DE10312166A1

DE10312166A1 - Achsanordnung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10312166A1
Application number: DE2003112166
Authority: DE
Inventors: Andreas Tischer
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2004-09-30
Also published as: FR2854348B1; FR2854348A1

Abstract

Eine Achsanordnung für ein Kraftfahrzeug umfaßt einen Hilfsrahmen (2) aus Rohrelementen (4, 5, 6) zur Befestigung an einer Karosserie des Kraftfahrzeugs und einen Dreiecksquerlenker (3) zur Anbringung eines Fahrzeugrads, der über zwei Lager (21, 27) an dem Hilfsrahmen (2) schwenkbar angekoppelt ist. Der Hilfsrahmen (2) weist ein freies Rohrende (22) auf, an dessen Stirnseite ein Lager (21) des Dreiecksquerlenkers (3) festgelegt ist. Die Schwenkachse dieses Lagers (21) verläuft senkrecht zu der Stirnseite des Rohrendes (22). Dies erlaubt eine einfache Handhabung bei der Montage, wodurch die Prozeßsicherheit verbessert wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Achsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem Hilfsrahmen aus Rohrelementen zur Befestigung an einer Karosserie des Kraftfahrzeugs und mit einem Dreiecksquerlenker zur Anbindung eines Fahrzeugrads, der über zwei Lager an dem Hilfsrahmen schwenkbar angekoppelt ist.

Bei der Gestaltung von derartigen Kraftfahrzeugachsanordnungen sind eine Vielzahl von zum Teil widerstreitenden Zielen miteinander in Einklang zu bringen. Neben einer leichtgewichtigen Ausgestaltung des Dreiecksquerlenkers und einer ausreichenden Tragfähigkeit desselben sind im Hinblick auf die Serienfertigung vor allem herstellungs- und montagetechnische Gesichtspunkte zu berücksichtigen, um eine wirtschaftliche und damit vor allem einfache und kostengünstige Fertigung zu ermöglichen. Darüber hinaus bestehen insbesondere bei frontgetriebenen Fahrzeugen für eine Vorderachsanordnung erhebliche räumliche Einschränkungen.

Die Erfindung geht von einer ihrem Prinzip nach bekannten Achsanordnung der eingangs genannten Art aus und zielt darauf ab, die Anbindung der Querlenker an dem Hilfsrahmen zu verbessern.

Hierzu wird eine Achsanordnung nach Patentanspruch 1 vorgeschlagen, bei welcher der Hilfsrahmen ein freies Rohrende aufweist, an dessen Stirnseite ein Lager des Dreiecksquerlenkers festgelegt ist, wobei die Schwenkachse dieses Lagers senkrecht zu der Stirnseite des Rohrendes verläuft.

Die erfindungsgemäße Achsanordnung eignet sich insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Vorderradachse, läßt sich jedoch auch als Hinterachsanordnung verwenden.

Durch die quasi fliegende Befestigung eines Lagers des Dreiecksquerlenkers an der Stirnseite eines rohrförmigen Endes des Hilfsrahmens ergibt sich eine erhebliche Vereinfachung, die sowohl herstellungstechnisch als auch montagetechnisch Vorteile bietet. So kann gegenüber herkömmlichen Lösungen auf das Anschweißen von Konsolen und anderen Tragelementen an den Hilfsrahmen verzichtet werden. Dadurch lassen sich wiederum die betreffenden Abschnitte des Hilfsrahmens einfacher gestalten, da eine Schwächung desselben vermieden wird. Durch den Entfall von zusätzlichen Konsolen für die Lageranbindung ergibt sich zudem eine Gewichtseinsparung.

