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Die Erfindung betrifft eine Karosseriestruktur für ein zweispuriges Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zum Zusammenbau einer solchen Karosseriestruktur nach dem Patentanspruch 9.
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Eine derartige Karosseriestruktur weist an der Vorderachse oder der Hinterachse einen Hilfsrahmen auf, an dem seitlich Radlenker einer Radaufhängung angelenkt sind und auf dem gegebenenfalls auch Antriebskomponenten, wie etwa ein Hinterachsdifferenzial oder eine Antriebseinheit, abgestützt sind. Der Hilfsrahmen ist über Hilfsrahmenlager elastisch nachgiebig am Fahrzeugaufbau (das heißt der Karosserie) angebunden, damit betriebsbedingte Vibrationen nicht in den Fahrzeugaufbau übertragen werden.
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Aus der
DE 10 2013 202 502 A1 ist eine gattungsgemäße Karosseriestruktur bekannt, bei der der Hilfsrahmen über Hilfsrahmenlager an der Fahrzeugkarosserie angebunden ist. Jedes der Hilfsrahmenlager weist als Lagerkomponenten eine radial äußere Lagerhülse und einen radial inneren Lagerkern auf. Die radial äußere Lagerhülse ist in gängiger Praxis in Presspassung in ein Aufnahmeauge des Hilfsrahmens eingepresst. Der radial innere Lagerkern ist dagegen mit einem Schraubbolzen an der Fahrzeugkarosserie verschraubbar. Zwischen der radial äußeren Lagerhülse und dem radial inneren Lagerkern ist ein elastisch nachgiebiger Elastomerkörper einvulkanisiert. Diese Elastomerkörper haben üblicherweise in den Fahrzeug-Raumrichtungen unterschiedliche Steifigkeiten. Die in der Fahrzeuglängsrichtung meist geringere Steifigkeit kann durch Ausnehmungen im Elastomer realisiert sein.
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Beim Zusammenbau der Fahrzeugkarosserie ergeben sich aufgrund von Bauteil- und/oder Montagetoleranzen relativ lange Toleranzketten, und zwar zwischen dem Hilsrahmenlager, dem Hilfsrahmen sowie den Montagelöchern im Fahrzeugaufbau. Zum Ausgleich dieser Bauteil- und/oder Montagetoleranzen erfolgt im Hilfsrahmenlager eine Querverlagerung des Lagerkerns gegenüber der radial äußeren Lagerhülse. Aufgrund der Querverlagerung wird der Elastomerkörper verzwängt, das heißt unter Erhöhung seiner Lagersteifigkeit zusätzlich mit Druckspannungen beaufschlagt. Das kann dazu führen, dass die die Steifigkeit reduzierenden (und daher für stärkere Entkoppelung sorgenden) Ausnehmungen komplett geschlossen, das heißt aufgebraucht, werden.
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Dadurch ergibt sich das Risiko, dass der vom Elastomerkörper für die Schwingungsentkopplung bereitgestellte Federweg vollständig für den obigen Toleranzausgleich aufgebraucht wird. In diesem Fall würde das Hilfsrahmenlager bereits in der Fahrzeug-Konstruktionslage bis auf ein Blockmaß verzwängt bzw. stark vorgespannt sein (unabhängig von der Ausführung des Elastomerlagers mit oder ohne Ausnehmung), was eine Schwingungsentkopplung im Fahrbetrieb beeinträchtigen würde.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Karosseriestruktur für ein zweispuriges Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Zusammenbau einer solchen Karosseriestruktur bereitzustellen, bei der der Hilfsrahmen in einfacher Weise montierbar ist und bevorzugt auch eine einwandfreie Schwingungsentkopplung gewährleistet ist.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder des Patentanspruches 9 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ist der Hilfsrahmen zweiteilig ausgeführt, und zwar mit einem starr am Fahrzeugaufbau (Fahrzeugkarosserie) anbindbaren aufbauseitigen Teilrahmen und einem lenkerseitigen Teilrahmen. Am aufbauseitigen Teilrahmen ist eine erste Lagerkomponente des Hilfsrahmenlagers, insbesondere ein Lagerkern, befestigt. Am lenkerseitigen Teilrahmen sind sowohl die Radlenker der Radaufhängung angelenkt als auch ein eine zweite Lagerkomponente des Hilfsrahmenlagers, insbesondere die radial äußere Lagerhülse, befestigt.
