WO2019091711A1 - Hilfsrahmen eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Hilfsrahmen eines kraftfahrzeugs Download PDF

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rubber
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bearing
metal bearings
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Sven Schmalzrieth
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Audi Ag
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    • F16F1/3842—Method of assembly, production or treatment; Mounting thereof
    • F16F1/3849—Mounting brackets therefor, e.g. stamped steel brackets; Restraining links

Definitions

  • the invention relates to a subframe for a motor vehicle according to the type specified in the preamble of patent claim 1.
  • Subframes for motor vehicles are known from the prior art in many ways.
  • DE 10 2005 045 295 B4 discloses an open subframe for a motor vehicle comprising two front and two rear functional nodes, the front functional nodes being connected by means of a cross member and two side members connecting the front and rear functional nodes.
  • Subframes are used to pre-assemble parts of a motor vehicle and then insert the preassembled unit in the body of the vehicle and connect to this.
  • On the subframe not only vehicle components such as a suspension or hydraulic units are mounted for a vehicle steering, but also the engine is supported on the subframe.
  • the body is connected directly to the subframe.
  • the subframe contributes to stability and crash safety.
  • the functional nodes of a subframe serve, among other things, for attachment to the bodywork.
  • the connection is made by rubber-metal bearings which are penetrated by a fixing screw.
  • the rubber-metal bearings are pressed into corresponding recesses of the subframe and have an inner sleeve and an outer sleeve, wherein between see inner sleeve and outer sleeve an elastic intermediate layer is arranged.
  • a fixed stop disc is provided at the periphery of the elastic part of the bearing. It is arranged between the subframe and the head of the fastening screw, and extends radially outwards from the inner sleeve, cf. DE 199 01 299 C1.
  • the stop disc limits the axial travel of the rubber-metal bearing and allows soft support of the subframe in its vertical direction of main loading.
  • EP 1 188 643 A1 describes a triangular stop disc which is further developed as a connecting structure between subframe and body. From DE 10 2006 036 852 A1, a truncated conical stop disk designed as an adapter is known, which is designed as an end piece of a stiffening element and serves as a connection between the auxiliary frame and the stiffening element.
  • the invention is based on the object, a subframe according to the type specified in the preamble of claim 1 such that the geometry of the subframe is simplified. This object is achieved by the characterizing features of claim 1 in conjunction with its generic features.
  • the subframe for a motor vehicle comprises four functional nodes, wherein - viewed in the vehicle longitudinal direction - the two front functional nodes are connected by means of a cross member and two longitudinal members connect the front with the rear functional nodes.
  • the function nodes form receiving points for the subframe bearings.
  • the outer sleeve of such a rubber-metal bearing communicates with the subframe and the core is connected to the body. Between the core and the outer sleeve is a coupling layer in the form of an elastomer.
  • the core is fastened by means of a screw to the body, wherein between the core and the screw a stop disc is clamped.
  • At least one stop disc of a rubber-metal bearing is designed such that it also serves as an aggregate support.
  • this function-integrating connection reduces the number of connection points in the body.
  • the connection according to the invention of the abutment disk formed as an assembly support takes place by means of an already existing connection point at the function node, which has a high rigidity outside the support geometry of the subframe. As a result, it is advantageously possible to use a lighter and therefore more cost-effective subframe, which nevertheless fulfills the functional requirements.
  • the stop disc on a through hole which is formed such that the connection to the core of the bearing takes place by means of screw.
  • the screw passes through the formed for aggregate support stop plate, the rubber-metal bearings of the subframe and the body.
  • the stop disc serves as a limitation of the path of the subframe, which vibrates due to the elastic coupling.
  • the integral connection of the unit support which also serves as a stop disc, reduces the complexity of the subframe in an advantageous manner.
  • connection points to the body and / or the traction battery are formed. These connection points can be the On impact disc educate such that in case of accidental load introduction, an additional load path opens up very early.
  • a head-on collision with an obstacle during forward travel of the vehicle can, for example, bring about the rearward displacement of the stop disk according to the invention in the vehicle longitudinal direction to the rear, the wheel link being acted upon and deformed in the region of the connection.
  • the unit support according to the invention is arranged at one or more functional nodes. It is also possible that the unit support is mounted by means of the connection according to the invention in a mixed construction with conventional connection.
