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Die Erfindung betrifft einen Hilfsrahmen für eine Fahrzeugachse, insbesondere eine Fahrzeug-Hinterachse eines zweispurigen Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zum Zusammenbau von zweispurigen Fahrzeugen nach dem Patentanspruch 8.
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Der Hilfsrahmen einer Fahrzeug-Hinterachse trägt bei einem Allradantrieb ein Hinterachsdifferenzial und weist zudem achsseitige Schwenklagerstellen auf, an denen beidseitig Fahrwerkslenker von Hinterachs-Radaufhängungen angelenkt sind. Zur Steigerung der Fahrsicherheit kann die Hinterachse ein aktives Fahrwerk mit einem Lenkgetriebe aufweisen, mit dem eine aktive Verstellung der Radspur bzw. des Radsturzes an der Hinterachse ermöglicht ist.
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Aus der
DE 10 2013 105 865 A1 ist ein gattungsgemäßer Hilfsrahmen für eine Fahrzeugachse bekannt. Der Hilfsrahmen weist Lagerstellen zur Anbindung von Fahrwerkslenkern einer Radaufhängung auf. Zudem weist der Hilfsrahmen einen Hilfsrahmen-Querträger auf, der sich zwischen zwei seitlichen Hilfsrahmen-Längsträgern erstreckt und zweiteilig aus zwei Quertraversen aufgebaut ist. Die beiden Quertraversen sind kraftübertragend an den beiden Hilfsrahmen-Querträgern angebunden.
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Im Fahrbetrieb können unter Seitenkraft-Einwirkung große Querkräfte speziell an den spurführenden Radlenkern (Spurstangen) eingeleitet werden. Der aus der
DE 10 2013 105 865 A1 bekannte Hilfsrahmen ist daher sowohl materialaufwendig als auch konstruktiv aufwendig mit einer entsprechend hohen Steifigkeit auszulegen. Zudem ist der aus der
DE 10 2013 105 865 A1 bekannte Hilfsrahmen konstruktiv nur für ein passives Fahrwerk ohne Lenkgetriebe ausgelegt, bei dem die Radlenker fahrzeugfest angelenkt sind. Bei einer Fahrzeugvariante mit aktivem hinteren Fahrwerk ist daher der Hilfsrahmen nicht einsetzbar. Vor diesem Hintergrund sind logistisch aufwendig Hilfsrahmen sowohl für ein aktives Fahrwerk als auch für ein passives Fahrwerk vorzuhalten.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Hilfsrahmen für eine Fahrzeugachse bereitzustellen, bei dem in einfacher Weise die unter Seitenkraft-Einwirkung auf die Radlenker eingeleiteten Querkräfte aufgenommen werden können. Zudem besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zum Zusammenbau von Fahrzeugen bereitzustellen, bei dem Fahrzeugvarianten mit aktivem Fahrwerk sowie mit passivem Fahrwerk mit einem reduzierten Bauteilaufwand herstellbar sind.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder des Patentanspruches 8 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ist im Unterschied zum obigen Stand der Technik die zweite Quertraverse nicht mehr unmittelbar an den beiden Hilfsrahmen-Längsträgern angebunden, sondern vielmehr über zumindest eine Lagerstelle ausschließlich an der ersten Quertraverse angebunden. Demgegenüber ist die zweite Quertraverse gegenüber dem Hilfsrahmen-Längsträgern anbindungsfrei, das heißt ohne eine direkte kraftübertragende Anbindung an die Hilfsrahmen-Längsträger ausgelegt. An der zweiten Quertraverse ist zumindest eine achsseitige Lagerstelle für die Radlenker ausgebildet. Auf diese Weise kann bei einer im Fahrbetrieb auftretenden Seitenkraft-Einwirkung auf die Fahrzeugräder die dadurch eingeleitete Querkraft unmittelbar in die zweite Quertraverse übertragen werden, wodurch die erste Quertraverse sowie die beiden Hilfsrahmen-Längsträger kräftemäßig entlastet werden können.
