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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit einer hinteren Unterbaustruktur, die einen Boden und zwei zu einander beabstandete, zumindest im vorderen und hinteren Bereich mit einem Querträger verbundene Längsträger und Federteller zur Abstützung von Spiralfedern aufweist.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 022 916 ist ein Kraftfahrzeug mit einer Bodengruppe bekannt, die einen Querträger aufweist, der im Querschnitt die Form eines nach oben offen U-Profils besitzt. Die als Seitenwände des Querträgers dienenden U-Profil-Schenkel sind an ihren freien Enden mit Schweißflansche versehen, an denen der Querträger mit dem Bodenblech der Bodengruppe verschweißt ist. An den stirnseitigen Enden des Querträgers ist je ein Federaufnahmebereich vorgesehen, an dem je ein Federteller zur Aufnahme einer Schraubenfeder befestigt ist. Die Schraubenfeder dient dabei zur Abstützung einer Hinterachseinheit gegen den Querträger.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen vorzuschlagen, bei dem der Querträger mit einfachen konstruktiven Maßnahmen, insbesondere hinsichtlich seiner Gestalt und seiner statischen und dynamischen Belastbarkeit zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, wonach ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, mit einer Unterbaustruktur, die einen Boden und zwei zu einander beabstandete, zumindest im vorderen und hinteren Bereich mit einem Querträger verbundene Längsträger und Federteller zur Abstützung von Spiralfedern aufweist, wobei der im hinteren Bereich des Fahrgestells angeordnete Querträger als Hohlprofil ausgebildet ist, dessen Mantelwandung aus wenigstens zwei miteinander verbundenen Einzelträgerprofilen gebildet ist.
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Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Querträgers ist dieser sowohl hinsichtlich seiner geometrischen Gestaltungsmöglichkeit als auch hinsichtlich seiner dynamischen und statischen Belastbarkeit an unterschiedliche Randbedingungen bei der Konstruktion und Betrieb eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens anpassbar. Allein bereits der hohlprofilige Aufbau des Querträgers verleiht diesem, ohne dass zu seiner Aussteifung weitere Bauteile des Fahrgestells, insbesondere das Bodenblech der Bodengruppe herangezogen werden müssen, eine im Vergleich zu einem im Querschnitt U-profilartigen Querträger eine deutliche höhere Verwindungssteifigkeit. Die erfindungsgemäße Verwendung von Einzelträgerprofilen und deren Verbund untereinander zum Querträger ermöglicht eine deutlich einfachere Anpassung der Einzelträgerprofile an geometrische Randbedingungen des Fahrgestells eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens. Durch seine geschlossenwandige Mantelwandung ist der erfindungsgemäße Querträger auch einfach in die Unterbaustruktur eines Kraftfahrzeugs, insbes. eines Personenkraftwagens integrierbar. Als Werkstoffe für den erfindungsgemäßen Querträger eignen sich Stahlblech, Aluminiumblech aber auch faserverstärkte Kunstsstoffe.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, dass die von den Einzelträgerprofilen gebildete Mantelwandung vorzugsweise einen im Querschnitt zumindest annähernd rechteckförmigen oder zumindest annähernd quadratischen Hohlraum umgrenzt.
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Einzelträgerprofile zur Erzeugung einer einen quadratischen oder rechteckförmigen Hohlraum umgrenzenden Mantelwandung sind fertigungstechnisch vergleichsweise günstig herstell- und miteinander verbindbar. Darüber hinaus besitzt ein Querträger mit einem im Querschnitt rechteckförmigen oder quadratischen Hohlraum bereits ein hohes Widerstandsmoment gegen Durchbiegung und Verwindung, sodass ein Fahrgestell, insbesondere eine Bodenbaugruppe mit einem derartigen Querträger ein hohes Maß an Eigensteifigkeit zumindest im Bereich des Querträgers besitzt. Auch andere Querschnittsformen sind für den erfinderischen Querträger denkbar.
