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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Teilrahmen für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 der Anmeldung.
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Es ist allgemein bekannt, einen Teilrahmen über federnde Buchsen an einer Fahrzeugkarosserie zu montieren und die inneren Enden der unteren Arme eines Radaufhängungssystems an dem Teilrahmen schwenkbar zu befestigen. Der Teilrahmen umfasst normalerweise ein Paar in Seitenrichtung angeordneter längsverlaufender Elemente und eine Mehrzahl von in Seitenrichtung verlaufenden Elementen, die quer zu den längsverlaufenden Elementen angeordnet sind. Die längsverlaufenden Elemente und die in Seitenrichtung verlaufenden Elemente sind für gewöhnlich aus gestanztem Metallblech hergestellt, wobei jedes Element typischerweise zu seinem Ende hin mit einem geschlossenen Querschnitt versehen ist, um so ausreichende Steifigkeit sicherzustellen. Als ein Beispiel für einen derartigen Teilrahmen sei hier auf die
JP 61-39 651 U verwiesen.
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Typischerweise sind die unteren Arme des durch Lagerteile gehaltenen Aufhängungssystems schwenkbar angeordnet, mit denen eines der in Seitenrichtung verlaufenden Elemente versehen ist, und die in Seitenrichtung verlaufenden Belastungen, die durch die unteren Arme des Aufhängungssystems getragen werden, werden hierfür überwiegend von den in Seitenrichtung verlaufenden Elementen gehalten.
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Die längsverlaufenden und in Seitenrichtung verlaufenden Elemente bestehen für gewöhnlich aus Metallblech, welches gestanzt und zu profilierten Hohlelementen geschweißt ist, die einen geschlossenen Querschnitt aufweisen, so dass die erforderliche Steifigkeit und mechanische Festigkeit sichergestellt werden kann. Typischerweise wird jedes Element durch Ausstanzen einer ”U”-förmigen unteren Hälfte und einer umgekehrten ”U”-förmigen oberen Hälfte und einer umgekehrten ”U”-förmigen oberen Hälfte hergestellt und durch elektrisches Punktschweißen zusammengeschweißt. Hierbei war es für gewöhnlich nicht möglich, einteilige Lagerteile für die in Seitenrichtung verlaufenden Elemente zu formen, so daß seperate Halterungselemente an die in Seitenrichtung verlaufenden Elemente angeschweißt wurden, um so die Lagerteile für die unteren Arme des Aufhängungssystems zu bilden.
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Wie auch immer, sind die Halterungen, die als Lagerteile dienen, nicht in der Lage, die Belastung, die auf die ganzen in Seitenrichtung verlaufenden Elemente wirkt gleichmäßig zu verteilen, wenn diese lediglich an die in Seitenrichtung verlaufenden Elemente angeschweißt sind. Dies ist darin begründet, daß die hohe Steifigkeit und mechanische Festigkeit, die durch den geschlossenen Querschnitt der in Längsrichtung verlaufenden Elemente zustandekommt, nicht vollständig ausgenutzt werden kann, um die Belastung zu tragen, die auf die unteren Arme des Dämpfungssystems aufgebracht wird.
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Es ist denkbar, die Halterungen über einen großen Außenbereich an den in Seitenrichtung verlaufenden Elementen anzuschweißen, um deren Fähigkeit, die auf sie ausgeübte Belastung aufzunehmen, zu verbessern, was unvermeidlich nicht nur die Größe und das Gewicht der Halterungen, sondern auch das Ausmaß an Schweißarbeit vergrößern würde. Die Zunahme in der Schweißarbeit führt zu der Zunahme in dem Aufwand, der mit der Kontrolle der Schweißarbeit verbunden ist.
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Die
DE 14 30 799 A offenbart einen massiv ausgeführten Vollrahmen, mit Längs- und Querträgern. Vom Verbindungsbereich der Längs- und Querträger steht nach unten ein Steg ab, an dessen freiem Ende ein Arm eines Radaufhängungssystems angelenkt ist.
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Aus der
DE 92 63 45 B ist ein als Hilfsrahmen bezeichneter Teilrahmen bekannt, der der elastischen Aufhängung von Motor und Getriebe eines Kraftfahrzeugs dient. Am Hilfsrahmen können Führungsglieder, z. B. die Lenker einer parallelen Führung der Räder, angelenkt sein, wobei sich die Radfederung gegen die Enden des Querträgers abstützt.
