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Die Erfindung betrifft ein Fahrwerksbauteil eines Kraftfahrzeugs zur elastischen Verbindung eines Hilfsrahmens mit einer Karosserie, gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.
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Beim Gebrauch eines Fahrzeugs treten Schwingungen auf, die miteinander verbundene Bauteile stark belasten, deswegen ist es im Fahrzeugbau gebräuchlich Bauteile federnd zu lagern. Elastische Verbindungen lassen eine definierte Beweglichkeit der miteinander verbundenen Bauteile zu und erhöhen die Haltbarkeit dieser Verbindungen. So werden Gummi-Metall-Lager, auch Elastomerlager genannt, in lasttragende Fahrwerksbauteile eingesetzt, um beispielsweise Motoren, Getriebe, Antriebswellen, Achsen und andere vergleichbare Komponenten federnd gegenüber der Karosserie des Fahrzeugs zu lagern, siehe
DE 10 2011 051 036 A1 .
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In der
DE 10 2016 000 670 B3 ist beispielsweise ein Hilfsrahmen offenbart, der hintere Eckknoten aufweist, die als separate Bauteile ausgebildet sind, wobei die Eckknoten über starre Anbindungen sowohl mit dem Hilfsrahmen als auch mit der Karosserie verbunden sind. Die Eckknoten weisen jeweils ein Aggregatelager zur schwingungsdämpfenden Abstützung eines Antriebsaggregats auf dem Hilfsrahmen auf.
Insbesondere der Hilfsrahmen eines Kraftfahrzeugs wird mittels elastomeren Hilfsrahmenlager an die Karosserie angebunden. Sie verbessern den Fahrkomfort des Kraftfahrzeugs, indem sie störende Schwingungen im Fahrwerk und deren Übertragung auf die Fahrzeugkarosserie dämpfen. Im Bereich der Aufhängung des Fahrzeugaggregats entkoppeln die Hilfsrahmenlager die Schwingungen der Motoreinheit von der Karosserie des Kraftfahrzeugs, wodurch sich das akustische Verhalten des Kraftfahrzeugs verbessert.
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Üblicherweise sind Hilfsrahmenlager in Lageraufnahmen eingepresst, die an den Hilfsrahmen angeschweißt sind oder als Gussteil am Hilfsrahmen integriert sind. So steht das Hilfsrahmenlager über die Lageraufnahme in Verbindung mit dem Hilfsrahmen, und das axiale Innenteil des Hilfsrahmenlagers steht über eine Schraube mit der Karosserie in Verbindung.
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Aufgrund der verschiedenen Fahrzeugkomponenten, die über den Hilfsrahmen befestigt sind, zieht die Anbindungsgeometrie des Hilfsrahmens einige konstruktive Einschränkungen nach sich und erlaubt wenig Gestaltungsfreiheit bei der Hilfsrahmenkonstruktion, insbesondere beim Aufbau der Hilfsrahmenlager und/oder Aggregatelager.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Fahrwerksbauteil gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass eine konstruktiv einfache Anbindung des Hilfsrahmens an die Fahrzeugkarosserie ermöglicht ist, die zur Vereinfachung der Hilfsrahmenkonstruktion beiträgt.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
