DE102009055634A1

DE102009055634A1 - Hinterrahmen für ein Kraftfahrzeug und Karosserie eines Kraftfahrzeuges mit einem solchen Hinterrahmen

Info

Publication number: DE102009055634A1
Application number: DE102009055634A
Authority: DE
Inventors: Jens Hartmann; Morgan Boerjesson; Hans-Joachim Patschicke; Nico Alexander Diehl
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-11-27
Filing date: 2009-11-25
Publication date: 2010-06-24
Also published as: RU2009143797A; CN101758860A; US7997618B2; US20100164214A1; CN101758860B; RU2517622C2

Abstract

Ein Hinterrahmen (1) für ein Kraftfahrzeug hat ein aus Metallguss gefertigtes Profilteil (5). Das Profilteil (5) weist zwei über ein Deckelelement (6) miteinander verbundene Schenkel (8, 9) und ein Anschlusselement (15) auf. Hierdurch hat der Hinterrahmen (1) eine besonders hohe Stabilität und lässt sich besonders kostengünstig fertigen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hinterrahmen für eine selbst tragende Karosserie eines Kraftfahrzeuges mit einem Träger und mit einem mehrere Schenkel aufweisenden Profilteil des Trägers, sowie eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges mit einem solchen Hinterrahmen.
Bei solchen Hinterrahmen werden die Träger häufig aus Blechprofilen gefertigt und sind aus der Praxis bekannt. Die Hinterrahmen werden in eine aus Blechschalen bestehende Karosserie eingefügt. Zur Fertigung solcher Träger wird eine Vielzahl von Blechen gestanzt und tiefgezogen. Anschließend werden die Bleche beispielsweise im Schweißverfahren miteinander verbunden. Die Anzahl und die konkrete Anordnung der Bleche ist notwendig, um die Stabilität der Träger zu gewährleisten und insbesondere eine ausreichende Crashsicherheit des gesamten Hinterrahmens herzustellen. Zudem werden an den Trägern Anschlusselemente zur Anbindung von Hilfsrahmen oder Federbeinen befestigt. Der bekannte Hinterrahmen erfordert hierdurch eine aufwändige Fertigung. Durch die zum Verschweißen erforderliche Überlappung der Bleche entstehen unnötige Materialanhäufungen, die zu einem erhöhten Gewicht führen.
Bekannt sind auch Karosserien, bei denen einzelne Knotenpunkte der Karosserie aus Gussteilen bestehen, während die die Knoten verbindenden Rahmenteile in Blechschalenbauweise ausgeführt sind. Es ist außerdem bekannt, die vordere Quertraverse einer Karosserie als Gussteil auszuführen.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Hinterrahmen der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, dass er besonders einfach herzustellen ist und eine hohe Stabilität aufweist.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Profilteil aus Metallguss gefertigt ist.
Durch diese Gestaltung lässt sich die Form des Trägers im Wesentlichen frei wählen. Weiterhin lässt sich bei einem einzigen Bauteil mit geringem Aufwand ein geschlossenes Kastenprofil oder von einem Kastenprofil abweichende Profile erzeugen. Hierdurch ist der erfindungsgemäße Hinterrahmen besonders kostengünstig herstellbar. Weiterhin trägt dies zu einer besonders hohen Biegesteifigkeit und Torsionssteifigkeit des erfindungsgemäßen Hinterrahmens bei. Die besonders hohe Steifigkeit führt zu einer hohen Crashsicherheit und Fahrsicherheit des den erfindungsgemäßen Hinterrahmen aufweisenden Kraftfahrzeuges.
Mit dem Profilteil zu verbindende Bauteile können selbstverständlich mit nahezu beliebigen Verfahren hergestellt werden. Zur weiteren Verringerung der Fertigungskosten des erfindungsgemäßen Hinterrahmens trägt es bei, wenn ein die Schenkel des Profilteils verbindendes Deckelement aus Metallguss gefertigt ist. Durch die Verbindung der Schenkel bildet das Deckelement zusammen mit dem Profilteil eine besonders biegesteife Kastenform.
Das Deckelement könnte beispielsweise mit dem Profilteil verschweißt sein. Zur Verringerung der Bearbeitungsschritte zur Fertigung des Trägers trägt es jedoch gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn das Deckelement mit dem Profilteil einstückig gegossen ist. Vorzugsweise weist das Profilteil und/oder das Deckelement Ausnehmungen und/oder Querschnittsveränderungen zur Gewichtsreduktion und zur gezielten Beeinflussung der Steifigkeit auf. Solche Ausnehmungen lassen sich in dem Metallguss einfach bei der Fertigung im Gießverfahren erzeugen. Hierdurch ist nach dem Herstellungsverfahren kein weiterer Verfahrensschritt zur Gewichtsreduktion erforderlich.