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Bevorzugt weist die zweite Quertraverse an ihren fahrzeugäußeren Stirnseiten jeweils eine Lagerstelle für einen Radlenker, insbesondere für die Spurstange, auf. Die beiden Spurstangen sind bevorzugt in der Fahrzeugquerrichtung in etwa in Flucht zur zweiten Quertraverse angeordnet. Auf diese Weise stellt die zweite Quertraverse in der Fahrzeugquerrichtung einen von der ersten Quertraverse nahezu entkoppelten Lastpfad bereit, in den Querkräfte einleitbar sind. Diese Querkraft-Einleitung erfolgt unter Entlastung der Hilfsrahmen-Längsträger sowie der ersten Quertraverse.
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Jeder der seitlichen Radaufhängungen an der Fahrzeugachse weist einen Lenkerverband auf, der den das Fahrzeugrad tragenden Radträger gelenkig mit dem Hilfsrahmen verbindet. Der Lenkerverband kann aus einer Mehrzahl von Einzel-Lenkern aufgebaut sein, von denen bevorzugt ein spurführender Radlenker, das heißt die Spurstange, an der zweiten Quertraverse angelenkt ist. Die verbleibenden Radlenker sind dagegen, im Vergleich zur Spurstange, im Fahrbetrieb mit nur reduzierten Querkräften beaufschlagt und können diese unmittelbar am Hilfsrahmen-Längsträger angelenkt sein.
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An einer Fahrzeug-Hinterachse kann der Hilfsrahmen zudem Lagerstellen für ein Hinterachsdifferenzial aufweisen. Die Hinterachsdifferenzial-Lagerstellen können bevorzugt an der ersten Quertraverse sowie einem dazu versetzten zusätzlichen Querträger ausgebildet sein. Die zweite Quertraverse kann dagegen kräftemäßig von dem Hinterachsdifferenzial entkoppelt sein, das heißt keine Hinterachsdifferenzial-Lagerstellen aufweisen.
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Die nachfolgenden Erfindungsaspekte betreffen ein Verfahren zum Zusammenbau von zweispurigen Fahrzeugen einer ersten Fahrzeugvariante sowie einer zweiten Fahrzeugvariante. Die erste Fahrzeugvariante weist an der Fahrzeug-Hinterachse ein aktives Fahrwerk mit einem Lenkgetriebe auf, dessen Spurstangen verstellbar sind für eine aktive Spur-/Sturzverstellung. Demgegenüber weist die zweite Fahrzeugvariante nur ein passives Fahrwerk auf, das heißt kein Lenkgetriebe, sondern vielmehr fahrzeugfest angelenkte Spurstangen an den beiden Hinterachs-Radaufhängungen.
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Das Verfahren kann zusätzlich zu den obigen Erfindungsaspekten oder alternativ dazu betrachtet werden. Das Verfahren weist einen ersten Prozessschritt auf, in dem der Hilfsrahmen in einer Basisausführung bereitgestellt wird. In der Basisausführung weist der Hilfsrahmen zumindest eine gemeinsame Anbindungsstelle auf, an der entweder das Lenkgetriebe oder die obige zweite Quertraverse lösbar anbindbar ist. Die lösbare Anbindung kann bevorzugt durch eine Schraubverbindungsstelle realisiert sein. In einem zweiten Prozessschritt wird entweder unter Bildung der ersten Fahrzeugvariante (das heißt mit aktivem Fahrwerk) das Lenkgetriebe an der Anbindungsstelle angebunden. Alternativ dazu wird unter Bildung der zweiten Fahrzeugvariante (das heißt ohne Lenkgetriebe, jedoch mit fahrzeugfest angebundenen Spurstangen) die zweite Quertraverse mit den daran fahrzeugfest anlenkbaren Spurstangen angebunden.
