wesentlichen eine Kugelschalenform hat, wird die Aufprallkraft, die auf die Befestigungsfläche einwirkt, gleichmäßig verteilt, so dass die Festigkeit des Unterrahmenkörpers erhöht ist. Dies hat zur Folge, dass bei Einwirken einer Aufprallkraft auf das Fahrzeug der Unterrahmenkörper weniger beschädigt wird.
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Nach einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird der untere Abschnitt der Befestigungsfläche der unteren Platte, die im wesentlichen eine Kugelschalenform hat, zur Innenseite in der Fahrzeugbreitenrichtung einwärts gepresst, und das Befestigungsteil für den Aufhängungsarm wird an der einwärts gepressten Plattenfläche befestigt.
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Nach einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die Längsposition der Plattenfläche, an der das Befestigungsteil für den Aufhängungsarm angebracht ist, im wesentlichen auf die Position des rückwärtigen Querbauteils ausgerichtet.
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Nach einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung sind das Befestigungsteil für den Aufhängungsarm und die Plattenfläche der unteren Platte an der Rückseite des Befestigungsbauteils durch ein erstes Verstärkungsteil miteinander verbunden. Nach einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die Plattenfläche der unteren Platte an der Rückseite des Befestigungsteils für den Aufhängungsarm mit der oberen Platte in Längsrichtung durch ein zweites Verstärkungsteil verbunden.
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Daher wird die Aufprallkraft, die auf das Befestigungsteil für den Aufhängungsarm einwirkt, auch auf das erste und das zweite Verstärkungsteil verteilt, wodurch die Festigkeit des Unterrahmenkörpers weiter erhöht ist.
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Im einzelnen wird eine Kraftkomponente in der Fahrzeugbreitenrichtung der Kraft, die auf das Befestigungsteil für den Aufhängungsarm einwirkt, von dem hinteren Querbauteil aufgenommen, und eine Kraftkomponente in der Fahrzeuglängsrichtung der Last kann von der unteren Platte und außerdem von der oberen Platte über das erste und das zweite Verstärkungsteil aufgenommen werden. Da die obere Platte und die untere Platte zwischen dem hinteren Querbauteil und dem zweiten Verstärkungsteil im wesentlichen eine Kugelschalenform haben, kann die Last gleichförmig verteilt werden.
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Nach einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann als erstes Verstärkungsteil ein stab-ähnlicher oder platten-ähnlicher Verankerungshaken verwendet werden.
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Obwohl der Verankerungshaken normalerweise verwendet wird, um ein Fahrzeug beim Transport zu fixieren, kann der Verankerungshaken wirkungsvoll als erstes Verstärkungsteil verwendet werden.
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Nach einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann als zweites Verstärkungsteil ein zylindrischen Verstärkungsrohr verwendet werden. Das zylindrische Verstärkungsrohr ist so angeordnet, dass seine Achse im wesentlichen mit den Mitten der Befestigungslöcher in dem hinteren Armträger fluchtet.
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Das Verstärkungsrohr ist so ausgebildet, dass es einen solchen Innendurchmesser hat, daß eine Befestigungsschraube, eine Unterlegscheibe und ein Werkzeug wie ein Steckschlüssel hindurchgeführt werden können.
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Die Unterrahmenkonstruktion für eine Vorderradaufhängung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält demnach ein vorderes Querbauteil, das in der Fahrzeubreitenrichtung im vorderen Teil eines Fahrzeugskörpers angeordnet ist, ein rückwärtiges Querbauteil, das in Fahrzeugbreitenrichtung an der Rückseite des vorderen Querbauteils angeordnet ist, ein Paar rechter und linker Unterrahmenkörper zur Verbindung dieser Querbauteile miteinander, wobei der Unterrahmenkörper eine obere Platte und eine untere Platte hat, die einen hohlen Abschnitt zwischen sich bilden, wobei ein Befestigungsbauteil für einen Aufhängungsarm an der Unterseite an der Außenseite in der Fahrzeugsbreitenrichtung der unteren Platte, die den Unterrahmenkörper bildet, befestigt ist und wobei die Plattenformen der oberen Platte und der unteren Platte, die sich von der unteren Plattenfläche, an der das Befestigungsteil für den Aufhängungsarm angebracht ist, zu der Rückseite der unteren Platte erstrecken, im wesentlichen eine Kugelschalenform haben. Daher wird eine Kraftkomponente in Fahrzeugbreitenrichtung der Kraft, die auf das Befestigungsbauteil für den Aufhängungsarm einwirkt, von dem hinteren Querbauteil aufgenommen, und eine Kraftkomponente in Fahrzeuglängsrichtung der Kraft kann von der unteren Platte und außerdem der oberen Platte über das erste und das zweite Verstärkungsbauteil aufgenommen werden. Da die obere Platte und die untere Platte im wesentlichen zu einer Kugelschalenform geformt sind, wird die Aufprallkraft, die auf die Befestigungsfläche ausgeübt wird, gleichmäßig verteilt. Selbst wenn eine Aufprall kraft auf der Fahrzeug einwirkt, wird der Unterrahmenkörper weniger beschädigt.
