DE102011005564A1

DE102011005564A1 - Fahrzeug-Achsträger

Info

Publication number: DE102011005564A1
Application number: DE102011005564A
Authority: DE
Inventors: Tobias Lorenz
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2011-03-15
Filing date: 2011-03-15
Publication date: 2012-10-04

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeug-Achsträger mit Aufnahmen für radführende Lenker, bestehend aus zwei seitlichen im wesentlichen in Fahrzeug-Längsrichtung verlaufenden Längsträgern sowie zumindest einem diese verbindenden Querträger und einem flächigen Versteifungselement aus faserverstärktem Kunststoffmaterial, das an den aus einem Metallwerkstoff bestehenden Längsträgern befestigt ist, wobei der Querträger aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial besteht und das Versteifungselement an jedem Längsträger direkt und/oder unter Zwischenschaltung zumindest eines Profilteiles, an dem zumindest ein radführender Lenker angelenkt ist, an den Längsträgern befestigt ist. Vorzugsweise ist dem genannten flächigen Versteifungselement bezüglich der Profilteile gegenüberliegend ein weiteres flächiges Versteifungselement am Profilteil befestigt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeug-Achsträger mit Aufnahmen für radführende Lenker, bestehend aus zwei seitlichen im wesentlichen in Fahrzeug-Längsrichtung verlaufenden Längsträgern sowie zumindest einem diese verbindenden Querträger und einem flächigen Versteifungselement aus faserverstärktem Kunststoffmaterial, das an den aus einem Metallwerkstoff bestehenden Längsträgern befestigt ist. Zum technischen Umfeld wird neben der DE 20 2010 010 210 U1 auf die DE 10 2008 006 006 A1 beispielshalber verwiesen.
Achsträger für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, sind in verschiedenen Bauarten bekannt. Während in früheren Zeiten die im wesentlichen rechteckigen Achsträger für die Fahrzeug-Hinterachse aus im wesentlichen insgesamt vier Stahlprofilen bspw. in Form von Rohren aufgebaut waren, sind in den letzten Jahren unterschiedliche Leichtbaumaßnahmen umgesetzt worden, die es teils erforderlich machten, dem Achsträger mittels eines plattenförmigen, flächigen Versteifungselements, welches oftmals als Schubfeld bezeichnet wird, die benötigte Steifigkeit zu verleihen.
Hiermit soll nun eine weitere Maßnahme zur Gewichtsreduzierung an einem Achsträger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgezeigt werden (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).
Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial besteht und dass das Versteifungselement an jedem Längsträger direkt und/oder unter Zwischenschaltung zumindest eines Profilteiles, an dem zumindest ein radführender Lenker angelenkt ist, an den Längsträgern befestigt ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
Zunächst ist vorgeschlagen, nicht nur das flächige Versteifungselement, sondern auch zumindest einen Querträger, vorzugsweise sowohl einen vorderen und einen hinteren Querträger, die zusammen dem Achsträger noch mehr Steifigkeit verleihen, in bekanntlich sich durch ein relativ geringes Gewicht auszeichnendem faserverstärktem, insbesondere kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) auszuführen. Weiterhin sind sog Profilteile vorgesehen, die an den Längsträgern befestigt sind und an denen das flächige Versteifungselement besonders gut und einfach befestigt werden kann, vorzugsweise über eine Klebeverbindung (Anspruch 4), alternativ jedoch auch über eine Schraubverbindung. Es kann das Versteifungselement aber auch direkt an den Längsträgern befestigt sein, wenn diese eine geeignete Fläche, auf der das Versteifungselement mit einem ausreichenden Abschnitt aufliegen kann, aufweisen. Ob das Versteifungselement nur an den Längsträgern oder nur an Profilteilen oder an beiden genannten Bauteilen befestigt wird, ist dabei auch von der Befestigungsart (stoffschlüssig oder kraftschlüssig/formschlüssig) abhängig.
Weiter gesteigerter Leichtbau kann weiterhin an den den Achsträger bildenden Elementen realisiert sein, wenn die Steifigkeit des Achsträgers durch ein weiteres flächiges, plattenförmiges Versteifungselement erhöht wird, das dem in Anspruch 1 genannten Versteifungselement bezüglich der Profilteile gegenüber liegt und vorzugsweise ebenso wie das erste flächige Versteifungselement an den Profilteilen befestigt ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels weiter erläutert, wobei 1 eine räumliche Ansicht zeigt, während in 2 eine leicht perspektivische Ansicht von vorne gegen Fahrtrichtung des Fahrzeugs betrachtet und in 3 eine entsprechende Ansicht von hinten dargestellt ist. 4 schließlich zeigt die seitliche Ansicht X aus 1.
Der gezeigte und als Hinterachsträger eines Personenkraftwagens vorgesehene Achsträger ist in grundsätzlich bekannter Weise aus zwei sich an der rechten bzw. linken Seite des Fahrzeugs im wesentlichen in Fzg.-Längsrichtung ersteckenden Längsträgern 1, 2 sowie hier zwei sich zwischen diesen beiden Längsträgern 1, 2 im wesentlichen in Fahrzeug-Querrichtung erstreckenden Querträgern 3, 4 zusammengebaut. An den beiden Enden der beiden Längsträger 1, 2 sind Aufnahmen 5 für Lager vorgesehen, über die dieser Achsträger am Unterboden des Fahrzeugs befestigt ist.
