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Die Erfindung betrifft einen Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art sowie ein Kraftfahrzeug gemäß dem Patentanspruch 9.
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Hilfsrahmen für Kraftfahrzeuge sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und bieten neben einer Abkopplung von Störeinflüssen auf den Aufbau bzw. Karosserie des Kraftfahrzeugs auch den Vorteil, dass diverse Fahrzeugkomponenten leicht zugänglich daran lagerbar sind.
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Ein gattungsgemäßer Hilfsrahmen, an dessen Quer- und/oder Längsträgern jeweils eine oder mehrere Konsolen für weitere Radführungsglieder, insbesondere je ein Querlenker und eine Spurstange, angeschweißt sind, ist aus der
DE 102 60 529 A1 bekannt.
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Da insbesondere im Bereich der Anbindung der Radführungsglieder der Hilfsrahmen hohen Belastungen ausgesetzt ist, müssen die entsprechenden Schweißverbindungen robust ausgelegt werden. Aufgrund der Bauteilgeometrie können teilweise lediglich relativ kurze Schweißnähte appliziert werden, die einen erhöhten Wärmeeintrag in die Bauteile bringen, was wiederum zu einem Festigkeitsverlust des Grundmaterials führen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass eine höhere Festigkeit der über eine Schweißnaht realisierte Verbindung zwischen Lagerkonsole und Träger sichergestellt ist.
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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 2 bis 7 stellen vorteilhafte Weiterbildungen des Hilfsrahmens dar.
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In bekannter Art und Weise umfasst der Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug einen Träger und eine Lagerkonsole, wobei die Lagerkonsole über eine Schweißnaht stoffschlüssig mit dem Träger verbunden ist.
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Erfindungsgemäß umfasst die Schweißnaht einen Schweißnahtbereich mit alternierend angeordneten ersten und zweiten Schweißnahtabschnitten, wobei die ersten Schweißnahtabschnitte sich in Längsrichtung des Trägers erstreckend ausgerichtet und die zweiten Schweißnahtabschnitten sich quer zur Längsrichtung des Trägers erstreckend ausgerichtet sind.
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Lediglich der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass die ersten und zweiten Schweißnahtbereiche ineinander übergehen, d.h., eine durchgehende Schweißnaht bilden.
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Es wird zudem insbesondere darauf hingewiesen, dass obige Formulierungen hinsichtlich der Ausrichtung der Schweißnahtabschnitte, nämlich, „dass die ersten Schweißnahtabschnitte sich in Längsrichtung des Trägers erstreckend ausgerichtet sind“ bzw. „dass die zweiten Schweißnahtabschnitte sich quer zur Längsrichtung des Trägers erstreckend ausgerichtet sind“, nicht einschränkend als eine ausschließlich parallel zur Längsrichtung erstreckende bzw. ausschließlich orthogonal zur Längsrichtung erstreckende Ausrichtung zu verstehen ist, sondern vielmehr so, dass die entsprechenden Schweißnahtabschnitte als im Wesentlichen in die angegebene Richtungen verlaufend ausgerichtet sind.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung erweist sich als besonders vorteilhaft, da aufgrund der speziellen Schweißnahtführung im Schweißnahtbereich, also der Ausrichtung der ersten Schweißnahtabschnitte im Wesentlichen in Längsrichtung des Trägers sowie Ausrichtung der zweiten Schweißnahtabschnitte im Wesentlichen quer zur Längsrichtung des Trägers, die auftretenden Kräfte bzw. Belastungen und Spannungen in den Bauteilen gleichmäßiger verteilt werden. Vorteilhaft ist zudem, dass aufgrund der nunmehr größeren Schweißnahtlänge der Wärmeeintrag geringer ist, was sich wiederum positiv auf die Festigkeit des Grundmaterials auswirkt.
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Wie erste Versuche gezeigt haben, werden signifikante Verbesserungen hinsichtlich der Spannungsreduktion erzielt, wenn der Schweißnahtbereich zumindest drei erste Schweißnahtabschnitte und zumindest zwei zweite Schweißnahtabschnitte aufweist. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausführungsform gezeigt, die vier erste Schweißnahtabschnitte und entsprechend drei dazwischen zweite Schweißnahtabschnitte aufweist.
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Bevorzugt ist dabei die Schweißnaht im Schweißnahtbereich so ausgebildet, dass für die Schweißnahtlängen der Schweißnahtabschnitte gilt:
wobei mit
S1 die Schweißnahtlänge der ersten Schweißnahtabschnitte
und mit
S2 die Schweißnahtlänge der zweiten Schweißnahtabschnitte
bezeichnet ist.
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Da die verbesserten Verteilung der Kräfte, Belastungen und Spannungen in den Bauteilen und der Schweißnaht insbesondere auf die im Wesentlichen in Längsrichtung des Trägers verlaufende Schweißnahtabschnitte zurückzuführen ist, erweist sich diese Ausführungsform als besonders vorteilhaft.
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Wie Versuche gezeigt haben erweist es sich dabei als besonders vorteilhaft, wenn die Schweißnahtlängen S1 und S2 der Schweißnahtabschnitte so gewählt sind, dass S1 ≥ 1,25 S2.
