DE19961425A1

DE19961425A1 - Kraftfahrzeugbauteil

Info

Publication number: DE19961425A1
Application number: DE19961425A
Authority: DE
Inventors: Olaf Abels
Original assignee: ZF Lemfoerder GmbH
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 1999-12-17
Publication date: 2001-07-05
Anticipated expiration: 2019-12-18
Also published as: US6749360B2; WO2001044002A1; EP1152910B1; DE19961425B4; JP2003516898A; ES2218281T3; US20020136592A1; EP1152910A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugbauteil, das aus wenigstens zwei Rahmenteilen (1, 2) besteht, die mehrere komplementäre und ineinander einsetzbare Profile (3, 4) zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung der Rahmenteile (1, 2) aufweisen. Die Rahmenteile (1, 2) sind vorzugsweise Strangpressprofile in Leichtbauweise. Erläutert wird die Erfindung anhand eines Querlenkers für ein Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung betrüg ein Kraftfahrzeugbauteil wie es beispielsweise für Querlenker oder auch als Hilfsrahmen zum Einsatz kommen kann.

Die Notwendigkeit der Einsparung fossiler Brennstoffe, zu denen auch Kraftstoffe für Kraftfahrzeuge zählen, ist nicht nur aus Umweltschutzgründen sondern auch aus ökonomischer Sicht erforderlich, um den schwindenden Reserven und den damit ansteigenden Kosten für diese Energieträger zu begegnen.

Eine Möglichkeit, fossile Brennstoffe im Automobilbau einzusparen besteht beispielsweise darin, gewichtsreduziert zu konstruieren. Deshalb werden zunehmend Bauteile mit möglichst geringem Eigengewicht eingesetzt. Ein Lösungsansatz besteht darin, anstelle der üblichen Stahlbauvarianten alternative Materialien, wie Aluminium oder Magnesium für die Kraftfahrzeugbauteile zu verwenden.

Natürlich müssen die erforderlichen Sicherheitsanforderungen trotzdem erfüllt werden, was bei Einsatz dieser Materialien eigentlich widersprüchlich erscheint. Ein Ausweg sind Sandwichbauteile mit Schaumkernen oder fachwerkartig gestaltete Ausführungen.

Zur Herstellung der Kraftfahrzeugbauteile aus Aluminium oder Magnesium werden häufig Schmiedeverfahren angewendet, die vergleichsweise kostenintensiv sind und zudem den Nachteil haben, daß beispielsweise flache Bauformen mit dünnen Wandstärken und fachwerkartige Konstruktionen nur mit unverhältnismäßig hohem Aufwand realisiert werden können.

Im Kraftfahrzeugbau sind darüber hinaus Querlenker bekannt, die aus einer stranggepressten Fachwerkkonstruktion bestehen. Diese Ausführungen haben jedoch den Nachteil, daß die zur Herstellung der Hohlkörper notwendigen Kerne von Stegen gehalten werden müssen. Die Stege hinterlassen im Gefüge des Lenkers Strangpressnähte. Derartige Strangpressnähte bergen die Gefahr von Fehlstellen im Gefüge, welche nur mit unverhältnismäßig hohem Qualitätsprüfungsaufwand ermittelbar sind. Hierzu ist beispielsweise eine zerstörungsfreie Werkstoffprüfung (Ultraschalluntersuchung) anwendbar, was jedoch im Fertigungsprozeß zeitaufwendig und damit kostenintensiv ist. Werden diese Untersuchungen nicht bei jedem Bauteil durchgeführt, bergen die möglichen Fehlstellen in den Strangpressnähten Sicherheitsrisiken, die für Sicherheitsbauteile im Kraftfahrzeugbau nicht akzeptabel sind.

Der Erfindung liegt die technische Problemstellung zugrunde, Kraftfahrzeugbauteile zu schaffen, die mit geringem Materialaufwand kostengünstig hergestellt werden können und dennoch die erforderlichen Sicherheitsanforderungen erfüllen.

Gelöst wird diese technische Problemstellung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Danach besteht ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeugbauteil aus wenigstens zwei Rahmenteilen, die mehrere zueinander komplementäre und ineinander einsetzbare Profile zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung der Rahmenteile aufweisen.

