DE102011075339A1

DE102011075339A1 - Suspension subframe for motor vehicle, has front transverse carrier and rear transverse carrier, where both carriers are connected to closed subframe over two longitudinal carriers

Info

Publication number: DE102011075339A1
Application number: DE201110075339
Authority: DE
Inventors: Johann-Stefan Lerch; Guenter Knauer; Sebastian Irmer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2011-05-05
Filing date: 2011-05-05
Publication date: 2012-11-08

Abstract

The suspension subframe has a front transverse carrier (2) and a rear transverse carrier (3), where both the carriers are connected to a closed auxiliary subframe (1) over two longitudinal carriers (4,4'). The longitudinal carriers are curved between the front and the rear transverse carriers and are connected with the transverse carriers, so that the longitudinal carriers are visible on the curvature position (10,10') in the driving direction (F) of the motor vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft einen vorderen Fahrschemel für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs und bezweckt die Ausbildung eines solchen Fahrschemels als crashoptimierter Vorderachsträger, umfassend einen vorderen Querträger und einen hinteren Querträger, die über zwei Längsträger zu einem geschlossenen Hilfsrahmen verbunden sind, welcher von unten an einem Vorderwagenmodul einer Fahrzeugkarosserie befestigt wird.The invention relates to a front subframe for a motor vehicle according to the preamble of the first claim and the purpose of the formation of such a subframe as a crash-optimized front axle, comprising a front cross member and a rear cross member, which are connected via two longitudinal members to a closed subframe, which from below a front end module of a vehicle body is fastened.

Ein derartiger Fahrschemel, der auch als Hilfsrahmen bezeichnet wird, ist aus der DE 102 35 110 A1 bekannt. Der Hilfsrahmen liegt dabei zumeist unterhalb des Fahrzeugmotors. Solche Fahrschemel werden dazu eingesetzt, Teilbereiche des Vorderwagens eines Kraftfahrzeuges vorzumontieren und die vormontierte Einheit dann in die Karosserie des Fahrzeugs einzufügen und mit dieser zu verbinden. An dem Fahrschemel werden Fahrzeugkomponenten wie beispielsweise eine Radaufhängung oder auch hydraulische Aggregate für eine Fahrzeuglenkung und dergleichen angebracht. Außerdem ist es auch möglich, den Fahrzeugmotor selbst unmittelbar an dem Fahrschemel abzustützen.Such a subframe, which is also referred to as a subframe, is from the DE 102 35 110 A1 known. The subframe is usually below the vehicle engine. Such subframes are used to pre-assemble portions of the front end of a motor vehicle and then insert the preassembled unit in the body of the vehicle and to connect with this. On the subframe vehicle components such as a suspension or hydraulic units for vehicle steering and the like are attached. In addition, it is also possible to support the vehicle engine itself directly to the subframe.

