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Die
Erfindung betrifft einen Hilfsträger, insbesondere einen
Integralträger, welcher an einer Karosserie eines Kraftwagens
befestigbar ist, gemäß Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Die
DE 10 2006 009 289
A1 offenbart einen Hilfsrahmen zur Befestigung an einer
Karosserie eines Kraftwagens mit zwei in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden
und voneinander beabstandeten Längsträgerelementen,
welche über wenigstens ein in Fahrzeugquerrichtung verlaufendes
Querträgerelement miteinander verbunden sind, wobei der
Verbund aus den Längsträgerelementen und dem Querträgerelement
durch ein Versteifungselement ausgesteift ist, und wobei die Längsträgerelemente
jeweils ein zwischen einem vorderen und hinteren Metallgussteil
angeordnetes, als energieabsorbierendes Deformationsteil ausgebildetes
Längsträgerteil umfassen. Das Versteifungselement
ist dabei zumindest einerseits mit dem Querträgerelement
und andererseits mit den hinteren Metallgussteilen verbunden.
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Dieser
Hilfsrahmen weist ein unerwünscht hohes Gewicht auf, was
den Kraftstoffverbrauch sowie die CO2-Emissionen
des Kraftwagens ansteigen lässt.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Hilfsträger,
welcher an einer Karosserie eines Kraftwagens befestigbar ist, bereitzustellen, welcher
ein geringes Gewicht aufweist.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Hilfsträger mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen
der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen
angegeben.
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Ein
erfindungsgemäßer Hilfsträger, insbesondere
ein Integralträger, welcher an einer Karosserie eines Kraftwagens,
insbesondere eines Personenkraftwagens, befestigbar ist und zumindest
zwei im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Längsträgerelemente
aufweist, welche über zumindest zwei quer dazu verlaufende
Querträgerelemente verbunden sind, zeichnet sich dadurch
aus, dass die Längsträgerelemente jeweils als
Gussbauteil mit einem zumindest längenbereichsweisen Hohlprofil ausgebildet
sind.
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Die
Ausbildung der Längsträgerelemente als Gussbauteile
ist insofern äußerst vorteilbehaftet, als dadurch
zum einen unterschiedliche Wandstärken und/oder unterschiedliche
Wandstrukturen bedarfs- und belastungsgerecht auf einfache und damit
kostenkünstige Weise darstellbar sind. Somit weisen die Längsträgerelemente
zum Beispiel in Bereichen hoher Belastung entsprechend gestaltete
Wandstrukturen sowie eine höhere Wandstärken auf
als in Bereichen geringerer Belastung. Die senkt nicht nur das Gewicht
sondern auch den notwendigen Materialeinsatz, was mit geringen Kosten
für den erfindungsgemäßen Hilfsträger
einhergeht.
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Gleichzeitig
können die Längsträgerelemente bei geeigneter
Werkstoffwahl nichtsdestotrotz schweißbar sein, wodurch
sie mit anderen Bauteilen, beispielsweise mit den Querträgerelementen
des Hilfsträgers schnell und damit ebenfalls kostengünstig
verbindbar sind.
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Ein
weiterer Vorteil von Gussbauteilen besteht in der Möglichkeit,
Aufnahmen, Befestigungsmittel oder dgl. für durch den Hilfsträger
zu haftende Aggregate, Bauteile, Komponenten etc. an die Längsträger
während des Gießprozesses anzuformen. Zusätzliche
Schritte zum Vorsehen der Aufnahmen und/oder dgl. sind nicht nötig,
was eine zeit- und somit kostengünstige Herstellung des
Hilfsträger bzw. der Längsträgerelemente
erlaubt bei gleichzeitiger Darstellung eines hohen Funktionserfüllungsumfangs
desselbigen bzw. derselbigen.