Die Anordnung eines Lagers vor der Stirnseite des freien Rohrendes des Hilfsrahmens erlaubt eine einfache Handhabung bei der Montage, deren Prozeßsicherheit dadurch verbessert wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das zweite Lager des Dreiecksquerlenkers seitlich an dem Hilfsrahmen festgelegt. Auch hierbei kann auf das Anschweißen zusätzlicher Konsolen verzichtet werden. Vorteil dieser Anordnung ist jedoch primär eine enge Führung des Dreiecksquerlenkers seitlich neben dem Hilfsrahmen. Dies ist unter dem Gesichtspunkt einer kompakten Bauweise vorteilhaft. Zudem wird ein günstiger Kraftfluß erzielt.

Vorzugsweise ist der Hilfsrahmen zum Stirnende hin seitlich derart nach außen gekröpft, daß das stirnseitige Lager weiter außen liegt, als das zweite Lager des Dreiecksquerlenkers.

In diesem Fall kann der Dreiecksquerlenker in seiner Form an die Kröpfung des Hilfsrahmens anschmiegt und an seiner Innenseite entsprechend konturiert werden, ohne daß dabei das Schwenkverhalten des Dreiecksquerlenkers beeinträchtigt wird. Da der Dreiecksquerlenker mit seiner Innenseite nicht um eine Konsole herumgreifen muß, lassen sich starke Krümmungen vermeiden, welche die Stabilität des Dreiecksquerlenkers schwächen könnten bzw. zusätzliche Versteifungsmaßnahmen wie zum Beispiel eine höhere Wanddicke erfordern würden.

Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist an dem stirnseitigen Rohrende des Hilfsrahmens eine Platte befestigt, mit welcher das Lager des Dreiecksquerlenkers verspannt wird. Beispielsweise kann das Lager mit einer Schraube an der Platte befestigt werden. Aus dem Beispiel ist unschwer erkennbar, daß das Lager an der Stirnseite besonders gut zugänglich und somit leicht zu montieren bzw. zusammen mit Dreiecksquerlenker zu befestigen ist.

Das erste Lager des Dreiecksquerlenkers wird vorzugsweise von einer Lageraufnahme desselben aufgenommen. Diese Lageraufnahme ist vor dem freien Rohrende des Hilfsrahmens angeordnet.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist die Lageraufnahme als Konsole ausgebildet, die eine Buchse zur Aufnahme eines Gummilagers oder Gummi-Metall-Lagers aufweist und an einem Grundkörper des Dreiecksquerlenkers befestigt ist. Der von dem Grundkörper des Dreiecksquerlenkers abstehende Lageraufnahmeabschnitt in Form einer Konsole vermeidet starke Krümmungen an dem Grundkörper, wodurch dessen Formgebung einfach bleibt. Bei einer Herstellung als Blechformteil lassen sich so insbesondere hohe Umformgrade vermeiden.

Das zweite Lager des Dreiecksquerlenkers läßt sich sehr einfach mit einer Schelle seitlich an dem Hilfsrahmen befestigen. Auch hier kann so auf das Anschweißen einer Konsole an den Dreiecksquerlenker verzichtet werden. Zudem läßt sich eine räumlich sehr enge Anbindung an dem Hilfsrahmen verwirklichen.

Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Hilfsrahmen aus zweidimensional gebogenen Rohrelementen zusammengesetzt. Diese lassen sich sehr einfach aus Rohrstücken herstellen, so daß der Fertigungsaufwand für den Rahmen insgesamt sehr gering bleibt.