Zur Verringerung der Fertigungskosten des Trägers trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn ein zur Anbindung eines weiteren Bauteils an den Träger vorgesehenes Anschlusselement einstückig mit dem Profilteil aus Metallguss gefertigt ist. Die einstückige Fertigung des Anschlusselementes trägt zur Verringerung der Anzahl der zu fügenden Bauteile des erfindungsgemäßen Hinterrahmens bei. Bei der Montage des erfindungsgemäßen Hinterrahmens kann das weitere Bauteil einfach zu dem Anschlusselement bewegt und anschließend mit diesem verschweißt oder verschraubt werden. Damit trägt das Anschlusselement zur Vereinfachung der Montage des Hinterrahmens bei. Weiterhin lässt sich der Träger durch eine entsprechende Gestaltung einer Gussform zur Fertigung des einstückig mit dem Profilteil gegossenen Anschlusselementes besonders einfach belastungsgerecht fertigen. Weitere Verstärkungen, wie bei Blechschalenkonstruktionen sind dank der Erfindung nicht erforderlich.
Der erfindungsgemäße Hinterrahmen weist eine besonders hohe Stabilität auf, wenn das Anschlusselement als Anschlussflansch für einen Querträger ausgebildet ist.
Der bauliche Aufwand zur Einleitung von Betriebskräften des Kraftfahrzeuges in den erfindungsgemäßen Hinterrahmen lässt sich besonders gering halten, wenn das Anschlusselement als Federteller zur Abstützung eines Federelementes eines Hinterrades des Kraftfahrzeuges ausgebildet ist.
Das Anschlusselement trägt gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zur Erhöhung der Steifigkeit des Trägers bei, wenn das als Federteller ausgebildete Anschlusselement konisch gestaltet ist und sich über einen Teilbereich der Schenkel erstreckt.
Ein Hilfsrahmen zur Aufnahme verschiedener Bauteile im hinteren Bereich des Kraftfahrzeuges lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach montieren, wenn das Anschlusselement als Lagerbuchse für einen Hinterachs-Hilfsrahmen ausgebildet ist. Ein wesentlicher Vorteil dieser Gestaltung besteht zudem darin, dass mehrere Lageraugen auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sind. In diesem Fall führt die einstückige Fertigung der Bauteile des Trägers mit den Lageraugen zu einer Verringerung von Toleranzen, da die Lageraugen auf einem gemeinsamen Bauteil liegen. Die Lagerbuchse kann beispielsweise ein Lagerauge, eine Schraubbuchse oder ein beliebig anders gestaltetes Element zur Anbindung des Hilfsrahmens sein.
Die Anbindung des Trägers an einem Blech, insbesondere einem Seitenblech oder einem Bodenblech des Kraftfahrzeuges gestaltet sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach, wenn das Deckelement mit einer die Enden der Schenkel verbindenden Basis des Profilteils eine Kastenform bildet und wenn am freien Ende zumindest einer der Schenkel ein Verbindungsflansch angeordnet ist. Dieser Verbindungsflansch lässt sich im Gießverfahren des Profilteils erzeugen und benötigt hierdurch keine weiteren Bearbeitungsschritte. Der Verbindungsflansch kann dabei von dem zumindest einen Schenkel abgewinkelt sein oder gerade über dem Deckelement überstehen und ermöglicht die einfache Verschweißung mit dem Blech. Vorzugsweise verbindet das Blech auf beiden Schenkeln angeordnete Verbindungsflansche und trägt so zur Versteifung des Trägers bei.
Zur weiteren Erhöhung der Stabilität des erfindungsgemäßen Hinterrahmens trägt es bei, wenn Schraubbolzen zur Verschraubung des Trägers mit einem weiteren Bauteil das Deckelement und das Profilteil miteinander verbinden. Diese Gestaltung ist insbesondere zur Anbindung eines Hinterradlenkers an dem Träger geeignet. Dieser Hinterradlenker lässt sich einfach mit den Schraubbolzen verschrauben.
Der erfindungsgemäße Hinterrahmen weist ein besonders geringes Gewicht auf, wenn der Metallguss ein Leichtmetall ist.
