DE4135361A1

DE4135361A1 - Sub-frame for supporting rear axle of motor vehicle - consists of two cross-members connected by tubes parallel to drive shafts

Info

Publication number: DE4135361A1
Application number: DE19914135361
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Matschinsky
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1991-10-26
Filing date: 1991-10-26
Publication date: 1993-04-29

Abstract

The motor vehicle has the drive transmitted to the rear axle, has the differential housing (5) supported by a sub-frame with two cross-members (3a,3b). Each cross-member is made from two half shells welded together along longitudinal seams. The two cross-members are joined to each other by two torsionally rigid tubes arranged parallel to the drive shaft axis (10). The end of each tube passes through a cross-member and is welded to it by a circumferential weld around each hole in the cross-member. USE/ADVANTAGE - Sub frame for rear axle which forms a rigid support for the rear suspension.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hilfsrahmen für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a subframe for Motor vehicles according to the preamble of patent claim 1.

Hilfsrahmen zum Anlenken von Radführungselementen und zur Aufnahme eines Achsgetriebes werden in Kraftfahrzeugen, insbesondere in komfortableren Personenkraftwagen, einge setzt, um einerseits eine vormontierbare Achse zu erhal ten und andererseits den rad- und achsgetriebeseitigen Körperschall vom Fahrzeugaufbau akustisch zu isolieren. Zu diesem Zweck wird ein solcher Hilfsrahmen über Gummi lager mit der Karosserie verbunden. Zur Vermeidung eines unerwünschten Eigenlenkverhaltens ist der Hilfsrahmen möglichst steif auszubilden.Subframe for articulating wheel guide elements and Axle gearboxes are used in motor vehicles, especially in more comfortable passenger cars sets to get a preassembled axis ten and on the other hand the wheel and axle gear side Acoustically isolating structure-borne noise from the vehicle body. For this purpose, such a subframe is made of rubber bearing connected to the body. To avoid a undesirable self-steering behavior is the subframe training as stiff as possible.

Aus der DE 30 48 754 C2 ist ein Hilfsrahmen bekannt, der aus zwei biege- und torsionssteifen Längsträgern und zwei damit ecksteif verbundenen, in vertikaler Richtung biege steifen Querträgern besteht. In der genannten Patent schrift finden sich keine Angaben zur Gestaltung der biege- und torsionssteifen Längsträger und der Verbindung zwischen den Längs- und Querträgern. Lediglich der Fig. 1 kann entnommen werden, daß es sich bei den Längsträgern beispielsweise um Hohlprofile mit rechteckähnlichem Quer schnitt handelt. Längs- und Querträger sind offensicht lich entlang der ebenen Berührungsflächen miteinander verschweißt.From DE 30 48 754 C2 an auxiliary frame is known, which consists of two flexurally and torsionally rigid longitudinal beams and two corner brackets connected to them, rigid in the vertical direction, which are rigid in the vertical direction. In the patent mentioned there is no information on the design of the rigid and torsionally rigid longitudinal beams and the connection between the longitudinal and transverse beams. Only Fig. 1 can be seen that it is cut in the longitudinal beams, for example, hollow profiles with a rectangular cross-section. The longitudinal and transverse beams are obviously welded together along the flat contact surfaces.

Ein Achsgetriebe, beispielsweise ein Hinterachsgetriebe, das - wie auch in der oben genannten Patentschrift - mit seinem vorderen und hinteren Endabschnitt an den Querträ gern befestigt ist, übt je nach Fahrzustand ein Reakti onsmoment auf den Hilfsrahmen aus. So wird bei Vorwärts beschleunigung durch das Abstützmoment des Hinterachsge triebes der vordere Querträger elastisch nach oben durch gebogen, der hintere Querträger entsprechend nach unten. Bei Rückwärtsbeschleunigung bzw. bei Gaswegnahme (Motorbremsmoment) entsteht ein Reaktionsmoment mit ent sprechend umgekehrter Biegebeanspruchung. Die jeweils ge gensinnig erfolgende Durchbiegung der beiden Querträger bewirkt in den Längsträgern eine Torsionsbeanspruchung.An axle gear, for example a rear axle gear, the - as in the above-mentioned patent - with its front and rear end sections on the cross beams likes to be fastened, depending on the driving condition, a reaction torque on the subframe. This is how it is with Forward acceleration through the support torque of the rear axle drove the front cross member elastic upwards bent, the rear crossmember down accordingly. When accelerating backwards or when accelerating (Engine braking torque) there is a reaction torque with ent speaking reverse bending stress. The ge bend of the two crossbeams causes torsional stress in the side members.

