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Dokumentenidentifikation DE102005050967A1 26.04.2007
Titel Kraftfahrzeug mit Tragrahmen und Achsträger
Anmelder DaimlerChrysler AG, 70567 Stuttgart, DE
Erfinder Ebel, Hubert, Dipl.-Ing., 71032 Böblingen, DE;
Gramer, Engelbert, 72184 Eutingen, DE
DE-Anmeldedatum 25.10.2005
DE-Aktenzeichen 102005050967
Offenlegungstag 26.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.04.2007
IPC-Hauptklasse B62D 21/12(2006.01)A, F, I, 20051025, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B62D 21/02(2006.01)A, L, I, 20051025, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug (1), insbesondere Personenkraftwagen, mit einem Tragrahmen (2), der wenigstens in einem Längsendbereich (3) an wenigstens einer Fahrzeugseite einen Längsträger (4) aufweist, an dem ein Achsträger (5) über wenigstens eine Abstützung (6) abgestützt ist.
Um die Abstützung (6) preiswert und mit hoher Steifigkeit herstellen zu können, weist die jeweilige Abstützung (6) eine Konsole (7) auf, die als Stahlgussteil ausgestaltet ist und die an einer dem Achsträger (5) zugewandten Unterseite (8) des Längsträgers (8) an den Längsträger (8) angebaut ist.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Ein derartiges Kraftfahrzeug umfasst üblicherweise einen Tragrahmen mit zwei Längsendbereichen, nämlich einem Frontendbereich und einem Heckendbereich. Zumindest in einem dieser Längsendbereiche ist zumindest an einer Fahrzeugseite ein Längsträger angeordnet. Üblicherweise ist an beiden Fahrzeugseiten jeweils ein Längsträger vorgesehen. An diesen Längsträgern ist der Tragrahmen an einem vorderen bzw. an einem hinteren Achsträger abgestützt, an dem eine Vorderachse bzw. eine Hinterachse des Fahrzeugs angeordnet ist. Die Kraftübertragung zwischen dem Achsträger und dem jeweiligen Längsträger erfolgt dabei über wenigstens eine Abstützung. Da im Bereich dieser Abstützungen sehr hohe Kräfte übertragen werden, muss die jeweilige Abstützung bzw. der damit ausgestattete Bereich eine entsprechend hohe Steifigkeit aufweisen.

Bei modernen Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Personenkraftwagen, sind die Längsträger des Tragrahmens in Blechbauweise hergestellt, also aus mehreren gefalteten Blechen zusammengebaut. Um bei einem Blechbauteil die Steifigkeit zu erhöhen, ist es grundsätzlich möglich, sogenannte „Doppler" anzubringen, also weitere Blechteile, die sich an die anderen Blechteile flächig anschmiegen, um dadurch die Materialstärke des Blechbauteils zu vergrößern. Bei derartigen Abstützungen gestaltet sich die Befestigung des Achsträgers relativ schwierig, da beispielsweise Verschraubungen nicht ohne weiteres mit hinreichender Festigkeit realisierbar sind.

Aus der EP 0 784 558 B1 ist es bekannt, in einen als Blechbauteil ausgestalteten Träger ein Funktionsteil zu integrieren, das zur Krafteinleitung in den Träger und zur Aussteifung des Trägers dient. Hierzu wird im Träger zunächst eine Ausnehmung ausgebildet, in welche das Funktionsteil passgenau eingesetzt wird. Anschließend wird das Funktionsteil mit dem Träger im Bereich der aneinander liegenden Wände umfangsmäßig verschweißt. Hierdurch bildet das Funktionsteil einen integralen Bestandteil des Träges; insbesondere verläuft der Kraftfluss im Träger im Bereich des Funktionsteils direkt durch das Funktionsteil.

Aus der DE 103 01 533 A1 ist es bekannt, ein Widerlager an einem Strukturteil eines Fahrzeugs dadurch anzuordnen, dass das Widerlager mit einem Flansch versehen ist, der mit einer Befestigungsfläche des Strukturteils verklebt ist.

