DE102006048946A1

DE102006048946A1 - Hilfsrahmenanordnung

Info

Publication number: DE102006048946A1
Application number: DE200610048946
Authority: DE
Inventors: Wolfram Dau; Jürgen Itzen; Bernd Oehmke; Dag-Arnulf Schlaf
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2006-10-17
Filing date: 2006-10-17
Publication date: 2008-04-24

Abstract

Eine Hilfsrahmenanordnung für ein Kraftfahrzeug umfasst zwei Längstraversen (2) mit jeweils zwei aufbauseitigen Anbindungsstellen (3, 4) und einer Quertraverse (1), die die Längstraversen (2) miteinander verbindet und mit diesen eine U-förmige Rahmenstruktur bildet. Die Quertraverse (1) weist einen vertikalen Stegabschnitt (1d) auf und erstreckt sich bis vor die Längstraversen (2). Ein Lenkgetriebe (10) ist an dem vertikalen Stegabschnitt (1d) befestigt. Die Hilfsrahmenanordnung vermeidet bei geringem Bauteilgewicht unerwünschte Eigenlenkbewegungen der Fahrzeugräder und bietet gleichzeitig eine hohe Crashsicherheit.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hilfsrahmenanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend zwei Längstraversen mit jeweils mindestens zwei aufbauseitigen Anbindungsstellen und eine Quertraverse, die die Längstraversen miteinander verbindet und mit diesen eine U-förmige Rahmenstruktur bildet, wobei die Quertraverse einen vertikalen Stegabschnitt aufweist.
Eine derartige Rahmenstruktur wird in der DE 197 03 504 A1 offenbart. Die Quertraverse weist hierbei ein in etwa L-förmiges Querschnittsprofil mit einem vertikalen Schenkel und einem horizontalen Schenkel auf und ist um ein aufbauseitig befestigtes Lenkgetriebe herumgeführt. Der horizontalen Schenkel verläuft hierbei vom unteren Ende des vertikalen Schenkels in Fahrtrichtung nach hinten. In der DE 197 03 504 A1 wird ferner ausgeführt, dass an dem vertikalen Schenkel ein elektrohydraulisches Pumpenaggregat, ein ABS/EDS-Gerät oder eine Standheizung in entsprechenden Vertiefungen aufgenommen werden können.
Weiterhin ist aus der EP 0 816 139 B1 bekannt, ein Lenkgetriebe an einer Quertraverse eines Hilfsrahmens zu befestigen. Insbesondere wird in der EP 0 816 139 B1 vorgeschlagen, die Längstraversen und das Lenkgetriebe mit den gleichen Schrauben an der Quertraverse zu befestigen.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Hilfsrahmenanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei geringem Bauteilgewicht unerwünschte Eigenlenkbewegungen der Fahrzeugräder vermeidet und gleichzeitig eine hohe Crashsicherheit bietet.
Diese Aufgabe wird durch eine Hilfsrahmenanordnung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass sich der vertikale Stegabschnitt der Quertraverse bis vor die Längstraversen erstreckt und ein Lenkgetriebe an der Quertraverse befestigt ist.
Über den vertikalen Stegabschnitt können crashbedingte Axialkräfte zielgerichtet in die Längstraversen eingeleitet werden, die dementsprechend so dimensioniert sind, dass diese bei einem bestimmten Axialkraftniveau kollabieren, den im normalen Fahrbetrieb auftretenden Kräften jedoch standhalten. Dabei dient der vertikale Stegabschnitt gleichzeitig als Barriere für davorliegende Komponenten und hindert diese im Crashfall am Vordringen in Richtung eines Fahrerfußraums.
Da das Lenkgetriebe an der Quertraverse und vorzugsweise an deren vertikalen Stegabschnitt befestigt ist, wird ein querkraftbedingtes Eigenlenkverhalten aufgrund von Elastizitäten der Hilfsrahmenanordnung weitestgehend ausgeschlossen. Aufgrund der unmittelbaren Ankopplung des Lenkgetriebes an der Quertraverse verschieben sich unter Querkrafteinfluss die Anlenkpunkte der vorderen Lenkerlager sowie der Lenkspurstange parallel miteinander, so dass die Fahrzeugräder selbst bei großen Querverschiebungen der Hilfsrahmenanordnung nicht ausgelenkt werden.
