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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Vorderrahmen für ein Kraftfahrzeug,
mit wenigstens einem in Kraftfahrzeug-Längsrichtung verlaufenden, als
Extrusionsprofil ausgebildeten Längsträger, nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine einen derartigen vorderen
Rahmen aufweisende Aluminiumkarosserie, nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 11.
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Aus
der Praxis sind sowohl Aluminiumkarosserien als auch aus Aluminium
hergestellte Vorderrahmen für
Kraftfahrzeuge bekannt. Diese bekannten Aluminiumkarosserien oder
Kraftfahrzeugvorderrahmen weisen häufig wenigstens zwei in Kraftfahrzeug-Längsrichtung
verlaufende, im äußeren Randbereich
der Fahrzeugabmessungen angeordnete Längsträger auf, die beispielsweise
mittels geeigneter Querträger,
Stirnwände
oder dergleichen gegeneinander versteift sein können. Derartige Längs- oder Querträger werden
häufig
auch als Strukturbauteile einer Fahrzeugkarosserie bezeichnet. Dabei
nennt man manchmal einen solchen Längsträger auch Rahmen und dementsprechend
wird ein vorderer Längsträger auch
als Vorderrahmen bezeichnet.
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Zur
Vermeidung von Verständnisschwierigkeiten
oder Unklarheiten im Rahmen dieser Anmeldung soll deshalb unter
einem Längsträger ein
sich im wesentlichen in Kraftfahrzeug-Längsrichtung erstreckendes Strukturbauteil
verstanden werden, welches in der Vertikalen durchaus einen von
einer waagerechten Geraden abweichenden Konturverlauf haben kann.
Dies ist beispielsweise bei aus der Praxis bekannten Längsträgern, die
aus mehreren miteinander verschweißten Aluminium-Druckgussteilen
aufgebaut sind, der Fall. Bei diesen Längsträgern schließt sich an einen waagrechten
Längsträgerabschnitt
ein schräg
verlaufender Längsträgerabschnitt und
an diesen wiederum ein waagrecht verlaufender Längsträgerabschnitt an. Dementsprechend
weist ein klassischer Vorderrahmen einer Fahrzeugkarosserie üblicherweise
zwei solcher Längsträger auf,
die beispielsweise durch im Bereich der Fahrzeugfront und/oder im
Bereich der Fahrzeugstirnwand angeordnete Querträger oder dergleichen gegeneinander ausgesteift
sind.
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Seit
einiger Zeit können
derartige Strukturbauteile, wie beispielsweise Längsträger oder Querträger, alternativ
zu den aus der Praxis bekannten und mittlerweile über Jahrzehnte
hinweg bewährten herkömmlichen
Stahlblechbauweisen auch aus Aluminium hergestellt sein.
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In
der
US 6,296,300 B1 ist
ein Längsträger beschrieben,
der aus drei zusammengesteckten Teilen besteht, nämlich einem
vorderen Längsholm,
einem dem gegenüber
nach unten abgesetzten Unterbodenholm und einem die Holme verbindenden
Umlenkteil, das aus einem seitlich offenen Extrusionsprofil besteht.
Die Struktur der Holme ist nicht näher angegeben, es wird lediglich
angemerkt, dass die Holme ebenfalls durch Extrusion geformt sein
können.
Demnach dürfte
es sich um röhrenartige
Gebilde handeln, wie sie z. B. in der weiter unten zitierten
DE 199 33 734 A1 beschrieben
sind.
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Die
DE 40 09 401 A1 offenbart
beispielsweise ein solches, aus Aluminium hergestelltes Strukturbauteil
für eine
Fahrzeugkarosserie. In dieser Druckschrift sind Hohlprofile diskutiert,
wie beispielsweise Rohrabschnitte, die sich in Kraftrichtung erstrecken. Mit
sol chen Hohlprofilen oder rohrförmigen
Strukturbauteilen können
in deren Erstreckungsrichtung die bei einem Aufprall auf ein Fahrzeug
einwirkenden Kräfte
nicht abgebaut werden. Kräften,
die in Längsrichtung
auf solche Strukturbauteile einwirken, halten diese Bauteile nur
solange stand, bis diese Strukturbauteile durch Beulen oder Knicken
versagen. Eine kontrollierte Reduzierung der Länge solcher Strukturbauteile
zur Absorption von bei einem Aufprall auftretender kinetischer Energie
ist nicht möglich.