Die DE 103 09 996 A1 zeigt einen Hinterachsträger oder Fahrschemel, der über drei Luftfedern an einem Fahrzeugboden abgestützt ist. Dabei sind zwei Luftfedern einerseits der Hinterachse an den beiden Fahrzeugseiten angeordnet, während die dritte Luftfeder andererseits der Hinterachse mittig angeordnet ist. Im Bereich der mittig angeordneten Luftfeder ist außerdem ein vertikales Gleitlager vorgesehen, das einen fest am Fahrzeugboden angeordneten Führungszapfen und eine am Fahrschemel angebrachte Gleithülse aufweist, die außen am Führungszapfen vertikal verstellbar ist.

Die DE 199 26 607 C2 zeigt ein modular aufgebautes Fahrzeug, bei dem ein Radmodul ein als Integralträger ausgebildetes Gehäuse aufweisen kann. Vorzugsweise ist dieses Gehäuse mit einer Verrippung versehen, die im Bereich eines Fußbodens wabenförmig ausgestaltet sein kann.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine einfache Herstellbarkeit und hohe Festigkeit auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die jeweilige Abstützung zwischen Achsträger und Längsträger jeweils mit einer Konsole zu versehen, die bezüglich des Längsträgers ein separat hergestelltes Bauteil bildet. Diese Konsole ist dabei als Stahlgussteil ausgestaltet und ist an einer dem Achsträger zugewandten Unterseite an den Längsträger angebaut. Eine solche Stahlgusskonsole lässt sich ohne weiteres so gestalten, dass sie in sich bereits eine sehr hohe Steifigkeit aufweist. Darüber hinaus lässt sich die Konsole so ausgestalten, dass sie eine günstige Kraftübertragung zwischen Konsole und Längsträger und somit zwischen Achsträger und Tragrahmen ermöglicht. Insbesondere lässt sich eine derartige Konsole bei entsprechender Ausstattung großflächig mit dem Längsträger verbinden, um eine günstige Kraftübertragung zu erzielen. Die Gestaltung der Konsole als Anbauteil ermöglicht es dem jeweiligen Längsträger, unabhängig von der Konsole Kräfte in seiner Längsrichtung übertragen zu können. Im Bereich der Abstützung kann der Längsträger somit als übliches Blechbauteil einfach und preiswert ausgestaltet werden. Die im Bereich der Abstützung benötigte erhöhte Steifigkeit lässt sich im Extremfall ausschließlich durch den Anbau der Konsole an den Längsträger erzielen. Des Weiteren vereinfacht die Ausgestaltung der Konsole als Stahlgussteil die Anbindung des Achsträgers. Insbesondere lässt sich der Achsträger mit der Konsole einseitig verschrauben.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.

Es zeigen, jeweils schematisch,

1 eine stark vereinfachte, prinzipielle Seitenansicht auf ein Kraftfahrzeug im Bereich eines an einem Tragrahmen angebrachten Achsträgers,

2 eine vergrößerte Seitenansicht auf eine Konsole,

3 eine Vorder- oder Rückansicht entsprechend einem Pfeil III in 2 auf die Konsole,

4 eine Ansicht von unten entsprechend einem Pfeil IV in 2 auf die Konsole,

5 eine Ansicht von oben entsprechend einem Pfeil V in 2 auf die Konsole,

6 eine perspektivische Ansicht der Konsole.

Entsprechend 1 besitzt ein im übrigen nicht dargestelltes Kraftfahrzeug 1, bei dem es sich vorzugsweise um einen Personenkraftwagen handelt, einen Tragrahmen 2, von dem hier lediglich ein Längsendbereich 3 wiedergegeben ist. Bei diesem Längsendbereich 3 handelt es sich entweder um einen Frontendbereich oder um einen Heckendbereich des Tragrahmens 2. Es ist klar, dass das Fahrzeug 1 grundsätzlich auch an beiden Längsendbereichen 3 in der nachfolgend beschriebenen Weise ausgestaltet sein kann.

Im jeweiligen Längsendbereich 3 besitzt der Tragrahmen 2 zumindest an einer Fahrzeugseite einen Längsträger 4. Grundsätzlich kann der Tragrahmen 2 im Längsendbereich 3 an beiden Fahrzeugseiten einen derartigen Längsträger 4 aufweisen, so dass die nachfolgenden Ausführungen grundsätzlich auch für beide Fahrzeugseiten gelten können. In der gewählten Ansicht ist jedoch nur einer der Längsträger 4 erkennbar.

