DE102011117682A1

DE102011117682A1 - Längsrahmen für die Unterbaustruktur eines Kraftfahrzeuges und Kraftfahrzeug-Unterbaustruktur

Info

Publication number: DE102011117682A1
Application number: DE201110117682
Authority: DE
Inventors: Udo Mildner; Karsten BOHLE; Stanislaw Klimek
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-11-04
Filing date: 2011-11-04
Publication date: 2013-05-08
Also published as: CN103085878B; US9296429B2; US20130113238A1; GB201219103D0; GB2496284A; CN103085878A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Längsrahmen (1; 1') für die Unterbaustruktur (100) eines Kraftfahrzeuges mit wenigstens zwei Längsabschnitten (2, 3), welche zu einer gemeinsamen Längsstruktur miteinander verbunden sind, indem die Längsabschnitte (2, 3) sich in einem Überlappungsbereich (4) zumindest teilweise überlappen. Es ist vorgesehen, dass einer der Längsabschnitte (2, 3) eine Seitenwandung (5) hat, welche im Überlappungsbereich (4) einen Anbindungsabschnitt (6) zum Anbinden an ein Bodenblech (110) aufweist, und der andere Längsabschnitt (3) im Überlappungsbereich (4) eine zumindest teilweise gegen die Seitenwandung (5) anliegende Gegenwandung (7) hat, deren Anlage an der Seitenwandung (5) außerhalb des Anbindungsabschnittes (6) verbleibt. Ergänzend oder alternativ ist ferner wenigstens eine Längsstruktur (8) vorgesehen, so dass über einen Längenabschnitt des Längsrahmens (1; 1') sich Längsstruktur (8) und wenigstens einer der Längsabschnitte (2, 3) gemeinsam erstrecken. Die Erfindung betrifft ferner eine Unterbaustruktur für ein Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft einen Längsrahmen für die Unterbaustruktur eines Kraftfahrzeuges mit wenigstens zwei Längsabschnitten, welche zu einer gemeinsamen Längsstruktur miteinander verbunden sind, indem die Längsabschnitte sich in einem Überlappungsbereich zumindest teilweise überlappen Die Erfindung betrifft ferner eine Unterbaustruktur für ein Kraftfahrzeug.
Moderne Kraftfahrzeuge haben den zukünftigen gesetzlichen Vorgaben zum CO2-Ausstoß zu genügen. Bei der Entwicklung zukünftiger Fahrzeuggenerationen wird daher eine Gewichtsreduzierung des Fahrzeuges angestrebt. Gleichfalls ist im Zuge der Gewichtsreduzierung der Fahrzeuge darauf zu achten, dass die gesetzlichen Anforderungen zum Insassenschutz erfüllt werden. Um diesen Anforderungen an den Insassenschutz trotz der Reduzierung des Fahrzeuggewichtes ausreichend zu genügen, werden weitergehende Maßnahmen zur Verstärkung der Fahrzeugkarosserie angestrebt.
Vor diesem Hintergrund ist die Fahrzeugkarosserie der Kraftfahrzeuge häufig mit einer durchgehenden Rahmenstruktur versehen. Es sind dabei der Vorderrahmen und der Hinterrahmen der Fahrzeugkarosserie durch eine sogenannte Rahmenverlängerung miteinander verbunden. Die Rahmenverlängerung ist üblicherweise unterhalb des Bodenblechs der Fahrzeugkarosserie angeordnet, wobei das Bodenblech wiederum die Bodenstruktur im Bereich der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeuges bildet.
Eine derartige Rahmenstruktur weist üblicherweise zwei seitliche Längsrahmen auf, welche mittels einer oder mehrerer Querstrukturen miteinander verbunden sind. Die Rahmenverlängerung eines jeden Längsrahmens ist für gewöhnlich durch wenigstens zwei Längsabschnitte gebildet, welche zu einer gemeinsamen Längsstruktur miteinander verbunden sind. Dazu überlappen sich die Längsabschnitte in einem Überlappungsbereich zumindest teilweise.
Um auch den zukünftigen hohen Anforderungen an den Insassenschutz zu genügen, sind Neuentwicklungen der Rahmenstruktur für eine Fahrzeugkarosserie darauf gerichtet, die Längsabschnitte, insbesondere den Überlappungsbereich der Längsabschnitte, widerstandsfähiger gegen einen seitlichen Aufprall des Kraftfahrzeuges zu machen. Auch soll die Rahmenstruktur, insbesondere im Bereich der Längsabschnitte, und im Überlappungsbereich der Längsabschnitte gegen einen Frontalaufprall des Kraftfahrzeuges widerstandsfähiger sein, um eine weitergehende Verbesserung des Insassenschutzes zu erzielen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Längsrahmen für die Unterbaustruktur eines Kraftfahrzeuges mit den eingangs genannten Merkmalen bereitzustellen, welcher den hohen Kräften eines Seitenaufpralls des Kraftfahrzeuges besser als bisher Stand hält. Ferner soll eine Unterbaustruktur für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt werden, welche für den Einsatz eines solchen Längsrahmens geeignet ist.
Diese Aufgabe wird mit einem Längsrahmen gelöst, welcher die Merkmale des Anspruches 1 aufweist. Ferner wird diese Aufgabe mit einem Längsrahmen gelöst, welcher die Merkmale des Anspruches 5 aufweist. Weiterhin wird zur Lösung der Aufgabe eine Unterbaustruktur mit den Merkmalen des Anspruches 13 vorgeschlagen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren.
Ein erfindungsgemäßer Längsrahmen für die Unterbaustruktur eines Kraftfahrzeuges, insbesondere für die Unterbaustruktur einer Fahrzeugkarosserie, hat wenigstens zwei Längsabschnitte, welche zu einer gemeinsamen Längsstruktur miteinander verbunden sind, indem die Längsabschnitte sich in einem Überlappungsbereich zumindest teilweise überlappen.
