DE102010054086A1

DE102010054086A1 - Vorderachshilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102010054086A1
Application number: DE201010054086
Authority: DE
Inventors: Volker Rathje; Thomas Pfingsten; Dr.- Ing. Hagerodt Bernd
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2012-06-14

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Vorderachshilfsrahmen (1) für ein Kraftfahrzeug zur Aufnahme und/oder Abstützung einer oder mehrerer Fahrzeugkomponente(n) des Frontbereiches des Kraftfahrzeuges, wobei sich der Vorderachshilfsrahmen (1) in der Kraftfahrzeugkarosserie quer zur Symmetrieachse (12) des Kraftfahrzeuges erstreckt, aufweisend zumindest zwei erste Lagerstellen (2a) zur Ankoppelung des Vorderachshilfsrahmens (1) an eine erste Karosseriestelle (10, 14) und zumindest zwei zweite Lagerstellen (2b) zur Ankoppelung des Vorderachshilfsrahmens (1) an eine zweite Karosseriestelle (11, 15), bei dem an dem Vorderachshilfsrahmen (1) zusätzlich wenigstens ein länglicher, biegesteifer Ausleger (3, 6) kraft- und/oder stoffschlüssig angeordnet ist, der eine Lagerstelle (4) zur Ankoppelung des Vorderachshilfsrahmens (1) an die Kraftfahrzeugkarosserie aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Vorderachshilfsrahmen (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Vorderachshilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug zur Aufnahme und/oder Abstützung einer oder mehrerer Fahrzeugkomponente(n) des Frontbereiches des Kraftfahrzeuges, wobei sich der Vorderachshilfsrahmen in der Kraftfahrzeugkarosserie quer zur Symmetrieachse des Kraftfahrzeuges erstreckt, aufweisend zumindest jeweils eine erste Lagerstelle zur Ankoppelung des Vorderachshilfsrahmens an eine erste Karosseriestelle und zumindest jeweils eine zweite Lagerstelle zur Ankoppelung des Vorderachshilfsrahmens an eine zweite Karosseriestelle der Kraftfahrzeugkarosserie. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Kraftfahrzeugkarosserie und einen Vorderachshilfsrahmen zur Aufnahme und/oder Abstützung einer oder mehrerer Fahrzeugkomponente(n) des Frontbereiches des Kraftfahrzeuges.
Hilfsrahmen an Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, sind in den unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt. Sie weisen überwiegend eine weitestgehend geschlossen-flächige Struktur beziehungsweise eine geschlossene Rahmenstruktur auf und dienen dazu eine oder mehrere Kraftfahrzeugkomponenten, wie beispielsweise Radaufhängungen, ein Aggregat, ein Lenkgetriebe, etc., vorzumontieren und diese vormontierten Kraftfahrzeugkomponenten samt Hilfsrahmen mit der Kraftfahrzeugkarosserie des Kraftfahrzeuges zu verbinden. Insbesondere sind derartige Hilfsrahmen entweder ein- oder mehrstückig durch ein Gießverfahren hergestellt oder aus Stahlblech umgeformt. Es ist aber auch denkbar, dass die Hilfsrahmen mehrteilig ausgestaltet sind. Um der allgemein gewünschten Leichtbauweise von Kraftfahrzeugen gerecht zu werden sind Hilfsrahmen insbesondere aus Leichtmetall, wie beispielsweise Aluminium, hergestellt.
Um Rollgeräusche der Fahrzeuge zu verbessern, ist es bekannt Vorderachshilfsrahmen von der Kraftfahrzeugkarosserie zu entkoppeln. Das heißt, über den entkoppelten Vorderachshilfsrahmen ist die Vorderachse des Kraftfahrzeuges von der Karosserie durch Kautschuk- bzw. Gummi- und EPDM-Elemente entkoppelt, wodurch die Rollgeräusche des Kraftfahrzeuges reduziert werden können.
Trotz verbesserter akustischer Wirkungen durch die Abkopplung des Vorderachshilfsrahmens tritt das Problem auf, dass aufgrund von eingeleiteten Pendelstützkräften beziehungsweise Momenten, insbesondere bei Diesel-Aggregaten, deutlich wahrnehmbare Vibrationen im Fußraum und im Sitzbereich des Kraftfahrzeuges auftreten. Das heißt, durch die Einleitung von Pendelstützkräften treten am Vorderachshilfsrahmen insbesondere Momente um die Fahrzeug-y-Achse auf, die senkrecht zu der Symmetrieachse des Kraftfahrzeuges verläuft.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Vorderachshilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug beziehungsweise ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei denen die zuvor geschilderten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll verhindert werden, dass über den entkoppelten Vorderachshilfsrahmen Vibrationen im Fußraum und/oder im Sitzbereich des Kraftfahrzeuges auftreten.
Diese Aufgabe wird durch einen Vorderachshilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 11 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Vorderachshilfsrahmen beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise genommen werden kann.
