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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeugsystem mit einem solchen Hilfsrahmen.
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Beispielsweise aus der
EP 1 386 827 A2 ist ein Hilfsrahmen bekannt, der durch Gummilager an einem Aufbau eines Kraftfahrzeugs befestigt ist. Er weist zwei Längs- und zwei Querträger auf, an denen Aufnahmen für Radaufhängungen und Antriebsaggregate angeordnet sind. Durch die Gummilager zwischen Hilfsrahmen und Aufbau können diese schwingungstechnisch voneinander weitgehend isoliert werden, insbesondere kann eine Übertragung von fahrbahn- und/oder antriebsinduzierten Körperschwingungen auf den Aufbau reduziert werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Hilfsrahmen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ansprüche 9, 10 stellen ein Kraftfahrzeug, Anspruch 11 ein Kraftfahrzeugsystem mit einem solchen Hilfsrahmen unter Schutz. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, wenigstens zwei elastische Lager, wie sie bislang zwischen einem – in sich starren – Hilfsrahmen und einem Aufbau bzw. einer Karosserie angeordnet sind, stattdessen in den Hilfsrahmen zu integrieren und einen solcherart vom restlichen Hilfsrahmen entkoppelten Querträger seinerseits starr an dem Aufbau zu befestigen. Dieser Querträger bildet damit schwingungstechnisch einen Teil des Aufbaus bzw. dessen gefederter Masse, gegen den der restliche Hilfsrahmen elastisch gelagert ist.
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Eine solche Verlagerung von elastischen Lagern von einer Anordnung zwischen Hilfsrahmen und Aufbau zu einer Anordnung im Hilfsrahmen selber kann eine Reihe von Vorteilen bewirken: so kann in einer Ausführung die Gesamtdynamik verbessert werden, insbesondere die Schwingungsdynamik, etwa Moden, Eigenfrequenzen und dergleichen. Zusätzlich oder alternativ kann auch die Steifigkeit bzw. Steifigkeitsverteilung von Fahrwerk und/oder Aufbau, insbesondere von Befestigungspunkten bzw. Lagern, verbessert werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Montage, Demontage und/oder Fertigung der Baugruppen verbessert werden.
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Ein Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, weist in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wenigstens zwei Längsträger auf, die in einer Weiterbildung, wenigstens im Wesentlichen, parallel zueinander sein können. Er weist weiter einen Querträger auf, der mit diesen beiden Längsträgern, insbesondere an deren einen Stirnseite, durch elastische Lager, insbesondere Gummilager, verbunden ist und Mittel zur starren Anbindung an einen Aufbau des Kraftfahrzeugs aufweist. Der Hilfsrahmen kann wenigstens einen weiteren Querträger aufweisen, der in einer Weiterbildung, wenigstens im Wesentlichen, parallel zu dem einen Querträger, insbesondere an den gegenüberliegenden Stirnseiten der Längsträger, angeordnet sein kann. Längs- und/oder Querträger können insbesondere aus Metall und/oder Kunststoff hergestellt sein und in einer Ausführung ein Hohlprofil aufweisen, um eine gewünschte Biege- und/oder Torsionssteifigkeit darzustellen. Längs- und Querträger sind in einer Ausführung, wenigstens im Wesentlichen, rechtwinklig miteinander und/oder zu einem geschlossenen Rahmen verbunden. Der Querträger kann ein in Fahrzeuglängsrichtung gesehen vorderer oder hinterer Querträger sein, der weitere Querträger entsprechend ein hinterer oder vorderer Querträger.
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Der weitere Querträger kann in einer Ausführung mit den beiden Längsträgern starr verbunden ausgebildet sein und Mittel zur Anbindung an den Aufbau des Kraftfahrzeugs durch weitere elastische Lager, insbesondere Gummilager, aufweisen, so dass nur zwei der vier elastischen Lager, die bisher alle zwischen einem – in sich starren – Hilfsrahmen und einem Aufbau bzw. einer Karosserie angeordnet sind, stattdessen in den Hilfsrahmen integriert und der eine Querträger vom restlichen Hilfsrahmen entkoppelt werden, der somit durch die beiden Längsträger und den mit diesen starr verbundenen ausgebildeten weiteren Querträger gebildet wird.
