DE102012021562A1

DE102012021562A1 - Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102012021562A1
Application number: DE201210021562
Authority: DE
Inventors: Stefan Schacht; Jurjen Geert Van der Werf
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2012-11-02
Filing date: 2012-11-02
Publication date: 2014-05-08
Anticipated expiration: 2032-11-03
Also published as: DE102012021562B4

Abstract

Ein Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug umfasst zwei sich überwiegend in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Längsträger (2), zwei Querträger (3, 4), welche die Längsträger (2) in Fahrzeugquerrichtung miteinander verbinden, mehrere Aufnahmen (MH, MV) zur Abstützung mindestens eines Antriebsaggregats, sowie mindestens eine Lenkeraufnahme (O1, S1, U3) je Fahrzeugseite. Der in Vorwärtsfahrtrichtung hintere Querträger (4) weist zwei Lenkerkonsolen (13) auf, die von diesem in Fahrzeughochrichtung abstehen. Jeweils eine Verbindungsstrebe (14) verläuft von einer Lenkerkonsole (13) schräg nach außen zu einem Anbindungspunkt unter einer Lenkeraufnahme (O1, S1). Die Hilfsrahmen bietet bei geringem Gewicht gute Steifigkeits- und Festigkeitseigenschaften. Er eignet sich insbesondere als Hinterachshilfsrahmen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug, umfassend zwei sich überwiegend in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Längsträger, zwei Querträger, welche die Längsträger in Fahrzeugquerrichtung miteinander verbinden, mehrere Aufnahmen zur Abstützung mindestens eines Antriebsaggregats, sowie mindestens eine Lenkeraufnahme je Fahrzeugseite.
Ein derartiger Hinterachshilfsrahmen ist aus DE 10 2006 058 993 A1 bekannt. Ein weiterer Hilfsrahmen dieser Bauart ist aus DE 2006 013 550 A1 bekannt. Letzterer weist zusätzlich ein Versteifungselement in Form eines fachwerkartigen Strebwerks auf, welche gleichzeitig den hinteren Querträger integriert. Dieses Strebwerk ergänzt einen U-förmigen Hilfsrahmen aus einem vorderen Querträger und zwei Längsträgern und ist verhältnismäßig aufwändig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Alternative zu den bekannten Hilfsrahmen aufzuzeigen, dies insbesondere auch für den Einsatz als Hinterachshilfsrahmen geeignet sein soll.
Diese Aufgabe wird durch einen Hilfsrahmen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Dieser zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass der in Vorwärtsfahrtrichtung hintere Querträger zwei Lenkerkonsolen aufweist, die von diesem in Fahrzeughochrichtung abstehen und dass jeweils eine Verbindungsstrebe von einer Lenkerkonsole schräg nach außen zu einem Anbindungspunkt unter einer Lenkeraufnahme verläuft.
Dies ermöglicht insbesondere an einer Hinterachse die Unterbringung eines oder mehrerer vergleichsweise großer Antriebsaggregate, worunter vorliegend sowohl ein Verteilergetriebe, ein Heckmotor oder ein oder mehrere Elektromotoren verstanden werden.
Die Verbindungsstreben verbessern bei geringem Bauteilgewicht die Steifigkeits- und Festigkeitseigenschaften des Hilfsrahmens.
Sie lassen sich ohne großen Aufwand beispielsweise als Blechumformteile herstellen und einfach von unten an der weiteren Rahmenstruktur befestigen, beispielsweise anschweißen.
Die Formgebung kann dabei flexibel an den zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Patentansprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine erste räumliche Ansicht eines Ausführungsbeispiels für einen Hinterachshilfsrahmen nach der Erfindung von vorn oben,
2 eine zweite räumliche Ansicht des Hinterachshilfsrahmens aus 1 von hinten unten,
3 eine Ansicht von unten,
4 eine Seitenansicht,
5 eine Ansicht einer Abwandlung von unten, und in
6 eine Seitenansicht der Abwandlung.
