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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Achsträger eines Fahrzeugs und ein Fahrzeug.
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Bekannt sind Achsträger von Fahrzeugen, welche beispielsweise bei Fahrzeugen mit selbsttragender Karosserie zum Einsatz kommen. Ein solcher Achsträger ist üblicherweise mit der Karosserie verbunden und eingerichtet zur Befestigung von Radaufhängung und zugehöriger Bauteile. Häufig sind Achsträger als Gussbauteile ausgebildet. Alternativ können Profilelemente zu einem Achsträger umgebogen werden. Bekannte Achsträger sind üblicherweise teuer in der Entwicklung und Herstellung und können nur für eine einzige Fahrzeuggeometrie verwendet werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Der erfindungsgemäße Achsträger mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zeichnet sich demgegenüber dadurch aus, dass dieser einfach und kostengünstig skalierbar und damit an unterschiedliche Fahrzeuggrößen anpassbar ist. Dies wird erreicht durch einen Achsträger eines Fahrzeugs, umfassend vier Träger und vier Eckelemente. Jedes Eckelement verbindet dabei zwei Träger miteinander. Dabei sind die Eckelemente und Träger derart angeordnet und miteinander verbunden, dass die Träger und Eckelemente einen umlaufenden geschlossenen Rahmen bilden. Jedes Eckelement weist, insbesondere mindestens, eine Aufnahme auf, welche eingerichtet ist, zur Verbindung mit einer Fahrzeugkarosserie und/oder mit einem Lenker einer Radaufhängung und/oder mit Anbauteilen des Fahrzeugs. Bevorzugt sind die Eckelemente eingerichtet zur gelenkigen Verbindung mit einem oder mehreren der genannten Elemente. Besonders bevorzugt ist der durch Träger und Eckelemente gebildete Rahmen rechteckig. Vorzugsweise können sämtliche Eckelemente identisch sein, um eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung des Achsträgers zu ermöglichen.
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Der Achsträger kann somit durch Anpassung der Träger besonders einfach und kostengünstig an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden. Beispielsweise kann durch Verlängerung zweier gegenüberliegende Träger eine Breite des Achsträger vergrößert werden, um beispielsweise einen Achsträger für ein Fahrzeug mit größerer Spurbreite bereitzustellen. Analog kann durch vorherige Anpassung einer Länge zweier in Fahrzeuglängsrichtung angeordneter gegenüberliegender Träger eine Länge des Achsträgers in Fahrzeuglängsrichtung optimal ausgelegt werden. Die Eckelemente können hierbei für jede beliebige Größe des Achsträgers gleich beibehalten werden. Dadurch, dass sich an den Eckelementen die Aufnahmen befinden, welche als Anbindungspunkte an die Fahrzeugkarosserie und/oder an Lenker der Radaufhängung und/oder an weitere Anbauteile des Fahrzeugs dienen, kann auf besonders einfache und kostengünstige Weise eine hohe Flexibilität und Skalierbarkeit des Achsträger des bereitgestellt werden. Mit anderen Worten ist dank des speziellen Aufbaus des Achsträgers dessen Auslegung, Herstellung, und Zusammenbau auf besonders einfache, zeitsparende und somit kostengünstige Art und Weise für unterschiedliche Fahrzeuggrößen möglich. Besonders vorteilhaft wirkt sich dies auf die Herstellung von Fahrzeugen in Kleinserien aus, welche beispielsweise nicht von einer Plattformbasis abgeleitet werden können.
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Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
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Bevorzugt weisen sämtliche Träger eine identische Querschnittsgeometrie auf. Vorzugsweise können die Träger eine rechteckige oder alternativ eine ovale Querschnittsgeometrie aufweisen. Insbesondere sind somit sämtliche Träger im Wesentlichen identisch ausgebildet und unterscheiden sich nur in der Länge. Dadurch kann der Achsträger besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden, da beispielsweise die Träger in einem gemeinsamen oder identischen Fertigungsschritt hergestellt werden können. Zudem kann der Achsträger besonders einfach zusammengebaut werden. Beispielsweise wenn die Träger und Eckelemente in Form eines rechteckigen Rahmens zusammengebaut werden, können jeweils die beiden gegenüberliegenden Träger genau identisch ausgebildet werden. Dadurch ist eine Anordnung der Träger relativ zueinander beim Zusammenbau des Achsträgers schnell und einfach möglich.
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Besonders bevorzugt ist jeder Träger ein gerades Hohlrohr. Das heißt, jeder Träger erstreckt sich prismatisch entlang einer geraden Linie und ist innen hohl. Hohlrohre als Träger bieten bei besonders niedrigen Kosten den Vorteil, dass bei geringem Gewicht eine hohe mechanische Stabilität erreicht werden kann.
