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Die Erfindung betrifft einen Hilfsrahmen, insbesondere einen Integralträger, für eine Karosserie eines Kraftwagens, 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. Die Längsträgerelemente sind über wenigstens ein in Fahrzeugquerrichtung verlaufendes Querträgerelement miteinander verbunden, wobei der Verbund aus den Längsträgerelementen und dem Querträgerelement durch ein Verstärkungselement ausgesteift ist. Die Längsträgerelemente umfassen jeweils ein zwischen einem vorderen und hinteren Metallgussteil angeordnetes, als energieabsorbierendes Deformationsteil ausgebildetes Längsträgerteil. Das Versteifungselement ist zumindest einerseits mit dem Querträgerelement und andererseits mit den hinteren Metallgussteilen verbunden. Der bekannte Hilfsrahmen weist unerwünscht hohe Kosten auf.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Hilfsrahmen der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass der Hilfsrahmen reduzierte Kosten aufweisen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Hilfsrahmen, insbesondere einen Integralträger für eine Karosserie eines Kraftwagens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Ein solcher Hilfsrahmen, insbesondere ein Integralträger, für eine Karosserie eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, umfasst zumindest zwei Längsträgerelemente. Die Längsträgerelemente verlaufen bezogen auf eine Einbaulage des Hilfsrahmens, welcher dieser einnimmt, wenn er mit der Karosserie verbunden bzw. an dieser gehalten ist, zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung und sind in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandet. Der Hilfsrahmen umfasst ferner zwei zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Querträgerelemente, die in Fahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandet sind und über welche die Längsträgerelemente zumindest mittelbar miteinander verbunden sind. Die Längsträgerelemente sind dabei jeweils zwischen zwei in Fahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandeten Metallgussteilen angeordnet, über welche die Längsträgerelemente mit den Querträgerelementen verbunden sind.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Querträgerelemente jeweils zumindest bereichsweise in die Metallgussteile eingegossen und/oder mit den Metallgussteilen verschweißt sind. Die Metallgussteile des erfindungsgemäßen Hilfsrahmens fungieren als Gussknotenteile und verbinden die Längsträgerelemente mit den Querträgerelementen und darüber die Längsträgerelemente miteinander. Durch das Eingießen und/oder das Verschweißen der Metallgussteile mit den Querträgerelementen können diese besonders schnell und damit zeit- und kostengünstig miteinander verbunden werden, so dass der erfindungsgemäße Hilfsrahmen reduzierte Kosten aufweist. Ferner ist auf diese Weise eine besonders feste Verbindung der Metallgussteile mit den Querträgerelementen und damit der Längsträgerelemente mit den Querträgerelementen realisiert, was mit einem besonders vorteilhaften Unfallverhalten des erfindungsgemäßen Hilfsrahmen einhergeht. Der erfindungsgemäße Hilfsrahmen weist somit ein besonders vorteilhaftes Energieaufnahme- und Energieumwandlungsvermögen auf, so dass Insassen des beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagens vor schwerwiegenden Verletzungen geschützt werden können.
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Das Eingießen der Querträgerelemente in die Metallteile weist weiterhin den Vorteil auf, dass ein zusätzlicher Fügeschritt, wie beispielsweise Schweißen oder Stanznietkleben, entfallen kann. Darüber hat das Eingießen den Vorteil, dass unterschiedliche Materialien, zum Beispiel Aluminium-Gussknoten mit eingegossenen Stahlblechen, verbunden werden können, die ansonsten nur über Stanznietkleben verbunden werden könnten. Darüber hinaus kann durch das Eingießen in einfacher Weise auch bei entsprechend dichter Gestaltung der Eingussbereiche die Gefahr von Kontaktkorrosion zwischen den miteinander zu verbindenden Teilen vermieden werden.
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Das Eingießen wird im Allgemeinen über Formschluss und/oder Kraftschluss und/oder Stoffschluss gewährleistet, wobei die Stoffschlussverbindung üblicherweise nur bei Materialpaarung Aluminium/Aluminium oder zum Beispiel Aluminium/beschichtetem Stahl erfolgt. Das Eingießen kann grundsätzlich in allen Gießverfahren erfolgen. Bei hohen Stückzahlen kommen zumeist Druckguss-, Niederdruck- und Schwerkraftkokillenguss in Anwendung.
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Die vorteilhafte Verbindung der Querträgerelemente mit den Metallgussteilen birgt weiterhin den Vorteil, dass der erfindungsgemäße Hilfsrahmen dadurch eine besonders hohe Steifigkeit aufweist. Diese hohe Steifigkeit kommt einerseits dem Unfallverhalten des Hilfsrahmens zugute. Andererseits führt die hohe Steifigkeit zu einem besonders vorteilhaften Fahrverhalten des Kraftwagens.
