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Die Erfindung betrifft einen Hinterachshilfsrahmen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 der Erfindung. Gemäß Anspruch 10 der Erfindung betrifft dieselbe ferner ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Hinterachshilfsrahmen.
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Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung soll die übliche Fahrtrichtung eines Kraftfahrzeugs mit „-x“ („minus x“), die Richtung entgegen seiner üblichen Fahrtrichtung mit„+x“ („plus x“), ausgehend von der üblichen Fahrtrichtung (-x) die Richtung in der Horizontalen quer zur x-Richtung nach rechts gesehen mit „+y“, ausgehend von der üblichen Fahrtrichtung (-x) die Richtung in der Horizontalen quer zur x-Richtung nach links gesehen mit „-y“, die Richtung in der Vertikalen quer zur x-Richtung nach oben gesehen mit „+z“, und die Richtung in der Vertikalen quer zur x-Richtung nach unten gesehen mit „-z“ bezeichnet werden. Diese Bezeichnungsweise der Raumrichtungen in kartesischen Koordinaten entspricht dem in der Kraftfahrzeugindustrie allgemein verwendeten Koordinatensystem. Überdies werden Begriffe wie „vorne“, „hinten“, „oben“ „unten“ sowie Begriffe mit ähnlichem Bedeutungsinhalt einschließlich der Begriffe „rechts“ und „links“ in der Weise verwendet, wie sie zur Richtungsbezeichnung an einem Kraftfahrzeug üblicherweise gebraucht werden.
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Aus der
DE 10 2008 056 501 A1 ist ein Kraftfahrzeugs mit zwei seitlich in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Schwellern sowie mit einem Hilfsrahmen bekannt. Im Bereich einer Vorderachse des Kraftfahrzeugs ist zumindest eine Strebe vorgesehen, welche zwischen dem Hilfsrahmen der Vorderachse und einem der beiden seitlichen Schwellern verläuft. Hierdurch soll eine Erhöhung der Eigenfrequenz des Vorderwagens erreicht werden.
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Die
DE 10 2011 100 031 A1 offenbart eine Anordnung zur Erhöhung der Eigenfrequenz eines Lenkungsquerträgers eines Kraftfahrzeugs derart, dass der Lenkungsquerträger zum einen mittels zwei gabelförmig abragender Stützstreben an einem Tunnel des Kraftfahrzeugs und zum anderen an seinen Längsenden jeweils mittels Flanschvorrichtungen an Seitenteilen der Fahrzeugkarosserie befestigt und elastisch vorgespannt ist.
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Die
DE10 2012 020 612 A1 beschreibt einen Achsträger für ein Kraftfahrzeug, mit zwei Längsträgern und zumindest einem Querträger sowie mit zumindest einer Anbindungsstelle, an der eine Antriebskomponente, wie ein Hinterachsdifferenzial oder ein Elektromotor, angebunden sind. Im Fahrbetrieb sind von der Antriebskomponente Betriebskräfte über die Anbindungsstelle in den Querträger einleitbar. Zur Erhöhung der Bauteilsteifigkeit sowie Erhöhung der Eigenfrequenz des Achsträgers weist der Querträger einer Querstrebe als zusätzlichen Lastpfad auf, welche Querstrebe in Lagerstellen des Querträgers an demselben festgelegt ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen im Hinblick auf den Stand der Technik alternativen Hinterachshilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, welcher mittels einfacher und kostengünstiger Maßnahmen versteift ist, um insbesondere dessen Eigenfrequenz zu erhöhen. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Hinterachshilfsrahmen zur Verfügung zu stellen.
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Ausgehend von einem Hinterachshilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug, mit zwei in Fahrzeugquerrichtung (Y-Richtung) gesehen beabstandet zueinander angeordneten und in Fahrzeuglängsrichtung (X-Richtung) verlaufenden Längstraverse sowie mit einem ersten, vorderen und einem zweiten, hinteren, die Längstraversen untereinander verbindenden Querträger, wobei die Längstraversen jeweils einen den zweiten, hinteren Querträger nach Fahrzeug-hinten hin überragenden Endabschnitt aufweisen, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass der Hinterachshilfsrahmen zumindest eine Versteifungsstrebe aufweist, welche ausgehend von einer ersten Anbindungsstelle am zweiten, hinteren Querträger zu einer zweiten Anbindungsstellepunkt hin am besagten Endabschnitt einer der Längstraversen verläuft.
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Durch diese einfache und kostengünstige Maßnahme ist der Hinterachshilfsrahmen vorteilhaft ausgesteift ausgebildet. Darüber hinaus ist neben dem zweiten, hinteren Querträger zumindest ein weiterer Lastpfad zu wenigstens einem der Längstraversen geschaffen, wodurch der zweite, hintere Querträger entlastet ist und gegebenenfalls leichter bauen kann. Ferner ist durch diese Maßnahme vorteilhaft die Eigenfrequenz des Hinterachshilfsrahmens erhöht.
