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DE102011005564A1 - Axle carrier i.e. rear axle carrier, for passenger car, has reinforcement element attached with longitudinal beams directly and/or under interposition of profile parts, where wheel-guiding steering is hinged with profile parts - Google Patents

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axle carrier
wheel
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longitudinal
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Tobias Lorenz
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Bayerische Motoren Werke AG
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Bayerische Motoren Werke AG
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Abstract

The carrier has a retainer (5) for receiving a wheel-guiding steering, and including two longitudinal beams (1, 2) extending in a vehicle longitudinal direction. The beams are made of metal and connected by a front cross beam (3) and a rear cross beam. The front and rear cross beams and planar reinforcement elements (8, 9) are made of a fiber reinforced plastic material i.e. carbon fiber reinforced plastic material. Each reinforcement element is attached with each longitudinal beam directly and/or under interposition of profile parts (6, 7), where the steering is hinged with the profile parts.

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.The invention relates to a vehicle axle with receptacles for wheel-guiding handlebars, consisting of two lateral longitudinal members extending substantially in the vehicle longitudinal direction and at least one cross member connecting them and a planar stiffening element made of fiber-reinforced plastic material, which is fastened to the longitudinal members consisting of a metal material. The technical environment is next to the DE 20 2010 010 210 U1 on the DE 10 2008 006 006 A1 referenced by way of example.

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.Achsträger for motor vehicles, especially passenger cars are known in various designs. While in earlier times, the substantially rectangular axle carrier for the vehicle rear axle from essentially four steel profiles were, for example. Built in the form of tubes, in recent years various lightweight construction measures have been implemented, which made it partly necessary, the axle by means of a plate-shaped , flat stiffening element, which is often referred to as a shear field, to give the required stiffness.

Hiermit soll nun eine weitere Maßnahme zur Gewichtsreduzierung an einem Achsträger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgezeigt werden (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).Hereby, a further measure for weight reduction on an axle carrier according to the preamble of claim 1 will now be shown (= object of the present invention).

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.The solution to this problem is characterized in that the cross member consists of a fiber-reinforced plastic material and that the stiffening element is fixed to each longitudinal member directly and / or with the interposition of at least one profile part, on which at least one wheel guiding handlebar is articulated to the longitudinal members. Advantageous embodiments and further developments are content of the dependent claims.

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.First, it is proposed, not only the flat stiffening element, but also at least one cross member, preferably both a front and a rear cross member, which give the axle even more stiffness, in known by auszeichnendem by a relatively low weight fiber reinforced, especially carbon fiber reinforced plastic (CFK ). Furthermore, so-called profile parts are provided, which are fastened to the longitudinal members and on which the planar stiffening element can be attached particularly well and easily, preferably via an adhesive connection (claim 4), but alternatively also via a screw connection. However, the stiffening element can also be fastened directly to the longitudinal members if they have a suitable surface on which the stiffening element can rest with a sufficient portion. Whether the stiffening element is attached only to the longitudinal members or only to profile parts or to both components mentioned, is also dependent on the type of attachment (cohesive or non-positive / form-fitting).

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.Further increased lightweight construction can furthermore be realized on the elements forming the axle carrier if the rigidity of the axle carrier is increased by a further flat, plate-shaped stiffening element which lies opposite the stiffening element mentioned in claim 1 with respect to the profile parts and preferably as well as the first flat stiffening element the profile parts is attached.

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.In the following the invention will be further explained with reference to an embodiment, wherein 1 a spatial view shows while in 2 considered a slightly perspective view from the front against the direction of travel of the vehicle and in 3 a corresponding view from behind is shown. 4 Finally, the side view X shows 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.The axle carrier shown and provided as a rear axle carrier of a passenger car is known in principle from two longitudinal carriers which extend on the right or left side of the vehicle essentially in the longitudinal direction of the vehicle 1 . 2 as well as here two between these two side members 1 . 2 essentially in vehicle transverse direction extending cross members 3 . 4 assembled. At the two ends of the two side members 1 . 2 are shots 5 provided for bearing, via which this axle is attached to the underbody of the vehicle.

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.On the two side rails 1 . 2 is present in the front region thereof as well as in the rear region thereof on the longitudinal member outer side in each case a so-called profile part 6 respectively. 7 attached, which in the present case are manufactured as extruded profiles of a light metal alloy (in particular with aluminum). These extrusion profile parts 6 . 7 are doing with the tubular longitudinal members produced for example by hydroforming or bending 1 respectively. 2 , which are also made of weight and strength reasons in a light metal alloy, connected by welding. At these profile parts 6 . 7 are basically known and figuratively not shown handlebar, through which the vehicle located on the respective side wheel (in this case rear wheel) is guided hinged, ie suitably hinged.