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Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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In bekannter Art und Weise umfasst ein Fahrwerksbauteil, das zur elastischen Verbindung eines Hilfsrahmens mit einer Karosserie dient, wenigstens eine Lageraufnahme in der ein Hilfsrahmenlager angeordnet ist. Das Hilfsrahmenlager ist mit einer Durchführung zur Aufnahme eines Befestigungsmittels ausgebildet, über das es mit einem Bauelement verbindbar ist. Das Fahrwerksbauteil weist Durchgangsbohrungen zur Anbindung an die Karosserie auf. Das Fahrwerksbauteil kann beispielsweise mittels Schraubverbindungen an die Karosserie angebunden sein.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Fahrwerksbauteil über das Hilfsrahmenlager mit dem Hilfsrahmen verbunden ist. So ist es möglich über das im Fahrwerksbauteil integrierte Hilfsrahmenlager den Hilfsrahmen an der Karosserie des Kraftfahrzeugs zu lagern und das Fahrwerk von der Fahrzeugkarosserie zu entkoppeln. Im Vergleich zu herkömmlichen Lageraufnahmen, die üblicherweise aufwändig an den Hilfsrahmen angeschweißt sind oder als integriertes Gussteil des Hilfsrahmens ausgebildet sind, ermöglicht die Anordnung des Hilfsrahmenlagers in dem erfindungsgemäßen Fahrwerksbauteil in vorteilhafter Weise eine Vereinfachung der Geometrie des Hilfsrahmens, wobei sich eine kompaktere Bauform des Hilfsrahmens ergibt, die zusätzliche Gestaltungsfreiheiten bei der Konstruktion des Hilfsrahmens ermöglicht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fahrwerksbauteil über das integrierte Hilfsrahmenlager mittels lösbaren Befestigungsmitteln an wenigstens einer gabelförmigen Befestigungsstruktur des Hilfsrahmens befestigbar. Die gabelförmige Befestigungsstruktur ist mit zwei Montagelaschen ausgebildet, die das Hilfsrahmenlager an seinen gegenüberliegenden, axialen Stirnseiten umgreifen, wobei eine Schraubverbindung die beiden Montagelaschen sowie das Innenteil des Hilfsrahmenlagers durchsetzt. Dadurch ist mittels einer technisch einfachen Montage eine steife Anbindung des im Fahrwerksbauteil integrierten Hilfsrahmenlagers an den Hilfsrahmen gewährleistet. In vorteilhafter Weise ist die Anbindung ohne eine zusätzliche Anschlagscheibe, die den axialen Federweg des Elastomerelements begrenzt, möglich.
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Bevorzugt ist das Fahrwerksbauteil mit mehr als einer Lageraufnahme ausgebildet. Beispielsweise kann ein Aggregatlager an dem Fahrwerksbauteil angeordnet sein, das eine Aggregatstütze lagert. Das Fahrwerksbauteil mit dem integrierten Hilfsrahmenlager kann als Verbindungselement zwischen Hilfsrahmen und Karosserie sowie anderen Bauelementen dienen, insbesondere Bauelementen, die für die Aggregatmontage ausgebildet sind. Diese funktionsintegrierende Anbindung kann gleichzeitig die vom Fahrwerk auf die Karosserie übertragenen störenden Schwingungen dämpfen und die Karosserie von den Motorvibrationen entkoppeln. Die Anbindung mehrerer Bauteile an das erfindungsgemäße Fahrwerksbauteil ermöglicht, dass weniger Bauelemente direkt am Hilfsrahmen angebunden sind. Dadurch kann sich die Komplexität der Hilfsrahmengeometrie in vorteilhafter Weise reduzieren, was mit einem deutlichen Packagegewinn verbunden ist, und zusätzliche Gestaltungsfreiheit bei der Konstruktion des Hilfsrahmens ermöglicht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Fahrwerksbauteil eine Lageraufnahme auf, die als Außenteil des Hilfsrahmenlagers ausgebildet ist. Diese Ausführungsform sieht vor, dass das Hilfsrahmenlager direkt in der Lageraufnahme zusammengeführt wird. In vorteilhafter Weise wird zum einen die Bauteilanzahl des Hilfsrahmenlagers reduziert, zum anderen wird an dem Montageprozess eingespart, da auf ein anschließendes Zusammenführen der Bestandteile verzichtet wird.
