DE10260529B4

DE10260529B4 - Subframe for a motor vehicle and manufacturing method thereof

Info

Publication number: DE10260529B4
Application number: DE2002160529
Authority: DE
Inventors: Ingo Winter; Torsten Grotewohl; Steffen Muth; Gerhard Müller
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-12-21
Filing date: 2002-12-21
Publication date: 2013-05-16
Anticipated expiration: 2022-12-22
Also published as: DE10260529A1

Abstract

Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug mit einem vorderen Querträger (2) und einem hinteren Querträger (3), die über zwei Längsträger (4, 5) miteinander verbunden sind und zusammen ein geschlossenes Rahmenviereck bilden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Querträger (2) und die Längsträger (4, 5) jeweils aus einem Rohrstück durch eine Biegeumformung mit ausschließlich äußerer Krafteinwirkung hergestellt sind, und daß diese aus Rohrstücken hergestellten Träger (2, 3, 4, 5) unmittelbar miteinander verschweißt sind.Subframe for a motor vehicle with a front cross member (2) and a rear cross member (3), which are interconnected via two longitudinal members (4, 5) and together form a closed frame quadrilateral, characterized in that at least one of the cross members (2) and the longitudinal members (4, 5) are each made of a piece of pipe by a bending deformation with only external force, and in that these beams (2, 3, 4, 5) made of pipe pieces are welded directly to each other.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug mit einem vorderen Querträger und einem hinteren Querträger, die über zwei Längsträger miteinander verbunden sind und zusammen ein geschlossenes Rahmenviereck bilden, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Hilfsrahmens, bei dem ein Träger, der an einem Ende eine Lagerbuchse aufweist, aus einem Rohrstück hergestellt wird.The invention relates to a subframe for a motor vehicle with a front cross member and a rear cross member, which are interconnected via two longitudinal members and together form a closed frame quadrilateral, and a method for producing such a subframe, wherein a carrier having at one end a Has bearing bush, is made of a piece of pipe.

Derartige Hilfsrahmen sind im Stand der Technik allgemein bekannt und werden aufgrund ihrer ringartig geschlossenen Struktur oftmals als Vollhilfsrahmen bezeichnet.Such subframes are well known in the art and often referred to as full subframes due to their annularly-closed structure.

Üblicherweise werden Hilfsrahmen dazu eingesetzt, um Teilbereiche des Vorderwagens oder Hinterwagens eines Kraftfahrzeuges vorzumontieren und die vormontierte Einheit dann in die Karosserie des Fahrzeugs einzufügen und mit dieser zu verbinden. An dem Hilfsrahmen werden Fahrzeugkomponenten wie beispielsweise eine Radaufhängung oder auch hydraulische Aggregate für eine Fahrzeuglenkung und dergleichen angebracht. Überdies ist es möglich, den Fahrzeugmotor selbst unmittelbar an dem Hilfsrahmen abzustützen, wie dies beispielsweise in der WO 96/19373 A1 beschrieben ist.Usually subframes are used to pre-assemble portions of the front or rear of a motor vehicle and then insert the preassembled unit in the body of the vehicle and connect to this. On the subframe vehicle components such as a suspension or hydraulic units for vehicle steering and the like are mounted. Moreover, it is possible to support the vehicle engine itself directly to the subframe, as for example in the WO 96/19373 A1 is described.

Zudem kann ein Hilfsrahmen in Verbindung mit einer Hinterradachse eingesetzt werden.In addition, a subframe can be used in conjunction with a rear wheel axle.

Neben einer möglichst hohen Steifigkeit für eine gute Fahrdynamik und einem hohen Energieabsorptionsvermögen bei einem Fahrzeugunfall müssen bei der Konzeption und Konstruktion eines Hilfsrahmens vor allem fertigungs- und montagetechnische Gesichtspunkte berücksichtigt werden. Durch beengte Raumverhältnisse im Motorraum infolge einer Vielzahl von dort anzuordnenden Elementen und Aggregaten, wie beispielsweise einem ABS-System, einer Servo-Lenkung, einer möglichst großen Fahrzeugbatterie, Aggregaten für eine Klimaanlage, etc. ergeben sich konstruktive und montagetechnische Einschränkungen. Dies gilt insbesondere für Fahrzeuge mit einem kurzen Vorderwagen, bei denen ein großes Interesse daran besteht, einen möglichst großen Anteil der Montage der im Motorraum anzuordnenden Komponenten außerhalb der Fahrzeugkarosserie vorzunehmen, da aufgrund der beengten Raumverhältnisse eine unmittelbare Montage im Motorraum ineffizient und zudem fehlerträchtig wäre.In addition to the highest possible rigidity for a good driving dynamics and a high energy absorption capacity in a vehicle accident must be considered in the design and construction of a subframe, especially manufacturing and assembly technical aspects. Due to confined space conditions in the engine compartment as a result of a large number of elements and units to be arranged there, such as an ABS system, a servo steering, the largest possible vehicle battery, units for an air conditioning system, etc., there are constructive and assembly-related restrictions. This is especially true for vehicles with a short front end, in which there is a great interest in making the components to be arranged in the engine compartment outside the vehicle body as large as possible, because of the limited space a direct installation in the engine compartment would be inefficient and also error prone.

Desweiteren ist bei der in der Herstellung in Großserien eine hohe Sicherheit des Fertigungsprozesses anzustreben, um bei einer ganz- oder teilautomatisierten Fertigung die Fehlerfreiheit der gefertigten Stücke zu gewährleisten. Problematisch sind hierbei in der Regel die Lagegenauigkeit verschiedener Komponenten zueinander sowie die Qualität der Fügestellen.Furthermore, in the production in large batches a high level of safety of the manufacturing process should be sought, in order to ensure the accuracy of the finished pieces in a fully or partially automated production. The problem here is usually the positional accuracy of various components to each other and the quality of the joints.

