DE102012023007A1

DE102012023007A1 - Hollow frame portion, particularly cockpit cross support for motor vehicle body, comprises cable pulled through frame portion and fastened at connection points for increasing crash stability, where cable is formed as steel or fiber cable

Info

Publication number: DE102012023007A1
Application number: DE201210023007
Authority: DE
Inventors: Karl Dolinsky
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2012-11-24
Filing date: 2012-11-24
Publication date: 2013-08-01

Abstract

The hollow frame portion (1) comprises a cable (3) pulled through the frame portion and fastened at two connection points (2,2') for increasing the crash stability. The frame portion is connected with the motor vehicle body at the connection points. The cable is formed as a steel cable or a fiber cable, particularly with carbon fibers or aramid fibers.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein hohles Rahmenteil einer Kraftfahrzeugkarosserie. Die Erfindung betrifft außerdem eine Kraftfahrzeugkarosserie mit zumindest einem derartigen hohlen Rahmenteil.The present invention relates to a hollow frame part of a motor vehicle body. The invention also relates to a motor vehicle body having at least one such hollow frame part.

Kraftfahrzeugkarosserien und deren Rahmenteile nehmen bei einem Unfall den Hauptanteil an Crashenergie auf und müssen dementsprechend einerseits stabil und andererseits definiert verformbar ausgebildet werden. Eine hohe Crashstabilität kann dabei durch die Verwendung einer vordefinierten Materialstärke erzielt werden, wobei der Einsatz von Karosserieteilen bzw. Rahmenteilen mit durchgehend hoher Materialstärke zugleich auch ein hohes Gewicht und damit einen unerwünscht erhöhten Kraftstoffverbrauch bedeuten würde. Aus diesem Grund werden herkömmliche Rahmenteile für eine Kraftfahrzeugkarosserie oftmals lediglich partiell an denjenigen Stellen verstärkt, an denen die größten Belastungen, insbesondere im Crashfall, zu erwarten sind. Derartige partielle Verstärkungen können beispielsweise durch sogenannte Verstärkungsbleche realisiert werden, die an den jeweils hochbelasteten Stellen der Rahmenteile, also beispielsweise an erwarteten Bruchstellen, angeschweißt bzw. angenietet werden und dadurch entweder das Brechen des Rahmenteils verhindern oder aber zumindest ein Separieren zweier Rahmenteile an der Druckstelle verhindern. Das Vorsehen derartiger Verstärkungsbleche ist jedoch nicht nur vom Material her gesehen teuer, sondern zugleich auch aufwändig und damit teuer durch das individuelle Anbringen der Verstärkungsbleche am jeweiligen Rahmenteil.Motor vehicle bodies and their frame parts take in the event of an accident on the majority of crash energy and accordingly must be both stable and deformable on the other hand formed defined. A high crash stability can be achieved by the use of a predefined material thickness, the use of body parts or frame parts with consistently high material thickness would also mean a high weight and thus an undesirably increased fuel consumption. For this reason, conventional frame parts for a motor vehicle bodywork are often only partially reinforced at those points where the greatest loads, in particular in the event of a crash, are to be expected. Such partial reinforcements can be realized, for example, by so-called reinforcing plates, which are welded or riveted to the respective heavily loaded points of the frame parts, ie, for example at expected break points and thereby either prevent the breaking of the frame part or at least prevent separation of two frame parts at the pressure point , However, the provision of such reinforcing plates is not only expensive from the point of view of materials, but at the same time also expensive and thus expensive due to the individual attachment of the reinforcing plates to the respective frame part.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für ein Rahmenteil einer Kraftfahrzeugkarosserie eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich einerseits durch eine erhöhte Crashstabilität bei andererseits überschaubaren Kosten auszeichnet.The present invention therefore deals with the problem of providing an improved embodiment for a frame part of a motor vehicle body, which on the one hand is distinguished by increased crash stability on the other hand manageable costs.