Der vertikale Stegabschnitt ermöglicht überdies einen kurzen Abstand zwischen den vorderen Lenkerlagern und den getriebeseitigen Gelenken der Lenkspurstangen, wodurch sich querkraftbedingte Verformungen der Längstraversen weniger stark auf das Eigenlenkverhalten auswirken.
Überdies kann die Quertraverse fertigungstechnisch vorteilhaft aus einem Längsprofil aus Stahlblech oder Leichtmetallblech hergestellt werden.
Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben. Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine Ansicht von oben auf eine Hilfsrahmensanordnung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine weitere Ansicht von oben auf die Hilfsrahmensanordnung aus 1 im Einbauzustand an einem Personenkraftfahrzeug, und in
3 eine Seitenansicht der Hilfsrahmensanordnung im Einbauzustand.
Die in den Figuren dargestellte Hilfsrahmensanordnung umfasst eine Rahmenstruktur, die durch eine Quertraverse 1 sowie zwei Längstraversen 2 gebildet wird. An den Längstraversen 2 sind jeweils mindestens zwei aufbauseitige Anbindungsstellen 3 und 4 vorgesehen. Wie insbesondere 2 entnommen werden kann, befinden sich die in Vorwärtsfahrtrichtung vornliegenden Anbindungsstellen 3 an sich von den Längstraversen 2 jeweils nach oben erstreckenden Konsolen 5, wohingegen die hintenliegenden Anbindungsstellen 4 im wesentlichen in der Ebene der Rahmenstruktur angeordnet sind.
Die Quertraverse 1 setzt sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus drei fest miteinander verbundenen, beispielsweise verschweißten Elementen zusammen, nämlich aus einem sich zwischen den Längstraversen 2 erstreckenden Querträger 1a, zwei Konsolen 1b zur Aufnahme jeweils eines vorderen Lenkerlagers 6 sowie aus einem Schutzblech 1c, das an dem Querträger 1a befestigt ist und sich von diesem nach hinten erstreckt. Es ist auch möglich, einzelne Elemente durch Nieten oder Schrauben miteinander zu verbinden oder einstückig miteinander auszubilden. Vorzugsweise sind die Elemente der Quertraverse 1 aus Blech, insbesondere aus Stahl oder einer Leichtmetalllegierung hergestellt. Es ist auch möglich, die Quertraverse 1 oder Elemente derselben aus Leichtmetallguss herzustellen.
Die Quertraverse 1 weist im Bereich des Querträgers 1 ein nach oben offenes Querschnittsprofil auf, das in 2 dargestellt ist. Dieses bildet einen vertikalen Stegabschnitt 1d aus, von dessen unterem Ende sich ein im Wesentlichen horizontaler Stegabschnitt 1e in Fahrtrichtung nach vorn erstreckt, so dass sich im Profil eine L-Form ergibt. Das freie Ende des horizontalen Stegabschnitts 1e kann nach oben umgebogen sein und einen weiteren vertikalen Stegabschnitt 1f bilden. Dieser kann, wie in 2 gezeigt, eine deutlich geringere Höhe als der erste vertikale Stegabschnitt 1d aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, beide annähernd gleich hoch auszubilden. Weiterhin kann der erste vertikale Stegabschnitt 1d an seinem oberen Ende in Fahrtrichtung nach hinten gebogen sein, um so einen weiteren horizontalen Stegabschnitt 1g zu bilden.
Das Schutzblech 1c, das vor allem zum Schutz vor Steinschlag dient, kann ist aus einem vergleichsweise dünnen Blech hergestellt und vorzugsweise von unten an dem horizontalen Stegabschnitt 1e befestigt. Darüber hinaus erhöht das Schutzblech 1c das Widerstandsmoment der Quertraverse 1 um die Hochachse, um etwaige Elastizitäten durch an den vorderen Lenkerlager 6 angreifende Querkräfte zu minimieren.
Die Konsolen 1b für die vorderen Lenkerlager 6 befinden sich vor dem vertikalen Stegabschnitt 1d und sind ebenfalls an dem horizontalen Stegabschnitt 1e sowie dem weiteren vertikalen Stegabschnitt 1f und gegebenenfalls auch an der Konsole 5 der jeweiligen Längstraversen 2 befestigt.