Das in den 1 bis 4 dargestellte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen Hinterachshilfsrahmen 1 für ein Personenkraftfahrzeug. Jedoch lassen sich die nachfolgend geschilderten Konstruktionsprinzipien auch auf Vorderachshilfsrahmen übertragen.
Der Hilfsrahmen 1 weist zwei sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Längsträger 2 sowie einen ersten Querträger 3 und einen zweiten Querträger 4 auf. Die beiden Querträger 3 und 4 verbinden die Längsträger 2 in Fahrzeugquerrichtung. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eines Hinterachshilfsrahmens liegt der erste Querträger 3 bezogen auf die Vorwärtsfahrtrichtung V vor dem zweiten Querträger 4. Eine Umkehrung der Anordnung der in den 1 und 2 dargestellten Querträger 3 und 4 ist jedoch ebenfalls möglich.
Die Längsträger 2 sind jeweils mit einem in Vorwärtsfahrtrichtung weisenden Stirnende an den ersten bzw. vorderen Querträger 3 angeschlossen. Der vordere Querträger 3 ragt seitlich über die Stirnenden der Längsträger 2 hinaus und weist an seinen dort befindlichen Endabschnitten jeweils einen Anbindungspunkt HRV auf. Die Anbindungspunkte HRV sind vorliegend beispielhaft als an den seitlichen Querträgerenden befestigte Buchsen 5 ausgebildet. Jedoch ist auch eine andersartige Ausgestaltung der Anbindung möglich. Die Endabschnitte 7 des vorderen Querträgers 3 sind zu einem zwischen den Längsträgern 2 befindlichen Mittelabschnitt des vorderen Querträgers 3 nach unten gekröpft.
Die Längsträger 2 ragen mit ihrem hinteren Enden über den hinteren bzw. zweiten Querträger 4 hinaus. Letzterer ist mit seinen Stirnenden an innenseitige Flanken der Längsträger 2 angeschlossen. An den hinteren Enden der Längsträger 2 befinden sich weitere Anbindungspunkte HRH zur Befestigung des Hilfsrahmens 1 an einer Fahrzeugkarosserie. Die Anbindungspunkte HRH sind wiederum beispielhaft als angeschweißte Buchsen 6 dargestellt, wobei auch hier eine andersartige Ausgestaltung der Anbindung möglich ist.
Der Hilfsrahmen 1 weist ferner mehrere Aufnahmen zur Abstützung mindestens eines Antriebsaggregats sowie mindestens eine Lenkeraufnahme je Fahrzeugseite auf.
Die 1 bis 4 zeigen – in Form eines nicht beschränkenden Ausführungsbeispiels – beispielhaft vier Aufnahmen zur Antriebsaggregatabstützung. Das Antriebsaggregat kann ein herkömmlicher Verbrennungsmotor einschließlich Getriebe sein. Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist hierunter jedoch auch ein Verteilergetriebe zu verstehen. Das Antriebsaggregat kann insbesondere einen Elektromotor umfassen, der beispielsweise an der Hinterachse als Ergänzung zu einem frontseitigen Verbrennungsmotor vorgesehen wird. Das Antriebsaggregat kann insbesondere auch mehrere Elektromotoren umfassen. Beispielsweise kann je Fahrzeugrad der angetriebenen Achse ein eigener Elektromotor vorgesehen werden. Die. Abstützung erfolgt durch vordere Lageraufnahmen MV und hintere Lageraufnahmen MH.
Die Lageraufnahmen MV und MH sind vorliegend beispielhaft als Buchsen 8 und 9 ausgebildet. Während die Buchsen 9 der hinteren Lageraufnahmen MH sich in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken, sind die Buchsen 8 der vorderen Lageraufnahmen MV in Fahrzeugquerrichtung ausgerichtet und vorzugsweise zueinander koaxial.
Zudem sind die hinteren Lageraufnahmen MH in den hinteren Querträger 4 integriert, d. h. in die sich in Querrichtung erstreckende Hauptstruktur des Querträgers 4 eingebettet. Die vorderen Lageraufnahmen MV befinden sich hingegen an vorderen Lagerkonsolen 10, die ihrerseits im Verbindungsbereich von Längsträger 2 und vorderem Querträger 3 angeordnet sind.
