-
Die
Erfindung betrifft ein Fahrwerk für ein Kraftfahrzeug, insbesondere
für einen
Personenkraftwagen, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs
1.
-
Ein
Fahrwerk dieser Art ist beispielsweise aus der
DE 44 19 221 C1 bekannt
und weist einen Achskörper
auf, der den an beiden Fahrzeugseiten angeordneten Rädern einer
Achslinie gemeinsam zugeordnet ist und der über ein Zentrallager an einer Karosserie
des Fahrzeugs beweglich gelagert ist.
-
Zweckmäßig kann
ein derartiger Achskörper zwischen
den Rädern
gegenüberliegender
Fahrzeugseiten einen gebogenen Verlauf aufweisen, in dessen Scheitel
das Zentrallager angeordnet ist. Ein derart geformter Achskörper kann
daher auch als ARC-Achse
oder ARC-Körper
oder ARC-Bogen bezeichnet werden. Üblicherweise handelt es sich
hierbei um den Achskörper
einer Hinterachse; grundsätzlich
kann jedoch auch eine Vorderachse so ausgestaltet sein.
-
-
Bei
Fahrwerken dieser Art ist die Übertragung
der Stützkräfte zwischen
Zentrallager und Karosserie problematisch, da über den zentralen Abstützpunkt
die gesamten Kräfte
der jeweiligen Achse übertragen
werden müssen.
Die Übertragung
der auftre tenden Kräfte
gestaltet sich insbesondere bei selbsttragenden Karosserien, also
bei Karosserien ohne separaten Tragrahmen, als besonders schwierig,
vor allem im Hinblick auf Kosten und Leichtbauanforderungen.
-
Aus
der
DE 197 56 909
A1 geht ein Fahrzeugrahmen zur Aufnahme von Antriebsaggregat
und Fahrwerk hervor, der über
Koppelelemente mit einem Fahrzeugaufbau verbindbar ist, wobei der
Fahrzeugaufbau teilweise mittragend ausgebildet sein kann. Die Koppelelemente
können
unter anderem auch in einem Knoten eines Querträgers und eines Längsträgers des
Fahrzeugrahmens angeordnet sein. An diesem Fahrzeugrahmen kann ein
Fahrwerk des Fahrzeugs angeordnet sein, wobei ein Hinweis auf einen gemeinsamen
Achskörper
für die
Räder beider
Fahrzeugseiten derselben Achslinie fehlt.
-
Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit dem Problem, für
ein Fahrwerk der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform
anzugeben, bei der insbesondere die Karosserie im Bereich des Zentrallagers
eine erhöhte
Steifigkeit besitzt.
-
Erfindungsgemäß wird dieses
Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
-
Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Karosserie im
Bereich des Zentrallagers durch konstruktive Maßnahmen soweit auszusteifen,
dass sich der Achskörper über das
Zentrallager direkt an der Karosserie abstützen kann. Hierdurch ergibt
sich ein besonders preiswerter Aufbau. Erreicht wird dies dadurch,
dass in der Karosserie im Bereich des Zentrallagers ein Knoten zwischen
einem zentralen Längsträger und
einem Querträger ausgebildet
wird. Als „Knoten" wird hierbei eine
Verbindungsstelle oder Befestigungsstelle zwischen Querträger und
zentralem Längsträger verstanden. Dieser
Knoten kann durch geeignete Maßnahmen soweit
versteift werden, dass die Achslasten über den Knoten in die Karosserie
eingeleitet werden können.
-
Zur
Aussteifung der Karosserie im Bereich des Knotens kann eine biegesteife
Konsole vorgesehen sein, über
die sich das Zentrallager an der Karosserie abstützt. Entsprechend einer bevorzugten
Ausführungsform
kann diese Konsole in die Karosserie integriert sein. D. h., die
Konsole bildet so einen Bestandteil der Karosserie bzw. die Karosserie
ist im Bereich des Knotens als Konsole ausgestaltet. Mit Hilfe einer
solchen Konsole kann bei einer vergleichsweise kompakten Bauweise
ei ne effektive Aussteifung der Karosserie im Bereich des Knotens erzielt
werden.