Die EP 1 187 753 B1 beschreibt so einen Fahrschemel für aktive und passive Crashsicherheit, mit dem eine Erhöhung der Steifigkeit des Vorderwagens im Fahrbetrieb erzielt wird. Kennzeichnend hierfür ist der zusätzliche, in sich geschlossene Hilfsrahmen, der eine weitere Crashebene unterhalb einer Hauptcrashebene des Vorderwagens bildet, die bei herkömmlichen Fahrzeugkarosserien durch zwei sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Längsträger gebildet wird. Aufgrund seiner Anordnung bzw. Befestigung von unten an einer Kraftfahrzeugkarosserie wird eine Verminderung der auftretenden Verformungen im Bodenbereich der Fahrgastzelle und damit eine Verminderung der Verletzungsgefahr im Fußraum erreicht. Dies gilt insbesondere für Fahrzeuge mit einem kurzen Vorderwagen, wie beispielsweise bei Personenwagen der Kompaktklasse und bei Kleinwagen. Gerade bei solchen Fahrzeugen sind im Falle eines Crashs die zur Verformung und damit zur Energieabsorption zur Verfügung stehenden Wege verhältnismäßig kurz, so dass anzustreben ist, das Verformungspotential der vorhandenen Komponenten möglichst gut auszunutzen, um die Fahrzeuginsassen und auch den Unfallgegner möglichst wirkungsvoll zu schützen.The EP 1 187 753 B1 describes a subframe for active and passive crash safety, with which an increase in the stiffness of the front end while driving is achieved. Characteristic of this is the additional, self-contained subframe, which forms a further Crashebene below a Hauptcrashebene of the front end, which is formed in conventional vehicle bodies by two longitudinally extending in the vehicle longitudinal members. Due to its arrangement or attachment from below to a motor vehicle body, a reduction of the occurring deformations in the floor area of the passenger compartment and thus a reduction of the risk of injury in the footwell is achieved. This is especially true for vehicles with a short front end, such as in passenger cars of the compact class and small cars. Especially in such vehicles in the event of a crash, the available for deformation and thus energy absorption paths are relatively short, so it should be striven to exploit the deformation potential of the existing components as well as possible to protect the vehicle occupants and the accident opponents as effectively as possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahrschemel der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass dieser im Falle einer unfallbedingten Verformung bzw. im Falle eines Fahrzeugcrashs ein möglichst hohes Energieabsorptionsvermögen besitzt.The invention has for its object to make a subframe of the type mentioned so that it has the highest possible energy absorption capacity in the event of an accidental deformation or in the event of a vehicle crash.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung beschreiben die abhängigen Ansprüche.The object is solved by the features of the first claim. Preferred embodiments of the invention describe the dependent claims.

Nach der Erfindung ist ein Fahrschemel für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen vorderen Querträger und einen hinteren Querträger, die über zwei Längsträger zu einem geschlossenen Hilfsrahmen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträger zwischen dem vorderen und dem hinteren Querträger gekrümmt und so mit diesen verbunden sind, dass sie von der Krümmungsstelle an, in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs gesehen, nach vorne außen verlaufen, so dass sich ihr Abstand voneinander in seitlicher Richtung nach vorne vergrößert.According to the invention, a subframe for a motor vehicle, comprising a front cross member and a rear cross member, which are connected via two side members to a closed subframe, characterized in that the side members between the front and the rear cross member are curved and thus connected thereto in that, viewed from the point of curvature, they extend forwards, viewed in the direction of travel of the motor vehicle, so that their distance from one another increases in a laterally forward direction.

Das hat den Vorteil, dass im Falle eines frontalen Aufpralls des Kraftfahrzeuges, bei dieser Konstruktionsanordnung die Verformung durch die Krümmungsstelle an den Längsträgern vorgegeben ist und ein optimaler Energieabbau durch die Längsträger erfolgt, die durch den Seitenknick zusätzliche Energie definiert abbauen, da die Profile während des Crashverlaufs nicht abreißen. Weiter kommt noch vorteilhaft hinzu, dass durch ein Verbleiben des gesamten Schweißverbundes des vorderen Trägerbereichs die vorderen Fahrzeugräder mit der Achse verbunden bleiben und sich bei ihrer Rückwärtsbewegung nach hinten gegen die Radhäuser abstützen.This has the advantage that in the case of a frontal impact of the motor vehicle, in this design arrangement, the deformation is predetermined by the curvature of the longitudinal beams and an optimal energy reduction by the side members takes place, which defined by the side bend reduce additional energy because the profiles during the Do not tear off crash course. Next comes even more advantageous that remain by remaining the entire welded joint of the front support portion, the front vehicle wheels with the axle and are supported in their backward movement towards the rear against the wheel arches.

Weitere bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass links und rechts jeweils ein nach vorne, oben und seitlich überstehendes Eckteil, insbesondere aus einem Leichtmetall-Strangpressprofil, vorgesehen ist, das am jeweiligen Längsträger und/oder am vorderen Querträger angebracht ist. Durch die Lage der überstehenden Eckteile wird der Crashverlauf anfänglich bestimmt und es findet ein seitliches Wegschwenken der Eckprofile statt. Dabei werden die Längsträger nach unten gedrückt und ihre Krümmung nach außen wird verstärkt, was vorteilhafterweise viel Energie abbaut und den Bauraum über dem Fahrschemel nach oben nicht verkleinert.Further preferred embodiments of the invention are characterized in that on the left and right in each case a forward, top and laterally projecting corner part, in particular of a light metal extruded profile is provided, which is attached to the respective side member and / or on the front cross member. Due to the position of the protruding corner parts of the crash course is initially determined and there is a lateral pivoting away the Eckprofile instead. The side members are pressed down and their curvature is amplified outwards, which advantageously dissipates a lot of energy and does not reduce the space above the subframe upwards.

