DE102009050495A1

DE102009050495A1 - Hilfsrahmen

Info

Publication number: DE102009050495A1
Application number: DE102009050495A
Authority: DE
Inventors: Heiko Teichmann; Dennis Tegelkamp
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2009-10-23
Filing date: 2009-10-23
Publication date: 2011-04-28
Also published as: US20110095573A1; US8408566B2; CN102039933A; CN102039933B

Abstract

Ein Hilfsrahmen für eine Vorderachse eines Kraftfahrzeugs ist bodenseitig des Fahrzeugaufbaus angeordnet und mit einem Vorderachs-Querträger und der Fahrzeugkarosserie verbunden. Der Hilfsrahmen umfasst im Wesentlichen zwei divergierend zueinander angestellte Längsträger, die am hinteren Ende - in Bezug auf die Fahrtrichtung gesehen - mit einem plattenförmigen Versteifungselement verbunden sind. Dieses ist mitsamt den Längsträgern über Befestigungsmittel an einem Mitteltunnel des Fahrzeugaufbaus gehalten, wobei über weitere Befestigungsmittel die freien vorderen Enden der Längsträger am Vorderachs-Querträger befestigbar sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hilfsrahmen für eine Vorderachse eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 199 59 607 A1 ist eine Fahrzeugkarosserie mit einer bodenseitigen Verstrebungsanordnung bekannt, die aus einem Rahmen besteht, der mit einem Fahrwerks-Querträger verbunden ist, wobei eine weitere Verbindung des Rahmens an der Fahrzeugkarosserie vorgesehen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hilfsrahmen für eine Vorderachse eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, der eine Aussteifung des Fahrzeugunterbodens gewährleistet sowie ein Crashverhalten bei einem Frontcrash des Fahrzeugs verbessert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen im wesentlichen darin, dass über den Hilfsrahmen bei einem Frontcrash eingeleitete Kräfte aufzunehmen und in die Bodengruppe einleitbar sind und zudem eine zusätzliche Steifigkeitsfunktion im Bereich des vorderen Endes des Mitteltunnels erzielbar ist und somit insb. bei einem Cabriolet-Fahrzeug eine erhöhte Karosseriesteifigkeit durch Aussteifung des Fahrzeugunterbodens erzielt werden kann. Dies wird in vorteilhafter Weise nach der Erfindung erreicht, indem der Hilfsrahmen zwei divergierend zueinander angestellte Längsträger umfasst, die am hinteren Ende – in Bezug auf die Fahrtrichtung – mit einem plattenförmigen Versteifungselement verbunden sind. Dieses ist über Befestigungsmittel an einem Mitteltunnel der Fahrzeugkarosserie befestigt, wobei die freien vorderen Enden der Längsträger über weitere Befestigungsmittel am Vorderachs-Querträger befestigt werden.
Insb. ist nach der Erfindung vorgesehen, dass der Vorderachs-Querträger zwei entgegen der Fahrtrichtung in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Trägerarme umfasst, die mit dem Fahrzeugboden der Karosserie verbunden sind und wobei die freien vorderen Enden der Längsträger des Hilfsrahmens innenseitig der Trägerarme über die Befestigungsmittel gehalten werden. Die Längsträger erstrecken sich von diesen Befestigungsmitteln unter einem Winkel schräg nach innen zur Fahrzeuglängsmittenachse und sind über die weiteren Befestigungsmittel zu beiden Seiten des Mitteltunnels festgesetzt. Durch die divergierende Ausgestaltung der Längsträger des Hilfsrahmens, d. h. der Aufspreizung in Fahrtrichtung wird bei einem Frontcrash eine Crashfunktion erzielt, indem die am Mitteltunnel befestigten Längsträger eine zusätzliche Kraftaufnahme bewirken können.