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Nach einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein unterer Abschnitt der Befestigungsfläche der unteren Platte, die im wesentlichen eine Kugelschalenform hat, zu der Innenseite in der Fahrzeugbreitenrichtung einwärts gepresst und das Befestigungsteil für den Aufhängungsarm wird an der einwärts gepressten Plattenfläche angebracht. Dadurch kann das Befestigungsteil für den Aufhängungsarm näher an der Innenseite in der Fahrzeugbreitenrichtung angeordnet werden, wodurch die Länge des Aufhängungsarm erhöht werden kann. Auch wenn das Befestigungsteil für den Aufhängungsarm näher an der Innenseite der Fahrzeugbreitenrichtung angeordnet ist, liegt die Befestigungsposition nicht niedriger, und ein Versatz nach unten bezüglich des fahrzeugseitigen Befestigungsabschnitts ist nicht erhöht, so dass die Höhe über der Straßenfläche beibehalten werden kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung in näheren Einzelheiten beschrieben. Dabei zeigen:
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1 eine Aufsicht auf eine Unterrahmenkonstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 eine perspektivische Ansicht des Unterrahmens gemäß 1, wobei der Unterrahmen schräg von der Vorderseite gesehen ist;
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3 einen Querschnitt entlang der Linie A-A in 1;
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4 einen Querschnitt entlang der Linie B-B in 1;
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5 einen Querschnitt entlang der Linie C-C in 1;
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6 einen perspektivische Ansicht des Unterrahmens gemäß 1, wobei der Unterrahmen schräg von der Rückseite gesehen ist;
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7 eine Querschnittsansicht der hinteren Innenseite eines erfindungsgemäßen Unterrahmens;
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8 eine Querschnittsansicht des hinteren Eckabschnitts eines erfindungsgemäßen Unterrahmens;
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9 eine Explosionsdarstellung eines Unterrahmenkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung;
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10 eine Explosionsdarstellung eines Unterrahmens gemäß der vorliegenden Erfindung;
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11 eine Darstellung eines Zustands, in dem eine Kraft durch eine frontale Kollision auf einen erfindungsgemäßen Unterrahmen einwirkt;
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12 eine perspektivische Ansicht einer Modifikation eines Verankerungshakens und
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13 eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Unterrahmens.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend in näheren Einzelheiten mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
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Wie 1 zeigt, sind an einem vorderen Teil einer Fahrzeugkarosserie ein vorderes Querbauteil 1 und ein hinteres Querbauteil 3 in Fahrzeugbreitenrichtung angeordnet, und Unterrahmenkörper 5 sind in Längsrichtung vorgesehen, um die Endabschnitte 1a und 3a dieser Querbauteile 1 und 3 miteinander zu verbinden. Das vordere Querbauteil 1, das hintere Querbauteil 3 und die Unterrahmenkörper 5 bilden einen Unterrahmen 7, der im wesentlichen die Form paralleler Querelemente hat. An dem Ende des vorderen Querbauteils 1 befindet sich ein Befestigungsträger 9 für einen Fahrzeugkörper bzw. eine Fahrzeugkarosserie, der auch als oberer Armträger verwendet wird. Das hintere Querbauteil 3 befindet sich nahezu in derselben Position wie die Längsposition des hinteren Armträgers 11.