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Vorzugsweise weist das Hilfsrahmenlager ein Innenteil und ein daran angeordnetes Elastomerelement auf, das direkt in die Lageraufnahme vulkanisiert ist. Beim Vulkanisieren ist eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Elastomerelement und dem Innenteil, sowie zwischen dem Elastomerelement und der Lageaufnahme erzeugbar. Auf diese Weise kann das Hilfsrahmenlager unverrutschbar in der Lageraufnahme angeordnet sein. Die Vorzüge dieser Ausführungsform sind eine Vereinfachung der Herstellung, da ein Montageschritt eingespart wird, nämlich das Einpressen des Hilfsrahmenlagers in die Lageraufnahme, wobei Beschädigungen des Hilfsrahmenlagers, die durch axiale Einpresskräfte beim Einpressen des Hilfsrahmenlagers in die Lageraufnahme entstehen können, ausbleiben.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist das Hilfsrahmenlager zu einem elastomeren Buchsenlager ausgebildet. Das Buchsenlager umfasst ein Innenteil und ein Außenteil, zwischen denen wenigstens ein vulkanisiertes Elastomerelement angeordnet ist. Das Buchsenlager ist in die Lageraufnahme des Fahrwerksbauteils einpressbar. In vorteilhafter Weise dient das Außenteil des Hilfsrahmenlagers zumindest bereichsweise als Versteifungselement zur Stabilisierung des Elastomerelements und ermöglicht eine kraftschlüssige Verbindung mit der Lageraufnahme.
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Bevorzugt ist das Innenteil des Hilfsrahmenlagers als abgelängtes Strangpressprofilstück konstruiert. Dadurch sind, je nach Verwendungszweck, umfangreiche Gestaltungsmöglichkeiten für den Querschnitt des Innenteils ermöglicht. Das Innenteil kann beispielsweise mit einem Hohlkammerprofil ausgebildet sein, wodurch das Einsetzen von Anbindungsmöglichkeiten auf einfache Weise ermöglicht ist. Ferner sind Strangpressprofile kostengünstig mit geringem Aufwand in großen ungeteilten Baulängen herzustellen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Innenteil einen plastisch verformbaren Bereich auf, der insbesondere verstellbar oder aufweitbar ist. Dadurch ist die Kalibration des Hilfsrahmenlagers ermöglicht. Insbesondere ist es möglich nach dem Vulkanisieren über das plastisch verformbare Innenteil eine Vorspannung auf das Elastomerelement zu erzeugen, um den Zugspannungen, die sich beim Vulkanisieren ausbilden, entgegenzuwirken. Kalibrierte Elastomerelemente zeichnen sich durch ihren sehr geringen Federweg zwischen den Anschlägen aus.
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Vorzugsweise ist der plastisch verformbare Bereich des Innenteils mittels eines Dorns oder eines Werkzeugs dauerhaft verformbar und/oder aufweitbar, um eine Vorspannung auf das Elastomerelement zu erzeugen. Dabei ist über die Größe des Dorns oder Werkzeugs die Aufweitung und/oder Verformung des plastisch verformbaren Bereichs des Innenteils auf die zu erzielende Vorspannung des Elastomerelements abstimmbar, um das Elastomerelement auf die gewünschte Spannung zu bringen. Die Kalibrierung des Hilfsrahmenlagers kann beispielsweise durch die Montage und/oder während der Montage erfolgen, indem ein Zusammenwirken mit dem zu lagernden Bauteil erzielt wird. In vorteilhafter Weise sind relativ enge Toleranzen bei der Aufweitung des Innenteils möglich, so dass der Verlauf der Kraft-Weg-Kennlinie des Elastomerelements auf diese Weise einstellbar ist. Das plastisch zu verformende Innenteil kann in einem Arbeitsschritt von einem nicht im Bauteil verbleibenden Werkzeug auf fast Endmaß aufgeweitet werden, damit der finale, im Bauteil verbleibende Dorn nur mehr eine geringe Durchmesseränderung hervorrufen muss und eher eine Haltefunktion hat. Das führt zu einem insgesamt größeren Kalibrierunspotential.
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Zur Aufweitung des Innenteils sind ein oder mehrere Werkzeugdorne verwendbar, die auch als verlorenes Werkzeug dauerhaft als Kern in dem Innenteil des Hilfsrahmenlagers verbleiben können, und somit die dauerhaft stabile Verformung des Innenteils gewährleisten.
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Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.