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Die zweite Quertraverse ist dabei so ausgelegt, dass deren Spurstangen-Lagerstellen lageidentisch sind mit den Spurstangen-Lagerstellen des Lenkgetriebes.
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Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel 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 perspektivischen Darstellung einen Hilfsrahmen in Alleinstellung mit angedeuteten Fahrwerkslenkern;
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2 in einer weiteren perspektivischen Darstellung den Hilfsrahmen von oben;
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3 eine perspektivische Schnittdarstellung entlang der Schnittebene A-A aus der 2;
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4 bis 6 jeweils Ansichten, die ein Verfahren zum Zusammenbau von Kraftfahrzeugen einer ersten und einer zweiten Fahrzeugvariante veranschaulichen.
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In der 1 ist ein Hilfsrahmen für eine Hinterachse eines zweispurigen Kraftfahrzeuges gezeigt. Der Hilfsrahmen weist zwei in der Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Hilfsrahmen-Längsträger 1, 3 auf, die an Eckknotenpunkten 5 jeweils mit einem, in der Fahrtrichtung FR vorderen Hilfsrahmen-Querträger 7 und einem hinteren Hilfsrahmen-Querträger 9 verbunden sind. Die beiden Hilfsrahmen-Längsträger 1, 3 sind in der Fahrzeuglängsrichtung x betrachtet, über die Eckknotenpunkte 5 hinaus nach vorne und nach hinten verlängert sowie jeweils endseitig mit Aufnahmeaugen 11 ausgebildet, in denen nicht gezeigte Hilfsrahmenlager zur Anbindung am Fahrzeugaufbau einsetzbar sind.
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In der 1 ist der hintere Hilfsrahmen-Querträger 9 zweiteilig aufgebaut, und zwar mit einer ersten Quertraverse 13, die mit den hinteren Eckknotenpunkten 5 mit den beiden Längsträgern 1, 3 verschweißt ist, und einer zweiten Quertraverse 15. Die zweite Quertraverse 15 ist gegenüber den beiden Hilfsrahmen-Längsträgern 1, 3 anbindungsfrei, das heißt ohne direkte kraftübertragende Anbindung, und lediglich an drei Schraubverbindungsstellen 17 lösbar an der ersten Quertraverse 13 angebunden. Die erste Quertraverse 13 weist nahe an den hinteren Eckpunkten 5 jeweils Lagerstellen 19 auf, an denen ein nicht gezeigtes Hinterachsdifferenzial abstützbar ist.
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In der Einbaulage sind beidseitig am Hilfsrahmen jeweils in der 1 angedeutete Fahrwerkslenker 21, 23, 25, 27, 29 angelenkt. Die Fahrwerkslenker 21 bis 29 verbinden einen nicht gezeigten, das Hinterrad tragenden Radträger gelenkig mit den Hilfsrahmen. Exemplarisch können die Fahrwerkslenker 21 bis 29 über nicht gezeigte Gummi-Metall-Hülsenlager an hilfsrahmenseitige Lagerkonsolen 31, 33, 35, 37, 39 angelenkt sein und über nicht gezeigte Metallkugelgelenke am Radträger angelenkt sein. Auf diese Weise ergibt sich ein passives Fahrwerk, bei dem das Sturz- und Spurverhalten alleine mechanisch durch die Starrkinematik der Lenker sowie durch die Lagersteifigkeiten der achs- und/oder radträgerseitigen Lagerstellen definierbar ist.
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In der 1 ist von dem oben erwähnten Lenkerverband der in der Fahrtrichtung FR hintere Lenker 29 spurführend ausgelegt, das heißt eine Spurstange. Deren Lagerkonsole 39 ist unmittelbar an der fahrzeugäußeren Stirnseite der zweite Quertraverse 15 ausgebildet und, in der Fahrzeugquerrichtung y betrachtet, in etwa in Flucht zur zweiten Quertraverse 15 ausgerichtet. Bei einer im Fahrbetrieb erfolgenden Seitenkraft-Einwirkung auf die Hinterräder werden daher die Querkräfte über die beiden Spurstangen 29 nicht unmittelbar in die Hilfsrahmen-Längsträger 1, 3 und die vordere Quertraverse 9 eingeleitet, sondern vielmehr über die hintere Quertraverse 15 geführt, wodurch die vordere Quertraverse 13 und die beiden Hilfsrahmen-Längsträger 1, 3 des Hilfsrahmens von den Querkräften entlastet werden können.