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Bevorzugt stehen die Aufnahmen der Eckelemente von dem Rahmen, welcher durch die Träger und die Elemente gebildet wird, vor. Mit anderen Worten bilden die Träger mit jeweiligen Grundkörpern der Eckelemente den Rahmen, wobei die Aufnahmen als von diesem Rahmen vorstehende Elemente ausgebildet sind. Bevorzugt stehen die Aufnahmen mindestens um 50 % einer Breite eines Trägers über den Rahmen vor. Durch vorstehende Aufnahmen kann eine besonders einfache Anordnung und Befestigung des Achsträgers an einer Fahrzeugkarosserie, oder von Bauteilen am Achsträger erfolgen.
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Vorzugsweise weisen die Träger einen unrunden Querschnitt auf. Besonders bevorzugt weisen die Träger einen rechteckigen Querschnitt auf. Insbesondere kann der rechteckige Querschnitt abgerundete Ecken aufweisen. Ein unrunder, insbesondere rechteckiger, Querschnitt der Träger bewirkt, dass mittels eines Formschlusses ein Torsionsmoment zwischen dem Träger und dem verbundenen Eckelement übertragen werden kann. Das heißt, das Torsionsmoment kann über den Formschluss zwischen Träger und Eckelement übertragen werden, wodurch geringere Anforderungen an die mechanische Festigkeit der Verbindung zwischen Träger und Eckelement notwendig sind. Dies wirkt sich weiter vorteilhaft auf niedrige Kosten bei hoher mechanischer Stabilität des Achsträgers aus. Bevorzugt sind Träger und Eckelemente zumindest teilweise ineinander gesteckt, um den Formschluss auf einfache Weise zu ermöglichen. Besonders bevorzugt ist das Eckelement teilweise in den Träger eingesteckt, wenn dieser als Hohlrohr ausgebildet ist. Alternativ kann der Träger teilweise in das Eckelement, insbesondere in eine Aussparung des Eckelements, eingesteckt sein. Diese erleichtert ebenfalls den Zusammenbau und verbessert die mechanische Stabilität des Achsträgers.
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Weiter bevorzugt sind die Träger als Strangpressbauteile ausgebildet. Insbesondere können dadurch besonders einfach, schnell und kostengünstig Träger mit identischen Querschnittsgeometrien in Form von geraden Hohlrohren hergestellt werden. Vorteilhafterweise können hierbei sämtliche Träger dadurch hergestellt werden, dass ein einziges Strangpressbauteil hergestellt wird, welches anschließend in mehrere Teile geteilt, beispielsweise zersägt, wird, um die einzelnen Träger zu erhalten.
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Vorzugsweise sind die Eckelemente als Gussbauteile ausgebildet. Beispielsweise können die Eckelemente mittels Schwerkraftgießen, oder alternativ mittels Druckgießen hergestellt werden. Durch Gussbauteile an den Ecken des Rahmens können besonders flexible Formgebungen und Ausgestaltungen der Eckelemente ermöglicht werden, um eine Vielzahl an verschiedenen Anforderungen und Einsatzzwecken, wie beispielsweise verschiedene Anzahl an Anbindungspunkten bei unterschiedlichen Fahrzeugen, zu ermöglichen.
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Bevorzugt können die Eckelemente alternativ zu einer Ausbildung Gussbauteile auch verschraubt oder verschweißt sein, das heißt, beispielsweise aus jeweils mehreren miteinander verschraubten oder verschweißten Bauteilen gebildet sein.
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Bevorzugt sind die Träger und/oder die Eckelemente aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet, um einen stabilen und leichtgewichtigen Achsträger bereitzustellen. Besonders bevorzugt sind alle Träger und Eckelemente aus demselben Material gebildet.
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Weiter bevorzugt sind Träger und Eckelemente jeweils mittels Schweißverbindungen und/oder mittels Klebeverbindungen und/oder mittels Schraubverbindungen miteinander verbunden. Für eine besonders feste und zuverlässige Verbindung sind insbesondere Schweißverbindungen zwischen Trägern und Eckelementen vorteilhaft. Besonders bevorzugt handelt es sich bei den Schweißverbindungen um Laserschweißverbindungen.