Die beiden Längsträger bilden hierzu jeweils einen zweischaligen geschlossenen Hohlträger, der eine im Querschnitt u-profilförmig ausgeführte Oberschale umfasst, die von einer plattenförmigen Unterschale abgeschlossen ist, die sich bis zum Versteifungselement erstreckt. Insb. ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die plattenförmige Unterschale im Bereich der hinteren Enden der Längsträger zwischen diesen eine quer verlaufende Verbindungsplatte umfasst, die einen profilierten u-förmig ausgesparten Verbindungssteg aufweist, der an das Versteifungselement anschließt. Durch diese Ausführung sind die beiden Längsträger neben dem plattenförmigen Versteifungselement zusätzlich über die plattenförmige Unterschale zu einer Baueinheit miteinander verbunden.
Zur weiteren Stabilisierung des Hilfsrahmens ist die quer verlaufende Verbindungsplatte unterhalb des plattenförmigen Versteifungselements angeordnet, wodurch im Bereich der hinteren Befestigungsmittel der Längsträger am Mitteltunnel der Fahrzeugkarosserie ein dreischaliger Träger gebildet wird, der wenigstens aus der Verbindungsplatte, dem Versteifungselement und der Oberschale besteht. Hierdurch wird erreicht, dass der Bereich des Hilfsrahmens, welcher am Mitteltunnel und somit an der Bodengruppe des Fahrzeugs befestigt wird, in optimaler Weise stabil zur Kraftaufnahme ausgeführt ist, was beispielsweise bei einem Frontcrash von Vorteil ist.
Zur Befestigung des plattenförmigen Versteifungselements weist dieses an jeder Seite jeweils zwei hintereinander angeordnete vorstehende Flanschflächen auf, die seitlich abgestellten Stegen des Mitteltunnels zugerichtet und mit diesen über die Befestigungsmittel verbunden sind. Zwischen den Flanschflächen jeder Seite ist vorzugsweise eine im Querschnitt ausgeformte u-förmige Vertiefung vorgesehen, die mittig eine längs verlaufende Sicke aufweist. Die plattenförmige Unterschale besteht, wie auch die Oberschale, vorzugsweise aus einem Stahlwerkstoff und ist mit einem profilierten Verbindungssteg ausgeführt, der eine quer verlaufende Einformung aufweist. Auch das hintere plattenförmige Versteifungselement aus Stahl, ist zur Aussteifung profiliert mit Sicken sowie der u-förmigen Vertiefung versehen. Die Bauteile können auch aus einem Leichtmetallwerkstoff bestehen.
Zur Befestigung von Tankspannbändern weisen die Längsträger des Hilfsrahmens an der Oberseite jeweils Konsolen auf, die mit den Tankspannbändern verbindbar sind und welche vorderseitig am Vorderachs-Querträger eingehängt gehalten sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine Ansicht auf einen Hilfsrahmen eines Kraftfahrzeugs im eingebauten Zustand von unten her gesehen,
2 der Hilfsrahmen mit divergierend angeordneten Längsträgern mit verbundenem hinteren plattenförmigen Versteifungselement und unterseitiger plattenförmigen Unterschale mitsamt Tankspannbändern und
3 eine schaubildliche Darstellung des eingebauten Hilfsrahmens von der Seite des Fahrzeugs her gesehen.
Ein Hilfsrahmen 1 für eine Vorderachse eines Kraftfahrzeugs ist bodenseitig des Fahrzeugaufbaus 2 angeordnet und einerseits mit einem Vorderachs-Querträger 3 und andererseits mit einer Bodengruppe 4 des Fahrzeugaufbaus 2 verbunden.
Der Hilfsrahmen 1 umfasst zwei divergierend zueinander angestellte Längsträger 5, 6, deren vordere freien Enden 7, 8 einen größeren Abstand a zueinander aufweisen als die abgekehrten hinteren Enden 9, 10 – in Bezug auf die Fahrtrichtung F – gesehen.