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Gleichermaßen kann der weitere Querträger in einer anderen Ausführung in gleicher bzw. ähnlicher Weise wie der eine Querträger durch weitere elastische Lager, insbesondere Gummilager, mit den beiden Längsträgern verbunden sein und ebenfalls Mittel zur starren Anbindung an den Aufbau des Kraftfahrzeugs aufweisen. Es können also alle vier elastischen Lager, die bisher zwischen einem – in sich starren – Hilfsrahmen und einem Aufbau bzw. einer Karosserie angeordnet sind, stattdessen in den Hilfsrahmen integriert und beide Querträger vom restlichen Hilfsrahmen entkoppelt werden, der somit noch durch die beiden Längsträger gebildet wird.
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Ein elastisches Lager im Sinne der vorliegenden Erfindung kann in einer Ausführung eine definierte Nachgiebigkeit in einer oder mehreren Achsen zur Verfügung stellen. Hierzu kann es in einer Weiterbildung ein ein- oder mehrteiliges elastisches Element aufweisen, das insbesondere ein oder mehrere Elastomere, insbesondere Gummi aufweisen, insbesondere hieraus bestehen kann. Das elastische Element kann in einer Weiterbildung auf einer oder mehreren Seiten starr abgestützt sein, um so Kräfte form- und/oder reibschlüssig zu übertragen. In einer Weiterbildung kann es in einem starren Rahmen aufgenommen und/oder buchsenartig ausgebildet sein, insbesondere eine, vorzugsweise durchgehende, Bohrung aufweisen, die eine Schraube durchgreifen kann, um das elastische Element bzw. Lager zu befestigen bzw. verbinden. Zusätzlich oder alternativ kann ein elastisches Lager auch hydrodynamisch und/oder pneumatisch ausgebildet sein. In einer Weiterbildung kann eine Charakteristik, insbesondere eine Steifigkeit bzw. Elastizität, Dämpfung und/oder Vorspannung, eines elastischen Lagers einstellbar sein, beispielsweise durch entsprechende Wahl bzw. Austausch eines elastischen Elements, Aufprägung einer Vorspannung, etwa durch eine Schraube, oder dergleichen. Es kann gleichermaßen ein passives oder aktives, d. h. während des Betriebs, insbesondere geregelt, verstellbares Lager sein. Zu Material und/oder konstruktiver Gestaltung wird ergänzend auf herkömmliche sogenannte Fahrwerks- bzw. Hilfsrahmenlager verwiesen, die, gegebenenfalls unter entsprechender Modifikation, zwischen Quer- und Längsträger angeordnet und so in den Hilfsrahmen integriert werden können.
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Unter einer starren Verbindung wird vorliegend entsprechend insbesondere eine direkte Verbindung ohne zwischengeschaltetes elastisches Lager verstanden, bei der keine, jedenfalls keine makroskopische, Nachgiebigkeit vorgesehen ist. Eine starre Verbindung kann insbesondere im Sinne der technischen Mechanik zwei starre Körper zu einem starren Körper verbinden. Entsprechend kann eine starre Verbindung insbesondere form-, stoff- und/oder reibschlüssig sein, insbesondere eine, vorzugsweise direkte, Verschraubung, -nietung, -stemmung, -schweißung und/oder -klebung aufweisen. Entsprechend wird insbesondere auch eine integrale Ausbildung als starre Verbindung im Sinne der vorliegenden Erfindung verstanden. Unter einer direkten Verschraubung wird ein direktes reibschlüssiges Aufeinanderpressen zweier Bauteile durch eine oder mehrere die Bauteile durchgreifende Schrauben verstanden. Eine starre Verbindung kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass sie lösbar oder nicht zerstörungsfrei lösbar ist. In einer Weiterbildung kann insbesondere der eine Querträger starr mit dem Aufbau verschraubt sein, der andere Querträger unlösbar mit den Längsträgern.