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Besonders bevorzugt umfasst der Achsträger ferner zwei Querlenker, welche auf gegenüberliegenden Seiten des Rahmens angeordnet sind. Die Querlenker sind insbesondere vorgesehen zur Verbindung mit Achsschenkeln, an welchen Räder des Fahrzeugs gelagert werden können. Jeder Querlenker ist dabei mit zumindest einer Aufnahme von einem der Eckelemente verbunden. Vorzugsweise ist jeder Querlenker mit den beiden auf derselben Seite des Rahmens liegenden Eckelementen mittels einer jeweiligen Aufnahme verbunden. Insbesondere sind Querlenker und Eckelement dabei mittels der entsprechenden Aufnahme gelenkig miteinander verbunden. Alternativ bevorzugt sind die Querlenker jeweils mit einem oder mehreren der Träger verbunden.
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Vorzugsweise umfasst der Achsträger ferner zwei Achsschenkel und eine Achsschenkellenkung. Die Achsschenkellenkung weist zwei Spurstangen und eine Zwischenstange auf. Jeder Achsschenkel ist dabei mit einem der Querlenker verbunden, insbesondere an einem dem Eckelement gegenüberliegenden Ende des Querlenkers. Jede Spurstange ist dabei mit einem der beiden Achsschenkel verbunden. Zudem sind die beiden Achsschenkel mittels der Zwischenstange miteinander verbunden. Insbesondere die Zwischenstange bietet dabei den Vorteil, dass diese für unterschiedliche Anwendungen unterschiedlich ausgestaltet sein kann. Beispielsweise können Zwischenstangen verschiedener Längen verwendet werden, um beispielsweise auf einfache Weise eine an die Variabilität der Auslegung der Breite des Achsträgers eine entsprechend angepasste Achsschenkellenkung bereitstellen zu können. Somit kann der Achsträger inklusive Achsschenkellenkung besonders einfach und kostengünstig für Fahrzeuge verschiedener Spurbreiten konstruiert und bereitgestellt werden.
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Bevorzugt ist die Zwischenstange ein gerades Hohlrohr, und besonders bevorzugt als Strangpressbauteil ausgebildet. Vorzugsweise kann die Zwischenstange aus demselben Rohr-Rohling wie die Träger hergestellt werden, um eine besonders einfache und kostensparende Herstellung des Achsträgers zu ermöglichen.
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Weiterhin führt die Erfindung zu einem Fahrzeug, welches insbesondere ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ein Pkw, ist. Das Fahrzeug umfasst dabei einen beschriebenen Achsträger. Bevorzugt kann das Fahrzeug auch zwei derartige Achsträger umfassen, oder alternativ, im Falle von mehr als zwei Achsen, mehrere solcher Achsträger.
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Besonders bevorzugt ist der Achsträger an einer Vorderachse des Fahrzeugs angeordnet. Mit anderen Worten bildet der Achsträger einen Teil der Vorderachse des Fahrzeugs. Insbesondere bei den komplexen Konstruktionen der Vorderachse, an welchen sich die Lenkung befindet, ermöglicht der Achsträger eine besonders effektive Kostenreduktion für Fahrzeuge verschiedener Breite.
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Vorzugsweise sind die Eckelemente des Achsträgers mit einer Fahrzeugkarosserie und/oder mit Anbauteilen des Fahrzeugs verbunden. Als Anbauteile können zum Beispiel ein Motor, ein Lenkgetriebe, ein Differenzial, und/oder weitere Bauteile, angesehen werden.
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Figurenliste
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren beschrieben. In den Figuren sind funktional gleiche Bauteile jeweils mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigt:
- 1 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einem Achsträger gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
- 2 den Achsträger des Fahrzeugs der 1 im Detail.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht eines Fahrzeugs 10 mit einem Achsträger 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Achsträger 1 ist dabei in 1 nicht sichtbar und dessen Lage im Fahrzeug 10 nur schematisch angedeutet. Der Achsträger 1 ist dabei an einer in Fahrtrichtung A vorne gelegenen Vorderachse 20 des Fahrzeugs 10 angeordnet. Alternativ könnte der Achsträger 1 oder ein zusätzlicher zweiter Achsträger 1 auch an einer Hinterachse 25 des Fahrzeugs 10 angeordnet sein.
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Der Achsträger 1 des Fahrzeugs 10 der 1 ist im Detail in der 2 dargestellt, welche eine perspektivische Ansicht des Achsträgers 1 zeigt.
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Der Achsträger 1 umfasst vier Träger 2 und vier Eckelemente 3. Die vier Träger 2 sind in einem Rechteck angeordnet und mittels der vier Eckelemente 3, welche an jeweils einem Eck des Rechtecks angeordnet sind, verbunden. Dadurch bilden die Träger 2 zusammen mit den Eckelementen 3 einen umlaufend geschlossenen, rechteckigen Rahmen 4.