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Aus der
FR 1 150 243 ist ein Teilrahmen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt. Dort sind die längs und seitlich verlaufenden Elemente direkt miteinander verbunden, wobei deren Verbindungsstellen von dem jeweiligen Stegteil überbrückt sind.
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Aus der
EP 0 603 574 A1 ist eine Kraftfahrzeugkarosserie mit Versteifungselementen bekannt, die über U-förmige Trägerteile mit Längsträgern des Fahrzeugaufbaus verbunden sind. An den Trägerteilen sind Lenkerarme der Radaufhängung angelenkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Teilrahmen für ein Fahrzeug bereitzustellen, der bei geringem Gewicht und hoher Steifigkeit gegenüber Belastungen, die von der Radaufhängung auf den Teilrahmen übertragen werden, leicht und kostengünstig herstellbar ist.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Teilrahmen für ein Fahrzeug vorzustellen, der in der Lage ist, im Falle eines Fahrzeugaufpralls auf eine günstige Art und Weise Energie zu absorbieren.
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Zur Lösung zumindest der erstgenannten Aufgabe wird ein gattungsgemäßer Teilrahmen mit dem kennzeichnenden Merkmal von Anspruch 1 angegeben.
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Im einzelnen ist es durch die Formgebung der in Seitenrichtung verlaufenden Elemente und deren Stegteile aus einer einzelnen Metallplatte möglich, die Belastungen, die durch das Radaufhängungssystem aufgebracht werden, gleichmäßig auf die gesamten in Seitenrichtung verlaufenden Elemente zu verteilen, so daß die tatsächliche Steifigkeit und mechanische Festigkeit der in Seitenrichtung verlaufenden Elemente für ein gegebenes Gewicht der in Seitenrichtung verlaufenden Elemente optimiert werden kann. Dies vereinfacht zudem den Herstellungsvorgang und kann dadurch die Herstellungskosten senken.
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Vorteilhafterweise erstreckt sich jedes der Stegteile im wesentlichen nach oben von dem entsprechenden längsverlaufenden Element.
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Die Stegteile können für die schwenkbare Halterung des inneren Endes von einem unteren Arm des Radaufhängungssystems Lagerteile umfassen, die einteilig ausgebildet sind, und der Teilrahmen kann somit eine hohe Steifigkeit gegenüber Belastungen, die durch das Radaufhängungssystem entstehen, entgegenhalten.
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Vorteilhafterweise ist jedes Lagerteil durch ein Paar von sich gegenüberliegenden planaren Abschnitten eines unteren Teils des entsprechenden Stegteils gebildet, wobei die planaren Abschnitte in relativ zur Fahrzeugkarosserie im wesentlichen seitlicher Richtung im gegenseitigen Abstand verlaufen. Zur weiteren Verbesserung der Steifigkeit der Stegteile können die vom entsprechenden unteren Arm abgewandten Ränder der planaren Abschnitte einteilig durch einen dritten planaren Abschnitt miteinander verbunden sein, und die unteren Enden der Stegteile können an den entsprechenden längsverlaufenden Elementen im wesentlichen an der ganzen Außenfläche derselben angeschweißt sein, für gewöhnlich mit der Ausnahme der Seiten, von denen aus sich die unteren Arme des Radaufhängungssystems erstrecken. Zusätzlich zu den in Seitenrichtung verlaufenden Elementen, können insbesondere die oberen Enden der Stegteile an der Fahrzeugkarosserie befestigt sein, um so die Steifigkeit des Teilrahmens in bezug auf die Belastungen, die durch das Radaufhängungssystem aufgebracht werden, weiter zu verbessern.
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Die bevorzugte Ausführungsform der hier vorgestellten Erfindung, umfaßt die in Seitenrichtung verlaufenden Elemente, ein vorderes in Seitenrichtung verlaufendes Element, ein hinteres in Seitenrichtung verlaufendes Element und ein mittleres in Seitenrichtung verlaufendes Element, wobei das mittlere in Seitenrichtung verlaufende Element mit den Stegteilen versehen ist. Jedes der Stegteile erstreckt sich im wesentlichen nach oben von dem entsprechenden längsverlaufenden Element, wobei die in Seitenrichtung verlaufenden Elemente mit den oberen Enden der Stegteile mit der Fahrzeugkarosserie verbunden sind und die Lagerteile innerhalb der unteren Teile der Stegteile vorgesehen sind.
