-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Strukturteil für eine Tragstruktur,
insbesondere für
einen Tragrahmen eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
-
Strukturteile
für Tragstrukturen
von Kraftfahrzeugen werden heutzutage häufig als Blechbauteile ausgeführt, welche
an besonders hoch belasteten Stellen, beispielsweise im Bereich
einer Achse durch geschweißte
Bleche, belastungsgerecht verstärkt werden
müssen.
Darüber
hinaus sind auch Strukturteile bekannt, welche als Gussknoten oder
Strangpressprofile ausgebildet sind. Allen Varianten ist hierbei
jedoch gemein, dass sie während
der Fertigung aus einer größeren Anzahl
von Einzelteilen zusammengebaut werden müssen und daraus ein relativ großer Herstellungs-
und Montageaufwand mit zum Teil komplexen Schweißmaßnahmen und relativ großen Maßtoleranzen
resultiert.
-
Aus
der
DE 43 22 717 C2 ist
ein Rahmen für Fahrzeuge,
insbesondere für
Nutzfahrzeuge, mit Längsträgern zur
Aufnahme von in Fahrzeuglängsrichtung
auf das Fahrzeug einwirkenden Längskräften bekannt,
wobei an jeder Seite des Fahrzeugs jeweils ein Längsträger angeordnet ist, der sich
zwischen zwei Endstücken
erstreckt. Der Längsträger wird
dabei aus einem oberen Teilträger
und einem unteren Teilträger
gebildet, die vertikal zueinander angeordnet und einzeln mit den
Endstücken
kraftschlüssigen
miteinander verbunden sind. Zwischen dem oberen Teilträger und
dem unteren Teilträger verläuft ein
sich über
die Länge
der Teilträger
erstreckendes Zwischenstück,
welches die beiden Teilträger
in Höhenrichtung
kraftschlüssig
miteinander verbindet und wobei sowohl die Teilträger als
auch das Zwischenstück
aus Strangpressprofilen bestehen.
-
Aus
der
DE 100 09 920
A1 ist eine Hinterradaufhängung für ein Kraftfahrzeug bekannt,
wobei ein Radträger
insbesondere über
einen Achsträger
letztlich an der Fahrzeugkarosserie über einen Längslenker sowie zumindest zwei
Querlenker angelenkt ist. Dabei ist am Achsträger oder direkt an der Fahrzeugkarosserie
eine Querlenkeraufnahme befestigt, in der zumindest zwei in Vertikalrichtung
im wesentlichen übereinander
angeordnete Querlenkeranschlüsse vorgesehen
sind, von denen zumindest eine als buchsenförmige Aufnahme für den an
seinem inneren Ende gabelförmigen
Querlenker ausgebildet ist. Die buchsenförmigen Aufnahmen werden beispielsweise
durch Pressen oder ähnliches
Umformen aus der stegförmigen
Querlenkeraufnahme herausgeformt oder in dieser durch Verschweißen oder
Einrollen befestigt.
-
Hier
setzt die Erfindung an. Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet
ist, beschäftigt
sich mit dem Problem, für
ein Strukturteil eingangs erwähnter
Art eine verbesserte Ausführungsform
anzugeben, welche insbesondere eine Teilevielfalt reduziert und
dadurch den Zusammenbau der Tragstruktur vereinfacht und gleichzeitig dazu
beiträgt
Bauteiltoleranzen zu reduzieren.
-
Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch
den Gegenstand des unabhängigen
Anspruchs gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
-
Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem Strukturteil
für eine
Tragstruktur, welches im Bereich einer Achse eines Kraftfahrzeuges
angeordnet, als Gussteil ausgebildet und zumindest zwei angeformte
Anbindungsbereiche zur Anbindung der Achse an das Strukturteil aufweist, zumindest
einen dieser Anbindungsbereiche als einseitig offene, hohlformartige
und in das Gussteil integrierte Aufnahme auszubilden. Insbesondere
an den Anbindungsbereichen der Achsen an die Tragstruktur müssen diese
auf Grund der dort geforderten höheren
Eigensteifigkeiten bisher aufwändig
mit zusätzlichen
Blechen verstärkt
werden.
-
Durch
die Integration der Anbindungsbereiche in das Gussteil, lassen sich
diese zusammen mit dem Strukturteil in einem Fertigungsschritt herstellen,
wodurch sich Fertigungskosten und Fertigungszeit reduzieren lassen
und zum einen eine hohe Einleitungssteifigkeit erzielen und zum
anderen ein besonders maßhaltiges
Bauteil herstellen lässt,
welches im Vergleich zu herkömmlichen
hergestellten Anbindungsbereichen geringe Bauteiltoleranzen aufweist.
