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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugachse mit einem Hilfsrahmen zur Koppelung an eine Kraftfahrzeugkarosserie gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, an Kraftfahrzeugkarosserien einen Hilfsrahmen zu koppeln, wobei an dem Hilfsrahmen wiederum Lenker zur Ausbildung der Kraftfahrzeugachse angebunden werden.
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Ein Hilfsrahmen ist beispielsweise aus der
DE 10 2007 030 929 B9 bekannt. Ein solcher Hilfsrahmen besteht in der Regel aus zwei äußeren Rahmenelementen, die maßgeblich in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufen sowie die zwei äußeren Rahmenelemente verbindenden Querstreben bzw. Querträgern. Ferner sind aus der
DE 10 2007 002 609 B3 sowie der
DE 101 07 960 A1 Hilfsrahmen für Kraftfahrzeuge bekannt.
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Der Hilfsrahmen wird zumeist mit Baukomponenten, beispielsweise mit Radträgern, vormontiert und dann als geschlossene Achsbaugruppe an der Kraftfahrzeugkarosserie in der automatisierten Fertigung von unten montiert.
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Der Hilfsrahmen steht dabei im Zielkonflikt verschiedener Interessen. Zum einen muss der Hilfsrahmen hohe Festigkeits- und Steifigkeitsanforderungen erfüllen, zum anderen geht auch an ihn die Anforderung, die konsequente Umsetzung des Leichtbaus zur Reduzierung des Gesamtgewichtes des entstehenden Kraftfahrzeuges. Darüber besteht zwischen Baukomponenten, abgasführenden Komponenten und dem Hilfsrahmen ein Bauraumkonflikt, so dass in der Konzeptionierung bzw. dem Packaging des Kraftfahrzeuges, Hilfsrahmen und besagte Komponenten aneinander angepasst werden müssen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen aus dem Stand der Technik bekannten Hilfsrahmen derart weiterzuentwickeln, dass er bei zumindest gleichbleibender Festigkeit ein verringertes Eigengewicht sowie eine bessere Bauraumnutzung aufweist.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Kraftfahrzeugachse mit einem Hilfsrahmen zur Koppelung an eine Kraftfahrzeugkarosserie gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Die Kraftfahrzeugachse mit einem Hilfsrahmen zur Koppelung an eine Kraftfahrzeugkarosserie, wobei der Hilfsrahmen aus zwei äußeren Rahmenelementen zur Aufnahme von Lenkern und die Rahmenelemente verbindenen Querträgern ausgebildet ist, ist erfindungsgemäße dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Querträger durch zwei rohrförmige Streben ausgebildet ist, wobei die Streben im Querschnitt rund, eckig und/oder oval ausgebildet sind und einen Durchmesser im Querschnitt zwischen 20 und 50 mm aufweisen und eine Wanddicke von 2 bis 4 mm aufweisen, wobei die Streben an ihren Enden aufgeweitet sind.
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Im Rahmen der Erfindung ist es somit möglich, die bisher bekannten großformatigen Hohlprofile und/oder Mehrkammerhohlprofile bzw. Profile in Schalenbauweise durch zwei rohrförmige Streben zu ersetzen, wobei die rohrförmigen Streben im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Aufgrund der zwei rohrförmigen Streben, die im Wesentlichen parallel in einem Abstand zueinander sich von dem einen Rahmenelement zu dem anderen Rahmenelement hin erstrecken, wird eine hinreichende Festigkeit sowie hohe Steifheit erreicht. Gleichzeitig nehmen die Streben weniger Bauraum als ein einteiliges Hohlprofil in Anspruch und die Formgebungsfreiheit der zwei Streben ist bedeutend größer. So kann beispielsweise ein aktiver Stabilisator zwischen den Streben hindurchgeführt werden oder aber die Streben können derart umformtechnisch bearbeitet werden, dass sie Aufnahmemulden für entsprechende Anbauteile sowie Peripheriekomponenten aufweisen.