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Eine besonders einfache und kostengünstige Anbindung des Bodens an den Querträger ergibt sich, wenn nach einer nächsten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, das die Einzelträgerprofile an ihren Verbindungsstellen mit dem Boden verbunden sind, insbesondere den Boden an der Verbindungsstelle zwischen sich aufnehmen. Wenn der an den Querträger angrenzende Bodenabschnitt zu seiner Verbindung mit dem Querträger zwischen den Einzelträgerprofilen augenommen ist, ergibt sich eine besonders belastbare Verbindung zwischen dem Boden und dem Querträger.
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Besonders bevorzugt ist eines der Einzelträgerprofile, insbesondere an seinen freien Enden mit dem Federteller versehen, das einstückig, insbesondere einstoffig an dem Einzelträgerprofil festgesetzt ist und insbesondere einen Durchbruch zur Aufnahme wenigstens eines Stoßdämpfers aufweist.
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Dadurch, dass eines der Einzelträgerprofile mit dem Federteller eine Baueinheit bildet, erleichtert einerseits die großseriengerechte Montage des Federtellers zum Fahrgestell. Andererseits verbessert sich durch die Baugruppenbildung aus Einzelträgerprofil und Federteller sowohl die positionsgenaue Anbringung des Federtellers am Fahrgestell als auch die Positionierung des Federtellers zum Einzelträgerprofil, da die Baugruppe in einem Fertigungsschritt, z. B. in einem Stanzwerkzeug herstellbar ist und damit sich aus Einzelherstellprozessen sich ergebende Fertigungstoleranzsummen vermieden sind.
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Bevorzugt weisen die Einzelträgerprofile einen zumindest annähernd gleichen Profilquerschnitt auf.
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Nach einer nächsten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, dass der Profilquerschnitt der Einzelträgerprofile zumindest annähernd L-förmig ausgebildet ist.
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Für derartige Einzelträgerprofile lassen sich kostengünstige Halbzeuge zur Anwendung bringen.
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Bevorzugt weisen die im Querschnitt L-förmigen Einzelträgerprofile an einem ihrer Schenkel einen von diesem Schenkel abgewinkelten Fortsatz auf, der sich zumindest annähernd parallel zu einem der Schenkel erstreckt.
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Durch eine derartige Maßnahme sind die Einzelträgerprofile nicht nur miteinander besonders einfach miteinander verbindbar, sondern auch die Anbindung der Einzelträgerprofile an den Boden der Unterbaugruppe ist besonders einfach herstellbar.
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Besonders bevorzugt weist zumindest eines von den beiden zu dem Hohlprofil verbundenen L-förmigen Einzelträgerprofilen einen liegend angeordneten Schenkel auf, von dem aus der andere Schenkel des Einzelträgerprofils sich nach oben erstreckt.
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Hierdurch lässt sich auf besonders einfache Weise ein Höhenniveauunterschied an dem Hohlprofil ausbilden, das als Anbindungsstelle zwischen den in Fahrtrichtung vorauseilenden Abschnitt des Bodens und den dazu nacheilenden Bodenabschnitt dient. Durch den anhand des Hohlprofils erzeugten stufenartigen Übergang zwischen dem in Fahrtrichtung vorauseilenden Bodenabschnitt und dem dazu nacheilenden Bodenabschnitt ist der nacheilende Bodenabschnitt auf besonders einfach Weise im Bereich der Hinterachse auf ein in diesem Bereich notwendiges Höhenmaß angehoben.
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Eine besonders einfache Anbringung des Federtellers an einem L-förmigen Einzelträgerprofil ergibt sich, wenn nach einer nächsten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, dass an dem liegend angeordneten Schenkel, insbesondere an dessen freien Enden die Federteller einstückig, insbesondere einstoffig angeordnet sind.
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Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, dass die L-förmigen Einzelträgerprofile ungleich lange Schenkel aufweisen.
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Hierdurch ergibt sich ein bezüglich seinens Querschnitts besonders einfach an unterschiedliche Einbaugegebenheiten der Bodengruppe anpassbares Hohlprofil.
