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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugrahmenstruktur mit wenigstens
einem Längsträger und einem daran angebundenen
Querträger.
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Stand der Technik
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Kraftfahrzeugrahmenstrukturen
der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik bekannt. Derartige
Kraftfahrzeugrahmenstrukturen werden beispielsweise in einem Heckbereich
eines Personenkraftwagens verwendet, um eine Tragstruktur eines
Stoßfängers bereitzustellen. Darüber
hinaus dient eine derartige Struktur als stoßleitendes
und -absorbierendes Element, über welches hohe, in das Kraftfahrzeug
eingeleitete Impulse aufgenommen und innerhalb einer Karosserie
weitergeleitet werden können. Des Weiteren können
derartige Strukturen zur Aufhängung eines Fahrwerkes verwendet
werden.
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Eine
bekannte Ausführungsform einer Kraftfahrzeugrahmenstruktur
sieht vor, dass ein hinterer, quer verlaufender Strukturträger
an eine innere Wandung einer Längsträgerstruktur
angebunden wird. Hierzu ist es bekannt, separate Knotenbleche zu
verwenden, die Längsträger und Querträger
miteinander verbinden. Des Weiteren ist es bekannt, dass das Profil
des querverlaufenden Strukturträgers U-förmig, L-förmig
oder C-förmig ausgebildet sein kann.
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Ein
derartiges bekanntes Beispiel ist in der
DE 102 56 386 A1 offenbart,
welche eine Trägerverbindung zwischen einem Längsträger
und einem Querträger eines Kraftfahrzeuges beschreibt,
die mindestens ein Knotenblech umfasst, das an dem Längsträger
und an dem Querträger befestigbar ist. Das Knotenblech
weist dabei eine Aufnahme für eine Feder auf und ist jeweils
an den Unterseiten des Längsträgers und des Querträgers
befestigt.
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Durch
immer strengere Anforderungen hinsichtlich des Energieverbrauchs
und der Wirtschaftlichkeit von Kraftfahrzeugen ist es ein Ziel,
das Gewicht eines Kraftfahrzeuges soweit wie möglich zu
reduzieren. Dies darf jedoch nicht zu Lasten der Steifigkeit des
Kraftfahrzeuges gehen, um z. B. die Verwindungssteifigkeit des Kraftfahrzeuges
nicht negativ zu beeinflussen. Des Weiteren besteht der Wunsch, eine
möglichst spielfreie und einfache Montage zu ermöglichen.
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Aufgabe
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, die sich aus dem Stand der Technik bekannten
Strukturen ergebenden Nachteile zu überwinden und eine
Kraftfahrzeugrahmenstruktur anzugeben, die leicht und einfach zu
montieren ist und die keine Nachteile hinsichtlich der Steifigkeit
aufweist.
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Darstellung der Erfindung
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Die
Aufgabe wird gelöst durch eine Kraftfahrzeugrahmenstruktur
gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen
sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine
erfindungsgemäße Kraftfahrzeugrahmenstruktur weist
wenigstens einen Längsträger und einen daran angebundenen
Querträger auf. Der wenigstens eine Längsträger
ist dabei zumindest abschnittsweise als Hohlprofil ausgebildet,
welches auf dem Querträger zuwandten Seite eine Aussparung aufweist,
in die der Querträger mit dessen Endabschnitt eingesetzt
ist.
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Hohlprofil
im Sinne der Erfindung ist bevorzugt als ein Profil zu verstehen,
dessen Gesamtausdehnung in einer Richtung im Mittel größer
ist als die in der gleichen Richtung vorgesehene mittlere Gesamtdicke
an Material. Ein derartiges Hohlprofil weist also ein hohles Volumen
auf. Dieses hohle Volumen muss im Sinne der Erfindung nicht abgeschlossen sein,
sondern kann beispielsweise auf einer Seite offen ausgestaltet sein.
Derartige Hohlprofile lassen sich z. B. als Tiefziehprofile herstellen.
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Die
Aussparung, die in dem wenigstens einen Längsträger
ausgebildet ist, ermöglicht es, den Querträger
teilweise in den Längsträger einzusetzen, so dass
Längsträger und Querträger sich abschnittsweise überlappen.