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einzelne, insbesondere hochbelastete, Rahmenteile einer Kraftfahrzeugkarosserie, wie beispielsweise einen Cockpitquerträger, nicht mehr wie bisher partiell und damit aufwändig und teuer an besonders gefährdeten Stellen, insbesondere an Bruchstellen, zu verstärken, sondern ein das jeweilige hohle Rahmenteil durchziehendes Seil zur Erhöhung der Crashstabilität vorzusehen. Kommt es bei einem Unfall dennoch zu einem Bruch des erfindungsgemäßen Rahmenteils, so werden die einzelnen Bruchstücke durch das innenliegende und rohbaufeste Seil am Separieren gehindert. Das erfindungsgemäße Rahmenteil ist dabei üblicherweise an zumindest zwei Verbindungsstellen mit der Kraftfahrzeugkarosserie verbunden bzw. verbindbar, so dass vorzugsweise das jeweilige Längsende des das Rahmenteil durchziehenden Seils an diesen Verbindungsstellen mit dem Rahmenteil verbunden ist. Selbstverständlich ist rein theoretisch auch eine Anbindung des Seils beabstandet von den Verbindungsstellen innerhalb des Rahmenteils denkbar, wodurch eine lediglich partielle Erhöhung der Crashstabilität erzielt werden kann. Das rohbaufeste Seil ist dabei jedoch nicht nur leicht, sondern im Vergleich zu aufwändigen und teuren Verstärkungsblechen auch kostengünstig, so dass die erhöhte Crashstabilität mit im Vergleich zu Verstärkungsblechen geringerem Gewicht und zugleich geringeren Kosten erzielbar ist.The present invention is based on the general idea, individual, in particular highly loaded, frame parts of a motor vehicle body, such as a cockpit cross member, no longer as previously partial and thus consuming and expensive at particularly vulnerable sites, especially at fractures to reinforce, but a respective hollow Provide frame part by pulling rope to increase the crash stability. If, in the event of an accident, the breakage of the frame part according to the invention nevertheless occurs, the individual fragments are prevented from separating due to the inner rope, which is in working order. The frame part according to the invention is usually connected or connectable to the motor vehicle body at at least two connection points, so that preferably the respective longitudinal end of the rope passing through the frame part is connected to the frame part at these connection points. Of course, purely theoretically, a connection of the cable spaced from the connection points within the frame part is conceivable, whereby only a partial increase in crash stability can be achieved. The rohbaufeste rope is not only lightweight, but also cost-effective compared to complex and expensive reinforcing plates, so that the increased crash stability with less compared to reinforcing plates weight and at the same time lower costs can be achieved.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist das Seil als Stahlseil oder als Faserseil, insbesondere mit Carbon- oder Aramidfasern, ausgebildet. Aramid ist dabei prinzipiell eine Bezeichnung für aromatische Polyamide. Aramidfasern zeichnen sich durch eine sehr hohe Festigkeit, eine hohe Schlagzähigkeit, eine hohe Bruchdehnung, eine gute Schwingungsdämpfung, sowie eine hohe Beständigkeit gegenüber Säuren und Laugen aus. Sie sind darüber hinaus hitze- und feuerbeständig und schmelzen bei hohen Temperaturen nicht, sondern beginnen ab ca. 400°C zu verkohlen. Mit derartigen Aramidfaserseilen lassen sich somit mit marginalem Mehrgewicht deutlich erhöhte Crashstabilitäten erreichen. Carbonfasern (Kohlestofffasern) sind hingegen industriell hergestellte Fasern aus kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialien, die durch Pyrolyse in graphitartig angeordneten Kohlenstoff umgewandelt werden. Der Durchmesser von Kohlefasern beträgt üblicherweise zwischen 5 und 8 μm, wobei mehrere tausend derartige Einzelfasern (Filamente) zu einem Bündel zusammengefasst werden. Kohlefasern wiederum zeichnen sich ebenfalls durch eine sehr hohe Festigkeit und ein geringes Gewicht aus und sind dadurch für die Bewehrung von Bauteilen besonders geeignet. Selbstverständlich kann dabei auch ein Seil aus mehreren unterschiedlichen Fasern zum Einsatz kommen.In an advantageous development of the solution according to the invention, the rope is designed as a steel cable or as a fiber rope, in particular with carbon or aramid fibers. Aramid is in principle a name for aromatic polyamides. Aramid fibers are characterized by a very high strength, a high impact strength, a high elongation at break, a good vibration damping, and a high resistance to acids and alkalis. They are also heat- and fire-resistant and do not melt at high temperatures, but begin to char from about 400 ° C. With such aramid fiber ropes, significantly increased crash stabilities can thus be achieved with marginal additional weight. Carbon fibers (carbon fibers), however, are industrially produced fibers from carbonaceous raw materials, which are converted by pyrolysis into graphitic carbon. The diameter of carbon fibers is usually between 5 and 8 microns, with several thousand such individual fibers (filaments) are combined into a bundle. Carbon fibers, on the other hand, are also characterized by very high strength and low weight and are thus particularly suitable for the reinforcement of components. Of course, a rope made of several different fibers can be used.