Wenn die Quer- und/oder Längsträger und/oder die Eckteile aus Profilteilen aus einer schweißbaren Leichtmetalllegierung bestehen und durch Schweißen miteinander verbunden sind begünstigt dies sowohl den Leichtbau als auch den Energieabbau beim Crash. So können die Längsträger vorteilhafterweise nach außen gebogene, gezogene Strangpressrohre und die Profilteile der Querträger hohlprofilartig, insbesondere zu einem Kastenprofil aus L-förmigen Blechprofilen, zusammen gebaut sein. Dabei ist es für die Gesamtkonstruktion günstig, wenn an den Quer- und/oder Längsträgern Anlageflächen für Radführungslenker und/oder Motorträger und/oder Motorlager und/oder für eine direkte oder indirekte Anbindung an einen Fahrzeug-Aufbau vorgesehen sind und wenn jedes Eckteil eine Aufnahmegabel für einen Radlenker, insbesondere für eine Zugstrebe, besitzt. Außerdem wird der Zusammenbau optimiert, wenn der Fahrschemel von unten an ein Vorderwagenmodul einer Kraftfahrzeugkarosserie angefügt und mit diesem verbunden werden kann.If the transverse and / or longitudinal members and / or the corner parts of profile parts consist of a weldable light metal alloy and are joined together by welding, this promotes both the lightweight construction and the energy reduction in the crash. Thus, the longitudinal beams advantageously outwardly curved, drawn extruded tubes and the profile parts of the cross member hollow profile, in particular to a box section of L-shaped sheet metal profiles, be built together. It is favorable for the overall construction, if at the transverse and / or longitudinal beams contact surfaces for Radführungslenker and / or engine mounts and / or engine mounts and / or for a direct or indirect connection to a vehicle body are provided and if each corner part has a receiving fork for a Radlenker, in particular for a tie rod. In addition, the assembly is optimized when the subframe can be attached from below to a front end module of a motor vehicle body and connected to it.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung näher dargestellt. Dazu zeigt die einzige Figur eine räumliche Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Fahrschemel mit einem in Vorwärtsfahrtrichtung zeigenden Pfeil F.A preferred embodiment of the invention is illustrated in more detail in the following description and the accompanying drawings. For this purpose, the single FIGURE shows a spatial plan view of a subframe according to the invention with an arrow pointing in the forward direction arrow F.