Aus der DE 199 22 800 A1 ist in diesem Zusammenhang ein Hilfsrahmen bekannt, bei dem die Verbindung der einzelnen Träger über spezielle Knotenelemente erfolgt. An die Knotenelemente sind Aufnahmen für Radlenker sowie Aufnahmen für Lagerelemente zur Anbindung des Hilfsrahmens an den Fahrzeugaufbau integriert. Während die Knotenelemente als Gußteile gefertigt werden, sind die Träger aus längsgeschweißten Rohren oder Kunststoffrohren hergestellt, deren Endform durch Innenhochdruckumformung erzielt wird. Hierdurch wird eine hohe Maßgenauigkeit erzielt. Allerdings erfordert die Innenhochdruckumformung im Hinblick auf die Druckerzeugung und die benötigten Formwerkzeuge einen hohen apparativen Aufwand.From the DE 199 22 800 A1 In this context, a subframe is known in which the connection of the individual carriers takes place via special node elements. At the node elements shots for Radlenker and shots for bearing elements for connecting the subframe to the vehicle body are integrated. While the node elements are manufactured as castings, the supports are made of longitudinally welded tubes or plastic tubes whose final shape is achieved by hydroforming. As a result, a high dimensional accuracy is achieved. However, the hydroforming requires in terms of pressure generation and the required molds a high expenditure on equipment.

Der Erfindung liegt daher vor diesem Hintergrund die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines Hilfsrahmens in Rohrkonstruktion weiter zu vereinfachen.The invention is therefore based on the object to further simplify the production of a subframe in tubular construction on this background.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 18 gelöst. Dazu sind bei dem Hilfsrahmen mindestens einer der Querträger und die Längsträger jeweils aus einem Rohrstück durch eine Biegeumformung mit ausschließlich äußerer Krafteinwirkung hergestellt. Die aus Rohrstücken hergestellten Träger sind zudem unmittelbar miteinander verschweißt.This object is solved by the features of claims 1 and 18. For this purpose, in the subframe at least one of the cross member and the side members are each made of a piece of pipe by a bending deformation with only external force. The carriers produced from pipe sections are also directly welded together.

Es hat sich gezeigt, daß ein solcher Hilfsrahmen, der einen sehr einfachen Aufbau besitzt, bei geringem Gewicht mit überraschend guten Festigkeitseigenschaften und einer hohen Prozeßsicherheit gefertigt werden kann. Gegenüber einem Rahmen mit Knotenelementen und Innenhochdruckumgeformten Trägern ergibt sich eine nochmals deutliche Reduzierung des Herstellungsaufwands. Der erfindungsgemäße Hilfsrahmen eignet sich daher besonders für den Großserieneinsatz.It has been found that such a subframe, which has a very simple structure, can be manufactured at low weight with surprisingly good strength properties and high process reliability. Compared to a frame with node elements and hydroformed carriers results in a further significant reduction in manufacturing costs. The subframe according to the invention is therefore particularly suitable for mass production.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der vordere Querträger aus einem Rohrstück durch eine Biegeumformung mit ausschließlich äußerer Krafteinwirkung hergestellt. Der vordere Querträger ist dabei ist so ausgestaltet, daß an einen in sich geraden Mittelabschnitt beidseits jeweils ein entgegen der Vorwärtsfahrtrichtung abgewinkelter, in sich wiederum gerader Endabschnitt anschließt. Durch diese Formgebung, die sich durch eine besonders einfache Herstellung auszeichnet, kann der. vordere Querträger sehr weit nach vorne verschoben werden, so daß sein Mittelabschnitt vor den vorderen Radlenker-Lagern zu liegen kommt. Neben einer Verbesserung der Steifigkeit durch die Biegestellen dient der Hilfsrahmen unter einem Vorderwagen bzw. Hinterwagen so auch als zusätzliches Absorptionselement für Crashenergie.In an advantageous embodiment of the invention, the front cross member is made of a pipe section by a bending deformation with only external force. The front cross member is designed so that adjoins a straight center section on both sides in each case against the forward direction angled, in turn, straight end section. By this shape, which is characterized by a particularly simple production, the. front cross member are moved very far forward, so that its middle section comes to rest in front of the front Radlenker camps. In addition to an improvement in the rigidity of the bends of the subframe serves under a front end or Rear end also as additional absorption element for crash energy.

In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, Lagerelemente an Stirnenden der Endabschnitte des vorderen Querträgers vorzusehen. Die Lagerelemente können als Lagerbuchsen, aber auch als Lagerzapfen ausgestaltet sein. Durch die Vermeidung von Knotenelementen wird die Montage dahingehend vereinfacht, daß eine genaue Positionierung der Lenkerlager allein in Zuordnung zu dem vorderen Querträger und damit unabhängig von den Längsträgern erfolgt.In this context, it is advantageous to provide bearing elements at front ends of the end portions of the front cross member. The bearing elements can be configured as a bearing bushes, but also as a journal. By avoiding node elements, the assembly is simplified to the effect that an accurate positioning of the arm bearings takes place solely in association with the front cross member and thus independent of the side rails.

Prinzipiell lassen sich die Lagerbuchsen des vorderen Querträgers in bezug auf die Ausrichtung ihrer Achsen durch die individuelle Anbindung an den vorderen Querträger nahezu beliebig einstellen. Vorzugsweise verlaufen die Achsen der Lagerbuchsen des vorderen Querträgers quer und bevorzugt senkrecht zur Längserstreckungsrichtung des vorderen Querträgers.In principle, the bearing bushes of the front cross member can be adjusted almost arbitrarily with respect to the alignment of their axes by the individual connection to the front cross member. Preferably, the axes of the bearing bushes of the front cross member are transverse and preferably perpendicular to the longitudinal direction of the front cross member.

Die Befestigung der Lagerelemente an die Stirnseiten des vorderen Querträgers erfolgt im Hinblick auf eine Großseriefertigung automatisierbar bevorzugt durch Schweißen.The attachment of the bearing elements to the front sides of the front cross member is carried out with a view to a large-scale automation, preferably by welding.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung treffen die Längsträger mit ihren frontseitigen Enden in der Art eines T-Stoßes auf den vorderen Querträger und sind unmittelbar an den vorderen Querträger angeschweißt.In a further advantageous embodiment of the invention, the longitudinal members meet with their front ends in the manner of a T-joint on the front cross member and are welded directly to the front cross member.