Die Lagerkonsolen 10 stehen in Fahrzeughochrichtung nach unten vor, wobei die Mittelachse der zugehörigen Buchsen 8 unterhalb der Querträger 3 und 4 liegt. Die Mittelachse der Buchsen 8 liegt in Längsrichtung vor dem vorderen Querträger 3. Vorliegend sind die Lagerkonsolen 10 bodenseitig an den vorderen Querträger 3 angeschweißt.
Der Hilfsrahmen 1 weist weiterhin mehrere Lenkeraufnahmen O1, S1, U3 auf, die jeweils doppelt vorhanden sind und jeweils in Bezug auf die Längsmittelachse X des Fahrzeugs spiegelbildlich angeordnet sind. Im Folgenden wird daher lediglich auf die Lenkeraufnahmen an einer Fahrzeugseite eingegangen.
Eine erste obere Lenkeraufnahme O1 befindet sich außenseitig am Längsträger 2 kurz hinter dessen frontseitigem Stirnende. Diese Lenkeraufnahme O1 ist hier beispielhaft durch zwei am Längslenker 2 angeschweißte Laschen 11 dargestellt, welche jeweils eine Öffnung zur Durchführung eines Lagerbolzens ausbilden. Die zugehörige Schwenkachse verläuft im Wesentlichen horizontal in Fahrzeuglängsrichtung.
Unterhalb der oberen Lenkeraufnahmen O1 befindet sich eine untere Lenkeraufnahme S1. Diese untere Lenkeraufnahme S1 ist ebenfalls beispielhaft durch zwei Laschen 12 mit jeweils einer Öffnung zur Durchführung eines Lagerbolzens dargestellt. Die zugehörige Schwenkachse verläuft im Wesentlichen horizontal in Fahrzeuglängsrichtung. Sie liegt etwas unterhalb der Mittelachse der Buchse 8 der vorderen Lageraufnahme MV. Die untere Lenkeraufnahme S1 ist fahrzeugaußenseitig an der Lagerkonsole 10 angeordnet. Die betreffenden Laschen 12 des Ausführungsbeispiels sind unter anderem an die Lagerkonsole 10 angeschweißt und können gegebenenfalls auch mit den Laschen 11 der oberen Lenkeraufnahmen O1 verbunden oder integral ausgebildet sein, um eine höhere Steifigkeit zu erzielen und die Anzahl der benötigten Blechteile gering zu halten.
Eine weitere hintere Lenkeraufnahme U3 befindet sich auf Höhe der unteren Lenkeraufnahme S1 an dem hinteren Querträger 4. Letzterer weist hierzu zwei Lenkerkonsolen 13 auf, die von dem hinteren Querträger 4 in Fahrzeughochrichtung nach unten abstehen und Durchtrittsöffnungen für einen Lagerbolzen aufweisen. Vorzugsweise sind die Lenkerkonsolen 13 an der Unterseite des hinteren Querträgers 4 befestigt. Sie können jedoch auch unterhalb der sich in Querrichtung erstreckenden Hauptstruktur eines solchen Querträgers 4 in einen solchen Querträger 4 integriert sein. Die hinteren Lenkeraufnahmen U3 sind im Vergleich zu den unteren Lenkeraufnahmen S1 zur Fahrzeugmitte hin versetzt. Die Schwenkachsen der hinteren Lenkeraufnahmen U3 verlaufen überwiegend horizontal sowie in Vorwärtsfahrtrichtung pfeilförmig aufeinander zu.
Zur Erzielung einer hohen Steifigkeit verläuft jeweils eine Verbindungsstrebe 14 von einer Lenkerkonsole 13 schräg nach außen zu einem Anbindungspunkt unterhalb einer vorderen Lenkeraufnahme, insbesondere der unteren Lenkeraufnahme S1 und/oder der oberen Lenkeraufnahme O1. Die Verbindungsstreben 14 erstrecken sich in einer zweiten Ebene unterhalb einer ersten Ebene, welche durch die Querträger 3 und 4 aufgespannt wird. Beide Ebenen sind im Wesentlichen parallel zueinander.
