-
Die
Erfindung betrifft eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
-
Aus
deren
DE 198 10 664
A1 ist eine Radaufhängung,
insbesondere für
eine Vorderachse eines Kraftfahrzeuges, mit einer oberen Lenkerebene, bestehend
aus zwei Querlenkern und einer unteren Lenkerebene mit zumindest
einem Querlenker bekannt, wobei ein Federbein am unteren Lenker
abgestützt
ist. In einem topfförmigen
Lagerelement sind Lagerungen für
Querlenker, ein Lager für
eine Kolbenstange eines Federbeins und eine Lagerung für eine Spiralfeder
angeordnet und das Lagerelement ist über ein Sturz-Einstellelement
um eine Drehachse verschwenkbar am Fahrzeugaufbau gehalten. Dadurch
sind an einem aufbauseitig gehaltenen topfförmigen Lagerelement sowohl
der Querlenker als auch das Federbein über die Kolbenstange und die
Spiralfeder gehalten bzw. gelagert. Über ein am Lagerelement befindliches
Einstellelement kann gleichzeitig der Sturz des jeweiligen Rades über die
Querlenker eingestellt werden.
-
Aus
der
DE 34 34 636 C1 ist
eine Radaufhängung
für Kraftfahrzeuge
mit einer Feder-Dämpfer-Einheit
bekannt, bei der die Feder innerhalb zweier am Stoßdämpfer festgelegter
Federteller aufgenommen ist. Hierbei ist der obere Federteller am
Aufbau des Kraftfahrzeuges abgestützt und der obere Radfüh rungslenker
an dem Aufbau angelenkt. Durch das Anbinden des oberen Radführungslenkers
an dem an der Feder-Dämpfer-Einheit
festgelegten, aufbausseitigen Federteller, kann die Radaufhängung vormontiert
werden, wobei der obere Radführungslenker
und der mit diesem verbundene Radträger bereits relativ zur Feder-Dämpfer-Einheit
vorfixiert sind.
-
Aus
der
DE 197 26 721
C1 ist ein Verfahren zur Anbindung eines Aggregatequerträgers zur
Halterung einer Doppellenkerachse an eine Vorbaustruktur einer Rohbaukarosserie
eines Kraftwagens bekannt, wobei obere Lenker im Bereich eines mit
dem zugehörigen
Längsträger verbundenen
Radeinbaus angelenkt werden und untere Lenker am Aggregatequerträger gelagert
sind. Hierbei wird der Aggregatequerträger über mehrere Befestigungspunkte mit
zwei Längsträgern der
Vorbaustruktur verbunden, wobei jeder Radeinbau eine Federbeinaufnahme aufweist
und wobei mehrere korrespondierende Fixierpunkte am Aggregatequerträger und
an der Vorbaustruktur vorgesehen sind. Die Lage der Fixierpunkte
und der Befestigungspunkte wird durch Bezugskoordinaten definiert,
die ausgehend von einer in der Mitte zwischen den Federbeinaufnahmen
in Längsrichtung
verlaufenden Bezugsmittelachse festgelegt werden. Hierdurch sollen
fertigungsbedingte Bauteiltoleranzen reduziert werden.
-
Aus
der
DE 197 26 723
C1 ist schließlich
ein Verfahren zur Herstellung einer Rohbaukarosserie bekannt, die
eine mit zwei Längsträgern und
einem Frontquerträger
versehene Vorbaustruktur aufweist und wobei an die Längsträger ein
Aggregatquerträger
angesetzt wird, an dem untere Lenker einer Achse gelagert werden.