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch einen Vorderachshilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug zur Aufnahme und/oder Abstützung einer oder mehrerer Fahrzeugkomponente(n) des Frontbereiches des Kraftfahrzeuges, wobei sich der Vorderachshilfsrahmen in der Kraftfahrzeugkarosserie, insbesondere zwischen einem linken inneren oder außenliegenden Längsträger und einem rechten inneren oder außenliegenden Längsträger der Kraftfahrzeugkarosserie, quer zur Symmetrieachse des Kraftfahrzeuges erstreckt, gelöst. Der erfindungsgemäße Vorderachshilfsrahmen weist zumindest zwei zweite Lagerstellen beziehungsweise Befestigungsstellen zur Ankoppelung des Vorderachshilfsrahmens an eine erste Karosseriestelle und zumindest zwei zweite Lagerstellen beziehungsweise Befestigungsstellen zur Ankoppelung des Vorderachshilfsrahmens an eine zweite Karosseriestelle der Kraftfahrzeugkarosserie auf. Der Vorderachshilfsrahmen kann über die zumindest zwei ersten Lagerstellen an dem linken inneren und/oder außenliegenden Längsträger und über die zumindest zwei zweiten Lagerstellen an dem rechten inneren und/oder außenliegenden Längsträger angekoppelt sein. So können linksseitig zwei Lagerstellen beziehungsweise Befestigungsstellen und rechtsseitig zwei Lagerstellen beziehungsweise Befestigungsstellen vorgesehen sein, wobei die vorderen Lagerstellen beziehungsweise Befestigungsstellen des Vorderachshilfsrahmens an den außenliegenden Längsträgern und die hinteren Lagerstellen beziehungsweise Befestigungsstellen des Vorderachshilfsrahmens an den inneren Längsträgern befestigt sind.
An dem Vorderachshilfsrahmen ist zusätzlich wenigstens ein länglicher, biegesteifer Ausleger kraft- und/oder stoffschlüssig angeordnet, der eine Lagerstelle beziehungsweise Befestigungsstellen, insbesondere Anschraubstelle, zur Ankopplung des Vorderachshilfsrahmens an die Kraftfahrzeugkarosserie des Kraftfahrzeuges aufweist.
Ein derartig ausgebildeter Vorderachshilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug ermöglicht, dass die in den Vorderachshilfsrahmen eingeleiteten Pendelstützkräfte nicht zu Vibrationen im Fußraum beziehungsweise im Sitzbereich des Kraftfahrzeuges führen. Durch den wenigstens einen länglichen, biegesteifen Ausleger wird die Lagerbasis des Vorderachshilfsrahmens, das heißt die Summe der Stützpunkte des Vorderachshilfsrahmens, an der Kraftfahrzeugkarosserie vergrößert, wodurch verhindert wird, dass in den Vorderachshilfsrahmen eingeleitete Pendelstützkräfte zu Vibrationen im Kraftfahrzeuginneren führen. Das heißt, der wenigstens eine längliche, biegesteife Ausleger erhöht die Lagerbasis beziehungsweise die Anlagepunkte des Vorderachshilfsrahmens an der Kraftfahrzeugkarosserie, ohne dass sich der eigentliche Vorderachshilfsrahmen, der sich zwischen den beiden innen- oder außenliegenden Längsträgern der Kraftfahrzeugkarosserie erstreckt, merklich vergrößert. Der entkoppelte Vorderachshilfsrahmen verbessert die Akustik sowie den Fahr- und Abrollkomfort des Kraftfahrzeuges. Ferner werden durch den zusätzlich vorgesehenen wenigstens einen Ausleger die fahrdynamischen Eigenschaften des Kraftfahrzeuges verbessert. Insbesondere verlängert der wenigstens eine längliche, biegesteife Ausleger die Lagerbasis des Vorderachshilfsrahmen in X-Richtung um mehr als 200 mm, vorzugsweise um mehr als 250 mm.
Der zusätzlich vorgesehene wenigstens eine längliche, biegesteife Ausleger stellt dabei eine spezielle Verlängerung des Vorderachshilfsrahmens dar. Durch diese zusätzliche Abstützung des Vorderachshilfsrahmens an der Kraftfahrzeugkarosserie kann wirksam verhindert werden, dass Vibrationen im Fußraum oder im Sitzbereich des Kraftfahrzeuges auftreten.
Der wenigstens eine längliche, biegesteife Ausleger ist fest mit dem Vorderachshilfsrahmen verbunden. Die Verbindung kann beispielsweise über eine Schraubverbindung erzeugt werden. Besonders bevorzugt ist der wenigstens eine längliche, biegesteife Ausleger an dem Vorderachshilfsrahmen angeschweißt, wenn sich die Werkstoffpaarungen Vorderachshilfsrahmen und Ausleger entsprechen, beispielsweise Stahl/Stahl oder Aluminium/Aluminium. Hierdurch ist eine besonders sichere und biegesteife Verbindung des Auslegers an dem Vorderachshilfsrahmen gewährleistet. Der wenigstens eine längliche, biegesteife Ausleger stellt vorzugsweise eine biegesteife Strebe mit definierter Steifigkeit dar, durch die die Abstützbasis des Vorderachshilfsrahmens vergrößert werden kann.
Zur Ankopplung des Vorderachshilfsrahmens an die Kraftfahrzeugkarosserie weist der wenigstens eine längliche, biegesteife Ausleger eine Lagerstelle oder allgemein Befestigungsstelle auf. Über diese Lager- bzw. Befestigungsstelle kann der Ausleger an der Kraftfahrzeugkarosserie befestigt, insbesondere lösbar befestigt, werden.