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In der 3 ist in einer Schnittdarstellung eine der Schraubverbindungsstellen 17 zwischen der ersten Quertraverse 13 und der zweiten Quertraverse 15 gezeigt. Demzufolge sind in der Schraubverbindungsstelle 17 zueinander fluchtend angeordnete Schraubbuchsen 41, 43 jeweils in der ersten und in der zweiten Quertraverse 13, 15 bereitgestellt, durch die ein nicht gezeigter Schraubbolzen führbar ist, um die hintere zweite Quertraverse 15 an der vorderen ersten Quertraverse 13 festzuspannen.
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Nachfolgend wird anhand der 4 bis 6 ein Verfahren zum Zusammenbau von zweispurigen Fahrzeugen einer ersten Fahrzeugvariante und einer zweiten Fahrzeugvariante beschrieben.
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Die Fahrzeuge der ersten Fahrzeugvariante weisen hierbei ein aktives Fahrwerk mit einem Lenkgetriebe 45 (5) auf, dessen am jeweiligen Radträger der Hinterachs-Radaufhängungen angelenkte Spurstangen 46 (5) verstellbar sind, um eine aktive Spur-/Sturzverstellung zu ermöglichen. Die zweite Fahrzeugvariante weist demgegenüber kein Lenkgetriebe 45 auf, sondern vielmehr fahrzeugfest angelenkte Spurstangen 29, wie sie in der 1 gezeigt sind.
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In den Verfahren wird zunächst in einem ersten Prozessschritt der Hilfsrahmen in einer in der 4 gezeigten Basisausführung bereitgestellt. In der Basisausführung weist der Hilfsrahmen die beiden seitlichen Hilfsrahmen-Längsträger 1, 3 sowie den vorderen Querträger 7 und die erste Quertraverse 13 auf. An der ersten Quertraverse 13 sind die drei Anbindungsstellen 17 bereitgestellt, an denen entweder die zweite Quertraverse 15 (6) oder das Lenkgetriebe 45 (5) anbindbar ist. Unter Bildung der ersten Fahrzeugvariante ist in der 5 das Lenkgetriebe 45 an den Anbindungsstellen 17 an der Quertraverse 13 angebunden. Demgegenüber ist in der 6 unter Bildung der zweiten Fahrzeugvariante die zweite Quertraverse 15 an der ersten Quertraverse 13 angebunden.
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Hervorzuheben ist, dass die achsseitigen Lagerstellen (das heißt die Lagerkonsolen 39) der fahrzeugfest angelenkten Spurstangen 29 lageidentisch sind mit den Spurstangen-Lagerstellen 47 (5) des Lenkgetriebes 45.
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Wie aus der 3 weiter hervorgeht, sind die beiden Quertraversen 13, 15 jeweils Hohlträger, die aus Blechumformteilen, zum Beispiel aus Stahl, hergestellt sind. Die beiden Quertraversen 13, 15 sind in der 3 mit einem geschlossenen Profil versehen, bei dem mehrere Schalenbleche 40, 42 zusammengefügt sind. Alternativ dazu können die Quertraversen 13, 15 auch extrudierte Profilteile sein oder aus einem anderen Metall, zum Beispiel aus faserverstärktem Kunststoff gefertigt sein. Die Verbindung der Quertraversen 13, 15 kann alternativ zur gezeigten Schraubverbindung 17 auch durch Kleben oder Fügen erfolgen, und zwar je nach Werkstoffpaarung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013105865 A1 [0003, 0004, 0004]