Die oberen Lenker werden über zwei
Konsolen mit Radeinbauten verbunden, die an die zugeordneten Längsträger angebunden
werden. Die in Fahrzeuglängsrichtung
hintereinander liegenden Lagerpunkte jedes Radeinbaus für die obere Lenkerlagerung
werden durch ein Spannen des Radeinbaus und ein definiertes Abstandsmaß bezüglich einer
Mittenfixierung in Fahrzeugquerrichtung gebracht, wobei eine auf
die Fahrzeuglängsrichtung
bezogene gleiche Länge
der Längsträger mit
den im Einzelteil gestanzten Fixierlöchern in der Vorbaustruktur
durch Anschlagen an den Anschlagflächen eingerichtet wird. Hierdurch
soll ein Aufwand für Nacharbeiten
an den Achsen des Kraftfahrzeuges reduziert werden.
-
Die
Erfindung, wie sie in den Ansprüchen
gekennzeichnet ist, beschäftigt
sich mit dem Problem, für
eine Tragstruktur eingangs erwähnter
Art eine verbesserte Ausführungsform
anzugeben, welche insbesondere erhöhte Belastungen aufzunehmen vermag
und gleichzeitig bauraumneutral ist.
-
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 einer Tragstruktur
eines Kraftfahrzeuges, welche im Bereich einer Vorderradaufhängung zumindest
eine Längsträgeranordnung
und eine domartige Federbeinkonsole aufweist, zwischen einem Hauptlängsträger und
einem dazu in der Höhe und/oder
seitlich versetzten Hilfslängsträger der Längsträgeranordnung
die Federbeinkonsole anzuordnen und innerhalb dieser eine Verstärkung vorzusehen,
welche sowohl mit dem Hilfslängsträger als auch
mit dem Hauptlängsträger fest
verbunden ist. Die innerhalb der Federbeinkonsole verlaufende Verstärkung gewährleistet
eine stabile Kraftübertragung vom
Hauptlängsträger zum
Hilfslängsträger und
umgekehrt und dient gleichzeitig zur Aufnahme bzw. Befestigung eines
oberen Querlenkers. Die Verstärkung verbessert
eine Anbindung der Vorderachse an eine Rohbaustruktur des Kraftfahrzeuges
und ist insbesondere für
SUV's, AAV's, MPV's oder klassische Geländewagen
mit Allrad antrieb von besonderem Vorteil, da eine im Gelände auftretende
erhöhte
Fahrbelastung besser aufgenommen werden kann.
-
Durch
den Umstand, dass die Verstärkung innerhalb
der Federbeinkonsole angeordnet ist, kann die Verstärkung nahezu
bauraumneutral ausgeführt werden
und beeinträchtigt
einen ohnehin engen Bauraum im Bereich eines Motorraum-Packages
nicht oder nur unwesentlich.
-
Zweckmäßig umfasst
die Verstärkung
ein in Fahrtrichtung vorderes und ein hinteres Verstärkungsprofil.
Durch die Aufteilung der Verstärkung
in zwei separate Verstärkungsprofile
wird gewährleistet,
dass eine Feder-Dämpfer-Einrichtung
im Vergleich zu herkömmlichen
Fahrzeugen unverändert eingebaut
werden kann. Denkbar ist somit, dass die erfindungsgemäße Verstärkung lediglich
für besonders
hoch beanspruchte Fahrwerke bzw. Kraftfahrzeuge verbaut wird, ohne
dass hierfür
aufwändige und
teure serientechnische Änderungen
an der Standardversion vorgenommen werden müssten, wodurch eine Variantenvielfalt
erleichtert wird.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Lösung sind
zwei Gabelarme eines gabelförmigen
Endes eines oberen Querlenkers über
die Verstärkungsprofile
und die Federbeinkonsole am Hauptlängsträger gelenkig gelagert. Die
Lagerung der Gabelarme erfolgt somit einerseits an den Verstärkungsprofilen
und andererseits an der Federbeinkonsole, wodurch eine besonders
robuste Bauweise erreicht wird. Bevorzugt sind hierbei die Gabelarme
zu einem Gabelarmzwischenraum hin an den Verstärkungsprofilen und davon abgewandt
an der Federbeinkonsole gelenkig gelagert. Zwischen den beiden Verstärkungsprofilen
kann wie bisher die Feder-Dämpfer-Einrichtung
unverändert
verbaut werden, so dass die erfindungsgemäße Verstärkung keinen Einfluss auf die
Montage anderer Struktur- und/oder
Fahrwerksteile hat.