Der Überlappungsbereich kann im Bereich des Bodenblechs des Kraftfahrzeuges bzw. der Fahrzeugkarosserie liegen. Die Längsabschnitte können jeweils Verlängerungen des Vorderrahmens und des Hinterrahmens des Kraftfahrzeuges bzw. der Fahrzeugkarosserie sein.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass einer der Längsabschnitte eine Seitenwandung hat, welche im Überlappungsbereich einen Anbindungsabschnitt zum Anbinden an ein Bodenblech oder ein anderes Bauteil der Fahrzeugkarosserie oder des Kraftfahrzeuges aufweist, und der andere Längsabschnitt im Überlappungsbereich eine zumindest teilweise gegen die Seitenwandung anliegende Gegenwandung hat, deren Anlage an der Seitenwandung außerhalb des Anbindungsabschnittes verbleibt.
Durch diese Maßnahme ist eine Verbindung der Längsabschnitte miteinander mit relativ wenig Materialeinsatz im Überlappungsbereich erreicht, da die Gegenwandung des einen Längsabschnittes sich lediglich über einen Bereich der Seitenwandung erstreckt, um die Überlappung von Seitenwandung und Gegenwandung zu realisieren. Bereits dadurch ergibt sich eine gewichtsmäßige Einsparung bei den erfindungsgemäßen Längsrahmen gegenüber einem Längsrahmen, bei dem die Längsabschnitte im Überlappungsbereich eine im Wesentlichen identische Querschnittsform aufweisen und damit zur Ausbildung der Gegenwandung mehr Material erforderlich ist, da die Gegenwandung in diesem Fall bis an den Anbindungsabschnitt sich erstreckt.
Indem die Gegenwandung mit ihrer Anlage an der Seitenwandung außerhalb des Anbindungsabschnittes der Seitenwandung verbleibt, ergibt sich eine verbesserte Krafteinleitung bei einem seitlichen Aufprall des Kraftfahrzeuges, da lediglich einer der Längsabschnitte über den Anbindungsabschnitt an einem Bodenblech oder einem sonstigen Bauteil der Fahrzeugkarosserie fixiert ist und damit auf den anderen Längsabschnitt wirkende Kräfte mit seiner außerhalb des Anbindungsabschnittes anliegenden Gegenwandung die bei einem Seitenaufprall wirkenden Kräfte gerade nicht an das Bodenblech oder das andere Bauteil weiterleiten.
Sofern beispielsweise der Seitenaufprall lediglich in dem Bereich des Längsabschnittes mit der Gegenwandung auftritt, wirken die Aufprallkräfte gerade nicht direkt auf den Anbindungsabschnitt und damit auf das damit verbundene Bodenblech oder etwaige andere Fahrzeugbauteile bzw. Karosseriebauteile, so dass das Bodenblech oder das andere Karosseriebauteil bzw. Karosseriebauteil in diesem Fall vor den Seitenaufprallkräften besser geschützt ist, als bei einer Gegenwandung, welche im Wesentlichen entsprechend der Seitenwandung ausgebildet ist und sich bis in den Anbindungsabschnitt erstreckt. Der erfindungsgemäße Längsrahmen hält damit besser als bisher den hohen Aufprallkräften bei einem Seitenaufprall Stand.
Es bietet sich an, dass die Gegenwandung dem Verlauf der Seitenwandung folgt, insbesondere sich daran anschmiegt, insbesondere die Gegenwandung in die Seitenwandung übergeht. Es ist dadurch ein sanfter Übergang realisiert, welcher einer frühzeitigen Überlastung der Verbindung von Wandung und Gegenwandung im Crashfall entgegenwirkt. Bevorzugt handelt es sich bei der Seitenwandung um eine im eingebauten Zustand des Längsrahmens im Wesentlichen senkrecht liegende bzw. vertikal stehende Seitenwandung. Eine derartige ausgerichtete Seitenwandung im eingebauten Zustand des Längsrahmens ermöglicht es, dass durch die Seitenwandung und die Gegenwandung bei einem Seitenaufprall wirkende Seitenkräfte aufgenommen werden können.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Überlappungsbereich sich in Längsrichtung des Längsrahmens länglich erstreckt, insbesondere über die längliche Erstreckung die Seitenwandung und die Gegenwandung mittels wenigstens einer, vorzugsweise mehrerer Schweiß-, Niet-, Clinch- und/oder Klebverbindungen miteinander verbunden sind. Dadurch ist eine besonders haltbare Verbindung der Längsabschnitte miteinander erreicht.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass einer der Längsabschnitte oder die Längsabschnitte gemeinsam in Längsrichtung des Längsrahmens einen S-förmigen Verlauf aufweisen, insbesondere sich S-förmig erstrecken. Dadurch ist eine geometrische Änderung des Längsrahmens über seine Längserstreckung mit sanftem Übergang erreicht, wodurch einer frühzeitigen Bauteilüberlastung bei einem Seitenaufprall des Kraftfahrzeuges wirksam entgegengewirkt ist.
Es bietet sich an, dass der S-förmige Verlauf eine Ebene überspannt, welche im eingebauten Zustand des Längsrahmens im Kraftfahrzeug bzw. der Fahrzeugkarosserie im Wesentlichen parallel zum Unterboden des Kraftfahrzeuges liegt. Bevorzugt liegt die Ebene im eingebauten Zustand des Längsrahmens im Wesentlichen horizontal. Durch die sich in diese Ebene erstreckende S-förmige Kontur des Längsrahmens ist eine Erweiterung des Abstandes von zwei in der Unterbaustruktur verbauten Längsrahmen im Bereich unterhalb der Fahrgastzelle realisiert, so dass in dem Bereich mit dem vergrößerten Abstand der Längsrahmen zueinander ein vergrößerter Bauraum zur Unterbringung von Komponenten, wie beispielsweise den Tank, Batterien, der Abgasanlage, der Kardanwelle sowie etwaige Kraftstoff- und/oder Bremsleitungen realisiert werden kann.