Insbesondere die Lagetoleranzen zwischen zwei Anbindungsbereichen
lassen sich so deutlich reduzieren, wodurch zum einen die Fertigung
erleichtert und zum anderen eine gleich bleibend hohe Qualität gewährleistet
werden kann.
-
Zweckmäßig weist
zumindest eine der Aufnahmen einen sich zu ihrer Offenseite hin
kegelstumpfartig aufweitenden Bereich auf, der insbesondere ein
Einführen
von Achsanbauteilen und damit die Fertigung der Tragstruktur erleichtert.
Gleichzeitig wird durch die konische Form des kegelstumpfartigen
Bereichs durch Zusammenwirken desselben mit benachbarten Versteifungskonturen
eine erhöhte Einleitungssteifigkeit
erzielt, die im Vergleich zu einer herkömmlichen Herstellungs weise
mit einem deutlich geringeren Fertigungsaufwand sowie einem deutlich geringeren
Gewicht realisiert werden kann.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung schließt sich an den im Wesentlichen
kegelstumpfartigen Bereich von der Offenseite abgewandt ein im Wesentlichen
zylinderförmiger,
hülsenartiger
Aufnahmebereich an. Dieser Aufnahmebereich gewährleistet eine lagefixierte
Verankerung von Anbauteilen, insbesondere Achsanbauteilen, am Strukturteil.
Der Aufnahmebereich ist dabei in Einführrichtung der Achsanbauteile
derart dem konischen Bereich nachgelagert, dass dieser auf Grund
seiner trichterförmigen
Ausbildung die Achsanbauteile dem Aufnahmebereich zentral zu führt.
-
Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Strukturteil
Versteifungsrippen und/oder Versteifungsflansche auf. Derartige
Versteifungskonturen lassen sich beim erfindungsgemäßen Strukturteil
problemlos während
des Herstellungsvorganges durch eine entsprechend gestaltete Gussform
ausbilden. Insbesondere Materialdickensprünge lassen sich durch die Gusstechnik
einfach und genau realisieren. Gleichzeitig können die Versteifungskonturen
bedarfs-, das heißt
belastungsgerecht am Strukturteil konzipiert werden und müssen nicht nachträglich, beispielsweise
durch Anschweißen
von Blechen, aufwändig
hergestellt werden. Insgesamt lässt
sich hierdurch der Fertigungsaufwand für das Strukturteil deutlich
reduzieren und damit auch die Fertigungskosten senken. Darüber hinaus
lässt sich eine
hohe Eigensteifigkeit des Strukturteils mit vergleichsweise geringem
Gewicht realisieren, was sich positiv auf eine spätere Energiebilanz
des Kraftfahrzeuges auswirkt.
-
Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bildet
das Strukturteil im Bereich der Achsen des Kraft fahrzeugs einen
Längsträger der
Tragstruktur oder ist an einen solchen angebunden. Hier übernimmt
das Strukturteil die Aufgaben eines Längsträgers und gewährleistet
darüber hinaus
die zuverlässige
Anbindung der Kraftfahrzeugachse an den Tragrahmen. Weist das Strukturteil
zudem noch zumindest einen dritten Anbindungsbereich zur Anbindung
eines Dämpferbeins
an das Strukturteil auf, so können
bisher getrennte Bauteile, wie beispielsweise Längsträger, Dämpferbein und Achsaufnahmebauteile,
nunmehr in einem einzigen Guss-Strukturteil rationell zusammengefasst
werden. Fertigungsfehler bzw. Montageungenauigkeiten beim Zusammenbau
der einzelnen Teile können
somit vermieden werden, wodurch einerseits ein reduzierter Fertigungsaufwand
und damit reduzierte Fertigungskosten und andererseits eine verbesserte
Qualität
erreicht werden können.
-
Bei
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das
Strukturteil eine gewölbeartige
Bogenform auf. Die Bogenform ist dabei vorzugsweise an einen Radlauf
des Kraftfahrzeuges angepasst, wodurch die Integration des Strukturteils
in bestehende Karosseriestrukturen erleichtert wird. Durch die Ausgestaltung
als Gussteil kann dem Strukturteil nahezu jede beliebige Form gegeben werden,
wodurch sich konstruktive Freiräume
ergeben.
