DE102014200399A1

DE102014200399A1 - Aggregatträger

Info

Publication number: DE102014200399A1
Application number: DE102014200399.7A
Authority: DE
Inventors: Marco Rosendahl; Tim Lamparski; Sebastian Klingbeil
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-01-13
Filing date: 2014-01-13
Publication date: 2015-07-16

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Aggregatträger (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Abstützung eines Motors oder eines Getriebes gegenüber einer Karosserie oder einem Fahrwerk, der Aggregatträger (1) vollständig aus einem Kunststoff gebildet und aufweisend zumindest zwei Befestigungsstellen (2), zwischen denen das Aggregat anordenbar ist. Bei dem erfindungsgemäßen Aggregatträger (1) erstreckt sich zwischen den Befestigungsstellen (2) wenigstens ein geschlossener Hohlraum (5).

Description

Die Erfindung betrifft einen Aggregatträger für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Abstützung eines Motors oder eines Getriebes gegenüber einer Karosserie oder einem Fahrwerk, wobei der Aggregatträger vollständig aus einem Kunststoff gebildet und aufweisend zumindest zwei Befestigungsstellen, zwischen denen das Aggregat anordenbar ist.
Es ist aus dem Stand der Technik zunächst bekannt, Getriebebrücken überwiegend in Aluminiumdruckgussverfahren herzustellen. Die Diskussion um Verbrauchs- und Emissionswerte von Kraftfahrzeugen geht dabei meist mit der Forderung nach weiteren Möglichkeiten zur Gewichtsersparnis einher. Daher gibt es heute beispielsweise bereits Aggregatträger, wie etwa Getriebebrücken im Serieneinsatz, welche aus Kunststoff angefertigt werden. Solche Aggregatträger kennt man etwa aus der DE 10 2009 017 738 A1 oder der DE 10 2009 044 529 A1 . Nachteilig gegenüber den üblichen Aluminiumausführungen ist bei Ausführungen aus Kunststoff jedenfalls die deutlich niedrigere Bauteilsteifigkeit, weswegen beispielsweise Getriebebrücken als Aggregatträger aus Kunststoff in deutlich komplexerer Strukturmechanik ausgeführt werden müssen.
Bei solchen aus einem Kunststoffmaterial gefertigten Aggregatträgern wird zum Beispiel eine Gitterstruktur eingesetzt, um die so gefertigten Bauteile auszusteifen. Diese Struktur weist in stirnseitigen Bereichen des jeweiligen Bauteils offene, von Streben durchzogene U-Profile auf, die nach ihrer Herstellung mit vertretbarem Aufwand zu entformen sind.
Prinzipiell ist ein Kunststoffmaterial gegenüber Aluminium mit deutlich niedrigeren Steifigkeitseigenschaften versehen, was bedeutet, dass etwa Getriebebrücken aus Kunststoff bezüglich ihrer Steifigkeiten mit einer beträchtlich verminderten Biegesteifigkeit ausgeführt sind. Dies wiederum entspricht aber nicht den Anforderungen, die an die Bauteile beim Einsatz im Kraftfahrzeug gestellt werden, da sie den auftretenden Beanspruchungen nicht gerecht werden.
Es wurde daher auch schon vorgeschlagen, die Steifigkeiten von Aggregatträgern, wie etwa Kunststoffgetriebebrücken, durch zusätzliche, versteifende Elemente zu erhöhen. Dabei tritt jedoch fast unweigerlich ein unerwünscht erhöhtes Bauteilgewicht gegenüber der reinen Kunststoffverwendung auf, überdies ist bei Materialkombinationen gegebenenfalls mit Komplikationen beim Herstellungsprozess und in jedem Fall mit erhöhten Stückkosten zu rechnen, was gleichermaßen unerwünscht ist.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Aggregatträger zur Verfügung zu stellen, der bei geringem Gewicht günstig herzustellen ist, konstruktiv einfach ausgelegt ist und eine ausreichende Biegesteifigkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird durch einen Aggregatträger mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- beziehungsweise Weiterbildungen sind durch die Unteransprüche gegeben.