Es bietet sich ferner an, dass der S-förmige Verlauf zusätzlich eine Ebene überspannt, welche im eingebauten Zustand des Längsrahmens im Kraftfahrzeug bzw. der Fahrzeugkarosserie im Wesentlichen vertikal oder zumindest schräg von unten nach oben oder von oben nach unten verläuft. Damit kann mittels der Längsabschnitte eine Höhendifferenz der Rahmenstruktur zwischen dem Vorderrahmen und dem Rahmen unterhalb des Unterbodens der Fahrgastzelle überbrückt werde, insbesondere mittels der Längsabschnitte eine Verbindung zwischen dem Vorderrahmen und dem unter der Fahrgastzelle angeordneten Rahmenabschnitten geschaffen werden.
Weiterhin bietet es sich an, dass einer der Längsabschnitte oder die Längsabschnitte gemeinsam in Längsrichtung des Längsrahmens einen S-förmigen Verlauf aufweisen, wobei die S-Form langgestreckt ist. Auch diese Maßnahme zielt darauf ab, einen möglichst sanften Übergang im Bereich der geometrischen Änderung des Längsrahmens zu erreichen, um dadurch einer frühzeitigen Bauteilüberlastung im Crashfall entgegenzuwirken.
Im eingebauten Zustand des Längsrahmens in das Kraftfahrzeug bzw. die Fahrzeugkarosserie kann sich die S-Form über einen Aufnahmebereich für ein Vorderrad erstrecken. Auch kann im eingebauten Zustand des Längsrahmens in das Kraftfahrzeug bzw. die Fahrzeugkarosserie, in Vorwärtsfahrtrichtung gesehen, der nach hinten weisende Längsabschnitt im Wesentlichen mit gleichem Abstand zu einer Seitenwandung einer benachbarten Schwellerstruktur angeordnet sein.
Ergänzend oder alternativ zu dem Längsrahmen der vorstehend beschriebenen Art hat ein erfindungsgemäßer Längsrahmen für die Unterbaustruktur eines Kraftfahrzeuges wenigstens zwei Längsabschnitte, welcher zu einer gemeinsamen Längsstruktur miteinander verbunden sind, indem die Längsabschnitte sich in einem Überlappungsbereich zumindest teilweise überlappen, nach der Erfindung zusätzlich wenigstens eine Längsstruktur, so dass über einen Längenabschnitt des Längsrahmens sich Längsstruktur und wenigstens einer der Längsabschnitte gemeinsam erstrecken.
Dadurch ist der Längsrahmen widerstandsfähiger gegen einen Seitenaufprall des Kraftfahrzeuges, da die Längsstruktur als zusätzliche Stabilitätsstruktur bzw. Verstärkungsstruktur für den wenigstens einen der Längsabschnitte wirkt, so dass zumindest über den Längenabschnitt, über welchen sich Längsstruktur und der wenigstens eine Längsabschnitt gemeinsam erstrecken. Der erfindungsgemäße Längsrahmen wirkt damit besser als bei den bisherigen Längsrahmen ohne eine solche Längsstruktur den hohen Aufprallkräften bei einem Seitenaufprall entgegen. Es ist dadurch letztendlich der Insassenschutz bei einem Seitenaufprall des Kraftfahrzeuges verbessert.
Es bietet sich an, dass die Längsstruktur zur Anbindung an eine Schwellerstruktur dient. Dadurch ist die Lasteinleitung im Crashfall, insbesondere bei einem Seitenaufprall des Kraftfahrzeuges, optimiert.
Bevorzugt sollte dazu die Längsstruktur über ihre Längserstreckung zur Anbindung an die Schwellerstruktur ausgebildet sein.
Die Längsstruktur sollte ferner bevorzugt im Wesentlichen parallel zur Schwellerstruktur verlaufen, so dass eine besonders gute Verbindung von Längsstruktur und Schwellerstruktur realisiert werden kann.
Es bietet sich ferner an, dass die Längsstruktur mit einem Längsende an wenigstens einem der Längsabschnitte angebunden ist. Dadurch ist ein besonders stabiler Verbund gebildet, welcher bei einem Seitenaufprall den einwirkenden Aufprallkräften entgegenwirkt.
Bevorzugt sollte die Längsstruktur an wenigstens einem der Längsabschnitte im Überlappungsbereich angebunden sein. Dadurch ist mittels der Längsstruktur der Überlappungsbereich, an dem die Längsabschnitte mittels Überlappen miteinander verbunden sind, zusätzlich verstärkt, so dass einer frühzeitigen Bauteilüberlastung bei einem Seitenaufprall wirkungsvoll entgegengewirkt ist.
Mit Vorteil sollte die Längsstruktur sich in Längsrichtung des Längsrahmens wenigstens bis an einen Anbindungsbereich für eine Stirnwandung oder eine Querstruktur erstrecken und/oder sich wenigstens bis in den Bereich erstrecken, welcher im eingebauten Zustand des Längsrahmens im Kraftfahrzeug innerhalb oder benachbart zu dem vorderen Radgehäuse des Kraftfahrzeuges befindet. Dadurch ist mittels der Längsstruktur das Vorderrad bei einem Frontalaufprall zusätzlich abgestützt. Auch ist dadurch eine besonders wirkungsvolle Verstärkung erzeugt, welche von dem Hinterrahmen der Fahrzeugkarosserie beginnen kann und bis zu der vorderen Stirnwandung der Fahrzeugkarosserie verläuft. Insofern zielt diese Maßnahme darauf ab, bei einem seitlich versetzten Aufprall des Fahrzeuges die Aufprallenergie in die Karosseriestruktur optimal einzuleiten und gezielt auf vorgegebene Lastpfade zu verteilen.
