DE102011101408A1

DE102011101408A1 - Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102011101408A1
Application number: DE201110101408
Authority: DE
Inventors: Tobias Kramer
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2010-11-25
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2012-05-31
Also published as: CN102556167B; EP2457807B1; CN102556167A; EP2457807A3; EP2457807A2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hilfsrahmen (10) für ein Kraftfahrzeug, umfassend zwei in Fahrtzeuglängsrichtung (FL) betrachtet vordere Funktionsknoten (12, 14) sowie zwei hintere Funktionsknoten (16, 18), jeweils zur Anbindung verschiedener Fahrzeugkomponenten, wobei zwischen den vorderen und hinteren Funktionsknoten (12, 14; 16, 18) ein Verstärkungselement (22) angeordnet ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die beiden vorderen Funktionsknoten (12, 14) ausschließlich über das Verstärkungselement (22) lösbar mit den beiden hinteren Funktionsknoten (16, 18) verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.
Derartige, auch als Fahrschemel bezeichnete Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und bieten neben einer Abkopplung von Störeinflüssen auf den Aufbau bzw. die Karosserie des Kraftfahrzeugs auch den Vorteil, dass diverse Fahrzeugkomponenten leicht zugänglich daran lagerbar sind. Hierzu sind am Hilfsrahmen sogenannte Funktionsknoten ausgebildet, an denen die Fahrzeugkomponenten befestigbar sind und über die der Hilfsrahmen mit der Karosserie des Kraftfahrzeugs verbindbar ist.
Ein gattungsgemäßer, sämtliche Merkmale des Patentanspruches 1 aufweisender Hilfsrahmen zur Aufnahme von Komponenten des Fahrwerks und/oder des Antriebsaggregats des Kraftfahrzeugs ist in der DE 10 2005 055 978 A1 beschrieben. Der offenbarte Hilfsrahmen umfasst im Wesentlichen in Fahrtrichtung verlaufende linke und rechte Längsträger sowie einen die beiden Längsträger verbindenden Querträger. Die Längsträger setzen sich jeweils aus einem vorderen und hinteren Gussknoten sowie einem die beiden Gussknoten verbindenden Rohrprofil zusammen. Jeder Gussknoten umfasst dabei eine Lenkeranbindung sowie entsprechende Anschraubpunkte zur Befestigung des Hilfsrahmen an der Karosserie des Kraftfahrzeugs. Zudem sind die beiden Längsträger über ein Strebenkreuz miteinander verbunden. Als nachteilig erweist sich hierbei insbesondere, dass der Hilfsrahmen aufgrund seines Zusammenbaus aus Knoten in Gussausführung komplettiert durch Quer- und Längsprofile z. B. in Rohrform, eine aufwändig und verhältnismäßig teure gefügte Konstruktion darstellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art unter Vermeidung der genannten Nachteile derart weiter zu bilden, so dass eine kostengünstigere und leichter zu fügende Konstruktion ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
Die Unteransprüche bilden eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung.
In bekannter Art und Weise umfasst der Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug zur Anbindung verschiedener Fahrzeugkomponenten zwei in Fahrtrichtung betrachtet vordere Funktionsknoten sowie zwei, in Fahrrichtung betrachtet dahinter angeordnete, hintere Funktionsknoten. Die Funktionsknoten sind dabei so ausgebildet, dass über diese eine Anbindung diverser Fahrzeugkomponenten am Hilfsrahmen und/oder eine Befestigung des Hilfsrahmen an der Fahrzeugkarosserie ermöglicht ist. Zudem ist zwischen den vorderen und den hinteren Funktionsknoten ein Verstärkungselement angeordnet.
