DE4213789C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Umrüsten von Serien-PKW mit größeren Motoren - Google Patents

Description

Beim Motorsport, insbesondere mit Großserien-na­ hen PKW′s, wird versucht, das Leistungsgewicht (kg Fahrzeuggewicht je PS der Motorleistung) mög­ lichst zu reduzieren. Hierzu wird u. a. die Motor­ leistung erhöht, was jedoch in der Regel immer im Rahmen des vorhandenen Original-Motorblocks durch Aufbohren der Zylinder etc. geschieht.

Eine wesentlich stärkere Steigerung der Motorlei­ stung wäre möglich, wenn ein größerer Motorblock mit wesentlich größerem Hubraum in den Ursprungs-PKW eingesetzt werden könnte, was jedoch aufgrund des ver­ fügbaren Platzes im Motorraum nicht möglich ist bzw. Eine unsinnig hoch aufragende Motorhaube zur folge hätte.

Diese Problematik wird im folgenden am Beispiel des Kleinwagens des Herstellers X erläutert; das zugrunde­ liegende Problem läßt sich jedoch auf jeden anderen front­ getriebenen PKW mit quer eingebautem Frontmotor übertragen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtungen zur Umrüstung zu schaffen, um einen Antrieb (Motor u. Getriebe) mit wesentlich höherem Hubraumvolumen, beispielsweise das nächst größeren Modells des Her­ stellers X, in den Motorraum des Kleinwagen mit mög­ lichst geringem Umbauaufwand einsetzen zu können. Diese Umbauarbeiten und die dafür benötigten Teile sollen möglichst einfach herzustellen und deren Funktion und Stabilität leicht zu überprüfen sein. Desweiteren ist das Abgasverhalten eines größeren Serienmotors besser als daß eines getunten kleinen Serienmotors.

Wenn im folgenden die Bezeichnungen "vorne" oder "hinten" verwendet werden, so bezieht sich dies immer auf die normale Vorwärts-Fahrtrichtung des zugrunde­ gelegten PKW. Weiter gehört zu dem größeren Motor immer das entsprechende Getriebe des Herstellers X. Der Hubraum größere Motor ist in Kurbelwellenrich­ tung länger als der Hubraum kleinere Motor und paßt zwar noch zwischen die seitlich begrenzenden Steh­ wände des Motorraumes, nicht mehr jedoch zwischen den lichten Abstand von einem Längsträger zum an­ deren. Aufgrund der höheren Bauhöhe des Hubraum größeren Motors würde dieser jedoch nach unten bis in den Bereich zwischen die beiden Längsträger gelangen, um eine fluchtende Lage der Kurbelwelle des Motors zur Eingangswelle des Getriebes zu erreichen.

Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, den neuen, größeren Motor dadurch in den Motorraum ein­ zusetzen, indem der hierfür im Weg stehende Teil der Längsträger der Karosserie entfernt wird.

Die damit einhergehende Verringerung der Stabilität der Karosserie im Bereich des Motorraumes wird durch Anbringen eines Zusatzverstärkung (Rahmen) nicht nur ausgeglichen, sondern darüber hinaus verbessert, um zusätzlich den Ansprüchen des Rennbetriebes gerecht zu werden. Zusatzrahmen (Verstärkungsrahmen), der sich unterhalb der Längsträger befindet, wenigstens einen Längsschenkel, der sich in etwa parallel und unterhalb des beeinträchtigten, ausgesparten Längsträgers befindet, sowie einen Querschenkel, der sich auf etwa der gleichen Höhe am hinteren Ende des Motorraumes befindet und sich von einem der Längsträger zum anderen erstreckt. Befestigt, in der Regel verschraubt, wird der hintere Querschenkel direkt an den Befestigungspunkten der Querlenker der Vorderachse an der Karosserie, also Punkten am Fahrzeugboden, die noch den Längsträgern zuzurechnen sind.

Dadurch wird eine zusätzliche Verstrebung geschaffen, die dem gesamten Vorderbau des PKW zusätzliche Sta­ bilität gibt. Unten am Zusatzrahmen, und zwar im vor­ deren Bereich der Längsschenkel, werden die Lager­ böcke zum Befestigen des Querstabilisators angeordnet, die dadurch niedriger als in der Originalversion liegen, um der tiefer liegenden Unterkante der Motor-Getriebe- Einheit Rechnung zu tragen, die sich darüber befindet.