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Um die in Seitenrichtung verlaufenden Elemente zur Halterung der unteren Arme des Radaufhängungssystems gegenüber in Seitenrichtung verlaufenden und quer verlaufenden Belastungen zu verstärken, ohne wesentlich die Steifigkeit der in Seitenrichtung verlaufenden Elemente gegenüber längsverlaufenden Belastungen herabzusetzen, wie sie z. B. als Ergebnis eines Fahrzeugsaufpralls entstehen können, können die in Seitenrichtung verlaufenden Elemente mit einem im wesentlichen ”Z”-förmigen Querschnitt versehen sein. Dadurch weist die Teilrahmenanordnung eine vorteilhafte Energieabsorptionseigenschaft im Falle eines Fahrzeugaufpralls auf.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es stellen dar:
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1: eine perspektivische Ansicht eines wesentlichen Teils einer bevorzugten Ausführungsform der Teilrahmenbaugruppe für ein Fahrzeug entsprechend der vorliegenden Erfindung;
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2: eine Draufsicht eines Teils der Teilrahmenanordnung aus 1;
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3: zeigt einen Schnitt entlang der Linie III/III aus 2;
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4: zeigt einen Schnitt entlang der Linie IV/IV aus 2;
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5: zeigt eine teilweise Seitenansicht der Teilrahmenanordnung aus 1;
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6: zeigt eine teilweise perspektivische Ansicht der Teilrahmenanordnung aus 1.
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1 zeigt einen Teilrahmen 1, der an einer in der Zeichnung nicht gezeigten Fahrzeugkarosserie montiert ist und die inneren Enden des unteren Arms 10 eines Radaufhängungssystems WF trägt, von dem nur die linke Hälfte des Radaufhängungssystems WF in der Zeichnung dargestellt ist. Der Teilrahmen 1 umfaßt ein Paar seitlich sich ausbreitende längsverlaufende Elemente 2, die sich parallel zueinander entlang der längsverlaufenden Richtung der Fahrzeugkarosserie erstrecken, sowie vordere und hintere in Seitenrichtung verlaufende Elemente 3 und 4, die sich quer und über die längsverlaufenden Endabschnitte des längsverlaufenden Elementes 2 erstrecken, und ein mittleres in Seitenrichtung verlaufendes Element 5, das sich quer zu dem längsverlaufenden Element 2 erstreckt etwas hinter und oberhalb des Mittelbereichs des Teilrahmens 1.
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In dieser Ausführungsform ist der mittlere Teil des hinteren in Seitenrichtung verlaufenden Elements 4 gegenüber dem längsverlaufenden Element 2 etwas erhöht. Das mittlere in Seitenrichtung verlaufende Element 5 ist mit einem ”Z”-förmigen Querschnitt versehen und ist über weitestgehend nach oben stehende Stegteile 6 mit dem längsverlaufenden Element 2 verbunden, so daß das mittlere in Seitenrichtung verlaufende Element 5 und der erhöhte mittlere Teil des hinteren in Seitenrichtung verlaufenden Elements 4 sich im wesentlichen in derselben horizontalen Ebene erstrecken.
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Das dritte in Seitenrichtung verlaufende Element 5, das mit einem ”Z”-förmigen Querschnitt versehen ist, ist relativ steif gegenüber senkrechten Belastungen, aber ist relativ verformbar gegenüber längsverlaufenden Belastungen, siehe auch 3 und 4. Jedes der Stegteile 6 ist andererseits mit einem rechtwinkligen geschlossenen Querschnitt versehen. In dieser Ausführungsform sind die mittleren in Seitenrichtung verlaufenden Elemente 5 und die Stegteile 6 aus einem einzelnen gestanzten Metallblech einteilig geformt und die Stegteile 6 erhalten dann durch Schweißen, z. B. durch elektrisches Punktschweißen, einen geschlossenen Querschnitt. Die unteren Enden der Stegteile 6 sind an die obere Außenfläche der jeweiligen längsverlaufenden Elemente 2 geschweißt. Alternativ hierzu können das mittlere in Seitenrichtung verlaufende Element 5 und die Stegteile 6 aus einzeln gestanzten Elementen bestehen, die dann durch Schweißen miteinander verbunden sind.