Eine besonders stabile Längsstruktur ist realisiert, sofern nach einer Ausgestaltung der Erfindung die Längsstruktur als L-förmiges Profil ausgebildet ist, dessen einer Schenkel der L-Form sich an eine Seitenwandung einer der Längsabschnitte anbindet, insbesondere an die Seitenwandung anschmiegt. Der Schenkel der L-Form bildet somit eine an die Seitenwandung anbindende Wandung aus, welche sich in optimaler Weise an die Seitenwandung einer der Längsabschnitte anbinden lässt.
In technisch einfacher Weise kann die von dem Schenkel gebildete Wandung der Längsstruktur an der Seitenwandung einer der Längsabschnitte unter Ausbildung einer Schweiß-, Clinch-, Niet- und/oder Klebverbindung angebunden sein.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass wenigstens einer der Längsabschnitte wenigstens einen seitlich nach außen oder nach innen abstehenden Materialabschnitt aufweist, welcher zum Anbinden an wenigstens eine Querstruktur, ein Bodenblech, eine Schwellerstruktur oder dergleichen Karosseriebauteil dient. Dadurch ist ein einfacher Zusammenbau des Karosseriebauteil mit den Längsabschnitten des Längsrahmens ermöglicht, da an dem wenigstens einen der Längsabschnitte der als Flansch dienende wenigstens eine Materialabschnitt vorgesehen ist. Mittels des Materialabschnittes ist es möglich, dass die Karosseriebauteile an dem wenigstens einen Längsabschnitt, beispielsweise mittels Schweiß-, Clinch-, Niet- und/oder Klebverbindung angebunden werden.
In die gleiche Richtung zielt die Maßnahme, wonach die Längsstruktur wenigstens einen seitlich nach außen oder nach innen abstehenden Materialabschnitt aufweist, welcher zum Anbinden an wenigstens eine Querstruktur, ein Bodenblech, eine Schwellerstruktur oder dergleichen Karoseriebauteil dient.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Längsrahmen einen Vorderrahmen und einen Hinterrahmen aufweist, zwischen den in Längsrichtung des Längsrahmens die Längsabschnitte liegen. Dadurch dienen die Längsabschnitte als Verlängerung des Vorderrahmens bzw. des Hinterrahmens und bilden somit eine durchgehende Rahmenstruktur von dem Vorderrahmen bis in den Hinterrahmen des Kraftfahrzeuges bzw. der Fahrzeugkarosserie. Hierdurch ist durch die Rahmenstruktur eine hohe Verstärkungswirkung für die Fahrzeugkarosserie erzielt, so dass selbst bei Maßnahmen zur Gewichtsreduzierung an der Fahrzeugkarosserie, beispielsweise durch Materialeinsparung, die Fahrzeugkarosserie den hohen gesetzlichen Anforderungen an den Insassenschutz genügt.
Die Längsabschnitte können somit eine Verlängerung des Vorderrahmens bzw. des Hinterrahmens sein. Auch können die Längsabschnitte den Vorderrahmen und/oder den Hinterrahmen selbst bilden.
Nach einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung eine Unterbaustruktur für ein Kraftfahrzeug, welche wenigstens einen, vorzugsweise zwei Längsrahmen der vorstehend beschriebenen Art, aufweist.
Es bietet sich an, dass die Längsrahmen der Unterbaustruktur durch wenigstens eine Querstruktur miteinander verbunden sind, wobei die Querstruktur im Bereich des geringsten Abstandes der Längsrahmen zueinander angeordnet ist. Dadurch kommt der Unterbaustruktur ein hohes Maß an Verstärkungswirkung zu. Indem die Querstruktur im Bereich des geringsten Abstandes der Längsrahmen zueinander angeordnet ist, ist der Bauraum im Bereich zwischen dem Längsrahmen, in dem die Längsrahmen einen größeren Abstand zueinander aufweisen, frei von der Querstruktur und damit frei zur Unterbringung von Komponenten des Kraftfahrzeuges, wie beispielsweise dem Tank, dem Auspuff, etwaigen Kraftstoff- und/oder Bremsleitungen und sonstigen, einen relativ großen Bauraum beanspruchenden, Fahrzeugbauteilen.
Es bietet sich ferner an, dass die Längsstruktur des jeweiligen Längsrahmens, vorzugsweise mittels einer Zwischenstruktur, an dem mit der Querstruktur verbundenen Längsabschnitt des zugehörigen Längsrahmens verbunden ist.
Mit Vorteil ist die Längsstruktur des jeweiligen Längsrahmens, vorzugsweise mittels einer Zwischenstruktur bzw. der Zwischenstruktur, an dem mit der Querstruktur verbundenen Längsabschnitt des zugehörigen Längsrahmens derart verbunden, dass Querstruktur und Zwischenstruktur eine gemeinsame Querverbindung zwischen den Längsstrukturen unter Zwischenschaltung des jeweils einen Längsabschnittes bilden. Dadurch ist eine besonders stabile Rahmenstruktur im Bereich des Vorderrades gebildet, welche bei einem vorderen Seitenaufprall des Kraftfahrzeuges besonders stabil den Aufprallkräften entgegenwirkt, so dass die Aufprallenergie in optimaler Art und Weise in die Karosseriestruktur eingeleitet wird.
Nach einer Ausgestaltung der Unterbaustruktur ist es vorgesehen, dass in Vorwärtsfahrtrichtung gesehen, der nach hinten verlaufende Längsabschnitt des jeweiligen Längsrahmens mit jeweils einer seitlichen Schwellerstruktur verbunden ist.