Der zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagene Aggregatträger, der in an sich bekannter Weise das von ihm getragene Aggregat gegenüber einer Karosserie oder einem Fahrwerk abstützt, zeichnet sich mithin dadurch aus, dass zur konstruktiven Erhöhung der Steifigkeit des Vollkunststoff-Aggregatträgers geschlossene Hohlräume zum Einsatz kommen. Die dabei erzielten Erhöhungen der Steifigkeit beziehen sich insbesondere auf die Steifigkeit in z-Richtung, also in Richtung der Höhenerstreckung des Kraftfahrzeugs. Dabei wird sowohl eine Materialersparnis durch die Anordnung des oder der Hohlräume an dem Aggregatträger als auch eine Zunahme an Steifigkeit durch den erfindungsgemäßen Aggregatträger erzielt.
Eine vorteilhafte weitere Versteifung des Aggregatträgers kann in einfacher Weise dadurch erreicht werden, dass dieser mit einer Mehrzahl von einander in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs beabstandeten Hohlräume versehen ist. In gleichermaßen vorteilhafter Weise kann eine weitere oder zusätzliche Versteifung des Aggregatträgers auch dadurch erzielt werden, dass der Aggregatträger mit einer Mehrzahl quer zur Fahrrichtung zueinander beabstandeter Hohlräume versehen ist.
Um das gegen die Karosserie oder das Fahrwerk abzustützende Aggregat sicher zu lagern, kann zweckmäßiger Weise bei einer Mehrzahl von einander in Fahrtrichtung und/oder quer zu dieser beabstandeten Hohlräumen zwischen wenigstens zweien von diesen zumindest eine Aufnahme mit wenigstens einer Lagerstelle für ein Aggregatlager angeordnet sein.
Bei einer strapazier- und widerstandsfähigen Ausbildung des Aggregatträgers kann der Kunststoff des Aggregatträgers mit einem Bestandteil aus wenigstens einem linearen Polymer, insbesondere einem Polyamid, gebildet sein. Bevorzugt kann hierbei das Polyamid durch Polyamid 6.6 oder Polyamid 6 gebildet sein, die als teilkristalline thermoplastische Polymere hohe Steifigkeit, Festigkeit und Zähigkeit aufweisen.
In seinen mechanischen Eigenschaften wird der Aggregatträger weiter verbessert, wenn bei einer Weiterbildung der Kunststoff durch einen Faserverbund aus einer Glas- oder Kohlefaser mit dem betreffenden Polymer gebildet ist.
Eine vorteilhafte Art und Weise, das oder die gewünschten Hohlräume in den Aggregatträger einzubringen, kann darin bestehen, das wenigstens eine Hohlprofil des Aggregatträgers mittels wenigstens einer Fluidinjektionstechnik, beispielsweise Gasinjektion oder Wasserinjektion oder einer Kombination solcher Techniken herzustellen. Bei einer derartigen Fluidinjektionstechnik wird in die Gussform nach einer definierten Füllung oder Teilfüllung mit dem verwendeten Werkstoff ein Fluid injiziert, beispielsweise Wasser oder ein inertes Gas wie Stickstoff. Das Fluid wirkt dann wie ein inneres Formstück und verdrängt die Schmelze des Werkstoffs aus der Mitte der Gussform in die Außenbereiche, so dass der betreffende Hohlraum, das spätere Hohlprofil, wächst. Nach Erkalten der Schmelze kann das Fluid wieder ausgebracht werden. Abhängig von dem zu erzielenden Ergebnis, beispielsweise hinsichtlich der geometrischen Eigenschaften des anzufertigenden Werkstücks, also vorliegende des Aggregatträgers können die eine wie die andere Injektionstechnik Vorteile haben, auch eine Kombination beider Techniken kann vorteilhaft sein.
Zweckmäßigerweise kann für eine zuverlässige Verbindung zwischen der Lagerstelle und dem Aggregat bei einer Weiterbildung des Aggregatträgers an der Lagerstelle des Aggregats wenigstens ein Lagerelement vorgesehen sein. Das Lagerelement selbst kann hierzu zum Beispiel mit dem Aggregatträger verschraubt sein.
Bei einer flexiblen Weiterbildung kann das betreffende Lagerelement zum Zeitpunkt der Herstellung des Aggregatträgers bereits an der Lagerstelle angeordnet sein oder ist erst nachträglich dort anordenbar. Zur Erhöhung der Steifigkeiten des Aggregatträgers, etwa einer Getriebebrücke, kann es sinnvoll sein, das eigentliche Lager direkt in die Getriebebrücke zu integrieren. Hierbei können vorteilhafterweise zwei Ausführungen zum Tragen kommen, wobei einerseits das Lagerelement an dem Aggregatträger durch Umspritzen andererseits durch ein Mehrkomponenten-Gießverfahren festgelegt ist. Bei beiden Ausführungen wird die Lagerung damit direkt an dem Aggregatträger integriert und es muss kein weiteres Werkzeug aufgewandt werden, vielmehr ist die Integration in einem ohnehin bereits verwendeten Gießwerkzeug möglich.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung näher erläutert. In teilweise schematisierter Darstellung zeigen die