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Diese
Nachteile haften dem aus Aluminium hergestellten Längsträger, der
in der
DE 199 33 734 A1 diskutiert
ist, ebenfalls an. Dieser Längsträger weist
einen geschlossenen, im wesentlichen rohrförmigen Querschnitt auf, dessen
Längsachse
koaxial zur Hauptkraftrichtung ausgerichtet ist. Derlei rohrförmige Querschnitte
haben jedoch bei dieser Ausrichtung den großen Nachteil, dass sie ein
extrem schlechtes Crashverhalten aufweisen. Wenn die auf ein Rohr
in Längsrichtung
einwirkenden Kräfte
einen gewissen Grenzwert überschreiten,
knickt dieses Rohr ein bzw. beult aus, was zu einem Versagen des Bauteils
führt.
Bei einem Aufprall können
deshalb mit solchen Längsträgern keine
ausreichend hohen Aufprallenergien absorbiert werden.
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Hier
versucht die
DE 199
33 734 A1 vergebens Abhilfe zu schaffen. Zwar wird vorgeschlagen, entlang
der Längserstreckung
des Strukturbauteils zumindest einzelne Abschnitte mit zueinander
unterschiedlichem Verformungswiderstand bei Stoßbelastung vorzusehen. Damit
ergeben sich jedoch wiederum rohrförmige Querschnitte, allerdings
abschnittsweise ergänzt
um sich in Längsrichtung
erstreckende Rippenabschnitte. Das in der
DE 199 33 734 A1 be schriebene
Strukturbauteil ist jedoch auch mit diesen Rippenabschnitten nicht
geeignet, um die bei einem Aufprall schlagartig auftretenden Aufprallenergien
in einem notwendigen Umfang abbauen zu können.
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Dementsprechend
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung unter Vermeidung der vorgenannten
Nachteile einen Längsträger und
damit einen Vorderrahmen für
ein Kraftfahrzeug anzugeben, bei dem die bei einem Aufprall entstehenden
Aufprallenergien, insbesondere durch ein vorbestimmbares Verformungsverhalten,
verbessert abgebaut werden können.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale des Anspruchs 1 sowie durch die Merkmale des Anspruchs
11.
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Hierfür wird erfindungsgemäß ein Vorderrahmen
für ein
Kraftfahrzeug mit wenigstens einem in Kraftfahrzeug-Längsrichtung
verlaufenden, als Extrusionsprofil ausgebildeten Längsträger vorgeschlagen.
Dabei ist das Extrusionsprofil erstmals als ein seitlich offenes
Aluminiumstrangpressprofil ausgebildet, welches mit sanften geometrischen Übergängen im
Konturverlauf derart harmonisch gestaltet ist, dass eine optimierte
Energieaufnahme erzielbar wird. Dementsprechend ist entgegen den
aus dem Stand der Technik bekannten, sich in Längsrichtung erstreckenden Strangpressprofilen
erstmals ein Strangpressprofil vorgeschlagen, dessen ursprüngliche Entstehungsrichtung
beim Strangpressvorgang später
im verbauten Zustand im Fahrzeug nicht in dieser ursprünglichen
Strangpressrichtung, sondern quer dazu mit den zu absorbierenden
Kräften
beaufschlagt wird. Ein solches erfindungsgemäßes Extrusionsprofil kann in
vorteilhafter Weise in einem Strangpressvorgang in der Weise hergestellt
werden, dass die Matrize des Strangpresswerkzeuges mit deren Abmessungen
die gesamte Länge
und Höhe bzw.
Ausdehnung des zukünftigen
Längsträgers wiedergibt,
wobei der Strangpresshub bis zu einem quasi scheibchenweisen Abtrennen
fertig stranggepresster Extrusionsprofile die Breite bzw. die Dicke
des zukünftigen
Längsträgers in
Fahrzeugquerrichtung ergibt.
