-
Die Erfindung betrifft eine Trägerstruktur für ein Kraftfahrzeug, mit zwei Längsträgern und einem diese verbindenden Querträger, wobei der Querträger durch ein faserverstärktes Kunststoffprofil gebildet ist.
-
Eine derartige Trägerstruktur ist aus der
DE 10 2012 016 728 A1 bekannt. Sie findet Verwendung als Integralträger bei einem Kraftfahrzeug.
-
Ein Querträger für eine Karosserie eines Personenkraftwagens, wobei der Querträger einen aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildeten Grundkörper aufweist, in den ein Einlegeteil aus Kunststoff integriert ist, ist in der
DE 20 2012 006 236 U1 beschrieben.
-
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Trägerstruktur der eingangs genannten Art so weiterzubilden, das diese, bei geringem Gewicht, eine erweiterte Funktionalität aufweist.
-
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Trägerstruktur, die gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist.
-
Bei der erfindungsgemäßen Trägerstruktur ist somit vorgesehen, dass an dem durch das faserverstärkte Kunststoffprofil gebildeten Querträger, im Bereich dessen beiden Enden, Lagerkonsolen aus Metall zur Lagerung mindestens eines Antriebsaggregats befestigt sind und an dem Querträger im Bereich dessen beiden Enden Abschlusselemente aus Metall befestigt sind. Die im Bereich des jeweiligen Endes des Querträgers angeordnete Lagerkonsole und das im Bereich des jeweiligen Endes des Querträgers angeordnete Abschlusselement sind mit dem diesem Ende des Querträgers zugewandten Längsträger verbunden.
-
Die Lagerung des Querträgers erfolgt somit im Bereich seiner beiden Enden über die den Enden zugeordneten Lagerkonsolen und Abschlusselemente in den Längsträgern. Hierbei dienen die Lagerkonsolen zusätzlich der Befestigung des mindestens einen Antriebsaggregats.
-
Bei diesem Antriebsaggregat handelt es sich insbesondere um eine Elektromaschine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs.
-
Vorzugsweise ist der Querträger durch ein in einem Pultrusionsverfahren gefertigtes Kunststoffprofil gebildet. Hierdurch lässt sich ein Querträger mit geringem Gewicht auf einfache Art und Weise herstellen. Grundsätzlich kann der Querträger ein Kunststoffprofil mit beliebigem Querschnitt aufweisen. Es wird ein sechseckiger oder viereckiger Querschnitt als besonders vorteilhaft angesehen. Bei Ausbildung eines viereckigen Querschnitts ist von besonderem Vorteil ein trapezförmiges Kunststoffprofil. Durch diese Querschnittsgestaltung des Kunststoffprofils lassen sich besonders günstig, bei entsprechend angepasster Gestaltung von Lagerkonsolen und Abschlusselementen, die Kräfte zwischen Lagerkonsolen und Querträger bzw. Abschlusselementen und Querträger übertragen.
-
Unter Gewichts- und Herstellungsaspekten wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die jeweilige Lagerkonsole und/oder das jeweilige Abschlusselement als Druckgussteil, insbesondere als Aluminiumdruckgussteil ausgebildet ist. Um einen guten Oberflächenschutz zu gewährleisten, wird es überdies als vorteilhaft angesehen, wenn die jeweilige Lagerkonsole und/oder das jeweilige Abschlusselement oberflächenbeschichtet ist.
-
Die Befestigung der jeweiligen Lagerkonsole am Querträger erfolgt insbesondere durch Verkleben. Dadurch kann eine sichere Verbindung bei minimalem Gewicht, somit ohne separate Befestigungselemente verwirklicht werden.
-
Die Anordnung von Querträger und diesem zugeordneten Lagerelementen und Abschlusselementen ist insbesondere derart gestaltet, dass die im Bereich des jeweiligen Endes des Querträgers angeordnete Anordnung von Lagerkonsole und Abschlusselement den Querträger umschließt. Dies ermöglicht es, Kräfte allseitig in den Querträger einzuleiten bzw. vom Querträger abzuleiten.
-
Gemäß einer vorteilhaften Gestaltung ist vorgesehen, dass das jeweilige Anschlusselement plattenförmig ausgebildet ist und die jeweilige Lagerkonsole in deren Aufnahmebereich für den Querträger U-förmigen Querschnitt aufweist. Bei montierter Trägerstruktur nimmt die Lagerkonsole den Querträger im Wesentlichen auf und es deckt das Anschlusselement den Querträger auf einer Seite ab. Diese Ausbildung ermöglicht eine einfache Montage der Trägerstruktur. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das jeweilige Abschlusselement und die jeweilige Lagerkonsole in deren Aufnahmebereich für den Querträger U-förmigen Querschnitt aufweisen. Demzufolge nehmen das Abschlusselement und die Lagerkonsole den Querträger teilweise auf, wobei aufgrund der aufeinander zugewandten U-förmigen Anordnung von Abschlusselement und Lagerkonsole der Querträger von dem Abschlusselement und der Lagerkonsole aufgenommen wird.