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Der erfindungsgemäße Integralträger weist ferner eine besonders geringe Teileanzahl auf, was die Kosten sowie das Gewicht des Hilfsrahmens gering halt. Das geringe Gewicht des Hilfsrahmens führt zu einem geringen Gewicht des Kraftwagens, so dass dieser mit einem nur sehr geringen Energieaufwand betrieben und insbesondere angetrieben werden kann. Dies geht einher mit einem besonders geringen Kraftstoffverbrauch und damit mit geringen CO2-Emissionen. Ein weiterer Vorteil der geschilderten Verbindung der Querträgerelemente mit den Metallgussteilen ist, dass dadurch besonders geringe Toleranzen realisiert werden können.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Metallgussteile sowie die Querträgerelemente zumindest im Wesentlichen aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium, bzw. einer entsprechenden Legierung gebildet. Dies kommt dem geringen Gewicht des Hilfsrahmens und damit des gesamten Kraftwagens zugute, woraus ein geringer Energieverbrauch zum Antreiben des Kraftwagens resultiert.
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Die Längsträgerelemente sind beispielsweise als Strangpressprofile ausgebildet. So können die Längsträgerelemente ein besonders vorteilhaftes Energieaufnahme- und Energieumwandlungsvermögen aufweisen, so dass diese bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Hilfsrahmens und damit des Kraftwagens einen besonders hohen Betrag an Aufprallenergie aufnehmen und effizient in Verformungsenergie umwandeln können. So können Insassen des Kraftwagens vor schwerwiegenden Verletzungen geschützt werden. Eine Strangpressrichtung der Strangpressprofile verläuft dabei beispielsweise zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Metallgussteile zumindest im Wesentlichen aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung gebildet sind, während die Querträgerelemente zumindest im Wesentlichen aus einem Stahl ausgebildet sind. Auch dadurch weist der erfindungsgemäße Hilfsrahmen ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten, ein geringes Gewicht sowie eine hohe Steifigkeit auf.
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Um das Gewicht des erfindungsgemäßen Hilfsrahmens weiter gering zu halten, sind die Längsträgerelemente beispielsweise zumindest im Wesentlichen aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium, bzw. einer entsprechenden Legierung ausgebildet.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Metallgussteile zumindest im Wesentlichen aus Aluminium bzw. aus einer entsprechenden Aluminiumlegierung ausgebildet, während die Quertragerelemente zumindest im Wesentlichen aus einem Stahl ausgebildet sind. Auch dies halt das Gewicht des Hilfsrahmens gering bei gleichzeitiger Realisierung einer Steifigkeit und eines vorteilhaften Unfallverhaltens.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Draufsicht eines Integralträgers für eine Karosserie eines Personenkraftwagens mit Längsträgerelementen, die über jeweilige Metallgussteile mit Querträgerelementen des Integralträgers verbunden sind, wobei die Quertragerelemente mit den Metallgussteilen verschweißt sind und/oder wobei die Querträgerelemente zumindest bereichsweise in die Metallgussteile eingegossen sind;
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2 eine schematische Unteransicht des Hilfsrahmens gemäß 1; und
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3 eine schematische und perspektivische Explosionsansicht des Hilfsrahmens gemäß den 1 und 2.
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1 bis 3 zeigen einen Integralträger 10 für eine Karosserie eines Kraftwagens. Der Integralträger 10 dient beispielsweise dazu, ein Antriebsaggregat, zum Beispiel eine Verbrennungskraftmaschine, zum Antreiben des Personenkraftwagens zu haltern.
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Der Integralträger 10 umfasst zwei Längsträgerelemente 12 und 14. Bezogen auf eine Einbaulage des Integralträgers 10, welche dieser einnimmt, wenn er an der Karosserie befestigt bzw. gehalten ist, sind die Längsträger 12 und 14 in Fahrzeugquerrichtung gemäß einem Richtungspfeil 16 voneinander beabstandet und verlaufen zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung gemäß einem Richtungspfeil 18. in Fahrzeuglängsrichtung bezogen auf die Vorwärtsfahrtrichtung des Personenkraftwagens handelt es sich bei dem Längsträger 12 um den linksseitigen und bei dem Längsträger 14 um den rechtsseitigen Längsträger 12 bzw. 14.
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Der Integralträger 10 umfasst ferner einen vorderen Querträger 20 sowie einen hinteren Querträger 22, welche zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung verlaufen und in Fahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandet sind. Die Längsträger 12 und 14 sind dabei über die Querträger 20 und 22 miteinander verbunden.
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Dazu sind die Längsträger 12 und 14 in Fahrzeuglängsrichtung zwischen einem jeweiligen vorderen Metallgussteil 24 und 26 und einem jeweiligen hinteren Metallgussteil 28 und 30 angeordnet und mit den Metallgussteilen 24, 26, 28 und 30 verbunden.
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Der vordere Querträger 20 ist mit den vorderen Metallgussteilen 24 und 26 beidseitig verbunden, wobei der Querträger 20 beispielsweise mit den Metallgussteilen 24 und 26 verschweißt und/oder zumindest bereichsweise in die Metallgussteile 24 und 26 eingegossen ist.