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Besonders bevorzugt ist der längere Schenkel zumindest eines der L-förmigen Einzelträgerprofile liegend mit nach oben abstehendem kürzerem Schenkel angeordnet und der längere Schenkel, insbesondere an seinem freien Enden einstückig, insbesondere einstoffig mit dem Federtellern versehen.
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Durch die ungleich langen Schenkel der L-förmigen Einzelträgerprofile lassen sich diese besonders einfach miteinander verbinden. Auch eine vergleichsweise variable Gestalt der Hohlraumabmessung für das Hohlprofil ist durch die Verwendung von L-förmigen Einzelträgerprofilen mit ungleich langen Schenkeln besonders einfach möglich.
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Bevorzugt sind die L-förmigen Einzelträgerprofile an ihrem kürzeren Schenkel mit dem Fortsatz versehen, der sich zumindest annähernd parallel zum längeren Schenkel der L-förmigen Einzelträgerprofile erstreckt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, dass eines der L-förmigen Einzelträgerprofile mit seinem Fortsatz mit dem Fortsatz oder dem längeren Schenkel des anderen L-förmigen Einzelträgerprofils zu dem Hohlprofil verbunden ist.
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Nach einer weiteren Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, dass die längeren Schenkel der vorzugsweise zwei L-förmigen Einzelträgerprofile liegend mit nach oben abstehendem kürzeren Schenkel angeordnet und einen Endabschnitt des Bodens zwischen sich aufnehmend, miteinander verbunden, insbesondere verschweißt sind.
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Durch eine derartige Ausbildung des aus zwei L-förmigen Einzelträgerprofilen mit ungleich langen Schenkeln hergestellten Hohlprofils lässt sich die Querschnittfläche des Hohlprofils, insbesondere dessen Breite besonders einfach variieren. Außerdem ermöglicht ein durch solche Einzelträgerprofile aufgebauter Querträger einen besonders günstigen stufenweisen Übergang von dem in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs vorauseilenden Bodenabschnitt zu dem dazu nacheilenden Bodenabschnitt.
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Besonders bevorzugt sind die längeren Schenkel die L-förmigen Einzelträgerprofile unter Zwischenlage des Bodens miteinander verbunden, inbes. verschweißt.
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Bevorzugt sind die längeren Schenkel der L-förmigen Einzelträgerprofile mit ihrem freien Ende in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs gerichtet.
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Hierdurch ist auf besonders einfache Art und Weise erreicht, dass der in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs nacheilende Bodenabschnitt gegenüber dem vorauseilenden Bodenabschnitt stufenartig erhöht ist und somit zusätzlicher Bauraum im Hinterachsenbereich gewonnen wird.
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Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in der Zeichnung vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.
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Es zeigen:
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1 den rückwärtigen Bereich einer Personenkraftwagen-Unterbaustruktur mit einem deren beide Längsträger verbindenden Querträger in raumbildlicher Ansicht von oben,
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2 die Unterbaustruktur gemäß 1 in raumbildlicher Ansicht von unten,
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3 ausschnittsweise die Unterbaustruktur gemäß 1 im Bereich des ein oberes und ein unteres Einzelträgerprofil aufweisenden Querträgers in Schnittdarstellung IV-IV und
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4 das untere Einzelträgerprofil gemäß 2 in raumbildlicher Ansicht von oben und
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Gemäß 1 ist in vereinfachter schematischer Darstellung eine hintere Unterbaustruktur 10 für einen Personenkraftwagen gezeigt, die zwei zueinander beabstandete, an ihren seitlichen Rändern verlaufende Längsträger 11 und 12 aufweist, von denen der in Fahrtrichtung A verlaufende Längsträger 11 rechtzeitig und der Längsträger 12 linksseitig an der Unterbaustruktur 10 angeordnet ist. Die Längsträger 11 und 12 sind im vorliegenden Fall als Hohlprofile ausgebildet und weisen an ihrer Oberseite, im Abstand von ihren freien rückwärtigen Enden je eine Dämpferaufnahme 13 bzw. 14 auf, die sich von der Oberseite der Längsträger 11 und 12 haubenartig nach oben erstreckt.