Zumindest am gezeigten Längsträger 4 ist ein Achsträger 5 über zumindest eine Abstützung 6 abgestützt. Im vorliegenden Fall sind zwei derartige Abstützungen 6 vorgesehen. Der Achsträger 5 trägt eine hier nicht gezeigte Fahrzeugachse, nämliche eine Vorderachse bzw. eine Hinterachse. Die beiden Abstützungen 6 sind zweckmäßig beiderseits der jeweiligen Fahrzeugachse angeordnet. Der Achsträger 5 erstreckt sich üblicherweise in Fahrzeugquerrichtung und ist dann an beiden Fahrzeugseiten über jeweils wenigstens eine, vorzugsweise über zwei Abstützungen 6 an den beiden Längsträgern 4 abgestützt. Insbesondere dann, wenn es sich beim Achsträger 5 um einen Vorderachsträger handelt, kann dieser als Integralträger ausgestaltet sein, an dem zumindest die Vorderachse des Fahrzeugs angeordnet ist. Üblicherweise trägt ein derartiger Integralträger 5 außerdem eine Brennkraftmaschine des Fahrzeugs 1 sowie ggf. weitere Aggregate, die im Motorraum des Fahrzeugs 1 untergebracht sind. Ein solcher Integralträger 5 ist üblicherweise über die Abstützungen 6 starr oder steif mit dem jeweiligen Träger 4 verbunden.

Sofern es sich beim Achsträger 5 um einen Hinterachsträger handelt, kann dieser vorzugsweise als Fahrschemel ausgestaltet sein. Ein derartiger Fahrschemel 5 trägt dann die Hinterachse. Des Weiteren kann am Fahrschemel 5 beispielsweise ein Differentialgetriebe angebracht sein. Üblicherweise ist ein solcher Fahrschemel 5 elastisch an den Abstützungen 6 und somit elastisch am jeweiligen Träger 4 angebracht. Hierzu weist der Fahrschemel 5 entsprechende, hier nicht gezeigte Elastomerlager auf, die dann an den Abstützungen 5 und über diese am jeweiligen Längsträger 4 abgestützt sind.

Der jeweilige Längsträger 4 ist üblicherweise als Blechbauteil ausgestaltet und besteht dementsprechend aus einem oder mehreren zusammengefügten einzelnen Blechen, die entsprechend gefaltet bzw. gekantet sind.

Erfindungsgemäß weist die jeweilige Abstützung 6 eine Konsole 7 auf. Die jeweilige Konsole 7 ist als Stahlgussteil ausgestaltet, insbesondere als dünnwandiges Stahlgussteil, und besteht vorzugsweise aus einem nicht rostenden Stahl. Die jeweilige Konsole 7 ist bezüglich des zugehörigen Längsträgers 4 ein separates Bauteil und ist am zugehörigen Längsträger 4an einer dem Achsträger 5 zugewandten Unterseite 8 angebaut. Die Konsole 7 bildet somit keinen integralen Bestandteil des zugehörigen Längsträger 4 und dient insbesondere nicht zur Kraftübertragung in der Längsrichtung des zugehörigen Längsträgers 4.

Dabei ist die jeweilige Konsole 7 am Längsträger 4 auf geeignete Weise befestigt. Vorzugsweise ist die Konsole 7 an den Längsträger 4 angeschweißt. Im Unterschied dazu kann der Achsträger 5 an die jeweilige Konsole 7 angeschraubt sein. Entsprechende Schraubverbindungen sind in 1 durch strichpunktierte Linien angedeutet und mit 9 bezeichnet.