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In der Zeichnung bedeutet:
- 1 eine seitliche Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Fahrwerksbauteil eines Kraftfahrzeugs im eingebauten Zustand;
- 2 eine Detailansicht des erfindungsgemäßen Fahrwerksbauteils im eingebauten Zustand;
- 3 eine seitliche Draufsicht einer am Hilfsrahmen angeordneten Befestigungsstruktur;
- 4 eine perspektivische Seitenansicht eines am Hilfsrahmen angeordneten Fahrwerksbauteils;
- 5 eine Detailansicht eines Hilfsrahmenlagers im Fahrwerksbauteil; und
- 6 eine Detailansicht des kalibrierten Hilfsrahmenlagers im Fahrwerksbauteil.
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1 bis 3 zeigen in einer schematischen Darstellung ein insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnetes Fahrwerksbauteil eines Kraftfahrzeugs.
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1 stellt die Anordnung eines erfindungsgemäßen Fahrwerksbauteils 10 am Hilfsrahmen 12 eines Kraftfahrzeugs dar. Das Fahrwerksbauteil 10 weist eine erste Lageraufnahme 14 auf, in dem ein Hilfsrahmenlager 16 aufgenommen ist. Der Hilfsrahmen 12 ist mit gabelförmigen Befestigungsstrukturen 18 ausgebildet, die zwei Montagelaschen 20 aufweisen. Das Fahrwerksbauteil 10 ist über eine Schraubverbindung 22, die das Hilfsrahmenlager 16 und die Befestigungsstruktur 18 durchsetzt, mit dem Hilfsrahmen 12 verbunden.
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Ferner weist das Fahrwerksbauteil 10 Durchgangsbohrungen 24 auf, die zur Anbindung an andere Bauelemente, insbesondere zur Anbindung an die Karosserie des Kraftfahrzeugs, das hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist, dienen.
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Vorliegend ist das Fahrwerksbauteil 10 mit einer zweiten Lageraufnahme 26 ausgebildet, das ein Aggregatlager 28, an dem eine Aggregatstütze 30 gelagert ist, aufnimmt. So kann das Fahrwerksbauteil 10 den Hilfsrahmen 12 mit der Karosserie sowie mit anderen Bauelementen, insbesondere der Aggregatstütze 30 verbinden. Dadurch kann das Hilfsrahmenlager 16 die vom Fahrwerk auf die Karosserie übertragenen störenden Schwingungen dämpfen und gleichzeitig die Karosserie von den Motorvibrationen entkoppeln.
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Aus 1 geht deutlich hervor, dass die funktionsintegrierende Anbindung des erfindungsgemäßen Fahrwerksbauteils 10 dazu beiträgt die Komplexität der Hilfsrahmengeometrie zu reduzieren, wodurch eine kompaktere Bauform des Hilfsrahmens 12 ermöglicht ist, die mit einem deutlichen Packagegewinn verbunden ist.
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In 2 ist eine seitliche Draufsicht auf das am Hilfsrahmen 12 angeordnete Fahrwerksbauteil 10 dargestellt, das vorliegend eine erste Lageraufnahme 14 und eine zweite Lageraufnahme 26 aufweist. In der ersten Lageraufnahme 14 ist ein Hilfsrahmenlager 16 angeordnet. Das Fahrwerksbauteil 10 ist an der gabelförmigen Befestigungsstruktur 18 des Hilfsrahmens 12 angeordnet, wobei die Montagelaschen 20 der Befestigungsstruktur 18 das Hilfsrahmenlager 16 an seinen gegenüberliegenden axialen Stirnseiten umgreifen. Das Fahrwerksbauteil 10 ist mittels einer Schraubverbindung 22, die die Montagelaschen 20 und das Hilfsrahmenlager 16 durchsetzt, mit dem Hilfsrahmen verbunden.
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In der zweiten Lageraufnahme 26 ist ein Aggregatlager 28 aufgenommen, an dem eine Aggregatstütze 30 gelagert ist.
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Wie in 3 dargestellt ist, weist der Hilfsrahmen 12 gabelförmige Befestigungsstrukturen 18 auf, die jeweils mit zwei Montagelaschen 20 ausgebildet sind, die das Hilfsrahmenlager 16 an seinen gegenüberliegenden Stirnseiten umgreifen können. Die Montagelaschen 20 weisen Durchgangsbohrungen 32 auf, um eine Schraubverbindung 22 aufzunehmen.