Die jeweilige Schwellerstruktur kann mit der Längsstruktur des Längsrahmens verbunden sein.
Auch kann die jeweilige Schwellerstruktur mit einem Bodenblech des Kraftfahrzeuges verbunden sein.
Es sind durch die Verbindung der Schwellerstruktur mit dem wenigstens einen Teil des Längsrahmens weitere Maßnahmen ergriffen, um eine Unterbaustruktur zu bilden, mittels der das Kraftfahrzeug ein hohes Maß an Insassenschutz bietet.
Durch die Erfindung kann eine Rahmenstruktur für ein Kraftfahrzeug realisiert werden, welche gewichtsmäßig relativ leicht ist. Auch sind durch die Erfindung die Kosten für die Herstellung der Rahmenstruktur relativ gering. Weiterhin ist durch die Erfindung eine Rahmenstruktur für ein Kraftfahrzeug zu realisieren, welche gegenüber den bisherigen Rahmenstrukturen im Frontalaufprall und bei seitlichem Aufprall des Kraftfahrzeuges verbessert ist. Darüber hinaus ist es mittels der Erfindung möglich, dass die Rahmenstruktur des Kraftfahrzeuges einen vergrößerten Bauraum zur Anordnung von Komponenten des Kraftfahrzeuges, wie beispielsweise ein Tank, ein Auspuff, Kraftstoff- und/oder Bremsleitungen, unterhalb der Bodenstruktur unterzubringen sind.
Letztendlich ist es mittels der Erfindung auch möglich, eine Rahmenstruktur für ein Kraftfahrzeug in einfacher Weise zusammenzubauen.
Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.
Es zeigen:
1 eine mögliche Ausführungsform eines Längsrahmens für die Unterbaustruktur eines Kraftfahrzeuges in perspektivischer Darstellung,
2 den Längsrahmen gemäß der 1 mit einem daran montierten zusätzlichen Längsprofil in perspektivischer Darstellung,
3 eine mögliche Ausführungsform einer Unterbaustruktur für ein Kraftfahrzeug mit einem Längsrahmen gemäß der 2 in perspektivischer Darstellung von unten,
4 den Längsrahmen gemäß der 2 in einer Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A der 3,
5 den Längsrahmen gemäß der 2 in Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie B-B der 4 und
6 den Längsrahmen gemäß der 2 in Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie C-C der 2.
1 zeigt – in schematischer Darstellung – eine mögliche Ausführungsform eines Längsrahmens 1 für die Unterbaustruktur eines Kraftfahrzeuges, insbesondere die Unterbaustruktur einer Fahrzeugkarosserie.
Der Längsrahmen 1 weist zwei Längsabschnitte 2 und 3 auf, welche zu einer gemeinsamen Längsstruktur miteinander verbunden sind, indem die Längsabschnitte 2 und 3 sich in einem Überlappungsbereich 4 überlappen.
Der Längsrahmen 1 weist bevorzugt einen Vorderrahmen 18 auf, welcher sich in Vorwärtsfahrtrichtung 20 gesehen, an den vorderen Längsabschnitt 3 anschließt, insbesondere mit dem Längsabschnitt 3 verbunden ist. Der Vorderrahmen 18 erstreckt sich bevorzugt bis in den vorderen Bereich der Fahrzeugkarosserie, welche in Vorwärtsfahrtrichtung 20 gesehen, vor der Fahrgastzelle liegt und den Motorraum bilden kann.
Der Abschnitt 3 bildet somit die Verlängerung des Vorderrahmens 18.
Der Längsabschnitt 3 weist bevorzugt von dem Vorderrahmen 18 beginnend bis in etwa in den Überlappungsbereich 4 zum Anbinden an den Längsabschnitt 2 einen im Wesentlichen S-förmigen Verlauf auf. Bevorzugt ist die S-förmige Grundkontur des Abschnittes 2 langgestreckt und schmiegt sich entlang einer Aufnahme bzw. eines Bereiches für das (in der 1 nicht dargestellte) Vorderrad des Kraftfahrzeuges bis zu dem Überlappungsbereich 4 mit dem Längsabschnitt 2.
Der Längsabschnitt 2 kann beispielsweise im Querschnitt L-förmig ausgebildet sein und eine Seitenwandung 5 aufweisen, welche beispielsweise im eingebauten Zustand des Längsrahmens 1 in das Kraftfahrzeug im Wesentlichen senkrecht liegt. Die Seitenwandung 5 hat bevorzugt an ihrem äußeren sich in Längsrichtung erstreckenden Ende einen Anbindungsabschnitt 6 zum Anbinden an ein (in der 1 nicht dargestelltes) Bodenblech der Fahrzeugkarosserie.
Auch der Längsabschnitt 3 weist eine Seitenwandung 21 auf, welche im eingebauten Zustand des Längsrahmens 1 in der Fahrzeugkarosserie im Wesentlichen senkrecht liegt. Die Seitenwandung 21 bildet im Überlappungsbereich 4 des Längsabschnittes 3 mit dem Längsabschnitt 2 eine Gegenwandung 7, welche gegen die Seitenwandung 5 des Abschnittes 2 anliegt, insbesondere sich an die Seitenwandung 5 des Längsabschnittes 2 anschmiegt, wobei die Gegenwandung 7 mit ihrer Anlage an der Seitenwandung 5 außerhalb des Anbindungsabschnittes 6 des Längsabschnittes 2 verbleibt.
Die Längsabschnitte 2 und 3 sind damit derart miteinander verbunden, dass die Seitenwandung 21 des Längsabschnittes 3 im Wesentlichen dem Verlauf der Seitenwandung 5 des Längsabschnittes 2 folgt.