Nachfolgend wird anhand der 2 bis 6 eine bevorzugte Ausführungsform für eine derartige Konsole 7 näher erläutert. Die Konsole 7 ist zweckmäßig aus einem Stück hergestellt. Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist die Konsole 7 mit einem U-Profilabschnitt 10 ausgestattet, der eine Basis 11 und zwei parallel zueinander verlaufende, von der Basis 11 abstehende Schenkel 12 aufweist. Entsprechend 3 übergreift der U-Profilabschnitt 10 den Längsträger 4 beidseitig. Dabei liegt die Basis 11 an der Unterseite 8 des Längsträgers 4 an, während die Schenkel 12 den Längsträger 4 seitlich übergreifen und an voneinander abgewandten Seitenwänden 13 des Längsträgers 4 anliegen. Die Anbindung der Konsole 7 an den Längsträger 4 erfolgt beispielsweise mittels einer entlang des U-Profilabschnitts 10 geschlossen umlaufenden Schweißnaht.

Des Weiteren ist die Konsole 7 mit einem Topfabschnitt 14 ausgestattet, an dem sich im montierten Zustand der Achsträger 5 abstützt. Dieser Topfabschnitt 14 ist hier im wesentlichen kegelstumpfförmig oder konisch ausgestaltet. Ebenso kann der Topfabschnitt 14 zylindrisch ausgeformt sein. Entsprechend den 5 und 6 ist der Topfabschnitt 14 zum jeweiligen Längsträger 4 hin offen, während er entsprechend 4 an einer vom Längsträger 4 abgewandten Seite einen Boden 15 aufweist. Dabei steht der Topfabschnitt 14 an einer von den Schenkeln 12 abgewandten Seite von der Basis 11 bezüglich einer Ebene, in welcher die Basis 11 liegt, im wesentlichen senkrecht ab.

Entsprechend den 5 und 6 kann der Topfabschnitt 14 in seinem Inneren durch wenigstens einen, vorzugsweise jedoch wie hier durch mehrere Stege 16 ausgesteift sein. Diese Stege 16 erstrecken sich dabei parallel zu einer Längsrichtung des Topfabschnitts 14, die im Einbauzustand im wesentlichen vertikal verläuft.

Des Weiteren ist der Topfabschnitt 14 hier in seinem Inneren mit einem zentralen Zylinderkörper 17 ausgestattet. Der Zylinderkörper 17 ist hier in die mit den Stegen 16 erzielte Verrippung oder Aussteifung des Topfabschnitts 14 integriert. Dementsprechend verbinden die Stege 16 den Zylinderkörper 17 mit einer Wandung 18 des Topfabschnitts 14. Vorzugsweise erstrecken sich dabei die einzelnen Stege 16 bezüglich des Zylinderkörpers 17 sternförmig. Der Zylinderkörper 17 ist vorzugsweise an dem dem Längsträger 4 zugewandten axialen Ende verschlossen und weist dort einen entsprechenden Zylinderboden 19 auf. Die Längserstreckung des Zylinderkörpers 17 ist zweckmäßig so gewählt, dass sich der Zylinderkörper 17 mit dem Zylinderboden 19 im montierten Zustand am Längsträger 4 abstützt. Entsprechend 4 ist der Zylinderkörper 17 an seiner dem Achsträger 5 zugewandten axialen Seite offen. Hierzu enthält der Boden 15 des Topfabschnitts 14 eine Zylinderöffnung 20, die vom Achsträger 5 her einen Zugang zu einem Zylinderraum 21 ermöglicht, der vom Zylinderkörper 17 umschlossen ist. Dieser Zylinderraum 21 dient beispielsweise zum Einschrauben einer zentralen Befestigungsschraube, mit welcher der Achsträger 5 an der Konsole 7 befestigt wird. Diese Schraube kann selbstschneidend sein, was der austenitische Werkstoff der Konsole 7 ermöglicht. Alternativ kann der Zylinderraum 21 als Aufnahme für einen Lagerzapfen oder Zentrierzapfen oder dgl. dienen, der am jeweiligen Achsträger 5 angeordnet ist und zur besseren Positionierung, Fixierung und Kraftübertragung dienen kann.