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Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
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Danach sind bevorzugt eine erste und eine zweite Versteifungsstrebe vorgesehen, wobei die Versteifungsstreben in Fahrzeugquerrichtung (Y-Richtung) gesehen zueinander beabstandet angeordnet sowie einenends in je einer ersten Anbindungsstelle am zweiten, hinteren Querträger festgelegt sind, und wobei die erste Versteifungsstrebe anderenends in einer zweiten Anbindungsstelle des Endabschnitts der ersten Längstraverse und die zweite Versteifungsstrebe anderenends in einer zweiten Anbindungsstelle des Endabschnitts der zweiten Längstraverse festgelegt sind. Hierdurch erfährt der Hinterachshilfsrahmen eine besonders hohe Aussteifung, wodurch vorteilhaft für denselben eine erste Eigenfrequenz in Höhe von ≥ 100 Hz erzielbar ist.
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Um einen ungestörten Verlauf der zumindest einen Versteifungsstrebe zu gewährleisten, ist die erste Anbindungsstelle derselben bevorzugt in einem unteren Abschnitt des zweiten, hinteren Querträgers angeordnet.
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Weiter bevorzugt ist die erste Anbindungsstelle im Bereich einer am zweiten, hinteren Querträger ausgebildeten Befestigungsstelle für einen Federlenker angeordnet. Hierdurch ist vorteilhaft eine Verstärkung des Hinterachshilfsrahmens im Bereich der besagten Befestigungsstelle zu verzeichnen. Darüber hinaus können durch diese Maßnahme die vom Federlenker in den zweiten, hinteren Querträger eingeleiteten Kräfte unmittelbar über die Verbindungsstrebe in die angeschlossene Längstraverse und weiter in die Karosserie des Kraftfahrzeugs abgeleitet werden.
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Um eine besonders steife Geometrie des Hinterachshilfsrahmens zu schaffen, ist die zweite Anbindungsstelle bevorzugt unterhalb einer am betreffenden Endabschnitt ausgebildeten Lenkerkonsole für einen Achslenker oder im Bereich eines am betreffenden Endabschnitt ausgebildeten Anbindungsbutzens zur Festlegung des Hinterachshilfsrahmens an der Karosserie des Kraftfahrzeugs angeordnet.
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Eine praxisnahe Ausgestaltung der Erfindung sieht des weiteren vor, dass die zumindest eine Versteifungsstrebe am zweiten, hinteren Querträger und an der jeweils zugeordneten Längstraverse stoff- oder kraftschlüssig befestigt.
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Weiter ist vorgesehen, dass die zumindest eine Versteifungsstrebe zug-, druck- und torsionsfest ausgebildet ist, welches dem Ziel eines steifen Hinterachshilfsrahmen mit hoher Eigenfrequenz besonders Rechnung trägt. Die zug-, druck- und torsionsfeste Versteifungsstrebe kann dabei aus einem Metall, einem geeigneten Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff, beispielsweise einem faserverstärkten Kunststoff bestehen.
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Bevorzugt weist dabei die zumindest eine Versteifungsstrebe wenigstens abschnittsweise einen T-, einen Doppel-T- oder einen U-Profil-Querschnitt auf. Eine derartige Versteifungsstrebe lässt sich leicht und kostengünstig herstellen und erfüllt besonders sicher vorstehende Anforderungen.
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Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einem Hinterachshilfsrahmen der vorbeschriebenen Art.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf dieses beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Es zeigen:
- 1 äußerst schematisch ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, welches einen erfindungsgemäß ausgebildeten Hinterachshilfsrahmen aufweist, und
- 2 eine perspektivische Einzelansicht des besagten Hinterachshilfsrahmen.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Antriebskomponente 2, welche beispielgebend durch eine elektrische Maschine gebildet ist. Bei besagtem Kraftfahrzeug 1 handelt es sich demnach um ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug, wobei letzteres zusätzlich noch einen nicht zeichnerisch dargestellten Verbrennungsmotor aufweist. Die Antriebskomponente 2 bzw. elektrische Maschine ist im Bereich der Hinterachse des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Der Antriebskomponente 2 ist in Fahrtrichtung 3 des Kraftfahrzeugs 1 gesehen eine Traktionsbatterie 4 nachgeordnet. Zwischen der Antriebskomponente 2 und der Traktionsbatterie 4 ist ferner eine Leistungselektronik 5 für die Antriebskomponente 2 respektive die elektrische Maschine angeordnet. Die Antriebskomponente 2 ist an einem Hinterachshilfsrahmen 6 gelagert und befestigt.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Hinterachshilfsrahmen 6 aus Metall, bevorzugt aus einem Stahl, einem Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt. Demgegenüber kann der Hinterachshilfsrahmen 6 auch aus einem Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff, insbesondere einem faserverstärkten Kunststoff, wie einem kohle- oder glasfaserverstärkten Kunststoff bestehen.
