DE102020131280A1

DE102020131280A1 - Anordnung zur karosserieseitigen Anbindung eines Hilfsrahmens sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102020131280A1
Application number: DE102020131280.6A
Authority: DE
Inventors: Alberto Ribera
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-11-26
Filing date: 2020-11-26
Publication date: 2022-06-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur karosserieseitigen Anbindung eines Hilfsrahmens (10), wobei der Hilfsrahmen (10) zwei in Fahrzeuglängsrichtung (FL) ausgerichtete Längsträger (10-1) und zumindest einen die beiden Längsträger (10-1) miteinander verbindender, in Fahrzeugquerrichtung (FQ) ausgerichteten Querträger (10-2) umfasst, wobei die Längsträger (10-1) des Hilfsrahmens (10) jeweils über eine in Fahrzeuglängsrichtung (FL) betrachtet vordere Lagerstelle und eine hintere Lagerstelle (16) an einem karosseriefesten Trägerteil (18) gelagert sind, wobei die hinteren Lagerstellen (16) jeweils ein zwischen karosseriefesten Trägerteil (18) und Längsträger (10-1) des Hilfsrahmens (10) angeordnetes Einsatzbauteil (20) aufweisen. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Einsatzbauteil (20) derart ausgebildet ist, dass über das Einsatzbauteil (20) der Längsträger (10-1) des Hilfsrahmens (10) in Fahrzeuglängsrichtung (FL) nach hinten betrachtet formschlüssig umfasst ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur karosserieseitigen Anbindung eines Hilfsrahmens eines Kraftfahrzeugs gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art sowie ein Kraftfahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 8 angegebenen Art.
Zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit des Fertigungsprozesses verwenden Hersteller von Kraftfahrzeugen für die Rohbaukarosserien ihrer Kraftfahrzeuge so weit als möglich einheitliche Rohbaukomponenten, vgl. z.B. DE 10 2008 055 738 A1 . Ziel ist hierbei, solche „Gleichteile“ auch übergreifend bei Kraftfahrzeugen unterschiedlicher Fahrzeugklassen einzusetzen. Durch die Verwendung von Gleichteilen können im Presswerk und im Karosserierohbau die Investitionen in die Werkzeuge und Anlagen deutlich reduziert werden. Die Verwendung von Gleichteilen ist bei einigen Herstellern von Kraftfahrzeugen beispielsweise unter dem Begriff „Plattformstrategie“ bekannt.
In diesem Zusammenhang ist es bekannt, dass an einem Hilfsrahmen, z.B. wenn dieser für ein Elektrofahrzeug, d.h. Fahrzeug ohne Aggregat an der vorderen Achse verwendet werden soll, und des dadurch bedingten Wegfalls der hinteren zwischen Hilfsrahmen und karosserieseitigen Trägerteil normalerweise vorgesehenen, das Aggregat lagernde Aggregatstützen, ein sogenanntes Einsatzbauteil verbaut wird, das den verbleibenden „Bauraum/Spalt“ belegt.
Im Falle eines Frontalcrashs eines derartiges Elektrofahrzeugs ist eine starke Belastung und Deformation im Vorderwagen zu erwarten, da aufgrund des fehlenden Aggregats, die gesamte Kinetische- und Deformationsenergie im Wesentlichen durch den Hilfsrahmen aufgenommen werden muss.
Dies wiederum kann dazu führen, dass die den Hilfsrahmen karosserieseitig lagernden Anschraubstellen versagen, und der nunmehr gelöste Hilfsrahmen dahinter angeordnete Bauteile, wie z.B. Hochvoltspeicher, Batterie, in Richtung Fahrgastzelle verschiebt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur karosserieseitigen Anbindung eines Hilfsrahmens anzugeben, die im Falle eine Frontalcrashs eine erhöhte Sicherheit bietet.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
Die Unteransprüche 2 bis 7 bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Gemäß der Anordnung zur karosserieseitigen Anbindung eines Hilfsrahmens, umfasst der Hilfsrahmen zwei in Fahrzeuglängsrichtung FL, nachfolgend auch x-Richtung bezeichnet, ausgerichtete Längsträger und zumindest einen die beiden Längsträger miteinander verbindender, in Fahrzeugquerrichtung FQ, nachfolgend auch als y-Richtung bezeichnet, ausgerichteten Querträger. In bekannter Art und Weise sind dabei die Längsträger jeweils über eine in x-Richtung betrachtet vordere Lagerstelle und eine hintere Lagerstelle an einem karosseriefesten Trägerteil gelagert, wobei die hinteren Lagerstellen jeweils ein zwischen karosseriefesten Trägerteil und Längsträger des Hilfsrahmens angeordnetes Einsatzbauteil aufweisen.
Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass das Einsatzbauteil jeweils derart ausgebildet ist, dass das Einsatzbauteil den zugeordneten Längsträger des Hilfsrahmens in x-Richtung nach hinten betrachtet formschlüssig umfasst. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung hat den Effekt, dass im Falle eines Versagens der hinteren Lagerstelle, aufgrund des nunmehr vorhandenen Formschlusses, ein Verlagern des Hilfsrahmens in Richtung Fahrgastzelle und damit ein Verschieben und Eindringen dahinter liegender Bauteile, wie Hochvoltspeicher, Batterie, in die Fahrgastzelle erfolgreich verhindert wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Einsatzbauteil im Querschnitt L-förmig, einen ersten Schenkel und einen in Bezug zum ersten Schenkel kürzer ausgebildeten zweiten Schenkel aufweisend ausgebildet. Im verbauten Zustand ist das Einsatzbauteil in Fahrzeughochrichtung FH - nachfolgend auch als z-Richtung bezeichnet - betrachtet so unterhalb des karosseriefesten Trägerteils liegend angeordnet, dass der erste Schenkel des Einsatzbauteils in x-Richtung verlaufend ausgerichtet ist, während der zweite Schenkel in z-Richtung betrachtet nach unten verlaufend ausgerichtet ist, und den Längsträger des Hilfsrahmens in x-Richtung nach hinten betrachtet formschlüssig umschließt. Vorteilhaft an der L-förmigen Ausgestaltung des Einsatzbauteils ist, dass diese aufgrund ihrer konstruktiven Einfachheit eine kostengünstige Herstellung ermöglicht und zudem auf eine einfache Art und Weise der erfindungsgemäß vorgesehene Formschluss zwischen Hilfsrahmen bzw. Längsträger des Hilfsrahmens und Einsatzbauteil herstellbar ist.
Vorzugsweise ist dabei das Einsatzbauteil über zumindest zwei Schrauben mit dem karosseriefesten Trägerteil befestigt, nämlich eine den Längsträger und den ersten Schenkel des Einsatzbauteils durchfassenden ersten Schraube sowie eine den zweiten Schenkel durchfassenden zweiten Schraube. D.h. während über die erste Schraube die karosserieseitige Lagerung des Hilfsrahmens realisiert ist, dient die zweite Schraube ausschließlich der karosserieseitigen Befestigung des Einsatzbauteils. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass nach Versagen der ersten Schraube, also der karosserieseitigen Befestigungsstelle des Hilfsrahmens, das Einsatzbauteil weiterhin fest verbaut an der Fahrzeugkarosserie befestigt verbleibt, sodass ein in Verlagern des Hilfsrahmens in Richtung Fahrgastzelle verhindert wird.
Um eine ausreichende karosserieseitige Befestigung des Hilfsrahmens zu gewährleisten, sind der Längsträger und der erste Schenkel des Einsatzbauteils bevorzugt über zwei Schrauben karosseriefesten Trägerteil befestigt. D.h. es sind pro Einsatzbauteil drei Schrauben vorgesehen, nämlich zwei Schrauben, über die der Längsträger und der erste Schenkel des Einsatzbauteils mit dem karosseriefesten Trägerteil verschraubt sind, sowie eine weitere, dritte Schraube, über die das Einsatzbauteil zusätzlich mit dem karosseriefesten Trägerteil verschraubt ist.