Dabei können auch die Längsträger an ihrem rückseitigen Ende jeweils ein Lagerelement, vorzugsweise eine Lagerbuchse aufweisen. Dies hat den Vorteil, daß sich die gesamte Radaufhängung mit dem Hilfsrahmen zu einem vormontierbaren Modul zusammenfassen läßt, das anschließend insgesamt am Fahrzeugaufbau angebracht wird.In this case, the longitudinal members may each have a bearing element, preferably a bearing bush, at its rear end. This has the advantage that the entire suspension with the subframe can be combined to form a preassemblable module, which is then attached to the overall vehicle body.

Weitere Anlenkstellen für Radführungsglieder können ebenfalls an dem Hilfsrahmen vorgesehen werden, indem an der Rohrkonstruktion entsprechende Konsolen befestigt, vorzugsweise angeschweißt werden.Further articulation points for wheel guide members may also be provided on the subframe by attaching, preferably welding, brackets to the tube construction.

Auch die Lagerbuchsen an den rückseitigen Enden der Längsträger lassen sich in ihrer Ausrichtung verhältnismäßig frei einstellen. Vorzugsweise verlaufen die Achsen quer, und insbesondere senkrecht zur Längserstreckungsrichtung des jeweiligen Längsträgers.The bushings at the rear ends of the side members can be adjusted relatively freely in their orientation. Preferably, the axes are transverse, and in particular perpendicular to the longitudinal direction of the respective longitudinal member.

Im Hinblick auf eine einfache Fertigung werden auch die Lagerbuchsen an den rückseitigen Enden der Längsträger durch Schweißen befestigt.For ease of manufacture, the bushings are also secured to the rear ends of the side rails by welding.

Die Längsträger selbst lassen sich herstellungstechnisch günstig genauso wie der vordere Querträger aus einem Rohrstück durch eine Biegeumformung mit ausschließlich äußerer Krafteinwirkung hergestellt. Jeder Längsträger besitzt dann zwei in sich geradlinige Schenkel, wobei der vordere Schenkel an den vorderen Querträger anschließt und der hintere Schenkel ein Lagerelement aufweist.The longitudinal members themselves can be manufactured in a favorable manner as well as the front cross member made of a piece of pipe by a bending deformation with only external force. Each side member then has two rectilinear legs, wherein the front leg connects to the front cross member and the rear leg has a bearing element.

Wie bereits erwähnt, können an den Längsträgern jeweils eine oder mehrere Konsolen für weitere Radführungsglieder, beispielsweise je einen Querlenker und je eine Spurstange angeschweißt werden. In vorteilhafter Ausgestaltung ist dabei je Längsträger bevorzugt genau eine Konsole vorgesehen, welche die Biegung zwischen den Schenkeln überbrückt. Dadurch kann eine zusätzliche Aussteifung des frei umgeformten Bereichs der Längsträger erzielt werden, in dem praktisch ansonsten eine verhältnismäßig. schlechte Maßgenauigkeit vorliegt. Durch die Konsolen läßt sich sowohl die Steifigkeit als auch die Maßgenauigkeit steigern.As already mentioned, one or more brackets for further wheel guide members, for example one wishbone and one tie rod each can be welded to the longitudinal members. In an advantageous embodiment, it is preferred that exactly one bracket is provided per longitudinal member, which bridge bridges the bend between the legs. As a result, an additional stiffening of the freely deformed region of the side members can be achieved, in which practically otherwise a relatively. bad dimensional accuracy is present. Through the consoles, both the rigidity and the dimensional accuracy can be increased.

Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hilfsrahmens weisen die Lagerbuchsen Ansätze auf. Diese werden entweder in ein Stirnende des vorderen Querträgers bzw. in ein rückseitiges Ende eines Längsträgers eingesteckt. Dadurch läßt sich eine besonders stabile Befestigung der Lagerelemente bzw. Lagerbuchsen an den Trägern realisieren.According to a further advantageous embodiment of the subframe according to the invention, the bearing bushes on approaches. These are inserted either in a front end of the front cross member or in a rear end of a longitudinal member. As a result, a particularly stable attachment of the bearing elements or bearing bushes can be realized on the carriers.

Zur Verbesserung der Stabilität der Anbindung ist es weithin vorteilhaft, die Träger an ihren Enden zur Anbindung der Lagerbuchsen flachgedrückt auszubilden. Zudem sind die Enden entsprechend der Außenkontur der Lagerbuchsen beschnitten, wobei die Trägerenden formfolgend gegen die Außenwand der jeweiligen Lagerbuchse anliegen und dort mit dieser verschweißt sind.To improve the stability of the connection, it is widely advantageous to form the carrier flattened at their ends for connection of the bearing bushes. In addition, the ends are trimmed according to the outer contour of the bearing bushes, wherein the carrier ends form-fitting abut against the outer wall of the respective bearing bush and are welded there with this.

Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung ist an Endabschnitten des vorderen Querträgers und der Längsträger eine Positionierungseinrichtung vorgesehen, die auf der einen Wandseite eine Öffnung aufweist, sowie eine Stanzloch kleineren Durchmessers auf der gegenüberliegenden Wandseite, dessen Umgebung nach außen vorgewölbt ist, wobei die Vorwölbung außenseitig eine Anlagefläche ausbildet. Über die Stanzlöcher erfolgt die Fixierung in der Schweißvorrichtung und der Montage. Über diese an den bereits umgeformten Trägern angebrachten Löcher läßt sich selbst bei Maßabweichungen der Träger eine definierte Lagezuordnung der Lenkerlager und damit der Radaufhängung zum Fahrzeugsaufbau gewährleisten.According to a further advantageous embodiment, a positioning device is provided at end portions of the front cross member and the side rail, which has an opening on one wall side, and a punched hole of smaller diameter on the opposite wall side, the environment is bulging outwards, wherein the protrusion on the outside a Forms contact surface. About the punching holes fixation in the welding device and assembly takes place. By means of these holes, which are attached to the already formed supports, it is possible to ensure a defined positional assignment of the arm bearings and thus of the wheel suspension to the vehicle body even in the case of dimensional deviations of the carrier.