-
Vorzugsweise
weisen die Verstärkungsprofile
jeweils zwei abgewinkelt, insbesondere orthogonal, zueinander stehende
Profilschenkel auf. Das hierdurch entstehende, im wesentlichen rechteckig geknickte
Querschnittsprofil zeichnet sich durch eine besonders hohe Steifigkeit
und ein hohes Widerstandsmoment aus, wodurch eine zuverlässige Kraftübertragung
zwischen dem Hauptlängsträger und dem
Hilfslängsträger gewährleistet
werden kann und eine besonders robuste Tragstruktur geschaffen wird.
-
Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Lösung weist
jedes Verstärkungsprofil
in einem Profilschenkel eine langlochförmige Ausnehmung auf, durch
welche jeweils ein Gabelarm des oberen Querlenkers hindurch ragt.
Die Ausnehmung in einem der Profilschenkel bietet den Vorteil, dass
der obere Querlenker ohne jegliche Änderungen im Vergleich zu einem
herkömmlichen
Fahrzeug verbaut werden kann und die Verstärkung trotzdem ihre Aufgabe
erfüllt.
Durch die langlochförmige
Ausnehmung wird darüber
hinaus gewährleistet,
dass sich der obere Querlenker so weit um die Lagerachse am Hauptlängsträger drehen kann,
so weit es für
die jeweilige Fahrsituation erforderlich ist. Die Verstärkung bzw.
die Verstärkungsprofile
schränken
somit in keinster Weise die Fahreigenschaften des Kraftfahrzeuges
ein.
-
Gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Verstärkung fest
mit der Federbeinkonsole verbunden, insbesondere verschweißt. Hierdurch
kann neben einer direkten Kraftübertragung
vom Hauptlängsträger über die
Verstärkung
auf den Hilfslängsträger zusätzlich die
Federbeinkonsole als aussteifendes bzw. verstärkendes Element herangezogen
werden.
-
Zur
erleichterten Anbindungen der Verstärkungsprofile an den Hauptlängsträger und/oder
an den Hilfslängsträger und/oder
an die Federbeinkonsole, sind an den Profilschenkeln der Verstärkungsprofile
jeweils abgekantete Anbindungsflansche vorgesehen. Selbstverständlich sind
auch andere Anbindungsmethoden, wie beispielsweise Kleben oder Punktschweißen, denkbar,
so dass für
den Zusammenbau der Radaufhängung
mit den erfindungsgemäßen Verstärkungsprofilen
eine hohe Flexibilität
erhalten bleibt.
-
Zweckmäßig verlaufen
die Verstärkungsprofile
im Wesentlichen viertelkreis- oder bogenförmig zwischen dem Hauptlängsträger und
dem Hilfslängsträger. Hierdurch
wird der Verlauf der Verstärkung bzw.
der Verstärkungsprofile
an einen Verlauf der domartigen Federbeinkonsole angepasst, so dass
die Verstärkungsprofile
stets innerhalb bzw. unterhalb der Federbeinkonsole verlaufen und
problemlos an diese angebunden werden können.
-
Bei
einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Verstärkungsprofile
als Blechformteile ausgebildet. Derartige Blechformteile lassen
sich heutzutage kostengünstig
und in nahezu beliebiger Form herstellen und benötigen darüber hinaus nur einen geringen
Fertigungsaufwand. Von besonderem Vorteil ist hierbei, dass beispielsweise
die abgekanteten Anbindungsflansche sowie die Ausnehmungen in einem
der Profilschenkel in nahezu einem Arbeitsschritt mittels geeigneter
Form- bzw. Stanzwerkzeuge hergestellt werden können.