Insbesondere kann der Hilfsrahmen derart ausgestaltet werden, daß dieser zwei sich im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Längsrohre aufweist, sowie ein Querrohr, das die Längsrohre miteinander verbindet. Dabei ist dann an jedem Längsrohr ein Dreiecksquerlenker schwenkbar angekoppelt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine räumliche Ansicht einer Kraftfahrzeug-Vorderachsanordnung nach der Erfindung, wobei hier die Dreiecksquerlenker nicht dargestellt sind,
2 eine räumliche Ansicht der Vorderachsanordnung nach 1 im Bereich der Anbindung eines Dreiecksquerlenkers,
3 eine weitere, räumliche Ansicht der Vorderachse im Bereich der Querlenkeranbindung, und in
4 eine Detailansicht eines freien Rohrendes des Hilfsrahmens der Vorderachse.
Das in den 1 bis 4 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine Vorderachsanordnung 1 für ein Kraftfahrzeug.
Die Vorderachsanordnung 1 umfaßt einen Hilfsrahmen 2, der an einer hier nicht näher dargestellten Karosserie des Kraftfahrzeugs in herkömmlicher Art und Weise befestigt ist. An dem Hilfsrahmen 2 sind zwei radführende Dreiecksquerlenker 3 angekoppelt.
Der Hilfsrahmen 2 ist aus drei Rohrelementen zusammengesetzt, nämlich zwei Längsrohren 4 und 5 und einem Querrohr 6. Jedes dieser Rohrelemente ist aus einem zunächst unverformten Rohrstück hergestellt und lediglich zweidimensional verformt.
Wie 1 entnommen werden kann, weist das Querrohr 6 eine flache U-Form auf, wobei die Schenkel 7 und 8 nach außen abgewinkelt sind, so daß diese im wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung verlaufen. An den im wesentlichen horizontalen Endabschnitten der abgewinkelten Schenkel 7 und 8 befindet sich jeweils eine Anbindungsstelle zur Befestigung des Hilfsrahmens 2 an der Fahrzeugkarosserie.
Die Längsrohre 4 und 5 erstrecken sich im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung und weisenden zu einem Ende hin jeweils eine seitlich nach außen gerichtete Kröpfung 9 bzw. 10 auf. Ihre Anbindung an das Querrohr 6 erfolgt im Bereich der Kröpfung 9 bzw. 10 in etwa an der Abwinkelung 11 bzw. 12 des Mittelabschnittes 13 des U-förmigen Querrohrs 6.
Prinzipiell ist es denkbar, die Längsrohre 4 bzw. 5 unmittelbar an das Querrohr 6 anzuschweißen. Gegebenenfalls werden hierzu an diesen Rohrelementen geeignete Anlageflächen angeformt.
Um der Verbindung eine höhere Festigkeit zu verleihen, sind bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel die Rohrelemente 4, 5 und 6 über Blech-Konsolen 14 bzw. 15 miteinander verbunden. Jede der Konsolen 14 bzw. 15 weist zu diesem Zweck einen an das jeweilige Rohrelement angepaßten Ausschnitt auf. Die Befestigung erfolgt vorzugsweise durch MAG-Schweißen. Jedoch kommen auch andere Schweißverfahren infrage. Überdies ist es möglich, die Rohrelemente 4, 5 und 6 untereinander oder mit den Konsolen 14 bzw. 15 zu verschrauben.
Weiterhin kann an den Längsrohren 4 und 5 und/oder dem Querrohr 6 ein Stabilisator 16 abgestützt werden.
Die Anbindung der Dreiecksquerlenker 3 an dem Hilfsrahmen 1 ist im Detail in den 2 und 3 anhand des linken Dreiecksquerlenkers 3 näher dargestellt.
Der Dreiecksquerlenker 3 ist bei Betrachtung von oben in etwa L-förmig ausgebildet. Ein erster Schenkel 17 des Dreiecksquerlenkers 3 erstreckt sich im wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung und weist an seinem außenliegenden Ende, d. h. am freien Ende 18 des Schenkels 17 ein Gelenk 19 zur Ankopplung an einen nicht näher dargestellten Radträger auf. Der zweite Schenkel 20 des Dreiecksquerlenkers 3 verläuft hingegen im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung. Am freien Ende des zweiten Schenkels 20 sowie im Verbindungsbereich mit dem ersten Schenkel 17 ist jeweils ein Lager zur Ankopplung an den Hilfsrahmen 2 angeordnet. Der in den Figuren dargestellte Dreiecksquerlenker 3 ist als Blechumformteil ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, einen Guß-Dreiecksquerlenker oder einen geschmiedeten Dreiecksquerlenker zu verwenden.