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Die Streben selbst sind besonders bevorzugt im Querschnitt rund, eckig und/oder oval ausgebildet und weisen weiterhin bevorzugt einen Durchmesser zwischen 20 mm und 45 mm, besonders bevorzugt zwischen 25 mm und 35 mm oder bevorzugt zwischen 30 mm und 40 mm und von insbesondere 30 mm auf, bei einer Wanddicke von 1 mm bis 5 mm und insbesondere von 2 mm bis 4 mm. Die Streben selbst können dabei als rohrförmige Profile ausgebildet sein, wobei die Profile als geschlossene Hohlprofile oder aber auch teiloffene Hohlprofile ausgebildet sind.
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Insbesondere sind die Streben aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet und weiterhin besonders bevorzugt als Umformbauteil oder aber als Gussbauteil aus der Aluminiumlegierung ausgebildet. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, eine anderweitige Leichtmetalllegierung, beispielsweise eine Magnesiumlegierung zur Ausbildung der Streben zu verwenden.
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Die Streben können alternativ jedoch auch im Rahmen der Erfindung aus einer Stahllegierung ausgebildet sein und insbesondere auch hier als Umformbauteil hergestellt sein. Besonders bevorzugt sind die Streben dabei beispielsweise im Rollformverfahren hergestellt. Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin möglich, dass die Streben als wärmenachbehandelte Bauteile mit höchstfesten Eigenschaften hergestellt sind.
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Die Streben sind zur Anbindung an die Rahmenelemente an ihren Enden aufgeweitet, um diese insbesondere schweißtechnisch an die Rahmenelemente zu koppeln. Hierdurch wird eine größere Anlagefläche, aber auch eine größere Querschnittsgeometrie bereitgestellt, die zur Anbindung der Streben an die jeweiligen Rahmenelemente nutzbar ist. Hierdurch ist es möglich, ein höheres Vermögen zur Aufnahme und Übertragung der zu erwartenden Kräfte und Momente, die auf den Hilfsrahmen einwirken, durchzuführen.
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Erfindungsgemäß sind die Streben an ihrem Anbindungspunkt an das Rahmenelement insbesondere derart ausgebildet, dass sie eine in Vertikalrichtung größere Abmessung haben als in Horizontalrichtung. Konkret ist die Abmessung in Kraftfahrzeug Z-Richtung größer als die in Kraftfahrzeug X-Richtung. Hierzu ist insbesondere das Ende der Strebe beispielsweise als Längsoval ausgebildet, dass seine längere Erstreckung in Vertikalrichtung aufweist. Auch kann die gesamte Strebe im Querschnitt höher gegenüber deren Breite ausgebildet sein. Bevorzugt ist die gesamte Strebe im Querschnitt als Längsoval ausgebildet.
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Insbesondere ist es mit dem Verbindungsblech möglich, ein Hybridbauteil herzustellen, so dass die Streben beispielsweise aus einer Leichtmetalllegierung ausgebildet sind, wohingegen das Verbindungsblech aus einer Stahllegierung ausgebildet ist, so dass dieses an ein Rahmenelement ebenfalls aus einer Stahllegierung geschweißt werden kann. Das Verbindungsblech selbst ist bevorzugt immer an das Rahmenelement schweißtechnisch gekoppelt, wobei die Streben mit dem Verbindungsblech alternativ selbst auch verschweißt oder aber auch beispielsweise durch Verschraubung gekoppelt werden können.
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Weiterhin besonders bevorzugt weist das Verbindungsblech ein Langloch auf, wobei die Strebe besonders bevorzugt auf dem Verbindungsblech aufliegt bzw. an diesem anliegt und durch das Langloch mit dem Verbindungsblech verschweißt ist.