-
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
perspektivische Ansicht auf eine Tragstruktur mir einer erfindungsgemäßen Verstärkung,
-
2 eine
Schnittdarstellung durch die Tragstruktur parallel zur x-y Ebene,
-
3 eine
Darstellung wie in 2, jedoch parallel zur x-z Ebene
geschnitten,
-
4 eine
Darstellung wie in 2, jedoch parallel zur y-z Ebene
geschnitten.
-
Entsprechend 1 weist
eine Tragstruktur 1 eines im übrigen nicht dargestellten
Kraftfahrzeugs eine Längsträgeranordnung
auf, die im wesentlichen aus einem Hauptlängsträger 2 sowie einem
Hilfslängsträger 3 besteht.
Dabei ist der Hilfslängsträger 3 in
der Höhe
und/oder seitlich versetzt zum Hauptlängsträger 2 angeordnet.
Zwischen dem Hauptlängsträger 2 und
dem Hilfslängsträger 3 ist
eine domartige Federbeinkonsole 4 vorgesehen, wovon gemäß 1 die
Außenkontur
als nicht durchgezogene Linien dargestellt ist. Die Federbeinkonsole 4 ist
fest mit dem Hauptlängsträger 2 und
dem Hilfslängsträger 3 verbunden,
insbesondere verschweißt.
Innerhalb der Federbeinkonsole 4 ist eine Verstärkung 5 angeordnet,
welche sowohl mit dem Hilfslängsträger 3 als
auch mit dem Hauptlängsträger 2 fest
verbunden ist und welche ein in Fahrtrichtung 6 vorderes Verstärkungsprofil 7 und
ein hinteres Verstärkungsprofil 8 umfasst.
-
Der
in 1 gezeigte Ausschnitt der Tragstruktur 1 beleuchtet
dabei einen Bereich einer Radaufhängung, insbesondere einer vorderen
Radaufhängung.
Des Weiteren sind gemäß 1 Gabelarme 9, 9' eines gabelförmigen oberen
Querlenkers 10 zu erkennen, die über die Verstärkungsprofile 7, 8 und
die Federbeinkonsole 4 am Hauptlängsträger 2 gelenkig gelagert
sind. Dabei sind die Gabelarme 9, 9' zu einem Gabelarmzwischenraum 11 hin
an den Verstärkungsprofilen 7,8 und
davon abgewandt an der Federbeinkonsole 4 gelenkig gelagert.
-
Um
eine möglichst
hohe Steifigkeit zu erzielen und damit eine besonders gute Aufsteifung
zwischen dem Hauptlängsträger 2 und
dem Hilfslängsträger 3 zu
bewirken, weisen die Verstärkungsprofile 7, 8 jeweils
zumindest zwei abgewinkelt, beispielsweise orthogonal, zueinander
stehende Profilschenkel 12 und 12' auf. Dabei ist die orthogonale
Anordnung der Profilschenkel 12, 12' rein exemplarisch zu verstehen,
so dass auch in einem anderen Winkel zueinander angeordnete Profilschenkel 12, 12' von der Erfindung
umschlossenen sein sollen. Die Profilschenkel 12, 12' bewirken so
ein hohes Widerstandsmoment und tragen somit maßgeblich zur Steifigkeit der
Verstärkung 5 bei.
-
Um
die Verstärkungsprofile 7, 8 einfach
an den Hauptlängsträger 2 und/oder
an den Hilfslängsträger 3 und/oder
an die Fe derbeinkonsole 4 anbinden zu können, sind gemäß 1 an
Profilschenkel 12, 12' abgekantete Anbindungsflansch 13 angeordnet. Über diese
Anbindungsflansche 13 können
die Verstärkungsprofile 7, 8 mit
o.g. Bauteilen fest verbunden, insbesondere verschweißt, werden.