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2 zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen Zustand, in dem ein Aufhängungsarm 13 an dem Unterrahmenkörper 5 und dem vorderen Querbauteil 1 angeordnet ist, die in 1 dargestellt sind, wobei die Darstellung schräg von der Vorderseite einer Fahrzeugkarosserie gesehen ist. Ein hinterer Arm 15 des Aufhängungsarms 13 ist an dem hinteren Armträger 11 unter dem Unterrahmenkörper 5 angeordnet und ein vorderer Arm 19 des Aufhängungsarms 13 ist an dem vorderen Querbauteil 1 über einen vorderen Armträger 17 gehalten.
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Wie die 3 bis 6 zeigen, ist der Unterrahmenkörper 5 dadurch gebildet, dass Randabschnitte 31a und 33a einer oberen Platte 31 und einer untere Platte 33 zusammengesetzt sind, und ein unterer Abschnitt 35 einer geschlossenen Querschnittskonstruktion ist durch die obere Platte 31 und die untere Platte 33 gebildet. Außerdem ist das zylindrische hintere Querbauteil 33 an der Innenseite in der Fahrzeugbreitenrichtung des Unterrahmenkörpers 5 angeordnet und der hintere Armträger 11 befindet sich an der Fläche der Unterseite und an der Außenseite in Fahrzeugbreitenrichtung der unteren Platte 33. Wie 4 zeigt, ist ein Verstärkungsrohr 43 so angeordnet, dass seine Achse im wesentlichen durch die Mitten der Befestigungslöcher in dem hinteren Armträger 11 verläuft.
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Wie 7 zeigt, hat die obere Platte 31 gemäß der vorliegenden Erfindung im wesentlichen dieselbe Form wie die herkömmliche Platte, und die untere Platte 33 hat eine untere Fläche 37, die durch Einpressen des unteren Seitenabschnitts einer herkömmlichen unteren Platte 105 (eingezeichnet durch die strichpunktierten Linien) in Richtung der Innenseite in Fahrzeugbreitenrichtung geformt ist. Obwohl die Querschnittsform eines hohlen Abschnitts eines herkömmlichen Unterrahmenkörpers im wesentlichen ein Parallelogramm ist, hat der erfindungsgemäße Unterrahmenkörper 5 einen hohlen Abschnitt 35, der im wesentlichen eine Winkelform im Querschnitt hat, indem der untere Seitenabschnitt der herkömmlichen unteren Platte 105 einwärts gepresst ist.
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Der hintere Armträger 11 ist an der rückwärtigen Seite des Unterrahmenkörpers 5 angebracht. 8 ist eine perspektivische Ansicht, in dem ein Abschnitt, an dem der rückwärtige Armträger 11 angebracht ist, weggeschnitten ist. Wie 8 zeigt, hat der hintere Teil des Unterrahmenkörpers 5 im wesentlichen eine Kugelschalenform, die dadurch gebildet ist, dass eine nach unten offene Halbkugel in etwa ein Viertel geteilt ist, deren Vorderseite und Außenseite in Fahrzeugbreitenrichtung offen sind. An der hinteren Endfläche der unteren Platte 33 ist ein rückwärtiger Endabschnitt 39a eines Ankerhakens 39, der eine Stabform hat, durch Bogenschweißen oder andere Mittel angebracht. Der hintere Armträger 11 ist an der Fläche an der Innenseite der Fahrzeugbreitenrichtung der unteren Platte 33 befestigt, und ein vorderer Endabschnitt 39b des Ankerhakens 39 ist an einer Rückfläche 41 des hinteren Armträgers 11 angesetzt.
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Es folgt eine Beschreibung eines Beispiels zur Herstellung des Unterrahmenkörpers 5.
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Wie die 9 und 10 zeigen, werden Randabschnitte 33a und 31a der unteren Platte 33 und der oberen Platte 31 miteinander verbunden. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich das hintere Querbauteil 3 an der Innenseite in der Fahrzeugbreitenrichtung, und das Verstärkungsrohr 43 befindet sich zwischen der unteren Platte 33 und der oberen Platte 31. Der hintere Armträger 11 wird von der Unterseite der unteren Platte 33 eingebaut und der Ankerhaken 39 wird so montiert, dass er den hinteren Armträger 11 mit der unteren Platte 33 verbindet, wodurch der in 6 dargestellte Unterrahmen 7 ausgebildet werden kann.