Bevorzugt handelt es sich bei den Schrauben um Schrauben der Abmessung M14x1,5.
Vorzugsweise ist dabei das Einsatzbauteil als Gussteil ausgebildet. Hierdurch ist vorteilhafter Weise eine kostengünstige Herstellung ermöglicht.
Eine alternative Ausgestaltung sieht vor, dass das Einsatzbauteil als ein Schmiedeteil ausgebildet ist. Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, dass keine bzw. weniger spanende Bearbeitungsschritte erforderlich sind.
Um ein möglichst geringes Bauteilgewicht zu gewährleisten, ist das Einsatzbauteil bevorzugt aus einem Leichtmetall, insbesondere einer AluminiumLegierung ausgebildet.
Der Erfindung liegt des Weiteren die Aufgabe zugrunde ein Kraftfahrzeug, welches eine Anordnung zur karosserieseitigen Anbindung eines Hilfsrahmens umfasst, derart weiterzubilden, dass im Falle eines Frontalcrashs eine erhöhte Sicherheit gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Anordnung zur karosserieseitigen Anbindung des Hilfsrahmens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.
Sämtliche Ausführungen zu der erfindungsgemäßen Anordnung zur karosserieseitigen Anbindung eines Hilfsrahmens lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen, sodass mit dieser auch die zuvor genannten Vorteile erzielt werden.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.
In der Zeichnung bedeutet:

1 eine schematische Darstellung des Vorderwagens eines Kraftfahrzeugs in einer Ansicht von unten,
2 eine vergrößerte Darstellung einer der beiden hinteren Lagerstellen in einer Seitendarstellung, und
3 die Lagerstelle aus 2 in einer Schnittdarstellung.

Wie 1 zu entnehmen ist, ist im Bereich des Vorderwagens ein insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichneter Hilfsrahmen vorgesehen. Mit den Bezugszeichen 12 sind die Räder und dem Bezugszeichen 14 ist der vordere Stoßfänger bezeichnet.
Der Hilfsrahmen 10 umfasst zwei, im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung FL - nachfolgend auch als x-Richtung bezeichnet - ausgerichtete Längsträger 10-1, die über einen in Fahrzeugquerrichtung FQ - nachfolgend auch als y-Richtung bezeichnet - ausgerichteten Querträger 10-2 miteinander verbunden sind.
Der Hilfsrahmen 10 ist in bekannter Art und Weise über in x-Richtung hintere Lagerstellen 16, sowie - hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten - vorderen Lagerstellen an karosseriefesten Trägerteilen, hier Karosserielängsträger 18, befestigt.
Wie 2 zeigt, sind dabei die Längsträger 10-1 des Hilfsrahmes 10 unter Zwischenschaltung eines Einsatzbauteils 20 an das karosseriefeste Trägerteil 18 befestigt.
Unter Zwischenschaltung ist dabei so zu verstehen, dass in Fahrzeughochrichtung FH - nachfolgend auch als z-Richtung bezeichnet - betrachtet, das Einsatzbauteil zwischen Längsträger 10-1 und karosseriefesten Trägerteil 18 angeordnet ist.
Vorliegend ist das Einsatzbauteil 20 als ein Aluminium-Gussteil ausgebildet.
Wie 2 und 3 weiter zu entnehmen ist, ist das Einsatzbauteil 20 vorliegend L-förmig, einen längeren, ersten Schenkel 20-1 und einen kürzeren, zweiten Schenkel 20-2 aufweisend ausgebildet.
Während der längere, erste Schenkel 20-1 in x-Richtung nach vorne verlaufend, verklemmt zwischen Längsträger 10-1 und karosseriefesten Trägerteil 18 angeordnet ist, ist der kürzere, zweite Schenkel 20-2 in z-Richtung nach unten zeigend ausgerichtet. Somit wird das in x-Richtung betrachtet hintere Ende des Längsträgers 10-1 vom zweiten Schenkel 10-2 in x-Richtung betrachtet formschlüssig umfasst.