Die Verbindungstreben 14 sind als Blechumformteile ausgebildet. Vorliegend sind diese in etwa sichelförmig gekrümmt. Jedoch kann die Formgebung problemlos dem jeweils zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst werden, da die Verbindungsstreben 14 jeweils eine einfache stabförmige Struktur besitzen und als solche kein komplexes Fachwerk ausbilden. Jede Verbindungsstrebe 14 weist einen vorderen Endabschnitt 14a und einen hinteren Endabschnitt 14b auf.
Jede Verbindungsstrebe 14 ist eigens am restlichen Hilfsrahmen befestigt. Die beiden Verbindungsstreben 14 berühren sich nicht.
Jede Verbindungsstrebe 14 ist mit ihrem vorderen Endabschnitt 14a vorzugsweise unterhalb der unteren Lenkeraufnahme S1 angeschlossen und mit ihrem hinteren Endabschnitt im Bereich des hinteren Lenkeraufnahmen U3 angeschlossen.
Die Befestigung erfolgt vorzugsweise durch Schweißen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der vordere Endabschnitt 14a an der Lagerkonsole 10 befestigt sowie der hintere Endabschnitt 14b an der Lenkerkonsole 13 befestigt. Die Verbindungsstreben 14 verlaufen in Vorwärtsfahrtrichtung jeweils schräg nach außen. Vorzugsweise erfolgt die Befestigung an der Lenkerkonsole 10 an deren Unterseite.
Durch einen U-förmigen Profilquerschnitt der Verbindungsstreben 14 kann die Aussteifung bei geringem Gewicht weiter erhöht werden.
In Bezug auf die Fahrzeuglängsrichtung sind folgende Punkte von vorn nach hinten aufeinanderfolgend angeordnet: MV/HRV/S1 ≈ O1/U3/MH/HRH.
In Bezug auf die Fahrzeughochrichtung sind folgende Punkte von vorn nach hinten aufeinanderfolgend angeordnet: S1 ≈ U3/MV/HRV ≈ HRH ≈ MH/O1.
In Bezug auf die Fahrzeugquerrichtung sind folgende Punkte von außen bis zur Längsmittelachse X aufeinanderfolgend angeordnet: HRV ≈ HRH/S1 ≈ O1/MV/MH/U3.
Das Symbol ”≈” bedeutet eine annähernd gleich Lage, wobei die Reihenfolge der so verknüpften Punkte zur angegebenen Reihenfolge auch umgekehrt sein kann.
Die angegebenen Relationen gelten auch für beliebige Untermengen, welche aufgrund der Vielzahl der möglichen Kombinationen lediglich zur Verkürzung der Schreibweise nicht explizit wiedergegeben werden, in die diesbezügliche Offenbarung jedoch als jeweils eigenständige Einzelmerkmale ausdrücklich mit eingeschlossen sind.
Die Anbindung der Verbindungsstreben 14 an der vorderen Lagerkonsole 10 kann je nach Bedarf auch anders ausgeführt werden. 5 und 6 zeigen lediglich beispielhaft eine Anbindung einer in ihrer Formgebung etwas modifizierten Verbindungsstrebe 14 an der Rückseite der Lenkerkonsole 10. Der Anbindungspunkt liegt hier geringfügig hinter der unteren Lenkeraufnahme S1 aber immer noch unter der oberen Lenkeraufnahme U1 sowie in Bezug auf die Fahrzeughochrichtung unterhalb der unteren Lenkeraufnahme S1.
Die Verbindungsstreben 14 können als umgeformte Rohrstücke ausgeführt werden.