  • Figure 1 is a side plan view of an auxiliary frame of a motor vehicle with mounted stop plate.
  • Fig. 2 is a view of the subframe of FIG. 1 from below
  • Fig. 3 is a detail view of the mounted stop plate.
  • FIG. 1 to 3 show a schematic representation of a generally designated by the reference numeral 10 auxiliary frame for a motor vehicle in which a stop plate 12 is formed for a rubber-metal bearing 14 as an aggregate support 16.
  • the auxiliary frame 10 of a motor vehicle viewed in the vehicle longitudinal direction FL, comprises two front functional nodes 18-1, 18-2 and two rear functional nodes 20-1, 20-2 which are connected by means of two Side members 22-1, 22-2 are connected, wherein the front functional nodes 18-1, 18-2 are connected by means of a cross member 24.
  • the function nodes 18-1, 18-2, 20-1, 20-2 have recesses 26, are pressed into the rubber-metal bearings 14, which serve to connect to the body by means of screw 28.
  • the rubber-metal bearings 14, an inner sleeve 30 and an outer sleeve 32, between an elastic intermediate layer 34 is disposed.
  • the outer sleeve 32 is in communication with the subframe, not shown here, wherein the inner sleeve 30 is connected to the body.
  • a stop washer 12 is disposed between the head of the screw 28 and the underside of the subframe 10 and extends radially outward from the inner sleeve 30.
  • the stop disc 12 limits the travel of the rubber-metal bearing 14 on the underside of the elastic intermediate layer 34, in particular the way from the subframe to the body.
  • the stopper plate 12 of the rubber-metal bearing 14 function integrally formed as an aggregate support 16, which is presently formed into a bracket-like support member that at least one bearing eye (36) for receiving a connectable to the unit bearing core (38).
  • the local dynamic strength of the function nodes 18-1, 18-2, 20-1, 20-2 allows the connection of the function-integrated unit support 16. It can be connected to any function node 18-1, 18-2, 20-1, 20-2 his.
  • the connection of the unit support 16 is effected by means of a screw connection 28 which mounts the subframe 10 via the functional nodes 18-1, 18-2, 20-1, 20-2 to the body.
  • the screw 28 passes through the stopper plate 12 / unit support 16, the rubber-metal bearing 14 of the subframe 10 and the body.
  • the unit support 16 may also have further connection receiving points, the z. B. are formed as connection points to the body and / or the traction battery. These connection points can further develop the stop disc 12 such that an additional load path opens up in the event of an impact.
  • the embodiment of the present invention designed for aggregate support 16 stop plate 12 supports the transmission of forces in the event of a crash.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hilfsrahmen (10) eines Kraftfahrzeugs, umfassend zwei in Fahrzeuglängsrichtung (FL) betrachtet vordere Funktionsknoten (18-1, 18-2) sowie zwei hintere Funktionsknoten (20-1, 20-2), wobei mindestens zwei Funktionsknoten (18-1, 18-2, 20-1, 20-2) mittels mindestens einem Querträger (24) verbunden sind, und die vorderen Funktionsknoten (18-1, 18-2) mit den hinteren Funktionsknoten (20-1, 20-2) mittels zwei Längsträgern (22-1, 22-2) verbunden sind, wobei die Funktionsknoten (18-1, 18-2, 20-1, 20-2) mit Lageraufnahmen ausgebildet sind, in die Gummi-Metall-Lager (14) zur Anbindung an die Karosserie eingepresst sind, und wobei an den Gummi-Metall-Lagern (14) Anschlagscheiben (12) mittels Schraubverbindungen angeordnet sind. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens eine Anschlagscheibe (12) für eines der Gummi-Metall-Lager (14) als Aggregatstütze (16) ausgebildet ist.

Description

Hilfsrahmen eines Kraftfahrzeugs
BESCHREIBUNG: Die Erfindung betrifft einen Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.