Diese tiefere Lage des Querstabilisators hat den zu­ sätzlichen Vorteil, daß sich die freien Enden des Quer­ stabilisators, die schräg nach hinten zur Radaufhängung abstreben, weniger stark nach unten erstrecken, son­ dern im Ruhezustand nahezu waagrecht verlaufen. Dies bewirkt beim Einfedern eines der Vorderräder eine we­ niger starke Auslenkung des Vorderrades nach hinten mit der entsprechendem Gegenbewegung des anderen Vorderrades. Diese Verringerung der Nachlaufverände­ rung beim Einfedern ergibt ein ruhigeres und sichereres Fahrverhalten, vor allem in Kurven.

Der Nachteil einer geringeren Bodenfreiheit des PKW im Motorbereich durch die tieferliegende Unter­ kante der Motor-Getriebe-Einheit sowie des tieferlie­ genden Querstabilisators und Zusatzrahmens ist in der Praxis ohne Belang, da alle genannten Teile bei einer Gesamtverlagerung nach unten um etwa 5 cm immer noch höher liegen als die minimale ursprüngliche Bo­ denfreiheit des PKW, die durch die Auspuffanlage unter dem Fahrzeugboden festgelegt wird.

Das zusätzliche Gewicht eines solchen Zusatzrah­ mens von ca. 15 kg wird bei weitem überkompensiert durch die wesentlich höhere Leistungszunahme des grö­ ßeren neuen Motors. Der Zusatzrahmen (Verstärkungsrahmen) besteht in der Regel aus Rohr­ material einer gut schweißbaren Stahlqualität, wobei in der Regel ein Außendurchmesser von 40 mm und eine Wandstärke von 3 mm ausreichend ist.

Durch Einschweißen von entsprechenden dreieckigen Verstrebungsblechen in Ecken des Zusatzrahmens und ungeschweißten Befestigungslaschen, die die Bohrun­ gen zur Befestigung an der Karosserie bzw. Zur Motor- Getriebe-Einheit aufweisen, kann dieser Zusatzrahmen als einfaches Schweißteil hergestellt werden.

Bei herkömmlichen, quer eingebauten Motor-Getriebe- Einheiten sind in der Regel vier Auflagerstellen a bis d zwischen der Motor-Getriebe-Einheit und der Karosse­ rie vorhanden. Am rechten Rand des Motorraumes, beispielsweise auf dem rechten Längsträger, liegt die freie Stirnseite des Motors auf, etwa in der Mitte der vorderen Querstrebe der Karosserie liegt der zweite Auflagerpunkt b, auf dem ein entsprechender Befesti­ gungspunkt des Motorblocks aufliegt. Der dritte Aufla­ gerpunkt c befindet sich etwa in der Mitte im hinteren Bereich des Motorraumes, wo sich eine entsprechende Nase der Getriebeglocke abstützt. Der vierte Auflager­ punkt d befindet sich auf der linken Seite des Motorrau­ mes, ebenfalls durch Abstützung gegenüber einem Punkt am Getriebe. An diesen Auflagerpunkten sind in der Regel elastische Elemente, beispielsweise Hartgummiblöcke oder Selentblöcke, zwischen Karosse­ rie und Motor-Getriebe-Einheit angeordnet.

Ein geschlossener Zusatzrahmen (Verstärkungsrahmen), weist insbesondere auch an seinem hinteren Querschenkel eine Befestigungsplatte zum Anbringen der neuen Schal­ dungs-Mechanik auf, die im Zusammenhang mit dem neuen Getriebe ebenfalls benötigt wird.

Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung ist im folgenden anhand der Figuren beispielhaft näher be­ schrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Aufsicht auf einen geöffneten Motorraum mit einem l-förmigen Zusatzrahmen und neuem größer­ em Motor und Getriebe.

Fig. 2 zeigt die Darstellung des geschlossenem Zusatzrahmen 8b.

Fig. 3 eine räumliche Ansicht des Zusatzrahmens der Fig. 2,

Fig. 1 zeigt den Motorraum 4, der durch die seitlichen Längsträger 6 der Vorbau 9 begrenzt wird sowie deren vorderen Querträger 14.

Der neue Motor 1 ragt bis in den Bereich des in der Fig. 1 linken Längsträgers 6 hinein, der zu diesem Zweck eine Aussparung 6a aufweist.

Die dadurch verlorengegangene Stabilität im vorde­ ren Bereich der Karosserie wird durch einen Zusatzrah­ men 8a wiederhergestellt, der sich unterhalb der Ebene der Längsträger 6 befindet. Der leicht abgewinkelte Längsschenkel 11 verläuft dabei teilweise parallel unter­ halb des linken Längsträgers 6, während der Querschen­ kel 10 sich im unteren, hinteren Bereich des Motorrau­ mes 4 befindet.