-
Entsprechend
einer vorteilhaften Ausführungsform
kann im Knoten ein Lagergehäuse
angeordnet sein, das einen Boden aufweist, der von einer abstehenden,
vollständig
umlaufenden Wand eingefasst ist und der zentral eine Lagerhülse aufweist,
in die an einer von der Wand abgewandten Außenseite durch den Boden hindurch
ein zentraler Lagerbolzen eingeführt
ist, der sich vertikal erstreckt und am Achskörper befestigt ist. Dieses
Lagergehäuse
mit umlaufender Wand kann besonders steif ausgestaltet werden und
kann insbesondere die vorgenannte Konsole bzw. einen Bestandteil
davon bilden. Durch eine entsprechende Integration dieses Lagergehäuses in den
Längsträger und/oder
in den Querträger
im Bereich des Knotens kann die Karosserie wirksam ausgesteift werden.
Von besonderem Interesse ist dabei auch die vertikale Ausrichtung
des Lagerbolzens, der insbesondere als Schraubbolzen ausgestaltet
sein kann, wodurch sich die Montage im Rahmen einer Serienproduktion
erheblich vereinfacht, da der Achskörper von unten bzw. die Karosserie
von oben im Bereich des Zentrallagers vergleichsweise gut zugänglich ist.
-
Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus
den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der
Zeichnungen.
-
Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. und wird in der
nachfolgenden Be schreibung näher
erläutert, wobei
sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche
Bauteile beziehen.
-
Es
zeigen, jeweils schematisch,
-
1 eine
perspektivische Ansicht von unten auf einen Ausschnitt eines Fahrwerks
nach der Erfindung,
-
2 eine
perspektivische Ansicht von oben auf den Abschnitt des Fahrwerks
und
-
3 eine
perspektivische Explosionsdarstellung von oben auf den Abschnitt
des Fahrwerks bei verschiedenen Integrationsstufen.
-
Entsprechend 1 besitzt
ein erfindungsgemäßes Fahrwerk 1 eines
im übrigen
nicht gezeigten Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens,
zumindest einen Achskörper 2,
an dem sich nicht gezeigte Räder
einer Achslinie 3, vorzugsweise einer Hinterachse, abstützen. Dieser
Achskörper 2 ist
somit den Rädern,
die in der Achslinie 3 an den beiden Fahrzeugseiten einander
gegenüberliegen,
gemeinsam zugeordnet. Der Achskörper 2 stützt sich
zum einen im Bereich seiner seitlich außenliegenden Enden an jeder
Fahrzeugseite in einen mit 4 bezeichneten Bereich jeweils über ein
Feder/Dämpfer-Aggregat
an einer Fahrzeugkarosserie 5 ab. Mittig zwischen seinen
Enden stützt
sich der Achskörper 2 außerdem über ein
Zentrallager 28 an der Karosserie 5 ab. Im Zentrallager 28 ist
der Achskörper 2 relativ
zur Karosserie 5 beweglich, insbesondere taumelnd oder
fliegend, gehaltert.
-
Die
Karosserie 5 weist zumindest zwei seitlich außenliegende
Längsträger 6 auf,
die sich jeweils in einer durch einen Pfeil symbolisierten Fahrzeuglängsrichtung 7 erstrecken.
Die außenliegenden Längsträger 6 sind
jeweils in einem einer der Fahrzeugseiten zugeordneten Randabschnitt
der Karosserie 5 angeordnet. Darüber hinaus besitzt die Karosserie 5 einen
zentralen Längsträger 8,
der etwa mittig zwischen den beiden seitlichen, außenliegenden Längsträgern 6 angeordnet
ist und sich ebenfalls in Fahrzeuglängsrichtung 7 erstreckt.
Desweiteren besitzt die Karosserie 5 in dem hier gezeigten
Ausschnitt einen Querträger 9,
der sich in einer durch einen Pfeil symbolisierten Fahrzeugquerrichtung 10 erstreckt
und an seinen bezüglich
der Fahrzeugquerrichtung 10 stirnseitigen Enden jeweils
an einem der außenliegenden
Längsträger 6 befestigt
ist. Auf diese Weise verbindet der Querträger 9 die beiden äußeren Längsträger 6 miteinander.