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An ihren freien rückwärtigen Enden sind die Längsträger 11 und 12 durch einen hinteren Abschlussträger 15 quer verbunden. Mit dem hinteren Abschlussträger 15 ist ein hinterer Bodenabschnitt 16 vorzugsweise schweißtechnisch verbunden, der mit seinen Seitenrändern an den Längsträgern 11 und 12 festgesetzt ist und der auf seiner dem Abschlussträger 15 gegenüberliegenden Seite mit einem als Hohlprofil ausgebildeten Querträger 20 vorzugsweise schweißtechnisch verbunden ist (siehe hierzu auch 2 und 3).
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Wie insbesondere 3 zeigt, weist der als Hohlprofil ausgebildete Querträger 20 eine Mantelwandung 21 auf, die im vorliegenden Fall einen mit quadratischer Querschnittsfläche ausgestatteten Hohlraum 22 umgrenzt. Die Mantelwandung 21 ist im vorliegenden Fall durch zwei zu einem einstückigen Verbund zusammengefügte Einzelträgerprofile gebildet, von dem das im Verbund tiefer liegend angeordnete Einzelträgerprofil 23 einen L-förmigen Querschnitt mit ungleich langen Schenkeln besitzt, von denen der kürzer ausgeführte Schenkel 24 in Einbaulage in die Unterbaustruktur 10 zumindest annähernd vertikal angeordnet ist.
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Wie insbesondere aus 4 hervorgeht, weist das Einzelträgerprofil 23 an seinem kürzer ausgeführten Schenkel 24 einen Mittelsteg 25 auf, an dem seitlich Haltestege 26 angebunden sind, die wie auch 2 zeigt, schräg nach hinten verlaufen und mit dem Mittelsteg einen stumpfen Zwischenwinkel α einschließen. Die seitlichen Haltestege 26 sind an ihrem freien Ende mit einem Schweißflansch 27 versehen. Die Haltestege 26 sind wie der Mittelsteg 25 einstoffig mit einem durch Abwinklung des kürzeren Schenkels 24 erzeugten Fortsatz 28 ausgestattet, der sich im Wesentlichen parallel zu einem zweiten, länger ausgeführten Schenkel 30 des im Querschnitt L-förmig ausgebildeten Einzelträgerprofils 23 erstreckt, jedoch mit seinem freien Ende in Richtung des hinteren Bodenabschnitts 16 zeigt (siehe hierzu auch 2 und 3).
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Der längere Schenkel 30 weist einen im vorliegenden Fall stufenartig nach unten ausgeformten, zu seiner Aussteifung dienenden Mittelabschnitt 31 auf (siehe hierzu auch 2), an den sich ein im vorliegenden Fall als Schweißflansch ausgebildeter Verbindungsabschnitt 32 anschließt, der einstückig, insbes. einstoffig an den Mittelabschnitt 25 angeformt ist. Neben dem Mittelabschnitt 31 weist der längere Schenkel 30 höhenversetzt zum Mittelabschnitt 31 angeordnete seitliche Tragabschnitte 33 auf, in die eine als Federteller 34 dienende kreisförmige Aufnahme spanlos eingeformt ist. Die Federteller 34 sind von einem im vorliegenden Fall ebenfalls durch spanlose Formgebung des längeren Schenkels 30 erzeugten Randsteg 35 eingefasst, der als seitliche Führung für nicht dargestellte Spiralfedern dient. Die freien Enden der Randstege 35 laufen an den seitlichen Haltestegen 26 aus und stehen von den Federtellern 34 zur Unterseite des Mittelabschnitts 31 hin ab (siehe hierzu auch 2). In die als Federteller 34 dienenden kreisförmigen Aufnahmen sind in Draufsicht oval geformte Öffnungen 36 eingebracht, die als Durchgangslöcher für nicht dargestellte Stoßdämpfer dienen.