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Ein Verbindungselement 7 erstreckt sich quer zum mittleren Teil des mittleren in Seitenrichtung verlaufenden Elements 5 und dem hinteren in Seitenrichtung verlaufenden Element 4. Das verbindende Element 7 ist mit einem im allgemeinen flachen Hauptteil versehen, der mit den mittleren und hinteren in Seitenrichtung verlaufenden Elementen 4 und 5 durch Befestigungsmittel, wie z. B. Gewindebolzen, verbunden ist, und ein Paar Flansche 7A, welche einteilig von jedem Seitenrand des Haupteils zur Verstärkung herabhängen. Die Montagelöcher, die in den in Seitenrichtung verlaufenden Elementen 4 und 5 zur Befestigung der Verbindungselemente 4 und 5 angebracht sind, bestehen aus Gewindelöchern, beispielsweise durch das Aufschweißen von Muttern. Die entsprechenden Montagelöcher, mit denen das Verbindungselement 7 versehen ist, können aus relativ großen runden Löchern oder Einschnitten bestehen, so daß geringe Größenkorrekturen vorgenommen werden können, wenn das Verbindungsglied 7 mit den in Seitenrichtung verlaufenden Elementen 4 und 5 verbunden wird.
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Der auf den Bildern nicht gezeigte Motor ist durch drei Montagepunkte 11A, 11B und 11C gestützt, mit denen die obere Außenfläche des Verbindungselementes 7, das vordere in Seitenrichtung verlaufende Element 3 und das hintere in Seitenrichtung verlaufende Element 4 versehen sind. Dadurch, daß der Montagepunkt 11A sowohl durch das hintere und das mittlere in Seitenrichtung verlaufende Element 4 und 5 sowie durch das Verbindungselement 7 gestützt wird, kann die Steifigkeit, die für das hintere und mittlere in Seitenrichtung verlaufende Element 4 und 5 gefordert wird, reduziert werden, wodurch das Gewicht dieser Elemente somit ebenfalls reduziert werden kann. Dies ist beispielsweise dann von Bedeutung, wenn der Montagepunkt 11A weitestgehend im mittleren Teil der beiden in Seitenrichtung verlaufenden Elemente 4 und 5 plaziert ist. Der dritte Montagepunkt 11C ist ausschließlich durch das vordere in Seitenrichtung verlaufende Element 3 gestützt, ist jedoch deutlich versetzt von dem mittleren Teil der in Seitenrichtung verlaufenden Elemente. Zudem ist der durch den Motor ausgeübte Druck auf das vordere in Seitenrichtung verlaufende Element 3 nicht so groß wie der ausgeübte Druck auf das mittlere und hintere in Seitenrichtung verlaufende Element 4 und 5. Der zweite Montagepunkt 11B ist an dem linken längsverlaufenden Element 2 angebracht.
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Am deutlichsten zeigen die 5 und 6 einen unteren Teil von jedem der Stegteile 6, das mit einem Lagerteil 8 versehen ist, der aus einem Paar sich gegenüberstehenden flachen Bereichen 8A und 8B besteht. Ein inneres Ende eines jeden unteren Arms 10 des Radaufhängungssystems ist schwenkbar gehalten durch die entsprechenden Lagerteile 8 über einen Zapfen 9 und eine in den Zeichnungen nicht gezeigten federnden Buchse, die typischerweise aus Gummi hergestellt ist. Die zwei ebenen Bereiche 8A und 8B sind durch einen weiteren ebenen Bereich, der von der Seite des unteren Arms 10 wegweist, verbunden, so daß jedes der Stegteile 6 einen geschlossenen Querschnitt in seinem oberen Bereich hat und mit einem ”C”-förmigen Querschnitt in seinem unteren Bereich versehen ist, wobei das untere Ende eines jeden Stegteils 6 mit der oberen Außenfläche des entsprechenden längsverlaufenden Elementes 2 verschweißt ist, wobei jedes der Stegteile 6 mit großer mechanischer Steifigkeit und großer mechanischer Festigkeit über die gesamte Länge versehen ist. Dies ist wünschenswert, da es die Steifigkeit des Teilrahmens in bezug auf die Belastungen verstärkt, wie z. B. die durch das Rad erzeugten Vibrationen und Geräusche, die auf das Lagerteil 8 einwirken, und zudem werden die Vibrationen und Geräusche an einem Eindringen in den Fahrgastinnenraum gehindert.