-
Desweiteren
ist der Querträger 9 mit
dem zentralen Längsträger 8 verbunden,
wodurch in der Karosserie 5 ein zentraler Knoten 11 ausgebildet
ist. Im Bereich dieses Knotens 11 ist das Zentrallager 28 angeordnet,
so dass die am Achskörper 2 wirksamen Kräfte über das
Zentrallager 28 und über
den Knoten 11 in die Karosserie 5 zentral eingeleitet
werden.
-
Der
Knoten 11 ist hier als Konsole ausgestaltet, die im Vergleich
zu anderen Abschnitten der Karosserie 5 eine sehr hohe
Biegesteifigkeit besitzt. Durch diese Bauweise ist bei der hier
gezeigten Ausführungsform
die Konsole durch einen Bestandteil der Karosserie 5 gebildet,
so dass die Konsole im Bereich des Knotens 11 in die Karosserie 5 integriert
ist. Hierdurch ergibt sich eine besonders kompakte Bauform für die Karosserie 5.
-
Entsprechend 3 besitzt
der Querträger 9 in
der Fahrzeugquerrichtung 10 ein im wesentlichen U-förmiges Profil
mit einer U-Basis 12, die in Fahrzeuglängsrichtung 7 durch
Wände 13 begrenzt
ist, die von der U-Basis 12 an einer vom Achskörper 2 abgewandten
Seite abstehen. Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist der Querträger 9 aus
drei Einzelteilen 9a, 9b, 9c zusammengebaut,
insbesondere verschweißt
und/oder vernietet. Der Querträger 9 besitzt
in seiner U-Basis 12 eine zentral angeordnete Durchgangsöffnung 14.
Im Zusammenbauzustand durchdringt ein Lagerbolzen 15 (vgl. 1)
diese Durchgangsöffnung 14.
Der Lagerbolzen 15 erstreckt sich dabei vertikal und bildet
einen Bestandteil des Zentrallagers 28. Der Lagerbolzen 15 verbindet
den Achskörper 2 mit
der Karosserie 5. Durch sein U-Profil besitzt der Querträger 9 eine
vom Achskörper 2 abgewandte
offene Seite, die in 3 dem Betrachter zugewandt ist.
-
Bei
einer höheren
Integrationsstufe sind in das U-Profil des Querträgers 9 symmetrisch
zur Längsmittelebene
Versteifungsstege 16 eingesetzt, wobei jeweils ein solcher
Versteifungssteg 16 mit Bezug auf den Knoten 11 seitlich
angeordnet, also in Fahrzeugquerrichtung 10 beabstandet
ist. Die Versteifungsstege 16 sind dabei jeweils an den
Wangen 13 sowie an der U-Basis 12 des Querträgers 9 befestigt.
Hierdurch dienen die Versteifungsstege 16 zur Aussteifung
des Querträgers 9.
Die Versteifungselemente 16 sind zweckmäßig an den Querträger 9 angeschweißt und/oder
damit vernietet.
-
Entsprechend 2 ist
in einer fortgeschrittenen Integrationsstufe die offene Seite des
U-Profils des Querträgers 9 mit
einem Boden 17 verschlossen. Dieser Boden 17 bildet
hier den rohbauseitigen Heckboden des Fahrzeugs und begrenzt somit
einen Nutzraum, insbesondere einen Laderaum und/oder einen Passagierraum
und/oder Innenraum, des Fahrzeugs. Die Wangen 13 des Querträgers 9 sind
dabei an ihren von der U-Basis 12 entfernten freien Enden am
Boden 17 befestigt, insbesondere vernietet und/oder verschweißt.
-
Entsprechend 3 besitzt
der zentrale Längsträger 8 in
der Fahrzeuglängsrichtung 7 ebenfalls
ein U-Profil bei dem eine U-Basis 18 in der Fahrzeugquerrichtung 10 an
jeder Seite von Wangen 19 begrenzt ist, die an einer vom
Achskörper 2 abgewandten
Seite von der U-Basis 18 abstehen. Somit ist auch beim
zentralen Längsträger 8 eine
offene Seite vom Achskörper 2 abgewandt,
also gemäß 3 dem
Betrachter zugewandt.
