DE10233915A1

DE10233915A1 - Vordere Tragstruktur für ein mit einem Heckmotor und einem Heckantrieb versehenes Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10233915A1
Application number: DE2002133915
Authority: DE
Inventors: Christian Gros; Gerard Platrier
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2002-07-25
Publication date: 2003-02-06
Also published as: FR2827827B1; FR2827827A1

Abstract

Die Struktur nach der Erfindung weist zwei seitliche Rahmen auf, die durch Querträger miteinander verbunden sind, wobei jeder Rahmen untere Längsträger (5) und obere Längsträger (4) für die unteren bzw. oberen Schwingarme der Räder aufweist, deren hintere Enden mit einem Lenkungsbock (3) und deren vordere Enden mit einer Aufnahmestütze (6) verbunden sind. Diese Bauteile sind Hohlprofilteile aus einer Leichtmetalllegierung, wobei die Gestalt und die Abmessung des Profils eines jeden Bauteils bestimmt werden als Funktion ihres Einsatzzweckes und, zumindest für einige von ihnen, als Funktion des zu erwartenden Verhaltens im Fall eines Aufpralls.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die vordere Tragstruktur eines mit einem Heckmotor und mit einem Hinterradantrieb versehenen Kraftfahrzeuges.

Herkömmlicherweise besteht bei dieser Art von Fahrzeugen die Tragstruktur der Bauteile für die Aufhängung und für die Lenkung der Vorderräder aus einem mechanisch verschweissten Aufbau aus Trägern und Stahlblechen, der nur in mittelmässiger Weise den verschiedenen Anforderungen entspricht, die von den Konstrukteuren heutzutage gestellt werden.

Eine dieser Anforderungen betrifft die Gewichtsverminderung, die einerseits zum Einsatz von Leichtmetallen, wie zum Beispiel Aluminiumlegierungen, führt und andererseits zum Bau von Tragteilen, die sich an der Grenze der verschiedenen Belastung befinden, der sie im Einsatz ausgesetzt sind.

Eine andere Anforderung betrifft die Sicherheit und in diesem Zusammenhang die Festigkeit und eine vorgegebene Verformung im Fall eines Aufpralls als Funktion ihres Einsatzes, ihrer Lage und der Auftreffstelle.

Zusätzlich zu diesen beiden wichtigsten Anforderungen ist noch der wirtschaftliche Aspekt im Hinblick auf die Herstellungskosten in Betracht zu ziehen und damit das Herstellungsverfahren. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass sich die vorliegende Erfindung vor allem auf eine Kleinserienproduktion bezieht, dass heisst auf gering ausgelastete Montagebänder mit einem Ausstoss von beispielsweise etwa 50 Fahrzeugen pro Tag.

Um diesen Anforderungen zu genügen betrifft die Erfindung den vorderen Aufbau eines Kraftfahrzeuges mit Heckmotor und Hinterradantrieb, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er zwei seitliche Rahmen aufweist, die durch Querträger miteinander verbunden sind, wobei jeder Rahmen obere und untere Längsträger aufweist für die oberen und unteren Schwingarme der Räder, die an ihren hinteren Enden mit einem Lenkungsbock und an ihren vorderen Enden mit einer Aufnahmestütze verbunden sind und dass die Bauteile dieses Aufbaus Profilteile sind aus einer Leichtmetalllegierung, wobei die Gestalt und die Abmessung des Profils für jedes Teil gegeben sind als Funktion ihres Einsatzzweckes und, zumindest für einige von ihnen, als Funktion ihres zu erwartenden Verhaltens im Fall eines Aufpralls.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäss der Erfindung weisen die Querträger, die die seitlichen Rahmen miteinander verbinden, zwei hinten angeordnete obere und untere Querträger auf, die zusammen mit den Lenkungsböcken einen weiteren Rahmen bilden.

Gemäss weiteren bevorzugten Merkmalen der Erfindung:

- sind die oberen und unteren Längsträger Hohlprofilteile mit rechtwinkligem Querschnitt;
- weist der untere Längsträger eine innere waagrechte Zwischenwand auf, durch die zwei Abteile gebildet werden sowie, in seinem vorderen Abschnitt, eine Aussparung, die dem Wegfall der Wände des unteren Abteils entspricht mit Ausnahme der Zwischenwand;
- sind die Lenkungsböcke relativ flache Hohlprofilteile, deren rechtwinkliger Querschnitt in eine Vielzahl von übereinander liegenden Abteilen unterteilt ist, die durch Zwischenwände voneinander getrennt sind; ein Zwischenabteil weist dabei eine nach hinten bezüglich der anderen verschobene Vorderwand auf, wobei die dadurch entstandene Verstärkung von Lenkungsteilen durchsetzt wird;
- sind die Aufnahmestützen Hohlprofilteile mit rechtwinkligem Querschnitt, deren Vorderwand zu beiden Seiten dergestalt verlängert ist, dass innere und äussere Flügel gebildet werden;
- sind auf beiden Seiten der untere Längsträger und der Lenkungsbock mit einer Konsole verbunden;
- weisen der obere Längsträger und der Lenkungsbock auf derselben Seite waagrechte Wände auf, die im wesentlichen hintereinander in ihrer Verlängerung angeordnet sind;
- sind die oberen und unteren Längsträger, die Lenkungsböcke und die Aufnahmestützen mit Öffnungen versehen, die der schnellen Befestigung der von ihnen zu tragenden Bauteile dienen.

Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung hervor; darin zeigen:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht der vorderen Tragstruktur für ein Fahrzeug nach der Erfindung mit seinen wesentlichen Bauteilen;
Fig. 2 eine schematische perspektivische Rückansicht eines Seitenteils der in Fig. 1 dargestellten Struktur, mit den oberen und unteren Schwingarmen für die Räder;
Fig. 3 eine auseinander gezogene perspektivische Vorderansicht der in Fig. 2 dargestellten Baute 11e, ähnlich wie in Fig. 1;
Fig. 4a und 4b eine Profilansicht bzw. eine Vorderansicht eines Lenkungsbockes als Bestandteil der Tragstruktur und
Fig. 5 eine schematische perspektivische Ansicht des Zusammenbaus dieses Lenkungsbockes mit den anderen Bauteilen der Struktur.
In Fig. 1 sind die wesentlichen Bauteile eines erfindungsgemässen Ausführungsbeispiels dargestellt, das heisst die vordere Tragstruktur eines Kraftfahrzeuges mit Heckmotor und Hinterradantrieb unter Bezugnahme auf seine Achsen x, y, z.
Zu diesen Bauteilen gehören ein oberer Querträger 1 und ein unterer Querträger 2, zwei Lenkböcke 3, zwei obere Längsträger 4, zwei untere Längsträger 5, zwei Aufnahmestützen 6 und ein Querträger 7.
Aus Fig. 1 geht ferner hervor, dass eine linke Fahrzeugkonsole C vorgesehen ist, die einen Abschnitt einer Trennwand T trägt, die einstückig ausgebildet ist und auf beiden Seiten soweit verlängert ist, dass sie eine Radabdeckung bildet. Die unteren Längsträger 5 und die Lenkungsböcke 3 sind mit den Konsolen C verbunden.
Diese Struktur ist derart ausgelegt, dass zwei seitliche Rahmen gebildet werden, die jeweils aus einem oberen Längsträger 4, einem unteren Längsträger 5, einem Lenkungsbock 3 sowie einer Aufnahmestütze 6 bestehen, wobei letztere an den Enden befestigt sind, und wobei diese Rahmen sich von einem Querrahmen aus nach vorn erstrecken, der durch die oberen und unteren Querträger 1 und 2 sowie die Lenkungsböcke 3 gebildet wird, während der Querträger 7 die unteren Längsträger 5 im wesentlichen auf Höhe ihres Mittenabschnitts verbindet.
Gemäss der Erfindung bestehen sämtliche Bauteile 1 bis 7 der Struktur aus Profilteilen aus Leichtmetall, deren Profil oder rechtwinkliger Querschnitt als Funktion ihres Einsatzzweckes festgelegt wird und für zumindest einige von ihnen ausserdem als Funktion des erwarteten Verhaltens im Fall eines Aufpralls. Ferner werden sie durch Schweissen miteinander verbunden wobei sie vorab bearbeitet worden sind, wie zum Beispiel durch bohren und/oder stellenweises zuschneiden im Hinblick auf spätere Befestigungen (schnell und ohne Schweissvorgänge) sowie der Aufnahme von weiteren Bauteilen und den Zugang zu diesen.
Der obere Querträger 1 ist ein Hohlprofilteil mit rechtwinkligem Querschnitt, dessen hintere senkrechte Wand mit der Trennwand T verbunden ist und durch obere und untere Flügel 10 verlängert ist. In den dabei entstehenden unteren Winkelprofilen sind die Lenkungsböcke 3 eingesetzt.
Die beiden unteren Querträger 2 und 7 sind Hohlprofilteile mit rechtwinkligem Querschnitt, deren Enden gemäss Fig. 1 mit Aussparungen versehen sind, durch die die Aufnahme mit gleichzeitiger Verstärkung der unteren Längsträger 5 erleichtert wird.
Die Lenkungsböcke 3 sind schräg zugeschnittene Abschnitte aus einem Hohlprofil, das relativ flach ist und dessen rechtwinkliger Querschnitt vier übereinander liegende, im wesentlichen rechtwinklige Abteile 30a bis 30d (Fig. 4) bildet, die alle die gleiche Höhe aufweisen und die durch Zwischenwände 31 bis 33 voneinander getrennt sind. Ein Zwischenabteil, das im dargestellten Beispiel das unmittelbar auf das untere Abteil 30d folgende Abteil 30c ist, weist eine nach hinten relativ zu den anderen verschobene Wand auf, sodass die dadurch gebildete Verstärkung 34 zur Aufnahme von Lenkungsteilen verwendet werden kann, wie zum Beispiel einer Zahnstange. Ausserdem ist die hintere Wand der Böcke 3 mit oberen und unteren Verstärkungsfalzen 35 und 36 versehen.
Aus Fig. 4b geht andererseits hervor, dass die Seiten der Böcke 3 seitlich angeordnete Ausschnitte bezüglich der Längsrichtung aufweisen, die derart ausgestaltet sind, dass sie nach vorn offen sind um so das Einführen von Werkzeugen während der Montage zu erleichtern. Der bogenförmige Ausschnitt 37 in der Innenseite dient dazu, sich an den Umfang von in der Trennwand T vorgesehenen Öffnungen anzuschmiegen, die zum (rechten oder linken) Einsatz einer Lenksäule dienen. Die Öffnungen 38 dienen der schnellen Befestigung von Bauteilen für die Lenkung.
Der obere Längsträger 4 ist ein Hohlprofilteil mit rechtwinkligem Querschnitt, dessen innere senkrechte Wand nach unten durch einen Flügel 40 verlängert ist, wie es insbesondere in den Fig. 3 und 5 dargestellt ist. Diesen Figuren kann ferner entnommen werden, dass der untere Längsträger 5 ebenfalls einen rechtwinkligen Querschnitt aufweist, der durch eine Zwischenwand 51 in zwei Abteile unterteilt ist, wobei seine senkrechte Aussenwand durch einen Flügel 50 verlängert ist. Ausgehend von seinem vorderen Ende weist der untere Längsträger über eine bestimmte Länge keine Wände für das untere Abteil auf, wobei jedoch die Zwischenwand 51 beibehalten ist um so ein Durchfedern der Vorderräder zu ermöglichen unter Beibehaltung des normalen Einschlagwinkels und um so ausserdem im unteren Längsträger 5 einen vorderen Bereich mit einer verringerten Festigkeit zu schaffen, der bei bestimmten Aufprallbedingungen verformt wird, sodass weiter hinten liegende Bereiche des Längsträgers und der Tragstruktur nicht beeinträchtigt werden.
Die Längsträger 4 und 5 sind noch mit Öffnungen 42 bzw. 52 in ihren Wänden versehen zur schnellen Montage, wie zum Beispiel dem Einschrauben der Schwingarme für die Räder oder der Aufnahmelager 90a und 90b gemäss Fig. 2 und 3 für die Dreieckslenker 9a und 9b.
Die Aufnahmestützen 6 sind Hohlprofilteile mit rechtwinkligem Querschnitt, deren Vorderwand 60 zu beiden Seiten verlängert ist, sodass innere und äussere Flügel 61 gebildet werden, die eine Reihe von Öffnungen 63 aufweisen zur Befestigung eines Bauteiles. Im dargestellten Beispiel sind die oberen und unteren Enden der Stützen 6 schräg zugeschnitten um so unter einem Winkel zur Senkrechten angeordnet werden zu können.
Die Aufnahmestützen 6 sind an den Enden der Längsträger 4 und 5 mit ihren hinteren Wänden 62, die den vorderen Wänden 60, 61 zur Montage der Bauteile gegenüber liegen, angeschweisst unter Vermeidung von Verformungen aufgrund von Hitzeeinwirkung durch das Schweissen. Der Hohlkörper der Stützen 6 bildet zugleich eine erste Verformungszone der Struktur zur Aufnahme eines Aufpralls geringer Stärke.
Fig. 5 zeigt wie auf jeder Seite der obere Längsträger 4 mit dem unteren Längsträger 5 und dem Lenkungsbock 3, das heisst demjenigen, der sich über seine untere Endwand auf der Oberwand des unteren Längsträgers 5 abstützt, zusammengebaut werden, wobei diese beiden Wände vorzugsweise auf gleicher Höhe mit einer Wand der Konsole C zusammentreffen. Der obere Längsträger 4 ist seinerseits freitragend am oberen Ende der Vorderwand des Lenkungsbockes 3 angeschweisst sowie am oberen Querträger 1, wie es besonders deutlich aus Fig. 1 hervorgeht.
Vorteilhafterweise ist die waagrechte Unterwand des Längsträgers 4 im wesentlichen in der Verlängerung der Zwischenwand 31 des Lenkungsbockes 3 angeordnet.
Der obere Längsträger 4 und der untere Längsträger 5 auf derselben Seite sind in Querrichtung verschoben zueinander und zwar derart, dass ein Verschlussblech 8 sich am inneren Flügel 40 des oberen Längsträgers 4 und am äusseren Flügel 50 des unteren Längsträgers 5 abstützen kann. Das Blech 8 weist einen Ausschnitt 80 an seiner hinteren Seite auf, die an die Verstärkung 34 der Stütze 3 für den Einbau von Bauteilen der Lenkung angepasst ist.
Der durch die Querträger 2 und 7 sowie die unteren Längsträger 5 gebildete Raum kann dazu verwendet werden, ein dichtes Abteil zu formen zum Beispiel für die Aufnahme der elektrischen und elektronischen Versorgungsteile für die Steuerung des Fahrzeuges.