Dies ermöglicht es, Längsträger und Querträger
ohne die Notwendigkeit von Knotenblechen miteinander zu verbinden.
Der Wegfall eines bislang notwendigen Knotenbleches trägt
zu einer erheblichen Gewichtsreduktion der erfindungsgemäßen
Kraftfahrzeugrahmenstruktur gegenüber bekannten Rahmenstrukturen
bei. Dadurch, dass der Querträger mit seinem Endabschnitt
in die Aussparung eingesetzt ist, lässt sich darüber
hinaus eine gute Krafteinleitung des Querträgers in den
Längsträger bzw. umgekehrt erreichen. Dies bewirkt
eine sehr hohe Steifigkeit der erfindungsgemäßen
Kraftfahrzeugrahmenstruktur.
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Dadurch,
dass die Aussparung in Größe und Form bevorzugt
an die Größe und die Form des Querträgers
angepasst ist, lässt sich darüber hinaus eine
präzise Ausrichtung der beiden Bauteile zueinander erreichen,
so dass diese mit geringen Toleranzen aneinander befestigbar sind.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Hohlprofil
des wenigstens einen Längsträgers im Wesentlichen
ein U-Profil ist.
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U-Profile
weisen eine hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht auf und lassen
sich einfach anfertigen. Ein beispielhaftes Fertigungsverfahren
für U-Profile ist Tiefziehen. Tiefziehen hat sich zu diesen Zwecken
auf dem Gebiet der Kraftfahrzeuge bewährt.
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Des
Weiteren kann an der Aussparung eine Befestigungslasche angeordnet
sein, mittels der der Querträger mit dem wenigstens einen
Längsträger verbunden ist. Dabei können
weitere Befestigungspunkte oder Befestigungsmöglichkeiten
vorgesehen sein. Auf diese Weise lässt sich die Anbindung
von Querträger und Längsträger aneinander
weiter verbessern und die Montage erleichtern, da die Befestigungslasche
als Anschlag für den Querträger dienen kann. Darüber
hinaus ist eine derartige Befestigungslasche, insbesondere wenn
sie von dem Längsträger absteht, sehr gut für
Befestigungswerkzeuge zugänglich, so dass sich die Montage
vereinfacht.
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Dabei
kann die Befestigungslasche gemäß einer Weiterbildung
einstückig mit dem Längsträger ausgebildet
sein. Dies kann dadurch erreicht werden, dass eine Wandung des Hohlprofils
in dem Bereich, in dem die Aussparung vorgesehen ist, die bis auf eine
Seite von dem Hohlprofil getrennt wird oder die an drei Seiten getrennt
ausgebildet ist und die in beiden Fällen anschließend
abgewinkelt wird. Auf diese Weise entstehen gleichzeitig die Aussparung
und die Befestigungslasche für den Querträger.
Sofern der Längsträger als Tiefziehteil ausgebildet
ist, kann die Lasche in der Rohform vorgesehen sein und nach dem
Tiefziehen abgewinkelt werden. Alternativ kann die Lasche z. B.
ausgestanzt werden.
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Gemäß einer
weiteren Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass
an dem Querträger an wenigstens einer Stirnseite wenigstens
eine Befestigungslasche angeordnet ist, mittels derer der Querträger
mit dem wenigstens einen Längsträger verbunden
ist. Auf diese Weise lässt sich eine präzise Anbindung
des Querträgers an den Längsträger erreichen.
Eine weitere Verbesserung der Anbindung ergibt sich, wenn eine Befestigungslasche
an dem Querträger und eine Befestigungslasche an dem Längsträger
gemäß den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen
der Erfindung kombiniert werden.
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Die
wenigstens eine Befestigungslasche kann gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung einstückig mit dem Querträger
ausgebildet sein, wodurch sich eine gute Anbindung der Befestigungslasche
an den Querträger ohne zusätzlichen Montageaufwand
ergibt.
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Gemäß einer
weiteren Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Querträger
das Hohlprofil des wenigstens einen Längsträgers
durchgreift und an einer äußeren Seite des Hohlprofils
des wenigstens einen Längsträgers an dessen dem Querträger
zugewandten Fläche befestigt ist. Auf diese Weise lässt
sich der Überlapp des Querträgers mit dem Längsträger
im Befestigungsbereich vergrößern und Querträger
und Längsträger einfach aneinander befestigen.