Der Träger des erfindungsgemäßen Hinterrahmens lässt sich einfach im Schweißverfahren mit angrenzenden Bauteilen verbinden, wenn der Metallguss ein Stahlguss ist und eine Wandstärke von 1 bis 5 mm aufweist.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine selbst tragende, in Blechschalenbauweise gefertigte Karosserie eines Kraftfahrzeuges mit einem Hinterrahmen, wie er vorgehend beschrieben ist.
Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind mehrere davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Die Zeichnung zeigt in
1 ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Hinterrahmen,
2–4 mehrere Ausführungsformen von Trägern des erfindungsgemäßen Hinterrahmens aus 1,
5 eine Anbindung eines Querträgers an einem Träger des erfindungsgemäßen Hinterrahmens aus 1,
6 eine Anbindung eines Hilfsrahmens an einem Träger des erfindungsgemäßen Hinterrahmens aus 1,
7 eine Anbindung eines Federelementes an einem Träger des erfindungsgemäßen Hinterrahmens aus 1,
8 eine Anbindung eines Hinterachslenkers an einem Träger des erfindungsgemäßen Hinterrahmens aus 1,
1 zeigt ein Kraftfahrzeug mit einer Kraftfahrzeugkarosserie und mit einem Hinterrahmen 1 der Kraftfahrzeugkarosserie in einer Seitenansicht. Das Kraftfahrzeug hat zwei Vorderräder 2 und zwei Hinterräder 3. Die Hinterräder 3 sind an einem Träger 4 des Hinterrahmens 1 angelenkt.
2 zeigt perspektivisch einen Teilbereich des Trägers 4 des Hinterrahmens 1 aus 1. Der Träger 4 weist ein Profilteil 5 und ein Deckelement 6 auf. Das Profilteil 5 hat eine Basis 7 mit von der Basis 7 abstehenden Schenkeln 8, 9. Das Deckelement 6 verbindet die Schenkel 8, 9 in einem mittleren Bereich. Der Träger 4 weist eine Biegung 10 zu seiner Führung seitlich an einem der Hinterräder 3 aus 1 vorbei auf und ist einstückig aus Metallguss gefertigt.
3 zeigt perspektivisch eine weitere Ausführungsform des Trägers 4 des Hinterrahmens 1 aus 1. Dieser unterscheidet sich von dem aus 2 dadurch, dass das Deckelement 6 von der Basis 7 des Profilteils 5 beabstandet an den freien Enden der Schenkel 8, 9 befestigt ist. Ansonsten ist der Träger 4 wie zu 2 beschrieben aufgebaut.
4 zeigt perspektivisch eine weitere Ausführungsform des Trägers 4 des Hinterrahmens 1 aus 1 mit in dem Deckelement 6 angeordneten Ausnehmungen 11 zur Gewichtsersparnis. Weiterhin sind an den der Basis 7 abgewandten Enden der Schenkel 8, 9 Verbindungsflansche 12, 13 angeordnet. An diesen Verbindungsflanschen 12, 13 lässt sich ein Blech 14 befestigen. Das Blech 14 ist hier beispielhaft strichpunktiert dargestellt und verbindet die beiden Verbindungsflansche 12, 13 der Schenkel 8, 9 miteinander. Ansonsten ist der Träger 4 wie zu 2 beschrieben aufgebaut.
5 zeigt den Träger 4 des Hinterrahmens 1 aus 1, bei dem ein Anschlusselement 15 als Anschlussflansch ausgebildet und zum Anschluss eines Querträgers 16 einstückig mit einem der Schenkel 8 gefertigt ist. Das Anschlusselement 15 ist auf der Höhe des Deckelementes 6 angeordnet, so dass der Querträger 16 bis in den Träger 4 hinein geführt ist. Der Querträger 16 kann selbstverständlich wie der in den 2 bis 4 beschriebene Träger 4 aufgebaut sein. Zur Vereinfachung der Zeichnung ist der Querträger 16 schematisch strichpunktiert dargestellt.
6 zeigt den Träger 4 des Hinterrahmens 1 aus 1, bei dem mehrere Anschlusselemente 17, 18 als Lagerbuchse für einen Hilfsrahmen 19 ausgebildet sind. Der Hilfsrahmen 19 verbindet die Anschlusselemente 17, 18 und ist in der Zeichnung stark vereinfacht strichpunktiert dargestellt.
7 zeigt den Träger 4 des Hinterrahmens 1 aus 1, bei dem ein Anschlusselement 20 als Federteller ausgebildet ist. An dem als Federteller ausgebildeten Anschlusselement 20 stützt sich ein strichpunktiert dargestelltes Federelement 21 zur Abstützung der Hinterräder 3 aus 1 ab. Das Anschlusselement 20 ist konisch gestaltet und über einen Teilbereich der Schenkel 8, 9 des Profilteils 5 geführt.
8 zeigt den Träger 4 des Hinterrahmens 1 aus 1, bei dem mehrere Schraubbolzen 22 zur Anbindung eines weiteren, in der Zeichnung strichpunktiert dargestellten Bauteils 23 das Deckelement 6 und die Basis 7 des Profilteils 5 miteinander verbinden.

