DE102008019593B4 - Subframe in the chassis area of a two-track vehicle - Google Patents

Subframe in the chassis area of a two-track vehicle Download PDF

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Hilfsrahmen im Fahrwerksbereich eines zweispurigen Fahrzeugs, mit zwei voneinander beabstandeten Längsträgern (2, 3), die über einen Querträger (4) sowie zumindest ein eine plattenförmige flächige Struktur darstellendes Versteifungselement (5) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Querträger (4) und dem flächigen Versteifungselement (5) eine weitere von unten lösbar an den Längsträgern (2, 3) befestigte Versteifungsstruktur (1) vorgesehen ist, die seitliche Strebenteile (1a, 1b) sowie ein dazwischen liegendes und mit diesen verbundenes flächiges Blechstrukturteil (1c) aufweist, dessen vorderseitiger und rückseitiger Randstreifen gegenüber der Horizontalen abgewinkelt ist und das mit seinen Seitenkanten mit den seitlichen Strebenteilen (1a, 1b) verschweißt ist.Auxiliary frame in the running gear area of a two-track vehicle, with two longitudinal members (2, 3) spaced apart from one another, which are connected to one another via a cross member (4) and at least one stiffening element (5) representing a plate-like, planar structure, characterized in that between the cross member (4 ) and the flat stiffening element (5), a further stiffening structure (1) is provided which is detachably fastened to the side members (2, 3) from below, which has lateral strut parts (1a, 1b) and a flat sheet metal structure part (1c) lying between them and connected to them has whose front and rear edge strips are angled relative to the horizontal and which is welded with its side edges to the lateral strut parts (1a, 1b).

Description

Die Erfindung betrifft einen Hilfsrahmen im Fahrwerksbereich eines zweispurigen Fahrzeugs, mit zwei voneinander beabstandeten Längsträgern, die über einen Querträger sowie zumindest ein weiteres Versteifungselement miteinander verbunden sind. Zum technischen Umfeld wird beispielshalber auf die DE 198 10 123 A1 , die DE 195 32 531 C2 , die EP 1 690 779 A1 sowie die nachveröffentlichte DE 10 2008 010 553 A1 verwiesen.The invention relates to an auxiliary frame in the chassis area of a two-track vehicle, with two spaced-apart longitudinal members which are connected to one another via a cross member and at least one additional stiffening element. For the technical environment, reference is made to the DE 198 10 123 A1 , the DE 195 32 531 C2 , the EP 1 690 779 A1 as well as the post-release DE 10 2008 010 553 A1 referred.

Ein derartiger Hilfsrahmen kann bspw. bzw. vorzugsweise als sog. Vorderachsträger eines Kraftfahrzeugs zum Einsatz kommen. Solche Vorderachsträger sollen auch hinsichtlich eines Fahrzeug-Crashs gute Eigenschaften, d.h. insbesondere eine ausreichende Steifigkeit aufweisen. Im Hinblick hierauf ist in der genannten DE 198 10 123 A1 ein Hilfsrahmen mit einem sog. Schubfeld als Versteifungselement offenbart, welches eine flächige Struktur darstellt, die zwischen den Längsträgern und dem Querträger eingefügt ist. Ein derartiges flächiges Schubfeld kann im wesentlichen Zugkräfte und Scherkräfte übertragen, hinsichtlich der Abstützung von Momenten ist jedoch eine Verbesserung möglich, die aufzuzeigen sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe gestellt hat.Such an auxiliary frame can be used, for example or preferably, as a so-called front axle support of a motor vehicle. Such front axle supports should also have good properties with regard to a vehicle crash, ie in particular have sufficient rigidity. In view of this is mentioned in the DE 198 10 123 A1 discloses a subframe with a so-called shear panel as a stiffening element, which represents a planar structure that is inserted between the longitudinal members and the cross member. Such a flat shear panel can essentially transmit tensile forces and shearing forces, but with regard to the support of moments, an improvement is possible, which the present invention has set itself the task of showing.

Die Lösung dieser Aufgabe ist für einen Hilfsrahmen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Querträger und dem Versteifungselement eine weitere von unten lösbar an den Längsträgern befestigte Versteifungsstruktur vorgesehen ist, die seitliche Strebenteile sowie ein dazwischen liegendes und mit diesen verbundenes Blechstrukturteil aufweist.The solution to this problem is for a subframe according to the preamble of claim 1, characterized in that between the cross member and the stiffening element there is provided a further stiffening structure which is detachably fastened to the side members from below and has lateral strut parts and a sheet metal structure part which lies in between and is connected to these .