Vorzugsweise weist ein Träger einen durch Stanzen hergestellten Lagerbuchsen-Ausschnitt mit einem Glattschnittanteil und einem Stanzausbruch auf. Dabei bildet der zu dem Stanzausbruch angewinkelte Glattschnittanteil mit der Lagerbuchse einen Schweißspalt aus. Auf diese Weise lassen sich fertigungstechnische Gegebenheiten zur Minimierung des Schweißspalts zwischen dem Träger und der Lagerbuchse ausnutzen. Der Abstand zwischen dem Stand der Ausspruch und der Lagerbuchse kann dadurch sehr eng ausfallen.Preferably, a carrier has a bushing cutout produced by punching with a smooth cut portion and a punching breakout on. In this case, the straight-cut portion, which is angled toward the punching cutout, forms a welding gap with the bearing bush. In this way, manufacturing conditions can be exploited to minimize the welding gap between the carrier and the bearing bush. The distance between the state of the statement and the bearing bush can be very narrow.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Anspruch 18 wird ein unverformtes Rohrstück in einem Endbereich mit einer Öffnung versehen. Anschließend wird der Träger durch eine Biegeumformung unter Krafteinwirkung auf seine Außenseite in seine Endform gebogen und gegebenenfalls das lagerbuchsenseitige Ende abgeflacht. Hernach wird durch die Öffnung in der gegenüberliegenden Wand ein Stanzloch zur Positionierung des Hilfsrahmens eingebracht. Über das Stanzloch läßt sich somit eine definierte Lagerzuordnung zwischen dem Fahrzeugsaufbau und der Radaufhängung realisieren, ohne daß es auf eine hohe Genauigkeit beim Biegen der Rohrstücke ankommt.In the method according to the invention according to claim 18, an undeformed pipe section is provided in an end region with an opening. Subsequently, the carrier is bent by a bending deformation under the action of force on its outer side in its final form and optionally flattened the bearing bush side end. Thereafter, a punched hole for positioning the subframe is introduced through the opening in the opposite wall. Thus, a defined bearing assignment between the vehicle body and the wheel suspension can be realized via the punched hole, without the need for high accuracy in bending the pipe sections.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing. The drawing shows in:

1 eine räumliche Ansicht eines Hilfsrahmens nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, 1 a spatial view of a subframe according to an embodiment of the invention,

2 eine räumliche Ansicht des vorderen Querträgers des Hilfsrahmens von schräg vorn, 2 a spatial view of the front cross member of the subframe obliquely from the front,

3 eine Schnittansicht eines Endabschnitts des vorderen Querträgers, 3 a sectional view of an end portion of the front cross member,

4 eine räumliche Ansicht eines Längsträgers des Hilfsrahmens von schräg unten, 4 a spatial view of a longitudinal member of the subframe obliquely from below,

5 eine weitere Schnittansicht eines Endabschnitts des vorderen Querträgers, und in 5 a further sectional view of an end portion of the front cross member, and in

6 eine Detailansicht des ausgestanzten Ausschnitts des vorderen Querträgers. 6 a detailed view of the punched-out section of the front cross member.

Das Ausführungsbeispiel zeigt einen Hilfsrahmen 1 zur Befestigung an einem Fahrzeugsaufbau, an den die Radführungsglieder einer hinteren Fahrzeugachse angekoppelt werden. Dabei bilden die Fahrzeugachse und der Hilfsrahmen 1 eine vormontierbare Einheit, die insgesamt an den Fahrzeugaufbau angesetzt wird.The embodiment shows a subframe 1 for attachment to a vehicle body to which the wheel guide members of a rear vehicle axle are coupled. In this case, the vehicle axle and the subframe form 1 a pre-assembled unit, which is attached to the overall vehicle body.

Der Hilfsrahmen 1 wird durch einen vorderen Querträger 2, einen hinteren Querträger 3 und zwei Längsträger 4 und 5 gebildet, die zusammen ein geschlossenes Rahmenviereck darstellen. Wie 1 entnommen werden kann, sind der vordere Querträger 2 und die beiden Längsträger 4 und 5 aus Rohrstücken hergestellt und unmittelbar, d. h. ohne Zwischenschaltung von Knotenelementen miteinander verbunden.The subframe 1 is through a front cross member 2 , a rear cross member 3 and two side members 4 and 5 formed, which together form a closed frame rectangle. As 1 can be taken, are the front cross member 2 and the two side members 4 and 5 made of pipe sections and directly, ie connected to each other without the interposition of node elements.

Auch der hintere Querträger 3 kann aus einem Rohrstück hergestellt und direkt an die Längsträger 4 und 5 angeschlossen sein.Also the rear cross member 3 can be made from a piece of pipe and directly to the side members 4 and 5 be connected.

Weiterhin sind vier Lagerbuchsen 6, 7, 8 und 9 zu erkennen, die an den ”Ecken” des Rahmenvierecks liegen und jeweils ein Gummilager zur Befestigung am Fahrzeug aufnehmen. Die Anordnung der Träger 2, 3, 4 und 5 ist derart gewählt, daß die Lagerbuchsen 6, 7, 8 und 9 jeweils an der Stirnseite bzw. einem Ende eines Trägers 2, 4 bzw. 5 sitzen.Furthermore, there are four bushings 6 . 7 . 8th and 9 to recognize that lie at the "corners" of the frame square and each record a rubber mount for attachment to the vehicle. The arrangement of the carriers 2 . 3 . 4 and 5 is chosen such that the bearing bushes 6 . 7 . 8th and 9 each at the front or one end of a carrier 2 . 4 respectively. 5 to sit.