-
Auch
die U-Basis 18 des zentralen Längsträgers 8 besitzt eine
zentral angeordnete Durchgangsöffnung 20,
die ebenfalls im Zusammenbauzustand vom Lagerbolzen 15 durchsetzt
ist. Im Zusammenbauzustand sind somit der Querträger 9 und der zentrale
Längsträger 8 relativ
zueinander so positioniert, dass ihre Durchgangsöffnungen 14, 20 zueinander fluchten
bzw. deckungsgleich angeordnet sind.
-
Wie
aus den in 3 gezeigten höheren Integrationsstufen
entnehmbar ist, erfolgt die Anbringung des zentralen Längsträgers 8 am
bzw. im Querträger 9 so,
dass eine dem Achskörper 2 zugewandte Außenseite
der U-Basis 18 des Längsträgers 8 an
einer vom Achskörper 2 abgewandten
Innenseite der U-Basis 12 des Querträgers 9 zur Anlage
kommt. Hierdurch ergibt sich eine Materialverdopplung im Bereich
des Knotens 11, mit der eine entsprechende Versteifung
dieses Bereichs einhergeht.
-
Der
Querträger 9 ist
zweckmäßig mit
dem zentralen Längsträger 8 fest
verbunden, insbesondere verschweißt und/oder vernietet.
-
Bei
der hier gezeigten Ausführungsform
ist der zentrale Längsträger 8 aus
drei Einzelteilen 8a, 8b, 8c zusammengebaut,
insbesondere durch Verschweißen
und/oder Vernieten der Einzelteile.
-
Um
die Verwindungssteifigkeit zwischen Querträger 9 und zentralem
Längsträger 8 zu
erhöhen,
ist der Querträger 9 hier
mit einem Anschlussbereich 21 ausgestattet, der im Bereich
einer der Wangen 13 etwa mittig bezüglich der Fahrzeugquerrichtung 10 angeordnet
ist. In diesem Anschlussbereich 21 sind die betroffene
Wange 13 sowie die U-Basis 12 in der Fahrzeuglängsrichtung 7 verlängert bzw. ausgetulpt.
Die Formgebung ist dabei an die des zentralen Längsträgers 8 angepasst,
derart, dass sich die Wange 13 bzw. durch den zentralen
Längsträger 8 getrennte
Wangenabschnitte seitlich von außen an den Längsträger 8 anschmiegen.
In diesem Anschlussbereich 21 werden somit Zonen ausgebildet, in
denen Abschnitte des Querträgers 9 flächig am zentralen
Längsträger 8 anliegen
und dort fest mit diesem verbunden sind, insbesondere durch Schweiß- und/oder
Nietverbindungen. Auch hierdurch werden Materialverdopplungen erreicht,
die zu einer Aussteifung der Karosserie 5 im Bereich des Knotens 11 führen.
-
Wie
aus 3 entnehmbar ist, kann bei einer fortgeschrittenen
Integrationsstufe die dem Betrachter zugewandte offene Seite des
zentralen Längsträger 8 mit
einem Deckel 22 verschlossen sein. Dieser Deckel 22 ist
dabei entlang seines Außenrands
an den von der U-Basis 18 entfernten freien Enden der Wangen 19 des
Längsträgers 8 befestigt.
Auch der Längsträger 8 erhält dadurch
ein geschlossenes Profil, wodurch sich die Steifigkeit der Karosserie 5 im
Bereich des Knotens 11 nochmals erhöht.
-
Entsprechend 3 kann
die Karosserie 5 im Bereich des Knotens 11 zusätzlich dadurch
ausgesteift werden, dass in den Knoten 11 ein Lagergehäuse 23 eingebaut
wird. Dieses Lagergehäuse 23 kann
dabei einen Bestandteil der weiter obengenannten Konsole bilden.
Das Lagergehäuse 23 besitzt
einen Boden 24, an dem Zentral eine Lagerhülse 25 angebracht
ist. Diese Lagerhülse 25 erstreckt
vertikal und nimmt im Zusammenbauzustand den Lagerbolzen 15 koaxial
auf. Zweckmäßig ist
der Lagerbolzen 15 als Schraubbolzen ausgestaltet und dementsprechend
mit einem Außengewinde
versehen. Korrespondierend dazu ist die Lagerhülse 25 mit einem komplementären Innengewinde
versehen, so dass der Schraubbolzen 15 in die Lagerhülse 25 eingeschraubt
ist. Die Montage des Achskörpers 2 an
der Karosserie 5 über
das Zentrallager 28 wird dadurch erheblich vereinfacht.