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.The aforementioned cross member 3 . 4 consist either completely or essentially of carbon fiber reinforced plastic (CFRP). Also made of this material are the present two plate-shaped planar stiffening elements 8th . 9 , which are provided on the upper side facing the vehicle underbody or on the underside of the axle carrier facing the roadway. So these stiffening elements 8th . 9 passing through the two side members 1 . 2 as well as the two cross beams 3 . 4 essentially cover completely described base of the axle beam, their actual function, namely the stiffening of the axle beam, can meet, they are on the side rails 1 . 2 attached, either only indirectly, with the interposition of the profile parts 6 . 7 , or even directly or directly. For a direct connection between the stiffening elements 8th . 9 and the side members 1 . 2 the latter should have a surface portion just shown forming, on the respective stiffening element 8th . 9 can rest. In this area section, the stiffening element 8th . 9 then welded to the side member, alternatively be glued. For fastening over or on the profile parts (s) 6 . 7 these have at their opposite and the vehicle underbody or the roadway facing sides in each case a substantially horizontal and thus parallel to the roadway or to the bottom surface on which the stiffening elements 8th . 9 preferably via an adhesive connection (reference symbol "K"), but alternatively also via a screw connection, are attached. Preferably take over the profile parts 6 . 7 thus advantageously two functions, namely they provide the connection between the stiffening elements 8th . 9 and the side members 1 . 2 here and they serve the articulation of wheel guiding handlebars.

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.The viewed in vehicle direction front cross member 3 is shaped at its end portions so as to be with these at the two front profile parts 6 by gluing (K) can be attached. Furthermore, both between the upper edge of the cross member 3 and the upper stiffening element 8th as well as between a portion of the lower edge of the cross member 3 and the lower stiffening element 9 an adhesive connection K is provided. At this front cross member 3 are two attachment points (P) for a figured not shown Hinterachsgetriebe and a passage opening (D) provided for leading to this propulsion drive shaft.

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.For the connection of the rear cross member viewed in vehicle direction of travel 4 with the side rails 1 are presently made of a light metal alloy connecting elements 10 provided with the side rails 1 . 2 or alternatively connected to the rear profile parts, preferably by welding. With these connection elements provided on both sides 10 is the cross member connected via a figuratively not shown screw. This allows easy disassembly of this cross member 4 for example, for a simplified installation and removal of the already mentioned and between the two cross members 3 . 4 underlying Hinterachsgetriebes, which further at (at least) an attachment point (P) on the rear cross member 4 is attached. The rear cross member 4 can continue to wear a likewise not figuratively illustrated servomotor for adjusting the track of the aforementioned (rear) vehicle wheels.

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.Incidentally, the already mentioned recordings 5 at the ends of the side members 1 . 2 consist of CFK and suitably shaped, ie in particular with an insertion portion for the cavity of the tubular side members 1 . 2 Be provided by positive engagement, namely insertion into said cavity and by gluing on these side rails 1 . 2 to be attached.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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

Claims (4)

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.Vehicle axle carrier with receptacles for wheel-guiding links, consisting of two lateral longitudinal carriers running substantially in the vehicle longitudinal direction (US Pat. 1 . 2 ) and at least one cross member connecting them ( 3 . 4 ) and a flat stiffening element ( 9 ) made of fiber-reinforced plastic material, which on the longitudinal material consisting of a metal material ( 1 . 2 ), characterized in that the cross member ( 3 . 4 ) consists of a fiber-reinforced plastic material and that the stiffening element ( 9 ) on each longitudinal member ( 1 . 2 ) directly and / or with the interposition of at least one profile part ( 6 . 7 ), on which at least one wheel-guiding link is articulated, on the longitudinal members ( 1 . 2 ) is attached. Achsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorderer und ein hinterer Querträger (3, 4) aus faserverstärktem Kunststoffmaterial vorgesehen ist.Axle carrier according to claim 1, characterized in that a front and a rear cross member ( 3 . 4 ) is provided of fiber-reinforced plastic material. 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.Axis support according to claim 1 or 2, characterized in that the stiffening element (1) mentioned in claim 1 9 ) with regard to the profile parts ( 6 . 7 ) opposite a further planar stiffening element ( 8th ) directly and / or with the interposition of at least one profile part ( 6 . 7 ) on the longitudinal members ( 1 . 2 ) is attached. 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.Axle carrier according to one of the preceding claims, characterized in that the stiffening element ( 8th . 9 ) with the profile parts ( 6 . 7 ) and / or a cross member ( 3 . 4 ) is glued.
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