Hilfsrahmen für Kraftfahrzeuge sind aus dem Stand der Technik in vielfältiger Weise bekannt. So offenbart z. B. die DE 10 2005 045 295 B4 einen offenen Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug, der zwei vordere und zwei hintere Funktionsknoten umfasst, wobei die vorderen Funktionsknoten mittels eines Querträgerelements verbunden sind und zwei Längsträgerelemente die vorderen mit den hinteren Funktionsknoten verbinden. Hilfsrahmen werden dazu eingesetzt, Teilbereiche eines Kraftfahrzeuges vorzumontieren und die vormontierte Einheit dann in die Karosserie des Fahrzeugs einzufügen und mit dieser zu verbinden. Am Hilfsrahmen werden nicht nur Fahrzeugkomponenten wie beispielsweise eine Radaufhängung oder hydraulische Aggregate für eine Fahrzeuglenkung angebracht, sondern auch der Motor wird auf dem Hilfsrahmen abgestützt. Des Weiteren wird die Karosserie unmittelbar am Hilfsrahmen angebunden. Dadurch trägt der Hilfsrahmen zur Stabilität und Crashsicherheit bei.
Die Funktionsknoten eines Hilfsrahmens dienen unter Anderem zur Anbin- dung an die Karosserie. Die Anbindung erfolgt mittels Gummi-Metall-Lager die von einer Befestigungsschraube durchsetzt sind. Die Gummi-Metall- Lager werden in korrespondierende Ausnehmungen des Hilfsrahmens ein- gepresst und weisen eine Innenhülse und eine Außenhülse auf, wobei zwi- sehen Innenhülse und Außenhülse eine elastische Zwischenschicht angeordnet ist. Am Umfang des elastischen Teils des Lagers ist eine feste Anschlagscheibe vorgesehen. Sie ist zwischen dem Hilfsrahmen und dem Kopf der Befestigungsschraube angeordnet, und erstreckt sich von der Innenhülse radial nach außen, vgl. DE 199 01 299 C1 . Die Anschlagscheibe begrenzt den axialen Federweg des Gummi-Metall-Lagers und ermöglicht eine weiche Abstützung des Hilfsrahmens in seiner vertikalen Hauptbelastungsrichtung.
Die EP 1 188 643 A1 beschreibt eine dreieckige Anschlagscheibe, die als Verbindungsstruktur zwischen Hilfsrahmen und Karosserie weitergebildet ist. Aus der DE 10 2006 036 852 A1 ist eine als Adapter ausgebildete, kegel- stumpfförmige Anschlagscheibe bekannt, die als Endstück eines Versteifungselements ausgebildet ist und als Verbindung zwischen dem Hilfsrahmen und dem Versteifungselement dient.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Hilfsrahmen gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass die Geometrie des Hilfsrahmens vereinfacht ist. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. In bekannter Art und Weise umfasst der Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug vier Funktionsknoten, wobei - in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet - die zwei vorderen Funktionsknoten mittels eines Querträgers verbunden sind und zwei Längsträger die vorderen mit den hinteren Funktionsknoten verbinden. Die Funktionsknoten bilden Aufnahmepunkte für die Hilfsrahmenlager aus. Die Außenhülse eines solchen Gummi-Metall-Lagers steht mit dem Hilfsrahmen in Verbindung und der Kern ist mit der Karosserie verbunden. Zwischen dem Kern und der Außenhülse befindet sich eine Ankopplungsschicht in der Form eines Elastomers. Der Kern ist mittels einer Schraube an der Karosserie befestigt, wobei zwischen dem Kern und der Schraube eine Anschlagscheibe geklemmt ist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mindestens eine Anschlagscheibe eines Gummi-Metall-Lagers derart ausgebildet ist, dass sie gleichzeitig als Aggregatstütze dient. Im Vergleich zur konventionellen Anbindung der Aggregatstütze reduziert diese funktionsintegrierende Anbindung die Anzahl der Anbindungsstellen in der Karosserie. Die erfindungsgemäße Anbindung der als Aggregatstütze ausgebildeten Anschlagscheibe erfolgt mittels eines schon vorhandenen Anbindungspunktes am Funktionsknoten, der außerhalb der Trägergeometrie des Hilfsrahmens eine hohe Steifigkeit aufweist. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich einen leichteren und somit kosten- günstigeren Hilfsrahmen zu verwenden, der die funktionalen Anforderungen dennoch erfüllt.