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Gemäß 2 ist der Hinterachshilfsrahmen 6 durch zwei in Fahrzeuglängsrichtung (X-Richtung) verlaufende Längstraversen 7, 8 gebildet, die mittels eines ersten, vorderen und eines zweiten, hinteren Querträgers 9, 10 untereinander verbunden sind. Darüber hinaus weisen die Längstraversen 7, 8 jeweils einen den zweiten, hinteren Querträger 10 nach Fahrzeug-hinten hin überragenden Endabschnitt 11 auf.
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Der Hinterachshilfsrahmen 6 weist an den Enden der Längstraversen 7, 8 vordere und hintere hohlzylindrische Anbindungsbutzen 12 zur Abstützung und Befestigung des Hinterachshilfsrahmens 6 an der hier nicht zeichnerisch dargestellten Karosserie des Kraftfahrzeugs 1 auf. In den Anbindungsbutzen 12 sind zur akustischen und Schwingungs-Entkopplung des Hinterachshilfsrahmens 6 von der Karosserie des Kraftfahrzeugs 1 an sich bekannte und demgemäß nicht zeichnerisch dargestellte Elastomerlager respektive Gummi-Metall-Lager anordenbar. Des Weiteren weisen die Längstraversen 7, 8 diverse Lenkerkonsolen 13 zur Befestigung von nicht zeichnerisch dargestellten Achslenkern auf.
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Wie der 2 weiter zu entnehmen ist, umschließt der als geschlossener Rahmen ausgebildete Hinterachshilfsrahmen 6 einen Freiraum 14, in welchem die Antriebskomponente 2, vorliegend in Form der elektrischen Maschine, angeordnet bzw. anordenbar ist. Die Antriebskomponente 2 ist am Hinterachshilfsrahmen 6 abgestützt und befestigt. Der zweite, hintere Querträger 10 weist hierzu eine in einer Y-Z-Ebene des Kraftfahrzeugs 1 verlaufende großflächige Geometrie nach Art eines vertikal ausgerichteten Wandelements auf. In Fahrzeugquerrichtung (Y-Richtung) gesehen ist mittig des zweiten, hinteren Querträgers 10 ein in Fahrzeuglängsrichtung (X-Richtung) des Kraftfahrzeugs 1 ausgerichteter hohlzylindrischer Anbindungsbutzen 15 für die Antriebskomponente 2 ausgebildet. Über ein nicht zeichnerisch dargestellten Elastomerlager (Gummi-Metall-Lager) ist die Antriebskomponente 2 akustisch und schwingungsentkoppelt im zweiten, hinteren Querträger 10 gelagert. Beidseitig des Anbindungsbutzens 15 ist je eine Öffnung 16 im zweiten, hinteren Querträger 10 ausgebildet, welche der Material- und Gewichtseinsparung dient. Aus der Praxis ist es bekannt, dass ein derartiger zweiter, hinterer Querträger 10 stark auf Torsion beansprucht ist.
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Um den zweiten, hinteren Querträger 10 und damit den Hinterachshilfsrahmen 6 insgesamt steifer auszubilden und dessen Eigenfrequenz zu erhöhen, sind eine erste und eine zweite Versteifungsstrebe 17, 18 vorgesehen, welche in Fahrzeugquerrichtung (Y-Richtung) gesehen zueinander beabstandet angeordnet sowie einenends in je einer ersten Anbindungsstelle 19 am zweiten, hinteren Querträger 10 festgelegt sind. Die erste Versteifungsstrebe 17 ist anderenends in einer zweiten Anbindungsstelle 20 des Endabschnitts 11 der ersten Längstraverse 7 festgelegt, wogegen die zweite Versteifungsstrebe 18 anderenends in einer zweiten Anbindungsstelle 20 des Endabschnitts 11 der zweiten Längstraverse 8 festgelegt ist. Ausgehend von der ersten Anbindungsstelle 19 am zweiten, hinteren Querträger 10 verlaufen die Versteifungsstreben 17, 18 demnach jeweils leicht schräg nach Fahrzeug-außen zur zweiten Anbindungsstelle 20 des besagten Endabschnitts 11 der unmittelbar benachbarten bzw. jeweils zugeordneten Längstraverse 7, 8 hin.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die ersten Anbindungsstellen 19 in einem unteren Abschnitt 21 des Hinterachshilfsrahmens 6 im Bereich je einer am zweiten, hinteren Querträger 10 ausgebildeten Befestigungsstelle 22 für je einen nicht zeichnerisch dargestellten Federlenker angeordnet. Die Befestigungsstellen 22 sind vorliegend durch Anschraubstellen in Form von Bohrungen im zweiten, hinteren Querträger 10 gebildet.