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So wie im Fall der vorliegenden Erfindung, wo jedes der Stegteile als ein geschlossener Bestandteil eines in Seitenrichtung verlaufenden Elementes geformt ist, kann ein Lagerteil mit einer schwenkbaren Halterung des inneren Endes von einem unteren Arm des Radaufhängungssystems versehen sein, so daß der Teilrahmen dadurch eine höhere Steifigkeit gegenüber Belastungen, die seitens des Radaufhängungssystems auftreten, bietet.
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Im einzelnen ist es durch die Herstellung der in Seitenrichtung verlaufenden Elemente und der Stegteile aus einem einzelnen Metallblech möglich, die Belastung, die seitens des Radaufhängungssystems auftritt, gleichmäßig auf die gesamten in Seitenrichtung verlaufenden Elemente zu verteilen, so daß die eigentliche Steifigkeit und mechanische Festigkeit der in Seitenrichtung verlaufenden Elemente auf ein gegebenes Gewicht der in Seitenrichtung verlaufenden Elemente hin optimiert werden kann. Dies vereinfacht den Herstellungsprozess und kann zudem die Herstellungskosten senken. Zusätzlich hierzu kann das in Seitenrichtung verlaufende Element, insbesondere mit dem oberen Ende der Stegteile, zur weiteren Verbesserung der Steifigkeit des Teilrahmens in bezug auf die Belastungen, die vom Radaufhängungssystem ausgehen, verbunden sein.
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Daher ist das in Seitenrichtung verlaufende Element, das die unteren Arme des Radaufhängungssystems stützt, mit einem im wesentlichen ”Z”-förmigen Querschnitt versehen, so daß das in Seitenrichtung verlaufende Element gegen längsverlaufende und vertikale Belastungen verstärkt ist, ohne jeweils wesentlich die Steifigkeit der in Seitenrichtung verlaufenden Elemente gegenüber längsverlaufenden Belastungen, wie sie z. B. als ein Ergebnis eines Fahrzeugaufpralls entstehen, zu verstärken. Dadurch weist die Teilrahmenbaugruppe ein vorteilhaftes Energieabsorptionsverhalten im Falle eines Fahrzeugaufpralls auf.
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Die hier vorliegende Erfindung wurde anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, wobei es für den Fachmann naheliegend ist, daß verschiedene Abwandlungen und Modifikationen möglich sind, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den Ansprüchen festgelegt ist.
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Einige Gesichtspunkte der Erfindung werden im folgenden wiedergegeben:
In einem Teilrahmen (1) für ein Fahrzeug, umfassend ein Paar längsverlaufende Elemente (2), die sich parallel zueinander entlang einer längs verlaufenden Richtung einer Fahrzeugkarosserie erstrecken, sowie in Seitenrichtung verlaufende Elemente (3, 4, 5), die sich quer zu den längsverlaufenden Elementen (2) erstrecken, ist eins der in Seitenrichtung verlaufenden Elemente (5) über ein Paar Stegteile (6), die sich nach oben von dem längs verlaufenden Element erstrecken, mit den längsverlaufenden Elementen (2) verbunden, und jedes der Steigteile (6) ist mit einem Lagerteil (8) zur drehbaren Halterung eines inneren Endes von einem der unteren Arme (10) des Radaufhängungssystems (WS) versehen. Dadurch kann die Belastung von den unteren Aufhängungsarmen (10) durch Lagerteile (8) getragen werden, die direkt an den in Seitenrichtung verlaufenden Elementen angebracht sind, und die Belastung kann sogar auf die in Seitenrichtung verlaufenden Elemente (3, 4, 5) übertragen werden. Da das in Seitenrichtung verlaufende Element (5) mit einem ”Z”-förmigen Querschnitt versehen ist, können die vertikalen und in Seitenrichtung verlaufenden Belastungen mit hoher Steifigkeit und mechanischer Festigkeit gehalten werden, da die Energie eines längsverlaufenden Stoßes vorteilhaft durch die gut kontrollierte Verformung des in Seitenrichtung verlaufenden Elementes (5) absorbiert werden kann.
