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Dokumentenidentifikation DE69801962T2 29.05.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0891916
Titel Vorderhilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug
Anmelder Automobiles Peugeot, Paris, FR;
Automobiles Citroën, Neuilly sur Seine, FR
Erfinder Galtier, Lucien, 91390 Morsang sur Orge, FR;
Sirou, Marc, 91310 Longpont/Orge, FR
Vertreter Beetz & Partner, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69801962
Vertragsstaaten CH, DE, ES, GB, IT, LI, PT, SE
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 16.07.1998
EP-Aktenzeichen 984017863
EP-Offenlegungsdatum 20.01.1999
EP date of grant 10.10.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.05.2002
IPC-Hauptklasse B62D 21/11

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug.

Insbesondere betrifft sie einen Vorderhilfsrahmen, an dem verschiedene Teile zur Verbindung mit dem Boden wie Aufhängungs- oder Lenkungselemente des Kraftfahrzeugs vorbefestigt sind und der geeignete mechanische Eigenschaften besitzt, insbesondere unter Stauchbelastung, um den Fahrgastraum im Falle eines Frontalaufpralls zu schützen.

Die Hauptaufgabe dieser Art von Hilfsrahmen, der sich im Allgemeinen aus zwei Teilen, einem oberen und einem unteren, zusammensetzt, die am Rand miteinander verschweißt sind, besteht darin, die Geometrie und den Zusammenhalt der Teile zur Verbindung mit dem Boden im Fahrzeug sicherzustellen und weist folglich eine gute Steifigkeit, insbesondere quer zur Fahrzeuglängsrichtung auf.

Die Vorschriften und Normen, die bei einem möglichen Frontalaufprall eines Kraftfahrzeugs gelten, verlangen auch, dass der Hilfsrahmen einen hohen Stauchwiderstand aufweist, der im Allgemeinen höher ist als derjenige, der für die Verbindung mit dem Boden in Längsrichtung erforderlich ist.

Eine Lösung, die diese Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften erfüllt, besteht darin, die Dicke der Bleche des Hilfsrahmens zu erhöhen. Es hat sich aber gezeigt, dass eine solche Lösung verschiedene Nachteile hat: zum einen den Einsatz von schweren und kostspieligen Pressen zum Tiefen der Bleche und zum anderen eine starke Erhöhung der Masse des Hilfsrahmens.

DE 26 27 902 dient als Basis des Anspruchs 1 und beschreibt einen Querträger eines Hilfsrahmens mit einem Schließblech, in dem Verstärkungselemente mit viereckigem Querschnitt in direktem Kontakt mit diesem angeordnet sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Hilfsrahmen vorzuschlagen, der besonders widerstandsfähig gegenüber Stauchbelastungen in Längsrichtung des Fahrzeugs ist und dessen Masse und Kosten nicht übermäßig hoch sind.

Hierzu schlägt die Erfindung einen Vorderhilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 1 vor.

Es folgen einige vorteilhafte erfindungsgemäße Anordnungen:

- Die Verstärkungseinrichtung ist eine Stange, die zumindest größtenteils rohrförmig ist;

- Die Verstärkungseinrichtung besitzt vorne einen quer zum Fahrzeug verlaufenden mittleren Abschnitt, der über zwei gegenüberliegende Wölbungen mit zwei nach hinten geneigten Seitenteilen verbunden ist, die zwei Zweige bilden, welche jeweils in einem Querstück zur hinteren Befestigung des Hilfsrahmens enden.

- Die beiden Wölbungen sind vor beziehungsweise an zwei vertikalen Querstücken angeordnet, die zwischen der Bodenplatte und der oberen Wand eingespannt sind.

- Die Querstücke sind rohrförmig und werden axial jeweils von einer Schraube zur Befestigung eines Lenkgehäuses durchquert.

- Die Stange ist senkrecht zu jeder Wölbung mit einem Verstärkungsstück versehen, das mit einem der Querstücke zur Befestigung des Lenkgehäuses fest verbunden ist.

- Jeder der Zweige weist einen hinteren Abschnitt auf, der von einem zylindrischen Stab gebildet wird, und einen rohrförmigen vorderen Abschnitt, der das vordere Ende des Stabs aufnimmt.

- Die Verstärkungseinrichtung wird von mindestens zwei zu beiden Seiten der Mittelebene angeordneten Lappen gehalten, wobei die Lappen jeweils zum einen an der Verstärkungseinrichtung und zum anderen am Hilfsrahmen angeschweißt sind.