Um die als Gussteil konzipierte Konsole 7 nach dem Gießen aus der jeweiligen Form auswerfen zu können, ist die Konsole 7 im Topfabschnitt 14 mit mehreren zylinderförmigen Auswerfern 22 ausgestattet, die in den 5 und 6 erkennbar sind. Diese Auswerfer 22 sind Vollkörper und sind bei der hier gezeigten bevorzugten Ausführungsform in die Stege 16 integriert. Mit anderen Worten, die Auswerfer 22 sind mit Hilfe der Stege 16 einerseits mit der Wandung 18 des Topfabschnitts 14 und andererseits mit dem Zylinderkörper 17 verbunden, wodurch sich eine intensive Abstützung und Stabilisierung für die einzelnen Auswerfer 22 ergibt. Zweckmäßig sind auch die Auswerfer 22 bezüglich des Zylinderkörpers 17 sternförmig angeordnet.


Anspruch[de]
Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, mit einem Tragrahmen (2), der wenigstens in einem Längsendbereich (3) an wenigstens einer Fahrzeugseite einen Längsträger (4) aufweist, an dem ein Achsträger (5) über wenigstens eine Abstützung (6) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Abstützung (6) eine Konsole (7) aufweist, die als Stahlgussteil ausgestaltet ist und die an einer dem Achsträger (5) zugewandten Unterseite (8) des Längsträgers (8) an den Längsträger (8) angebaut ist. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Konsole (7) einen U-Profilabschnitt (10) aufweist, der den jeweiligen Längsträger (4) beidseitig übergreift. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Konsole (7) einen Topfabschnitt (14) aufweist, an dem der Achsträger (5) abgestützt ist. Fahrzeug nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch wenigstens eines der folgenden Merkmale:

– der Topfabschnitt (14) ist zylindrisch oder kegelstumpfförmig oder konisch ausgestaltet;

– der Topfabschnitt (14) ist zum jeweiligen Längsträger (4) hin offen;

– der Topfabschnitt (14) ist in seinem Inneren durch wenigstens einen Steg (16) ausgesteift, der sich parallel zur Längsrichtung des Topfabschnitts (14) erstreckt;

– der Topfabschnitt (14) weist einen zentralen Zylinderkörper (17) auf;

– der Zylinderkörper (17) ist zum Achsträger (5) hin offen und zum jeweiligen Längsträger (4) hin geschlossen;

– die Stege (16) verbinden den Zylinderkörper (17) mit einer Wandung (18) des Topfabschnitts (14),

– die Stege (16) sind sternförmig angeordnet;

– der Zylinderkörper (17) stützt sich am jeweiligen Längsträger (4) ab.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Konsole (7) aus einem Stück hergestellt ist. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Konsole (7) an den jeweiligen Längsträger (4) angeschweißt ist. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

gekennzeichnet durch wenigstens eines der folgenden Merkmale:

– der Achsträger (5) ist an die jeweilige Konsole (7) angeschraubt;

– die jeweilige Konsole (7) weist im Topfabschnitt (19) mehrere zylinderförmige Auswerfer (22) auf;

– die Auswerfer (22) sind als Vollkörper ausgestaltet;

– die Auswerfer (22) sind in die Stege (16) integriert;

– die Auswerfer (22) sind um den Zylinderkörper (17) herum sternförmig angeordnet.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet,

– dass die jeweilige Konsole (7) als dünnwandiges Stahlgussteil ausgestaltet ist, und/oder

– dass die jeweilige Konsole (7) aus einem nicht rostenden Stahl hergestellt ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

gekennzeichnet durch wenigstens eines der folgenden Merkmale:

– der Achsträger (5) stützt sich am jeweiligen Längsträger (4) über zwei Abstützungen (6) ab, die jeweils eine derartige Konsole (7) aufweisen;

– der jeweilige Längsendbereich (3) weist an jeder Fahrzeugseite einen Längsträger (4) auf, wobei der Achsträger (5) an beiden Längsträgern (4) jeweils über wenigstens eine mit einer solchen Konsole (7) ausgestattete Abstützung (6) abgestützt ist;

– der Achsträger (5) ist als Integralträger ausgestaltet, an dem eine Vorderachse des Fahrzeugs (1) angeordnet ist;

– der Achsträger (5) ist als Fahrschemel ausgestaltet, an dem eine Hinterachse des Fahrzeugs (1) angeordnet ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Längsträger (4) als Blechbauteil ausgestaltet ist. Konsole für ein Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.






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