Erfindungsgemäß sind die beiden vorderen Funktionsknoten ausschließlich über das Verstärkungselement lösbar mit den beiden hinteren Funktionsknoten verbunden.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Fixierung der vorderen Funktionsknoten ausschließlich über das Verstärkungselement mit dem hinteren Funktionsknoten benötigt der erfindungsgemäße Hilfsrahmen keine Längsträger mehr. Die nach dem Stand der Technik erforderliche aufwändige Fügung zwischen Funktionsknoten und Längsträger ist somit nicht mehr erforderlich. Dies erweist sich insbesondere in Hinblick auf die Kosten und der nunmehr einfacheren und schnelleren Montage von Vorteil. Zudem weist der erfindungsgemäße Hilfsrahmen aufgrund des Wegfalls der Längsträger im Vergleich zum Stand der Technik ein geringeres Bauteilgewicht auf.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind die beiden hinteren Funktionsknoten als separate Bauteile ausgebildet und mit dem Verstärkungselement lösbar verbunden. Die ebenfalls lösbar mit dem Verstärkungselement verbundenen vorderen Funktionsknoten sind zudem über einen in Fahrzeugquerrichtung ausgerichteten Querträger zueinander festgelegt. Diese Ausführungsform zeichnet sich insbesondere durch ihren strukturellen einfachen Aufbau und der damit verbundenen einfach und schnell durchzuführenden Fügung der einzelnen Komponenten des Hilfsrahmens aus.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung bilden die beiden hinteren Funktionsknoten mit dem Verstärkungselement eine Baueinheit, während die beiden vorderen Funktionsknoten wieder lösbar mit dem Verstärkungselement verbunden sind und über einen in Fahrzeugquerrichtung ausgerichteten Querträger zueinander festgelegt sind. Diese Ausführungsform erweist sich als vorteilhaft, da aufgrund der Ausbildung der hinteren Funktionsknoten und des Verstärkungselements als eine Baueinheit weitere Befestigungs-/Schraubpunkte der hinteren Funktionsknoten zum Verstärkungselement entfallen, was zusätzliches Einsparpotential birgt.
Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung sind entsprechend der ersten Ausführungsform die beiden hinteren Funktionsknoten wiederum als separate Bauteile ausgebildet und mit dem Verstärkungselement lösbar verbunden. Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform sind die beiden vorderen Funktionsknoten jedoch ausschließlich über das Verstärkungselement miteinander verbunden sind. Diese Ausführungsform erweist sich als vorteilhaft, da nunmehr der nach der ersten und zweiten Ausführungsform vorgesehene Querträger zwischen den beiden vorderen Funktionsknoten nicht mehr erforderlich ist, was sich vorteilhaft auf das Bauteilgewicht auswirkt.
Gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung bilden die beiden hinteren Funktionsknoten mit dem Verstärkungselement eine Baueinheit und die beiden vorderen Funktionsknoten sind ausschließlich über das Verstärkungselement miteinander verbunden. Hier erweist sich als besonders vorteilhaft, dass neben dem Wegfall des Querträgers und der damit verbundenen Gewichtsreduzierung auch eine entsprechende Vereinfachung aufgrund des Wegfalls der weiteren Befestigungs-/Schraubpunkte an den hinteren Funktionsknoten realisiert ist.
Das Verstärkungselement kann für obige Ausführungsformen auf verschiedene Art und Weise ausgebildet sein, z. B. in Form einer Strebenkreuzkonstruktion oder als ein plattenförmiges, fachwerkähnlich aufgebautes Bauteil. Wesentlich dabei ist, dass das Verstärkungselement derart ausgebildet und dimensioniert ist, dass es die Funktionalität der weggefallenen Längs- und Querträger mit übernimmt.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die hinteren Funktionsknoten zusätzlich in Fahrzeughochrichtung an der Fahrzeugkarosserie lösbar festgelegt. Hierfür ist die laschenförmig ausgebildete, jeweils eine vordere und hintere Anbindungslasche aufweisende hintere Lenkeranbindungsstelle der hinteren Funktionsknoten über die vordere oder hintere Anbindungslasche zusätzlich an der Fahrzeugkarosserie befestigt. Durch die zusätzliche Befestigung der hinteren Funktionsknoten ist in vorteilhafter Weise eine Steifigkeitserhöhung der hinteren Lenkeranbindungsstelle in Fahrzeughochrichtung sichergestellt.