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Die konkrete Gestaltung der Schweißnaht im Schweißnahtbereich kann dabei auf unterschiedliche Art und Weise ausgebildet sein, sofern durch die Gestaltung der Schweißnaht im Schweißnahtbereich sichergestellt ist, dass diese eine im Wesentlichen in Längsrichtung des Trägers ausgerichtete Verlaufsrichtung sowie eine im Wesentlichen orthogonal zur Längsrichtung des Trägers ausgerichtete Verlaufsrichtung aufweist:
- Als besonders vorteilhaft erweist dabei eine Ausgestaltung gemäß die Schweißnaht im Schweißnahtbereich einen schlangenlinienförmigen bzw. sinusförmigen Verlauf aufweisend ausgebildet ist.
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Denkbar ist aber auch die Schweißnaht im Schweißnahtbereich so auszubilden, dass diese einen stufenförmigen Verlauf aufweist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsmäßen Hilfsrahmens ist vorgesehen, dass die Lagerkonsole und/oder der Träger eine Stirnkante aufweist, die korrespondierend zum Verlauf der Schweißnaht im Schweißnahtbereich ausgebildet ist.
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Da ein Hilfsrahmen bekanntlich im Bereich der unteren Lenkerebene, hier insbesondere im Anbindungsbereich des Federlenkers an den Hilfsrahmen, hohen Belastungen ausgesetzt ist, handelt es sich bevorzugt bei dem Träger um einen Querträger des Hilfsrahmens und bei der Lagerkonsole um eine an den Querträger angeschweißte Lenkerkonsole für die Lagerung eines unteren Querlenkers, insbesondere des Federlenkers.
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Der Erfindung liegt des Weiteren die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug, welches einen Hilfsrahmen umfasst, derart weiterzubilden, dass eine erhöhte Festigkeit der über eine Schweißnaht realisierten Verbindung zwischen einer Lagerkonsole und einem Träger des Hilfsrahmens sichergestellt ist.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
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Sämtliche Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen Hilfsrahmen lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen, sodass mit diesem auch die zuvor genannten Vorteile erzielt werden.
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Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.
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In der Zeichnung bedeutet:
- 1 ein vergrößerter Ausschnitt eines Hilfsrahmens eines Kraftfahrzeugs.
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Der vergrößerte Ausschnitt des Hilfsrahmens zeigt einen in Fahrzeugquerrichtung FQ ausgerichteten, insgesamt mehr Bezugsziffer 12 bezeichneten Träger sowie eine insgesamt mit der Bezugsziffer 14 bezeichnete Lagerkonsole 14, zur Anbindung eines - hier nicht dargestellten - Federlenkers.
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Da - wie bereits ausgeführt - der Träger 12 in Fahrzeugquerrichtung FQ ausgerichtet ist, handelt es sich vorliegend bei dem Träger 12 um einen Querträger des ausschnittsweise dargestellten Hilfsrahmens.
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Die Längsrichtung des Trägers 12, die vorliegend der Ausrichtung des Trägers 12 in Fahrzeugquerrichtung FQ entspricht, ist mit dem Bezugszeichen L bezeichnet.
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Wie 1 zu entnehmen ist, sind der Träger 12 und die Lagerkonsole 14 über eine Schweißnaht 16 stoffschlüssig miteinander verbunden.
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Dabei weist - wie 1 weiter zu entnehmen ist - die Schweißnaht 16 einen Schweißnahtbereich 18 auf, der sich dadurch auszeichnet, dass die Schweißnaht 16 in diesem Bereich einen schlangenlinienförmigen bzw. sinusförmigen Verlauf aufweist.
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D.h., die Schweißnaht 16 ist im Schweißnahtbereich 18 so ausgebildet, dass diese mehrere, vorliegend genau vier, im Wesentlichen in Längsrichtung L des Trägers 12 ausgerichtete Schweißnahtabschnitte sowie mehrere, vorliegend drei, im Wesentlichen orthogonal zur Längsrichtung L des Trägers 12 ausgerichtete Schweißnahtabschnitte aufweist.
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Die im Wesentlichen in Längsrichtung L des Trägers 12 ausgerichteten Schweißnahtabschnitte, nachfolgend auch als erste Schweißnahtabschnitte bezeichnet, sind mit der Bezugsziffer 16-1 und die im Wesentlichen orthogonal zur Längsrichtung L des Trägers 12 ausgerichteten Schweißnahtabschnitte, nachfolgend auch als zweite Schweißnahtabschnitt bezeichnet, sind mit der Bezugsziffer 16-2 bezeichnet.
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Lediglich der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass in 1 lediglich drei erste Schweißnahtabschnitte 16-1 sichtbar sind, da der untere verdeckt ist.
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Die schlangenlinienförmige bzw. sinusförmige Ausbildung der Schweißnaht 16 im Schweißnahtbereich 18 hat den Effekt, dass die Kräfte bzw. Spannungen in den Bauteilen Träger 12 und Lagerkonsole 14 sowie in der Schweißnaht 16 gleichmäßiger verteilt werden. Zudem führt die Schlangenlinien- bzw. Sinusform zu einer Verlängerung der Schweißnaht 16, mit dem Effekt, dass der Anteil des Schweißnahtbeginns und -ende im Vergleich zur jeweiligen Schweißnahtlänge reduziert ist, sodass ein gleichmäßiger Wärmeeintrag gewährleistet ist.
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Vorliegend sind dabei - wie 1 weiter zu entnehmen ist - die Schweißnahtabschnitte 16-1, 16-2 derart ausgebildet, dass die Schweißnahtlänge S1 der ersten Schweißnahtabschnitte 16-1 größer als die Schweißnahtlänge S2 der zweiten Schweißnahtabschnitte 16-2 ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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