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DE102004055100A1 - Achskonstruktion für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Achskonstruktion für ein Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Achskonstruktion (1) weist in U-förmiger Konfiguration zwei Längsträger (2) und einen die Längsträger (2) an einem Ende verbindenden Querträger (3) auf. Endseitig der Längsträger (2) sind Aushalsungen (4) vorgesehen. Die Längsträger (2) und der Querträger (3) sind aus zwei identisch konfigurierten Schalen (5) aus Stahlblech gebildet, die in kongruenter Zuordnung durch mindestens abschnittsweise Klebelagen (6, 7) sandwichartig miteinander gefügt sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Achskonstruktion für ein Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Derartige Achskonstruktionen (auch Subframes genannt) sind in verschiedenster Form bekannt. Sie zählen in einschaliger oder zweischaliger Stahlblech-Bauweise zum Stand der Technik. Beide Bauarten können auch mit Verstärkungsblechen versehen sein.
  • Der Nachteil von einschaligen Achskonstruktionen ist ihre vergleichsweise geringe Steifigkeit. Bei zweischaligen Achskonstruktionen müssen die Schalen gefügt werden, was in der Regel durch Schweißen bewerkstelligt wird. Damit sind höhere Kosten verbunden.
    •
  • Der Erfindung liegt – ausgehend vom Stand der Technik – die Aufgabe zugrunde, eine Achskonstruktion für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, welche unter Beibehaltung der Steifigkeit und Festigkeit eine Reduzierung des Bauteilgewichts sowie der Bauteilkosten erlaubt.
  • Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
  • Kern der Erfindung ist die Verwendung von gleichartig gestalteten Bauteilen in Form von zwei identisch konfigurierten Schalen aus Metall, insbesondere aus Stahlblech. Diese Schalen werden in kongruenter Zuordnung, also bei deckungsgleicher räumlicher Zuordnung und Ausrichtung miteinander verklebt. Die Verklebung erfolgt zumindest abschnittsweise durch Klebelagen. Der Aufbau der Achskonstruktion ist sandwichartig, wobei sich die Schalen gegeneinander selbst distanzieren. Der zwischen die Schalen eingebrachte Klebstoff verbindet diese fest miteinander.
  • Durch die Verwendung identisch konfigurierter Schalen ergeben sich nicht nur geringere Werkzeugkosten, sondern auch ein deutlich reduzierter logistischer Aufwand. Aufgrund der Fügung der Schalen über eine oder mehrere Klebelagen wirken sich Formtoleranzen im Prinzip nicht auf den Fügeprozess aus. Der Aufbau einer erfindungsgemäßen Achskonstruktion ist einfach, wobei eine große Lageraufnahmehöhe im Bereich der Aushalsungen erzielbar ist. Der sandwichartige Aufbau der Achskonstruktion aus identisch konfigurierten klebetechnisch gefügten Schalen erlaubt die Realisierung großer Trägheitsmomente bei hoher Bausteifigkeit. Über die Länge der Abschnitte aus Kleber und ihre Platzierung im Längsverlauf der Längsträger sowie des Querträgers einschließlich der Bereiche der Aushalsung kann die Biege- und Verwindungssteifigkeit gezielt beeinflusst werden.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht in den Merkmalen des Anspruchs 2. Danach sind die Klebelagen in den mittleren Längenbereichen der Längsträger sowie des Querträgers und im Bereich der Aushalsungen vorgesehen.
  • Es hat sich gemäß Anspruch 3 als zweckmäßig erwiesen, dass die Dicke der Klebelagen etwa der doppelten Blechdicke der Schalen entspricht. Bei Bedarf kann von dieser Bemessung auch abgewichen werden.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht nach Anspruch 4 darin, dass der Querträger einen trapezförmigen Querschnitt mit sich seitlich an die divergierenden Schenkel anschließenden Flanschen aufweist. Die Flansche können sich in unterschiedlichen Ebenen erstrecken. Die Schenkel des Querträgers einerseits und die Aushalsungen andererseits weisen in entgegen gesetzte Richtungen.
  • Die Längsträger besitzen gemäß den Merkmalen des Anspruchs 5 hingegen einen rechteckigen Querschnitt.
  • Die zwischen den Schalen eingebrachte Klebelage ist entsprechend Anspruch 6 ein Polyurethanschaum.
  • Zum Fügen der Schalen kann nach den Merkmalen des Anspruchs 7 auch ein Epoxidharzklebstoff Verwendung finden.