Weder die Querschnittsform der Längsträger noch die ge radlinig verlaufenden Schweißnähte des Hilfsrahmens der oben genannten Patentschrift bieten ausreichende Tor sionssteifigkeit bei den oben geschilderten Belastungen durch das Achsgetriebe. Daher kommt es zu entsprechend starker Durchbiegung der Querträger, da die Biegemomente nicht ausreichend durch die Längsträger abgestützt wer den. Die Anlenkungen für die Radführungselemente, die bei der oben genannten Patentschrift ausnahmslos an den Längsträgern angeordnet sind, werden infolge der Verdre hung der Längsträger mitbewegt, wodurch bei Lastwechseln im Antriebsstrang unerwünschtes Eigenlenkverhalten ent steht.Neither the cross-sectional shape of the side members nor the ge radially running welds of the subframe of the above patent offer sufficient gate stiffness at the loads described above through the axle drive. Hence it comes to accordingly strong deflection of the cross beams because of the bending moments not sufficiently supported by the side members the. The linkages for the wheel guide elements, which at the above-mentioned patent without exception to the Side members are arranged as a result of the twisting hung the side member, which means when there are load changes undesirable self-steering behavior in the drive train stands.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hilfsrah men für Kraftfahrzeuge so auszubilden, daß eine größtmög liche Steifigkeit gegenüber den Reaktionsmomenten des Achsgetriebes erreicht wird.The invention has for its object an auxiliary Rah to train men for motor vehicles so that the greatest possible stiffness to the reaction moments of the Axle gear is reached.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzei chen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the in the Kennzei Chen of claim 1 specified features solved.

Durch die umlaufende Schweißnaht wird das Torsionsmoment bestmöglich in den Längsträger eingeleitet.The torsional moment is due to the circumferential weld seam best introduced into the side member.

Idealerweise ist dabei der Längsträger als Rohr mit etwa kreisförmigem Querschnitt ausgebildet, da der Rohrquer schnitt der optimale Querschnitt zur Übertragung von Tor sionsmomenten ist (Anspruch 2).Ideally, the longitudinal beam is a tube with approximately circular cross-section because the pipe cross cut the optimal cross section for the transmission of gate sionsmomenten (claim 2).

Werden die Querträger ebenfalls als Hohlprofil ausge führt, kann eine besonders torsionssteife Verschweißung zu beiden Seiten der Durchstecköffnung für die Längsträ ger erfolgen (Anspruch 3 und 4). ,Dabei ist die Teilungs ebene eines zweischaligen Hohlprofils für den Querträger so zu legen, daß die Schweißrundnaht ohne Unterbrechung umlaufend durchgezogen werden kann.The cross members are also made as a hollow profile leads to a particularly torsionally rigid weld on both sides of the push-through opening for the longitudinal strings ger done (claims 3 and 4). , Here is the division level of a double-shell hollow profile for the cross member so that the weld seam without interruption can be pulled all around.

Auch bei der Herstellung bietet ein erfindungsgemäßer Hilfsrahmen hinsichtlich der Einhaltung von Fertigungsto leranzen Vorteile: Gegenüber Hilfsrahmen, bei denen Längs- und Querträger durch Überlappen verschweißt wer den, ist bei einem erfindungsgemäßen Hilfsrahmen die Maß haltigkeit zum Teil durch Formschluß gewährleistet. Der Abstand der Öffnungen in den einzelnen Halbschalen der Querträger kann in Preß- und Stanzwerkzeugen relativ ge nau eingehalten werden. Beim Verschweißen jeweils der beiden Halbschalen miteinander dienen die durch die Öff nungen der Halbschalen hindurchgesteckten Längsträger quasi als Justiereinrichtung. Die umlaufenden Schweiß nähte können infolge der guten Zugänglichkeit einfach entlang der nach außen abgebogenen Ränder der Öffnungen gelegt werden. An inventive one also offers the manufacture Auxiliary framework with regard to compliance with production material Advantages: Compared to subframes where Longitudinal and cross members welded by overlapping is the dimension in a subframe according to the invention durability partially guaranteed by positive locking. The Distance of the openings in the individual half shells of the Cross member can be relatively ge in pressing and punching tools are strictly observed. When welding the the two half-shells serve with each other through the opening of the half-shells inserted through the side members quasi as an adjustment device. The circulating sweat Seams can be easy due to the good accessibility along the outwardly bent edges of the openings be placed.