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4 zeigt das am Hilfsrahmen 12 angeordnete Fahrwerksbauteil 10 ohne die gabelförmige Befestigungsstruktur 18 des Hilfsrahmens 12. Das Hilfsrahmenlager 16 ist in der ersten Lageraufnahme 14 des Fahrwerksbauteils 10 aufgenommen und weist ein Innenteil 34 und ein zwischen Innenteil 34 und erster Lageraufnahme 14 angeordnetes Elastomerelement 36 auf.
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In der zweiten Lageraufnahme 26 des Fahrwerksbauteils 10 ist ein Aggregatlager 28 aufgenommen, an dem eine Aggregatstütze 30 gelagert ist. Ferner ist das Fahrwerksbauteil 10 mit Durchgangsbohrungen 24 ausgebildet, über die es mit der Karosserie verschraubt ist.
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In 5 und 6 sind Detailansichten des Hilfsrahmenlagers 16 im Fahrwerksbauteil 10 dargestellt. Das in der ersten Lageraufnahme 14 aufgenommene Hilfsrahmenlager 16 umfasst ein Elastomerelement 36, das zwischen dem Innenteil 34 und der ersten Lageraufnahme 14 angeordnet ist. Vorliegend ist die erste Lageraufnahme 14 als Außenteil des Hilfsrahmenlagers 16 ausgebildet. Das Elastomerelement 36, bestehend aus mehreren in unterschiedlichen Richtungen ausgerichteten Elastomeren 38, ist direkt in die erste Lageraufnahme 14 vulkanisiert, wobei das Elastomerelement 36 das Innenteil 34 mit dem Außenteil/der ersten Lageraufnahme 14 verbindet.
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Das Innenteil 34 des Hilfsrahmenlagers 16 ist als abgelängtes Strangpressprofilstück ausgeführt. Dadurch ist es möglich den Querschnitt des Innenteils 34 umfangreich zu gestalten. Beispielsweise kann das Innenteil 34 mit einem Hohlkammerprofil ausgebildet sein, wodurch das Einsetzen von Anbindungsmöglichkeiten an andere zu lagernde Bauelemente auf einfache Weise ermöglicht ist. Vorliegend weist das Innenteil 34 eine Durchführung 40 zur Aufnahme eines Zapfens, oder Bolzens, oder insbesondere einer Schraubverbindung 22 auf.
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5 ist eine Detailansicht des Hilfsrahmenlagers 16 vor der Kalibration des Elastomerelements. Das Innenteil 34 weist einen plastisch verformbaren Bereich 42 auf, der nach dem Vulkanisieren des Elastomerelements 36 mit einem Werkzeugdorn 44 aufweitbar ist. Auf diese Weise ist eine Vorspannung auf das Elastomerelement 36 erzeugbar. Es ist denkbar, dass die Anordnung und Ausbildung des Werkzeugdorns 44, sowie das Profil des Innenteils 34 in Abhängigkeit von einer zu erzielenden Federcharakteristik des Elastomerelements 36 gewählt ist.
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6 stellt dar, wie ein in das Innenteil 34 des Hilfsrahmenlagers 16 eingepresster Werkzeugdorn 44 den verformbaren Bereich 42 des Innenteils 34 aufweitet und eine Vorspannung auf das Elastomerelement 36 erzeugt. Im Vergleich zum unkalibrierten Elastomerelement 36, das in 5 dargestellt ist, weist das kalibrierte Elastomerelement einen geringeren Federweg zum Anschlag auf. Der Werkzeugdorn 44 kann, wie vorliegend, als verlorenes Werkzeug dauerhaft in dem Innenteil 34 des Hilfsrahmenlagers 16 verbleiben, um das Innenteil 34 in Form zu halten. Es ist auch denkbar, dass der Werkzeugdorn als Durchführung 40 zur Aufnahme eines Zapfens, Bolzens oder einer Schraubverbindung 22 ausgebildet ist.