Der Zusatzrahmen (Verstärkungsrahmen) 8a ist über Befestigungslaschen 32 an den Endbereichen des Querschenkels 10 mit der Vorbau 9 verschraubt. Eine weitere Befestigungslasche 31 findet sich im vorderen Bereich des Längsschenkels 11 und bietet eine Verschraubungsmöglichkeit an dem Vorbau im Bereich des Längsträgers 6.

Ebenfalls im vorderen Bereich des Längsschenkels 11 befindet sich auf dessen Unterseite ein Lagerbock 29 für den sich quer unter dem Motorraum im vorderen Be­ reich hindurcherstreckenden Querstabilisator 27, der et­ wa U-förmige Gestalt besitzt und dessen freie, schräg nach außen ragende Schenkel sich zur Radaufhängung in der Nähe der Achsschenkel 25 hin erstrecken. Diese freien Enden des Querstabilisators 27 bilden zusam­ men mit den Querlenkern 28 jeweils den sogenannten Dreieckslenker, wobei die Querlenker 28 befestigt sind, und zwar in der Darstellung der Fig. 1 im Bereich der hinteren Ecken des Motorraumes.

Fig. 2 zeigt den Zusatzrahmen 8b, der geschlossen ist und gegenüber dem l-förmigen Zusatzrahmen 8a eine zweiten, in der Darstellung der Fig. 2 rechten, Längsschen­ kel 11 sowie einen vorderen Querschenkel 13 besitzt.

Dabei sind die beiden Längsschenkel ebenfalls leicht abgewinkelt und verlaufen nur in ihrem vorderen Be­ reich parallel und zum Teil unterhalb des Längsträger 6. Die hintere Querstrebe 10 ist leicht nach außen gewölbt, während der vordere Querschenkel 13 gerade ausgebil­ det ist und über die beiden Längsschenkel 11 hinausragt. Dabei bestehen vorderer und hinterer Querschenkel 10, 13 sowie die Längsschenkel 11 aus dem gleichen Rohrmaterial, die als Einzelteile hergestellt und mitein­ ander verschweißt oder verschraubt sind, mit und ohne zusätzlichen, dreieckigen Eckverstrebungsblechen 33 in den Ecken zwischen den einzelnen Teilen 10, 11, 13.

Auch beim Zusatzrahmen 8b befinden sich Befesti­ gungslaschen 32 an den beiden Enden des hinteren Querschenkels 10, um eine Verschraubung an der Vorbau 9 im hinteren Bereich des Motorraumes zu er­ möglichen.

Mit ebenfalls nach oben aufragenden Befestigungsla­ schen 31 im vorderen Bereich der Längsschenkel 11 zur Verschraubung an den Längsträgern 6 und Bohrungen 38 in den freien Enden des vorderen Querschenkels 13 zur Befestigung an der Vorbau 9 wird eine Verbin­ dungssteife, feste und dennoch leicht demontierbare Verbindung zwischen dem Vorbau der PKW-Karosse­ rie und dem in sich geschlossenen, sehr stabilen und dennoch leichten Zusatzrahmen 8b geschaffen.

Wie am besten in der Seitenansicht der Fig. 3 zu er­ kennen, ist der Zusatzrahmen 8b unterhalb der Längs­ träger 6 angeordnet, so daß die Befestigungslaschen 31, 32 nach oben aufragen. Ebenso die Auflagerplatte 36, 6 die sich in der Mitte des vorderen Querschenkels 13 nach oben erstreckt, und an der gegen die Motor-Ge­ triebe-Einheit abragend eine topförmige Drehmoment­ stütze 15 angeordnet ist, in der sich ein entsprechender Zapfen des Motorgehäuses 1 abstützt.

Weiterhin sind am hinteren Querschenkel 10, eben­ falls nach oben aufragend und jeweils L-förmig ge­ kröpft, sowohl eine Befestigungsplatte 34 zum Ver­ schrauben des Schaltgestänges angeschweißt als auch eine Auflagerplatte 35, die den Auflagerpunkt c. für die Getriebeglocke bildet.

Im vorderen Bereich der Längsschenkel 11 sind je­ weils an deren Unterseite Lagerböcke 29, 30 verschraubt oder angegeschweißt, in denen der quer verlaufende Teil des. Querstabilisators 27 gelagert wird, der dadurch etwa um die Höhe des Zusatzrahmens 8b tiefer zu liegen kommt und damit in der Ruhelage annähernd waagrecht nach hin­ ten zum Schenkel 25 verlaufende freie Enden aufweist, gegenüber der schräg nach unten geneigten Originallage, wie in Fig. 3 eingezeichnet. Dadurch wird beim Einfedern des Rades und damit Verlagerung des Achsschenkels 25 nach oben eine geringere Verlage­ rung der Radachse nach hinten und damit eine geringe Nachlaufveränderung erreicht.