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Ein elastisches Lager, durch das ein Quer- und ein Längsträger miteinander elastisch verbunden sind, kann in einen von den beiden Trägern integriert sein. Insbesondere kann einer von einem Quer- und einem Längsträger eine Aussparung zur Aufnahme eines elastischen Lagers, insbesondere eines elastischen Elements eines solchen elastischen Lagers, und der andere von dem Quer- und dem Längsträger einen Flansch aufweisen, der sich an dem elastischen Lager bzw. Element abstützt. Dieser Flansch kann integral mit dem anderen Träger ausgebildet oder, insbesondere starr, lösbar oder unlösbar mit diesem verbunden, beispielsweise verschraubt, verschweißt oder verklebt sein. Der Flansch kann in einer Ausführung mit dem elastischen Lager bzw. Element verschraubt sein. Die Aussparung kann insbesondere durch zwei Platten definiert sein, die zwei einander zugewandte Stirnseiten von benachbarten Abschnitten eines Trägers starr miteinander verbinden. Diese Platten können insbesondere unlösbar, beispielsweise durch Schweißen, Kleben oder integrale Ausbildung, mit diesen Abschnitten des Trägers verbunden sein, die ihrerseits insbesondere ein Hohlprofil aufweisen können.
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Der Hilfsrahmen, insbesondere ein Längs- oder ein Querträger des Hilfsrahmens, kann eine Radaufhängungsaufnahme für ein oder mehrere Vorder- und/oder Hinterräder des Kraftfahrzeugs aufweisen, insbesondere Flansche, (Lager)Abstützungen und dergleichen. Entsprechend kann der Hilfsrahmen insbesondere als vorderer oder hinterer Hilfsrahmen bzw. als sogenannter Fahrschemel ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ kann der Hilfsrahmen, insbesondere ein Längs – oder ein Querträger des Hilfsrahmens, eine Antriebsaufnahme aufweisen, insbesondere Flansche, (Lager)Abstützungen und dergleichen. Eine Radaufhängung und/oder ein Antrieb, insbesondere ein Antriebsaggregat und/oder ein Getriebe, kann in einer Radaufhängungs- bzw. Antriebsaufnahme insbesondere starr, elastisch oder gelenkig befestigt sein.
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Wenn in einer Ausführung in den Hilfsrahmen nur zwei elastische Lager integriert sind, kann in einer Weiterbildung der Querträger, der durch elastische Lager mit den Längsträgern verbunden ist, starr mit einem Aufbau bzw. einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Personenkraftwagens, nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung verbunden, insbesondere verschraubt, sein, wobei der weitere Querträger, der starr mit den Längsträgern verbunden ist, durch Hilfsrahmen- bzw. weitere elastische Lager mit dem Aufbau verbunden sein kann. Entsprechend können, wenn in einer anderen Ausführung in den Hilfsrahmen vier elastische Lager integriert sind, in einer Weiterbildung beide Querträger starr mit einem Aufbau bzw. einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Personenkraftwagens, nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung verbunden, insbesondere verschraubt, sein.
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Entsprechend kann ein Mittel zur starren Anbindung an einen Aufbau insbesondere eine, vorzugsweise flanschartige, Kontaktfläche eines Querträgers aufweisen, insbesondere sein, die den Aufbau, vorzugsweise direkt, kontaktiert bzw. hierzu vorgesehen ist, insbesondere eine oder mehrere Schraubenbohrungen zum Verschrauben mit dem Aufbau aufweist. Ein Mittel zur Anbindung an den Aufbau des Kraftfahrzeugs durch weitere elastische Lager kann entsprechend insbesondere eine Aufnahme für ein solches elastisches Lager aufweisen, insbesondere sein, an, insbesondere in der sich das elastische Lager abstützt.
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Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Befestigungspunkte zur starren Befestigung eines oder beider Querträger an dem Aufbau, insbesondere in Anzahl und/oder Lage, den Befestigungspunkten entsprechen, die zur Befestigung herkömmlicher – in sich starrer – Hilfsrahmen vorgesehen sind. Auf diese Weise kann der vorstehend beschriebene Hilfsrahmen in einfacher Weise anstelle herkömmlicher Hilfsrahmen verwendet werden. Insbesondere können beispielsweise Schraubachsen von Verschraubungen zwischen einem Querträger, der durch elastische Lager mit den Längsträgern verbunden ist, und dem Aufbau den Schraubachsen von Schrauben entsprechen, die bisher zur Befestigung eines elastischen bzw. Hilfsrahmenlagers zwischen Aufbau und (starrem) Hilfsrahmen vorgesehen sind. Entsprechend wird nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Kraftfahrzeugsystem mit einem Aufbau, einem Hilfsrahmen mit wenigstens einem durch elastische Lager mit den Längsträgern verbundenen Querträger, wie er vorstehend beschrieben wurde, sowie einem weiteren, herkömmlichen Hilfsrahmen unter Schutz gestellt, dessen Querträgern mit den beiden Längsträgern starr verbunden sind, wobei aufgrund der übereinstimmenden Befestigungspunkte wahlweise der eine oder andere Hilfsrahmen mit dem Aufbau verbindbar ist.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
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1 einen Hilfsrahmen eines Kraftfahrzeugs nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht;
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2 den Hilfsrahmen der 1 in einer vereinfachten Draufsicht; und
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3 den Hilfsrahmen der 1 mit voneinander gelöstem Quer- und Längsträger in vergrößerter perspektivischer Teilansicht.
