DE102017200853A1

DE102017200853A1 - Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102017200853A1
Application number: DE102017200853.9A
Authority: DE
Inventors: Sven Schmalzrieth
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2017-01-19
Filing date: 2017-01-19
Publication date: 2018-07-19
Also published as: US10689034B2; US20180201322A1

Abstract

Ein Hilfsrahmen (1) für ein Kraftfahrzeug weist wenigstens zwei in Längsrichtung (x) des Kraftfahrzeugs verlaufenden Strukturelemente (2,3), wenigstens ein in Querrichtung (y) des Kraftfahrzeugs verlaufendes Strukturelement (4,5), mehrere erste Lagerelemente (8) zur Anbindung des Hilfsrahmens (1) an einer Karosserie des Kraftfahrzeugs und wenigstens zwei zweite Lagerelemente (9) zur Anbindung eines Aggregats an dem Hilfsrahmen (1) auf. Wenigstens eines der ersten Lagerelemente (8) und wenigstens eines der zweiten Lagerelemente (9) sind an einer gemeinsamen Lagerkonsole (6,7) angeordnet, die an dem wenigstens einen in Querrichtung (y) des Kraftfahrzeugs verlaufenden Strukturelement (4,5) angebracht ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens zwei in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufenden Strukturelementen nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Ein gattungsgemäßer Hilfsrahmen ist aus der DE 10 2015 013 533 B3 bekannt.
Die DE 10 2012 020 873 A1 beschreibt einen Hilfsrahmen, der über mehrere Lageraufnahmen an der Karosserie des Kraftfahrzeugs angebunden ist.
Ähnliche Hilfsrahmen sind außerdem in der DE 10 2014 214 917 A1 und der US 2016/0075381 A1 beschrieben.
Der Nachteil der bekannten Hilfsrahmen ist deren vergleichsweise hoher Platzbedarf, was die Unterbringung von Systemen wie der Traktionsbatterie oder einer Leistungselektronik im benachbarten Bereich erschwert. Der hohe Platzbedarf entsteht durch die im Stand der Technik gezeigte Bauweise, bei der die Hilfsrahmenlager sowohl in Längs- als auch in Querrichtung als bauraumbegrenzende Extrempunkte ausgebildet sind.
Dies ist insbesondere bei Hybrid- oder Elektrofahrzeugen nachteilig, da bei diesen Fahrzeugen ein zusätzlicher Platzbedarf im Bereich des Fahrwerks, beispielsweise für einen Elektromotor oder eine Batterie, benötigt wird.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, der einen geringeren Bauraum als bekannte Lösungen erfordert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Lagerkonsole, auf der wenigstens eines der ersten Lagerelemente und wenigstens eines der zweiten Lagerelemente angeordnet ist und die selbst an dem wenigstens einen in Querrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufenden Strukturelement des Hilfsrahmens angebracht ist, lässt sich sehr viel Bauraum einsparen, da die Lagerelemente dadurch wesentlich kompakter angeordnet sind als bei bekannten Lösungen. Der gesamte erfindungsgemäße Hilfsrahmen erhält dadurch nicht nur eine sehr viel geringere Baugröße, sondern es kann auch das Gewicht desselben verringert werden.
Durch die mögliche Verringerung der Baugröße des Hilfsrahmens kann der dadurch frei gewordene Bauraum für andere Bauteile bzw. Aggregate des Kraftfahrzeugs, wie zum Beispiel für Batterien, genutzt werden. Selbstverständlich ergeben sich auch bei nicht elektrifizierten Kraftfahrzeugen Möglichkeiten zur Nutzung dieses Bauraums, beispielsweise für ein Differential oder ähnliche Bauteile bzw. Aggregate.
In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Lagerkonsole lösbar an dem wenigstens einen in Querrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufenden Strukturelement angebracht ist. Dadurch können unterschiedliche Lagerkonsolen mit unterschiedlichen Dimensionen und Ausführungen hinsichtlich der Lagerelemente an ein und demselben Hilfsrahmen angebracht werden. Ein weiterer Vorteil einer solchen Ausführungsform besteht darin, dass unterschiedliche Werkstoffe, wie zum Beispiel Stahl-, Aluminium- oder Faserverbundwerkstoffe, sehr einfach kombiniert werden können. Des Weiteren ist es bei einer solchen Lösung möglich, das Grundgestell des Hilfsrahmens mit den wenigstens zwei in Längsrichtung verlaufenden Strukturelementen und dem wenigstens einen in Querrichtung verlaufenden Strukturelement modular auszuführen, sodass unterschiedliche Kinematikauslegungen von Anbindungspunkten des Hilfsrahmens an ein Fahrwerk keinen Einfluss auf die restlichen Komponenten des Hilfsrahmens haben.
Wenn in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die wenigstens eine Lagerkonsole als Vormontageteil ausgeführt ist, so kann die Endmontage, des gesamten Hilfsrahmens wesentlich einfacher und weniger aufwendig gestaltet werden.
Um eine sehr einfach herzustellende und zu lösende Verbindung der wenigstens einen Lagerkonsole mit dem Hilfsrahmen zu erreichen, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Lagerkonsole mit dem wenigstens einen in Querrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufenden Strukturelement verschraubt ist.
In einer alternativen Ausgestaltung kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Lagerkonsole stoffschlüssig mit dem wenigstens einen in Querrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufenden Strukturelement verbunden ist.
Eine noch größere Bauraumersparnis im Bereich des Hilfsrahmens ergibt sich, wenn in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung an dem wenigstens einen in Querrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufenden Strukturelement zwei Lagerkonsolen mit jeweiligen ersten Lagerelementen und zweiten Lagerelementen angebracht sind.
Diese vorteilhafte Einsparung von Bauraum kann noch gesteigert werden, wenn zwei in Querrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufende Strukturelemente mit jeweiligen Lagerkonsolen vorgesehen sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen. Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
Es zeigt:

1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Hilfsrahmen;
2 eine perspektivische Darstellung des Hilfsrahmens aus 1;
3 eine alternative Ausführungsform des Hilfsrahmens; und
4 eine weitere Ansicht des Hilfsrahmens aus 3.

1 zeigt eine Draufsicht auf einen Hilfsrahmen 1 für ein in seiner Gesamtheit nicht dargestelltes Kraftfahrzeug. Der Hilfsrahmen 1, der auch als Achsträger bezeichnet werden kann und der sich beispielsweise im hinteren Fahrwerksbereich des Kraftfahrzeugs befinden kann, weist zwei in der mit „x“ bezeichneten Längsrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufende Strukturelemente 2 und 3 auf, die nachfolgend der Einfachheit halber als Längsträger 2 und 3 bezeichnet werden. Da der Hilfsrahmen 1 zu seiner Längsachse im Wesentlichen symmetrisch ausgeführt ist, wird eine Unterscheidung der beiden Längsträger 2 und 3 nicht vorgenommen.
Des Weiteren weist der Hilfsrahmen 1 zwei in der mit „y“ bezeichneten Querrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufende Strukturelemente 4 und 5 auf. Da der Hilfsrahmen 1 zu der in Querrichtung verlaufenden Achse nicht symmetrisch ausgeführt ist, wird eine Unterscheidung dieser beiden in Querrichtung y verlaufenden Strukturelemente 4 und 5, die nachfolgend als Querträger 4 und 5 bezeichnet werden, vorgenommen. Im vorliegenden Fall ist der hintere Querträger mit dem Bezugszeichen 4 und der vordere Querträger mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet. Grundsätzlich wäre es auch möglich, dass der Hilfsrahmen 1 lediglich eines der beiden in Querrichtung verlaufenden Strukturelemente 4 bzw. 5 aufweist. Auch eine größere Anzahl an in Querrichtung y verlaufender Strukturelemente 4 bzw. 5 wäre denkbar.
An einem der in Querrichtung verlaufenden Strukturelemente 4, 5, im vorliegenden Fall an dem hinteren Querträger 4, ist wenigstens eine Lagerkonsole, im vorliegenden Fall zwei Lagerkonsolen 6 und 7 angeordnet. Auch eine andere Anzahl an Lagerkonsolen 6 und 7 ist denkbar. An jeder der beiden Lagerkonsolen 6 und 7, die im dargestellten Ausführungsbeispiel identisch zueinander ausgeführt sind, sind jeweilige erste Lagerelemente 8, die zur Anbringung des Hilfsrahmens 1 an einer nicht dargestellten Karosserie des Kraftfahrzeugs dienen, und jeweilige zweite Lagerelemente 9, die zur Anbindung eines nicht dargestellten Aggregats an dem Hilfsrahmen 1 dienen, vorgesehen. Die beiden Lagerelemente 8 und 9 sind demnach an einer gemeinsamen Lagerkonsole 6 bzw. 7 angeordnet, die wiederum an dem wenigstens einen in Querrichtung y des Kraftfahrzeugs verlaufenden Strukturelement 4, 5, im vorliegenden Fall an dem hinteren Querträger 4, angebracht ist.
Die Lagerelemente 8 bzw. 9 können von an sich bekannter Bauart und Bauform sein. Beispielsweise kann es sich um hydraulische Lager und/oder um Gummimetalllager handeln. Bei dem Aggregat kann es sich zum Beispiel um einen Elektromotor oder eine Batterie eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs handeln. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, ein Differentialgetriebe oder ähnliches über die zweiten Lagerelemente 9 an dem Hilfsrahmen 1 zu lagern. Gegebenenfalls können die Lagerkonsolen 6 und 7 auch eine größere Anzahl an Lagerelementen aufweisen.
