DE102022122520B3

DE102022122520B3 - Kfz-Frontrahmenanordnung

Info

Publication number: DE102022122520B3
Application number: DE102022122520.8A
Authority: DE
Inventors: Philipp Kellner; Scally Rommelfanger
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2022-09-06
Filing date: 2022-09-06
Publication date: 2023-11-09
Anticipated expiration: 2042-09-07
Also published as: GB202311900D0; GB2622483A; JP2024037150A; US20240075986A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kfz-Frontrahmenanordnung mit zwei tragenden seitlichen Längsträgern, deren Vorderenden durch eine in Querrichtung (Y) aufgespannte Crash-Flachband-Anordnung (20) miteinander verbunden sind, wobei die Crash-Flachband-Anordnung (20) von einer geschlossenen Flachband-Schleife (40) gebildet ist, deren zwei Umlenkabschnitte (44) jeweils auf einem runden Umlenkkörper (30) sitzen, wobei die beiden Umlenkkörper (30) ihrerseits an den Längsträgern-Vorderenden (11', 12') fixiert sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kfz-Frontrahmenanordnung mit einer Crashenergie aufnehmenden Rahmenstruktur.
Die Crashenergie wird durch die Kfz-Frontrahmenanordnung durch plastische Verformung von Elementen der Frontrahmenanordnung absorbiert. Eine typische Kfz-Frontrahmenanordnung weist an jeder Fahrzeugseite im Bereich des Fahrzeugbodens jeweils einen tragenden seitlichen Längsträger auf. Die Längsträger nehmen im Falle eines Frontalaufpralls des Kfz ein Großteil der Crashenergie auf. Bei einem sogenannten Pfahlunfall kann der Vektor der Crashenergie jedoch die Längsträger nahezu vollständig verfehlen.
Aus DE 10 2009 053 764 A1 , US 2004 / 0 056 469 A1 , DE 10 2017 008 031 A1 , DE 60 027 710 T2 , DE 44 23 741 A1 , DE 10 2017 005 978 A1 , DE 102 42 282 C1 und DE 10 2009 053 369 A1 sind verschiedene Kfz-Frontrahmenanordnungen bekannt, die zur verbesserten Aufnahme der Crashenergie bei einem Frontal-Pfahlunfall ein in Fahrzeug-Querrichtung zwischen den Vorderenden der beiden Längsträger aufgespanntes Flachband aufweisen. Im Falle eines zentralen Frontal-Pfahlunfalls wird die Crashenergie durch das Flachband in die Längsträger eingeleitet. Die crashfeste Montage des Flachbandes an den Vorderenden der Längsträger ist jedoch aufwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Kfz-Frontrahmenanordnung mit einer Crash-Flachband-Anordnung zu schaffen, die einfach und zuverlässig crashfest an den Vorderenden der Längsträger montiert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Kfz-Frontrahmenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Die erfindungsgemäße Kfz-Frontrahmenanordnung weist zwei tragende seitliche Rahmen-Längsträger auf, die vorzugsweise im Bodenbereich des betreffenden Kfz angeordnet sind. Die Vorderenden der beiden seitlichen Rahmen-Längsträger sind durch mindestens eine in Fahrzeug-Querrichtung aufgespannte Crash-Flachband-Anordnung physisch miteinander verbunden. Die Crash-Flachband-Anordnung wird erfindungsgemäß von einer geschlossenen Schlauchband- oder Flachband-Schleife gebildet, deren zwei seitliche 180°-Umlenkabschnitte jeweils auf einem separaten runden Umlenkkörper sitzen. Die beiden Umlenkkörper ihrerseits sind unmittelbar an den Längsträger-Vorderenden der Längsträger fixiert, beispielsweise mit diesen verschraubt. Eine unmittelbare Fixierung des Flachbandes an den Längsträger-Vorderenden erfolgt also nicht, so dass auch eine gegebenenfalls festigkeitsschwächende Veränderung der Struktur des Flachbandes in diesem Bereich durch Komprimierung, direkte Verschraubung, Verklebung etc. entfällt. Das Flachband bzw. Schlauchband kann aus biegeschlaffen, flach gewebtem oder gestricktem oder geflochtenem Schlauchband bestehen, dessen Enden entweder überlappend angeordnet und im Überlappungsbereich miteinander vernäht sind oder das nahtlos als geschlossener Ring ausgeführt ist.
Der Umlenkkörper kann grundsätzlich auf irgendeine Weise abgerundet sein, beispielsweise oval. Vorzugsweise ist der Umlenkkörper außenzylindrisch ausgebildet, so dass der halbzylindrische Umlenkabschnitt der Flachband-Schleife jeweils den Umlenkkörper halbzylindrisch umschlingt.
Die beiden Umlenkkörper können mit den Längsträger-Vorderenden beispielsweise verschraubt sein. Insbesondere können die beiden Umlenkabschnitte der Flachband-Schleife vor der Montage an den Längsträgern bereits mit dem runden Umlenkkörper fest verbunden sein, beispielsweise durch Kunststoff-Umspritzung formschlüssig und unverlierbar mit dem Umlenkkörper verbunden sein. Hierdurch wird eine einfache und crashsichere Montage der Crash-Flachband-Anordnung an den beiden Längsträgern sichergestellt.
Die Crash-Flachband-Anordnung weist exakt zwei Flachband-Schleifen auf, die vertikal übereinander angeordnet sind. Hierunter ist nicht notwendigerweise zu verstehen, dass die beiden Flachband-Schleifen exakt in einer einzigen Vertikalebene stehen, jedoch ist dies vorzugsweise der Fall.
Die beiden Umlenkkörper einer Kfz-Querseite sind in einem einzigen Kunststoff-Hilfsrahmen eingegossen, und sind auf diese Weise räumlich definiert zueinander positioniert. Der Kunststoff-Hilfsrahmen dient im Wesentlichen der exakten räumlichen Anordnung und vereinfachten Montage der Umlenkkörper an den Vorderenden der Längsträger. Auf diese Weise wird der Zusammenbau der Kfz-Frontrahmenanordnung derart vereinfacht, dass er automatisiert erfolgen kann.
Vorzugsweise liegt die Bandebene des Flachbandes der Flachband-Schleife in einer Horizontalebene. Auf diese Weise können die Umlenkkörper in FahrzeugLängsrichtung auf bzw. an die Vorderenden der beiden seitlichen Längsträger montiert werden.
Vorzugsweise sind die Umlenkkörper jeweils als hohlzylindrische Hülsenkörper ausgebildet. Besonders bevorzugt weisen die Hülsenkörper an ihren beiden Hülsenenden jeweils einen Kragen auf. Die Kragen halten den jeweiligen Umlenkabschnitt der Flachband-Schleife auf dem Hülsenkörper fest, so dass der betreffende Umlenk-Abschnitt nicht von dem Hülsenkörper abrutschen kann.
Vorzugsweise sind die Umlenkkörper jeweils unmittelbar an dem jeweiligen Längsträger-Vorderende axial fixiert bzw. mit diesen verschraubt. Unter einer axialen Fixierung ist vorliegend jede Fixierung zu verstehen, bei der der Hülsenkörper durch ein in Längsrichtung orientiertes Fixierelement an dem Längsträger-Vorderende fixiert ist. Insbesondere ist hierzu beispielsweise ein in Längsrichtung orientierter Bolzen beziehungsweise Schraubbolzen geeignet.
Vorzugsweise ist in Längsrichtung vor der Crash-Flachband-Anordnung an jeder Seite jeweils eine Crashbox vorgesehen, wobei die beiden Crashboxen einen Stoßfänger-Querträger tragen. Bei relativ geringen Crashenergien wird die Crashenergie also ausschließlich durch die Crashboxen aufgenommen, nicht jedoch durch die Crash-Flachband-Anordnung.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Kfz-Frontrahmenanordnung mit zwei seitlichen Längsträgern und einer in Querrichtung aufgespannten Crash-Flachband-Anordnung,
2 die Crash-Flachband-Anordnung der 1 in isolierter perspektivischer Darstellung,
3 einen Kunststoff-Hilfsrahmen einer Querseite der Crash-Flachband-Anordnung der vorangegangenen Figuren, und
4 einen Vertikalschnitt IV-IV durch den Kunststoff-Hilfsrahmen der 1.