- Die obere Wand und die Bodenplatte sind mit örtlichen Verformungen versehen, die einander jeweils gegenüber liegen und die äußere Form der Stange haben, sodass sie diese auf einer festgelegten Höhe halten.

Die folgende Beschreibung macht die Erfindung besser verständlich und zeigt weitere ihrer Merkmale und Vorzüge. Dabei wird auf die beigefügten schematischen Zeichnungen Bezug genommen, die nur als Beispiel dienen und mehrere erfindungsgemäße Ausführungsarten zeigen:

- Fig. 1 ist eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Vorderhilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug;

- Fig. 2 ist ein Schnitt eines Hilfsrahmens entlang der Linie II-II von Fig. 1, der auf dem Fahrzeuggehäuse befestigt ist;

- Fig. 2a ist ein Schnitt entlang der Linie III-III von Fig. 1 und zeigt eine Befestigungsvariante;

- Fig. 3 ist eine Draufsicht auf einen Vorderhilfsrahmen gemäß einer zweiten Ausführungsart ohne die obere Wand und

- Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV von Fig. 3 des auf einem Fahrzeuggehäuse befestigten Hilfsrahmens.

In Fig. 1 und 2 ist ein Vorderhilfsrahmen 1 dargestellt, der mit verschiedenen Teilen zur Verbindung mit dem Boden des Bugfahrgestells eines Kraftfahrzeugs versehen ist und mit einem Fahrzeuggehäuse 2 in bekannter Weise durch Befestigungsmittel 3 wie zum Beispiel Schrauben bzw. Bolzen verbunden ist, die den Hilfsrahmen 1 über Öffnungen 4 durchdringen.

Der Hilfsrahmen besteht aus zwei Teilen. Zum einen besitzt er einen oberen Querträger 1a, der im Wesentlichen die Form eines U aufweist und mit einer oberen Wand 9 und Seitenwänden 9b verbunden ist. Zum anderen umfasst er eine zum Boden parallele Bodenplatte 1b mit im Wesentlichen flachem Profil. Die beiden Teile sind über eine nicht dargestellte Schweißnaht am Rand miteinander verbunden.

Der Hilfsrahmen ist klassischerweise auf beiden Seiten einer vertikalen Ebene P, die die Mittelebene des Fahrzeugs darstellt, am Gehäuse 2 befestigt, insbesondere durch zwei Befestigungen 5 vorne, die mit den vorderen Trägern 6 des Gehäuses verbunden sind, wie in Fig. 2 ersichtlich, und durch zwei Befestigungen 7 hinten, die mit der Bodengruppe 8 eines Fahrgastraums des Fahrzeugs verbunden sind und aus einem vertikal zwischen der Wand 9 und der Bodenplatte 1b angeordneten Querstück 7a gebildet werden.

Der so gebildete Hilfsrahmen 1 besitzt im Wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt und ist hohl.

Der Querträger 1a ist mit einer oberen Wand 9 versehen, auf der ein nicht dargestelltes Lenkgehäuse ruht, das eine quer zum Fahrzeug verlaufende Zahnstange aufnimmt, die durch zwei Schrauben befestigt wird, die den Hilfsrahmen über zwischen der Bodenplatte 1b und der Wand 9 eingespannte rohrförmige Querstücke 10a, 10b durchlaufen.

Die Bodenplatte 1b umfasst, wie Fig. 2 zeigt, eine Aufnahme 11, die eines der beiden Lager 12 einer Achssturzstabilisierungsstange 13 aufnehmen kann. Jedes der Lager 12 wird von einem Befestigungsflansch 14 gehalten, der durch bekannte Befestigungsmittel wie beispielsweise Schrauben befestigt ist.

Der Hilfsrahmen umfasst außerdem in seinen Seitenwänden 9b, die parallel zur Mittelebene P des Fahrzeugs verlaufen, nicht dargestellte klassische Öffnungen, die den Durchgang der Enden eines unteren Aufhängungsdreiecks erlauben, das mit dem Hilfsrahmen über Gelenke verbunden ist, die zwischen dem oberen Querträger und der Bodenplatte durch zwei Schrauben befestigt sind, wobei die Schrauben den Hilfsrahmen jeweils durch ein nicht dargestelltes rohrförmiges Querstück durchqueren, das zwischen der Wand 9 und der Bodenplatte 1b senkrecht zu darin vorgesehenen Löchern 15 platziert ist.