Vorzugsweise ist die wenigstens eine Lagerkonsole 6, 7 bzw. sind die beiden Lagerkonsolen 6 und 7 lösbar an dem hinteren Querträger 4 angebracht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird dies dadurch erreicht, dass die beiden Lagerkonsolen 6 und 7 mittels jeweiligen Schrauben 10 mit dem hinteren Querträger 4 verschraubt sind. Alternativ dazu wäre es auch möglich, die wenigstens eine Lagerkonsole 6, 7 bzw. die beiden Lagerkonsolen 6 und 7 stoffschlüssig mit dem hinteren Querträger 4 zu verbinden, beispielsweise mittels Verschweißen. Auch andere Verbindungsarten sind denkbar. Des Weiteren können die Lagerkonsolen 6 und 7 als Vormontageteile ausgeführt sein, d. h. die Lagerelemente 8 und 9 können jeweils bereits an den Lagerkonsolen 6 bzw. 7 angebracht sein, bevor diese mit dem hinteren Querträger 4 verbunden werden.
Im vorliegenden Fall sind an dem Schnittpunkt der beiden Längsträger 2 und 3 mit dem vorderen Querträger 5 jeweilige Lagerelemente 11 zur Lagerung des Hilfsrahmens 1 an der Karosserie angeordnet, von denen lediglich die Lageraugen dargestellt sind. In nicht dargestellter Weise wäre es jedoch auch möglich, die wenigstens eine Lagerkonsole 6, 7 bzw. die beiden Lagerkonsolen 6 und 7 mit den ersten und/oder zweiten Lagerelementen 8, 9 an dem vorderen Querträger 5 des Hilfsrahmens 1 anzubringen. Auch eine Anordnung der Lagerkonsolen 6 und/oder 7 sowohl an dem hinteren Querträger 4 als auch an dem vorderen Querträger 5 ist denkbar. In diesem Fall wären dann also insgesamt vier Lagerkonsolen 6 bzw. 7 vorgesehen. Auch hier wäre eine noch größere Anzahl an Lagerkonsolen 6 bzw. 7 denkbar.
Bei der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform des Hilfsrahmens 1 sind sowohl die ersten Lagerelemente 8 als auch die zweiten Lagerelemente 9 in der mit „z“ bezeichneten vertikalen Richtung ausgerichtet.
Bei der in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsform des Hilfsrahmens 1 sind wiederum die beiden ersten Lagerelemente 8 in der mit „z“ bezeichneten Richtung ausgerichtet. Dagegen sind die beiden zweiten Lagerelemente 9 in einer horizontalen Richtung ausgerichtet. Im vorliegenden Fall sind die beiden zweiten Lagerelemente 9 in Richtung des vorderen Querträgers 5, also in x-Richtung, ausgerichtet. Es wäre jedoch auch möglich, die beiden zweiten Lagerelemente 9 in y-Richtung auszurichten.
Die Anordnung der ersten Lagerelemente 8 an den Lagerkonsolen 6 und 7 hängt von der relativen Positionierung des Hilfsrahmens 1 von der Karosserie ab. Dagegen hängt die Anordnung der zweiten Lagerelemente 9 an den Lagerkonsolen 6 und 7 von der relativen Position des mittels der zweiten Lagerelemente 9 gelagerten Aggregats sowie dessen mechanischen Eigenschaften, beispielsweise des Schwingungsverhaltens desselben, ab.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102015013533 B3 [0002]
DE 102012020873 A1 [0003]
DE 102014214917 A1 [0004]
US 2016/0075381 A1 [0004]