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Der
dabei erstmals vorgeschlagene harmonische Konturverlauf des Extrusionsprofils
weist keine eckigen Übergänge, Unstetigkeitsstellen,
Sprünge
oder dergleichen auf, die zu Spannungsspitzen, Unterbrechungen im
Kraftfluss oder irgendwelchen sonstigen Belastungsspitzen führen könnten. Damit ist
in vorteilhafter Weise beim Auftreten von extrem hohen Kräften ein
unerwünschtes
Knicken oder Beulen vermieden und es wird statt dessen ein gewünschter,
kontrollierter Deformationsprozess beim Abbau der Aufprallenergien
erreicht.
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Hierfür weist
das seitlich offene Aluminiumstrangpressprofil quer zur Fahrzeuglängsrichtung, also
von der Seite betrachtet, eine waben- oder gitterartige Struktur
auf. Diese waben- oder gitterartige Struktur kann eine Struktur
sein, wie man sie beispielsweise von Bienenwaben kennt. Sie kann
aber auch eine Rautenstruktur sein, wie man sie beispielsweise von
sich schräg
kreuzenden Gitterlinien kennt. Ebenso ist eine Gitterstruktur denkbar,
mit waagerecht und senkrecht verlaufenden Gitterlinien, die sich
rechtwinklig kreuzen. Alternativ sind auch Kombinationen aus verschiedenen
bzw. unterschiedlichen Gitter- oder Wabenstrukturen möglich. Hierbei können die
Gitterlinien auch einen kurvenartigen Verlauf aufweisen, wie dies
beispielsweise bei einem Bündel
von Kurven scharen der Fall ist, und sind nicht auf einen geradlinigen
Verlauf beschränkt.
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Bei
einem Offset-Crash kann die auf einen derart ausgebildeten, erfindungsgemäßen Längsträger einwirkende
Kraft durch die kontrollierte Deformation der Gitter- oder Wabenstruktur
bei gleichzeitiger Reduzierung der Länge der Längsstruktur in Fahrzeugrichtung
kontinuierlich und gezielt abgebaut werden. Dies bietet im Vergleich
mit den aus dem Stand der Technik bekannten Längsträgern eine entscheidend verbesserte
Energieabsorption.
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Das
erfindungsgemäße Extrusionsprofil
bzw. der erfindungsgemäße Längsträger bietet
darüber
hinaus den wesentlichen Vorteil, das mit ihm Vorderrahmen für Kraftfahrzeuge
bzw. Aluminiumkarosserien besonders kostengünstig hergestellt werden können. Die
zum Teil ebenfalls aus der Praxis bekannten teuren Herstellungsverfahren
für zudem
wesentlich komplexer aufgebaute Aluminiumdruckgussteile, die wegen
deren geringen Gewichts jüngst
zunehmend Verwendung finden, sind damit in vorteilhafter Weise vermieden.
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Darüber hinaus
bietet der erfindungsgemäße Vorderrahmen
bzw. der erfindungsgemäße Längsträger den
Vorteil eines bislang nicht gekannten kontinuierlichen Kraft- bzw.
Spannungsverlaufes. Ein solcher vorteilhafter kontinuierlicher Kraft-
bzw. Spannungsverlauf ist gerade bei den aus mehreren Bauteilen
mit sogenannten überschuhenden
Verbindungen beispielsweise mittels Verschraubungen oder mittels
CO2-Schweißung zu einer tragenden Struktur zusammengebauten
herkömmlichen
Längsträgern nicht
gegeben. Vielmehr führt
dort der aufgrund der abschnittsweise geradlinig und zugleich versetzt
zueinander verlaufenden Bauteile unstetige Konturverlauf des fertigen
Längsträgers mit
scharfkantigen Übergängen zur
Ausbildung von einer Art Scharnier beim jeweiligen Übergang
von einem Abschnitt zum nächsten
Abschnitt, über
welches ein derart aufgebauter herkömmlicher Längsträger unkontrolliert abknicken
kann. Dies wirkt sich dann gerade bei einem Aufprall des Fahrzeugs
besonders negativ aus, weil ein nicht vorhersagbares Versagen des
Längsträgers nicht
ausgeschlossen werden kann. Die zugleich hohen Produktionskosten
eines derartigen Längsträgers sind
unter diesem Aspekt deshalb schlicht unakzeptabel.