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Alternativ dazu kann auch – in kinematischer Umkehr – die radial äußere Lagerhülse am aufbauseitigen Teilrahmen befestigt sein, während der radial innere Lagerkern am lenkerseitigen Teilrahmen befestigt ist. Auf diese Weise kann beim Zusammenbau zunächst in einem Prozessschritt der aufbauseitige Teilrahmen des Hilfsrahmens als ein separates Bauteil starr sowie lagerichtig am Fahrzeugaufbau befestigt werden. Der aufbauseitige Teilrahmen muss jedoch nicht unbedingt bei Montage starr am Fahrzeug befestigt sein. Vielmehr sollte dieser lediglich durch zum Beispiel Langlöcher am Fahrzeug positionierbar sein. In einer Fertigungslinie wird der lenkerseitige Teilrahmen zum Beispiel mit einer Lehre zum Fahrzeug positioniert und der aufbauseitige Teilrahmen dann über die Langlöcher verspannungsfrei montiert. Nach erfolgter lagerichtiger Befestigung des aufbauseitigen Teilrahmens kann in einem folgenden zweiten Prozessschritt der lenkerseitige Teilrahmen über das zumindest eine Hilfsrahmenlager am aufbauseitigen Teilrahmen elastisch nachgiebig befestigt werden.
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In einer technischen Realisierung ist der Hilfsrahmen mittels einer Mehrzahl von Hilfsrahmenlager, zum Beispiel vier Hilfsrahmenlager, am Fahrzeugaufbau gehaltert.
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Das zumindest eine Hilfsrahmenlager kann in an sich bekannter Weise aufgebaut sein, wonach zwischen der ersten Lagerkomponente und der zweiten Lagerkomponente des Hilfsrahmenlagers der Elastomerkörper einvulkanisiert ist. In einer technischen Ausführung kann zwischen der radial äußere Lagerhülse und dem radial inneren Lagerkern ein Ringspalt definiert sein, in dem der Elastomerkörper einvulkanisiert ist.
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Für einen Ausgleich von Bauteil- und/oder Montagetoleranzen zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem Hilfsrahmen kann sich der Lagerkern um einen Querversatz gegenüber der Lagerhülse verlagern, wodurch es zu einer entsprechenden Reduzierung/Erhöhung der Materialdicke des Elastomerkörpers kommt. Hierbei besteht das Risiko, dass bei größerem Toleranzausgleich der vom Elastomerkörper verfügbare Federweg für den Toleranzausgleich weitgehend aufgebraucht wird und daher das Hilfsrahmenlager aufgrund von Druckbeanspruchung bis auf ein Blockmaß verzwängt ist. In diesem Fall ist die Schwingungsentkopplung beeinträchtigt.
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Um eine solche Beeinträchtigung der Schwingungsentkopplung zu vermeiden, ist der oben erwähnte zweite Prozessschritt (das heißt die Befestigung des lenkerseitigen Teilrahmens am aufbauseitigen Teilrahmen) in zwei Teilschritte aufgeteilt: Im ersten Teilschritt wird der lenkerseitige Teilrahmen am aufbauseitig bereits montierten Teilrahmen zunächst lagerichtig vorpositioniert, und zwar bei noch nicht zwischen dem ersten und zweiten Lagerkomponenten einvulkanisiertem Elastomerkörper. Nach erfolgter Vorpositionierung wird darauffolgend im zweiten Teilschritt der Elastomerkörper zwischen den beiden Lagerkomponenten einvulkanisiert.
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Die obige Vorpositionierung des lenkerseitigen Teilrahmens am aufbauseitigen Teilrahmen kann mittels eines Formwerkzeugs mit einer Schablone erfolgen, mit der der lenkerseitige Teilrahmen lagerichtig am aufbauseitigen Teilrahmen vorpositionierbar ist. Der im zweiten Teilschritt erfolgende Vulkanisiervorgang (in dem das Hilfsrahmenlager fertiggestellt wird) wird daher unmittelbar an der Fahrzeugkarosserie durchgeführt. In der obigen Prozessführung wird somit das Hilfsrahmenlager zunächst mit voneinander separaten Lagerkomponenten bereitgestellt und erst im Laufe des Zusammenbaus im Vulkanisiervorgang fertiggestellt.
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In einer technischen Umsetzung kann der Lagerkern eine hohlzylindrische Lagerhülse sein, durch die ein Schraubbolzen führbar ist. Mit dem Schraubbolzen ist der Lagerkern (und damit der gesamte Hilfsrahmen) an der Karosserie festspannbar.