Darüber hinaus lässt sich auf diese Weise eine
Toleranzreduktion erreichen, da nach Festlegung von Querträger
und Längsträger aneinander definierte Zustände
herrschen. Die äußere Seite des Längsträgers
ist im Rahmen der Erfindung die dem Querträger abgewandte
Seite des Längsträgers.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass
an dem Querträger wenigstens ein Knotenblech angeordnet
ist, welches zur Befestigung weiterer Kraftfahrzeugelemente ausgebildet
ist. Derartige weitere Kraftfahrzeugelemente können beispielweise
eine Aufprallbox eines Heckstoßfängers und/oder
ein Heckstoßfängerträger sein.
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Der
Querträger kann gemäß weiterer Ausgestaltung
der Erfindung als O-Profil ausgebildet sein, wobei der mittlere
Profilabschnitt in Fahrzeuglängsrichtung vorne angeordnet
ist. Das „U” des Querträgers ist somit
gemäß dieser Ausgestaltung liegend und in Fahrzeuglängsrichtung
betrachtet nach hinten offen gestaltet. Dies erlaubt eine kompakte
Ausgestaltung der Kraftfahrzeugrahmenstruktur.
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Des
Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Querträger in Fahrzeugquerrichtung
eine im Wesentlichen C-förmige Gestalt aufweist, wobei
das „C” liegend und nach unten geöffnet
ausgestaltet ist. Auf diese Weise lässt sich Bauraum für
weitere Kraftfahrzeugbauteile schaffen, beispielsweise ein Fahrwerk oder
eine Abgasanlage.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die wenigstens eine Aussparung
des wenigstens einen Längsträgers in Fahrzeuglängsrichtung
an einem hinteren Endabschnitt vorgesehen sein. Die Aussparung ist
dann gleichzeitig ein Rücksprung einer inneren, also dem
Querträger zugewandten, Wandung des wenigstens einen Längsträgers.
Auf diese Weise lässt sich eine im Wesentlichen in Draufsicht
nach hinten geschlossene Rahmenstruktur ausbilden, bei der der Querträger
einfach in die Aussparung eingesetzt und einfach befestigt werden
kann.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die wenigstens eine Aussparung
durch Abwinklung eines Abschnittes der inneren Seite des wenigstens
einen Längsträgers ausgebildet.
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Die
Verbindung zwischen dem wenigstens einen Längsträger
und dem Querträger und/oder zwischen dem wenigstens einen
Knotenblech und dem Querträger kann gemäß weiterer
Ausgestaltung der Erfindung durch Schweißen, insbesondere
durch Punktschweißen, durch Nieten und/oder durch Clinchen
hergestellt sein. Mit Hilfe dieser Verfahren lassen sich spielfreie
und dauerhaltbare Verbindungen auch unter wechselnden Lastbedingungen
herstellen.
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Gemäß weiterer
Ausgestaltung können zwei Längsträger
vorgesehen sein, zwischen denen der Querträger angeordnet
ist. Dies erzeugt eine nach hinten abgeschlossene Kraftfahrzeugrahmenstruktur mit
hoher Stabilität und wenigen Bauteilen.
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Weitere
Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der
vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Dabei bilden
alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für
sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der
vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung
in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Die
Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert.
Dabei zeigen schematisch:
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1a eine
perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Kraftfahrzeugrahmenstruktur;
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1b eine
Vergrößerung des Verbindungsbereichs zwischen
Längsträger und Querträger aus 1a;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines Längsträgers einer
erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugrahmenstruktur;
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3 eine
perspektivische Ansicht des Querträgers der erfindungsgemäßen
Kraftfahrzeugrahmenstruktur;
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4 ein
Schnitt durch die Kraftfahrzeugrahmenstruktur gemäß der
Schnittlinie A-A gemäß 1;
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5 eine
perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Kraftfahrzeugrahmenstruktur mit einem daran montierten Stoßstangenhalter
sowie
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6 einen
Schnitt durch die Anordnung aus 5 gemäß der
Schnittlinie B-B.
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Ausführungsbeispiel
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1a zeigt
eine schematische perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Kraftfahrzeugrahmenstruktur 2.