Erfindungsgemäß ist der Hilfsrahmen 1 zwischen der Wand 9 und der Bodenplatte 1b mit einer Verstärkungseinrichtung 16 versehen, damit sein Stauchwiderstand in Längsrichtung bei einem Frontalaufprall des Fahrzeugs erhöht wird.

Diese Verstärkungseinrichtung besteht aus einer vorzugsweise rohrförmigen Stange 16 mit einem zum Fahrzeug quer verlaufenden mittleren Abschnitt, die direkt vor Querstücken 10a, 10b zur Befestigung eines Lenkgehäuses angeordnet ist und in Form eines C auf beiden Seiten dieser Querstücke nach hinten gewölbt ist und dabei zwei Zweige 17 bildet, die geneigt und möglichst geradlinig zu den Querstücken 7a zur hinteren Befestigung des Hilfsrahmens am Fahrzeuggehäuse 2 führen.

Das Ende 17a jedes der Zweige 17 ist leicht abgeflacht und mit einer Aussparung 18 versehen, die das Querstück 7a zur Befestigung teilweise aufnehmen kann. Es ist an dem Querstück zur Befestigung angeschweißt. Die Stange wird mithilfe von mindestens zwei Lappen 19 in der Höhe gehalten, die zu beiden Seiten der Mittelebene P angeordnet sind, wobei die Lappen 19 jeweils zum einen an der Stange - oder dem Rohr - 16 und zum anderen am Hilfsrahmen 1 angeschweißt sind, wie aus Fig. 2 hervorgeht. Die Stange 16 erstreckt sich im Wesentlichen in der vorderen Längsverlängerung der Bodengruppe, das heißt in der Nähe einer horizontalen Ebene Q, die im Wesentlichen mit der vorderen Bodengruppe 8 zusammenfällt, was eine bessere Übertragung der Längskräfte durch die Bodengruppe 8 erlaubt, die unterhalb des Gehäuses 2 positioniert ist und einen großen Stauchwiderstand besitzt.

So erfolgt im Fall eines Frontalaufpralles die Kraftübertragung vorteilhafterweise im Wesentlichen in einer selben Ebene Q, wodurch das Risiko umgangen wird, dass starke Kräftepaare entstehen, die die Stirnwand 20 des Fahrzeugs verformen und normalerweise an der Stirnwand befestigte Pedale in den Fahrgastraum zurückschieben könnten.

Gemäß einer Variante der Höhenbefestigung der Stange 16, die in Fig. 2a gezeigt ist, weist der Querträger 1a an der oberen Wand 9 mindestens eine lokale Verformung 21 auf, die die äußere Form des Rohrs 16 besitzt, sodass Letzteres bei der Montage darin positioniert wird und an dieser über Schweißnähte 22 befestigt wird. Die Bodenplatte 1b ist ebenfalls mit einer Vorformung 23 versehen, sodass ein Vorsprung 24 ins Innere des Hilfsrahmens gebildet wird, der das Rohr 16 auf einer bestimmten Höhe hält. Eine Schweißung 25 hält das Rohr 16 an der Bodenplatte 1b nach deren Zusammenfügen mit der Wand 9. Die einander gegenüberliegend ausgebildeten Verformungen 21 und 23 ermöglichen beim Zusammenbau der Wand 9 und der Bodenplatte ein Überdecken und Feststellen des Rohrs 16 in einer passenden Höhenposition.

Fig. 3 und 4 zeigen ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel. Elemente, die denen aus den Fig. 1 und 2 entsprechen, tragen zur Vereinfachung der Beschreibung die gleichen Bezugszeichen.

Die Verstärkungseinrichtung 16 besteht aus einem Rohr 26, das mit einem quer zum Fahrzeug verlaufenden mittleren Abschnitt versehen ist und direkt vor Querstücken 10a, 10b zur Befestigung eines Lenkgehäuses angeordnet ist. Sie ist senkrecht zu diesen Querstücken 10a, 10b zum hinteren Teil des Fahrzugs hin gewölbt und legt so zwei Zweige 27 fest.

Jeder der Zweige 27 wird bis zu den Querstücken 7a zur hinteren Befestigung des Hilfsrahmens 1 von einem zylindrischen Stab 28 verlängert.