Bevorzugt weist die Anschlagscheibe eine Durchgangsbohrung auf, die derart ausgebildet ist, dass die Anbindung an den Kern des Lagers mittels Schraubverbindung erfolgt. Die Schraubverbindung durchsetzt die zur Aggregatstütze ausgebildete Anschlagscheibe, das Gummi-Metall-Lager des Hilfsrahmens sowie die Karosserie. Hierdurch dient die Anschlagscheibe als Begrenzung des Weges des Hilfsrahmens, der auf Grund der elastischen Kopplung schwingt. Über die integrierende Anbindung der Aggregatstütze, die gleichzeitig als Anschlagscheibe dient, reduziert sich die Komplexität des Hilfsrahmens in vorteilhafter Weise.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anschlagscheibe kann sie auch weitere Anbindungsaufnahmepunkte aufwei- sen. Es ist denkbar, dass Verbindungsstellen zur Karosserie und / oder zur Traktionsbatterie ausgebildet sind. Diese Anbindungsstellen können die An schlag Scheibe derart weiterbilden, dass sich im Falle einer unfallbedingten Lasteinleitung ein zusätzlicher Lastpfad besonders frühzeitig erschließt. Eine Frontalkollision mit einem Hindernis bei Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs kann beispielsweise die Rückverlagerung der erfindungsgemäßen Anschlagschei- be in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten bewirken, wobei der Radlenker beaufschlagt und im Bereich der Anbindung deformiert wird. Es erfolgt eine RückVerschiebung des Radlenkers, wodurch der Drehpol des Vorderrads sich in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten verschiebt bevor es zur unfallbedingten Verlagerung und Eindrehen des Vorderrads kommt. Hierdurch kön- nen schwerwiegende Intrusionen in einem hinter dem Vorderrad liegenden Stirnwandbereich vermieden werden, vgl. DE 10 2012 024 145 A1 . Somit bildet sich über die zur Aggregatstütze ausgebildete Anschlagscheibe ein Kraftpfad aus, der eine unterstützende Mitwirkung bei der Verteilung der Energie im Falle eines Crashs hat.
Es ist denkbar, dass die erfindungsgemäße Aggregatstütze an einem oder an mehreren Funktionsknoten angeordnet ist. Es ist auch möglich, dass die Aggregatstütze mittels der erfindungsgemäßen Anbindung in einer Mischbauweise mit konventioneller Anbindung angebracht ist.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung bedeutet:
Fig. 1 eine seitliche Draufsicht auf einen Hilfsrahmen eines Kraftfahrzeugs mit montierter Anschlagscheibe; Fig. 2 eine Ansicht des Hilfsrahmens gemäß Fig. 1 von unten Fig. 3 eine Detailansicht der montierten Anschlagscheibe.
Fig. 1 bis 3 zeigen in einer schematischen Darstellung ein insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichneten Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug bei dem eine Anschlagscheibe 12 für ein Gummi-Metall-Lager 14 als Aggregatstütze 16 ausgebildet ist.
Gemäß der in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Ausführungsform umfasst der Hilfsrahmen 10 eines Kraftfahrzeugs, in Fahrzeuglängsrichtung FL betrach- tet, zwei vordere Funktionsknoten 18-1 , 18-2 und zwei hintere Funktionsknoten 20-1 , 20-2 die mittels zwei Längsträgern 22-1 , 22-2 verbunden sind, wobei die vorderen Funktionsknoten 18-1 , 18-2 mittels eines Querträgers 24 verbunden sind. Die Funktionsknoten 18-1 , 18-2, 20-1 , 20-2 weisen Ausnehmungen 26 auf, in die Gummi-Metall-Lager 14 eingepresst sind, die zur Anbindung an die Karosserie mittels Schraubverbindungen 28 dienen.
Wie in Fig. 3 dargestellt, weisen die Gummi-Metall-Lager 14 eine Innenhülse 30 und eine Außenhülse 32 auf, dazwischen ist eine elastische Zwischenschicht 34 angeordnet. Die Außenhülse 32 steht in Verbindung mit dem hier nicht dargestellten Hilfsrahmen, wobei die Innenhülse 30 mit der Karosserie verbunden ist. Eine Anschlagscheibe 12 ist zwischen dem Kopf der Schraubverbindung 28 und der Unterseite des Hilfsrahmens 10 angeordnet und erstreckt sich von der Innenhülse 30 radial nach außen. Die Anschlagsscheibe 12 begrenzt den Federweg des Gummi-Metall-Lagers 14 auf der Unterseite der elastischen Zwischenschicht 34, insbesondere den Weg vom Hilfsrahmen zur Karosserie.