Vorzugsweise ist hierbei die vordere oder hintere Anbindungslasche der hinteren Lenkeranbindungsstelle mittels einer Schraubverbindung unmittelbar an der Fahrzeugkarosserie befestigt. Dies ist beispielsweise durch eine konstruktive Umgestaltung der vorderen oder hinteren Anbindungslasche, z. B. Ausbildung einer in Fahrzeughochrichtung ausgerichteten Verlängerung an der vorderen oder hinteren Anbindungslasche, realisierbar. Diese Befestigung zeichnet sich insbesondere durch ihre konstruktive Einfachheit und der damit verbundenen kostengünstigen Herstellung aus.
Alternativ kann aber auch die zusätzliche Befestigung der hintere Lenkeranbindungsstelle mittels eines zwischen Fahrzeugkarosserie und der vorderen oder der hinteren Anbindungslasche angeordneten Koppelelements erfolgen. Vorteilhaft ist hierbei, dass durch das Vorsehen eines separaten Koppelelements, dieses für Transportzwecke entfernbar ist, wodurch eine erhöhte Stapeldichte beim Transport ermöglicht ist.
Vorzugsweise erfolgt die zusätzliche, in Fahrzeughochrichtung wirkende Befestigung der hinteren Fahrzeugknoten mittels einer leicht zu montierenden bzw. demontierenden Schraubverbindung.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugzeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugzeichen verwendet.
In der Zeichnung bedeutet:
1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hilfsrahmens;
2 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hilfsrahmens;
3 eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hilfsrahmens;
4 eine Draufsicht auf eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hilfsrahmens;
5 eine Seitenansicht der vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hilfsrahmens, bei dem die hinteren Funktionsknoten unmittelbar an der Fahrzeugkarosserie befestigt sind, und
6 eine weitere Seitenansicht der vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hilfsrahmens, bei dem die hinteren Funktionsknoten unter Zwischenschaltung eines Koppelelements an der Fahrzeugkarosserie befestigt sind.
1 bis 4 zeigen mehr oder minder schematisch in einer Draufsicht jeweils einen insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichneter Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug.
Der Hilfsrahmen 10 gemäß 1 weist in Fahrzeuglängsrichtung FL betrachtet zwei vordere Funktionsknoten sowie zwei hintere Funktionsknoten auf, nämlich einen ersten vorderen Funktionsknoten 12, einen zweiten Funktionsknoten 14, einen ersten hinteren Funktionsknoten 16 sowie einen zweiten hinteren Funktionsknoten 18.
Die beiden vorderen Funktionsknoten 12, 14 sind über einen in Fahrzeugquerrichtung FQ ausgerichteten Querträger 20 übereinander verbunden.
Wie 1 weiter zu entnehmen ist, sind hierbei die vorderen Funktionsknoten 12, 14 ausschließlich über ein, insgesamt mit der Bezugsziffer 22 bezeichnetes Verstärkungselement mit dem hinteren Funktionsknoten 16, 18 verbunden.
Entsprechend dieser Ausführungsform ist das Verstärkungselement 22 als eine Strebenkreuzkonstruktion ausgebildet und weist zwei in Fahrzeuglängsrichtung FL ausgerichtete, den ersten vorderen und den ersten hinteren Funktionsknoten 12, 16 sowie den zweiten vorderen und den zweiten hinteren Funktionsknoten 14, 18 miteinander verbindende Längsstreben 24, 26, zwei in Fahrzeugquerrichtung FQ ausgerichtete, den ersten und zweiten vorderen Funktionsknoten 12, 14 sowie den ersten und zweiten hinteren Funktionsknoten 16, 18 miteinander verbindende Querstreben 28, 30 und zwei diagonal ausgerichtete, den ersten vorderen und den zweiten hinteren Funktionsknoten 12, 18 sowie den zweiten vorderen und den ersten hinteren Funktionsknoten 14, 16 miteinander verbindende Diagonalstreben 32, 34 auf.