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Weiterhin
ist es beim erfindungsgemäßen Vorderrahmen
von Vorteil, dass die Gitter- oder Wabenstruktur des seitlich offenen
Aluminiumstrangpressprofils durch ein gezieltes Hinzufügen oder
Entfernen von Gitterstäben
bzw. Wabenverbindungen optimal an die jeweilige Belastung angepasst
werden kann, wobei dies beispielsweise mit der bewährten Finite-Elemente-Methode
exakt im voraus berechnet werden kann. Einem Versagen kann somit
in vorteilhafter Weise konstruktiv entgegengewirkt werden.
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Die
aufgrund des erstmals vorgeschlagenen harmonischen Konturverlaufs
fließenden Übergänge ermöglichen
in vorteilhafter Weise einen harmonischen Kraftfluss in der Rahmenstruktur
bzw. im Längsträger, wodurch
auch eine optimierte Energieaufnahme wie auch eine optimierte Energieableitung erreicht
werden kann.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der
Unteransprüche.
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So
wird in einer bevorzugten Ausführungsform
in einem vorderen Bereich des Extrusionsprofils eine Ausspa rung
für die
Aufnahme eines rahmenseitigen Motorlagers vorgesehen. Hierdurch
kann der Montageprozess wesentlich vereinfacht werden. Ferner kann
durch die integrierte Aussparung zur Aufnahme eines rahmenseitigen
Motorlagers die Motoraufhängung
konstruktiv einfacher durchgebildet und damit kostengünstiger
hergestellt werden. Zudem kann in weiter vorteilhafter Weise beispielsweise bei
eventuell auftretenden Dauerlaufproblemen bei der hier erstmals
vorgeschlagenen Konstruktion jederzeit selbst in der laufenden Serie
eine Materialdickenerhöhung
durchgeführt
und/oder zusätzliche Stege,
Rippen oder Wabenverbindungen hinzugefügt werden. Damit kann – wie bereits
vorstehend angesprochen – der
erfindungsgemäße Längsträger für jede Belastung
optimiert werden.
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In
einer weiter bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Extrusionsprofil über vordefinierte
Trennstellen für den
Reparaturfall verfügt.
Damit kann in vorteilhafter Weise das erfindungsgemäße Extrusionsprofil
im Reparaturfall an diesen vordefinierten Trennstellen beispielsweise
nach einem Aufprall oder nach einer sonstigen Beschädigung durchtrennt
und ein Ersatzteil, beispielsweise mittels CO2-Schweißung und/oder
Verschraubung eingefügt
werden. Dies verkürzt
die Reparaturzeit, so dass sich auch die Standzeit eines zu reparierenden
Fahrzeugs reduziert, was schlußendlich
die Kosten für
Reparaturen insgesamt wesentlich senken hilft.
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Ferner
ist gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
vorgesehen, dass im vorderen Bereich am Extrusionsprofil Flansche
vorgesehen sind, die zur Befestigung von Crashboxen, Deformationselementen,
Frontmodulen, Haltern oder dergleichen dienen. Derlei Deformationselemente
kön nen
dann im Reparaturfall mit einfachen Mitteln ausgetauscht werden. Dabei
kann der Einbau bzw. Austausch solcher Deformationselemente sowohl
beim Zusammenbau des Vorderrahmens erfolgen, wie auch als Bestandteil
eines Frontmoduls oder dergleichen an der Vorderrahmenstruktur angeschraubt
werden.
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Entsprechend
einer weiter bevorzugten Ausführungsform
sind im hinteren Bereich am Extrusionsprofil Schultern oder Flansche
vorgesehen, die zur Befestigung einer Stirnwand dienen können. Damit
ist eine einfache Konstruktion der Verbindung zwischen Längsträger und
Stirnwand realisierbar. Dies hilft wiederum die Herstellungskosten
zu senken. Ferner können
die Produktionsabläufe
optimiert werden.
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Gemäß einer
weiter bevorzugten Ausführungsform
erfolgt die Verbindung der Stirnwand mit dem Extrusionsprofil mittels
einer CO2-Schweißung, die in einem in Fahrzeug-Längsrichtung
dem Stirnwand-Anschlussflansch abgewandten Bereich gelegt wird.