In Fig. 1 bis Fig. 3 ist die Anschlagscheibe 12 des Gummi-Metall-Lagers 14 funktionsintegrierend als Aggregatstütze 16 ausgebildet, die vorliegend zu einem konsolenartigen Stützteil ausgebildet ist, dass mindestens ein Lagerauge (36) zur Aufnahme eines mit dem Aggregat verbindbaren Lagerkerns (38) aufweist. Die lokaldynamische Festigkeit der Funktionsknoten 18-1 , 18- 2, 20-1 , 20-2 ermöglicht die Anbindung der funktionsintegrierten Aggregatstütze 16. Sie kann mit einem beliebigen Funktionsknoten 18-1 , 18-2, 20-1 , 20-2 verbunden sein. Die Anbindung der Aggregatstütze 16 erfolgt mittels einer Schraubverbindung 28, die den Hilfsrahmen 10 über die Funktionsknoten 18-1 , 18-2, 20-1 , 20-2 an die Karosserie montiert. Die Schraubverbindung 28 durchsetzt die Anschlagscheibe 12 / Aggregatstütze 16, das Gummi-Metall-Lager 14 des Hilfsrahmens 10 sowie die Karosserie. Die Aggregatstütze 16 kann auch weitere Anbindungsaufnahmepunkte aufweisen, die z. B. als Verbindungsstellen zur Karosserie und / oder zur Traktionsbatterie ausgebildet sind. Diese Anbindungsstellen können die Anschlagscheibe 12 derart weiterbilden, dass sich ein zusätzlicher Lastpfad erschließt im Falle eines Aufpralls. Somit unterstützt die erfindungsgemäße Ausführungsform der zur Aggregatstütze 16 ausgebildeten Anschlagscheibe 12 die Weiterleitung der Kräfte im Falle eines Crashs.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
Hilfsrahmen (10) eines Kraftfahrzeugs, umfassend zwei in Fahrzeuglängsrichtung (FL) betrachtet vordere Funktionsknoten (18-1 , 18-2) sowie zwei hintere Funktionsknoten (20-1 , 20-2), wobei mindestens zwei Funktionsknoten (18-1 , 18-2, 20-1 , 20-2) mittels mindestens einem Querträger (24) verbunden sind, und die vorderen Funktionsknoten (18-1 , 18-2) mit den hinteren Funktionsknoten (20-1 , 20-2) mittels zwei Längsträgern (22-1 , 22-2) verbunden sind, wobei die Funktionsknoten (18-1 , 18-2, 20-1 , 20-2) mit Lageraufnahmen ausgebildet sind, in die Gummi-Metall-Lager (14) zur Anbindung an die Karosserie eingepresst sind, und wobei an den Gummi-Metall-Lagern (14) Anschlagscheiben (12) mittels Schraubverbindungen angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine Anschlagscheibe (12) für mindestens eines der Gummi-Metall-Lager (14) als Aggregatstütze (16) ausgebildet ist.
Hilfsrahmen (10) gemäß Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Anbindung der Aggregatstütze (16) an den Funktionsknoten (18-1 , 18-2, 20-1 , 20-2) mittels einer gemeinsamen, die Durchgangsbohrung und die Gummi-Metall-Lager (14) durchsetzenden Schraubverbindung (28) erfolgt.
Hilfsrahmen (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Aggregatstütze (16) zu einem konsolenförmigen Stützteil ausgebildet ist.
Hilfsrahmen (10) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Aggregatstütze (16) mindestens einen mit einem Aggregat verbindbaren Lagerkern (38) in mindestens einem Lagerauge (36) aufweist.
Hilfsrahmen (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Aggregatstütze (16) mit einem Lagerauge (36) ausbildet ist, in dem ein Lager (38) eingepresst ist, das über seinen Lagerkern mit dem Aggregat verbunden ist.
Hilfsrahmen (10) nach einem der vorgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Aggregatstütze (16) mindestens einen weiteren Aufnahmepunkt aufweist.
Hilfsrahmen (10) gemäß Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der weitere Aufnahmepunkt als Verbindungsstelle zur Karosserie und / oder zur Traktionsbatterie ausgebildet ist.
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