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Analoges gilt für den hinteren Querträger 22. Zum Verbinden des Querträgers 22 mit den hinteren Metallgussteil 28 und 30 ist der Querträger 22 beidseitig mit den Metallgussteilen 28 und 30 verschweißt und/oder zumindest bereichsweise in diese eingegossen.
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Die Längsträger 12 und 14 sind als jeweilige Strangpressprofile ausgebildet, deren Strangpressrichtung, in welche sie bei ihrer Herstellung stranggepresst werden, zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung gemäß dem Richtungspfeil 18 verläuft. Um das Gewicht des Integralträgers 10 gering zu halten, sind die Längsträger 12 und 14 zumindest im Wesentlichen aus Aluminium bzw. einer entsprechenden Aluminiumlegierung ausgebildet.
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Wie insbesondere den 1 und 2 zu entnehmen ist, fungieren die Metallgussteile 24, 26, 28 und 30 als jeweilige Gussknoten, welche in einem jeweiligen Eckbereich des Integralträgers 10 angeordnet sind und über welche die Längsträger 12 und 14 mit den Querträgern 20 und 24 verbunden sind.
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Die Querträger 20 und 22 sind beispielsweise zumindest im Wesentlichen aus einem Stahl ausgebildet. Somit weist der Integralträger 10 eine hohe Steifigkeit sowie ein hohes Energieaufnahme- und Energieumwandlungsvermögen auf. Insbesondere die Längsträger 12 und 14 können einen hohen Betrag an Aufprallenergie aufnehmen und effizient in Verformungsenergie umwandeln, indem sich bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung der Integralträgers 10 vorteilhaft verformt.
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Um das Gewicht des Integralträgers 10 weiterhin gering zu halten, sind die Metallgussteile 24, 26, 28 und 30 beispielsweise zumindest im Wesentlichen aus Aluminium bzw. aus einer entsprechenden Aluminiumlegierung gebildet.
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Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Metallgussteile 24, 26, 28 und 30 zumindest im Wesentlichen aus Aluminium bzw. einer entsprechenden Aluminiumlegierung ausgebildet sind, während auch die Querträger 20 und 22 zumindest im Wesentlichen aus Aluminium bzw. einer entsprechenden Aluminiumlegierung gebildet sind. Dies halt das Gewicht des Integralträgers 10 besonders gering. Ferner weist dieser dadurch ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten auf, da er ein besonders hohe Energieaufnahme- und Energieumwandlungsvermögen aufweist. So kann der Integralträger 10 einen besonders hohen Betrag an Aufprallenergie aufnehmen und besonders effizient in Verformungsenergie umwandeln.
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Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Metallgussteile 24, 26, 28 und 30 zumindest im Wesentlichen auch Magnesium bzw. einer entsprechenden Magnesiumlegierung gebildet sind, während die Querträgerelemente zumindest im Wesentlichen aus einem Stahl gebildet sind. So weist der Integralträger 10 eine besonders hohe Steifigkeit auf bei gleichzeitiger Realisierung eines geringen Gewichts desselbigen.
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Wie insbesondere der 3 zu entnehmen ist, sind die Querträger 20 und 22 als Rohre ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Querträger 20 und 22 als Strangpressprofile ausgebildet sind, wobei deren Strangpressrichtung beispielsweise zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung gemäß dem Richtungspfeil 16 verläuft.
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Der Integralträger 10 umfasst ferner Aufnahmeteile 32 und 34. Die Aufnahmeteile 32 und 34 sind als Strangpressprofile ausgebildet, deren Strangpressrichtung zumindest im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung gemäß einem Richtungspfeil 37 verläuft.
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Der Integralträger 10 umfasst darüber hinaus Konsolenteile 36 und 38, welche wie die Aufnahmeteile 32 und 34 zumindest im Wesentlichen aus Aluminium bzw. einer entsprechenden Aluminiumlegierung sowie als jeweilige Strangpressprofile ausgebildet sind. Eine Strangpressrichtung der Strangpressprofile verläuft dabei zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung gemäß dem Richtungspfeil 16.
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Die Aufnahmeteile 32 und 34 schließen an die vorderen Metallgussteile 24 und 26 frontseitig an und sind mit diesen verbunden, während die Konsolenteile 36 und 38 in Fahrzeuglängsrichtung heckseitig an die hinteren Metallgussteile 28 und 30 anschließen und mit diesen verbunden sind.
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Der Integralträger 10 umfasst ferner Halteteile 40, 41, 42 und 43 welche Aluminiumblechbauteile ausgebildet sind. Ferner sind Halteteile 44 und 46 für eine Lenkung des Personenkraftwagens vorgesehen, welche als Aluminiumblechbauteile ausgebildet sind. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Halteteile 40, 41, 42, 43, 44 und 46 aus einem Stahl, insbesondere als Stahlblechbauteile, ausgebildet sind.
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Der Integralträger 10 vereint Vorteile von Gussbauteilen, Blechbauteilen und Strangpressprofilen. Somit weist der Integralträger 10 eine hohe Steifigkeit sowie ein vorteilhaftes Unfallverhalten auf.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006009289 A1 [0002]