Dabei hat sich gezeigt, daß die
CO2-Schweißung eine Verbindungsart ist,
die ein unkritisches Crashverhalten aufweist. Zudem ergibt eine CO2-Schweißung
zwischen Stirnwand und Längsträger eine
besonders hochwertige Verbindung, da die Stirnwand eine glatte bzw.
ebene Fläche
bietet, welcher im Kontaktbereich mit dem Längsträger ihrerseits eine glatte
bzw. ebene Fläche
benachbart ist. Dementsprechend liegen parallel zueinander verlaufende,
ebene Kontaktflächen
eng aneinander an und ermöglichen
somit eine präzise
Verschweißung.
Dies gibt in vorteilhafter Weise eine besonders stabile Verbindung
mit einem optimalen Kraftverlauf ohne Spannungsspitzen.
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Gemäß einer
weiter bevorzugten Ausführungsform
wird vorgeschlagen, dass das seitlich offene Extrusionsprofil abschnittsweise
mit zusätzlichen Blechen
oder dergleichen verschließbar
ist. Dieses kann dann in vorteilhafter Weise für einen Radeinbau, die Aufnahme
von Federbeinen oder dergleichen zusätzlich genutzt werden. Indem
das seitlich geöffnete
Vorderrahmenprofil mit zusätzlichen
Blechen bei Bedarf verschlossen wird, erhöht sich dessen Steifigkeit,
so dass hiermit Abschnitte von vorbestimmter Steifigkeit in der
Vorderrahmenstruktur erstellt werden können, die dann eine wesentlich
höhere
Steifigkeit aufweisen, als andere Abschnitte, bei denen das Extrusionsprofil
seitlich offen bleibt. Dies bietet eine weitere Möglichkeit
der Optimierung der Längsstruktur
auf den jeweiligen Anwendungsfall.
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Die
Verbindung zwischen solchen Schließblechen und dem Strangpressprofil
kann dabei gemäß einer
weiteren Ausführungsform über Lochschweißung entlang
der Stege vorgenommen werden. Dies ist eine kostengünstige und
mit geringem Materialaufwand realisierbare Art der Verbindung dieser
beiden Bauteile.
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Gemäß einer
weiter bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass das Schließblech
mit dem kurzen Extrusionsprofil vermittels Laser-Vibrations- oder
CO2-Schweißung verbindbar
ist. Dies sind weitere kostengünstige
und mit geringem Materialaufwand realisierbare Alternativen der
Verbindung dieser beiden Bauteile.
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Gemäß einer
weiter bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass am Extrusionsprofil im in Fahrzeuglängsrichtung
hinteren oberen Bereich eine Schulter vorgesehen ist, die zur Befestigung
einer Rahmenkopfabstüt zung
oder zur Anbindung einer vorderen Federbeinaufnahme herangezogen werden
kann. Dies bietet den Vorteil, dass das Extrusionsprofil als hoch
integriertes Bauteil derart genutzt wird, dass die Teilevielfalt
bei einem Längsträger reduziert
und Krafteinleitungs- bzw. Überleitungsbereiche
für einen
harmonischen Kraftfluss ohne Spannungsspitzen optimiert werden können.
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Die
vorstehend diskutierte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch
die Merkmale des Anspruchs 11. Dabei wird erstmals eine Aluminiumkarosserie vorgeschlagen,
die sich in vorteilhafter Weise durch einen Vorderrahmen aus Aluminium
mit einem Längsträger, der
ein seitlich offenes Extrusionsprofil aufweist, auszeichnet. Damit
lassen sich wiederum die vorstehend diskutierten Vorteile realisieren.
Zudem ergibt dies eine in der Herstellung besonders preiswerte und
dennoch stabile Aluminiumkarosserie, die den Fahrzeuginsassen den
höchstmöglichen Personenschutz
bietet.
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Die
vorstehend diskutierte Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen
anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine
schematisch vereinfachte Seitenansicht einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Längsträgers;
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2 einen
Schnitt längs
der Linie A-A des in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Längsträgers;
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3 eine
Detailansicht X des in 1 und 2 gezeigten
Längsträgers nach
ei ner erfolgten Reparatur;
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4 eine
Frontansicht Y des in 1 bis 3 gezeigten
Längsträgers;
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5 schematisch
vereinfachte Seitenansichten verschiedener Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Extrusionsprofils
in den drei Teilfiguren 5a) bis 5c);
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6 eine
weitere Variante eines erfindungsgemäßen Extrusionsprofils, welches
einseitig mit einem Abschlussblech verschlossen ist; und
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7 die
in 6 gezeigte, weitere Variante eines erfindungsgemäßen Extrusionsprofils,
welches beiderseits mit Schließblechen
verschlossen ist.