Durch die Verbindungsstreben 14 kann eine hohe Steifigkeit und Festigkeit im Bereich der unteren Anbindungen der radführenden Lenker bei gleichzeitig verhältnismäßig weit nach oben verschobenen Querträgern 3 und 4 erzielt werden.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Abwandlung näher erläutert. Sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Vielmehr können einzelne Merkmale, wie sie vorstehend erläutert wurden, auch dann miteinander kombiniert werden, wenn dies nicht ausdrücklich beschrieben ist, solange dies technisch möglich. Die Erfindung umfasst insbesondere alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
Bezugszeichenliste

1: Hilfsrahmen
2: Längsträger
3: erster (vorderer) Querträger
4: zweiter (hinterer) Querträger
5: Buchse
6: Buchse
7: nach unten gekröpfter Endabschnitt
8: Buchse
9: Buchse
10: Lagerkonsole
11: Lasche
12: Lasche
13: Lenkerkonsole
14: Verbindungsstrebe
14a: vorderen Endabschnitt
14b: hinterer Endabschnitt
HRH: hinterer Hilfsrahmenanbindungspunkt zur Karosserie
HRV: vorderer Hilfsrahmenanbindungspunkt zur Karosserie
MH: Aufnahme Antriebsaggregat hinten
MV: Aufnahme Antriebsaggregat vorn
O1: Lenkeraufnahme oben und vorn
S1: Lenkeraufnahme unten und vorn
U3: Lenkeraufnahme hinten und unten
V: Vorwärtsfahrtrichtung
X: Längsmittelachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006058993 A1 [0002]
DE 2006013550 A1 [0002]

Claims

Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug, umfassend zwei sich überwiegend in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Längsträger (2), zwei Querträger (3, 4), welche die Längsträger (2) in Fahrzeugquerrichtung miteinander verbinden, mehrere Aufnahmen (MH, MV) zur Abstützung mindestens eines Antriebsaggregats, sowie mindestens eine Lenkeraufnahme (O1, S1, U3) je Fahrzeugseite, dadurch gekennzeichnet, dass der in Vorwärtsfahrtrichtung hintere Querträger (4) zwei Lenkerkonsolen (13) aufweist, die von diesem in Fahrzeughochrichtung abstehen und dass jeweils eine Verbindungsstrebe (14) von einer Lenkerkonsole (13) schräg nach außen zu einem Anbindungspunkt unter einer Lenkeraufnahme (O1, S1) verläuft.
Hilfsrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querträger (3, 4) eine erste Ebene aufspannen und die Verbindungsstreben (14) in einer zweiten Ebene unterhalb der ersten Ebene verlaufen.
Hilfsrahmen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass je Fahrzeugseite eine obere und eine untere Lenkeraufnahme (O1, S1) vorgesehen sind und die Verbindungstreben (14) jeweils mit einem vorderen Endabschnitt (14a) unterhalb der unteren Lenkeraufnahme (S1) angeschlossen sind.
Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem vorderen Querträger (3) je Fahrzeugseite jeweils eine Lagerkonsole (10) vorgesehen ist, die von diesem in Fahrzeughochrichtung absteht und eine vordere Aufnahme (MV) für die Abstützung eines Antriebsaggregats aufweist, wobei die Verbindungsstreben (14) mit einem vorderen Endabschnitt (14a) an jeweils einer der Lagerkonsolen (10) befestigt sind.
Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vorderen Aufnahmen (MV) für die Abstützung des mindestens einen Antriebsaggregats als sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Buchsen (8) ausgebildet sind.
Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die unteren Lenkeraufnahmen (S1) jeweils fahrzeugaußenseitig an den Lagerkonsolen (10) angeordnet sind.
Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstreben (14) sichelförmig gekrümmt sind.
Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstreben (14) Blechumformteile sind.
Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass hintere Lageraufnahmen (MH) in Form sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckender Buchsen (9) an dem hinteren Querträger (4) vorgesehen sind.
Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsrahmen als Hinterachsrahmen ausgebildet ist, an dem ein oder zwei Elektromotoren als Antriebsaggregate mittels der entsprechenden Aufnahmen (MH, MV) abgestützt sind.