1 eine perspektivische Seitenansicht eines Aggregatträgers nach dem Stand der Technik;
2 eine perspektivische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Aggregatträgers mit Hohlkörperkonstruktion und Lageraufnahme;
3 eine perspektivische Seitenansicht eines entlang einer Schnittlinie III-III aus der 2 geschnittenen Aggregatträgers.
In der 1 erkennt man einen im Ganzen mit 1 bezeichneten, als Getriebebrücke ausgebildeten, Aggregatträger, mit einem Tragkörper 10, der vollständig aus einem Kunststoff gebildet ist. Der Aggregatträger 1 erstreckt sich für den Betrachter von links hinten nach rechts vorne und ist in seinen Eckbereichen jeweils mit Aufnahmen 2 versehen, durch welche in Gebrauchsstellung ein Befestigungsmittel, beispielsweise eine Schraube, gesteckt ist, um den Aggregatträger 1 an der nicht dargestellten Karosserie festzulegen. Der Aggregatträger 1 bildet demnach eine Art Querträger. Die in den Eckbereichen des Aggregatträgers 1 angeordneten Aufnahmen 2 sind auf ihrer jeweiligen Seite in Fahrtrichtung hintereinander angeordnet und damit parallel zu dem nicht gezeigten Getriebe, das durch den als Getriebebrücke ausgebildeten Aggregatträger 1 abgestützt wird.
In einem mittleren Bereich des Tragkörpers 10 des Aggregatträgers 1 erkennt man eine Ausnehmung 3, die eine Aufnahme für eine Lagerung des nicht dargestellten Getriebes bildet, an der eine Anzahl Lagerstellen 13 angeordnet ist.
An bezüglich der Erstreckungsrichtung des Getriebes stirnseitigen Seitenflächen des Aggregatträgers 1 ist eine Gitterstruktur 4 zu erkennen, die eine Art Fachwerk an den betreffenden Seitenflächen bildet und den Aggregatträger 1 derart aussteift. Die Gitterstruktur 4 bildet dabei nach außen offene U-Profile.
In ähnlicher Weise ist in der 2 ein erfindungsgemäßer Aggregatträger 1 zu erkennen, der mit den gleichen Aufnahmen 2 für Befestigungsmittel wie in der 1 versehen ist. Ebenso weist er eine Ausnehmung 3 mit Lagerstellen 13 zur Anordnung eines Getriebes auf. Der Aggregatträger 1 der 2 ist aber nicht mit der Gitterstruktur 4 versehen, vielmehr weist er an dem sich zwischen den Aufnahmen 2 erstreckenden Tragkörper 10 Hohlräume 5 auf, die Hohlprofile bilden und den Tragkörper 10 und damit den Aggregatträger 1 aussteifen. Die Hohlräume 5 sind dabei in einem Fluidinjektionsverfahren hergestellt. Deswegen erkennt man in der 2 an dem rechten Ende der dem Betrachter zugewandten Seitenfläche des Tragkörpers 10 eine Markierung 6, die die Position des Anschnitts, also des Zulaufs der Schmelze des verwendeten Werkstoffs zeigt. Am gegenüberliegenden linken Ende der dem Betrachter zugewandten Seitenfläche ist eine weitere Markierung 7 gezeigt, die die Position der Überlaufkavität des Spritzverfahrens verdeutlicht, also den Ort, an dem durch die Injektion von Wasser oder Gas verdrängte Schmelze aus der Form abgeführt wird.
In der 3 ist schließlich eine geschnittene Ansicht des für den Betrachter linken Teils des Aggregatträges 1 aus der 2 zu erkennen, in dieser Figur sind die Markierungen nicht zu erkennen. Dafür erkennt man die an dem Tragkörper 10 gebildeten Hohlräume 5, die einander gegenüberliegend im Wesentlichen parallel zueinander quer zur Erstreckungsrichtung des Getriebes verlaufen. Man erkennt, dass die beiden gezeigten Hohlräume 5 an der gezeigten Schnittstelle des Tragkörpers 10 einen zumindest ähnlichen Querschnitt aufweisen, der viereckig mit abgerundeten Ecken ist.
Demnach betrifft die beschriebene Erfindung einen Aggregatträger 1 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Abstützung eines Motors oder eines Getriebes gegenüber einer Karosserie oder einem Fahrwerk, der Aggregatträger 1 vollständig aus einem Kunststoff gebildet und aufweisend zumindest zwei Befestigungsstellen 2, zwischen denen das Aggregat anordenbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen den zumindest zwei Befestigungsstellen 2 wenigstens ein geschlossener Hohlraum 5 erstreckt.
Bezugszeichenliste