Bevorzugt ist der Längsabschnitt 3 zumindest in dem Überlappungsbereich 4 im Querschnitt U-förmig ausgebildet und weist eine gegenüberliegend zu der Gegenwandung 7 angeordnete Seitenwandung 12 auf, welche über eine den Profilgrund des Längsabschnittes 3 bildende weitere Wandung 26 mit der Gegenwandung 7 verbunden ist.
Bevorzugt sind die Längsabschnitte 2 und 3 im Überlappungsbereich 4 mittels wenigstens einer, vorzugsweise mehrerer Strukturverbindungen 25, an der Gegenwandung 7 des Längsabschnittes 3 und der Seitenwandung 5 des Längsabschnittes 2 fest miteinander verbunden. Strukturverbindungen 25 können auch im Bereich der weiteren Wandung 26 des Längsabschnittes 3 auf den Längsabschnitt 2 fixierend wirken.
Die Seitenwandung 12 des Längsabschnittes 3 erstreckt sich bevorzugt bis über den Überlappungsbereich 4 hin bis an den Vorderrahmen 18 und weist an seinem längsseitigen Ende zumindest teilweise einen seitlich nach außen stehenden Materialabschnitt 13 auf, welcher zusammen mit einem Materialabschnitt 14 der Seitenwandung 21 als Flansch ausgebildet, um als Aufnahme eines (in der 1 nicht dargestellten) Bodenbleches der Fahrzeugkarosserie oder etwaiger (in der 1 nicht dargestellter) Querstrukturen oder sonstiger Strukturen zu dienen.
2 zeigt den Längsrahmen 1 gemäß der 1 in einer möglichen Weiterbildung. Wie aus der 2 ersichtlich ist, ist an dem Längsrahmen 1 eine Längsstruktur 8 als zusätzliches Längsprofil angeordnet, so dass über einen Längenabschnitt des Längsrahmens 1 sich Längsstruktur 8 und wenigstens einer der Längsabschnitte 2, 3 des Längsrahmens 1 gemeinsam erstrecken.
Wie aus der 2 ferner ersichtlich ist, ist die Längsstruktur 8 mit einem Längsende an dem Längsabschnitt 3 in dem Überlappungsbereich 4 angebunden. Dazu kann die Längsstruktur 8 mittels wenigstens einer Schweiß-, Niet-, Clinch- und/oder Klebverbindung mit dem Längsabschnitt 3 verbunden sein.
Die Längsstruktur 8 weist bevorzugt ein L-förmiges Profil auf, welches einen L-förmigen Querschnitt hat, dessen einer Schenkel 11 der L-Form sich an die Seitenwandung 12 des Längsabschnittes 3 anschmiegt, insbesondere daran angebunden ist.
Die Längsstruktur 8 weist an ihren längsseitigen Enden jeweils einen seitlich nach außen abstehenden Materialabschnitt 15 bzw. 16 auf, welcher zum Anbinden an (in der 2 nicht eingezeichnete) Querstrukturen, ein Bodenblech oder eine Schwellerstruktur dient. Der Materialabschnitt 16 ist dabei die Verlängerung eines Materialabschnittes 17 des Längsabschnittes 2, welcher zusammen mit dem Materialabschnitt 16 einen gemeinsamen Flansch bilden.
3 zeigt – in schematischer Darstellung – eine mögliche Ausführungsform einer Unterbaustruktur 100 für ein Kraftfahrzeug bzw. eine Fahrzeugkarosserie. Die Unterbaustruktur 100 weist den Längsrahmen 1 gemäß der 2 auf. Im Abstand zu dem Längsrahmen 1 ist ein Längsrahmen 1 vorgesehen, welcher hinsichtlich seiner Merkmale spiegelsymmetrisch in Richtung der Fahrzeuglängsachse ausgebildet ist und im Wesentlichen sämtliche Merkmale des Längsrahmens 1 aufweist.
Wie aus der 3 ersichtlich ist, sind die Längsrahmen 1 und 1' durch wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Querstrukturen 140, 150 und 160 miteinander verbunden. Die Querstruktur 140 bildet dabei bevorzugt diejenige Querstruktur, auf welcher die Fahrzeugstirnwand angeordnet ist bzw. welche die Fahrzeugstirnwand bildet. Die Querstruktur 140 verbindet die Längsrahmen 1, 1' miteinander im Bereich des geringsten Abstandes der Längsrahmen 1, 1' zueinander.
Wie insbesondere aus der 3 ersichtlich ist, ist aufgrund des S-förmigen Verlaufes der Längsrahmen 1, 1' der Abstand der Längsrahmen 1, 1' zueinander, ausgehend von der Querstruktur 140, entgegen der Vorwärtsfahrtrichtung 20 gesehen, erweitert, so dass zwischen den Längsrahmen 1, 1' in diesen Bereich ein vergrößertes Platzangebot gegeben ist, um aufbauende Bauteile des Fahrzeuges, wie beispielsweise der Tank, den Auspuff, etwaige Kraftstoff- bzw. Bremsleitungen unterbringen zu können.
Der durch den S-förmigen Verlauf der Längsrahmen 1, 1' erweiterte Bereich ist im Wesentlichen unterhalb der Fahrgastzelle gebildet. Auf den Längsrahmen 1, 1' ist in diesem Bereich wenigstens ein Bodenblech 110 angeordnet. Bevorzugt liegt das Bodenblech auf dem Längsrahmen 1, 1'.
Wie ferner aus der 3 ersichtlich ist, ist die Längsstruktur 8 des jeweiligen Längsrahmens 1 bzw. 1' mittels einer Zwischenstruktur 180 an dem mit der Querstruktur 140 verbundenen Längsabschnitt 3 des zugehörigen Längsrahmens 1 bzw. 1' verbunden. Die Verbindung ist bevorzugt in der Weise ausgebildet, dass jeweils Querstruktur 140 und Zwischenstruktur 180 eine gemeinsame Querverbindung zwischen den Längsstrukturen 8 des jeweiligen Längsrahmens 1 bzw. 1' unter Zwischenschaltung des jeweiligen Längenabschnittes 3 bilden.