Dabei ist der vorderseitige und rückseitige Randstreifen des mit seinen Seitenkanten mit den seitlichen Strebenteilen verschweißten Blechstrukturteils gegenüber der Horizontalen abgewinkelt. Vorzugsweise schließt sich an jedes fachwerkartig gestaltete Strebenteil ein Blechformteil zur lösbaren Verbindung mit einem mit dem Querträger und dem jeweiligen Längsträger verbundenen Knotenelement an.The front and rear edge strips of the sheet metal structure part, which is welded with its side edges to the lateral strut parts, are angled relative to the horizontal. Each strut part designed like a framework is preferably followed by a sheet metal part for detachable connection to a node element connected to the cross member and the respective longitudinal member.

Eine zusätzlich zum genannten Querträger und einem Versteifungselement, welches beispielsweise als Schubfeld, alternativ jedoch auch als grundsätzlich bekanntes Strebenkreuz ausgebildet sein kann, vorgesehene hier sog. Versteifungsstruktur erhöht bei der vorgeschlagenen Anordnung insbesondere die Verwindungssteifigkeit des Hilfsrahmens bzw. Achsträgers (gegenüber einwirkenden Momenten) signifikant, ohne eine unverhältnismäßig große Gewichtserhöhung zu verursachen. Vorteilhafterweise ist die vorgeschlagene Versteifungsstruktur letztlich an den Längsträgern des Hilfsrahmens von unten lösbar befestigt, so dass nach einfach durchführbarer Demontage dieser Versteifungsstruktur dahinter, d.h. oberhalb dieser angeordnete Bauteile, wie beispielsweise ein Lenkgetriebe gut zugänglich und ihrerseits einfach demontierbar bzw. montierbar ist bzw. sind. Vorteilhafterweise bietet eine erfindungsgemäße Versteifungsstruktur einen (zusätzlichen) Unterbodenschutz. Sowohl die vorgeschlagene Formgebung des Blechstrukturteils als auch die vorgeschlagene stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Blechstrukturteil und den seitlichen Strebenteilen sind für die gewünschte Erhöhung der Verwindungssteifigkeit äußerst hilfreich. Hingegen vereinfachen die fakultativ vorgeschlagenen Blechformteile im Zusammenwirken mit sogenannten Knotenelementen die Verbindungstechnik zwischen den im Hinblick auf eine hohe Verwindungssteifigkeit fachwerkartig gestalteten bzw. versteiften Strebenteilen der besagten Versteifungsstruktur und den beiden Längsträgern sowie dem genannten Querträger des Hilfsrahmens.A so-called stiffening structure provided here in addition to the cross member mentioned and a stiffening element, which can be designed, for example, as a shear panel, but alternatively also as a fundamentally known strut cross, significantly increases the torsional rigidity of the subframe or axle support (compared to acting moments) in the proposed arrangement, in particular without causing a disproportionately large increase in weight. Advantageously, the proposed stiffening structure is finally releasably attached to the longitudinal members of the subframe from below, so that after easy disassembly of this stiffening structure behind it, i.e. components arranged above it, such as a steering gear, for example, are easily accessible and in turn can be easily dismantled or assembled. A stiffening structure according to the invention advantageously offers (additional) underbody protection. Both the proposed shaping of the sheet metal structure part and the proposed integral connection between the sheet metal structure part and the lateral strut parts are extremely helpful for the desired increase in torsional rigidity. On the other hand, the optionally proposed shaped sheet metal parts, in conjunction with so-called node elements, simplify the connection technology between the strut parts of the said stiffening structure, which are designed or stiffened in a framework-like manner with regard to high torsional rigidity, and the two longitudinal members and the said cross member of the subframe.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles weiter erläutert, wobei die beigefügte 1 die ISO-Ansicht der Oberseite eines erfindungsgemäßen Hilfsrahmens zeigt, dessen sog. Versteifungsstruktur in 2 in einer ähnlichen Ansicht als Einzelteil dargestellt ist, dessen einzelne Elemente in 3 voneinander getrennt dargestellt sind. Erfindungswesentlich können dabei sämtliche näher beschriebenen Merkmale sein.In the following the invention is further explained with reference to a preferred exemplary embodiment, the attached 1 shows the ISO view of the top of a subframe according to the invention, the so-called. Reinforcement structure in 2 is shown in a similar view as a single part, its individual elements in 3 are shown separately from each other. All of the features described in more detail can be essential to the invention.