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Die Träger 2 sind als Strangpressbauteile in Form gerader Hohlrohre mit einem rechteckigen Querschnitt ausgebildet. Sämtliche Träger 2 weisen dabei eine identische Querschnittsgeometrie auf. Dadurch können die Träger 2 besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden, beispielsweise indem diese aus einem einzigen Strangpressprofil, welches in mehrere Teile zerteilt wird, hergestellt werden.
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Jeweils zwei der vier Träger 2 weisen dieselbe Länge auf. Dabei sind die beiden Träger 2a, welche sich parallel zur Fahrtrichtung A erstrecken und welche auch als Längsträger 2a bezeichnet werden können, kürzer als die beiden quer zur Fahrtrichtung A angeordneten Träger 2b, welche dementsprechend auch als Querträger 2b bezeichnet werden können.
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Durch die einfache und kostengünstige Herstellbarkeit der Träger 2 können zudem auf einfache Weise Achsträger 1 verschiedener Längen und Breiten bereitgestellt werden, um beispielsweise für Fahrzeuge 10 unterschiedlicher Spurweiten verwendet werden zu können. Dadurch, dass als Träger 2 einfache stranggepresste Hohlrohre verwendet werden, können beispielsweise verschieden breite Achsträger 1 hergestellt werden, indem einfach Querträger 2b mit verschiedenen Längen verwendet werden. Dadurch können auf besonders einfache und kostengünstige Weise Achsträger 1 variabler Größe bereitgestellt werden, ohne dass beispielsweise ein Werkzeug aufwendig angepasst oder neu hergestellt werden muss.
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Die Träger 2 und die Eckelemente 3 sind jeweils mittels Schweißverbindungen 6 miteinander verbunden. In der 2 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nur an einem der Eckelemente 3 die Schweißverbindungen 6 zwischen dem Eckelement 3 und den beiden angrenzenden Trägern 2 mittels eines Bezugszeichens gekennzeichnet.
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Für eine besonders gute Verbindung sind die Eckelemente 3 und die Träger 2 jeweils teilweise ineinander gesteckt. Durch den unrunden, rechteckigen Querschnitt der Träger 2 ergibt sich dabei zudem der Vorteil, dass Torsionsmomente zwischen Träger 2 und Eckelementen 3 über einen Formschluss übertragen werden können. Dadurch wird verhindert, dass aufgrund der Torsionsmomente eine starke Belastung der Schweißverbindungen 6 auftritt.
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Jedes der Eckelemente 3 weist eine Aufnahme 31 auf, welche eingerichtet ist zur Verbindung mit der (in 2 nicht dargestellten) Fahrzeugkarosserie 30. Die Aufnahmen 31 stehen dabei über ein durch die Träger 2 gebildetes virtuelles Rechteck über, sodass eine besonders gute Zugänglichkeit der Aufnahmen 31 ermöglicht wird.
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Weiterhin umfasst der Achsträger 1 eine Radaufhängung 50 und eine Achsschenkellenkung 7. Die Radaufhängung 50 umfasst zwei Querlenker 5, welche quer zur Fahrtrichtung A an gegenüberliegenden Seiten des Rahmens 4, also seitlich neben den Längsträgern 2a, angeordnet sind. Jeder Querlenker 5 ist dabei mit den Aufnahmen 31 der beiden auf der entsprechenden Seite liegenden Eckelemente 3 verbunden. Die Querlenker 5 sind dabei jeweils um eine horizontale Achse drehbar gelenkig mit den Aufnahmen 31 verbunden.
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Die Radaufhängung 50 umfasst weiterhin zwei Achsschenkel 8, welche jeweils an einem dem Rahmen 4 gegenüberliegenden Ende des Querlenkers 5 angeordnet sind. Die Achsschenkel 8 sind eingerichtet zur Befestigung von Rädern des Fahrzeugs 10.
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Jeder Achsschenkel 8 ist mit jeweils einer von zwei Spurstangen 71 der Achsschenkellenkung 7 verbunden. Dabei umfasst die Achsschenkellenkung 7 zudem eine Zwischenstange 72, welche die beiden Spurstangen 71 miteinander verbindet. In die Zwischenstange 72 kann beispielsweise ein Zahnstangenantrieb integriert sein, mittels welchem die Spurstangen 71 betätigt werden können, um die Räder des Fahrzeugs 10 zu lenken. Die Zwischenstange 72 ist dabei in Form eines stranggepressten Hohlrohres ausgebildet, um, ähnlich der Träger 2, eine kostengünstige und einfache Möglichkeit der Längenanpassung zu bieten, um den Achsträger 1 mit verschiedenen Breiten für Fahrzeuge 10 unterschiedlicher Spurbreiten bereitstellen zu können.