An den beiden Längsträgern 1, 2 ist vorliegend in deren vorderen Bereich sowie in deren hinterem Bereich an der Längsträger-Außenseite jeweils ein sog. Profilteil 6 bzw. 7 befestigt, welche vorliegend als Strangpreßprofile aus einer Leichtmetall-Legierung (insbesondere mit Aluminium) gefertigt sind. Diese Strangpreß-Profilteile 6, 7 sind dabei mit den beispielsweise durch Innenhochdruckumformen oder Biegen hergestellten rohrförmigen Längsträgern 1 bzw. 2, die aus Gewichts- und Festigkeitsgründen ebenfalls in einer Leichtmetall-Legierung ausgeführt sind, durch Schweißen verbunden. An diesen Profilteilen 6, 7 sind grundsätzlich bekannte und figürlich nicht dargestellte Lenker, durch die das sich am Fahrzeug auf der jeweiligen Seite befindende Rad (vorliegend Hinterrad) geführt ist, angelenkt, d. h. geeignet gelenkig befestigt.
Die bereits genannten Querträger 3, 4 bestehen entweder vollständig oder im wesentlich aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK). Ebenfalls aus diesem Material bestehen die vorliegend beiden plattenförmigen flächigen Versteifungselemente 8, 9, die an der dem Fahrzeug-Unterboden zugewandten Oberseite bzw. an der der Fahrbahn zugewandten Unterseite des Achsträgers vorgesehen sind. Damit diese Versteifungselemente 8, 9, die die durch die beiden Längsträger 1, 2 sowie die beiden Querträger 3, 4 beschriebene Grundfläche des Achsträgers im wesentlichen vollständig überdecken, ihre eigentliche Funktion, nämlich die Versteifung des Achsträgers, erfüllen können, sind sie an den Längsträgern 1, 2 befestigt, und zwar entweder nur auf indirekte Weise unter Zwischenschaltung der Profilteile 6, 7, oder auch oder alleinig direkt. Für eine direkte Verbindung zwischen den Versteifungselementen 8, 9 und den Längsträgern 1, 2 sollten letztere einen umformtechnisch eben dargestellten Flächenabschnitt aufweisen, auf das jeweilige Versteifungselement 8, 9 aufliegen kann. In diesem Flächenabschnitt kann das Versteifungselement 8, 9 dann mit dem Längsträger verschweißt, alternativ auch verklebt sein. Für die Befestigung über die bzw. an den Profilteile(n) 6, 7 weisen diese an ihren einander gegenüberliegenden und dem Fahrzeug-Unterboden bzw. der Fahrbahn zugewandten Seiten jeweils eine im wesentlichen horizontale und somit zur Fahrbahn bzw. zum Unterboden parallele Fläche auf, auf der die Versteifungselemente 8, 9 vorzugsweise über eine Klebeverbindung (Bezugszeichen „K”), alternativ jedoch auch über eine Schraubverbindung, befestigt sind. Vorzugsweise übernehmen die Profilteile 6, 7 also vorteilhafterweise zwei Funktionen, nämlich sie stellen die Verbindung zwischen den Versteifungselementen 8, 9 und den Längsträgern 1, 2 her und sie dienen der Anlenkung radführender Lenker.
Der in Fahrzeug-Fahrtrichtung betrachtet vordere Querträger 3 ist an seinen Endabschnitten solchermaßen geformt, dass er mit diesen an den beiden vorderen Profilteilen 6 durch Kleben (K) befestigt werden kann. Ferner ist sowohl zwischen der Oberkante des Querträgers 3 und dem oberen Versteifungselement 8 als auch zwischen einem Teilstück der Unterkante des Querträgers 3 und dem unteren Versteifungselement 9 eine Klebeverbindung K vorgesehen. An diesem vorderen Querträger 3 sind zwei Befestigungspunkte (P) für ein figürlich nicht dargestelltes Hinterachsgetriebe sowie eine Durchtrittsöffnung (D) für eine zu diesem führende Antriebs-Gelenkwelle vorgesehen.
Für die Verbindung des in Fahrzeug-Fahrtrichtung betrachtet hinteren Querträgers 4 mit den Längsträgern 1 sind vorliegend aus einer Leichtmetall-Legierung bestehende Anschlusselemente 10 vorgesehen, die mit den Längsträgern 1, 2 oder alternativ mit den hinteren Profilteilen vorzugsweise durch Schweißen verbundenen sind. Mit diesen beidseitig vorgesehenen Anschlusselementen 10 ist der Querträger über eine figürlich nicht dargestellte Schraubverbindung verbunden. Dies ermöglicht eine einfache Demontage dieses Querträgers 4 beispielsweise für einen vereinfachten Einbau und Ausbau des bereits genannten und zwischen den beiden Querträgern 3, 4 liegenden Hinterachsgetriebes, welches weiterhin an (zumindest) einem Befestigungspunkt (P) am hinteren Querträger 4 befestigt ist. Der hintere Querträger 4 kann weiterhin einen ebenfalls nicht figürlich dargestellten Stellmotor für die Einstellung der Spur der bereits genannten (hinteren) Fahrzeug-Räder tragen.
Im übrigen können auch die bereits genannten Aufnahmen 5 an den Enden der Längsträger 1, 2 aus CFK bestehen und geeignet geformt, d. h. insbesondere mit einem Einsteckabschnitt für den Hohlraum der rohrförmigen Längsträger 1, 2 versehen sein, um durch Formschluss, nämlich Einstecken in den genannten Hohlraum und durch Kleben an diesen Längsträgern 1, 2 befestigt werden zu können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202010010210 U1 [0001]
DE 102008006006 A1 [0001]