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Durch
das zumindest längenbereichsweise Vorsehen des jeweiligen
Hohlprofils, welches sich vorteilhafterweise über einen
besonders, insbesondere überwiegend, großen, wenn
nicht gar über den gesamten Längenbereich des
jeweiligen Gussbauteils erstreckt, weisen die Längsträgerelemente
und damit der gesamte Hilfsträger ein besonders geringes
Gewicht auf, was einem geringen Energieverbrauch des Kraftwagens
zuträglich ist.
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Ist
das Antriebsaggregat des Kraftwagens beispielsweise als Verbrennungskraftmaschine
ausgebildet, so birgt die erfindungsgemäße, besonders leichte
Ausgestaltung des Hilfsträgers den Vorteil, dass der Kraftstoffverbrauch
und damit CO2-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine
sehr gering gehalten werden können. Analoges gilt für
die Ausbildung des Antriebsaggregats beispielsweise als elektrischer
Motor, der dann zum Antrieb des Kraftwagens einen nur sehr geringen
Energiebetrag benötigt, was bei gegebener Energiespeichereinrichtung, insbesondere
einer Batterie, eine besonders hohe Reichweite des Kraftwagens bzw.
im Umkehrschluss bei gegebener Reichweite den Einsatz einer kleineren
Batterie ermöglicht. Dies kommt wiederum einem Innenraum
und/oder einem Stauraum zur Beförderung von Personen bzw.
Gepäck zugute.
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An
dieser Stelle sei angemerkt, dass über den erfindungsgemäßen
Hilfsträger beispielsweise das genannte Antriebsaggregat
an dessen Karosserie zu halten ist. Gegebenenfalls sind ebenso Fahrwerkskomponenten
oder dergleichen an der Karosserie über den Hilfsträger
zu halten. Insbesondere ist der erfindungsgemäße
Hilfsträger einsetzbar in Zusammenhang mit einem Kraftwagen
mit Vierrad- bzw. Allradantrieb.
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Zur
weiteren Reduzierung des Gewichts des Hilfsträgers und
zur Verbesserung der in diesem Zusammenhang bereits beschriebenen
Vorteile sind die Längsträgerelemente und/oder
die Querträgerelemente als Gussbauteile aus einem Leichtmetall
bzw. einer Leichtmetalllegierung, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung,
gebildet.
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Die
Darstellung des zumindest längenbereichsweisen Hohlprofils
ist dabei beispielsweise durch ein Kokillenhohlgussverfahren beispielsweise mit
verlorenem Kern realisierbar, was eine kostengünstige Herstellung
des Hilfsträgers bedeutet. Dies wirkt sich ebenso positiv
auf die Gesamtkosten des Kraftwagens aus.
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Bei
einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
sind die Querträgerelemente jeweils als Strangpressprofile
ausgebildet und beispielsweise mit den Längsträgerelementen
beidenends jeweils zumindest über eine Schweißverbindung
verbunden. Alternative Verbindungstechniken sind aber ebenso möglich.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
ist der Hilfsträger einstückig ausgebildet, d.
h. also, dass die Längsträgerelemente sowie die
Querträgerelemente miteinander einstückig ausgebildet
sind. Dies vermeidet den Aufwand zur Verbindung der Längsträgerelemente
mit den Querträgerelementen, was die Kosten für
den Hilfsträger absenkt. Schweißnähte
sowie Schweißzusatzwerkstoffe und der Schweißprozess
selbst zur Verbindung der Längsträgerelemente
mit den Querträgerelementen sind somit beispielsweise nicht
vonnöten. Des Weiteren ist dadurch eine besonders geringe
Bauteilanzahl des erfindungsgemäßen Hilfsträgers
geschaffen, was die Kosten positiv beeinflusst.
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Der
erfindungsgemäße Hilfsträger gewährleistet
eine optimale Ausnutzung eines gegebenen Bauraums, was insbesondere
in einem platzkritischen Bereich wie einem Motorraum des Kraftwagens
günstig ist. Zudem stellt er eine bionisch optimierte Bauteilform
bei gleichzeitiger Realisierung eines hohen Korrosionsschutzes und
einer hohen Qualität dar.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung dreier bevorzugter Ausführungsbeispiele
sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung
genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend
in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren allein
gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der
jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen
oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung
zu verlassen.