Durch die Verlängerung des Vorderachshilfsrahmens mittels des wenigstens einen Auslegers können insbesondere die in Z-Richtung eingeleiteten Kräfte erheblich verringert werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei dem Vorderachshilfsrahmen vorgesehen sein, dass die Lagerstelle oder Befestigungsstelle, insbesondere Anschraubstelle, des wenigstens einen Auslegers an dem dem Vorderachshilfsrahmen abgewandten freien Ende des wenigstens einen Auslegers vorgesehen ist. Insbesondere kann der Ausleger und die an dem freien Ende des Auslegers angeordnete Lagerstelle derart ausgebildet sein, dass der Vorderachshilfsrahmen über die Lagerstelle leicht an der Kraftfahrzeugkarosserie befestigt werden kann. Vorteilhafterweise sind ein zwei oder mehr längliche, biegesteife Ausleger an dem Vorderachshilfsrahmen kraft- und/oder stoffschlüssig angeordnet, wobei jeder Ausleger eine Lagerstelle oder Befestigungsstelle, insbesondere Anschraubstelle, zur Ankopplung des Vorderachshilfsrahmens an die Kraftfahrzeugkarosserie aufweist. Hierdurch kann besonders effektiv gewährleistet werden, dass keine Vibrationen über den Vorderachshilfsrahmen in den Fußbereich beziehungsweise in den Sitzbereich des Kraftfahrzeuges weitergeleitet werden.
Besonders bevorzugt ist der wenigstens eine Ausleger derart an dem Vorderachshilfsrahmen angeordnet, dass dieser parallel oder annähernd parallel zur Symmetrieachse des Kraftfahrzeuges an der Kraftfahrzeugkarosserie befestigbar ist. Das heißt, der wenigstens eine Ausleger verläuft vorzugsweise innerhalb der X-Z-Ebene, die senkrecht zu der Y-Erstreckung des Vorderachshilfsrahmens verläuft. Der wenigstens eine Ausleger kann auch etwas schräg zur X-Z-Ebene verlaufen. Die Y-Erstreckung des Vorderachshilfsrahmens ist im Sinne der Erfindung die Erstreckung des Vorderachshilfsrahmens zwischen den rechten und linken Längsträgern der Kraftfahrzeugkarosserie. Eine derartige Anordnung des wenigstens einen Auslegers ermöglicht eine besonders gute Unterbindung der Weiterleitung von Kräften oder Momenten in den Fußraum beziehungsweise in den Sitzbereich des Kraftfahrzeuges. Durch den wenigstens einen Ausleger ist insbesondere die Sperrung des Freiheitsgrades in Z-Richtung mit definierter Steifigkeit ermöglicht, so dass die auftretenden Vibrationen wirksam verringert werden können.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei dem Vorderachshilfsrahmen vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Ausleger ein Strangpressprofil, ein Hohlprofil, ein Biegestab, insbesondere eine Biegefeder, oder ein Druckgussteil mit einem Auge ist. Als Strangpressprofil sind insbesondere Doppel-T-Träger, Rechteckprofile, T-Profile oder U-Profile möglich. Durch die Ausbildung des wenigstens einen Auslegers als Strangpressprofil oder als Hohlprofil kann der Ausleger leicht und relativ grazil ausgebildet werden. Ein hohlprofilförmiger Ausleger kann beispielsweise als Rohr oder als hohlprofilförmiges Rechteckprofil ausgebildet sein. Die Lagerstelle des Auslegers, die zur Befestigung des Auslegers an der Kraftfahrzeugkarosserie dient, ist vorzugsweise an dem freien stirnseitigen Ende des strangpressprofilförmigen oder hohlprofilförmigen Auslegers vorgesehen. Alternativ kann der Ausleger auch aus Faserverbundwerkstoff gefertigt werden. Beispielsweise kann der Ausleger als grazile Blattfeder, die formschlüssig am entkoppelten Vorderachshilfsrahmen sowie ca. 200 bis 300 mm weiter hinten in x-Richtung bezogen auf das Fahrzeug-Koordinaten-System formschlüssig geführt wird (loslager in x-Richtung oder starr befestigt) Beispielsweise kann über eine flache Rechteckprofil-Blattfeder in y-Richtung durch das hohe Flächenträgheitsmoment eine gute Führung des Hilfsrahmens erfolgen und in z-Richtung mit geringeren Flächenträgheitsmoment und geringerer Steifigkeit eine Abstützung des Hilfsrahmens zur Vermeidung des Vibrationseintrags erfolgen.
Der Ausleger ist länglich ausgebildet. Dabei kann der Ausleger vorzugsweise geradlinig ausgebildet sein. Es ist aber auch denkbar, dass der Ausleger an ein oder mehreren Stellen abgewinkelt ausgebildet ist, wobei er seine längliche Grundform beibehält. Dabei ist der Ausleger biegesteif ausgebildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausbildung des Vorderachshilfsrahmens kann die Lagerstelle des wenigstens einen Auslegers länglich ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine flexible Ankopplung, das heißt Befestigung, des Vorderachshilfsrahmens an der Kraftfahrzeugkarosserie mittels der Lagerstelle des Auslegers. Insbesondere können durch eine längliche Ausbildung der Lagerstelle, die ein Loch, insbesondere ein Langloch, aufweist, Toleranzen ausgeglichen werden. In X-Richtung ist eine Fixierung für die Funktionserfüllung nicht notwendig. Daher kann die Lagerstelle auch als Loslager ausgeführt sein.
Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei dem Vorderachshilfsrahmen vorgesehen sein, dass an jeder Lagerstelle des Vorderachshilfsrahmens und an der Lagerstelle des wenigstens einen Auslegers jeweils ein Entkopplungslager, insbesondere jeweils ein Gummilager, vorgesehen sind. Das heißt, der Vorderachshilfsrahmen wird über Entkopplungslager, insbesondere Gummilager, an der Kraftfahrzeugkarosserie verschraubt. Die Entkopplungslager beziehungsweise Gummilager sind vorteilhafterweise als Hydrolager ausgebildet. Die Entkopplungslager beziehungsweise Hydrolager ermöglichen eine Vermeidung der Übertragung von Vibrationen, insbesondere ausgehend vom Motor, in die Kraftfahrzeugkarosserie beziehungsweise dämpfen Resonanzschwingung des Motors, die durch die Pendelstütze in den entkoppelten Hilfsrahmen eingeleitet werden. Durch diese Entkopplungslager, insbesondere Hydrolager, an den Lagerstellen des Vorderachshilfsrahmens sowie der Lagerstelle des wenigstens einen Auslegers des Vorderachshilfsrahmens kann eine Entkopplung der Schwingungen, die von dem Motor ausgehen, zu dem Fußbereich beziehungsweise dem Sitzbereich des Kraftfahrzeuges erreicht werden. Die Hydrolager sind so genannte Gummi-Metall-Lagerelemente mit integrierter, hydraulischer Dämpfung. Zur Befestigung der Entkopplungslager, insbesondere der Gummilager beziehungsweise Hydrolager, an den jeweiligen Lagerstellen des Vorderachshilfsrahmens beziehungsweise an der Lagerstelle des wenigstens einen Auslegers weisen die Lagerstellen entsprechende Bohrungen beziehungsweise Löcher auf.
Die Anbindungsart des Vorderachshilfsrahmens, das heißt mit oder ohne Gummilager, kann variieren. Bei entkoppelten Vorderachshilfsrahmen ist zu entscheiden, ob der Ausleger an der Karosserie entkoppelt befestigt wird, was mit einem erhöhten Aufwand bezüglich der Kosten und des Gewichtes verbunden ist, oder ob der bzw. die Ausleger an ihrem hinteren Ende fest verschraubt werden können. Bei fester Verschraubung stützen sich die Bremsmomente bzw. Kräfte sowie Beschleunigungskräfte und ggfs. auch Kräfte aus Grenzgebrauchsbedingungen, wie bei Hindernisüberfahrten, zum großen Teil über die fest verschraubten Ausleger ab. Der Ausleger selbst ist am Hilfsrahmen biegesteif befestigt. Er muss nicht starr sein. Wenn der Vorderachshilfsrahmen ohne Gummielement beziehungsweise Gummilager am Ausleger starr verschraubt ist, ist eine gewisse Elastizität des Auslegers sogar notwendig. Insbesondere kann die Verbindung mit einer Steifigkeit von ca. 200 N/mm an der Lager- bzw. Anschraubstelle erfolgen.
Besonders bevorzugt ist ein Vorderachshilfsrahmen, bei dem der wenigstens eine Ausleger über die Lagerstelle an dem linken außenliegenden Längsträger, dem linken innenliegenden Längsträger, dem rechten außenliegenden Längsträger, dem rechten innenliegenden Längsträger, einem linken Türschweller, einem rechten Türschweller oder einem Unterbodenelement des Kraftfahrzeuges befestigbar ist. Besonders bevorzugt ist ein erster länglicher, biegesteifer Ausleger über seine Lagerstelle an dem linken außenliegenden oder linken innenliegenden Längsträger befestigbar und ein zweiter länglicher, biegesteifer Ausleger über seine Lagerstelle an dem rechten außenliegenden oder rechten innenliegenden Längsträger der Kraftfahrzeugkarosserie befestigbar. Alternativ dazu kann ein erster Ausleger über seine Lagerstelle an einem linken Türschweller und ein zweiter Ausleger über seine Lagerstelle an einem rechten Türschweller befestigbar sein. Der zusätzliche wenigstens eine Ausleger erhöht die Lagerbasis des Vorderachshilfsrahmens, ohne dass der eigentliche Vorderachshilfsrahmen vergrößert wird. Dadurch können das Gewicht und die Kosten des Vorderachshilfsrahmens zu einem bekannten Vorderachshilfsrahmen ohne zusätzlichen Ausleger annähernd gleich gehalten werden.
Gemäß einer besonderes bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei dem Vorderachshilfsrahmen vorgesehen sein, dass zwei längliche, biegesteife Ausleger vorgesehen sind, die symmetrisch oder annähernd symmetrisch zur Längsachse des Vorderachshilfsrahmens an dem Vorderachshilfsrahmen angeordnet sind, wobei die Längsachse des Vorderachshilfsrahmens parallel, insbesondere koaxial, zur Symmetrieachse des Kraftfahrzeuges verläuft. Durch eine derartige Ausgestaltung des Vorderachshilfsrahmens kann die Weiterleitung von Pendelstützkräften beziehungsweise Momenten, die auf den Vorderachshilfsrahmen wirken, in den Fußraum und/oder in den Sitzbereich des Kraftfahrzeuges besonders wirksam verhindert werden.
Bevorzugt ist der wenigstens eine Ausleger des Vorderachshilfsrahmens aus Stahl, Aluminium oder Faserverbundwerkstoff ausgebildet. Hierdurch ist der wenigstens eine Ausleger besonders biegesteif ausgebildet.
Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Kraftfahrzeugkarosserie und einen Vorderachshilfsrahmen zur Aufnahme und/oder Abstützung einer oder mehrerer Fahrzeugkomponente(n) des Frontbereiches des Kraftfahrzeuges gelöst, wobei der Vorderachshilfsrahmen gemäß zumindest einer Ausführungsvariante des ersten Aspektes der Erfindung ausgebildet ist.
Ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen entkoppelten Vorderachshilfsrahmen gewährleistet, dass keine Vibrationen zu dem Fußbereich beziehungsweise dem Sitzbereich des Kraftfahrzeuges über den Vorderachshilfsrahmen weitergeleitet werden. Das heißt, ein derartiges Kraftfahrzeug mit einem derartig ausgebildeten Vorderachshilfsrahmen verhindert, dass Vibrationen im Fußbereich beziehungsweise im Sitzbereich des Kraftfahrzeuges auftreten, die insbesondere vom Motor des Kraftfahrzeuges ausgeübt und über Pendelstützen in den Vorderachshilfsrahmen eingeleitet werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei dem Kraftfahrzeug, dass insbesondere ein Personenkraftfahrzeug ist, vorgesehen sein, das eine Befestigungsbrücke vorgesehen ist, die an der Karosserie des Kraftfahrzeuges befestigt ist und die quer zur Symmetrieachse des Kraftfahrzeuges verläuft, wobei der wenigstens eine längliche, biegesteife Ausleger an der Befestigungsbrücke auch lösbar befestigt sein kann. Die Befestigungsbrücke ist vorzugsweise zwischen dem linken innenliegenden und dem linken außenliegenden Längsträger, dem rechten innenliegenden und dem rechten außenliegenden Längsträger, bzw. zwischen den Schwellern und einem außenliegenden Längsträger orthogonal zur Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet. Die Befestigungsbrücke ist insbesondere aus Stahl, Aluminium, Magnesium oder Faserverbundwerkstoff ausgebildet und weist Aufnahmen, insbesondere Bohrungen oder Löcher, zum Befestigen des oder der Ausleger(s) mittels Entkopplungslagern an der Befestigungsbrücke auf. Die Befestigungsbrücke ist vorzugsweise ein längliches Strangpressprofil, Tiefzieh- oder Gußteil.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:
1 in einer Draufsicht einen Vorderachshilfsrahmen eines Kraftfahrzeuges, der gemäß dem erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzip ausgebildet ist,
2 in einer Schnittdarstellung den Vorderachshilfsrahmen gemäß 1,
3 in einer Draufsicht einen anderen Vorderachshilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug, der gemäß dem erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzip ausgebildet ist,
4 in einer perspektivischen Ansicht einen Teil des Vorderachshilfsrahmens gemäß 3 mit einem Ausleger, und
5 einen Ausleger eines erfindungsgemäßen Vorderachshilfsrahmens, der an einer Befestigungsbrücke montiert ist.
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1-5 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die 1 zeigt schematisch in einer Draufsicht einen Vorderachshilfsrahmen 1, der gemäß dem erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzip ausgebildet ist. Der Vorderachshilfsrahmen 1 dient zur Aufnahme und/oder Abstützung einer oder mehrerer Fahrzeugkomponente(n) des Frontbereiches des Kraftfahrzeuges, insbesondere der Aufnahme und Abstützung von Radaufhängungen, Aggregaten, Lenkgetrieben, etc.. Der Vorderachshilfsrahmen 1 erstreckt sich zwischen einem linken außenliegenden Längsträger 10 und einem rechten außenliegenden Längsträger 11 der Kraftfahrzeugkarosserie. Das heißt, der Vorderachshilfsrahmen 1 erstreckt sich quer zur Symmetrieachse 12 des Kraftfahrzeuges. Der Vorderachshilfsrahmen 1 weist zwei Lagerstellen 2a zur Ankopplung des Vorderachshilfsrahmens 1 an den linken innenliegenden Längsträger 14 und den linken außenliegenden Längsträger 10 und zwei Lagerstellen 2b zur Ankopplung des Vorderachshilfsrahmens 1 an den rechten innenliegenden Längsträger 15 und den linken außenliegenden Längsträger 11 auf. Ferner weist der Vorderachshilfsrahmen 1 zusätzlich zwei längliche, biegesteife Ausleger 3, 6 auf, die kraft- und/oder stoffschlüssig an dem Vorderachshilfsrahmen 1 angeordnet sind. Die länglichen, biegesteifen Ausleger 3, 6 sind vorzugsweise an dem Vorderachshilfsrahmen 1 angeschweißt. Bei Mischbauweise, beispielsweise aus Aluminium/Stahl, können diese geschraubt oder formschlüssig verbunden sein.
Die beiden länglichen, biegesteifen Ausleger 3, 6 weisen jeweils an ihrem dem Vorderachshilfsrahmen 1 abgewandtem freien Ende 5 eine Lagerstelle 4 oder eine Anschraubstelle auf. An den Lagerstellen 4 der Ausleger 3, 6 können auch Entkopplungslager, insbesondere Gummilager beziehungsweise Hydrolager, angeordnet werden, die zur Ankopplung des Vorderachshilfsrahmens 1 an die Kraftfahrzeugkarosserie des Kraftfahrzeuges dienen. Die Lagerstellen 4 der Ausleger 3, 6 können Bohrungen zur Aufnahme der Entkopplungslager aufweisen. Alternativ werden z-Achschläge direkt auf die Ausleger aufvulkanisiert oder aufgeschraubt bzw. anderweitig befestigt.