Über zwei den Längsträger 10-2 und den ersten Schenkel 20-1 durchfassende Schrauben 24, sind der Längsträger 10-1 des Hilfsrahmens 10 und das Einsatzbauteil 20 am karosseriefesten Trägerteil 18 befestigt. Zudem ist - wie 2 und 3 weiter zu entnehmen ist - das Einsatzbauteil 20 über eine weitere Schraube 26, die den Schenkel 20-2 des Einsatzbauteils 20 durchfasst, zusätzlich am karosseriefesten Trägerteil 18 verschraubt.
Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Effekt, dass im Falle eines Frontalcrashs und eines dadurch bedingten Versagens der Schrauben 24, aufgrund des Formschluss zwischen Längsträger 10-1 des Hilfsrahmens 10 und des Schenkels 20-2 des Einsatzbauteils 20, ein Verlagern des Hilfsrahmens 10 in x-Richtung nach hinten, also in Richtung Fahrgastzelle, und damit ein Verschieben und Eindringen dahinter liegender Bauteile, wie Hochvoltspeicher, Batterie, in die Fahrgastzelle erfolgreich verhindert wird.
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 102008055738 A1 [0002]

Claims

Anordnung zur karosserieseitigen Anbindung eines Hilfsrahmens (10), wobei der Hilfsrahmen (10) zwei in Fahrzeuglängsrichtung (FL) ausgerichtete Längsträger (10-1) und zumindest einen die beiden Längsträger (10-1) miteinander verbindender, in Fahrzeugquerrichtung (FQ) ausgerichteten Querträger (10-2) umfasst, wobei die Längsträger (10-1) des Hilfsrahmens (10) jeweils über eine in Fahrzeuglängsrichtung (FL) betrachtet vordere Lagerstelle und eine hintere Lagerstelle (16) an einem karosseriefesten Trägerteil (18) gelagert sind, wobei die hinteren Lagerstellen (16) jeweils ein zwischen karosseriefesten Trägerteil (18) und Längsträger (10-1) des Hilfsrahmens (10) angeordnetes Einsatzbauteil (20) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzbauteil (20) derart ausgebildet ist, dass über das Einsatzbauteil (20) der Längsträger (10-1) des Hilfsrahmens (10) in Fahrzeuglängsrichtung (FL) nach hinten betrachtet formschlüssig umfasst ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzbauteil (20) im Querschnitt L-förmig, einen ersten Schenkel (20-1) und einen zweiten Schenkel (20-2) aufweisend ausgebildet ist, wobei das Einsatzbauteil (20) in Fahrzeughochrichtung (FH) betrachtet unterhalb des karosseriefesten Trägerteils (18) liegend angeordnet ist, und wobei der erste Schenkel (20-1) des Einsatzbauteils (20) in Fahrzeuglängsrichtung (FL) verlaufend angeordnet ist und der zweite Schenkel (20-2) in Fahrzeughochrichtung (FH) betrachtet nach unten verlaufend ausgerichtet, den Längsträger (10-1) Hilfsrahmens (10) in Fahrzeuglängsrichtung (FL) nach hinten betrachtet formschlüssig umfassend, angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsträger (10-1) über zumindest eine den Längsträger (10-1) und den ersten Schenkel (20-1) des Einsatzbauteils (20) durchfassende Schraube (24) an dem karosseriefesten Trägerteil (18) befestigt ist und dass das Einsatzbauteil (20) über eine den zweiten Schenkel (20-2) durchfassenden weiteren Schraube (26) an dem karosseriefesten Trägerteil (18) befestigt ist.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsträger (10-1) und der erste Schenkel (20-1) des Einsatzbauteils (20) über zwei Schrauben (24) an dem karosseriefesten Trägerteil (18) befestigt sind.
Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzbauteil (20) als ein Gussteil ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzbauteil (20) als ein Schmiedeteil ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzbauteil (20) aus einem Leichtmetall ausgebildet ist
Kraftfahrzeug, umfassend eine Anordnung (100) zur karosserieseitigen Anbindung eines Hilfsrahmens (10) dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.