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Die
Zeichnungen zeigen in:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Integralträgers eines Kraftwagens,
welcher an der Karosserie des Kraftwagens befestigbar ist und zwei
parallel zueinander laufende Längsträgerelemente
aufweist, welche über zwei quer dazu verlaufende Querträgerelemente
verbunden sind, wobei die Längsträgerelemente
sowie die Querträgerelemente als Gussbauteile ausgebildet
sind und zumindest die Längsträgerelemente jeweils
ein zumindest längenbereichsweises Hohlprofil aufweisen;
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2 eine
perspektivische Ansicht einer zu der Ausführungsform gemäß 1 alternativen
Ausführungsform des Integralträgers, wobei die
Querträgerelemente jeweils als Strangpressprofile ausgebildet
sind;
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3 eine
perspektivische Ansicht einer weiteren, zu den vorhergehenden Ausführungsformen
alternativen Ausführungsform des Integralträgers,
wobei die Längsträgerelemente jeweils ein vorderes
und ein hinteres Trägerteil umfassen, welche unter Vermittlung
eines Energieabsorptionselements miteinander verbunden sind;
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4 eine
perspektivische Ansicht einer weiteren, zu den vorhergehenden Ausführungsformen
alternativen Ausführungsform des Integralträgers;
und
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5 eine
Draufsicht auf den Integralträger gemäß den
vorhergehenden Fig., wobei geräuschrelevante sowie unfallrelevante
Bereiche des Integralträgers verdeutlicht sind.
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Die 1 zeigt
einen Hilfsträger in Form eines Integralträgers 10,
welcher an eine Karosserie eines allradgetriebenen Kraftwagens befestigbar
ist und über welchen ein Motor des Kraftwagens, beispielsweise
eine Verbrennungskraftmaschine, an der Karosserie zu halten ist.
Bei dem Kraftwagen handelt es sich dabei um einen Kraftwagen mit
einem Frontmotor, weswegen der Integralträger 10 in
einem Frontbereich des Kraftwagens an dessen Karosserie zu befestigen
ist.
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Der
Integralträger 10 weist zwei in Fahrzeuglängsrichtung
gemäß einem Richtungspfeil 12 und parallel
zueinander verlaufende Längsträgerelemente 14 und 16 auf,
welche über zwei quer dazu und damit in Fahrzeugquerrichtung
gemäß einem Richtungspfeil 18 verlaufende
Querträgerelemente 20 und 22 miteinander
verbunden sind.
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Die
Längsträgerelemente 14 und 16 sind
dabei jeweils als Gussbauteile mit einem zumindest längenbereichsweisen
Hohlprofil ausgebildet, was ein sehr geringes Gewicht des Integralträgers 10 bedeutet.
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Ebenso
sind die Querträgerelemente 20 und 22 als
Gussbauteile ausgebildet, die ebenso jeweils ein zumindest längenbereichsweises
Hohlprofil aufweisen können zur weiteren Reduzierung des
Gewichts des Integralträgers 10.
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Die
Ausbildung sowohl der Längsträgerelemente 14 und 16 als
auch der Querträgerelemente 20 und 22 jeweils
als Gussbauteile birgt den Vorteil, dass der Integralträger 10 einstückig
auszubilden ist, was Fügestellen, beispielsweise eine Schweißnaht zur
Verbindung der Längsträgerelemente 14 und 16 mit
den Querträgerelementen 20 und 22, vermeidet. Dies
ermöglicht eine besonders zeit- und kostengünstige
Darstellung des Integralträgers 10. Der Integralträger 10 ist
somit einstückig und durch ein Kokillenhohlgussverfahren
mit verlorenem Kern ausbildbar.