In der 1 ist der Vorderachshilfsrahmen 1 derart ausgebildet beziehungsweise sind die beiden Ausleger 3, 6 derart an den Vorderachshilfsrahmen 1 angeordnet, dass die Ausleger 3, 6 an dem linken innenliegenden oder außenliegenden Längsträger 14, 10 und dem rechten innenliegenden oder außenliegenden Längsträger 15, 11 der Kraftfahrzeugkarosserie befestigbar sind. Alternativ dazu kann der Vorderachshilfsrahmen 1 derart ausgebildet sein, dass dieser über die beiden Ausleger 3, 6 an einem nicht dargestellten linken Türschweller beziehungsweise an einem nicht dargestellten rechten Türschweller befestigbar sind.
Die beiden Ausleger 3, 6 können als Strangpressprofile oder Hohlprofile ausgebildet sein. Insbesondere sind die beiden Ausleger 3, 6 aus Aluminium ausgebildet. Alternativ können diese auch aus Stahl oder Faserverbundwerkstoff etc. ausgebildet sein.
2 zeigt schematisch in einer Schnittdarstellung den Vorderachshilfsrahmen 1 gemäß 1. An dem Vorderachshilfsrahmen 1 ist ein länglicher, biegesteifer Ausleger 3 befestigt, an dessen freien Ende 5 eine Lagerstelle 4 vorgesehen ist, die zur Befestigung des Vorderachshilfsrahmens 1 an der Kraftfahrzeugkarosserie dient. Das heißt, an der Lagerstelle 4 des Auslegers 3 kann ein entsprechendes Entkopplungslager befestigt werden, das zur Ankopplung des Vorderachshilfsrahmens 1 an die Kraftfahrzeugkarosserie des Kraftfahrzeuges dient. Das Entkopplungslager ist nur notwendig, wenn auf Grund zu hoher Spannung in der Verbindung Vorderachshilfsrahmen 1 zum Ausleger, innerhalb des Auslegers und in der Schraubverbindung Ausleger zur Karosserie zu hohe Spannungen auftreten. Über eine starre Verschraubung sind gffs. auch die auf den Vorderachshilfsrahmen 1 einwirkenden Beschleunigungs- und Bremskräfte (haupsächlich in x-Richung) abzusetzen.
Ein derartig ausgebildeter Vorderachshilfsrahmen 1 für ein Kraftfahrzeug ermöglicht, dass die in den Vorderachshilfsrahmen 1 eingeleiteten Pendelstützkräfte nicht zu Vibrationen im Fußraum beziehungsweise im Sitzbereich des Kraftfahrzeuges führen. Durch den wenigstens einen länglichen, biegesteifen Ausleger 3, 6 wird die Lagerbasis des Vorderachshilfsrahmens 1, das heißt die Summe der Stützpunkte des Vorderachshilfsrahmens 1, an der Kraftfahrzeugkarosserie vergrößert, wodurch verhindert wird, dass in den Vorderachshilfsrahmen 1 eingeleitete Pendelstützkräfte zu Vibrationen im Kraftfahrzeuginneren führen. Der wenigstens eine längliche, biegesteife Ausleger 3, 6 erhöht die Lagerbasis beziehungsweise die Anlagepunkte des Vorderachshilfsrahmens 1 an der Kraftfahrzeugkarosserie, ohne dass sich der eigentliche Vorderachshilfsrahmen 1, der sich zwischen den beiden äußeren Längsträgern 10, 11 der Kraftfahrzeugkarosserie erstreckt, merklich vergrößert. Der über nicht dargestellte Entkopplungslager entkoppelte Vorderachshilfsrahmen 1 verbessert die Akustik sowie den Fahr- und Abrollkomfort des Kraftfahrzeuges. Ferner werden durch die Ausleger 3, 6 die fahrdynamischen Eigenschaften des Kraftfahrzeuges verbessert.
3 zeigt schematisch in einer Draufsicht ein anderes Ausführungsbeispiel eines Vorderachshilfsrahmens 1, der gemäß dem erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzip ausgebildet ist. Die beiden Ausleger 3, 6 sind jeweils an einer Befestigungsbrücke 13 der Kraftfahrzeugkarosserie befestigt. Die Befestigungsbrücken 13 sind mit einem Ende an dem linken außenliegenden Längsträger 10 und mit dem anderen Ende an dem linken innenliegenden Längsträger 14 befestigt bzw. mit einem Ende an dem rechten außenliegenden Längsträger 11 und mit dem anderen Ende an dem rechten innenliegenden Längsträger 15 befestigt. Die Befestigungsbrücken 13 ermöglichen eine besonders einfache, insbesondere einfach zugängliche, Befestigung der beiden Ausleger 3, 6. Die beiden Ausleger 3, 6 erstrecken sich parallel beziehungsweise annähernd parallel zu der Symmetrieachse 12 des Kraftfahrzeuges. Hierdurch können insbesondere die in Z-Richtung eingeleiteten Kräfte erheblich verringert werden. Die Befestigungsbrücke 13 erlaubt eine Montage oberhalb der gegebenenfalls notwendigen Leitungen im Bereich zwischen den Schwellern und den Längsträgern.