In der 1 ist in Draufsicht eine Kfz-Frontrahmenanordnung 10 mit zwei tragenden seitlichen Rahmen-Längsträgern 11,12 aus Metall dargestellt, die in Fahrzeuglängsrichtung X orientiert sind. Die beiden Längsträger 11,12 sind im Bodenbereich des betreffenden Kraftfahrzeugs seitlich angeordnet. Die Vorderenden 11', 12' der beiden Längsträger 11,12 sind durch eine in Fahrzeug-Querrichtung Y aufgespannte Crash-Flachband-Anordnung 20 miteinander verbunden.
Die Crash-Flachband-Anordnung 20 ist in den 2, 3 und 4 im Detail dargestellt. Die Crash-Flachband-Anordnung 20 weist zwei vertikal übereinander angeordnete und geschlossene Flachband-Schleifen 40 auf, die in Fahrzeug-Querrichtung Y orientiert sind und die beide in einer einzigen Vertikalebene Y, Z stehen. Die Flachband-Schleife 40 wird jeweils von einem in Zugrichtung hochfesten Flachband 42 gebildet, das beispielsweise aus Endlosfasern gewebt, gestrickt oder geflochten ist. Die Endlosfasern können aus Polyamid, Polyethylen, Aramid, Kohlenstofffasern, Naturfasern und/oder Basaltfasern bestehen. Das Flachband 42 kann Verstärkungsfasern aus unterschiedlichen Materialien aufweisen. Die in sich geschlossene Flachband-Schleife 40 ist durch Vernähen der beiden Flachband-Enden gebildet. Die Bandebene des Flachbandes 42 der beiden Flachband-Schleifen 40 liegt jeweils in einer Horizontalebene X,Y. Die Flachband-Schleife 40 ist jeweils gestrafft jedoch nicht nennenswert gespannt fixiert.
Jede Flachband-Schleife 40 wird an ihren zwei Umlenkabschnitten 44 jeweils durch einen zylinderhülsenförmigen Metall-Umlenkkörper 30 gehalten und umgelenkt. Jeder Umlenkkörper 30 weist jeweils einen hohlzylindrischen Hülsenkörper 34 auf, an dessen beiden Hülsenenden jeweils ein ringscheibenförmiger Hülsenkragen 32 vorgesehen ist, der den Umlenkabschnitt 44 der Flachband-Schleife 40 in FahrzeugLängsrichtung X beidseitig auf dem Hülsenkörper 34 hält, so dass der Flachband-Umlenkabschnitt 44 nicht von dem Hülsenkörper 34 abrutschen kann.
Die beiden Umlenkkörper 30 einer Querseite sind jeweils in einen einzigen Kunststoff-Hilfsrahmen 21 eingegossen, der einen oberen Rahmenkopf 22, einen unteren Rahmenkopf 24 und einen die beiden Rahmenköpfe 22,24 einstückig miteinander verbindenden Doppel-Verbindungssteg 23 aufweist. Der Kunststoff-Hilfsrahmen 21 kann faserverstärkt ausgebildet sein. Die Kunststoff-Rahmenköpfe 22,24 schließen den Hülsenbereich der Umlenkkörper 30 jeweils vollständig ein und fixieren den jeweiligen Umlenkabschnitt 44 der betreffenden Flachband-Schleife 40 auf diese Weise formschlüssig auf dem betreffenden Umlenkkörper 30.
Die hohlzylindrischen Umlenkkörper 40 sind jeweils durch eine in Längsrichtung X orientierte Fixier-Schraubbolzen 18 an dem jeweiligen stirnseitigen Vorderende 11', 12' der beiden Längsträger 11,12 verschraubt. An die beiden Hilfsrahmen 21 ist in Längsrichtung X davor jeweils eine Crashbox 14 montiert, wobei die beiden Crashboxen 14 wiederum einen sie verbindenden Stoßfänger-Querträger 16 tragen.