-
Jedes
der Verstärkungsprofile 7, 8 weist
in zumindest einem Profilschenkel 12, eine langlochförmige Ausnehmung 14 auf,
durch welche jeweils ein Gabelarm 9, 9' des oberen
Querlenkers 10 hindurch ragt. Die langlochförmige Ausnehmung 14 gewährleistet
somit, dass sich der Querlenker 10 um seine Drehachse 15 entsprechend
der jeweiligen Fahrsituationen problemlos drehen kann und nicht
von den Verstärkungsprofilen 7, 8 daran
gehindert wird.
-
Gemäß den 1 und 4 verlaufen
die Verstärkungsprofile 7, 8 im
Wesentlichen viertelkreis- oder bogenförmig zwischen dem Hilfslängsträger 3 und
dem Hauptlängsträger 2.
Dabei ist entsprechend 4 deutlich zu erkennen, dass
die Verstärkungsprofile 7, 8 stets
innerhalb bzw. unterhalb der Federbeinkonsole 4 verlaufen.
Durch die Anordnung der Verstärkung 5 bzw.
der Verstärkungsprofile 7, 8 innerhalb
der Federbeinkonsole 4 kann eine bauraumneutrale Anordnung
erreicht werden, welche keinen zusätzlichen Bauraum im ohnehin
engen Motorraum-Package
benötigt.
Die innerhalb der Federbeinkonsole 4 gewählte Anordnung
bietet darüber
hinaus den Vorteil, dass die Verstärkungsprofile 7, 8 nur
bei denjenigen Fahrzeugen montiert werden, bei welchen der jeweilige
Verwendungszweck dies auch erfordert, wogegen sie bei Standardversionen
der Kraftfahrzeuge nicht montiert werden. Aufwändige und teure Eingriffe in
die Serienfertigung können
dadurch vermieden werden und die Verstärkung 5 lediglich
als spezielles Zubehör
für besonders
belastbare Fahrzeuge angeboten werden. Derartige Fahrzeuge mit einer
erhöhten
Fahrbelastung, die eine verbes serte Betriebsfestigkeit benötigen, sind
beispielsweise SUV's,
AAV's, MPV's oder klassische
Geländewagen
mit Allradantrieb. Selbstverständlich
können hierunter
auch Militärfahrzeuge
fallen.
-
Dabei
ist es generell möglich,
dass die Verstärkungsprofile 7, 8 als
Blechformteile ausgebildet sind, wodurch sich diese kostengünstig und
einfach herstellen lassen.
-
Gemäß 2 sind
die im Gabelarmzwischenraum 11 angeordneten Verstärkungsprofile 7, 8 erkennbar,
welche die Gabelarme 9, 9' lagern. Jeder der Gabelarme 9, 9' ist jeweils
an der Federbeinkonsole 4 und an einem Verstärkungsblech 7, 8 drehbar um
die Drehachse 15 gelagert. In den 2 bis 4 ist
die Federbeinkonsole 4 im Unterschied zu 1 als
durchgezogene Linie dargestellt, wodurch die Verständlichkeit
der Zeichnungen erleichtert werden soll. Ebenfalls erkennbar sind
die Anbindungsflansche 13, mit welchen die Verstärkungsprofile 7, 8 an
der Federbeinkonsole 4 angebracht sind. Im Gabelarmzwischenraum 11 kann
durch die erfindungsgemäße Verstärkung 5 wie
bei herkömmlichen
Fahrzeugen üblich,
eine nicht gezeigte Feder-Dämpfer-Einrichtung
angeordnet sein, so dass eine Anordnung der Verstärkungsprofile 7, 8 keinerlei Änderungen
an einer serienmäßigen Radaufhängung zur
Folge hat.