Wie 1 weiter zu entnehmen ist, weisen die hinteren Funktionsknoten 16, 18 jeweils eine laschenförmig ausgebildete Lenkeranbindungsstelle 36 auf. Die Lenkeranbindungsstelle 36 umfasst jeweils eine in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet vordere Anbindungslasche 38 sowie eine hintere Anbindungslasche 40.
Gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform sind dabei die hinteren Funktionsknoten 16, 18 als separate Bauteile ausgebildet und lösbar mit der Querstrebe 30 sowie den Diagonalstreben 32 bzw. 34 verbunden.
Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform ist im Gegensatz zu der bereits beschriebenen ersten Ausführungsform das Verstärkungselement als ein plattenförmiges, fachwerkähnlich aufgebautes Bauteil ausgebildet.
Zudem sind die beiden hinteren Funktionsknoten 16, 18 keine separaten Bauteile, sonder bilden mit dem plattenförmig, fachwerkähnlich aufgebauten Verstärkungselement 22 eine Baueinheit. Durch diese Art der Ausführung entfallen die hinteren Schraubpunkte zum Verstärkungselement, was zusätzliches Einsparpotential wird.
Die in 3 dargestellte Ausführungsform des Hilfsrahmens 10 zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die beiden vorderen Funktionsknoten 12, 14 ausschließlich über das Verstärkungselement 22 miteinander verbunden sind. D. h., dass der in den beiden vorherigen Ausführungsbeispielen noch vorhandene Querträger 20 nunmehr ebenfalls aufgelöst ist.
Wie 3 weiterhin zu entnehmen ist, sind die beiden hinteren Funktionsknoten 16, 18 wiederum als separate Bauteile ausgebildet und lösbar mit dem Verstärkungselement 22 verbunden. Vorliegend ist das Verstärkungselement 22 wiederum als ein plattenförmiges, fachwerkähnliches Bauteil ausgebildet.
Das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die beiden vorderen Funktionsknoten 12, 14 wiederum ausschließlich über das Verstärkungselement 22, d. h. querträgerlos miteinander verbunden sind. Im Gegensatz zu dem in 3 dargestellten Ausführungsform sind nunmehr jedoch die hinteren Funktionsknoten 16, 18 nicht als separate Bauteile ausgebildet, sondern bilden mit dem Verstärkungselement 22 eine Baueinheit.
Wie aus 5 ersichtlich, ist an der vorderen Anbindungslasche 38 eine Verlängerung ausgebildet, über die der hintere Funktionsknoten 18 mittels einer, hier lediglich schematisch dargestellten, zusätzlichen Schraubverbindung 42 in Fahrzeughochrichtung FH mit der Fahrzeugkarosserie 44 verbunden ist. D. h., dass der erfindungsgemäße Hilfsrahmen 10 neben den hier lediglich schematisch dargestellten regulären Schraubverbindungen 46, über die zusätzliche Schraubverbindung 42 in Fahrzeughochrichtung FH zusätzlich festgelegt ist. Durch die zusätzliche Befestigung ist in vorteilhafter Weise eine erhöhte Steifigkeit der hinteren Lenkeranbindungsstelle 36 in Fahrzeughochrichtung FH gewährleistet.
Bei der in 6 dargestellten Ausführungsform ist die zusätzliche Befestigung der hinteren Anbindungsstelle 36 des hinteren Funktionsknoten 18 mittels eines zwischen Fahrzeugkarosserie 44 und der vorderen Anbindungslasche 38 angeordneten Koppelelements 48 ausgeführt.