Claims

Kfz-Frontrahmenanordnung (10) mit zwei tragenden seitlichen Längsträgern (11,12), deren Längsträger-Vorderenden (11', 12') durch eine in Querrichtung (Y) aufgespannte Crash-Flachband-Anordnung (20) miteinander verbunden sind, die Crash-Flachband-Anordnung (20) von einer geschlossenen Flachband und/oder Schlauchband-Schleife (40) gebildet ist, deren zwei Umlenkabschnitte (44) jeweils auf einem runden oder abgerundeten Umlenkkörper (30) sitzen, wobei die beiden Umlenkkörper (30) ihrerseits an den Längsträger-Vorderenden (11', 12') fixiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Crash-Fachband-Anordnung (20) zwei Flachband-Schleifen (40) aufweist, die übereinander angeordnet sind, und die beiden Umlenkkörper (30) einer Querseite in einem einzigen Kunststoff-Hilfsrahmen (21) vergossen sind.
Kfz-Frontrahmenanordnung (10) nach Anspruch 1, wobei die Bandebene des Flachbandes (42) der Flachband-Schleife (40) in einer Horizontalebene (X,Y) liegt.
Kfz-Frontrahmenanordnung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Umlenkkörper (30) als hohlzylindrische Hülsenkörper ausgebildet sind.
Kfz-Frontrahmenanordnung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Umlenkkörper (30) jeweils unmittelbar an dem jeweiligen Längsträger-Vorderende (11', 12') fixiert sind.
Kfz-Frontrahmenanordnung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei in Längsrichtung (X) vor der Crash-Flachband-Anordnung (20) Crashboxen (14) vorgesehen sind, die einen Stoßfänger-Querträger (16) tragen.
Kfz-Frontrahmenanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Crash-Flachband-Anordnung (20) zwei offene Enden besitzt, welche durch Vernähen, Verklemmen und/oder Verschweißen der offenen Enden des Flachbands und/oder Schlauchbands zueinander zu einer großen geschlossenen Flachband- und/oder Schlauchband-Schleife (40) verbunden sind.
Kfz-Frontrahmenanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Crash-Flachband-Anordnung (20) zwei offene Ende besitzt, welche jeweils durch Vernähen, Verklemmen und/oder Verschweißen der offenen Enden des Flachbands und/oder des Schlauchbands zu einem mittleren Bereich des Flachbands und/oder des Schlauchbands zu einer an beiden Enden jeweils geschlossen Schleife des Flachbands und/oder des Schlauchbands verbunden sind.
Kfz-Frontrahmenanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Crash-Flachband-Anordnung (20) endlos als geschlossene Flachband- und/oder als Schlauchband-Schleife ohne offene Enden gefertigt ist.