Die abgekehrten hinteren Enden 9, 10 der Längsträger 5, 6 sind mit einem plattenförmigen Versteifungselement 11 verbunden. Dieses ist über Befestigungsmittel B mit seitlichen Stegen 12, 13 eines Mitteltunnels 14 des Fahrzeugaufbaus 2 verbunden, wobei die hinteren Enden 9, 10 der Längsträger 5, 6 über die Befestigungsmittel B2 mit der Bodengruppe 4 bzw. dem Mitteltunnel 14 verbunden sind. Des Weiteren sind die vorderen freien Enden 7, 8 über weitere Befestigungsmittel B1 mit dem Vorderachs-Querträger 3 verbunden. Die Befestigungsmittel sind symbolisch als Kreuz dargestellt.
Die beiden Längsträger 5, 6 bestehen jeweils aus einem zweischaligen, geschlossenen Hohlträger, der eine im Querschnitt u-profilförmig ausgeführte Oberschale 5a, 6a umfasst, die von einer plattenförmigen Unterschale 16 deckelartig abgeschlossen ist. Diese Unterschale 16 erstreckt sich vorzugsweise bis in den Bereich der hinteren Enden 9, 10 der Längsträger 5, 6 und weist eine quer verlaufenden Verbindungsplatte 18, die einen Verbindungssteg 17 besitzt, der u-förmig ausgespart ist und an das Versteifungselement 11 anschließt. Die quer verlaufende Verbindungsplatte 18 erstreckt sich vom Verbindungssteg 17 aus vorzugsweise bis unterhalb des Versteifungselements 11 derart, dass im Befestigungspunkt 19 über die Befestigungsmittel B2 sich ein dreischaliger Trägerverbund ergibt. Dieser setzt sich aus der Oberschale 5a, 6a, der Unterschale 16 sowie aus dem Versteifungselement 11 zusammen. Diese Bauteile sind im Befestigungspunkt 19 alle übereinander liegend angeordnet und über das Befestigungsmittel B2 am Mitteltunnel 14 bzw. am Fahrzeugboden festgesetzt.
Zur Befestigung des Hilfsrahmens 1 über das Versteifungselement 11 am Mitteltunnel 14 sind an jeder Außenseite des Versteifungselements 11 zwei hintereinander angeordnete Flanschflächen F und F1 vorgesehen, in denen jeweils ein Befestigungsmittel B zu den Stegen 12, 13 des Mitteltunnels 14 platzierbar ist.
Zwischen den Flanschflächen F, F1 jeder Seite ist eine im Querschnitt ausgeformte u-förmige Vertiefung 20 vorgesehen, die eine längs verlaufende Sicke 21 aufweist.
Zur Befestigung eines Kraftstofftanks sind Tankspannbänder 22, 23 vorgesehen, die über Konsolen 24, 25 an den Längsträgern 5, 6 gehalten sind. Die abgekehrten vorderen Enden der Tankspannbänder 22, 23 sind am Vorderachs-Querträger 3 gehalten. Die vorderen freien Enden der Tankspannbänder 22, 23 sind abgewinkelt und werden bei der Montage des Hilfsrahmens 1 an dem bereits montierten Vorderachs-Querträger 3 eingehängt und danach wird der Hilfsrahmen 1 nach oben in Richtung Fahrzeugboden verschwenkt, wonach ein Festschrauben des Hilfsrahmens 1 am Vorderachs-Querträger 3 und am Mitteltunnel 14 erfolgt. Der Vorderachs-Querträger 3 umfasst von einer Querbrücke sich entgegen der Fahrtrichtung F sich erstreckende Trägerarme T, T1, die mit der Bodenstruktur des Fahrzeugs verbunden sind. Die vorderen freien Enden 7 und 8 der Längsträger 5, 6 sind innenseitig der Tragarme T und T1 des Vorderachs-Querträgers 3 über die Befestigungsmittel B1 gehalten und abgestützt. Von diesen Befestigungsmitteln B1 aus erstrecken sich die Längsträger 5, 6 unter einen Winkel schräg nach innen zur Fahrzeuglängsmittenachse x-x.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19959607 A1 [0002]