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Wie besonders 3 zeigt, ist das Einzelträgerprofil 23 im vorliegenden Fall mit einem zweiten Einzelträgerprofil 40 zu dem als Hohlprofil ausgebildeten Querträger 20 verbunden. Das Einzelträgerprofil 40 ist wie das Einzelträgerprofil 23 als L-förmiges Einzelträgerprofil mit ungleich langen Schenkeln 41 und 42 ausgestattet, von denen der längere Schenkel 41 wie der längere Schenkel 30 liegend angeordnet ist. Von dem längeren Schenkel 41 steht der kürzere Schenkel 42 zumindest im Wesentlichen vertikal nach oben ab und ist im vorliegenden Fall einstoffig mit einem Fortsatz 43 versehen, der länger als der Fortsatz 28 ausgebildet und durch Abwinklung des kürzeren Schenkels 42 gebildet ist. Der Fortsatz 43 verläuft sowohl zum längeren Schenkel 30 als auch zum Fortsatz 28 parallel und bildet zusammen mit diesen einen Verbindungsabschnitt 44 für den vorderen Endabschnitt des hinteren Bodenabschnitts 16. Zur Verbindung mit dem Querträger 20 ist der hintere Bodenabschnitt 16 zwischen den Fortsätzen 28 und 43 eingefügt und mit diesen beispielsweise durch Verschweißen verbunden.
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Die beiden längeren Schenkel 30 und 41 bilden wie die Fortsätze 28 und 43 einen Verbindungsabschnitt 45 aus, mit dem ein Randstreifen eines Bodenabschnitts 46 eingefügt ist. Dieser ist durch die Endabschnitte der längeren Schenkel 30 und 41 gebildet, die den Randstreifen zwischen sich aufnehmen und mit diesem im vorliegenden Fall durch Verschweißen verbunden sind.
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Wie insbes. aus 2 hervorgeht, sind die Schweißflansche 32 des in Einbaulage unteren L-förmigen Einzelträgerprofils 23 mit den Innenseiten der Längsträger 11 und 12 verbunden. Ferner sind die Tragabschnitte 33 dieses Einzelträgerprofils 23 mit den beiden Längsträgern 11 und 12, vorzugsweise durch Verschweißen, verbunden. Durch diese Anbindungen des Querträgers 20 an die Längsträger 11 und 12 und die an den Längsträgern 11 und 12 festgesetzten Bodenabschnitte 16 und 46 ist die Unterbaustruktur insbesondere im Hinterachsbereich zu einer fromsteifen Konstruktion ausgebildet. Hierzu trägt insbes. der Aufbau des Querträger 20 bei, durch dessen geometrische Gestalt in Verbindung mit den in den Querträger 20 eingeformten Federtellern 34, die Unterbaustruktur im Hinterachsbereich gezielt verbindungs- und biegesteif ausgebildet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Unterbaustruktur
- 11
- Längsträger
- 12
- Längsträger
- 13
- Dämpferaufnahme
- 14
- Dämpferaufnahme
- 15
- Abschlussträger
- 20
- Querträger
- 21
- Mantelwandung
- 22
- Hohlraum
- 23
- Einzelträgerprofil
- 24
- Schenkel
- 25
- Mittelsteg
- 26
- Haltesteg
- 27
- Schweißflansch
- 28
- Fortsatz
- 30
- Schenkel
- 31
- Mittelabschnitt
- 32
- Verbindungsabschnitt
- 33
- Tragabschnitt
- 34
- Federteller
- 35
- Randsteg
- 36
- Öffnung
- 40
- Einzelträgerprofil
- 41
- Schenkel
- 42
- Schenkel
- 43
- Fortsatz
- 44
- Verbindungsabschnitt
- 45
- Verbindungsabschnitt
- 46
- Bodenabschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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