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Wie
der 1 zu entnehmen ist, ist in Fahrzeughochrichtung
gemäß einem Richtungspfeil 24 unterhalb
der Längsträgerelemente 14 und 16 und der
Querträgerelemente 20 und 22 ein Montageteil
in Form eines Blechs 26 vorgesehen, das mit den Längsträgerelementen 14 und 16 bzw.
mit den Querträgerelementen 20 und 22 verbunden
ist und einerseits als Unterfahrschutz dienen kann, um oberhalb des
Integralträgers 10 an der Karosserie des Kraftwagens
gehaltene Bauteile, wie beispielsweise den besagten Motor, zu schützen,
sowie weitere Bauteile an der Karosserie zu halten.
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Die
Längsträgerelemente 14 und 16 weisen jeweils
eine Durchgangsöffnung 28 bzw. 30 auf, durch
welche beispielsweise Antriebswellen und dergleichen hindurch führbar
sind. Das Gewicht des Integralträgers 10 beträgt
dabei 12,5 kg. Dieses geringe Gewicht ist dadurch realisiert, dass
sowohl die Längsträgerelemente 14 und 16 als
auch die Querträgerelemente 20 und 22 aus
einer Aluminiumlegierung ausgebildet sind. Zur weiteren Gewichtsoptimierung
des Integralträgers 10 ist das Blech 26 aus
Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet.
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Die 2 zeigt
eine alternative Ausführungsform des Integralträgers 10,
bei welchem nun die Querträgerelemente 20 und 22 jeweils
als Strangpressprofil aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung
ausgebildet sind.
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Die
Querträgerelemente 20 und 22 sind dabei über
jeweilige Schweißverbindungen unter Ausbildung einer Schweißnaht
mit den Längsträgerelementen 14 und 16 verbunden.
Ansonsten trifft das zu dem Integralträger 10 gemäß 1 Gesagte
auf den Integralträger 10 gemäß 2 analog
zu. So weist auch der Integralträger 10 gemäß 2 ein
sehr niedriges Gewicht sowie einen optimierte Ausnutzung eines gegebenen
Bauraums auf, was insbesondere in einem platzkritischen Bereich
wie einem Motorraum des Kraftwagens vorteilbehaftet ist.
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Die 3 zeigt
eine weitere alternative Ausführungsform des Integralträgers 10,
wobei das zu dem Integralträger 10 gemäß 2 Gesagte
auf den Integralträger 10 gemäß 3 analog
zutrifft.
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Der
Unterschied zwischen dem Integralträger 10 gemäß 3 und
dem Integralträger gemäß 2 besteht
nun darin, dass die Längsträgerelemente 14 und 16 des
Integralträgers 10 gemäß 3 jeweils
ein vorderes und ein hinteres Trägerteil 32 und 34 bzw. 36 und 38 umfassen,
die unter Vermittlung jeweils eines Energieabsorptionselements 40 bzw. 42 miteinander
verbunden sind.
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Die
vorderen und hinteren Trägerteile 32, 34, 36 und 38 sind
dabei als Eckstücke ausgebildet, die zur Komplettierung
einer Rahmenstruktur des Integralträgers 10 umlaufend
betrachtet die Querträgerelemente 20 und 22 jeweils
mit den in Fahrzeuglängsrichtung gemäß dem
Richtungspfeil 12 verlaufenden Energieabsorptionselementen 40 und 42 verbinden.
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Die 4 zeigt
eine weitere alternative Ausführungsform des Integralträgers 10,
wobei das zu den Integralträgern 10 gemäß den 1 und 2 Gesagte
auf den Integralträger 10 gemäß 4 analog
zutrifft.
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Die
Längsträgerelemente 14 und 16 des
Integralträgers 10 gemäß 4 umfassen
nun jeweils die Trägerteile 34 bzw. 38,
welche als Gussbauteile mit einem zumindest längenbereichsweisen
Hohlprofil ausgebildet sind.