Claims

Fahrzeug-Achsträger mit Aufnahmen für radführende Lenker, bestehend aus zwei seitlichen im wesentlichen in Fahrzeug-Längsrichtung verlaufenden Längsträgern (1, 2) sowie zumindest einem diese verbindenden Querträger (3, 4) und einem flächigen Versteifungselement (9) aus faserverstärktem Kunststoffmaterial, das an den aus einem Metallwerkstoff bestehenden Längsträgern (1, 2) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (3, 4) aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial besteht und dass das Versteifungselement (9) an jedem Längsträger (1, 2) direkt und/oder unter Zwischenschaltung zumindest eines Profilteiles (6, 7), an dem zumindest ein radführender Lenker angelenkt ist, an den Längsträgern (1, 2) befestigt ist.
Achsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorderer und ein hinterer Querträger (3, 4) aus faserverstärktem Kunststoffmaterial vorgesehen ist.
Achsträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem in Anspruch 1 genannten Versteifungselement (9) bezüglich der Profilteile (6, 7) gegenüberliegend ein weiteres flächiges Versteifungselement (8) direkt und/oder unter Zwischenschaltung zumindest eines Profilteiles (6, 7) am an den Längsträgern (1, 2) befestigt ist.
Achsträger nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (8, 9) mit den Profilteilen (6, 7) und/oder einem Querträger (3, 4) verklebt ist.