Claims

Hilfsrahmen für eine Vorderachse eines Kraftfahrzeugs, der bodenseitig des Fahrzeugaufbaus angeordnet und mit einem Vorderachs-Querträger und der Fahrzeugkarosserie verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsrahmen (1) divergierend zueinander angestellte Längsträger (5, 6) umfasst, die am hinteren Ende (9, 10) – in Bezug auf die Fahrtrichtung (F) gesehen – mit einem plattenförmigen Versteifungselement (11) verbunden sind, welches über Befestigungsmittel (B, B2) an einem Mitteltunnel (14) der Fahrzeugkarosserie befestigbar ist und über weitere Befestigungsmittel (B1) freie vordere Enden (7, 8) der Längsträger (5, 6) am Vorderachs-Querträger (3) gehalten sind.
Hilfsrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Längsträger (5, 6) jeweils einen zweischaligen geschlossenen Hohlträger bilden, der eine im Querschnitt u-profilförmig ausgeführte Oberschale (5a, 6a) umfasst, die von einer plattenförmigen Unterschale (16) abgeschlossen ist, welche sich bis zum Versteifungselement (11) erstreckt.
Hilfsrahmen nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die plattenförmige Unterschale (16) im Bereich der hinteren Enden (9, 10) der Längsträger (5, 6) zwischen diesen eine quer verlaufende Verbindungsplatte (18) umfasst, die einen profilierten u-förmig ausgesparten Verbindungssteg (17) aufweist, der an das Versteifungselement (11) anschließt.
Hilfsrahmen nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die quer verlaufende Verbindungsplatte (18) sich bis unterhalb des plattenförmigen Versteifungselements (11) erstreckt und im Bereich der hinteren Befestigungsmittel (B2) der Längsträger (5, 6) am Mitteltunnel (14) der Fahrzeugkarosserie einen dreischaligen Träger aus wenigstens der Verbindungsplatte (18) und dem Versteifungselement (11) und der Oberschalen (5a, 6a) bildet.
Hilfsrahmen nach den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das plattenförmige Versteifungselement (11) an jeder Seite jeweils zwei hintereinander angeordnete vorstehende Flanschflächen (F, F1) umfasst, die seitlich abgestellten Stegen (12, 13) des Mitteltunnels (14) zugerichtet und mit diesen über die Befestigungsmittel (B und B2) verbunden sind.
Hilfsrahmen nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Flanschflächen (F, F1) jeder Seite eine im Querschnitt ausgeformte u-förmige Vertiefung (20) vorgesehen ist, die mittig eine längs verlaufende Sicke (21) aufweist.
Hilfsrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträger (5, 6) des Hilfsrahmens (1) an der Oberseite jeweils Konsolen (24, 25) aufweisen, die mit Tankspannbändern (22, 23) verbindbar und welche vorderseitige am Vorderachs-Querträger (3) eingehängt gehalten sind.
Hilfsrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorderachs-Querträger (3) zwei entgegen der Fahrtrichtung (F) in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Trägerarme (T, T1) umfasst, die mit dem Fahrzeugboden der Fahrzeugkarosserie verbunden sind und die freien vorderen Enden (7, 8) der Längsträger (5, 6) des Hilfsrahmens (1) innenseitig der Trägerarme (T, T1) über die Befestigungsmittel (B1) gehalten sind und die Längsträger (5, 6) sich von diesen Befestigungsmitteln (B1) unter einem Winkel schräg nach innen zur Fahrzeuglängsmittenachse (x-x) erstrecken und über die weiteren Befestigungsmittel (B, B2) zu beiden Seiten des Mitteltunnels (14) festsetzbar sind.