Der entscheidende Vorteil einer erfindungsgemäßen Lösung besteht somit darin, daß die einzelnen Rahmenteile getrennt voneinander und gegebenenfalls mit unterschiedlichen Herstellungsverfahren produziert werden können, um sie anschließend zu vereinen, was beispielsweise mittels einer einfachen Steck- oder Schnappverbindung erfolgen kann. Infolge ihrer formschlüssigen Verbindung kann eine Nachbearbeitung der Rahmenteile entfallen. Es sind beliebige Profilausführungen denkbar. Ferner ist eine fachwerkartige Konstruktion umsetzbar, was dem Leichtbauerfordernis in vorteilhafter Weise entgegenkommt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

So wird in Weiterführung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, die Rahmenteile als Strangpressprofile in Leichtbauweise auszuführen. Das Strangpressverfahren ist ein sehr ökonomisches Fertigungsverfahren mit dem die Kraftfahrzeugbauteile auch als Großserienausführung herstellbar sind.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, die zueinander komplementären Profile als Führungen zu gestalten, die in an sich bekannter Weise Flachführungen, Schwalbenschwanzführungen, Prismenführungen oder ähnliche sein können. Um die Profile unlösbar miteinander zu verbinden, bietet sich ein Pressverband an, sodaß schon beim Ineinanderfügen der Rahmenteile ein Festsitz erreicht wird. Der Pressverband besteht in an sich bekannter Weise aus einer Passverbindung, bei der ein geringfügig untermaßiges Bauteil ein übermaßiges aufnimmt.

Selbstredend können auch andere Verbindungsverfahren zum Einsatz kommen. Gedacht ist hierbei beispielsweise an Schweißen, Kleben oder eine partielle Materialverformung im Bereich der ineinandergreifenden Profile.

Ferner liegt es im Bereich des Erfindungsgedankens, die Verbindung der beiden Rahmenteile im Bereich der ineinander einsetzbaren Profile mittels einer Klammer gegeneinander zu sichern. Diese Klammer wird nach dem Zusammenfügen der Rahmenteile über die entsprechenden Partien geschoben und kann ihrerseits gesichert beziehungsweise festgesetzt werden.

Der Aufgabenstellung folgend, ein Kraftfahrzeugbauteil zu erzeugen, das höchste Sicherheitsanforderungen erfüllt, wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, zwischen den Rahmenteilen Versteifungsrippen in Form einer Fachwerkstruktur vorzusehen. Dabei können die Versteifungsrippen unmittelbar an einzelne Rahmenteile angeformt sein oder nachträglich in die bereits ineinandergefügten Rahmenteile eingesetzt werden. Dabei bietet sich insbesondere die Herstellung des Kraftfahrzeugbauteiles in Form eines Baukastensystems an, wobei die Versteifungsrippen belastungsabhängig differierende Wandstärken aufweisen und beispielsweise aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen können. Die Zahl der Versteifungsrippen kann . somit für die einzelnen Fallgestaltungen der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbauteile variieren.

Vorteilhaft ist es darüber hinaus, das Kraftfahrzeugbauteil insgesamt oder teilweise aus Aluminium oder Magnesium bzw. aus Kunststoff herzustellen, wobei eine Verbindung mehrerer Werkstoffarten selbstverständlich im Bereich des Erfindungsgedankens liegt. So wäre es beispielsweise denkbar, die Rahmenteile als Aluminiumstrangpressprofile herzustellen und zwischen diesen Rahmenteilen Versteifungsrippen aus Kunststoff einzusetzen.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querlenker für ein Kraftfahrzeug in der Draufsicht,

Fig. 2a eine ausschnittsweise vergrößerte Ansicht eines Teiles des Querlenkers entsprechend des mit II-a gekennzeichneten Ausschnittes in Fig. 1,

Fig. 2b eine ausschnittsweise vergrößerte Ansicht eines Teiles des Querlenkers entsprechend des mit II-b gekennzeichneten Ausschnittes in Fig. 1,

Fig. 2c eine ausschnittsweise vergrößerte Ansicht eines Teiles des Querlenkers entsprechend des mit II-c gekennzeichneten Ausschnittes in Fig. 1,

Fig. 3 eine dreidimensionale Darstellung eines Querlenkers für ein Kraftfahrzeug,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsvariante eines Querlenkers für ein Kraftfahrzeug,

Fig. 5 eine dreidimensionale Darstellung eines Querlenkers entsprechend der Ausführung in Fig. 4 und

Fig. 6 eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung einer Befestigungsmöglichkeit der Rahmenteile.