-
Unter Gewichtsgründen wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn das jeweilige Abschlusselement mit dem Querträger verklebt ist. Überdies lässt sich hierdurch auf einfache Art und Weise die Verbindung herstellen. Dies ist schnell und einfach möglich. Die Verbindung bedarf keiner zusätzlicher Befestigungsmittel, die ein erhöhtes Gewicht der Trägerstruktur bedingen würden.
-
Vorzugsweise ist ein Aufnahmequerschnitt von jeweiliger Lagerkonsole und Abschlusselement zur Aufnahme des Querträgers dem Querschnitt des Querträgers angepasst. Durch diesen Formschluss lassen sich günstig Kräfte überleiten.
-
Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Anordnung von Querträger, Lagerkonsolen und Abschlusselementen bezüglich der Lagerung der Lagerkonsolen und der Abschlusselemente in den Längsträgern dieselben Lagerpunkte aufweist, wie ein von der Anordnung substituiertes Bauteil der Trägerstruktur. Bei diesem substituierten Bauteil handelt es sich beispielsweise um einen Querträger, der unmittelbar in den Längsträgern gelagert ist. Demzufolge sind keine Änderungen an Längsträgern bestehender Kraftfahrzeuge vorzunehmen, um die neue Anordnung, die der Lagerung mindestens eines Antriebsaggregats dient, zu verwirklichen.
-
Die Erfindung findet insbesondere Verwendung bei einem Elektrofahrzeug mit zwei angetriebenen Achsen, insbesondere bei einem Personenkraftwagen im Bereich eines versteiften Hinterwagens. Die Trägerstruktur schafft ein versteifendes Strukturbauteil zur Erhöhung der Fahrwerks-Quersteifigkeit, bei gleichzeitiger Lagermöglichkeit für das mindestens eine Antriebsaggregat.
-
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung der in der Zeichnung wiedergegebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiele, ohne hierauf beschränkt zu sein.
-
Es zeigt:
-
1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Trägerstruktur, veranschaulicht in einer räumlichen Darstellung, ohne deren Längsträger,
-
2 für die Trägerstruktur gemäß 1, deren Querträger, veranschaulicht in einer räumlichen Darstellung,
-
3 einen Schnitt durch den in 2 gezeigten Querträger, senkrecht zu dessen Längserstreckung geschnitten,
-
4 eine jeweilige, bei der Trägerstruktur gemäß 1 Verwendung findende Lagerkonsole, gezeigt in einer räumlichen Darstellung,
-
5 einen Teil der Lagerkonsole gemäß 4, in einer räumlichen Darstellung, teilweise geschnitten gezeigt,
-
6 ein jeweiliges, bei der Trägerstruktur nach 1 Verwendung findendes Abschlusselement, gezeigt in einer räumlichen Darstellung,
-
7 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Trägerstruktur, veranschaulicht in einer räumlichen Darstellung, ohne deren Längsträger,
-
8 einen Schnitt durch die Trägerstruktur gemäß 7 im Bereich des Querträgers, einer Lagerkonsole und eines Abschlusselements, senkrecht zur Längserstreckung des Querträgers geschnitten,
-
9 eine räumliche Darstellung der in den 7 und 8 gezeigten Anordnung von Lagerhülse und dieser zugeordnetem Abschlusselement.
-
Figurenbeschreibung
-
Das erste Ausführungsbeispiel gemäß der 1 bis 6 zeigt eine Trägerstruktur 1 für ein Kraftfahrzeug, allerdings ohne zwei Längsträger der Trägerstruktur 1 veranschaulicht. Die Trägerstruktur 1 findet Verwendung bei einem Personenkraftwagen, konkret im Bereich einer Hinterachse. Dieses Kraftfahrzeug wird elektrisch angetrieben.
-
Ein Querträger 2 der Trägerstruktur 1 ist durch ein faserverstärktes Kunststoffprofil gebildet. Dieses Kunststoffprofil ist in einem Pultrusionsverfahren hergestellt. Der Querträger 2 stellt ein mittels Pullwinding hergestelltes Pultrusionsprofil dar. Der Querträger 2 ist als dünnwandiges Kunststoffprofil ausgebildet, das viereckig ist. Der Querschnitt des Querträgers 2 ist trapezförmig. Konkret ist der Querträger 2 hochkant eingebaut, wobei der Querträger 2 von unten nach oben sich gleichmäßig konisch verjüngt, zur Bildung des gleichschenkligen Trapezes.