Aus der DE-AS 19 50 086 ist zwar die Verbindung eines rohrförmigen Holmes mit einem rohrförmigen Querträger mittels einer Rundschweißnaht bekannt, doch ist bei die ser Ausführungsform der Querträger nicht durch den Holm hindurchgesteckt, sondern lediglich auf einer Seite ent lang der Einstecköffnung umlaufend verschweißt. Zusätzli che Stabilität wird durch den Einsatz zweier Flansche und einer eingeschweißten Stirnwand erreicht.DE-AS 19 50 086 is the connection of one tubular Holmes with a tubular cross member known by means of a circular weld, but is in the This embodiment of the cross member not through the spar inserted through, but only on one side welded all the way along the insertion opening. Additional Che stability is ensured by the use of two flanges and reached a welded end wall.

Fertigungstechnisch ist die beschriebene Verbindung pro blematisch, da zum Verschweißen der Flansche Öffnungen in den Holm eingebracht werden müssen. Außerdem ist die an gewandte Verbindungstechnik deutlich aufwendiger und teu rer in der Herstellung gegenüber einer Durchsteckverbin dung, die fertigungstechnisch denkbar einfach entlang der beiden Durchtrittsöffnungen verschweißt werden kann.In terms of manufacturing technology, the connection described is pro blematic, because for welding the flanges openings in the spar must be inserted. In addition, it is on elaborate connection technology significantly more complex and expensive compared to a push-through connector dung, which is technically very easy along the both passage openings can be welded.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.Further advantageous embodiments of the invention are Subject of subclaims.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an hand schematischer Zeichnungen nachfolgend näher erläu tert. Es zeigt:Preferred embodiments of the invention are set forth in hand schematic drawings below tert. It shows:

Fig. 1 eine Draufsicht etwa auf die linke Hälfte einer Ausführungsform des neuen Hilfsrahmens; Figure 1 is a plan view approximately on the left half of an embodiment of the new subframe.

Fig. 2 einen vertikalen Längsschnitt durch einen Längsträger; Figure 2 shows a vertical longitudinal section through a longitudinal member.

Fig. 3 eine der Fig. 1 im wesentlichen entsprechende Darstellung mit einem gegenüber dem hinteren Querträger versetzten Ausleger zur Anbindung des Hilfsrahmens an dem Fahrzeugaufbau; Fig. 3 is an illustration corresponding essentially to Fig 1 with an offset to the rear cross member bracket for connecting the subframe to the vehicle body.

Fig. 4 einen Langschnitt durch eine weitere Ausfüh rungsform eines hinteren Querträgers im Bereich einer Anbindungsstelle des Hinterachsgetriebes. Fig. 4 shows a long section through another Ausfüh approximate shape of a rear cross member in the region of a connection point of the rear axle gear.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung das Fahrwerk eines Pkw im Bereich des linken Hinterrades 1. Ein Hilfs rahmen 2 besteht aus einem vorderen und einem hinteren Querträger 3a bzw. 3b sowie zwei Längsträgern 4. Der Hilfsrahmen 2 nimmt ein Hinterachsgetriebe 5 in drei Gummi-Metall-Lagern 6 auf. Eine Antriebswelle 7 treibt das Hinterrad 1 an. Die Radführung des Hinterrades 1 er folgt im unteren Bereich über zwei Querlenker 8, die an den Längsträgern 4 in den Lagerstellen 9 angelenkt sind. Die motorseitige Krafteinleitung erfolgt über eine Kar danwelle 10 am vorderen Endabschnitt des Hinterachsge triebes 5. Der Hilfsrahmen 2 ist über vier Gummilager 11 mit dem Fahrzeugaufbau verbunden. Fig. 1 shows the landing gear in a schematic representation of a car in the area of the left rear wheel 1. An auxiliary frame 2 consists of a front and a rear cross member 3 a or 3 b and two side members 4 . The subframe 2 accommodates a rear axle gear 5 in three rubber-metal bearings 6 . A drive shaft 7 drives the rear wheel 1 . The wheel of the rear wheel 1 he follows in the lower area via two wishbones 8 which are articulated on the side members 4 in the bearing points 9 . The motor-side introduction of force takes place via a Kar danwelle 10 at the front end portion of the rear axle 5 . The subframe 2 is connected to the vehicle body via four rubber bearings 11 .