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1 zeigt
eine beispielhafte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Vorderrahmens
für ein
Kraftfahrzeug und insbesondere eines erfindungsgemäßen Längsträgers hierfür. Der Längsträger 1 ist
aus einem seitlich offenen Aluminiumstrangpressprofil 2 hergestellt.
Das Aluminiumstrangpressprofil 2, welches ein Extrusionsprofil 4 ist,
weist einen harmonisch ausgebildeten Konturverlauf auf. Dieser harmonisch
ausgebildete Konturverlauf ohne Stufen, Spitzen oder dergleichen
ermöglicht
eine optimierte Energieaufnahme und Kraftweiterleitung sowie im
Crashfall eine optimale Energieabsorption. In dem in dieser Darstellung
in der linken Bildhälfte
gezeigten vorderen bzw. frontseitigen Bereich 6 des Extrusionsprofils 4 ist
eine Aussparung 8 vorgesehen. Die hier kreisförmig durchgebildete
Aussparung 8 kann zur Aufnahme eines rahmenseitigen Motorlagers
dienen, welches hier nicht näher
dargestellt ist. Zur Befestigung eines solchen Motorlagers können die
weiteren Aussparungen oder Ausnehmungen 10 dienen, in die
beispielsweise Schraubhülsen
oder dergleichen eingebracht werden können. Im vorderen Bereich 6 bzw.
am frontseitigen Ende 12 des Extrusionsprofils 4 sind
hier beispielhaft als Laschen oder Flansche ausgebildete Anformungen 14 und 16 vorgesehen,
die als Montagepunkte für
Crashboxen, Deformationselemente, Abstandshalter, Frontmodule oder
dergleichen genutzt werden können.
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Bei
der hier dargestellten Variante eines erfindungsgemäßen Extrusionsprofils 4 ist
im vorderen Bereich 6 eine zunächst rechteckförmige Gitter-
oder Wabenstruktur dargestellt. Diese geht in eine bogenförmige Wabenstruktur über. An
dieses bogenförmige
Wabenstruktur schließt
sich dann wieder ein Abschnitt mit einer rechtecksförmigen Wabenstruktur an,
welche ihrerseits in einem bogenförmigen Abschnitt mit einer
bogenförmigen
Wabenstruktur und einem zum ersten Bogenabschnitt entgegengesetzten
Kurvenverlauf mündet.
Dieser zweite Bogenabschnitt mündet
bei der hier dargestellten Variante schließlich in einem Endabschnitt
des Vorderrahmens, der dann wiederum eine rechtecksförmige Wabenstruktur
aufweist. Daneben sind auch alternative Gitter- oder Wabenstrukturen,
rechtwinklige Gitterstrukturen, schräg verlaufende Gitterstrukturen, scherenartig
verlaufende Gitterstrukturen oder bienenwabenartig verlaufende Strukturen
oder auch Kombinationen hieraus denkbar.
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Im
mittleren Bildabschnitt von 1 ist ein strichpunktierter
Bereich X eingezeichnet. Dieser deutet eine vordefinierte Trennstelle 18 an,
die für den
Reparaturfall vorgesehen ist.
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Die
in 1 schematisch vereinfacht dargestellte Gitterstruktur
weist dort Gitterstäbe
unterschiedlicher Wandstärke
auf. Die Gitterstruktur kann auch Gitterstäbe gleicher oder variierender
Wandstärke
aufweisen.