Das Ausführungsbeispiel nach der Figur zeigt einen Fahrschemel für ein Kraftfahrzeug, der aus einem vorderen Querträger 2, einem hinteren Querträger 3, jeweils hohlprofilartig, aus L-förmigen Blechprofilen zu einem Kastenprofil zusammen geschweißt, sowie aus zwei Längsträgern, links 4 und rechts 4', einen geschlossenen Hilfsrahmen 1 bildet. Dabei bestehen sämtliche Teile 2 bis 4, 4' aus Leichtmetall und sind miteinander zu einer geschlossenen Rahmenstruktur verschweißt, die von unten an ein nicht gezeichnetes Frontmodul herangeführt und an diesem mittels Anlageflächen 7 befestigbar ist. Die Befestigung erfolgt jeweils von unten, das heißt von der Bodenseite her. Dies ist deswegen vorteilhaft, weil bei der Montage der Hilfsrahmen 1 von unten an die Fahrzeugkarosserie herangefahren wird und nach einer vollständigen Montage die Befestigungsmittel zum Zweck einer etwaigen Demontage weiterhin einfach zugänglich bleiben. Der Hilfsrahmen 1 wird von unten an der Fahrzeugkarosserie lösbar befestigt, dabei setzt dieser den Boden der Fahrzeugkarosserie im wesentlichen horizontal fort. Er bildet eine untenliegende Crashebene zum Abbau von Energie durch Verformung im Falle eines frontalen Aufpralls auf ein Hindernis. An der vorderen linken und rechten Ecke des Hilfsrahmens 1, am vorderen Querträger 2 in Verbindung mit jeweils einem Längsträger links 4 oder rechts 4', ist jeweils ein nach vorne, zur jeweiligen Seite und nach oben überstehender Knoten aus einem Leichtmetall-Strangpressprofil als Eckteil 5, 5', mit einer Aufnahmegabel 8 für eine nicht gezeichnete Radlenkerzugstrebe, angeschweißt. Diese Eckteile 5, 5' kommen von den Teilen des Hilfsrahmens 1 bei einem Crash als erste mit einem sich vor dem Fahrzeug befindlichen Hindernis in Kontakt und bilden sozusagen die Auflager für die dann einsetzende Belastung und Verformung des Hilfsrahmens 1, der eine weitere, seine Verformung beeinflussende Gestaltung aufweist, nämlich dass die Längsträger 4, 4' zwischen dem vorderen und dem hinteren Querträger (2, 3) gekrümmt und so mit diesen verbunden sind, dass sie, als nach außen gebogene, gezogene Strangpressrohre, von der Krümmungsstelle an, in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs gesehen, nach vorne außen verlaufen, so dass sich ihr Abstand zueinander nach vorne vergrößert. Diese Gestaltungsmaßnahmen gewährleisten bei einem Frontal- oder Offsetcrash eine günstige Krafteinleitung in den Hilfsrahmen 1 der deshalb wie folgt unter Abbau von Energie verformt wird: Zuerst, nach Anlage der Eckteile 5, 5' mit ihrer jeweiligen Frontseite 6, 6' an dem Hindernis, wird jedes der beiden Eckteile 5, 5' nach hinten gedrückt, was den jeweiligen Längsträger 4, 4' unter Biegespannung und den Querträger 2 unter Zugspannung bringt, bis die Träger durch eine den Spannungen entsprechende energieabbauende Verformung nachgeben, ohne dass sich deren Verbindungen zueinander und zu den Eckteilen 5, 5' lösen. Dabei verändert sich der Querschnitt des vorderen Querträgers 2 unter Anlage an dem Hindernis, er wird, in Fahrtrichtung gesehen, zusammengedrückt. Während beide Längsträger 4, 4' im vor der Krümmung liegenden Bereich 9, 9', in horizontaler Richtung gesehen, nach außen gebogen und gefaltet werden bis sich der vordere Querträger 2, im Wesentlichen auf Höhe der Krümmung 10, 10' der Längsträger 4, 4', nicht weiter dem hinteren Querträger 3 annähert. In vertikaler Richtung gesehen, bewirkt ein Biegemoment aufgrund der gegenüber der Träger des Hilfsrahmens 1 nach oben versetzt auf das Hindernis auftreffenden Eckteile 5, 5' eine Biegung der Längsträger 4, 4' zwischen den beiden Querträgern nach unten mit einer tiefsten Stelle im Bereich hinter dem vorderen Querträger 2, der mit den Eckteilen 5, 5' an dieser tiefsten Stelle abgeknickt wieder schräg nach oben verläuft.The embodiment of the figure shows a subframe for a motor vehicle, which consists of a front cross member 2 , a rear cross member 3 , each hollow profile-like, from L-shaped sheet metal profiles welded together to form a box section, as well as two side rails, left 4 and right 4 ' , a closed subframe 1 forms. There are all parts 2 to 4 . 4 ' made of light metal and are welded together to form a closed frame structure, which brought from below to a non-subscribed front module and this by means of contact surfaces 7 is fastened. The attachment is made from below, that is from the bottom side. This is advantageous because during assembly of the subframe 1 is approached from below to the vehicle body and after a complete assembly, the fasteners continue to be easily accessible for the purpose of disassembly. The subframe 1 is releasably secured from below to the vehicle body, while this continues the bottom of the vehicle body substantially horizontally. It forms an underlying crash layer to reduce energy by deformation in the event of a frontal impact on an obstacle. At the front left and right corner of the subframe 1 , on the front cross member 2 in conjunction with one longitudinal member each on the left 4 or right 4 ' , is in each case a forward, to the respective side and upwardly projecting node of a light metal extruded profile as a corner part 5 . 5 ' , with a receiving fork 8th for a not drawn Radlenkerzugstrebe, welded. These corner pieces 5 . 5 ' come from the parts of the subframe 1 in a crash as the first with an obstacle located in front of the vehicle in contact and form, so to speak, the support for the then incurring load and deformation of the subframe 1 having another, affecting its deformation design, namely that the side members 4 . 4 ' between the front and the rear cross member ( 2 . 3 ) are curved and connected to them so that they, as outwardly bent, drawn extruded tubes, seen from the point of curvature, seen in the direction of travel of the motor vehicle, extend forwards, so that their distance from each other increases forward. These design measures ensure a favorable force introduction into the subframe in the event of a frontal or offset crash 1 which is therefore deformed as follows with the removal of energy: First, after installation of the corner pieces 5 . 5 ' with their respective front 6 . 6 ' At the obstacle, each of the two corner pieces becomes 5 . 5 ' pressed back, what the respective side member 4 . 4 ' under bending stress and the cross member 2 under tension brings until the carrier yield by a voltage corresponding to the energy-dissipating deformation, without their connections to each other and to the corner parts 5 . 5 ' to solve. This changes the cross section of the front cross member 2 under contact with the obstacle, it is compressed, seen in the direction of travel. While both side members 4 . 4 ' in the area lying in front of the bend 9 . 9 ' When viewed in the horizontal direction, bent outwards and folded until the front cross member 2 , essentially at the height of the curvature 10 . 10 ' the side member 4 . 4 ' , not further to the rear cross member 3 approaches. Seen in the vertical direction, causes a bending moment due to the opposite of the support of the subframe 1 offset upward on the obstacle hitting corner pieces 5 . 5 ' a bend of the side members 4 . 4 ' between the two cross members down with a lowest point in the area behind the front cross member 2 that with the corner pieces 5 . 5 ' at this lowest point kinked again runs diagonally upwards.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10235110 A1 [0002]
EP 1187753 B1 [0003]