In den Figuren sind beispielhaft erfindungsgemäße Ausführungen von Kraftfahrzeugbauteilen dargestellt, wie sie insbesondere als Querlenker für die Radaufhängung von Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen können. Die gezeigten Querlenkerausführungen sind als Aluminiumstrangpressprofile in Leichtbauweise hergestellt.

In den Fig. 1 bis 3 bestehen die Querlenker aus zwei Rahmenteilen 1 und 2, an denen Öffnungen 7 und 8 zur Aufnahme weiterer Kraftfahrzeugbauteile (beispielsweise Kugelgelenke) angeformt sind. Auf der den Öffnungen gegenüber liegenden Seite ist ferner ein Anschluß 9 in die Rahmenteile 1 und 2 eingebracht. Die Rahmenteile 1 und 2 weisen zahlreiche zueinander komplementäre Profile 3, 4, 10 und 11 auf, welche ineinander einsetzbar sind und eine formschlüssige Verbindung bilden. Mit 10 ist dabei ein Profil bezeichnet, das eine T-Form aufweist und in eine passende Ausnehmung 11 eingesetzt ist. Die Verbindung der Profile 3, 4, 10 bzw. 11 ist jeweils vergrößert in den Fig. 2a, 2b und 2c veranschaulicht. An dem Rahmenteil 2 sind darüber hinaus mehrere Versteifungsrippen 6 einstückig angeformt. Im Endbereich dieser Versteifungsrippen 6 ist, wie deutlich aus der Fig. 2a hervorgeht, jeweils ein kammartiges Profil 3 an der Verstreifungsrippe 6 angeformt. Dieses wird beim Zusammenfügen der Rahmenteile 1 und 2 jeweils in eine komplementäre, im Rahmenteil 1 hierfür vorhandene Aufnahme 4 eingesetzt. Bei der gezeigten Ausführung weist das Profil 3 eine Doppel-T-Form auf, die in der entsprechenden Aufnahme 4 aufgenommen ist. Zur formschlüssigen Verbindung wurde zwischen den Profilen 3, 4, 10, 11 jeweils ein Presssitz gewählt. Die Profile 10, 11 der Rahmenteile 1 und 2 sind im Bereich des Anschlusses 9 sowie wenigstens einer der Öffnungen 7 bzw. 8 miteinander verbunden, wie dies aus den Fig. 2b und 2c ersichtlich ist.

In den Fig. 4 und 5 ist eine weitere Ausführungsvariante eines Querlenkers in Leichtbauweise für ein Kraftfahrzeug dargestellt. In der Fig. 4 ist eine Draufsicht und in der Fig. 5 eine räumliche Darstellung zu sehen. Der gezeigte Querlenker für ein Kraftfahrzeug besteht hierbei aus zwei Rahmenteilen 1 und 2 mit den bereits zuvor beschriebenen Öffnungen 7 und 8 zur Anbindung des Querlenkers an die Radaufhängungsteile des Kraftfahrzeuges sowie einem Anschlußbereich 9, der den Öffnungen 7 und 8 gegenüberliegend angeordnet ist. Die Rahmenteile 1 und 2 stehen über eine T-förmige Profilverbindung 10, 11 miteinander in Eingriff. Diese formschlüssige Verbindung zwischen den Rahmenteilen 1 und 2 befindet sich einerseits im Bereich der Öffnung 7 und andererseits im Bereich des Anschlusses 9. Darüber hinaus weisen beide Rahmenteile 1 und 2 jeweils über ihren Innenumfang verteilt mehrere Aufnahmen 4 auf. In diese Aufnahmen 4 sind Versteifungsrippen 6 eingesetzt, deren endseitiges Profil 3 formschlüssig in die Aufnahmen 4 eingreift. Zur festsitzenden Verbindung zwischen den Versteifungsrippen 6 und den Aufnahmen 4 der Rahmenteile 1 und 2 kann auch hier in der zuvor beschriebenen Weise ein Pressverbund zum Einsatz kommen. Die Ausführung eines Kraftfahrzeugbauteiles gemäß der Darstellung in den Fig. 4 und 5 gestattet eine variable Gestaltung. So kann den gestellten Anforderungen entsprechend die Zahl der Versteifungsrippen 6 variieren. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5 wurde eine in sich geschlossene Struktur von Versteifungsrippen 6 zwischen die Rahmenteile 1 und 2 gesetzt. Ebenso sind selbstverständlich mehrere einzelne Versteifungsrippen zwischen die Rahmenteile 1 und 2 einfügbar, sodaß hier der Gestaltungsfreiheit große Freiräume gelassen sind.