Claims

Hilfsrahmen (1) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens zwei in Längsrichtung (x) des Kraftfahrzeugs verlaufenden Strukturelementen (2,3), mit wenigstens einem in Querrichtung (y) des Kraftfahrzeugs verlaufenden Strukturelement (4,5), mit mehreren ersten Lagerelementen (8) zur Anbindung des Hilfsrahmens (1) an einer Karosserie des Kraftfahrzeugs und mit wenigstens zwei zweiten Lagerelementen (9) zur Anbindung eines Aggregats an dem Hilfsrahmen (1), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der ersten Lagerelemente (8) und wenigstens eines der zweiten Lagerelemente (9) an einer gemeinsamen Lagerkonsole (6,7) angeordnet sind, die an dem wenigstens einen in Querrichtung (y) des Kraftfahrzeugs verlaufenden Strukturelement (4,5) angebracht ist.
Hilfsrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lagerkonsole (6,7) lösbar an dem wenigstens einen in Querrichtung (y) des Kraftfahrzeugs verlaufenden Strukturelement (4,5) angebracht ist.
Hilfsrahmen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lagerkonsole (6,7) als Vormontageteil ausgeführt ist.
Hilfsrahmen nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lagerkonsole (6,7) mit dem wenigstens einen in Querrichtung (y) des Kraftfahrzeugs verlaufenden Strukturelement (4,5) verschraubt ist.
Hilfsrahmen nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lagerkonsole (6,7) stoffschlüssig mit dem wenigstens einen in Querrichtung (y) des Kraftfahrzeugs verlaufenden Strukturelement (4,5) verbunden ist.
Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem wenigstens einen in Querrichtung (y) des Kraftfahrzeugs verlaufenden Strukturelement (4,5) zwei Lagerkonsolen (6,7) mit jeweiligen ersten Lagerelementen (8) und zweiten Lagerelementen (9) angebracht sind.
Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei in Querrichtung (y) des Kraftfahrzeugs verlaufende Strukturelemente (4,5) mit jeweiligen Lagerkonsolen (6,7) vorgesehen sind.
Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste Lagerelement (8) in einer vertikalen Richtung (z) ausgerichtet ist.
Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine zweite Lagerelement (9) in einer vertikaler Richtung (z) ausgerichtet ist.
Hilfsrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine zweite Lagerelement (9) in einer horizontaler Richtung (x,y) ausgerichtet ist.