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Des
Weiteren umfassen die Längsträgerelemente 14 und 16 jeweils
die Trägerteile 32 bzw. 36, welche jeweils
als Strangpressprofil aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung
ausgebildet sind. In Fahrzeughochrichtung gemäß dem
Richtungspfeil 24 unterhalb der Trägerteile 32 und 36 sind
diese durch weitere Trägerteile 44 und 46 ergänzt,
welche aus Blech, beispielweise aus Stahlblech, ausgebildet sind,
und welche bereichsweise sowohl den Längsträgerelementen 14 bzw. 16 zuzuordnen
sind als auch bereichsweise als Querträgerelemente fungieren
und das zu dem Querträgerelement 22 korrespondierende,
in Fahrzeuglängsrichtung gemäß dem Richtungspfeil 12 vordere
Querträgerelement 20 des Integralträgers 10 mit
ihren jeweiligen Bereichen bilden.
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Des
Weiteren sei bezüglich des Integralträgers 10 gemäß 4 angemerkt,
dass Anbindungsteile 48 und 50, über
welche der Integralträger 10 beispielsweise an
der Karosserie des Kraftwagens abstützbar bzw. anderweitige
Komponenten an dem Integralträger 10 abstützbar
sind, ebenfalls jeweils als Strangpressprofil, beispielsweise aus
Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung, ausgebildet sind.
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In
der 4 ist ebenso ein vergrößerter
Bereich 54 des Integralträgers 10 dargestellt,
welcher eine perspektivische Ansicht auf eine Unterseite des Integralträgers 10 bietet.
Dieser Ansicht zu entnehmen ist ein Übergangsteil 52,
das einen fließenden Übergang von den Trägerteilen 32 bzw. 36 auf
das sich jeweils anschließende Trägerteil 34 bzw. 38 ermöglicht.
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An
dieser Stelle sei angemerkt, dass in der 4 lediglich
das mit dem Trägerteil 36 korrespondierende Übergangsteil 52 dargestellt
ist. Es versteht sich, dass ebenso ein zu dem Trägerteil 32 korrespondierendes Übergangsteil
vorgesehen sein kann.
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Die Übergangsteile 52 erlauben
einen verbesserten und stetigeren Kraftfluss von den Trägerteilen 32 bzw. 36 auf
die Trägerteile 34 bzw. 38 im Falle einer
unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Integralträgers 10,
was dem Unfallverhalten desselbigen zugute kommt.
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Die 5 zeigt
den Integralträger 10 gemäß den
vorhergehenden Fig., wobei unabhängig von der Ausführungsform
des Integralträgers 10 dieser in einen ersten
Bereich 56 aufzuteilen ist, der auf ein sehr gutes Deformationsverhalten
ausgelegt ist und somit ein sehr gutes Unfallverhalten des Integralträgers 10 darstellt.
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Ein
zweiter Bereich 58 des Integralträgers 10 ist
dabei insbesondere auf eine hohe Steifigkeit ausgelegt, was das
NVH-Verhalten (Noice Vibration Harshness) und damit das Geräuschverhalten
des Integralträgers 10 sowie der Karosserie des
Kraftwagens positiv beeinflusst.
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Der
Integralträger 10 weist somit ein besonders niedriges
Gewicht und eine besonders hohe Steifigkeit bei gleichzeitiger Verbesserung
seines und damit des Unfallverhaltens des gesamten Kraftwagens auf.
Bei dem Integralträger 10 gemäß 3 ist
zudem eine Funktionsintegration dargestellt, da über den
Integralträger 10 nicht nur der Motor und/oder
die Fahrwerkskomponenten an der Karosserie zu halten sind, sondern
er auch zur Umwandlung von Aufprallenergie in Verformungsenergie
und damit zur Verbesserung des Unfallverhaltens des Kraftwagens
in besonders ausgeprägter Weise beitragen kann. Durch die
Funktionsintegration lassen sich Package-Probleme vermeiden und
der gegebene Bauraum weiter verbessert ausnutzen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006009289
A1 [0002]