Diese von Längsstruktur 8 des einen Längsrahmens 1 zur Längsstruktur 8 des anderen Längsrahmens 1' verlaufende Querstruktur ist bevorzugt im Bereich des vorderen Radgehäuses 170 angeordnet, so dass bei einem seitlich versetzten Aufprall des Fahrzeuges optimaler Weise eine Einleitung der Aufprallkraft in die Unterbaustruktur 100 der Fahrzeugkarosserie gegeben ist.
In der 3 ist beispielhaft an dem Längsrahmen 1 eine seitliche Schwellerstruktur 120 dargestellt, welche an der Längsstruktur 8 und dem Längsabschnitt 2 angebunden ist.
4 zeigt beispielhaft in einer Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A der 3 den Aufbau der Unterstruktur 100 mit der daran seitlich angeordneten Schwellerstruktur 120.
Durch die Längsstruktur 8, ein Abschnitt des Bodenbleches 110 und die seitliche Schwellerstruktur 120 ist beispielsweise ein im Querschnitt geschlossenes Profil gebildet, welches sich in Längsrichtung des Längsrahmens 1 erstreckt.
Ferner ist durch das U-förmige Profil des Längsabschnittes 3 und das Bodenblech 110 eine weitere im Querschnitt geschlossene Kontur erzeugt, welche sich zumindest über einen Abschnitt in Längsrichtung des Längsrahmens 1 erstreckt. Der Längsabschnitt 3 ist an seinen seitlich nach außen gestellten Materialabschnitten 13 und 14 mit dem Bodenblech 110 mittels Strukturverbindungen fixiert.
Die Längsstruktur 8 ist an ihren seitlich nach außen stehenden Materialabschnitten 15 und 16 zum einen mit dem Bodenblech 110 und zum anderen mit der Schwellerstruktur 120 verbunden, wobei die Schwellerstruktur 120 wiederum mit dem Bodenblech 110 strukturell verbunden ist. Dazu sind Strukturverbindungen 22 bzw. 23 vorgesehen.
Die Strukturverbindungen 22 und 23 können durch wenigstens eine Schweiß-, Niet-, Clinch- und/oder Klebverbindung erzeugt sein.
5 zeigt in einer weiteren Schnittdarstellung den in 4 dargestellten Bereich der Unterbodenstruktur 100 entlang der Schnittlinie B-B der 4.
Wie aus der 5 ersichtlich ist, weist der Längsabschnitt 3 einen S-förmigen Verlauf auf, welcher in den Längsabschnitt 2 übergeht, wobei der S-förmige Verlauf langgestreckt ist und sich an den Verlauf die Längsstruktur 8 anschmiegt. Die Lenkstruktur 8 und der Längsabschnitt 2 sind dabei mittels ihrer Materialabschnitte 15 und 17, welche als Flansch zum Anbinden der Schwellerstruktur 120 dienen (vgl. 2) so ausgebildet, dass eine im Wesentlichen in Längsrichtung fluchtende Struktur erzeugt ist, an welche die Schwellerstruktur 120 über ihre Längserstreckung flächig anliegt.
Die 5 zeigt die wenigstens eine Strukturverbindung, welche zum Verbinden der Seitenwandung 5 des Längsabschnittes 2 mit der Gegenwandung 7 des Längsabschnittes 3 (vgl. 1) dient. Wie ferner aus der 5 ersichtlich ist, sind zum Verbinden der Längsstruktur 8 mit der Seitenwandung 12 des Längsabschnittes 3 weitere Strukturverbindungen 24 vorgesehen.
Zum Anbinden der Schwellerstruktur 120 an den Materialabschnitt 17 des Längsabschnittes 2 sind weitere Strukturverbindungen 27 vorgesehen (vgl. 2).
Sämtliche Strukturverbindungen können durch wenigstens eine Schweiß-, Niet-, Clinch- und/oder Klebverbindung erzeugt sein.
6 zeigt in einer Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie C-C der 2 die Unterbaustruktur 100 im Bereich des Längsrahmens 1, und zwar im Überlappungsbereich 4 von Längsabschnitt 2 und Längsabschnitt 3. Die Gegenwandung 7 des Längsabschnittes 3 und die Seitenwandung 5 des Längsabschnittes 2 sind mittels der Strukturverbindung 25 miteinander verbunden.
Die Seitenwandung 12 des Längsabschnittes 3 ist mit der Schwellerstruktur 120 mittels der Strukturverbindung 27 verbunden. Der Längsabschnitt 2 und der Längsabschnitt 3 weisen in ihrer jeweiligen Bodenwandung eine Durchgangsöffnung 28 auf, welche im verbundenen Zustand von Längsabschnitt 2 und Längsabschnitt 3 zueinander im Wesentlichen deckungsgleich zueinander liegen und damit einen Zugang von außen in den durch die Seitenwandung 5 das Bodenblech 110, die Schwellerstruktur 120 und die Bodenwandungen gebildeten Hohlraum einen Zugang gebildet ist, beispielsweise um dadurch die Strukturverbindungen 27 und/oder 25 herstellen zu können.