-
Auf die abgewandten Enden des Querträgers 2 sind Lagerkonsolen 3 aufgesteckt. Die Lagerkonsolen 3 sind identisch ausgebildet. Die Lagerkonsolen 3 dienen der Lagerung eines nicht veranschaulichten Antriebsaggregats, konkret einer Elektromaschine zum Antrieb der Hinterachse des Personenkraftwagens.
-
Die jeweilige Lagerkonsole 3 besteht aus Metall und ist als Druckgussteil, insbesondere als Aluminiumdruckgussteil ausgebildet. Die Oberfläche der jeweiligen Lagerkonsole 3 ist beschichtet.
-
Die jeweilige Lagerkonsole 3 weist zwei nach unten gerichtete, U-förmige Aufnahmen 4 zum Aufstecken auf den Querträger 2 auf. Diese Aufnahmen 3 erweitern sich nach unten geringfügig konisch, sodass der Innenquerschnitt der Aufnahmen 4 dem Außenquerschnitt des Querträgers 2 angepasst ist. Die Verbindung der jeweiligen Aufnahme 4 mit dem Querträger 2 erfolgt durch Kleben. Hierbei befindet sich der Klebstoff zwischen den Seitenflächen 5 und der Deckfläche 6 des Querträgers 2 sowie den Seitenflächen 7 und der Deckfläche 8 der zugeordneten Lagerkonsole 3.
-
In einer gemeinsamen Flucht weisen die Lagerkonsolen 3 Aufnahmen 9 auf, die als Löcher ausgebildet sind, die U-förmige, nach oben offene Ansätze 10 der Lagerkonsolen 3 durchsetzen.
-
In den Aufnahmen 9 der beiden Lagerkonsolen 3 erfolgt die trägerstrukturseitige Lagerung des elektrischen Antriebsaggregats.
-
Die jeweilige Lagerkonsole 3 liegt an der zugeordneten Stirnseite des Querträgers 2 an, sodass die Lagerkonsole 3 in Richtung der anderen Lagerkonsole 3 im Querträger 2 festgelegt ist. Die Lagerkonsole 3 umschließt bei diesem Ausführungsbeispiel der Trägerstruktur den Querträger 2 im Bereich der Seitenflächen 5 und der Deckfläche 6 des Querträgers 2, wobei sich die Lagerkonsole 3 bis zur unteren Begrenzung des Querträgers 2 erstreckt. Im Bereich des unteren Endes des Querträgers 2 liegt, der jeweiligen Lagerkonsole 3 zugeordnet, ein plattenförmiges Abschlusselement 11 an, das gleichfalls mit dem Querträger 2 verklebt sein kann. Insofern ist der Querträger 2 im Bereich seiner unteren Fläche 12 mit Klebstoff versehen.
-
Zum Verbinden der jeweiligen Lagerkonsole 3 mit dem zugeordneten Abschlusselement 11, wobei die Abschlusselemente 11 spiegelsymmetrisch gestaltet sind, weist die jeweilige Lagerkonsole 3 im Bereich deren beiden Aufnahmen 4 Gewindebohrungen 13 auf. Es sind vier Gewindebohrungen 13 in der jeweiligen Lagerkonsole 3 vorgesehen, wobei jedem Schenkel der Aufnahmen 4 eine Gewindebohrung 13 zugeordnet ist. Entsprechend dem Bohrbild der Gewindebohrungen 13 ist das jeweilige Abschlusselement 11 mit vier Bohrungen 14 versehen.
-
Die jeweilige Lagerkonsole 3 wird von oben auf den Querträger 2 gesteckt und das der Lagerkonsole 3 zugeordnete Abschlusselement 11 von unten an den Querträger 2 angelegt und es werden dann, unter Berücksichtigung der vorgenommenen Klebung von Lagerkonsole 3 und Abschlusselement 11, Schrauben durch die Bohrungen 14 des Abschlusselements 11 gesteckt und in die Gewindebohrungen der Lagerkonsole 3 eingeschraubt. Hierdurch ist eine sichere Schraubverbindung zwischen jeweiliger Lagerkonsole 3 und zugeordnetem Abschlusselement 11, bei gleichzeitiger Verklebung von Lagerkonsole 3 und Querträger 2 sowie Abschlusselement 11 und Querträger 2 gewährleistet.