Claims (15)

1. Vorrichtung zum Umrüsten von Großserien-Per­ sonenkraftwagen, die

• - eine selbsttragende Karosserie,
• - Frontantrieb,
• - einen quer eingebauten Frontmotor, unter­ halb des Motors an den Außenseiten des Mo­ torraumes in die Karosserie als Längsträger integrierte Profile,
• - vorne unter dem Motor einen quer verlau­ fenden Querstabilisator, und
• - am vorderen Ende des Motorraumes unten einen vorderen Querträger

aufweisen, mit größeren Motoren,
dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die Längsträger (6) teilweise entfernt wer­ den, so daß ausreichend Platz für einen größe­ ren Motor und Getriebe (1) im Motorraum (4) entsteht,
• b) unterhalb der Längsträger (6) ein stabiler Zusatzrahmen (8) mit der Vorbau (9) fest verbunden wird, wobei der Zusatzrahmen (8)
• - wenigstens einen hinteren Querschenkel (10) aufweist, der sich hinter dem Motorraum (4) etwa von dem einen Längsträger (6) zum anderen Längsträger (6) erstreckt und
• - wenigstens einen Längsschenkel (11) auf weist, der etwa parallel unter dem ausgeschnit­ tenen Längsträger (6) verläuft und die ausge­ schnittene Stelle (6a) des Längsträgers (6) überbrückt.

2. Zusatzrahmen, insbesondere zur Durchführung des Umrüsten nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder Längsschenkel (11) wenigstens bis zum vorderen, unteren Querträger (14) der Vorbau (9) reicht.

3. Zusatzrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere zur Durchführung des Umrüsten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß jeder Längsschenkel (11) an seiner Unter­ seite jeweils einen Lagerbock (29, 30) für den Quer­ stabilisator (27) aufweist.

4. Zusatzrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere zur Durchführung des Umrüsten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß am vorderen Querträger (14) eine Dreh­ momentstütze (As) für den Motor (1) angeordnet ist.

5. Zusatzrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere zur Durchführung des Umrüstung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Zusatzrahmen (8) ein l-förmiger Zu­ satzrahmen (8a) ist, der einen hinteren Querschen­ kel (10) und einen längs verlaufenden Längsschen­ kel (11) aufweist.

6. Zusatzrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere zur Durchführung des Umrüstung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Zusatzrahmen (8) ein geschlossener, etwa rechteckiger Zusatzrahmen (8b) ist.

7. Zusatzrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere zur Durchführung des Umrüstung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß

• - der Zusatzrahmen (8b) im Bereich der hin­ teren Ecken Befestigungslaschen (32) zur Be­ festigung an der Karosserie und im vorderen Bereich der Längsschenkel (11) Befestigungs­ laschen (31) zur Befestigung an den Längsträ­ gern (9) aufweist, wobei die Befestigungsla­ schen (31, 32) vom Zusatzrahmen (8b) nach oben abstreben,
• - daß am vorderen Querschenkel (13) eine Auflagerplatte (36) mit einer topfförmigen Drehmomentstütze (15) für den Auflagerpunkt (b) der Motor-Getriebe-Einheit angeordnet ist, und
• - daß der vordere Querschenkel (13) seitlich über die Längsschenkel (11) hinausragt und Bohrungen (38) zur Befestigung an der Vorbau (9) aufweist.

8. Zusatzrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere zur Durchführung des Umrüstung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Zusatzrahmen (8) im wesentlichen aus gut schweißbarem Stahlrohr von etwa 40 mm Au­ ßendurchmesser und 3 mm Wandstärke besteht.

9. Der Zusatzrahmen (8a) insbesondere zur Durch­ führung des Umrüsten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (10) und (11) nach Fig. 1 geschraubt oder andere Verbindungsarten auf­ weisen kann.

10. Der Zusatzrahmen (8b) insbesondere zur Durch­ führung des Umrüsten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (10), (11) und 13 nach Fig. 2 geschraubt oder andere Verbindungsarten auf­ weisen kann.

11. Der Zusatzrahmen (8) insbesondere zur Durch­ führung des Umrüsten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das er aus einen hinteren Schenkel (10) und zwei seitliche Schenkel (11) bestehen kann.

12. Das die Längsträger insbesondere zur Durch­ führung des Umrüsten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagerpunkte (a) und (d) immer neu zu schaffen sind.

13. Das die Längsträger insbesondere zur Durch­ führung des Umrüsten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsträger immer Aus­ sparungen (6a) und (6b) aufweisen.

14. Das Auflager (b) insbesondere zur Durch­ führung des Umrüsten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das der Auflagerpunkt (b) immer neu zu schaffen ist.