-
Das
Lagergehäuse 23 weist
außerdem
einen Wand 26 auf, die auf der selben Seite wie die Lagerhülse 25 vom
Boden 24 absteht und dabei den Boden 24 vollständig umlaufend
einfasst. In Abhängigkeit der
gewählten
Wandstärke
kann das Lagergehäuse 23 durch
diese Bauweise extrem steif ausgestaltet werden. Die Wand 26 und
die Lagerhülse 25 stehen dabei
vom Boden 24 jeweils auf einer vom Achskörper 2 abgewandten
Seite ab. Hierdurch ist es möglich,
dass Lagergehäuse 23 in
den zentralen Längsträger 8 einzusetzen.
Im Zusammenbauzustand liegt dann eine dem Achskörper 2 zugewandte
Außenseite
des Bodens 24 auf einer vom Achskörper 2 abgewandten
Innenseite der U-Basis 18 des Längsträgers 8 an. Hierdurch
ergibt sich eine weitere Materialverdopplung bzw. Verdreifachung,
mit der eine entsprechend hohe Zunahme der Steifigkeit der Karosserie 5 im
Bereich des Knotens 11 einhergeht. Dabei ist klar, dass
die Positionierung des Lagergehäuses 23 im
zentralen Längsträger 8 so
erfolgt, dass die Durchgangsöffnung 20 des
Längsträgers 8 mit
der Lagerhülse 25 fluchtet.
-
Das
Lagergehäuse 23 kann
zusätzlich
mit Hilfe eines Versteifungselements 27 ausgesteift werden.
Dieses Versteifungselement 27 stützt sich einerseits an der
Lagerhülse 25 ab
und andererseits an Wandabschnitten der Wand 26, die sich
bezüg lich der
Lagerhülse 25 gegenüberliegen.
Das Versteifungselement 27 ist zweckmäßig mit der Wand 26 verschweißt und/oder
vernietet. Eine entsprechende Anbindung des Versteifungselements 27 an
die Lagerhülse 25 kann
ebenso vorgesehen sein.
-
Wie
aus 1 hervorgeht, kann der Achskörper 2 zwischen seinen
außenliegenden
Enden, also zwischen den Rädern
gegenüberliegender
Fahrzeugseiten einen gebogenen Verlauf aufweisen. In einem Scheitel
dieses gebogenen Verlaufs ist dann das Zentrallager 28 angeordnet.
Bei der hier gezeigten Ausführungsform
erstreckt sich der Achskörper 2 in
einer Horizontalebene. Wie bereits oben erwähnt, ist der Achskörper 2 hier
beispielshaft den Rädern
einer Hinterachs-Achslinie 3 zugeordnet. Dabei kann sich
der Achskörper 2 wie
hier von der Hinterachs-Achslinie 3 bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung 7 nach
vorn, also in Fahrtrichtung des Fahrzeugs bis zum Zentrallager 28 erstrecken.
-
Ein
wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung wird darin gesehen,
dass die Karosserie 5 durch die Verwendung mehrerer versteifungswirksamer
Komponenten im Bereich des Knotens 11 extrem ausgesteift
ist, um die im Betrieb auftretenden Kräfte zwischen Achskörper 2 und
Karosserie 5 übertragen zu
können.
Erreicht wird dies hier durch eine Vielzahl von Materialverdopplungen,
Verbindungsstellen und geschlossenen Profilen. Dabei ist von besonderem Vorteil,
dass der Anbau des Achskörpers 2 an
die Karosserie 5 besonders einfach realisierbar ist, da
bei der hier gezeigten Ausführungsform
lediglich der als Schraube ausgebildete Lagerbolzen 15 in
die Lagerhülse 25 eingeschraubt
werden muss. Der Lagerbolzen 15 legt dadurch den Achskörper 2 am
Zentrallager 28 und somit an der Karosserie 5 fest.