-
Das jeweilige Abschlusselement 11 besteht aus Metall und ist als Druckgussteil, insbesondere als Aluminiumdruckgussteil ausgebildet. Das Abschlusselement 11 ist vorzugsweise oberflächenbeschichtet.
-
Im Bereich des jeweiligen der beiden Enden des Querträgers 2 erfolgt die Verbindung von zugeordnetem Längsträger der Trägerstruktur 1 sowohl mit der Lagerkonsole 3 als auch mit dem Abschlusselement 11. Hierfür ist im Ansatz 10 der Lagerkonsole 3, in dem Bereich des Ansatzes 10, der sich im Wesentlichen in einer Flucht mit dem Ende des Querträgers 2 befindet, eine Aufnahme 15 vorgesehen, die als die Lagerkonsole 3 durchsetzendes Loch ausgebildet ist. Ferner weist das zugeordnete Abschlusselement 11 in seinem über den Querträger 2 überstehenden Bereich zwei weitere Bohrungen 16 auf. Auf diesem überstehenden Bereich 17 des Abschlusselements 11 liegt der diesem Ende des Querträgers 2 zugeordnete Längsträger auf und ist mittels die Bohrungen 16 durchsetzenden Schrauben mit dem Abschlusselement 11 verschraubt. Der Längsträger ist ferner im Bereich der Aufnahme 15 der Lagerkonsole 3 mit dieser befestigt. Die Erstreckung der beiden nicht veranschaulichten Längsträger der Trägerstruktur 1 erfolgt senkrecht zum Querträger 2 in Fahrzeuglängsrichtung und es sind die beiden Längsträger parallel zueinander angeordnet.
-
Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß der 7 bis 9 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dadurch, dass die die Seitenflächen 7 bildenden Schenkel der jeweiligen Lagerkonsole 3 sich nicht bis zur unteren Fläche 12 des Querträgers 2 erstrecken, sondern kürzer sind. Sie erstrecken sich im Wesentlichen über die halbe Höhe des Querträgers 2. Dieser Querträger 2 hat keine Querschnittsform gemäß 3, sondern eine sechseckige, bezüglich der Horizontalen symmetrische Gestaltung, demnach eine Form, die durch zwei gespiegelt angeordnete gleichschenklige Trapeze gebildet ist. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist das jeweilige Abschlusselement 11 nicht plattenförmig ausgebildet, sondern weist zusätzlich zur Platte 18 von dieser auf die Seitenflächen 7 der Lagerkonsole zugerichtete Ansätze 19, konkret vier Ansätze 19 auf. Entsprechend ist die Lagerkonsole 3 mit vier Ansätzen 20 versehen. Während die Ansätze 20 der Lagerkonsole 3 sich nach unten erweiternd ausgebildet sind, sind die Ansätze 19 des Abschlusselements 11 sich nach oben, somit von der Platte 18 ausgehend, erweiternd ausgebildet, entsprechend der Querschnittsform des Querträgers 20.
-
Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel grundsätzlich dadurch, dass keine Verschraubung von Abschlusselement 11 und Lagerkonsole 3 erfolgt, sondern das Abschlusselement 11 nur die Bohrungen 16 zur Lagerung des zugeordneten Längsträgers aufweist. Die Verbindung von Lagerkonsole 3 und Abschlusselement 11 erfolgt ausschließlich mit dem Querträger 2. Hierfür weist die Lagerkonsole 3 im Bereich deren Ansätze 20 und des die Ansätze 20 verbindenden Stegs 21 Klebflächen 22 auf. Entsprechend weist das Abschlusselement 11 im Bereich der Ansätze 19 und der Platte 18 Klebflächen 23 auf.
-
Eine zusätzlich im Abschlusselement 11 vorgesehene Bohrung 24 dient einer Verschraubung für eine Höhenstandssensorik.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Trägerstruktur
- 2
- Querträger
- 3
- Lagerkonsole
- 4
- Aufnahme
- 5
- Seitenfläche
- 6
- Deckfläche
- 7
- Seitenfläche
- 8
- Deckfläche
- 9
- Aufnahme
- 10
- Ansatz
- 11
- Abschlusselement
- 12
- Fläche
- 13
- Gewindebohrung
- 14
- Bohrung
- 15
- Aufnahme
- 16
- Bohrung
- 17
- Bereich
- 18
- Platte
- 19
- Ansatz
- 20
- Ansatz
- 21
- Steg
- 22
- Klebfläche
- 23
- Klebfläche
- 24
- Bohrung
-
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 102012016728 A1 [0002]
- DE 202012006236 U1 [0003]
- DE 102011115855 A1 [0004]
- DE 102011005564 A1 [0004]