In Fig. 2 ist die Verbindung zwischen einem der Längs träger 4 und den beiden Querträgern 3a, b dargestellt. Die Längsträger 4 besitzen einen kreisförmigen Quer schnitt und sind durch Öffnungen 12 in den Querträgern 3a, b so durchgesteckt, daß die Stirnflächen der Längs träger 4 über die vorderen und hinteren Begrenzungs flächen der Querträger 3a bzw. 3b etwas hinausragen. Die Querträger 3a, b sind Hohlprofile, die sich jeweils aus einer vorderen und einer hinteren Halbschale 13a bzw. 13b zusammensetzen. Die Teilungsebene zwischen den beiden Halbschalen 13a, b verläuft dabei in einer Ebene etwa senkrecht zur Längsachse der Längsträger 4. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Verbindung zwischen den Längsträgern 4 und den Querträgern 3a, b durch ununterbrochene, umlaufende, ringförmige Schweißnähte 14 entlang der Öffnungen 12 zu beiden Seiten der Querträger 3a, b erfolgen kann. Die Ränder der beiden Halbschalen 13a, b sind hierzu entlang ihrer Öffnungen 12 nach außen abgebogen.In Fig. 2 the connection between one of the longitudinal beams 4 and the two cross beams 3 a, b is shown. The side members 4 have a circular cross-section and are inserted through openings 12 in the cross members 3 a, b so that the end faces of the longitudinal members 4 surfaces of the cross members 3 a and 3 b protrude slightly beyond the front and rear boundary surfaces. The cross members 3 a, b are hollow profiles, each composed of a front and a rear half-shell 13 a and 13 b. The division plane between the two half-shells 13 a, b runs in a plane approximately perpendicular to the longitudinal axis of the longitudinal beams 4 . In this way it is achieved that the connection between the longitudinal beams 4 and the cross beams 3 a, b can be made by continuous, circumferential, annular weld seams 14 along the openings 12 on both sides of the cross beams 3 a, b. For this purpose, the edges of the two half-shells 13 a, b are bent outwards along their openings 12 .

Die beschriebene Verbindung zwischen Quer- und Längsträ gern 3a, b bzw. 4 über jeweils zwei ringförmige Schweiß nähte 14 kann das Torsionsmoment, das aufgrund der gegensinnigen Durchbiegung der Querträger 3a, b entsteht, bestmöglich in die torsionssteifen Längsträger 4 einlei ten. Die umlaufenden Schweißnähte 14 werden in ihrem Ver lauf nicht durch kreuzende oder hinzulaufende Schweiß nähte gestört.The described connection between transverse and Längsträ like 3 a, b and 4 , each with two annular weld seams 14 , the torsional moment, which arises due to the opposite deflection of the cross member 3 a, b, is best possible in the torsionally rigid longitudinal member 4 circumferential welds 14 are not disturbed in their Ver run by crossing or running welds.

Wie Fig. 3 zeigt, kann einer der beiden Querträger auch als offenes Profil ausgebildet sein. Während der vordere Querträger 3a aus einem geschlossenen Hohlprofil besteht, ist der hintere Querträger 3b′ ein gegen vertikale Durch biegung biegesteif ausgeführtes offenes Profil. Dieser hintere Querträger 3b′ weist ebenso wie der vordere Quer träger 3a jeweils Öffnungen 12 zum Durchstecken der Längsträger 4 auf. Im Unterschied zu Fig. 1 erfolgt im hinteren Bereich des Hilfsrahmens 2′ die Anbindung an den Fahrzeugaufbau nicht über den außenliegenden Endabschnitt des hinteren Querträgers 3b, sondern über einen gegen Fahrtrichtung versetzten Ausleger 15, der wiederum über eine umlaufende Schweißnaht 14 mit dem Längsträger 4 ver bunden ist.As shown in FIG. 3, one of the two cross members can also be designed as an open profile. While the front cross member 3 a consists of a closed hollow profile, the rear cross member 3 b 'is an open profile designed to be rigid against vertical bending. This rear cross member 3 b 'as well as the front cross member 3 a each have openings 12 for pushing through the side members 4 . In contrast to Fig. 1, in the rear area of the subframe 2 'the connection to the vehicle body is not via the outer end portion of the rear cross member 3 b, but via an offset arm 15 opposite the direction of travel, which in turn has a circumferential weld 14 with the side member 4th connected is.