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Im Hinblick auf eine Montagevereinfachung kann zwischen dem aufbauseitigen Teilrahmen und dem lenkerseitigen Teilrahmen des Hilfsrahmens ein Montagespalt bereitgestellt sein. Mit dem Montagespalt ist ein Werkzeugzugang gewährleistet, der gegebenenfalls beim Zusammenbau erforderlich sein kann, und/oder eine Schwingungsentkopplung gebildet.
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Der aufbauseitige Teilrahmen kann bevorzugt über zumindest eine Schraubverbindung an der Fahrzeugkarosserie befestigt werden. Die Schraubverbindung ist durch ein Schraubloch am aufbauseitigen Teilrahmen realisiert, durch die ein Schraubbolzen führbar ist, mit der an der Fahrzeugkarosserie festspannbar ist. Im Hinblick auf eine einfache lagerichtige Positionierung des aufbauseitigen Teilrahmens kann das Schraubloch ein Langloch sein, mittels dem der aufbauseitige Teilrahmen quer zur Schraubrichtung in seiner Lager feinpositionierbar ist.
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Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
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Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 in einer schematischen Perspektivdarstellung einen zweiteilig ausgeführten Hilfsrahmen in Alleinstellung;
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2 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene I-I aus der 1;
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3 bis 5 jeweils Ansichten, die den Zusammenbau des Hilfsrahmens mit der Fahrzeugkarosserie veranschaulichen.
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In der 1 ist in perspektivischer Darstellung sowie in Alleinstellung ein Hilfsrahmen gezeigt. Die 1, wie auch die weiteren Figuren, sind im Hinblick auf ein einfaches Verständnis der Erfindung angefertigt. Von daher sind die Figuren lediglich grob vereinfachte Darstellungen, die keinen realitätsgetreuen Aufbau des Hilfsrahmens sowie der Anbindung an der Fahrzeugkarosserie wiedergeben. In der 1 ist der Hilfsrahmen in etwa rahmenförmig geschlossen aufgebaut, und zwar mit Längsträgern 1, die sich in der Einbaulage in der Fahrzeuglängsrichtung x erstrecken, sowie mit Querträgern 3, die in der Fahrzeugquerrichtung y verlaufen und die beiden Hilfsrahmen-Längsträger 1 miteinander verbinden. Seitlich außen sind an den beiden Längsträgern 1 jeweils nicht gezeigte Lagerkonsolen ausgebildet, an denen die (nur angedeuteten) Radlenker 5 einer Radaufhängung des Kraftfahrzeuges angelenkt sind. Die Längs- und Querträger 1 laufen an Eckknotenpunkten 7 zusammen. Diese weisen jeweils ein Aufnahmeauge 9 auf, in das ein Hilfsrahmenlager 11 in Presspassung eingesetzt ist. Mittels der Hilfsrahmenlager 11 kann der Hilfsrahmen schwingungsentkoppelt am Fahrzeugaufbau 13 (1) aufgehängt werden.
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In der Schnittdarstellung der 2 ist der Aufbau eines der Hilfsrahmenlager 11 gezeigt. Demzufolge weist das Hilfsrahmenlager 11 eine radial äußere Lagerhülse 15 auf, die in Presspassung in das Aufnahmeauge 9 des Hilfsrahmens eingepresst ist, sowie einen radial inneren hülsenförmigen Lagerkern 17. In den Ringspalt 14 (4) zwischen dem radial inneren Lagerkern 17 der radial äußeren Lagerhülse 15 ist ein Elastomerkörper 13 einvulkanisiert.
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Erfindungsgemäß ist der Hilfsrahmen zweiteilig ausgeführt, und zwar mit einem oberen aufbauseitigen Teilrahmen 21, der im Wesentlichen ebenflächig bzw. plattenförmig ausgebildet ist, und einem unteren, lenkerseitigen Teilrahmen 23. Am lenkerseitigen Teilrahmen 23 des Hilfsrahmens sind die oben genannten Längsträger 1 und Querträger 3 als Hohlprofilteile integriert, und zwar zusammen mit den Aufnahmeaugen 9 an den Eckknotenpunkten 7. Entsprechend sind auch die Lenker 5 unmittelbar am lenkerseitigen Teilrahmen 23 angelenkt. Der aufbauseitige Teilrahmen 23 ist gemäß der 2 um einen Montagespalt m vom unteren lenkerseitigen Teilrahmen 23 beabstandet.