1: Hinterrahmen
2: Vorderrad
3: Hinterrad
4: Träger
5: Profilteil
6: Deckelement
7: Basis
8, 9: Schenkel
10: Biegung
11: Ausnehmung
12, 13: Verbindungsflansch
14: Blech
15: Anschlusselement
16: Querträger
17, 18: Anschlusselement
19: Hinterachs-Hilfsrahmen
20: Anschlusselement
21: Federelement
22: Schraubbolzen
23: Bauteil

Claims

Hinterrahmen für eine selbst tragende Karosserie eines Kraftfahrzeuges mit einem Träger und mit einem mehrere Schenkel aufweisenden Profilteil des Trägers, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (5) aus Metallguss gefertigt ist.
Hinterrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Schenkel (8, 9) des Profilteils (5) verbindendes Deckelement (6) aus Metallguss gefertigt ist.
Hinterrahmen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelement (6) mit dem Profilteil (5) einstückig gegossen ist.
Hinterrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Anbindung eines weiteren Bauteils an dem Träger (4) vorgesehenes Anschlusselement (15, 17, 18, 20) einstückig mit dem Profilteil (5) aus Metallguss gefertigt ist.
Hinterrahmen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (15) als Anschlussflansch für einen Querträger (16) ausgebildet ist.
Hinterrahmen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (20) als Federteller zur Abstützung eines Federelementes (21) eines Hinterrades (3) des Kraftfahrzeuges ausgebildet ist.
Hinterrahmen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das als Federteller ausgebildete Anschlusselement (20) konisch gestaltet ist und sich über einen Teilbereich der Schenkel (8, 9) erstreckt.
Hinterrahmen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (17, 18) als Lagerbuchse für einen Hinterachs-Hilfsrahmen (19) ausgebildet ist.
Hinterrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelement (6) mit einer die Enden der Schenkel (8, 9) verbindenden Basis (7) des Profilteils (5) eine Kastenform bildet und dass am freien Ende zumindest einer der Schenkel (8, 9) ein Verbindungsflansch (12, 13) angeordnet ist.
Hinterrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schraubbolzen (22) zur Verschraubung des Trägers (4) mit einem weiteren Bauteil (23) das Deckelement (6) und das Profilteil (5) miteinander verbinden.
Hinterrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallguss ein Leichtmetall ist.
Hinterrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallguss ein Stahlguss ist und eine Wandstärke von 1 bis 5 mm aufweist.
Selbst tragende, in Blechschalenbauweise gefertigte Karosserie eines Kraftfahrzeuges mit einem Hinter rahmen mit einem Träger und mit einem mehrere Schenkel aufweisenden Profilteil des Trägers, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (5) aus Metallguss gefertigt ist.
Karosserie nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Hinterrahmen nach einem der Ansprüche 2 bis 12 ausgebildet ist.