Der Ausleger 15 ist in Fahrtrichtung biegeweich ausge führt, so daß hier nur Vertikal- und Seitenkräfte über tragen werden können. Die vorhandene Elastizität in Fahr zeuglängsrichtung ist bei der Montage des Hilfsrahmens 2′ zum Ausgleich etwaiger Fertigungstoleranzen von Vorteil.The boom 15 is bendable out in the direction of travel, so that only vertical and lateral forces can be carried over here. The existing elasticity in the longitudinal direction of the vehicle is advantageous when mounting the subframe 2 'to compensate for any manufacturing tolerances.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Querträ gers, der zumindest in den Bereichen der Hinterachsge triebe-Befestigung als teilweise offenes Profil ausge führt ist. So weist beispielsweise der hintere Querträger 3b′′ eine gegenüber der vorderen Halbschale 13a′ zumindest abschnittsweise kleinere hintere Halbschale 13b′ auf, so daß die in Fig. 1 dargestellten Gummi-Metall-Lager 6 zur Befestigung des Hinterachsgetriebes 5 direkt an den obe ren Teil der vorderen Halbschale 13a′ angeschraubt wer den können. Bei einem vollständig geschlossenem Querträ ger wäre zur Verschraubung des Gummi-Metall-Lagers 6 ent weder eine abstützende Distanzbuchse zwischen den beiden Innenwänden der Halbschalen oder eine entsprechend große Öffnung in der hinteren Halbschale zur Durchführung der Schraube erforderlich. Fig. 4 shows a further embodiment of a Querträ gers, the gear attachment at least in the areas of the Hinterachsge leads out as a partially open profile. For example, the rear cross member 3 b '' compared to the front half-shell 13 a 'at least partially smaller rear half-shell 13 b', so that the rubber-metal bearing 6 shown in Fig. 1 for fastening the rear axle 5 directly to the Ren part of the front half-shell 13 a 'screwed who can. With a completely closed Querträ ger would be necessary to screw the rubber-metal bearing 6 ent either a supporting spacer between the two inner walls of the half-shells or a correspondingly large opening in the rear half-shell to carry out the screw.

Die Längsträger 4 des Hilfsrahmens 2 liegen gemäß Fig. 2 im Fahrzeug etwa waagrecht in Fahrtrichtung. Es ist im Gegensatz zu dieser Darstellung natürlich ohne weiteres möglich, bei etwaigen Raumproblemen die Längsträger 4 in Längsrichtung auch geneigt anzuordnen.The longitudinal beams 4 of the subframe 2 lie approximately horizontally in the vehicle in the direction of travel according to FIG. 2. In contrast to this illustration, it is of course readily possible to arrange the longitudinal beams 4 also inclined in the longitudinal direction in the event of space problems.

Claims

1. Subframe for motor vehicles, in particular passenger cars, for articulating wheel guiding elements and for receiving an axle drive, with two approximately transverse to the vehicle, designed to prevent vertical deflection, rigid cross members that support the axle drive at its front and rear area and two approximately in Driving longitudinal direction, connected to the cross members longitudinal beams, which are designed as bending and tor sion-resistant hollow profiles, characterized in that the longitudinal beams ( 4 ) through openings ( 12 ) in the cross members ( 3 a, b, b ', b'') Are inserted and the connection between the longitudinal member ( 4 ) on the one hand and the cross member ( 3 a, b, b', b '') on the other hand by at least one circumferential weld seam ( 14 ) along the opening ( 12 ) in the longitudinal member ( 4 ) .

2. Auxiliary frame according to claim 2, characterized in that the longitudinal beams ( 4 ) designed as a hollow profile are approximately circular in cross section.

3. Subframe according to claim 1 and / or claim 2, characterized in that at least one cross member ( 3 a, b, b '') is designed as a hollow profile, which consists of two half-shells ( 13 a, a ', b, b ') To put together, with a parting plane that runs approximately perpendicular to the longitudinal axes of the longitudinal members ( 4 ) ver.

4. Auxiliary frame according to at least one of the preceding claims, characterized in that the longitudinal member ( 4 ) and a cross member designed as a hollow profile ( 3 a, b, b ''), via circumferential weld seams ( 14 ) each along the openings ( 12 ) in both half-shells ( 13 a, a ', b, b') of the cross member ( 3 a, b, b '') are connected to each other.

5. Subframe according to at least one of the preceding claims, characterized in that the auxiliary frame men ( 2 ) on the laterally outer Endab sections of the front and rear cross member ( 3 a and 3 b, b '') is connected to the vehicle body.

6. Auxiliary frame according to at least one of the preceding claims, characterized in that the front and / or the rear cross member ( 3 b ') only connects the two longitudinal members ( 4 ) and the connection of the auxiliary frame ( 2 ') to the vehicle body in the area of cross member concerned by at least one on the longitudinal beams ( 4 ) angeordne th boom ( 15 ), which is offset relative to the cross beam be in or against the direction of travel.