Das vordere Ende dieses Stabs 28 ist in das hintere, zum Rohr 6 gehörende Endteil gesteckt und angeschweißt, und das andere Ende ist an eines der Querstücke 7a zur hinteren Befestigung des Hilfsrahmens geschweißt. Der Stab ist in einer vertikalen Ebene senkrecht zum Lager 12 der Achssturzstabilisierungsstange 13 leicht nach oben gewölbt, wie in Fig. 4 erkennbar ist, um den Durchgang dieser Stange zu ermöglichen.

Das Rohr 26 ist an jeder Wölbung mit einem Verstärkungsstück 29 versehen, das von einer Schweißnaht 30 gehalten wird. Jedes der Verstärkungsstücke 29 ist an das ihm entsprechende Querstück 10a, 10b über eine Naht 31 angeschweißt, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist.

Eine solche Verstärkungseinrichtung hat den Vorteil, dass sie abhängig von der Masse des Fahrzeugs dimensioniert werden kann, da sie sich auf den Außendurchmesser, die Dicke, die Form und das Material des hohlen, massiven oder teilweise massiven Rohrs auswirkt, und dass die verschiedenen Materialien kombiniert werden können, um einen Hilfsrahmen zu definieren, der den Vorschriften und Normen zur passiven Sicherheit im Fall eines Frontalaufpralls vollständig entspricht.

Beim Lesen der obigen Beschreibung wird deutlich, dass ein derart ausgelegter Hilfsrahmen in zufrieden stellender Weise den erforderlichen mechanischen Kriterien für den Fall eines Frontalaufpralls entspricht, ohne übermäßigen Kostenaufwand und mit einfachen Mitteln, die keine große Zunahme der Masse nach sich ziehen.


Anspruch[de]

1. Vorderhilfsrahmen (1) für ein Kraftfahrzeug, an dem Mittel zur Verbindung mit dem Boden befestigt sind, bestehend aus einem Querträger (1a), der mit einer oberen Wand (9) und einer Bodenplatte (1b) versehen und vorne mit dem Fahrzeuggehäuse (2) an zwei Seitenträgern (6) verbunden ist, wobei der Hilfsrahmen eine Verstärkungseinrichtung (16; 26) umfasst, die eine zwischen der oberen Wand (9) und der Bodenplatte (1b) eingefügte Stange (16) bildet,

dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (16) mithilfe von zu beiden Seiten der vertikalen Mittelebene (P) des Fahrzeugs angeordneten Befestigungsmitteln hinten an der Bodengruppe (8) einer Fahrzeugkabine befestigt ist und dass die Stange (16) im Wesentlichen an der Bodengruppe (8) angeordnet ist.

2. Hilfsrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungseinrichtung (16; 26) eine zumindest größtenteils rohrförmige Stange ist.

3. Hilfsrahmen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungseinrichtung (16; 26) vorne einen quer zum Fahrzeug verlaufenden mittleren Abschnitt besitzt, der über zwei gegenüberliegende Wölbungen mit zwei nach hinten geneigten Seitenteilen verbunden ist, die zwei Zweige (17; 27) bilden, welche jeweils in einem Querstück (7a) zur hinteren Befestigung des Hilfsrahmens (1) enden.

4. Hilfsrahmen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wölbungen vor beziehungsweise an zwei vertikalen Querstücken (10a, 10b) angeordnet sind, die zwischen der Bodenplatte (1b) und der oberen Wand (9) vorgesehen sind.

5. Hilfsrahmen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikalen Querstücke (10a, 10b) rohrförmig sind und axial jeweils von einer Schraube zur Befestigung eines Lenkgehäuses durchquert werden.

6. Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (26) senkrecht zu jeder Wölbung mit einem Verstärkungsstück (29) versehen ist, das mit einem der Querstücke (10a, 10b) zur Befestigung eines Lenkgehäuses fest verbunden ist.

7. Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Zweige (27) einen hinteren Abschnitt aufweist, der von einem zylindrischen Stab (28) gebildet wird, und einen rohrförmigen vorderen Abschnitt, der das vordere Ende des Stabs aufnimmt.

8. Hilfsrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungseinrichtung (16) von mindestens zwei zu beiden Seiten der Mittelebene (P) angeordneten Lappen (19) gehalten wird, wobei die Lappen (19) jeweils zum einen an der Verstärkungseinrichtung (16) und zum anderen am Hilfsrahmen (1) angeschweißt sind. 9. Hilfsrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Wand (9) und die Bodenplatte (1b) mit örtlichen Verformungen (21, 23) versehen sind, die einander jeweils gegenüber hegen und die äußere Form der Stange (16) haben, sodass sie diese auf einer festgelegten Höhe halten.







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