Zweckmäßig ist das Rahmenteil als Strangpressprofil oder als Druckgussteil ausgebildet. Vor allem Strangpressprofile finden in modernen Fahrzeugkarosserien breite Verwendung, da sie nicht nur wirtschaftlich herzustellen sind, sondern aufgrund ihrer jeweiligen Profile auch hohe Steifigkeiten aufweisen. In gleicher Weise können derartige Rahmenteile auch als Druckgussteile hergestellt werden, wobei das erfindungsgemäße Rahmenteil vorzugsweise rohrartig ausgestaltet ist, so dass das erfindungsgemäße Seil innerhalb des Hohlraums des Rahmenteils angeordnet ist. Das Rahmenteil kann insbesondere als Cockpitquerträger ausgebildet sein und dadurch der Anbindung eines Armaturenbretts dienen.Suitably, the frame part is formed as an extruded profile or as a die-cast part. Especially extruded profiles are widely used in modern vehicle bodies, since they are not only economical to produce, but also have high stiffness due to their respective profiles. In the same way, such frame parts can also be produced as die-cast parts, wherein the frame part according to the invention is preferably designed like a tube, so that the rope according to the invention is arranged inside the cavity of the frame part. The frame part may in particular be designed as a cockpit cross member and thereby serve the connection of a dashboard.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawing and from the associated description of the figures with reference to the drawing.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.A preferred embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be explained in more detail in the following description.

Die einzige 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Rahmenteil in der Art eines Cockpitquerträgers.The only 1 shows an inventive frame part in the manner of a cockpit cross member.

Entsprechend der 1 weist ein erfindungsgemäßes hohles Rahmenteil 1 zumindest zwei Verbindungsstellen 2 und 2' auf, über welche es mit einer nicht gezeigten Kraftfahrzeugkarosserie verbindbar ist. Das erfindungsgemäße Rahmenteil 1 ist im vorliegenden und gezeichneten Fall als Cockpitquerträger ausgebildet. Um die Crashstabilität des Rahmenteils 1 zu erhöhen, ist erfindungsgemäß ein das Rahmenteil 1 durchziehendes und insbesondere an den Verbindungsstellen 2, 2' angebundenes Seil 3 vorgesehen. Das Seil 3 ist im gezeichneten Fall mit einer unterbrochen gezeichneten Linie dargestellt, da es innerhalb des Hohlraums des Rahmenteils 1 verläuft. Zudem ist das gezeichnete Seil 3 in gespanntem Zustand dargestellt, wobei eine Anordnung nicht unbedingt in gespanntem Zustand vorgenommen werden muss.According to the 1 has a hollow frame part according to the invention 1 at least two connection points 2 and 2 ' on, via which it is connectable to a motor vehicle body, not shown. The frame part according to the invention 1 is designed in the present and drawn case as a cockpit cross member. To the crash stability of the frame part 1 To increase, according to the invention is a frame part 1 passing through and in particular at the connection points 2 . 2 ' tethered rope 3 intended. The rope 3 is shown in the illustrated case with a broken line as it is within the cavity of the frame part 1 runs. In addition, the drawn rope 3 shown in a stretched state, with an arrangement does not necessarily have to be made in a stretched state.