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Außerdem ist in der 2 der radial innere Lagerkern 17 des Hilfsrahmenlagers 11 am aufbauseitigen Teilrahmen 21 befestigt. Hierzu weist in der 2 der aufbauseitige Teilrahmen 21 exemplarisch einen Schraubdom 25 auf, in dem ein durch den radial inneren Lagerkern 17 geführter Schraubbolzen 27 verschraubt ist.
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In der 2 ist der radial innere Lagerkern 17 an seiner Unterseite mit einer radial ausgeweiteten Anschlagplatte 18 ausgebildet. Diese überdeckt teilweise Höhenanschläge des Elastomerkörpers 19. In gleicher Weise überragt der Elastomerkörper 19 in der Axialrichtung nach oben die radial äußere Radlagerhülse 15, und zwar unter Bildung eines Höhenanschlag, der mit einem Axialabstand vom aufbauseitigen Teilrahmen 21 beabstandet ist.
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Der aufbauseitige Teilrahmen 21 des Hilfsrahmens ist in der 2 über Schraubverbindungen 29 starr am Fahrzeugaufbau 13 angebunden. Jede dieser Schraubverbindungen 29 weist ein langlochartiges Schraubloch 33 im aufbauseitigen Teilrahmen 21 auf, durch das ein nicht gezeigter Schraubbolzen geführt ist, der mit dem Fahrzeugaufbau 13 festspannbar ist. Mittels der gemäß der 1 im aufbauseitigen Teilrahmen 21 eingearbeiteten Langlöcher 33 kann der aufbauseitige Teilrahmen 21 beim Anbau an die Fahrzeugkarosserie 13 in seiner Lage feinjustiert werden.
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Der in der 1 exemplarisch gezeigte Aufbau des Hilfsrahmenlagers 11 ist identisch mit dem Aufbau der drei weiteren Hilfsrahmenlagern 11, die im Hilfsrahmen verbaut sein.
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Nachfolgend wird anhand der 3 bis 5 das Verfahren zum Zusammenbau des Hilfsrahmen und des Fahrzeugaufbaus 13 beschrieben: Demzufolge werden zunächst der aufbauseitige Teilrahmen 21 und der lenkerseitige Teilrahmen 23 als separate Bauteile bereitgestellt. Anschließend wird in einem ersten Prozessschritt der aufbauseitige Teilrahmen 21 mittels der Schraubverbindungen 29 starr am Fahrzeugaufbau 13 befestigt. Die Lagerkerne 17 der vier Hilfsrahmenlager 11 sind dabei bereits an den Schraubdomen 25 des aufbauseitigen Teilrahmens 21 verschraubt.
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Anschließend erfolgt ein zweiter Prozessschritt, bei dem der lenkerseitige Teilrahmen 23 am aufbauseitigen Teilrahmen 21 befestigt wird. Hierzu wird zunächst in einem ersten Teilschritt der lenkerseitige Teilrahmen 23 gemäß der 3 lagerichtig vorpositioniert. Die Vorpositionierung des lenkerseitigen Teilrahmens 23 erfolgt bei noch nicht einvulkanisiertem Elastomerkörper 19. Zudem kann die Vorpositionierung mit Hilfe eines hier nicht dargestellten Positionierwerkzeuges durchgeführt werden.
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Beispielhaft ist in den 3 bis 5 auf der linken Hilfsrahmen-Seite die radial äußere Lagerhülse 15 und der radial innere Lagerkern 17 zueinander achsparallel ausgerichtet, während auf der rechten Hilfsrahmen-Seite der Lagerkern 17 und die äußere Lagerhülse 15 um einen Querversatz Δy zueinander versetzt sind. Der Querversatz Δy ergibt sich zum Beispiel aufgrund von Bauteil- und/oder Montagetoleranzen.
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Im Anschluß an die in der 4 gezeigten Vorpositionierung wird in einem zweiten Teilschritt der Elastomerkörper 19 zwischen dem Lagerkern 17 und der radial äußeren Lagerhülse 15 einvulkanisiert und ausgehärtet. Nach erfolgter Aushärtung der Elastomerkörper 19 der Hilfsrahmenlager 11 ergibt sich somit keine toleranzbedingte Verzwängung des Elastomerkörpers 19 aufgrund der Bauteil- und/oder Montagetoleranzen, was die Lagersteifigkeit nachteilhaft erhöhen würde.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013202502 A1 [0003]