Die Längstraversen 2 stützen den vertikalen Stegabschnitt 1d in Höhe der beiden vorderen Lenkerlager 6 gegen die Kräfte in Fahrtrichtung nach hinten zur Karosserie 7 hin ab. Dazu ist an den Längstraversen 2 jeweils eine Stirnwand 2a quer zur Fahrtrichtung vorgesehen, gegen die der vertikale Stegabschnitt 1d anliegt. Das jeweils vordere Lenkerlager 6 ist mittels einer Schraubverbindung 8 gehalten, die von vorn durch die Konsole 1b, den vertikalen Stegabschnitt 1d und abschließend durch die Stirnwand 2a geführt ist und diese miteinander verspannt.
Im weiteren Verlauf nach hinten sind die Längstraversen 2 mit einem offenen, vorzugsweise L- oder U-förmigen Querschnittsprofil ausgeführt, das im Crashfall ausknicken kann, jedoch den allgemeinen Kräften beim Fahren standhält. Durch eine stabile Ausbildung der hintenliegenden Anbindungsstellen 4 zur Karosserie 7 wird ein Abreißen der Längstraversen 2 vor einem gezielten Ausknicken vermieden. Hierdurch kann ein Eindringen der hintenliegenden Anbindungsstellen 4 in den Fußraum verhindert werden.
Darüber hinaus wirkt der vertikale Stegabschnitt 1d der Quertraverse 1 im Crashfall wie eine Barriere gegen ein sich nach hinten verschiebendes Getriebedifferentialgehäuse und verhindert damit das Eindringen in die Spritzwand des Fahrzeugs. Zudem wird ein ESP-Gerät 9, das auf Höhe des vertikalen Stegabschnitts 1d hinter demselben sowie hinter dem Schutzblech 1c und neben einer Längstraverse 2 angeordnet ist, im Crashfall unter den Fahrzeugboden und damit am Fußraum vorbei gedrückt. Auch das Schutzblech 1c dringt aufgrund einer dünnen Ausgestaltung aus Blechmaterial nicht in den Fußraum ein.
An der vorderen Quertraverse 1 ist ein Lenkgetriebe 10 befestigt. Bevorzugt wird dieses an der von der Vorwärtsfahrtrichtung abgewandten Rückseite des vertikalen Stegabschnitts 1d befestigt, insbesondere angeschraubt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich eine Befestigungsschraube 13 durch die Konsole 1b sowie den vertikalen Stegabschnitt 1d. Dabei kann zwischen der Konsole 1b und dem vertikalen Stegabschnitt 1d eine Hülse 14 eingegliedert sein, die sich mit ihren Stirnseiten an der Konsole 1b und dem vertikalen Stegabschnitt 1d abstützt und eine Durchgangsöffnung für die Befestigungsschraube 13 aufweist.
Wie in den Figuren gezeigt, kann das Lenkgetriebe 10 senkrecht angeordnet werden, so dass dessen Eingangswelle 11 im Wesentlichen in Vertikalrichtung verläuft. Das Lenkgetriebe 10 ist hierbei nach unten durch das Schutzblech 1c geschützt.
Die Anordnung des Lenkgetriebes 10 an dem Stegabschnitt 1d gestattet es überdies, die getriebeseitigen Lenkspurstangengelenke 12 möglichst nahe zu den vorderen Lenkerlagers 6 anzuordnen, wodurch ein aus den Elastizitäten der Längstraversen 2 resultierendes Eigenlenkverhalten gering gehalten werden kann.
Bei der Einwirkung von Querkräften, die primär an den vorderen Lenkerlagern 6 wirksam werden, kommt es aufgrund der Anordnung des Lenkgetriebes 10 an der Quertraverse 1, an der sich auch die Konsolen 1b für die vorderen Lenkerlager 6 befinden, zu einer Parallelverschiebung der Hilfsrahmensanordnung und damit der vorderen Lenkerlager 6 sowie der Lenkspurstangengelenke 12. Die Quertraverse 1 und die beiden Längstraversen 2 bilden gewissermaßen ein Parallelogramm, das unter Querkrafteinfluss in seinen Anbindungsstellen 3 und 4 am Fahrzeugaufbau verschoben wird, wobei die hinteren Anbindungsstellen 4 steifer ausgeführt sind als die vorderen Anbindungsstellen 3. Das Schutzblech 1c ist an seinen Seiten 1h zu den Längstraversen 2 hin verjüngt, um die elastische Ausweichmöglichkeit der Hilfsrahmensanordnung zur Seite nicht zu blockieren.
Da sich folglich die vorderen Lenkerlager 6 sowie die Lenkspurstangengelenke 12 seitlich um denselben Betrag verschieben, wird unter Querkrafteinfluss ein Eigenlenken der Räder vermieden. Selbst bei sehr großen Querverschiebungen lenken die Räder nicht aus der gewünschten Fahrtrichtung heraus. Sie verschieben sich lediglich parallel, was jedoch keine Auswirkung auf die Fahrtrichtung hat.