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Weiterhin besonders bevorzugt ist es im Rahmen der Erfindung möglich, dass zumindest eine Strebe auf die Vertikalrichtung bezogen beispielsweise nach unten gebogen ist oder alternativ auch nach oben gebogen ist. Hierdurch wird die Möglichkeit gegeben, dass zwischen den Streben, unterhalb der Streben und/oder oberhalb der Streben beispielsweise eine Gelenkwelle, eine Antriebswelle oder aber auch eine Abgaskomponente geführt werden kann.
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Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin möglich, dass eine Haltebrücke zwischen den Streben angeordnet ist, wobei die Haltebrücke als Aufnahme für Anbauteile ausgebildet ist. Durch die Haltebrücke wird zusätzlich eine Steifigkeit der Streben relativ zueinander erhöht und gleichzeitig die Möglichkeit gegeben, den Hilfsrahmen im Baukastenprinzip individuell an die Spezifikationen des Fahrzeuges anzupassen. Beispielsweise ist es somit möglich, ein Fahrzeug, das optional mit Zwei- oder Vierradantrieb angeboten wird, durch Integration der Aufnahmebrücke mit einem weiteren Differenzial- oder Verteilergetriebe auszustatten, um den Vierradantrieb sicherzustellen, wohingegen beim Zweiradantrieb die Haltebrücke entfallen kann oder ausschließlich als Relativstrebe bzw. Verbindungsstrebe der zwei Streben untereinander ausgebildet ist.
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Weitere Vorteile, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausführungsvarianten werden in den schematischen Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:
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1 einen Hilfsrahmen in Draufsicht mit erfindungsgemäßen Streben als Querträger;
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2 den Querträger ausgebildet aus zwei Streben zur Schweißanbindung;
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3 den erfindungsgemäßen Querträger aus zwei Streben zur Schraubanbindung;
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4 eine Prinzipdarstellung einer Schweißanbindung und
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5a–c eine Querschnittsansicht durch Verbindungsblech mit Streben in verschiedenen Ausführungsvarianten.
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In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
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1 zeigt einen erfindungsgemäßen Hilfsrahmen 1 zur Ausbildung einer Kraftfahrzeugachse. Der Hilfsrahmen 1 besteht dabei im Wesentlichen aus zwei seitlich und in Kraftfahrzeug X-Richtung X orientierten Rahmenbauteilen 2, wobei die Rahmenbauteile 2 über Querträger 3 miteinander gekoppelt sind. Erfindungsgemäß ist der auf die Bildebene bezogen untere Querträger 3 durch zwei rohrförmige Streben 4 ausgebildet, die in einem Abstand a zueinander verlaufen. Im Wesentlichen verlaufen die Streben 4 parallel, wobei eine geringfügige Alternierung des Abstandes a im Rahmen der Erfindung möglich ist, um den Verlauf der Streben 4 in Kraftfahrzeug Y-Richtung Y, insbesondere den an dem Hilfsrahmen 1 zu montierenden Bauteilen anzupassen. Die Enden 5 der Streben 4 sind dabei im Rahmen der Erfindung aufgeweitet, so dass eine größere Oberfläche zur Anbindung an die Rahmenbauteile 2 zur Verfügung steht und hier die auftretenden Belastungen besser aufnehmen und weiterleiten zu können. Ferner ist eine Haltebrücke 6 zwischen den zwei Streben 4 angeordnet, die die Streben 4 zum einen in Kraftfahrzeug X-Richtung X verbindet, zum anderen Aufnahmepunkte 7 besitzt, um weitere nicht näher dargestellte Anbauteile aufzunehmen.