Als Lager zur Anbindung des Dreiecksquerlenkers 3 an den Hilfsrahmen 2 dienen Gummilager oder Gummi-Metall-Lager. Wie die 2 und 3 zeigen, ist ein erstes Lager 21, das im Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftfahrzeugs vorne liegt, vor einem freien Rohrende 22 des Hilfsrahmens 2 bzw. des Längsrohrs 5 angeordnet. Zu diesem Zweck weist der Dreiecksquerlenker 3 eine entsprechend vor die Stirnseite des freien Rohrendes 22 gezogene Lageraufnahme 23 auf.
Die Lageraufnahme 23 ist hier als Konsole ausgebildet, die an einem Grundkörper 24 des Dreiecksquerlenkers 3 befestigt, vorzugsweise angeschweißt ist. In der Konsole befindet sich eine Buchse zur Aufnahme des ersten Lagers 21. Dabei verläuft die Schwenkachse dieses Lagers 21 parallel zu der Mittelachse des freien Rohrendes 22. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel fallen beide Achsen miteinander zusammen.
Das erste Lager 21 ist mit einem Außenteil an dem Dreiecksquerlenker 3 festgelegt. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist dazu ein Außenteil eines Gummi-Metall-Lagers in die Buchse der Konsole eingepreßt. Ein Innenteil des ersten Lagers 21 ist hingegen an dem freien Rohrende 22 befestigt, und zwar über ein von vorn in das Lager 21 eingeführtes Befestigungsorgan, das beispielsweise eine Schraube sein kann.
An der Stirnseite des freien Rohrendes 22 des Längsrohres 5 ist als Gegenhalter eine Platte 25 befestigt, mit der das Befestigungsorgan verspannt wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist an die Platte 25 eine Mutter 26 angeschweißt, mit der eine durch das Lager 21 geführte Schraube verschraubt wird. Es jedoch auch möglich, in der Platte 25 ein Innengewinde auszubilden oder eine Schraube-Mutter-Verbindung in umgekehrter Anordnung einzubauen. Auch können zur stirnseitigen Befestigung des ersten Lagers 21 andere, als die hier bildlich dargestellten Elemente verwendet werden, solange deren Montage von der Stirnseite aus erfolgt.
Das zweite Lager 27 des Dreiecksquerlenkers 3 ist hingegen seitlich an dem Hilfsrahmen 3 festgelegt. Dazu ist ein hülsenförmiges Außenteil 28 des zweiten Lagers 27 mit einer Schelle 29 eng an den Hilfsrahmen 2 angeschlossen. Die Schelle 29 umgreift das Außenteil 28 bügelartig und ist mit ihren beiden Endabschnitten 30 und 31 an der Oberseite und Unterseite des Hilfsrahmens 2 befestigt, z. B. angeschraubt oder angeschweißt. An dem freien Ende des zweiten Schenkels 20 ist ein Lagerzapfen vorgesehen, der drehfest mit dem Innenteil des zweiten Lagers 27 verbunden ist.
Die Anordnung der beiden Lager 21 und 27 ist derart gewählt, daß sich die Kröpfung 10 des Längsrohrs 5 zwischen diesen befindet. Damit liegt das erste Lager 21 weiter außen als das zweite Lager 27.
Die Innenseite bzw. Innenkante 32 des Dreiecksquerlenkers 3 ist in ihrer Form der Kröpfung 10 des Längsrohrs 5 entsprechend nachgebildet, so daß sich der Dreiecksquerlenker 3 eng an den Hilfsrahmen 2 anschmiegt. Die Anordnung der Lagerachsen gewährleistet dabei ein ungehindertes Schwenken des Dreiecksquerlenkers 3, der durch seine enge Führung an dem Hilfsrahmen 2 stabil gelagert ist.
Die vorstehend anhand einer Vorderachse erläuterte Achsanordnung zeichnet sich durch einen besonders einfachen, leichtgewichtigen Aufbau aus. Die montagegerechte Ausgestaltung der Dreiecksquerlenkeranbindung gewährleistet eine hohe Prozeßsicherheit insbesondere bei einer Serienfertigung. Eine Verwendung als Hinterachsanordnung ist ebenfalls möglich.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf das erläuterte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfaßt vielmehr alle in den Patentansprüchen angegeben Achsanordnungen.