1: Aggregatträger
2: Aufnahme für Befestigungsmittel
3: Ausnehmung / Aufnahme
4: Gitterstruktur
5: Hohlraum
6: Markierung
7: Markierung
10: Tragkörper
13: Lagerstelle

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 102009017738 A1 [0002]
DE 102009044529 A1 [0002]

Claims

Aggregatträger (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Abstützung eines Motors oder eines Getriebes gegenüber einer Karosserie oder einem Fahrwerk, der Aggregatträger (1) vollständig aus einem Kunststoff gebildet und aufweisend zumindest zwei Befestigungsstellen (2), zwischen denen das Aggregat anordenbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen den zumindest zwei Befestigungsstellen (2) wenigstens ein geschlossener Hohlraum (5) erstreckt.
Aggregatträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aggregatträger (1) mit einer Mehrzahl von einander in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs beabstandeten Hohlräumen (5) versehen ist.
Aggregatträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aggregatträger (1) mit einer Mehrzahl von quer zur Fahrtrichtung zueinander beabstandeten Hohlräumen (5) versehen ist.
Aggregatträger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Mehrzahl von zueinander in Fahrtrichtung und/oder quer zu dieser beabstandeten Hohlräumen (5) zwischen wenigstens zweien von diesen zumindest eine Aufnahme (3) mit wenigstens einer Lagerstelle (13) für ein Aggregatlager angeordnet ist.
Aggregatträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff des Aggregatträgers (1) mit einem Bestandteil aus wenigstens einem linearen Polymer, insbesondere einem Polyamid gebildet ist.
Aggregatträger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyamid durch Polyamid 6.6 oder Polyamid 6 gebildet ist.
Aggregatträger nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff durch einen Faserverbund aus einer Glas- oder Kohlefaser mit dem betreffenden Polymer gebildet ist.
Aggregatträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Hohlraum (5) des Aggregatträgers (1) mittels wenigstens einer Fluidinjektionstechnik, beispielsweise Gasinjektion oder Wasserinjektion oder einer Kombination solcher Techniken, hergestellt ist.
Aggregatträger nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der wenigstens einen Lagerstelle (13) des Aggregats an dem Aggregatträger (1) wenigstens ein Lagerelement vorgesehen ist.
Aggregatträger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement zum Zeitpunkt der Herstellung des Aggregatträgers an der Lagerstelle angeordnet ist oder nachträglich dort anordenbar ist.
Aggregatträger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement an dem Aggregatträger (1) durch Umspritzen oder ein Mehrkomponenten-Gießverfahren festgelegt ist.