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2 zeigt den erfindungsgemäßen Querträger 3, welcher durch zwei Streben 4 ausgebildet ist, in einer perspektivischen Ansicht. Zu erkennen ist, dass die zwei Streben 4 im Querschnitt eine Mischform aus einem ovalen und rechteckigen Querschnitt besitzen und die Enden 5 entsprechend aufgeweitet sowie konturiert sind. Ferner befindet sich an den Enden 5 ein Entlastungsschlitz 8 sowie eine Entlastungsbohrung 9. Hierdurch ist der Aufweitvorgang vereinfacht durchführbar und auftretende Spannungen werden kompensiert und nicht in die Strebe 4 an sich eingeleitet. Ferner dargestellt ist die Haltebrücke 6 mit ihren Aufnahmepunkten 7 zur Aufnahme von nicht näher dargestellten Peripheriekomponenten. Die Haltebrücke 6 selbst wird beispielsweise bevorzugt mit den Streben 4 über eine Schweißnaht 10 gekoppelt.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Querträgers 3 mit zwei Streben 4, wobei die Streben 4 hier im Querschnitt rechteckig ausgebildet sind und umformtechnisch bearbeitet sind, so dass sie einen leicht nach unten gebogenen Verlauf besitzen. An den Enden 5 sind die Streben 4 gemäß 3 nicht aufgeweitet, sondern schraubtechnisch mittels eines Verbindungsbleches 11 gekoppelt. Das Verbindungsblech 11 verbindet die zwei Streben 4 untereinander und kann beispielsweise mit Flanschen 12 dann an die in 1 dargestellten Rahmenbauteile 2, beispielsweise schweißtechnisch, gekoppelt werden. Insbesondere im Falle einer Instandsetzung und/oder von Wartungs- und Montagearbeiten ist es somit beispielsweise möglich, nur die Streben 4 aufgrund der Verschraubungen zu demontieren, so dass nicht der gesamte Hilfsrahmen 1 demontiert werden muss.
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4 zeigt eine schematische Ansicht zur Anbindung der Streben 4 an ein Rahmenbauteil 2. Die Streben 4 sind an ihren Enden 5 mit einem Verbindungsblech 11 in einem Abstand a zueinander gekoppelt, wobei in dem Verbindungsblech 11 jeweils ein Langloch 14 ausgebildet ist und durch das Langloch 14 bevorzugt eine jeweilige Schweißnaht 15, die die Streben 4 mit dem Langloch 14 bzw. das Verbindungsblech 11 koppelt. Ferner sind die Enden 5 wiederum aufgeweitet, so dass zum einen das Verbindungsblech 11 an das Rahmenbauteil 2 mittels hier dargestellter stoffschlüssiger Verbindung 16 gekoppelt ist, zum anderen auch die Enden 5 mittels stoffschlüssiger Verbindung 16 an dem Rahmenbauteil 2 gekoppelt sind.
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5a zeigt eine Querschnittsansicht gemäß der Schnittlinie V-V in 4. Hier dargestellt sind verschiedene Ausführungsvarianten zur Koppelung der Streben 4 mit dem Verbindungsblech 11.
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Gemäß 5a weisen die Streben 4 einen ovalen Querschnitt auf und sind mit dem daran angepasst konturierten Verbindungsblech 11 über eine jeweilige Schweißnaht 15 miteinander gekoppelt und wiederum mit einer Schweißnaht an das nicht dargestellte Rahmenbauteil gekoppelt. Gemäß 5b und c weisen die Streben 4 einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei die Streben 4 mit dem Verbindungsblech 11 jeweils über eine Schraubverbindung miteinander gekoppelt sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hilfsrahmen
- 2
- Rahmenbauteil
- 3
- Querträger
- 4
- Strebe
- 5
- Ende zu 4
- 6
- Haltebrücke
- 7
- Aufnahmepunkt zu 6
- 8
- Entlastungsschlitz
- 9
- Entlastungsbohrung
- 10
- Schweißnaht
- 11
- Verbindungsblech
- 12
- Flansch
- 13
- Verschraubung
- 14
- Langloch
- 15
- Schweißnaht zu 14
- 16
- stoffschlüssige Verbindung
- X
- Richtung
- Y
- Richtung
- a
- Abstand