Claims

1. Vordere Tragstruktur für ein mit einem Heckmotor und einem Heckantrieb versehenes Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei seitliche, durch Querträger miteinander verbundene Rahmen aufweist, wobei jeder Rahmen untere und obere Längsträger (5, 4) für untere bzw. obere Schwingarme für die Räder aufweist, deren hintere Enden über einen Lenkungsbock (3) und deren vordere Enden über eine Aufnahmestütze (6) miteinander verbunden sind und dass die die seitlichen Rahmen verbindenden Querträger zwei hintere untere und obere Querträger (2, 1) aufweisen, die zusammen mit den Lenkungsböcken (3) einen weiteren Rahmen bilden und dass die Bauteile der Struktur Hohlprofilteile aus einer Leichtmetalllegierung sind, wobei die Gestalt und die Abmessung eines jeden Bauteils festgelegt werden als Funktion ihres Einsatzzweckes und, zumindest für einige von ihnen, als Funktion des zu erwartenden Verhaltens im Fall eines Aufpralls.

2. Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen und unteren Längsträger (4, 5) Hohlprofilteile mit rechtwinkligem Querschnitt sind.

3. Struktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Längsträger (5) eine innere waagrechte Zwischenwand (51) aufweist, durch die zwei Abteile gebildet werden und dass er in seinem vorderen Bereich einen Ausschnitt aufweist, der dem Wegfall der Wände des unteren Abteils mit Ausnahme der Zwischenwand entspricht.

4. Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkungsböcke (3) flache Hohlprofilteile sind, deren rechtwinkliger Querschnitt in eine Vielzahl von übereinander liegenden Abteilen (30a bis 30d) unterteilt ist, die durch Zwischenwände (31 bis 33) voneinander getrennt sind.

5. Struktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwischenabteil (30c) in den Lenkungsböcken (3) eine Vorderwand aufweist, die nach hinten relativ zu den anderen verschoben ist, wobei die so gebildete Verstärkung (34) dem Einsetzen von Bauteilen für die Lenkung dient.

6. Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmestützen (6) Hohlprofilteile mit rechtwinkligem Querschnitt sind, deren Vorderwand (60) auf jeder Seite verlängert ist in Form von inneren und äusseren Flügeln (61).

7. Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die unteren Längsträger (5) und die Lenkungsböcke (3) mit Konsolen (C) verbunden sind.

8. Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Seite der obere Längsträger (4) und der Lenkungsbock (3) waagrechte Wände aufweisen, die im wesentlichen hintereinander in ihrer Verlängerung angeordnet sind.

9. Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen und unteren Längsträger (4, 5), die Lenkungsböcke (3) und die Aufnahmestützen (6) mit Öffnungen (42, 52, 38, 63) versehen sind zur schnellen Befestigung von von ihnen zu tragenden Bauteile.

10. Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Seite ein Verschlussblech (8) sich auf einem den oberen Längsträger (4) verlängernden Flügel (40) und auf einem den unteren Längsträger (5) verlängernden Flügel (50) abstützt.

11. Struktur nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Seite die oberen und unteren Längsträger (4, 5) derart befestigt sind, dass ihre entsprechenden Verlängerungen (40, 50) sich im wesentlichen in einer senkrechten Ebene befinden.