So schließen die Längsträger 4 und 5 jeweils mit einem frontseitigen Ende in der Art eines T-Stoßes an einen Endabschnitt 10 bzw. 11 des vorderen Querträgers 2 an. Die Stirnseiten 12 und 13 dieser vorzugsweise abgeflachten Endabschnitte 10 und 11 haltern jeweils eine Lagerbuchse 6 bzw. 7. Weitere Lagerbuchsen 8 und 9 befinden sich an den rückseitigen Enden 14 bzw. 15 der Längsträger 4 und 5. Die Stirnenden des hinteren Querträgers 3 stoßen kurz vor den hinteren Lagerbuchsen 8 und 9 auf die Längsträger 4 und 5.This is how the side members close 4 and 5 each with a front end in the manner of a T-joint to an end portion 10 respectively. 11 of the front cross member 2 at. The front ends 12 and 13 these preferably flattened end portions 10 and 11 each hold a bushing 6 respectively. 7 , Additional bushings 8th and 9 are located at the back ends 14 respectively. 15 the side member 4 and 5 , The front ends of the rear cross member 3 just before the rear bearing bushes 8th and 9 on the side members 4 and 5 ,

Zur zusätzlichen Aussteifung des Hilfsrahmens 1 sowie insbesondere auch zur Anbindung weiterer Radführungsglieder sind an dem Hilfsrahmen 1 zusätzlich zwei Konsolen 16 und 17 vorgesehen, die im Bereich der Längsträger 4 und 5 befestigt sind. Sie dienen hier jeweils der Anbindung eines Querlenkers und einer Spurstange. Dabei können die Konsolen 16 und 17 allein an den Längsträgern 4 und 5 angeschlossen werden, um diese zusätzlich zu versteifen. Möglich ist jedoch auch, diese in den Zwickel zwischen den überstehenden Endabschnitten 10 und 11 des vorderen Querträgers 2 und den Längsträgern 4 und 5 einzusetzen und mit diesen beiden zu verbinden.For additional stiffening of the subframe 1 as well as in particular also for the connection of further wheel guide elements are on the subframe 1 in addition two consoles 16 and 17 provided in the area of the longitudinal members 4 and 5 are attached. They serve here in each case the connection of a wishbone and a tie rod. This can be the consoles 16 and 17 alone on the side rails 4 and 5 be connected in addition to stiffen them. However, it is also possible, this in the gusset between the protruding end sections 10 and 11 of the front cross member 2 and the side members 4 and 5 to insert and connect with these two.

Im Hinblick auf eine möglichst einfache, vorzugsweise automatisierte Herstellung sind bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel mindestens einer der Querträger 2 und 3, hier der vordere Querträger 2, und die Längsträger 4 und 5 jeweils aus einem Rohrstück durch eine Biegeumformung mit ausschließlich äußerer Krafteinwirkung hergestellt. Eine aufwendigere Innenhochdruckumformung wird dadurch vermieden. Desweiteren sind die Querträger 2 und 3 sowie die Längsträger 4 und 5 unmittelbar miteinander verschweißt. Auch die Konsolen 16 und 17 sind in diese Schweißkonstruktion eingebunden.With regard to an as simple as possible, preferably automated production are in the embodiment of the invention at least one of the cross member 2 and 3 , here the front cross member 2 , and the side members 4 and 5 each made of a piece of pipe by a bending deformation with only external force. A more complex hydroforming is thereby avoided. Furthermore, the cross member 2 and 3 as well as the side members 4 and 5 welded together directly. Also the consoles 16 and 17 are integrated in this welded construction.

Dabei bleiben die einzelnen Träger 2, 3, 4 und 5 des Hilfsrahmens 1 in ihrem Aufbau sehr einfach, da ihre Rohrform weitgehend beibehalten wird. Veränderungen des Durchmessers und der Querschnittsform unterbleiben weitgehend, d. h. in den Bereichen zwischen den jeweiligen äußeren Anbindungsstellen der Träger. Die 2 und 4 zeigen dies anhand des vorderen Querträgers 2 und eines Längsträgers 4.The individual carriers remain 2 . 3 . 4 and 5 of the subframe 1 very much in their construction easy, since their tube shape is largely retained. Changes in the diameter and the cross-sectional shape largely remain, ie in the areas between the respective outer attachment sites of the carrier. The 2 and 4 show this on the basis of the front cross member 2 and a longitudinal member 4 ,

Wie 2 entnommen werden kann, ist der vordere Querträger 2 aus einem ursprünglich geraden Rohrstück gefertigt, das von einem Endlosmaterial, beispielsweise einem längsgeschweißten oder einem nahtlosen Rohr abgelängt werden kann. Vorzugsweise werden dabei Rohre mit rundem Querschnitt verwendet. Es ist jedoch auch möglich, Rohre mit anderen Querschnittsformen als Rohlinge einzusetzen.As 2 can be taken, is the front cross member 2 made of an originally straight piece of pipe, which can be cut to length from a continuous material, for example a longitudinally welded or a seamless tube. Preferably, pipes with a round cross section are used. However, it is also possible to use tubes with other cross-sectional shapes than blanks.

Für den vorderen Querträger 2 wird ein solches Rohrstück mit zwei Biegungen versehen, so daß dieses in seiner Endform aus einem in sich geraden Mittelabschnitt 18 und zwei beidseits jeweils entgegen der Vorwärtsfahrtrichtung abgewinkelten, in sich wiederum geraden Endabschnitten 10 und 11 besteht.For the front cross member 2 Such a piece of pipe is provided with two bends, so that this in its final form of a straight middle section 18 and two on both sides in each case against the forward direction angled, in turn straight end sections 10 and 11 consists.

An seinen Stirnenden 12 und 13 ist der Querträger 2 abgeflacht und bildet jeweils eine Aufnahme für eine Lagerbuchse 6 bzw. 7 aus, deren Form der Außengestalt der Lagerbuchsen 6 bzw. 7 nachempfunden ist. Dazu werden die flachgedrückten Enden entsprechend bogenförmig beschnitten.At his front ends 12 and 13 is the crossbeam 2 flattened and each forms a receptacle for a bearing bush 6 respectively. 7 whose shape is the outer shape of the bearing bushes 6 respectively. 7 is modeled. For this, the flattened ends are cut according to arcuate.

Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel verlaufen die Achsen der Lagerbuchsen 6 und 7 im wesentlichen quer zu der Längserstreckungsrichtung des vorderen Querträgers 2. Ihre Ausrichtung, die bei dem Ausführungsbeispiel im wesentlichen senkrecht gewählt ist, kann durch einen entsprechenden Beschnitt der flachgedrückten Enden weitgehend frei eingestellt werden. Die Befestigung der Lagerbuchsen 6 und 7 erfolgt bevorzugt durch Schweißen.In the embodiment shown here, the axes of the bearing bushes run 6 and 7 essentially transversely to the longitudinal direction of extension of the front cross member 2 , Their orientation, which is chosen to be substantially perpendicular in the embodiment, can be adjusted largely freely by a corresponding trimming the flattened ends. The attachment of the bearing bushes 6 and 7 is preferably done by welding.