-
Gemäß 2 sind
die beiden Profilschenkel 12 und 12' eines jeden Verstärkungsprofils 7, 8 zu
erkennen, welche beispielhaft orthogonal zueinander angeordnet sind,
die jedoch aber auch in einem anderen Winkel zueinander platziert
sein können. Ähnlich der
Darstellung in 2 sind auch gemäß 3 die
Gabelarme 9, 9' jeweils
nach außen
von der Federbeinkonsole 4 und zum Gabelarmzwischenraum 11 hin
an den Verstärkungsprofilen 7, 8 drehbar
um die Drehachse 15 gelagert. Sowohl die Federbeinkonsole 4 als
auch die Verstärkungsprofile 7, 8 übernehmen
somit die Anbindung des Querlenkers 10 an den Hauptlängsträger 2.
Die Verstärkungsprofile 7, 8 sind
mit ihren jeweiligen Anbindungsflanschen 13 sowohl mit
dem Hauptlängsträger 2 als
auch mit der Federbeinkonsole 4 fest verbunden, beispielsweise
verschweißt
oder verklebt.
-
In 4 ist
das Verstärkungsprofil 7 (respektive
auch das Verstärkungsprofil 8)
unterhalb bzw. innerhalb der domartigen Federbeinkonsole 4 angeordnet
und benötigt
dadurch keinen zusätzlichen Bauraum.
Der gabelförmige
Querlenker 10, welcher drehbar um die Drehachse 15 über die
Verstärkungsprofile 7, 8 am
Hauptlängsträger 2 angeordnet
ist, ragt mit jeweils einem Gabelarm 9, 9', hier dem Gabelarm 9,
durch die Ausnehmung 14, die im Profilschenkel 12' des jeweiligen
Verstärkungsprofils 7, 8 angeordnet
ist. Die Ausnehmung 14 ist dabei gemäß 4 als langlochförmige Ausnehmung 14 ausgebildet
und derart dimensioniert, dass eine für sämtliche Fahrsituationen ausreichende
Beweglichkeit des Querlenkers 10 gewährleistet ist. Das Verstärkungsprofil 7, 8 verläuft im Wesentlichen
viertelkreis- oder bogenförmig
zwischen dem Hauptlängsträger 2 und dem
Hilfslängsträger 3 und
passt sich dadurch an eine innere Kontur der Federbeinkonsole 4 an.
-
Zusammenfassend
lassen sich die wesentlichen Merkmale der erfindungsgemäßen Lösung wie folgt
charakterisieren:
Die Erfindung sieht vor, bei einer Tragstruktur 1 eines Kraftfahrzeuges
im Bereich einer Radaufhängung zwischen
einem Hauptlängsträger 2 und
einem dazu in der Höhe
und/oder seitlich versetzten Hilfslängsträger 3 eine Federbeinkonsole 4 anzuordnen,
innerhalb welcher eine aus zumindest zwei Verstärkungsprofil 7, 8 aufgebaute
Verstärkung 5 verläuft, die
sowohl mit dem Hilfslängsträger 3 als
auch mit dem Hauptlängsträger 2 fest
verbunden ist.
-
Hierdurch
wird eine Verbesserung der Betriebsfestigkeit erreicht, welche insbesondere
bei Geländewagen
mit erhöhter
Fahrbelastung vorteilhaft ist. Die Verstärkung 5 gewährleistet
eine stabile Kraftübertragung
vom Hauptlängsträger 2 zum
Hilfslängsträger 3 und
dient gleichzeitig zur Aufnahme/Befestigung des oberen Querlenkers 10.
Durch die Anordnung der Verstärkung 5 innerhalb
der Federbeinkonsole 4 wird kein zusätzlicher Bauraum benötigt. Darüber hinaus
sind keine serientechnischen Änderungen
erforderlich, so dass die Verstärkungsprofile 7, 8 bei
Bedarf verbaut werden können,
wogegen bei Fahrzeugen einer Standardversion der Einbau der Verstärkungen 5 unterbleibt.
Hierdurch wird insbesondere die Variantenbildung vereinfacht.