-
Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus
den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnungen.
-
Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert,
wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche
oder ähnliche
Bauteile beziehen.
-
Dabei
zeigen,
-
1 eine
Seitenansicht auf ein erfindungsgemäßes Strukturteil,
-
2.
einen Längsschnitt
im Bereich eines vorderen Anbindungsbereiches,
-
3 einen
Längsschnitt
im Bereich eines hinteren Anbindungsbereiches.
-
Entsprechend 1 weist
ein Strukturteil 1 einer im Übrigen nicht dargestellten
Tragstruktur, insbesondere eines Tragrahmens eines Kraftfahrzeuges,
einen in Längsrichtung
desselben verlaufenden Obergurt 2, einen Untergurt 3 sowie
einen dazwischen angeordneten Steg 4 auf. Generell kann
das Strukturteil 1 als Gussteil ausgebildet und im Bereich einer
schematisiert dargestellten Achse 5 des Kraftfahrzeuges
angeordnet sein. Zur Versteifung des Strukturteils 1 sind
zumindest am Steg 4 Versteifungskonturen 6 angeformt,
die beispielsweise parallel und/oder orthogonal zum Obergurt 2 bzw.
zum Untergurt 3 und/oder zickzackförmig zwischen diesen verlaufen.
-
Gemäß 1 weist
das Strukturteil 1 eine gewölbeartige Bogenform auf, wobei
denkbar ist, dass das Strukturteil 1 radiusartig um die
Achse 5 verläuft.
Die Form des Strukturteils 1 ist dabei vorzugsweise an
einen Radlauf des Kraftfahrzeuges angepasst und kann dadurch einfach
in bestehende Karosseriestrukturen integriert werden.
-
In
Fahrtrichtung vor und hinter der Achse 5 weist das Strukturteil 1 angeformte
und integrierte Anbindungsbereiche 7 und 7' auf, welche
zur Anbindung der Fahrzeugachse 5 an das Strukturteil 1 dienen.
Generell ist vorgesehen, dass das Strukturteil 1 im Wesentlichen
in Fahrzeuglängsrichtung
verläuft und
der erste Anbindungsbereich 7 in Fahrtrichtung vor und
der zweite Anbindungsbereich 7' Fahrtrichtung hinter der Fahrzeugachse 5 angeordnet
ist. Dabei kann zumindest einer der Anbindungsbereiche 7, 7' als einseitig
offene, hohlformartige und in das Strukturteil 1 integrierte
Aufnahme 8 ausgebildet sein. Über die, insbesondere zylindrischen,
Aufnahmen 8 wird die Fahrzeugachse 5 mit nicht
gezeigten Anbindungselementen am Strukturteil 1 zuverlässig angebunden.
Die Aufnahmen 8 sind dabei von einem sich zur Offenseite
der jeweiligen Aufnahme 8 hin kegelstumpfartig aufweitenden
Bereich 9 umschlossen, der in diesem Bereich zu einer extremen
Aussteifung des Anbindungsbereichs 7 bzw. 7' führt. Die
Aussteifung geht dabei auf die Form und die vergrößerte Materialstärke zurück. Die
Aufnahmen 8 können
an ihrer jeweiligen Offenseite kegelig angefast sein, was ein trichterartiges
Einführen
der nicht gezeigten Achsanbindungselemente ermöglicht. An den im wesentlichen
kegelstumpfartigen Bereich 9 schließt sich ein von der Offenseite
abgewandter und im wesentlichen zylinderförmiger, hülsenartiger Aufnahmebereich 10 an,
der eine zuverlässige
Befestigung der Achsanbindungselemente am Strukturteil 1 ermöglicht. Selbstverständlich kann
das erfindungsgemäße Strukturteil 1 bei
entsprechender Ausgestaltung auch in Fahrzeugquerrichtung verbaut
werden bzw. andere Funktionen übernehmen.
-
Generell
ist denkbar, dass das Strukturteil 1 im Bereich der Achse 5 des
Kraftfahrzeuges einen nicht gezeigten Längsträger der Tragstruktur bildet oder
an einen solchen angebunden ist. Am Obergurt 2 weist das
Strukturteil 1 gemäß 1 zumindest
einen dritten Anbindungsbereich 7'' zur
Anbindung eines nicht gezeigten Dämpferbeins an das Strukturteil 1 auf.