1: Quertraverse
1a: Querträger
1b: Konsole an der Quertraverse
1c: Schutzblech
1d: vertikaler Stegabschnitt
1e: horizontaler Stegabschnitt
1f: weiterer vertikaler Stegabschnitt
1g: weiterer horizontaler Stegabschnitt
1h: verjüngte Seite des Schutzblechs
2: Längstraverse
2a: Stirnwand
3: vordere Anbindungsstelle
4: hintere Anbindungsstelle
5: Konsole an der Längstraverse
6: vorderes Lenkerlager
7: Fahrzeugaufbau
8: Schraubverbindung
9: ESP-Gerät
10: Lenkgetriebe
11: Eingangswelle
12: Lenkspurstangengelenke
13: Befestigungsschraube
14: Hülse

Claims

Hilfsrahmenanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend zwei Längstraversen (2) mit jeweils zwei aufbauseitigen Anbindungsstellen (3, 4) und eine Quertraverse (1), die die Längstraversen (2) miteinander verbindet und mit diesen eine U-förmige Rahmenstruktur bildet, wobei die Quertraverse (1) einen vertikalen Stegabschnitt (1d) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sich der vertikale Stegabschnitt (1d) der Quertraverse (1) bis vor die Längstraversen (2) erstreckt.
Hilfsrahmensanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lenkgetriebe (10) an dem vertikalen Stegabschnitt (1d) der Quertraverse (1) befestigt ist.
Hilfsrahmensanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkgetriebe (10) senkrecht angeordnet ist, wobei dessen Eingangswelle (11) im Wesentlichen in Vertikalrichtung verläuft.
Hilfsrahmenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Längstraversen (2) jeweils eine quer zur Vorwärtsfahrtrichtung verlaufende Stirnwand (2a) aufweisen, an der der vertikalen Stegabschnitt (1d) abgestützt ist.
Hilfsrahmensanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Vorwärtsfahrtrichtung vornliegenden Lenkerlager (6) jeweils vor der jeweiligen Stirnwand (2a) der Längstraversen (2) angeordnet und mittels eines Befestigungselements an diesen gehalten sind.
Hilfsrahmensanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Vorwärtsfahrtrichtung vornliegende Lenkerlager (6) an der Quertraverse (1) oder jeweils einer mit der Quertraverse (1) starr verbundenen Konsole (1b) angeordnet ist.
Hilfsrahmensanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Quertraverse (1) ein nach oben offenes Querschnittsprofil aufweist.
Hilfsrahmensanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der vertikale Stegabschnitt (1d), an dem das Lenkgetriebe (10) abgestützt ist, durch einen in Vorwärtsfahrtrichtung hintenliegenden Schenkel der Quertraverse (1) gebildet wird.
Hilfsrahmensanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite der Quertraverse (1) ein sich unter dem Lenkgetriebe (10) nach hinten erstreckendes Schutzblech (1c) befestigt ist.
Hilfsrahmensanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Längstraversen (2) derart dimensioniert sind, dass diese bei einer crashbedingten Axialkrafteinwirkung vor ihren in Fahrzeuglängsrichtung hintenliegenden aufbauseitigen Anbindungsstellen (4) kollabieren.
Hilfsrahmensanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der vertikale Stegabschnitt (1d) in Bezug auf die Fahrzeuglängsrichtung hinter einem Abschnitt eines Getriebes angeordnet ist.
Hilfsrahmensanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein ESP-Aggregat (9) in Bezug auf die Fahrzeuglängsrichtung hinter dem Lenkgetriebe (10) und hinter dem Schutzblech (1c) neben einer Längstraverse (2) angeordnet ist.