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Die
Kraftfahrzeugrahmenstruktur 2 weist zwei Längsträger 4, 6 auf,
die sich im Wesentlichen in einer Fahrzeuglängsrichtung
X erstrecken. Zwischen den Längsträgern 4, 6 ist
ein Querträger 8 angeordnet, der mit den Längsträgern 4, 6 verbunden ist
und damit ein nach hinten abgeschlossenes Profil bildet. Der Querträger 8 erstreckt
sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung Y.
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Die
Längsträger 4, 6 sind als U-Profile
ausgebildet. Der Längsträger 4 weist
eine außenliegende Profilseite 4.1, eine innenliegende
Profilseite 4.2 und eine untenliegende Profilseite 4.3 auf.
Der Längsträger 6 weist dementsprechend
außenliegende Profilseite 6.1, eine innenliegende
Profilseite 6.2 und eine untenliegenden Profilseite auf.
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Die
Längsträger 4, 6 können
zum Beispiel als Tiefziehteile ausgebildet sein. Auf den innenliegenden
Seiten 4.2, 6.2 der Längsträger 4, 6 können
des Weiteren Befestigungsflansche 4.4, 6.4 vorgesehen sein,
mit denen sich weitere Kraftfahrzeugteile an die Kraftfahrzeugrahmenstruktur 2 anbinden
lassen.
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Der
Querträger 8 ist ebenfalls als U-Profil ausgebildet,
wobei das „U” nach hinten, entgegen der Fahrzeuglängsrichtung
X, geöffnet ist. In Fahrzeugquerrichtung Y ist eine untere
Seite des Querträgers 8 nach oben gezogen, wodurch
sich ein C-förmiges Profil des Querträgers 8 mit
liegendem „C” ergibt.
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In
dem U-Profil des Querträgers 8 sind zwei Knotenbleche 10, 12 befestigt, über
die weitere Bauteile an die Kraftfahrzeugrahmenstruktur 2 anbindbar sind.
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1b zeigt
einen vergrößerten Ausschnitt der Kraftfahrzeugrahmenstruktur
aus 1a.
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Der
Querträger 8 ist in in den 1a, 1b nicht
sichtbaren Aussparung der Längsträger 4, 6 angeordnet,
so dass sich die Längsträger 4, 6 und
der Querträger 8 aus einer Blickrichtung entgegen
der Fahrzeughochachse Z abschnittsweise überlappen.
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Auf
der in 1b sichtbaren Seite sind an
einer Befestigungslasche 28 sowie an dem unten angeordneten
Abschnitt des U-Profils des Querträgers 8 mehrere
Schweißpunkte 13 vorgesehen, mittels derer der
Längsträger 4 und der Querträger 8 strukturell
miteinander verbunden sind.
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An
dem Knotenblech 10 ist eine Bohrung 14 ausgebildet,
an die rückseitig eine Schweißmutter anbringbar
ist, über die weitere Bauteile des Kraftfahrzeuges an die
Kraftfahrzeugrahmenstruktur lösbar und damit austauschbar
an die Kraftfahrzeugrahmenstruktur 2 angebunden werden
können. Zum gleichen Zwecke sind in den Längsträgern 4, 6 weitere
Bohrungen 16 in einer Befestigungslasche 36 vorgesehen.
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2 zeigt
den Längsträger 4 in separater Darstellung.
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Der
Längsträger 4 weist in seinem entgegen der
Fahrzeuglängsrichtung X angeordneten Endbereich eine Aussparung 20 auf,
in die der in 2 nicht dargestellte Querträger 8 zur
Befestigung eingesetzt wird. Diese zurückgesetzte Kontur
auf der Innenseite 4.2 des Längsträgers 4 lässt
sich beispielsweise beim Tiefziehen fertigen, wobei eine Befestigungslasche 24 an
der inneren Seite 4.2 ausgestellt werden kann, welche zur
weiteren Befestigung des Querträgers verwendet werden kann.
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Der
Querträger 8 durchragt im montierten Zustand den
Längsträger 4 im Bereich der Ausnehmung 20 und
ist, wie in 1B dargestellt, mit einer Befestigungslasche 28 an
der inneren Fläche der äußeren Seite 4.1 an
den Längsträger angebunden.
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3 zeigt
den Querträger 8 in separater Darstellung.