Der Längsträger 4 wird wie der vordere Querträger 2 ebenfalls aus einem anfänglich geraden Rohrstück hergestellt, weist jedoch lediglich eine einzige Biegung 21 auf. Wie 4 zeigt, besitzt der Längsträger 4 somit einen vorderen Schenkel 19, der mit seinem frontseitigen Ende an den vorderen Querträger 2 angeschweißt wird, sowie einen hinteren Schenkel 20, der die Lagerbuchse 9 aufnimmt. Das entsprechende rückseitige Ende 14 des Längsträgers 4 ist in bezug auf die Befestigung der Lagerbuchse 9 entsprechend der Anbindung der Lagerbuchsen 6 und 7 an den vorderen Querträger 2 ausgebildet.The side member 4 becomes like the front cross member 2 also made from an initially straight piece of pipe, but has only a single bend 21 on. As 4 shows, has the side member 4 thus a front leg 19 , with its front end to the front cross member 2 is welded, and a rear leg 20 who is the bearing bush 9 receives. The corresponding back end 14 of the longitudinal member 4 is with respect to the attachment of the bearing bush 9 according to the connection of the bearing bushes 6 and 7 to the front cross member 2 educated.

Auch an den Längsträgern 4 und 5 sind die Achsen der Lagerbuchsen 8 und 9 nahezu frei einstellbar. Hier erfolgt jedoch eine im wesentlichen senkrechte Ausrichtung quer zu der Längserstreckungsrichtung des jeweiligen Längsträgers 4 bzw. 5.Also on the side rails 4 and 5 are the axes of the bearing bushes 8th and 9 almost freely adjustable. Here, however, a substantially vertical orientation is transverse to the longitudinal direction of the respective longitudinal member 4 respectively. 5 ,

Zur Fixierung des Hilfsrahmens 1 am Fahrzeugaufbau sind an den Trägern 2, 3, 4 und 5 entsprechende Öffnungen bzw. Löcher ausgebildet, die ein Einsetzen und Spannen von Befestigungsorganen von der Unterseite des Fahrzeugs her erlauben. Im Hinblick auf eine genaue Ausrichtung der Radaufhängung zum Fahrzeugsaufbau müssen die Löcher in bezug auf die Lenkerlager exakt positioniert werden. Darüber hinaus sind um diese Löcher definierte Anlageflächen vorgesehen, an die bei einem Anbau des Hilfsrahmens 1 an den Fahrzeugaufbau eine Justierung erlauben.For fixing the subframe 1 on the vehicle body are on the girders 2 . 3 . 4 and 5 corresponding openings or holes are formed, which allow insertion and tensioning of fastening members from the underside of the vehicle forth. In view of a precise alignment of the suspension to the vehicle body, the holes must be accurately positioned with respect to the arm bearings. In addition, defined contact surfaces are provided around these holes, to which when an extension of the subframe 1 allow an adjustment to the vehicle body.

Eine entsprechende Befestigungsstelle ist beispielhaft in 3 an dem vorderen Querträger 2 dargestellt. Wie die 3 zeigt, ist an dem Träger 2 die zum Fahrzeugsaufbau weisende Wand mit einer Vorwölbung 22 versehen, die in der Mitte ein genaues Stanzloch 23 aufweist. Das Stanzloch 23 ist von einer Anlagefläche 24 umgeben, die der Anlage gegen eine entsprechende Anlagefläche des Fahrzeugaufbaus dient. In der gegenüberliegenden Wand befindet sich eine Öffnung 25 mit größerem. Durchmesser, die die in Durchführung eines Stanzwerkzeugs für die Herstellung des Lochs 23 sowie die Ausformung der Vorwölbung 22 erlaubt.A corresponding attachment point is exemplified in 3 on the front cross member 2 shown. As the 3 shows is on the carrier 2 The wall facing the vehicle body with a protrusion 22 provided, in the middle of an accurate punch hole 23 having. The punch hole 23 is from a contact surface 24 surrounded, which serves the plant against a corresponding contact surface of the vehicle body. In the opposite wall is an opening 25 with larger. Diameter, which in the implementation of a punching tool for the production of the hole 23 as well as the shape of the protrusion 22 allowed.

Für eine genaue Ausrichtung der Radaufhängung zum Fahrzeugsaufbau wird in der nachstehend näher erläuterten Art und Weise vorgegangen.For a precise alignment of the suspension to the vehicle body is proceeded in the manner explained in more detail below.

Zunächst wird vor einer Umformung der Trägerrohlinge an dem jeweils unverformten Rohrstück eine Öffnung 25 angebracht, und zwar bevorzugt in der Nähe der Lagerstellen, also beispielsweise an den Endabschnitten 10 und 11 des vorderen Querträgers 2 sowie den hinteren Enden 14 und 15 der Längsträger 4 und 5.First, before forming the carrier blanks on the respectively undeformed tube piece an opening 25 attached, and preferably in the vicinity of the bearings, so for example at the end portions 10 and 11 of the front cross member 2 as well as the rear ends 14 and 15 the side member 4 and 5 ,

Anschließend wird der jeweilige Träger 2, 3, 4 bzw. 5 durch eine Biegeumformung unter Krafteinwirkung auf seine Außenseite in seine Endform gebogen. Die Vorbereitung der Anbindungsstellen für die Lagerbuchsen 6, 7, 8 und 9 erfolgt nach dem Zusammenschweißen der Träger 2, 3, 4 und 5 zu dem eigentlichen Rahmen.Subsequently, the respective carrier 2 . 3 . 4 respectively. 5 bent into its final shape by means of bending deformation under the action of force on its outside. The preparation of the connection points for the bearing bushes 6 . 7 . 8th and 9 takes place after the welding together of the carrier 2 . 3 . 4 and 5 to the actual frame.