1: Achsanordnung
2: Hilfsrahmen
3: Dreiecksquerlenker
4: Längsrohr
5: Längsrohr
6: Querrohr
7: Schenkel
8: Schenkel
9: Kröpfung
10: Kröpfung
11: Abwinkelung des Querrohrs 6
12: Abwinkelung des Querrohrs 6
13: Mittelabschnitt des Querrohrs 6
14: Konsole
15: Konsole
16: Stabilisator
17: erster Schenkel des Dreiecksquerlenkers 3
18: freies Ende
19: Gelenk
20: zweiter Schenkel des Dreiecksquerlenkers 3
21: erstes Lager
22: freies Rohrende
23: Lageraufnahme
24: Grundkörper des Dreiecksquerlenkers 3
25: Platte
26: Mutter
27: zweites Lager
28: Außenteil
29: Schelle
30: Endabschnitt der Schelle 29
31: Endabschnitt der Schelle 29
32: Innenkante des Dreiecksquerlenkers 3

Claims

Achsanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend: – einen Hilfsrahmen (2) aus Rohrelementen (4, 5, 6) zur Befestigung an einer Karosserie des Kraftfahrzeugs, und – einen Dreiecksquerlenker (3) zur Anbindung eines Fahrzeugrads, der über zwei Lager (21, 27) an dem Hilfsrahmen (2) schwenkbar angekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsrahmen (2) ein freies Rohrende (22) aufweist, an dessen Stirnseite ein Lager (21) des Dreiecksquerlenkers (3) festgelegt ist, wobei die Schwenkachse dieses Lagers (21) senkrecht zu der Stirnseite des Rohrendes (22) verläuft.
Achsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Lager (27) des Dreiecksquerlenkers (3) seitlich an dem Hilfsrahmen (2) festgelegt ist.
Achsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsrahmen (2) zum Stirnende (22) hin seitlich nach außen gekröpft ist, derart, daß das stirnseitige Lager (21) weiter außen liegt, als das zweite Lager (27) des Dreiecksquerlenkers (3).
Achsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dreiecksquerlenker (3) in seiner Form an die Kröpfung (9, 10) des Hilfsrahmens (2) anschmiegt und an seiner Innenseite entsprechend konturiert ist.
Achsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem stirnseitigen Rohrende (22) des Hilfsrahmens (2) eine Platte (25) befestigt ist, mit welcher das erste Lager (21) des Dreiecksquerlenkers (3) verspannt ist.
Achsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dreiecksquerlenker (3) eine Lageraufnahme (23) aufweist, welche vor dem freien Rohrende (22) des Hilfsrahmens (2) angeordnet ist.
Achsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageraufnahme (23) als Konsole ausgebildet ist, die eine Buchse zur Aufnahme eines Gummilagers oder Gummi-Metall-Lagers aufweist und an einem Grundkörper (24) des Dreiecksquerlenkers (3) befestigt ist.
Achsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Lager (27) des Dreiecksquerlenkers (3) mit einer Schelle (29) seitlich an dem Hilfsrahmen (2) befestigt ist.
Achsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsrahmen (2) aus zweidimensional gebogenen Rohrelementen zusammengesetzt ist.
Achsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsrahmen (2) zwei sich im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Längsrohre (4, 5) aufweist, sowie ein Querrohr (6), das die Längsrohre (4, 5) miteinander verbindet, wobei an jedem Längsrohr (4, 5) ein Dreiecksquerlenker (3, 3) schwenkbar angekoppelt ist.