Bezugszeichenliste

10: Hilfsrahmen
12: erster vorderer Funktionsknoten
14: zweiter vorderer Funktionsknoten
16: erster hinterer Funktionsknoten
18: zweiter hinterer Funktionsknoten
20: Querträger
22: Verstärkungselement
24: Längsstrebe
26: Längsstrebe
28: Querstrebe
30: Querstrebe
32: Diagonalstrebe
34: Diagonalstrebe
36: hintere Lenkeranbindungsstelle
38: vordere Anbindungslasche
40: hintere Anbindungslasche
42: zusätzliche Schraubverbindung
44: Karosserie
46: reguläre Schraubverbindungen
48: Koppelelement
FQ: Fahrzeugquerrichtung
FL: Fahrzeuglängsrichtung
FH: Fahrzeughochrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005055978 A1 [0003]

Claims

Hilfsrahmen (10) für ein Kraftfahrzeug, umfassend zwei in Fahrtzeuglängsrichtung (FL) betrachtet vordere Funktionsknoten (12, 14) sowie zwei hintere Funktionsknoten (16, 18), jeweils zur Anbindung verschiedener Fahrzeugkomponenten, wobei zwischen den vorderen und hinteren Funktionsknoten (12, 14; 16, 18) ein Verstärkungselement (22) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden vorderen Funktionsknoten (12, 14) ausschließlich über das Verstärkungselement (22) lösbar mit den beiden hinteren Funktionsknoten (16, 18) verbunden sind.
Hilfsrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden hinteren Funktionsknoten (16, 18) lösbar mit dem Verstärkungselement (22) verbunden sind, und dass die beiden vorderen Funktionsknoten (12, 14) zusätzlich über einen in Fahrzeugquerrichtung (FQ) ausgerichteten Querträger (20) miteinander verbunden sind.
Hilfsrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden hinteren Funktionsknoten (16, 18) mit dem Verstärkungselement (22) eine Baueinheit bilden, und dass die beiden vorderen Funktionsknoten (12, 14) zusätzlich über einen in Fahrzeugquerrichtung (FQ) ausgerichteten Querträger (20) miteinander verbunden sind.
Hilfsrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden hinteren Funktionsknoten (16, 18) lösbar mit dem Verstärkungselement (22) verbunden sind, und dass die beiden vorderen Funktionsknoten (12, 14) ausschließlich über das Verstärkungselement (22) miteinander verbunden sind.
Hilfsrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden hinteren Funktionsknoten (16, 18) mit dem Verstärkungselement (22) eine Baueinheit bilden, und dass die beiden vorderen Funktionsknoten (12, 18) ausschließlich über das Verstärkungselement (22) miteinander verbunden sind.
Hilfsrahmen nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (22) als eine Strebenkreuzkonstruktion ausgebildet ist.
Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (22) als ein plattenförmiges, fachwerkähnliches Bauteil ausgebildet ist.
Hilfsrahmen nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hinteren Funktionsknoten (16, 18) jeweils einen laschenförmig ausgebildeten, in Fahrzeuglängsrichtung (FL) betrachtet eine vordere und eine hintere Anbindungslasche (38, 40) aufweisende hinteren Lenkeranbindungsstelle (36) aufweisen, wobei die hinteren Funktionsknoten (16, 18) jeweils über die vordere oder hintere Anbindungslasche (38, 40) der hinteren Lenkeranbindungsstelle (36) in Fahrzeughochrichtung (FH) an der Fahrzeugkarosserie (44) befestigt sind.
Hilfsrahmen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere oder hintere Anbindungslasche (38, 40) der hinteren Lenkeranbindungsstelle (36) unmittelbar an der Fahrzeugkarosserie (44) befestigt ist.
Hilfsrahmen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere oder hintere Anbindungslasche (38, 40) der hinteren Lenkeranbindungsstelle (36) unter Zwischenschaltung eines Koppelelements (48) an der Fahrzeugkarosserie (44) befestigt ist.
Hilfsrahmen nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere oder hintere Anbindungslasche (38, 40) mittels einer Schraubverbindung (42) zusätzlich an der Fahrzeugkarosserie (44) befestig ist.