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Der besagte untere Abschnitt 21 des Hinterachshilfsrahmens 6 ist in Fahrzeughochrichtung (Z-Richtung) gesehen unterhalb der Längstraversen 7, 8 angeordnet, so dass die Versteifungsstreben 17, 18 ausgehend von der ersten Anbindungsstelle 19 am zweiten, hinteren Querträger 10 nicht nur leicht schräg nach Fahrzeug-außen, sondern auch leicht schräg nach Fahrzeug-oben zur zweiten Anbindungsstelle 20 des besagten Endabschnitts 11 der jeweils zugeordneten Längstraverse 7, 8 hin verlaufen.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die zweiten Anbindungsstellen 20 der Versteifungsstreben 17, 18 unterhalb einer am Endabschnitt 11 der betreffenden Längstraverse 7, 8 ausgebildeten Lenkerkonsole 13' angeordnet. Alternativ können die zweiten Anbindungsstellen 20 auch jeweils im näheren Bereich des Anbindungsbutzens 15 der betreffenden Längstraverse 7, 8 angeordnet sein/werden (nicht zeichnerisch dargestellt).
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Die Versteifungsstreben 17, 18 sind zug-, druck- und torsionsfest ausgebildet. Um diesen Ansprüchen gerecht zu werden, sind die Versteifungsstreben 17, 18 bevorzugt durch ein Metallprofil, insbesondere Stahl- oder Aluminiumprofil, mit einem T-, einem Doppel-T oder einem U-Profil-Querschnitt gebildet. Weiter bevorzugt sind die Versteifungsstreben 17, 18 materialeinheitlich mit dem zweiten, unteren Querträger 10 ausgebildet und mit demselben durch Stoffschluss, insbesondere durch Schweißen fest verbunden.
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Alternativ können die Versteifungsstreben 17, 18 auch durch Kraftschluss, beispielsweise Verschraubung, mit dem zweiten, unteren Querträger 10 verbunden sein (nicht zeichnerisch dargestellt). Eine kraftschlüssige Fügeverbindung wird insbesondere dann als zweckmäßig erachtet, wenn der für die Versteifungsstreben 17, 18 verwendete Werkstoff sich vom für den zweiten, unteren Querträger 10 verwendeten Werkstoff unterscheidet. So können beispielsweise zug-, druck- und torsionsfeste Versteifungsstreben 17, 18 vorgesehen sein, die aus einem geeigneten Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff, beispielsweise einem faserverstärkten Kunststoff bestehen und an einem metallenen Hinterachshilfsrahmen 6 angebracht sind/werden. Der umgekehrte Fall ist durch die Erfindung selbstverständlich mit erfasst, indem die zug-, druck- und torsionsfesten Versteifungsstreben 17, 18 aus einem Metall bestehen und an einem Hinterachshilfsrahmen 6 angebracht sind/werden, welcher aus einem geeigneten Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff, beispielsweise einem faserverstärkten Kunststoff besteht.
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Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel stellt auf ein Kraftfahrzeug 1 in Form eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs ab, wobei eine Antriebskomponente 2 durch eine elektrische Maschine gebildet ist, die am Hinterachshilfsrahmen 6 gelagert und befestigt ist. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf ein derartiges Kraftfahrzeug 1 mit einer derartigen Antriebskomponente 2, sondern erfasst beispielsweise auch ein Kraftfahrzeug 1, welches rein verbrennungsmotorisch angetriebenen ist, wobei am Hinterachshilfsrahmen 6 z.B. eine Antriebskomponente 2 in Form eines Hinterachs-Differenzialgetriebes gelagert und befestigt ist (nicht zeichnerisch dargestellt).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Antriebskomponente
- 3
- Fahrtrichtung
- 4
- Traktionsbatterie
- 5
- Leistungselektronik
- 6
- Hinterachshilfsrahmen
- 7
- Längstraverse
- 8
- Längstraverse
- 9
- erster Querträger
- 10
- zweiter Querträger
- 11
- Endabschnitt (Längstraverse 7, 8)
- 12
- Anbindungsbutzen
- 13
- Lenkerkonsole
- 13'
- Lenkerkonsole
- 14
- Freiraum
- 15
- Anbindungsbutzen
- 16
- Öffnung
- 17
- Versteifungsstrebe
- 18
- Versteifungsstrebe
- 19
- erste Anbindungsstelle
- 20
- zweite Anbindungsstelle
- 21
- unterer Abschnitt (zweiter Querträger 10)
- 22
- Befestigungsstelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008056501 A1 [0003]
- DE 102011100031 A1 [0004]
- DE 102012020612 A1 [0005]