Mit der Bezugsziffer 1 ist in ihrer Gesamtheit eine sog. Versteifungsstruktur gekennzeichnet, die in einem als Vorderachsträger fungierenden Hilfsrahmen eines Kraftfahrzeugs integriert ist. Dieser Vorderachsträger oder Hilfsrahmen ist in 1 dargestellt und besteht aus einem linksseitig sowie einem rechtsseitig vorgesehenen Längsträger 3 bzw. 2, die jeweils aus einem rohrförmigen Element 2a bzw. 3a mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt und einem sich daran anschließenden bogenförmig sowie nach Art eines Fachwerks gestalteten Strebenelement 2b bzw. 3b zusammengesetzt sind, an welches sich jeweils ein sog. Knotenelement 2c bzw. 3c anschließt. Diese im in Fahrzeug-Fahrtrichtung betrachtet vorderen Endbereich vorgesehenen beiden Knotenelemente 2c, 3c dienen (auch) zur festen Aufnahme eines Querträgers 4, der sich quer zu den Längsträgern 2, 3 zwischen diesen erstreckt. Weiterhin ist zwischen den Längsträgern 2, 3 bzw. genauer zwischen deren rohrförmigen Elementen 2a, 3a ein im wesentlichen plattenförmiges Versteifungselement 5 in Form eines sog. Schubfelds vorgesehen, welches mit seinen seitlichen Randabschnitten lösbar an den Längsträgern 2, 3 befestigt ist.The reference number 1 denotes a so-called stiffening structure in its entirety, which is integrated in a subframe of a motor vehicle functioning as a front axle support. This front axle carrier or subframe is in 1 and consists of a left-hand side and a right-hand side longitudinal member 3 or 2, which are each composed of a tubular element 2a or 3a with a substantially rectangular cross section and an adjoining arcuate strut element 2b or 3b designed in the manner of a framework , which is followed by a so-called node element 2c or 3c. These two node elements 2c, 3c, which are provided in the front end region viewed in the direction of travel of the vehicle, (also) serve to firmly accommodate a cross member 4, which extends transversely to the longitudinal members 2, 3 between them. Furthermore, a substantially plate-shaped stiffening element 5 in the form of a so-called shear panel is provided between the longitudinal beams 2, 3 or more precisely between their tubular elements 2a, 3a, which is detachably fastened to the longitudinal beams 2, 3 with its lateral edge sections.

In Fahrzeug-Fahrtrichtung, d.h. in Längsrichtung der Längsträger 2, 3 betrachtet ist im Bereich der Strebenelemente 2b, 3b bzw. im Bereich zwischen dem Versteifungselement 5 und dem Querträger 4 die bereits kurz erwähnte Versteifungsstruktur 1 vorgesehen. Diese besteht in Fahrtrichtung betrachtet aus einem linksseitigen und einem rechtsseitigen sich jeweils im wesentlichen in Fzg.-Fahrtrichtung oder Fzg.-Längsrichtung erstreckenden Strebenteil 1a, 1b, zwischen denen ein hier im wesentlichen flächiges Blechstrukturteil 1c vorgesehen ist, sowie (hier) aus sich vorderseitig an die Strebenteile 1a, 1b anschließenden Blechformteilen 1d, 1e, über welche die Strebenteile 1a, 1b an den bereits genannten Knotenelementen 2c bzw. 3c von unten her lösbar befestigt sind. Der in Fahrtrichtung betrachtet vorderseitige Randstreifen und der rückseitige Randstreifen des Blechstrukturteils 1c sind gegenüber der im wesentlichen horizontalen Ebene desselben nach oben hin (im wesentlichen in Vertikalrichtung weisend) abgewinkelt. Mit seinen Seitenkanten ist das Blechstrukturteil 1c mit den als ausgebildeten seitlichen Strebenteilen 1a, 1b durch Anschweißen (und somit stoffschlüssig und daher hochfest) verbunden. Die vorderseitigen Blechformteile 1d, 1e sind zur Herstellung der Verbindung der geradlinigen Strangpress-Strebenteile 1a, 1b mit den Knotenelementen 2c bzw. 3c leicht abgewinkelt geformt, während der hintere Abschnitt der Strebenteile 1a, 1b direkt von unten her mit dem jeweiligen Längsträger 2 bzw. 3 verschraubt werden kann, wofür in jedem Strebenteil 1a, 1b eine geeignete Schrauben-Durchgangsöffnung vorgesehen ist. Zwei solche finden sich auch in den Blechformteilen 1d, 1e, so dass diese nicht nur mit dem jeweiligen Knotenelement 2c bzw. 3c, sondern auch mit dem jeweiligen Strebenteil 1a bzw. 1b über eine Schraubverbindung verbunden sind.In the direction of travel of the vehicle, ie viewed in the longitudinal direction of the side members 2, 3, the already briefly mentioned stiffening structure 1 is provided in the area of the strut elements 2b, 3b or in the area between the stiffening element 5 and the cross member 4. Viewed in the direction of travel, this consists of a left-hand and a right-hand strut part 1a, 1b, each of which extends essentially in the direction of travel of the vehicle or in the longitudinal direction of the vehicle, between which an essentially flat sheet metal structure part 1c is provided, and (here) from itself at the front formed sheet metal parts 1d, 1e adjoining the strut parts 1a, 1b, via which the strut parts 1a, 1b are detachably fastened to the already mentioned node elements 2c and 3c from below. The front edge strip viewed in the direction of travel and the rear edge strip of the sheet metal structure part 1c are angled upwards (pointing essentially in the vertical direction) relative to the essentially horizontal plane thereof. With its side edges, the sheet metal structure part 1c is connected to the lateral strut parts 1a, 1b designed as this by welding (and thus cohesively and therefore with high strength). The front shaped sheet metal parts 1d, 1e are slightly angled to connect the straight extruded strut parts 1a, 1b to the node elements 2c or 3c, while the rear section of the strut parts 1a, 1b is connected directly from below to the respective longitudinal member 2 or 3 can be screwed, for which purpose a suitable screw passage opening is provided in each strut part 1a, 1b. Two of these are also found in the shaped sheet metal parts 1d, 1e, so that they are connected not only to the respective node element 2c or 3c, but also to the respective strut part 1a or 1b via a screw connection.