In 4 ist in einer perspektivischen Ansicht einen Teil des Vorderachshilfsrahmens 1 gemäß 3 dargestellt. Insbesondere ist der Ausleger 6 gezeigt. Dieser erstreckt sich in dieser Ausführungsvariante des Vorderachshilfsrahmens 1 in erster Näherung parallel zur Symmetrieachse des Kraftfahrtzeuges. Der Ausleger 6 weist an seinem freien Ende 5 eine Lagerstelle 4 mit einer Bohrung, in Form eines Auges, auf. Alternativ könnte auch ein Blocklager auf den Ausleger 6 bzw. zwischen Befestigungsbrücke 13 und Ausleger 6 aufvulkanisiert sein oder als Loslager in PTFE/EPDM-Form ausgeführt werden. In beziehungsweise an der Lagerstelle 4 ist ein Entkopplungslager befestigbar, über das der Vorderachshilfsrahmen 1 an der Befestigungsbrücke 13 befestigbar ist. Durch den zusätzlich an dem Vorderachshilfsrahmen 1 angeordneten Ausleger 6 wird verhindert, dass Vibrationen von dem Vorderachshilfsrahmen 1 zu dem Fußbereich und/oder Sitzbereich des Kraftfahrzeuges übertragen werden. Der zusätzlich vorgesehene Ausleger 6 dämpft die Vibrationen.
5 zeigt schematisch in einer perspektivischen Darstellung einen Ausleger 6 eines erfindungsgemäßen Vorderachshilfsrahmens 1, der an einer Befestigungsbrücke 13 montierbar ist. Der Ausleger 6 ist länglich und biegesteif ausgebildet. Der Ausleger 6 weist einen U-förmigen Querschnitt auf. Hierdurch ist der Ausleger 6 leicht und kostengünstig ausgebildet. Der Ausleger 6 kann ein Strangpressprofil, ein Hohlprofil oder ein Druckgussteil mit einem Auge sein. In der dargestellten Form ist der Ausleger 6 nicht als Strangpressprofil gefertigt. Strangpressprofile und aufvulkanisierte oder anderweitig befestigte Block- bzw. Gummilager oder PTFE/Gummi-Elemente (Teflon/Gummi) könnten z. B. zur Anwendung kommen. Die Befestigungsbrücke 13 ist nur erforderlich, wenn der Ausleger 6 nicht direkt auf die Längsträger geschraubt werden kann. Eine Begrenzung stellt die Bodengrenzlinie dar. Seitlich am äußeren oder inneren Längsträger angebrachte Böckchen könnten die automatisierte Verlegung der Brems-, Klima- und Kraftstoffleitungen behindern.
Allgemein betrachtet kann zur Verbesserung des Abrollkomforts ein Kraftfahrzeug eine mittels eines Vorderachshilfsrahmens entkoppelte Vorderachse aufweisen. Die akustische Wirkung der Abkopplung der Vorderachse durch einen derartigen erfindungsgemäßen Vorderachshilfsrahmen ist sehr gut. Die aufgrund von eingeleiteten Pendelstützkräften bzw. Momenten, insbesondere bei Diesel-Aggregaten, deutlich wahrnehmbaren Vibrationen können durch den erfindungsgemäßen Vorderachshilfsrahmen wirksam verringert werden.
Durch die Einleitung von Pendelstützkräften, treten am Vorderachshilfsrahmen Momente um die Fahrzeug-Y-Achse auf. Durch die Verlängerung des Vorderachshilfsrahmens in X-Richtung und eines oder zwei Entkopplungslager verringern sich die in Z-Richtung eingeleiteten Kräfte erheblich und der Vorderachshilfsrahmen wird in seinen elastischen 5 oder 6 Lagern in X-Richtung geführt.
Das oder die eingesetzten elastische(n) Entkopplungslager kann/können in allen sechs kinematischen Freiheitsgraden gefesselt oder aber auch in der Fahrzeuglängsrichtung verschieblich ausgeführt sein. Um die Vibrationen zu minimieren, ist die Sperrung des Freiheitsgrades, mit definierter Nachgiebigkeit, in Z-Richtung entscheidend.
Der Vorderachshilfsrahmen kann als Stahlhilfsrahmen, insbesondere in ein- oder zwei- oder mehrschaliger Stahlblechbauweise, ausgebildet sein. Alternativ kann der Vorderachshilfsrahmen als starrer Aluminium-Vorderachshilfsrahmen ausgebildet sein.
An den insbesondere aus Aluminium ausgebildeten Vorderachshilfsrahmen kann ein Ausleger in Form eines Strangpressprofils, beispielsweise ein Doppel-T-Träger, ein Rechteckprofil, als leichter, relativ graziler Ausleger angeschweißt sein. Die Entkopplungslager auf die Lagerstellen der Ausleger aufvulkanisiert oder anderweitig befestigt werden. Das Entkopplungslager kann beispielsweise ein Hydrolager oder ein PTFE-Kunststoff-Gleitlager sein.
Alternativ kann ein Faserverbund-Biegestab bzw. -balken (ähnlich einer FV-Blattfeder) mit dem Aluminium-Hilfsrahmen fest verschraubt werden und karosserieseitig geführt werden, sodass neben der Abstützfunktion in z-Richtung (gegen den Vibrationseintrag) auch eine Führung des Hilfsrahmen in y-Richtung gewährleistet wird und somit auch die fahrdynamischen Nachteile einer Vorderachshilfsrahmen-Entkopplung teilweise wieder kompensiert werden können.