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Nachfolgend wird die Wirkungsweise der Unterrahmenkonstruktion für eine Vorderradaufhängung erläutert.
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Wenn eine Kraft auf einen Vorderreifen eines Fahrzeugs, das mit dem obigen Unterrahmen 7 versehen ist, einwirkt, kann die auf den Unterrahmen 7 einwirkende Kraft wirkungsvoll verteilt werden. Wie speziell 11 zeigt, wird eine Aufprallkraft F, die auf einen Vorderreifen 45 einwirkt, zuerst auf einen Befestigungspunkt 47 des Aufhängungsarms 13 einwirken. Die Kraft wird von dem Befestigungspunkt 47 auf den hinteren Armträger 11 über den Aufhängungsarm 13 übertragen. Diese Kraft G wirkt in einer Richtung von etwa 45° zu dem Unterrahmenkörper 5, wie 11 zeigt. Da die Rückseite und die Innenseite in der Fahrzeugbreitenrichtung des Unterrahmenkörpers 5 im wesentlichen eine Kugelschalenform haben, wie mit Bezug auf 8 erläutert wurde, kann die auf den hinteren Armträger 11 einwirkende Kraft G von dem Unterrahmenkörper 5 aufgenommen werden, wobei sie gleichförmig verteilt wird. Außerdem wirkt ein Teil der Kraft G auf den Ankerhaken 39 ein, der an dem hinteren Armträger 11 befestigt ist und auf das Verstärkungsrohr 43, das die obere Platte 31 und die untere Platte 33 miteinander verbindet, so dass die Kraft G verteilt wird. Dadurch ist die Festigkeit des Unterrahmens 7 als Ganzes erhöht.
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Da zudem der untere Teil der unteren Platte 33 zur Innenseite in der Fahrzeugbreitenrichtung eingedrückt ist, kann der hintere Armträger 11 an einer Position befestigt werden, die näher zu der Innenseite in der Fahrzeugbreitenrichtung liegt, wodurch die Länge des Aufhängungsarms 13 vergrößert werden kann. Selbst wenn der rückwärtige Armträger 11 näher an der Innenseite in der Fahrzeugbreitenrichtung angeordnet ist, wird die Höhe von der Straßenfläche nicht verändert, so dass eine Abweichung nach unten bezüglich des Befestigungsabschnitts der Fahrzeugkarosserieseite nicht erhöht ist. Da zudem das Verstärkungsrohr 43 in Längsrichtung hinter dem rückwärtigen Armträger 11 angeordnet ist und die Achse des Verstärkungsrohres 43 im wesentlichen auf die Mitten der Befestigungslöcher 12 in dem hinteren Armträger 11 ausgerichtet ist, kann eine Aufsteckschlüsselverlängerung durch das Innere des Verstärkungsrohres 43 geführt werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern zahlreiche Änderungen und Modifikationen können innerhalb des technischen Konzepts der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden.
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Beispielsweise ist der Ankerhaken 39 nicht notwendigerweise stabförmig, wie in den 9 und 10 gezeigt, sondern er kann trägerähnlich sein, wie 12 zeigt. Dieser Träger-ähnliche Ankerhaken 49 ist aus einem Platten-ähnlichen Blech 51 gebildet, das vertikal angeordnet ist und einen Befestigungsflansch 52 hat, der durch Umbiegen des oberen Randes des Blechs 41 zur Seite ausgebildet ist, und ein in Querrichtung verlaufendes, langgestrecktes Ankerloch 53 ist in der Fläche 51 gebildet.
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Durch Änderung der Blechdicke und des Materials des Ankerhakens 49 kann der Widerstand gegen eine Rückwärtsbewegung des vorderen Reifens 45 eingestellt werden, die durch einen Aufprall von der Vorderseite verursacht wird. Insbesondere sind die Mitte des hinteren Querbauteils 3 und die Mitte des hinteren Armträgers 11 leicht in vertikaler Richtung gegeneinander versetzt, so dass ein Moment hervorgerufen wird, das den mittigen Abschnitt des hinteren Querbauteils 11 nach oben verbiegt.