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Der
Querträger 8 weist an seinen Stirnseiten 8.1, 8.2 Befestigungslaschen 28, 30 auf,
mittels derer der Querträger 8 an den Längsträgern 4, 6,
wie in 1a dargestellt, befestigt wird.
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Die
Knotenbleche 10, 12 werden mittels Schweißpunkten 32 an
dem Querträger 8 befestigt.
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4 zeigt
eine Schnittdarstellung durch die erfindungsgemäße
Kraftfahrzeugrahmenstruktur 2 entlang der Schnittlinie
A-A gemäß 1.
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Zusätzlich
zu den bereits gezeigten Schweißpunkten 13 gemäß 1b sind
der Längsträger 4 und der Querträger 8 mittels eines
oder mehrerer Schweißpunkte 33 zwischen Querträger
und Befestigungslasche 24 miteinander strukturell verbunden.
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An
dem Knotenblech 10 ist zwischen Querträger 8 und
Knotenblech eine Schweißmutter 34 vorgesehen,
die rückseitig an das Knotenblech 10 angeschweißt
ist. Das Knotenblech 10 bildet zusammen mit der Befestigungslasche 36,
die an dem Längsträger 4 ausgebildet
ist, eine Befestigungsfläche zur Befestigung weiterer Bauteile.
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5 zeigt
die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugrahmenstruktur 2 in
einer Einbausituation in einem Kraftfahrzeug.
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Die
Längsträgerprofile 4, 6 sind
dabei von oben mit je einem Schließblech 38, 40 verschlossen und
bilden damit eine Kastenstruktur. Alternativ zu einem Schließblech
kann auch ein beide Längsträger 4, 6 überdeckender
Kraftfahrzeugboden vorgesehen sein. Die sich ergebende Kastenstruktur
ist besonders steif und damit besonders belastbar.
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An
der Kraftfahrzeugrahmenstruktur 2 sind an den dafür
vorgesehenen Bohrungen 14, 16 Ankerplatten 42, 44 angeschraubt,
an denen Prallelemente 46, 48 angeordnet sind.
An den Prallelementen 46, 48 ist ein sich im Wesentlichen
in Fahrzeugquerrichtung Y erstreckendes Stoßstangenträgersystem 50 angeordnet.
Hierüber in das Kraftfahrzeug eingeleitete Impulse werden
direkt in die Längsträger 4, 6 eingeleitet.
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6 zeigt
einen Schnitt entlang der Schnittlinie B-B gemäß 5.
In dem dargestellten Schnitt ist zusätzlich ein in 5 der Übersichtlichkeit
halber nicht dargestellte Fahrzeugrückwand 52 gezeigt,
die zwischen Querträger 8 und Ankerplatten 42, 44 angeordnet
ist. Mit Hilfe der Fahrzeugrückwand 52, die über
Schweißpunkte 53 mit Querträger 8 verbunden ist,
bildet auch der Querträger 8 ein Kastenprofil,
welches besonders robust ist. Die Ankerplatten 42, 44 sind
mittels zumindest einer Befestigungsschraube 54, die in
die Schweißmutter 34 eingeschraubt ist, lösbar
verbunden.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Kraftfahrzeugrahmenstruktur
- 4,
6
- Längsträger
- 4.1,
6.1
- Äußere
Seite
- 4.2,
6.2
- Innere
Seite
- 4.3
- untere
Seite
- 4.4,
6.4
- Befestigungsflansch
- 8
- Querträger
- 8.1,
8.2
- Stirnseite
- 10,
12
- Knotenblech
- 13
- Schweißpunkte
- 14,
16
- Bohrungen
- 20
- Aussparung
- 24,
26
- Befestigungslasche
- 28,
30
- Befestigungslasche
- 32
- Schweißpunkte
- 33
- Schweißpunkte
- 34
- Schweißmutter
- 36
- Befestigungslasche
- 38,
40
- Schließblech
- 42,
44
- Ankerplatten
- 46,
48
- Prallelemente
- 50
- Stoßstangenträgersystem
- 52
- Fahrzeugrückwand
- 53
- Schweißpunkte
- 54
- Befestigungsschrauben
- X
- Fahrzeuglängsrichtung
- Y
- Fahrzeugquerrichtung
- Z
- Fahrzeughochrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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