Im übrigen erkennt man im hinteren Bereich jedes Längsträgers 2 bzw. 3 eine seitlich abragende Verbindungsstrebe 6, über die der Achsträger bzw. Hilfsrahmen am nicht dargestellten Seitenschweller des Fahrzeugs abgestützt ist, jedoch kann dies sowie eine Vielzahl weiterer Details durchaus abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.In addition, in the rear area of each side member 2 or 3, a laterally protruding connecting strut 6 can be seen, via which the axle carrier or subframe is supported on the side skirts of the vehicle, not shown, but this and a large number of other details can be designed quite differently from the above explanations without departing from the content of the claims.

Claims (2)

Hilfsrahmen im Fahrwerksbereich eines zweispurigen Fahrzeugs, mit zwei voneinander beabstandeten Längsträgern (2, 3), die über einen Querträger (4) sowie zumindest ein eine plattenförmige flächige Struktur darstellendes Versteifungselement (5) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Querträger (4) und dem flächigen Versteifungselement (5) eine weitere von unten lösbar an den Längsträgern (2, 3) befestigte Versteifungsstruktur (1) vorgesehen ist, die seitliche Strebenteile (1a, 1b) sowie ein dazwischen liegendes und mit diesen verbundenes flächiges Blechstrukturteil (1c) aufweist, dessen vorderseitiger und rückseitiger Randstreifen gegenüber der Horizontalen abgewinkelt ist und das mit seinen Seitenkanten mit den seitlichen Strebenteilen (1a, 1b) verschweißt ist.Auxiliary frame in the running gear area of a two-track vehicle, with two longitudinal members (2, 3) spaced apart from one another, which are connected to one another via a cross member (4) and at least one stiffening element (5) representing a plate-like, planar structure, characterized in that between the cross member (4 ) and the flat stiffening element (5), a further stiffening structure (1) is provided which is detachably fastened to the side members (2, 3) from below, which has lateral strut parts (1a, 1b) and a flat sheet metal structure part (1c) lying between them and connected to them has whose front and rear edge strips are angled relative to the horizontal and which is welded with its side edges to the lateral strut parts (1a, 1b). Hilfsrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich an jedes fachwerkartig gestaltete Strebenteil (1a, 1b) ein Blechformteil (1d, 1e) zur lösbaren Verbindung mit einem mit dem Querträger (4) und dem jeweiligen Längsträger (2, 3) verbundenen Knotenelement (2c, 3c) anschließt.subframe after claim 1 , characterized in that each truss part (1a, 1b) has a sheet metal part (1d, 1e) for detachable connection with a node element (2c, 3c) connected to the cross member (4) and the respective longitudinal member (2, 3). connects.
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