Bezugszeichenliste

1: Längsrahmen
1': Längsrahmen
2: Längsabschnitt
3: Längsabschnitt
4: Überlappungsbereich
5: Seitenwandung
6: Anbindungsabschnitt
7: Gegenwandung
8: Längsstruktur
11: Schenkel
12: Seitenwandung
13: Materialabschnitt
14: Materialabschnitt
15: Materialabschnitt
16: Materialabschnitt
17: Materialabschnitt
18: Vorderrahmen
20: Vorwärtsfahrtrichtung
21: Seitenwandung
22: Strukturverbindung
23: Strukturverbindung
24: Strukturverbindung
25: Strukturverbindung
26: weitere Wandung
27: Strukturverbindung
28: Durchgangsöffnung
100: Unterbaustruktur
110: Bodenblech
120: Schwellerstruktur
140: Querstruktur
150: Querstruktur
160: Querstruktur
170: vorderes Radgehäuse
180: Zwischenstruktur

Claims

Längsrahmen (1; 1') für die Unterbaustruktur (100) eines Kraftfahrzeuges mit wenigstens zwei Längsabschnitten (2, 3), welche zu einer gemeinsamen Längsstruktur miteinander verbunden sind, indem die Längsabschnitte (2, 3) sich in einem Überlappungsbereich (4) zumindest teilweise überlappen, wobei einer der Längsabschnitte (2, 3) eine Seitenwandung (5) hat, welche im Überlappungsbereich (4) einen Anbindungsabschnitt (6) zum Anbinden an ein Bodenblech (110) oder ein anderes Bauteil der Fahrzeugkarosserie oder des Kraftfahrzeuges aufweist, und der andere Längsabschnitt (3) im Überlappungsbereich (4) eine zumindest teilweise gegen die Seitenwandung (5) anliegende Gegenwandung (7) hat, deren Anlage an der Seitenwandung (5) außerhalb des Anbindungsabschnittes (6) verbleibt.
Längsrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlappungsbereich (4) sich in Längsrichtung des Längsrahmens (1) länglich erstreckt, insbesondere über die längliche Erstreckung die Seitenwandung (5) und die Gegenwandung (7) mittels wenigstens einer, vorzugsweise mehrerer Schweiß-, Niet-, Clinch- und/oder Klebverbindungen miteinander verbunden sind.
Längsrahmen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Längsabschnitte (2, 3) oder die Längsabschnitte gemeinsam in Längsrichtung des Längsrahmens (1; 1') einen S-förmigen Verlauf aufweisen.
Längsrahmen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der S-förmige Verlauf eine Ebene überspannt, welche im eingebauten Zustand des Längsrahmens (1; 1') im Kraftfahrzeug im Wesentlichen parallel zu dem Unterboden des Kraftfahrzeuges liegt.
Längsrahmen (1; 1') für die Unterbaustruktur (100) eines Kraftfahrzeuges, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit wenigstens zwei Längsabschnitten (2, 3), welche zu einer gemeinsamen Längsstruktur miteinander verbunden sind, indem die Längsabschnitte (2, 3) sich in einem Überlappungsbereich (4) zumindest teilweise überlappen, wobei wenigstens eine Längsstruktur (8) vorgesehen ist, so dass über einen Längenabschnitt des Längsrahmens (1; 1') sich Längsstruktur (8) und wenigstens einer der Längsabschnitte (2, 3) gemeinsam erstrecken.
Längsrahmen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsstruktur (8) zur Anbindung an eine Schwellerstruktur (120) dient, insbesondere über ihre Längserstreckung zur Anbindung an die Schwellerstruktur (120) ausgebildet ist.
Längsrahmen nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsstruktur (8) mit einem Längsende an wenigstens einem der Längsabschnitte (2, 3) angebunden ist, insbesondere an wenigstens einem der Längsabschnitte (2, 3) im Überlappungsbereich (4) angebunden ist.
Längsrahmen nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsstruktur (8) sich in Längsrichtung des Längsrahmens (1; 1') wenigstens bis an einen Anbindungsbereich für eine Stirnwandung oder eine Querstruktur (140) erstreckt und/oder sich wenigstens bis in den Bereich erstreckt, welcher im eingebauten Zustand des Längsrahmens (1; 1') sich innerhalb oder benachbart zu dem vorderen Radgehäuse (170) des Kraftfahrzeuges befindet.
Längsrahmen nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsstruktur (8) als L-förmiges Profil ausgebildet ist, dessen einer Schenkel (11) der L-Form sich an eine Seitenwandung (12) einer der Längsabschnitte (2, 3) anbindet, insbesondere an die Seitenwandung (12) anschmiegt.
Längsrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Längsabschnitte (2, 3) wenigstens einen seitlich nach außen oder nach innen abstehenden Materialabschnitt (13, 14, 17) aufweist, welcher zum Anbinden an wenigstens eine Querstruktur, ein Bodenblech (110), eine Schwellerstruktur (120) oder dergleichen Karosseriebauteil dient.
Längsrahmen nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsstruktur (8) wenigstens einen seitlich nach außen oder nach innen abstehenden Materialabschnitt (15, 16) aufweist, welcher zum Anbinden an wenigstens eine Querstruktur, ein Bodenblech (110), eine Schwellerstruktur (120) oder dergleichen Karosseriebauteil dient.
Längsrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsrahmen (1; 1') einen Vorderrahmen (18) und einen Hinterrahmen aufweist, zwischen denen in Längsrichtung des Längsrahmens (1; 1') die Längsabschnitte (2, 3) liegen.
Unterbaustruktur (100) für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem, vorzugsweise zwei Längsrahmen (1, 1') nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Unterbaustruktur nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsrahmen (1; 1') durch wenigstens eine Querstruktur (140) miteinander verbunden sind, wobei die Querstruktur (140) im Bereich des geringsten Abstandes der Längsrahmen (1, 1') zueinander angeordnet ist.
Unterbaustruktur nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass in Vorwärtsfahrtrichtung (20) gesehen, der nach hinten weisende Längsabschnitt (2) des jeweiligen Längsrahmens (1, 1') mit jeweils einer seitlichen Schwellerstruktur (120) verbunden ist.