Das erfindungsgemäße Strukturteil 1 ermöglicht somit
eine Zusammenfassung von Längsträger-, Dämpferbein
und Achsaufnahmebauteilen in einem einzigen, einstückigen Guss-Strukturteil 1,
wodurch die Teilevielfalt und ein Montageaufwand reduziert werden
können.
-
Denkbar
ist auch, dass die Versteifungskonturen 6 als Versteifungsrippen
ausgebildet sind und nahezu ungestört durch die Anbindungsbereiche 7 und 7' hindurch bzw. über diese
hinweg verlaufen und dadurch einer insbesondere dort erhöhten Steifigkeitsanforderung
genüge
tun. Der Verlauf der Versteifungskonturen 6 bzw. der Versteifungsrippen
ist dabei auf einen Kraftfluss innerhalb des Strukturteils 1 abgestimmt,
wodurch eine besonders effektive Lastabtragung erfolgen kann. Zusätzlich angeordnete
bzw. angeschweißte
Versteifungselemente sind durch das erfindungsgemäß ausgestaltete
Strukturteil 1 entbehrlich, wodurch ebenfalls ein Fertigungsaufwand
reduziert werden kann.
-
Durch
die Ausbildung des Strukturteils 1 als Gussteil können zudem
Bauteiltoleranzen reduziert werden, was eine qualitativ hochwertige
Fertigung ermöglicht.
Insbesondere die äußerst geringen
Maßabweichungen
zwischen den beiden Anbindungsbereichen 7 und 7' bieten im Vergleich
zu herkömmlichem
hergestellten Strukturteilen aus Blechteilen mit daran angeordneten
Anbindungsbereichen deutliche Vorteile.
-
Die
Zusammenfassung von Längsträger, Dämpferbein
und Aufnahmebauteilen in einem einzigen Guss-Strukturteil 1 bietet
darüber
hinaus ein verbessertes Crashverhalten.
-
Gemäß 2 weist
der Anbindungsbereich 7 den oben beschriebenen mehrteiligen
Aufbau aus dem kegelstumpfartigen bzw. konischen Bereich 9 sowie
dem daran anschließenden
zylinderartigen Aufnahmebereich 10 auf. Deutlich zu erkennen
ist, dass die Versteifungskonturen 6 in den Anbindungsbereich 7 hinein
bzw. durch diesen hindurch verlaufen. Die Versteifungskonturen 6 können dabei
an der Offenseite der Aufnahme 8 oder an einem Boden 11 derselben
angeordnet sein und/oder sich in anderer Weise in den Anwendungsbereich 7 hinein
erstrecken. Generell ist dabei denkbar, dass die an der Offenseite
der Aufnahme 8 angeordnete Versteifungskontur 6 Teil
des Untergurtes 3 ist. Generell sind aber sowohl die Versteifungskonturen 6 als
auch die Aufnahme 8 bzw. der kegelstumpfartige Bereich 9 bzw. der
zylindrische Aufnahmebereich 10 einstückig als Gussteil ausgebildet.
-
Die
Bereiche 9 und 10, welche die Aufnahme 8 umgeben,
sind oben und/oder seitlich und/oder unten über die stegartigen Versteifungskonturen 6 extrem
ausgesteift in das Strukturteil 1 integriert. Dabei sind
die Versteifungskonturen 6 fest mit den Bereichen 9, 10 verbunden,
vorzugsweise mit diesen als integrales Gussteil ausgestaltet.
-
Der
Verlauf, die Anzahl und die Dicke der Versteifungskonturen 6 können dabei
gemäß den 2 und 3 an
individuellen Belastungsanforderungen ausgerichtet sein, so dass
die gezeigten Ausführungsformen
lediglich mögliche
Beispiele darstellen und somit rein exemplarisch zu verstehen sind. Angestrebt
wird dabei eine Art bionische Optimierung.
-
Zur
Aufnahme von nicht gezeigte Achsanbauteile ist die Aufnahme 8 zu
einer Fahrbahnseite bzw. zum Untergurt 3 hin offen. Werden
zur Montage der Achsanbauteile diese in Einsteckrichtung 12 in die
Aufnahme 8 eingeführt,
so bewirkt z.B. eine kegelstumpfartige Anfasung ein Zentrieren und
eine exakte Zuführung
der Achsanbauteile in den hülsenartigen
Bereich 10, wodurch die Montage bzw. die Fertigung erleichtert
und beschleunigt werden können.