Die 5 und 6 zeigen eine Anbindungsstelle für eine Lagerbuchse 6 bzw. 7, 8 oder 9. Der dazu an einem Träger 2 bzw. 3 anzubringende Ausschnitt 26 wird durch Stanzen hergestellt. Dabei ist die durch einen Pfeil S angedeutete Stanzrichtung so gewählt, daß sich ein Glattschnittanteil 27 und ein Stanzausbruch 28 ergibt. Der zwischen dem Glattschnittanteil 27 und den Stanzausbruch 28 gebildete Winkel ermöglicht einen Schweißspalt 29. Somit kann unter Einbeziehung der Stanzrichtung 27 und des Stanzausbruches 28 der Schweißspalt 29 zwischen dem Träger 2 bzw. 3 und der jeweiligen Lagerbuchse 6, 7, 8 oder 9 minimiert werden, d. h. insbesondere der Zwischenraum zwischen dem Stanzausbruch 28 und der Lagerbuchse 6, 7, 8 oder 9 bleibt eng.The 5 and 6 show a connection point for a bearing bush 6 respectively. 7 . 8th or 9 , The one on a carrier 2 respectively. 3 to be attached cutout 26 is made by punching. In this case, the direction indicated by an arrow S punching direction is chosen so that a smooth cut portion 27 and a punching break 28 results. The between the smooth cut portion 27 and the punching outbreak 28 formed angle allows a welding gap 29 , Thus, taking into account the punching direction 27 and the punching outbreak 28 the welding gap 29 between the carrier 2 respectively. 3 and the respective bearing bush 6 . 7 . 8th or 9 be minimized, ie in particular the gap between the punching outbreak 28 and the bearing bush 6 . 7 . 8th or 9 stay close.

Erst nach dem Umformen der Rohrstücke wird durch die Öffnung 25 hindurch in der dieser gegenüberliegenden Wand das Stanzloch 23 und die Vorwölbung 22 angebracht. Vorzugsweise geschieht dies in Abstimmung mit den tatsächlichen Positionen der Lagerbuchsen 6, 7, 8 und 9. Auf diese Weise wirken sich Maßungenauigkeiten, die aus dem sehr einfachen Biegeverfahren resultieren, auf die Positionierung der Radaufhängung zum Fahrzeugsaufbau nicht aus. Vielmehr läßt sich auf so trotz einfacher Fertigungsmethoden eine sehr genaue Lagezuordnung zwischen dem Fahrzeugsaufbau und der Radaufhängung realisieren.Only after the forming of the pipe sections is through the opening 25 through in the opposite wall of the punch hole 23 and the protrusion 22 appropriate. Preferably, this is done in coordination with the actual positions of the bushings 6 . 7 . 8th and 9 , In this way, dimensional inaccuracies resulting from the very simple bending process do not affect the positioning of the suspension to the vehicle body. Rather, a very accurate position assignment between the vehicle body and the suspension can be so realized in spite of simple manufacturing methods.

Der vorstehend erläuterte Hilfsrahmen 1 zeichnet sich daher durch eine sehr kostengünstige Herstellung aus, die auf das viel aufwendigere Innenhochdruckumformungsverfahren verzichtet. Stattdessen werden die Träger 2, 3, 4 und 5 einfacher mechanisch durch ein Biegeverfahren umgeformt, bei dem die Krafteinwirkung von außen erfolgt.The subframe explained above 1 is therefore characterized by a very cost-effective production, which dispenses with the much more expensive hydroforming process. Instead, the carriers become 2 . 3 . 4 and 5 easier mechanically formed by a bending process, in which the force is applied from the outside.

Durch die unmittelbare Verbindung der Träger untereinander können herkömmlicherweise verwendete Knotenelemente entfallen. Für Radführungsglieder vorgesehene Lagerelemente, insbesondere Lagerbuchsen werden einfach an die Stirnseiten einzelner Träger angeschweißt. In Abwandlung des Ausführungsbeispiels lassen sich auch Gelenkzapfen in ähnlicher Art und Weise an den Trägern 2, 4 und 5 befestigen.Due to the direct connection of the carrier with each other, conventionally used node elements can be omitted. For Radführungsglieder provided bearing elements, in particular bearing bushes are simply welded to the end faces of individual carriers. In a modification of the embodiment, also pivot pin can be in a similar manner to the carriers 2 . 4 and 5 Fasten.

Insgesamt ergibt sich eine Konstruktion mit hoher Festigkeit und geringem Gewicht, bei der die Lagerbuchsen stabil mit den Trägern verbunden sind.Overall, there is a construction with high strength and low weight, in which the bushings are stably connected to the carriers.

Der vordere Querträger 2 ist in bezug auf die Längsmittelachse symmetrisch ausgebildet und weist lediglich zwei Biegungen auf. Er erstreckt sich von Lagerbuchse 6 zu Lagerbuchse 7. Aus Bauraumgründen sind dabei die Lagerbuchsen 6 und 7 schräg angeschweißt, was insbesondere bei hinteren Hilfsrahmen von Vorteil ist.The front cross member 2 is symmetrical with respect to the longitudinal central axis and has only two bends. It extends from bearing bush 6 to bearing bush 7 , For reasons of space while the bushings 6 and 7 obliquely welded, which is particularly advantageous for rear subframe.

Das oben erläuterte Fertigungsverfahren besitzt darüber hinaus eine hohe Prozeßsicherheit.The above-described manufacturing process also has a high process reliability.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Hilfsrahmensubframe
22: vorderer Querträgerfront cross member
33: hinterer Querträgerrear cross member
44: Längsträgerlongitudinal beams
55: Längsträgerlongitudinal beams
66: vordere Lagerbuchsefront bearing bush
77: vordere Lagerbuchsefront bearing bush
88th: hintere Lagerbuchserear bearing bush
99: hintere Lagerbuchserear bearing bush
1010: Endabschnitt des vorderen Querträgers 2 End portion of the front cross member 2
1111: Endabschnitt des vorderen Querträgers 2 End portion of the front cross member 2
1212: Stirnende des vorderen Querträgers 2 Front end of the front cross member 2
1313: Stirnende des vorderen Querträgers 2 Front end of the front cross member 2
1414: rückseitiges Ende des Längsträgers 4 rear end of the side member 4
1515: rückseitiges Ende des Längsträgers 5 rear end of the side member 5
1616: Konsoleconsole
1717: Konsoleconsole
1818: Mittelabschnitt des vorderen Querträgers 2 Middle section of the front cross member 2
1919: vorderer Schenkel des Längsträgers 4 front leg of the longitudinal member 4
2020: hinterer Schenkel des Längsträgers 4 rear leg of the longitudinal member 4
2121: Biegung des Längsträgers 4 Bending of the longitudinal member 4
2222: Vorwölbungbulging
2323: Lochhole
2424: Anlageflächecontact surface
2525: Öffnungopening
2626: Ausschnittneckline
2727: GlattschnittanteilFlush-cut percentage
2828: Stanzausbruchpunching outbreak
2929: Schweißspaltwelding gap
SS: Stanzrichtungpunching direction