  • Die Verklebung kann, wie vorstehend ausgeführt, aus einem Polyurethanschaum oder einem Epoxidharzklebstoff bestehen. Auch eine Kombination von Polyurethanschaum und Epoxidharzklebstoff in räumlich voneinander verschiedenen Bereichen der Achskonstruktion kann für die Praxis im Hinblick auf das statische und dynamische Belastungsverhalten sinnvoll sein. So kann beispielsweise die Klebelage im Bereich der Aushalsungen aus Epoxidharzklebstoff bestehen, wohingegen die Klebelage in den mittleren Längenbereichen der Längsträger sowie des Querträgers aus Polyurethanschaum besteht. Hierdurch wird den unterschiedlichen Bereichen ein unterschiedliche Festigkeit und Verwindungssteifigkeit gegeben.
    •
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 in schematischer Draufsicht eine Achskonstruktion für ein Kraftfahrzeug und
  • 2 einen vertikalen Querschnitt durch die Darstellung der 1 entlang der Linie II-II in Richtung der Pfeile IIa gesehen.
  • Mit 1 ist in den 1 und 2 eine Achskonstruktion für ein ansonsten nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, bezeichnet. Die Achskonstruktion 1 weist in U-förmiger Konfiguration zwei Längsträger 2 und einen die Längsträger 2 an einem Ende verbindenden Querträger 3 auf. Endseitig der Längsträger 2 sind Aushalsungen 4 vorgesehen, wie sie aus 2 näher hervorgehen.
  • Die Längsträger 2 und der Querträger 3 sind aus zwei identisch konfigurierten Schalen 5 aus Stahlblech gebildet, die in kongruenter Zuordnung durch Klebelagen 6, 7 sandwichartig miteinander gefügt sind.
  • Wie die 1 und 2 bei gemeinsamer Betrachtung zu erkennen geben, sind die Klebelagen 6 in den mittleren Längenbereichen 8 der Längsträger 2 sowie des Querträgers 3 und die Klebelage 7 im Bereich der Aushalsungen 4 vorgesehen. Die Dicke D der Klebelagen 6, 7 entspricht etwa der doppelten Blechdicke D1 der Schalen 5.
  • Beim Ausführungsbeispiel weist der Querträger 3 einen trapezförmigen Querschnitt mit sich seitlich an die divergierenden Schenkel 9 anschließenden Flanschen 10 auf. Die Flansche 10 erstrecken sich in unterschiedlichen Ebenen.
  • Die Längsträger 2 weisen hingegen einen rechteckigen Querschnitt auf.
  • Der zum Einsatz gelangende Kleber ist ein Polyurethanschaum oder ein Epoxidharzklebstoff. So können beispielsweise die Klebelagen 6 aus Polyurethanschaum bestehen, wohingegen die Klebelagen 7 durch einen Epoxidharzklebstoff gebildet sind.
    • 1
    Achskonstruktion
    2
    Längsträger v. 1
    3
    Querträger
    4
    Aushalsungen
    5
    Schalen
    6
    Klebelage
    7
    Klebelage
    8
    mittlere Längenbereiche v. 2 u. 3
    9
    Schenkel v. 3
    10
    Flansche v. 3
    D
    Dicke v. 6, 7
    D1
    Dicke v. 5

Claims (7)

  1. Achskonstruktion für ein Kraftfahrzeug, die in U-förmiger Konfiguration zwei Längsträger (2) und einen die Längsträger (2) an einem Ende verbindenden Querträger (3) in Schalenbauweise aufweist, wobei endseitig der Längsträger (2) Aushalsungen (4) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträger (2) und der Querträger (3) aus zwei identisch konfigurierten Schalen (5) aus Metall gebildet sind, die in kongruenter Zuordnung zumindest abschnittsweise miteinander verklebt sind.
  2. Achskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klebelage (6) in den mittleren Längenbereichen (8) der Längsträger (2) sowie des Querträgers (3) und eine Klebelage (7) im Bereich der Aushalsungen (4) vorgesehen sind.
  3. Achskonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (D) der Klebelagen (6, 7) aus Kunststoffschaum (7) etwa der doppelten Blechdicke (D1) der Schalen (5) entspricht.
  4. Achskonstruktion nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (3) einen trapezförmigen Querschnitt mit sich seitlich an die divergierenden Schenkel (9) anschließenden Flanschen (10) aufweist.
  5. Achskonstruktion nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträger (2) einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.
  6. Achskonstruktion nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebelage (5, 6) ein Polyurethanschaum ist.
  7. Achskonstruktion nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebelage (5, 6) aus Epoxidharzklebstoff ist.
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