Claims

Subframe for a motor vehicle, comprising a front cross member ( 2 ) and a rear cross member ( 3 ), which have two longitudinal members ( 4 . 4 ' ) to a closed subframe ( 1 ), characterized in that the longitudinal members ( 4 . 4 ' ) between the front and the rear cross member ( 2 . 3 ) are curved and connected to them so that they are from the point of curvature ( 10 . 10 ' ), seen in the direction of travel (F) of the motor vehicle, extend forwards, so that increases their distance from each other in the lateral direction to the front.

Subframe according to claim 1, characterized in that left and right each one forward, top and laterally projecting corner part ( 5 . 5 ' ), in particular from a light metal extruded profile, is provided, which on the respective side member ( 4 . 4 ' ) and / or on the front cross member ( 2 ) is attached.

Subframe according to one of claims 1 or 2, characterized in that the transverse and / or longitudinal members ( 2 . 3 . 4 . 4 ' ) and / or the corner pieces ( 5 . 5 ' ) consist of profile parts of a weldable light metal alloy and are joined together by welding.

Subframe according to one of claims 1 to 3, characterized in that the longitudinal members ( 4 . 4 ' ) are outwardly bent, drawn extruded tubes.

Subframe according to one of claims 1 to 4, characterized in that the profile parts of the cross member ( 2 . 3 ) hollow profile, in particular to a box section of L-shaped sheet metal profiles, are assembled together.

Subframe according to one of claims 1 to 5, characterized in that on the transverse and / or longitudinal members ( 2 . 3 . 4 . 4 ' ) Contact surfaces ( 7 ) are provided for Radführungslenker and / or engine mounts and / or engine mounts and / or for a direct or indirect connection to a vehicle body.

Subframe according to one of claims 1 to 6, characterized in that each corner part ( 5 . 5 ' ) a receiving fork ( 8th ) for a Radlenker, in particular for a tension strut, has.

Subframe according to one of claims 1 to 7, characterized in that it can be attached from below to a front end module of a motor vehicle body and connected thereto.