Bezugszeichenliste

1: Vorderachshilfsrahmen
2a: erste Lagerstellen des Vorderachshilfsrahmens
2b: zweite Lagerstellen des Vorderachshilfsrahmens
3: Ausleger (erster)
4: Lagerstelle eines Auslegers
5: freie Ende eines Auslegers
6: zweiter Ausleger
7: Längsachse des Vorderachshilfsrahmens
10: erste Karosseriestelle/linker außenliegender Längsträger
11: zweite Karosseriestelle/rechter außenliegender Längsträger
12: Symmetrieachse des Kraftfahrzeuges
13: Befestigungsbrücke an der Karosserie des Kraftfahrzeuges
14: erste Karosseriestelle/linker innenliegender Längsträger
15: zweite Karosseriestelle/rechter innenliegender Längsträger wenn nicht erkennbar, braucht dieser auch nicht beziffert werden

Claims

Vorderachshilfsrahmen (1) für ein Kraftfahrzeug zur Aufnahme und/oder Abstützung einer oder mehrerer Fahrzeugkomponente(n) des Frontbereiches des Kraftfahrzeuges, wobei sich der Vorderachshilfsrahmen (1) in der Kraftfahrzeugkarosserie quer zur Symmetrieachse (12) des Kraftfahrzeuges erstreckt, aufweisend zumindest zwei erste Lagerstellen (2a) zur Ankoppelung des Vorderachshilfsrahmens (1) an eine erste Karosseriestelle (10, 14) und zumindest zwei zweite Lagerstellen (2b) zur Ankoppelung des Vorderachshilfsrahmens (1) an eine zweite Karosseriestelle (11, 15), dadurch gekennzeichnet, dass an dem Vorderachshilfsrahmen (1) wenigstens ein länglicher, biegesteifer Ausleger (3, 6) kraft- und/oder stoffschlüssig angeordnet ist, der eine Lagerstelle bzw. Befestigungsstelle (4) zur Ankoppelung des Vorderachshilfsrahmens (1) an die Kraftfahrzeugkarosserie aufweist.
Vorderachshilfsrahmen (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Vorderachshilfsrahmen (1) zwischen einem linken inneren Längsträger (14) oder linken außenliegenden Längsträger (10) und einem rechten inneren Längsträger (15) oder rechten außenliegenden Längsträger (11) der Kraftfahrzeugkarosserie quer zur Symmetrieachse (12) des Kraftfahrzeuges erstreckt, wobei die zumindest zwei ersten Lagerstellen (2a) zur Ankoppelung des Vorderachshilfsrahmens (1) an den linken inneren Längsträger (14) oder linken außenliegenden Längsträger (10) und die zumindest zwei zweiten Lagerstellen (2b) zur Ankoppelung des Vorderachshilfsrahmens (1) an den rechten inneren Längsträger (15) oder rechten außenliegenden Längsträger (11) ausgebildet ist,
Vorderachshilfsrahmen (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstelle bzw. Befestigungsstelle (4) des wenigstens einen Auslegers (3, 6) an dem dem Vorderachshilfsrahmen (1) abgewandten freien Ende (5) des wenigstens einen Auslegers (3, 6) vorgesehen ist.
Vorderachshilfsrahmen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ausleger (3) derart an dem Vorderachshilfsrahmen (1) angeordnet ist, dass dieser parallel oder annähernd parallel zur Symmetrieachse (12) des Kraftfahrzeuges an der Kraftfahrzeugkarosserie befestigbar ist.
Vorderachshilfsrahmen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ausleger (3, 6) ein Strangpressprofil, ein Hohlprofil, ein Biegestab, insbesondere einer Biegefeder, oder ein Druckgussteil mit einem Auge ist.
Vorderachshilfsrahmen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstelle bzw. Befestigungsstelle (4) des wenigstens einen Auslegers (3, 6) länglich ausgebildet ist.
Vorderachshilfsrahmen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Lagerstelle (2a, 2b) des Vorderachshilfsrahmens (1) und an der Lagerstelle bzw. Befestigungsstelle (4) des wenigstens einen Auslegers (3, 6) jeweils ein Entkopplungslager, insbesondere jeweils ein Gummilager, vorgesehen sind.
Vorderachshilfsrahmen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ausleger (3, 6) über die Lagerstelle bzw. Befestigungsstelle (4) an dem linken inneren Längsträger (14) oder linken außenliegenden Längsträger (10), dem rechten inneren Längsträger (15) oder rechten außenliegenden Längsträger (11), einem linken Türschweller, einem rechten Türschweller oder einem Unterbodenelement des Kraftfahrzeuges befestigbar ist.
Vorderachshilfsrahmen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei längliche, biegesteife Ausleger (3, 6) vorgesehen sind, die symmetrisch oder annähernd symmetrisch zur Längsachse (7) des Vorderachshilfsrahmens (1) an dem Vorderachshilfsrahmen (1) angeordnet sind, wobei die Längsachse (7) des Vorderachshilfsrahmens (1) parallel zur Symmetrieachse (12) des Kraftfahrzeuges verläuft.
Vorderachshilfsrahmen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ausleger (3, 6) aus Stahl, Aluminium oder Faserverbundmaterial ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug, aufweisend eine Kraftfahrzeugkarosserie und einen Vorderachshilfsrahmen zur Aufnahme und/oder Abstützung einer oder mehrerer Fahrzeugkomponente(n) des Frontbereiches des Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorderachshilfsrahmen (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Befestigungsbrücke (13) vorgesehen ist, die an der Karosserie des Kraftfahrzeuges befestigt ist und die quer zur Symmetrieachse (12) des Kraftfahrzeuges verläuft, wobei der wenigstens eine längliche, biegesteife Ausleger (3, 6) an der Befestigungsbrücke (13) lösbar befestigt ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsbrücke (13) und der wenigstens eine längliche, biegesteife Ausleger (3, 6) aneinander vulkanisiert oder verschweißt sind.