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1, 2 zeigen in einer perspektivische bzw. vereinfachten Draufsicht einen in Fahrzeuglängsrichtung vorderen Hilfsrahmen bzw. Fahrschemel eines Kraftfahrzeugs nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. Dieser weist zwei Längsträger 3A, 3B auf, die starr mit einem Querträger 2 verbunden, beispielsweise verschweißt, verstemmt oder integral ausgebildet, etwa urgeformt sind.
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An ihren gegenüberliegenden Stirnseiten (vorne in 1; unten in 2) weisen die beiden Längsträger 3A, 3B, wie insbesondere auch in der vergrößerten Teilansicht der 3 erkennbar, starre bzw. steife Flansche 3.1 auf, die mit den Hohlprofilen der Längsträger 3A, 3B beispielsweise verschweißt sind.
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Mit diesen Flanschen 3.1 stützen sich die beiden Längsträger 3A, 3B auf buchsenartigen Elastomerkörpern ab, die in rahmenartigen Aussparungen 1.1 eines Querträgers 1 des Hilfsrahmens form- und reib- oder stoffschlüssig aufgenommen sind und so elastische Lager definieren, durch die dieser Querträger 1 mit den beiden Längsträgern 3A, 3B elastisch verbunden ist, bzw. die in diesen Querträger 1 integriert sind. Zur Verdeutlichung sind in 3 diese Elastomerkörper entfernt und Längs- und Querträger 3A, 3B, 1 voneinander gelöst dargestellt.
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Der Flansch 11 wird mit dem elastischen Lager bzw. Element 4A, 4B verschraubt und weist hierzu eine insbesondere in 3 erkennbare Schrauböffnung auf. Die Aussparung 1.1 zur Aufnahme der Elastomerkörper ist durch zwei Platten definiert, die zwei einander zugewandte Stirnseiten von benachbarten Abschnitten des Querträgers 1 starr miteinander verbinden, die ihrerseits ein Hohlprofil aufweisen.
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Dieser Querträger 1 weist an der Stelle, an der ein herkömmlicher Querträger Aufnahmen für Hilfsrahmenlager zur Anbindung an einen Aufbau des Kraftfahrzeugs aufweist, Mittel zur starren Anbindung in Form von in 1, 2 schematisch angedeuteten Flanschen 5 auf, die mit dem Aufbau starr verschraubt und so starr verbunden werden. Der weitere Querträger 2 weist hingegen in 1, 2 schematisch angedeutete Mittel zur Anbindung an den Aufbau des Kraftfahrzeugs durch weitere elastische Lager in Form von Aufnahmen 6 für buchsenartige Hilfsrahmenlager auf.
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An den beiden Längsträgern 3A, 3B bzw. dem weiteren Querträger 2 sind zudem Radaufhängungsaufnahmen 7 und Antriebsaufnahmen 8 zur Befestigung von Radlenkern bzw. einem Antriebsaggregat angeordnet.
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Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt. Bezugszeichenliste
| 1 | Querträger |
| 1.1 | Aufnahme für elastisches Lager |
| 2 | weiterer Querträger |
| 3A, 3B | Längsträger |
| 3.1 | Flansch |
| 4A, 4B | elastische Lager |
| 5 | Flansch (Mittel) zur starren Verbindung mit Aufbau |
| 6 | Aufnahme für Hilfsrahmenlager (Mittel zur Verbindung mit Aufbau durch elastisches Lager) |
| 7 | Aufnahme für Radaufhängung |
| 8 | Aufnahme für Antrieb(saggregat) |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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