Die Darstellung der Fig. 6 zeigt noch einmal eine mögliche Ausführung der Sicherung der Einzelteile eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbauteiles. Dabei wurde über die Versteifungsrippe 6 im Bereich der komplementär ineinandergreifenden Profile 3 und 4 eine Klammer 5 auf das Rahmenteil 1 gesetzt, das hier ausschnittsweise gezeigt ist. Eine solche Klammer kann unterstützend für den Zusammenhalt der ineinanderzufügenden Bauteile zum Einsatz kommen.

Die beschriebene erfindungsgemäße Verbindung der Rahmenteile gestattet eine fertigungstechnisch sehr einfache Überwachungsmöglichkeit zur Ermittlung von Fehlstellen, sodaß ein Höchstmaß an Qualitätsstandard erreicht und gesichert werden kann. Die erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbauteile sind gewichtsoptimiert und erfüllen dennoch die an sie gestellten Sicherheitsanforderungen, wie Stabilität und Festigkeit oder Verwindungssteifheit. Sie sind flexibel einsetzbar, da durch ein zusätzliches oder nachträgliches Einfügen von Versteifungsrippen die Festigkeit in beliebiger Weise verändert werden kann. Somit lassen sich die erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbauteile sehr kostengünstig und einfach herstellen.

Bezugszeichenliste

1

Rahmenteile

2

Rahmenteile

3

Profil

4

Profil (Aufnahme)

5

Klammer

6

Versteifungsrippe

7

Öffnung

8

Öffnung

9

Anschluß

10

Profil

11

Profil (Ausnehmung)

Claims

1. Kraftfahrzeugbauteil bestehend aus wenigstens zwei Rahmenteilen (1, 2), die mehrere komplementäre und ineinander einsetzbare Profile (3, 4, 10, 11) zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung der Rahmenteile (1, 2) aufweisen.

2. Kraftfahrzeugbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmenteile (1, 2) Strangpressprofile in Leichtbauweise sind.

3. Kraftfahrzeugbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Profile (3, 4, 10, 11) aus Führungen, wie Flachführungen, Schwalbenschwanzführungen oder Prismenführungen bestehen.

4. Kraftfahrzeugbauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Profile (3, 4, 10, 11) eine durch Schweißen, Kleben, partielle Materialverformung oder einen Pressverband hergestellte Sicherung gegen selbsttätiges Lösen aufweisen.

5. Kraftfahrzeugbauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmenteile (1, 2) mittels einer Klammer (5) gegeneinander verspannt sind.

6. Kraftfahrzeugbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Rahmenteile (1, 2) Versteifungsrippen (6) in Form einer Fachwerkstruktur eingesetzt sind.

7. Kraftfahrzeugbauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl sowie der Querschnitt der Versteifungsrippen (6) in Form eines Baukastensystems belastungsabhängig frei wählbar ist und für die einzelnen Bestandteile unterschiedliche Werkstoffe einsetzbar sind.

8. Kraftfahrzeugbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftfahrzeugbauteil zumindest teilweise aus Magnesium, Aluminium und/oder Kunststoff besteht.