Claims

Subframe for a motor vehicle with a front cross member ( 2 ) and a rear cross member ( 3 ), which have two longitudinal members ( 4 . 5 ) are interconnected and together form a closed frame quadrangle, characterized in that at least one of the cross members ( 2 ) and the side members ( 4 . 5 ) are each made of a pipe section by a bending deformation with only external force, and in that these made of pipe pieces carrier ( 2 . 3 . 4 . 5 ) are welded together directly.

Subframe according to claim 1, characterized in that the front cross member ( 2 ) is made of a pipe section by a bending deformation with only external force, such that a straight center section ( 18 ) on both sides in each case an opposite to the forward direction angled, in turn, straight end portion ( 10 . 11 ).

Subframe according to claim 2, characterized in that the front cross member ( 2 ) at the front ends ( 12 . 13 ) of its end sections ( 10 . 11 ) each a bearing element for attachment to the vehicle has.

Subframe according to claim 3, characterized in that the bearing element as a bearing bush ( 6 . 7 ) is designed for a rubber bearing.

Subframe according to Claim 4, characterized in that the axes of the bearing bushes ( 6 . 7 ) of the front cross member ( 2 ) transversely to the longitudinal direction of the front cross member ( 2 ).

Subframe according to one of claims 3 to 5, characterized in that the bearing elements at the front ends ( 12 . 13 ) are welded.

Subframe according to one of claims 1 to 6, characterized in that the longitudinal members ( 4 . 5 ) with their front ends in the manner of a T-joint on the front cross member ( 2 ) and directly to the front cross member ( 2 ) are welded.

Subframe according to one of claims 1 to 7, characterized in that the longitudinal members ( 4 . 5 ) at its rear end ( 14 . 15 ) each have a bearing element for attachment to the vehicle.

Subframe according to claim 8, characterized in that the bearing element as a bearing bush ( 8th . 9 ) is designed for a rubber bearing.

Subframe according to Claim 9, characterized in that the axes of the bearing bushes ( 8th . 9 ) at the rear ends ( 14 . 15 ) the side members ( 4 . 5 ) transversely to the longitudinal direction of the respective longitudinal member ( 4 . 5 ).

Subframe according to claim 9 or 10, characterized in that the bearing bushes ( 8th . 9 ) to the rear ends ( 14 . 15 ) the side members ( 4 . 5 ) are welded.

Subframe according to one of claims 1 to 11, characterized in that the longitudinal members ( 4 . 5 ) are each made of a piece of pipe by a bending deformation with only external force and two in each case rectilinear legs ( 19 . 20 ), wherein the front leg ( 19 ) to the front cross member ( 2 ) and the rear leg ( 20 ) a bearing element ( 8th . 9 ) having.

Subframe according to one of claims 1 to 12, characterized in that on the cross members ( 2 ) and / or on the longitudinal members ( 4 . 5 ) each one or more consoles ( 16 . 17 ) are welded for more Radführungsglieder.

Subframe according to claim 13, characterized in that each side member ( 4 . 5 ) a console ( 16 . 17 ) is provided which the bend ( 21 ) between the thighs ( 19 . 20 ) and the warping ( 22 ) of the cross member ( 2 ) bridged.

Subframe according to one of claims 1 to 14, characterized in that on the supports ( 2 . 3 . 4 and 5 ) Positioning means are provided, which on the carrier on one side an opening ( 25 ), as well as a punched hole ( 23 ) of smaller diameter on the opposite side, the environment of which bulges outward, the protrusion ( 22 ) outside a contact surface ( 24 ) for fixing in a welding system and / or assembly against the vehicle body forms.

Subframe according to one of Claims 1 to 15, characterized in that the supports ( 2 . 4 and 5 ) at their ends for connection of bearing bushes ( 6 . 7 . 8th . 9 ) flattened and according to the outer contour of the bearing bushes ( 6 . 7 . 8th . 9 ) are trimmed, wherein the carrier ends form-fitting abut against the outer wall of the respective bushings and are welded there with these.

Subframe according to one of claims 1 to 16, characterized in that a carrier ( 2 . 3 ) a cut-out produced by punching ( 26 ) with a smooth cut portion ( 27 ) and a punching breakout ( 28 ) for a bearing bush ( 6 . 7 . 8th . 9 ), such that the to the punching outbreak ( 28 ) angled straight cut portion ( 27 ) with the bearing bush ( 6 . 7 . 8th . 9 ) a welding gap ( 29 ).

Method for producing a subframe according to one of Claims 1 to 17, in which a support ( 2 . 3 . 4 . 5 ), which at one end has a bearing bush ( 6 . 7 . 8th . 9 ), is made of a piece of pipe, characterized in that an undeformed piece of pipe for a carrier ( 2 . 3 . 4 . 5 ) in an end region with an opening ( 25 ), the carrier ( 2 . 3 . 4 . 5 ) is then bent into its final shape by bending deformation on its outside, and after connecting the supports ( 2 . 3 . 4 . 5 ) to a frame through the opening ( 25 ) in the opposite wall a punch hole ( 23 ) is positioned accurately.

Method according to claim 18, characterized in that prior to joining the carrier ( 2 . 3 . 4 . 5 ) is flattened to a frame an existing, bearing bush side end.

Method according to claim 18 or 19, characterized in that a cutout ( 26 ) for a bearing bush ( 6 . 7 . 8th . 9 ) is produced by punching, wherein the punching direction is selected so that a smooth cut portion ( 27 ) and a punching breakout ( 28 ) and the straight cut portion ( 27 ) with the bearing bush ( 6 . 7 . 8th . 9 ) a welding gap ( 29 ) trains.