Zweckmäßig kann das Seil 3 als Stahlseil oder als Faserseil, insbesondere mit Carbon- oder Aramidfasern, ausgebildet sein. Sowohl Stahlseile als auch Faserseile bieten eine sehr hohe Festigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht. Durch das innerhalb des hohlen Rahmenteils 1 verlaufende Seil 3 kann das Rahmenteil 1 insbesondere bei einem Crash an einem unkontrollierten Brechen und damit an einem unerwünschten Separieren einzelner Teile gehindert werden. Das Rahmenteil 1 selbst kann beispielsweise rohrartig ausgebildet sein oder aber auch als Strangpressprofil bzw. als Druckgussteil. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass das Rahmenteil 1 aus mehreren einzelnen Komponenten zusammengesetzt ist. Das Seil 3 ist vorzugsweise an seinen jeweiligen Endstellen mit der Kraftfahrzeugkarosserie, das heißt rohbaufest, verbunden.Appropriately, the rope 3 be designed as a steel cable or as a fiber rope, in particular with carbon or aramid fibers. Both steel ropes and fiber ropes offer a very high strength and low weight. Through the inside of the hollow frame part 1 running rope 3 can the frame part 1 especially in a crash from uncontrolled breaking and thus prevented from undesirable separation of individual parts. The frame part 1 itself, for example, be tube-like or as an extruded profile or as a die-cast part. Of course, it is also conceivable that the frame part 1 composed of several individual components. The rope 3 is preferably connected at its respective terminals with the vehicle body, that is rohbaufest.

Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Seils 3 zur Erhöhung der Crashstabilität des Rahmenteils 1 kann auf bisher verwendete Verstärkungsstücke bzw. Verstärkungsbleche verzichtet werden, was nicht nur eine Gewichts-, sondern zugleich auch eine erhebliche Kosteneinsparung darstellt, da insbesondere das Anbringen, beispielsweise durch ein Nieten, der Verstärkungsstücke am Rahmenteil 1 mit hohen Kosten verbunden war. Die Anwendung des erfindungsgemäß innerhalb des hohlen Rahmenteils 1 verlaufenden Seils 3 ist dabei selbstverständlich nicht nur auf einen Cockpitquerträger beschränkt, sondern kann generell zur Erhöhung der Crashstabilität an unterschiedlichsten Teile der Kraftfahrzeugkarosserie eingesetzt werden.By the use of the rope according to the invention 3 to increase the crash stability of the frame part 1 can be dispensed with previously used reinforcing pieces or reinforcing plates, which is not only a weight, but also a significant cost savings, since in particular the attachment, for example by riveting, the reinforcing pieces on the frame part 1 was associated with high costs. The application of the invention within the hollow frame part 1 extending rope 3 is of course not limited to a cockpit cross member, but can generally be used to increase the crash stability of various parts of the vehicle body.

Claims

Hollow frame part ( 1 ) a motor vehicle body, which at at least two connection points ( 2 . 2 ' ) is connectable to the motor vehicle body, wherein the frame part ( 1 ) and in particular at the connection points ( 2 . 2 ' ) tethered rope ( 3 ) is provided to increase the crash stability.

Frame part according to claim 1, characterized in that the rope ( 3 ) is designed as a steel cable or as a fiber rope, in particular with carbon or aramid fibers.

Frame part according to claim 1 or 2, characterized in that the frame part ( 1 ) is formed as an extruded profile or as a die-cast part.

Frame part according to claim 1 or 2, characterized in that the frame part ( 1 ) is designed as a cockpit cross member.

Motor vehicle body with at least one frame part ( 1 ) according to any one of the preceding claims.