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In
einem mittleren Bereich 20 und/oder einem hinteren Bereich 22 sind
am Extrusionsprofil 4 weitere Flansche 24 oder
Schultern vorgesehen, an denen eine in 1 strichpunktiert
dargestellte Stirnwand 26 befestigt werden kann. Hierbei
kann die Stirnwand 26 am Extrusionsprofil 24 in
jenen Abschnitten, in denen beide einander eng benachbart sind und
sich aneinander anschmiegen vermittels einer Schweißverbindung
oder einer Schraubverbindung befestigt werden. Bei der in 1 gezeigten Variante
ist die Stirnwand 26 am Extrusionsprofil 4 vermittels
einer CO2-Schweißung befestigt. Diese CO2-Schweißung
ist mit den Schweißpunkten 28 vereinfacht
angedeutet.
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Gleiche
oder gleichwirkende Teile sind in den 1 bis 7 zur
Vereinfachung der Darstellung mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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Der
in 1 strichpunktiert angezeigte Schnittlinienverlauf
A-A ist in 2 in der schematisch vereinfachten
Ansicht „Schnitt
A-A” näher dargestellt.
Die Aussparung 8 für
die Aufnahme eines rahmenseitigen Motorlagers ist in 2 mit
einer unterbrochenen strichlinierten Linie angedeutet. Die der Motorenlager- Aussparung 8 benachbarten
Stege oder Rippen 30 bzw. 32 sind geschnitten
dargestellt. Diese Rippen 30 bzw. 32 sind Bestandteil
der Wabenstruktur des Extrusionsprofils 4. In der linken
Bildhälfte
von 2 ist eine weitere Ausnehmung 10 gezeigt,
die zur Verschraubung des strichliniert angedeuteten Motorenlagers 34 dient.
Hierbei ist das Motorenlager 34 mit dem Schraubbolzen 36 am
Extrusionsprofil 4 montiert.
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In 3 ist
der in 1 strichpunktiert angedeutete Bereich X des seitlich
offenen Extrusionsprofils 4 in vergrößerter Darstellung nach einer
Reparatur gezeigt. Dieser Bereich X, der in 1 noch vor einer
Reparatur mit der dort vordefinierten Trennstelle bzw. Sollbruchstelle 18 veranschaulicht
ist, ist in 3 schematisch vergrößert nach
einer erfolgten Reparatur dargestellt. Ein an dieser Stelle vormals einstückiges bzw.
durchgängiges
Extrusionsprofil 4 besteht nun aus zwei Extrusionsprofilabschnitten 4' und 4'', die an der anfangs vordefinierten
Trennstelle 18 nun stumpf aufeinander stoßen und
beispielsweise mittels CO2-Schweißung 38 oder
mittels Verschraubungen 40 nach einer Reparatur fest miteinander
verbunden sind.
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In 4 ist
ebenfalls in einer schematisch vereinfachten Draufsicht eine Ansicht
Y des in 1 dargestellten Längsträgers 1 gezeigt.
Bei dieser Ansicht von vorn sind die Flansche 14 bzw. 16 mit Schrauben 42 bzw. 44 bestückt, die
zur Befestigung von nicht näher
dargestellten Crashboxen, Deformationselementen, Modulen oder dergleichen
dienen können.
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Neben
der in 1 bis 4 gezeigten Variante eines Extrusionsprofils 4 sind
weitere Varianten denkbar. Diese sind in 5 in den
Teilfiguren 5a) bis 5c)
beispielhaft dargestellt. Dabei zeigt die Teilfigur 5a)
eine wabenartige Gitterstruktur 46 mit sechseckigen Waben
oder Gitterfeldern. In 5b) ist ein
Extrusionsprofil 4 mit einer rautenförmigen Gitterstruktur 48 dargestellt,
bei der die Gitterstäbe
diagonal oder schräg
verlaufen. In 5c) ist eine gemischte
Gitterstruktur 50 veranschaulicht. Diese gemischten Gitterstruktur 50 weist
wabenartige Gitterabschnitte 46, rautenförmige Gitterabschnitte 48 als auch
quadratische Gitterabschnitte 52 auf. Derlei unterschiedliche
Gitterstrukturen können
mit Finite-Elemente-Methoden rechnerisch optimiert werden, so dass
ein für
den jeweiligen Lastfall und Anwendungszweck optimiertes Extrusionsprofil
herstellbar wird.
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In 6 ist
eine weitere beispielhafte Variante eines Extrusionsprofils 4 gezeigt.
Das seitlich offene Extrusionsprofil 4 verfügt in dieser
beispielhaften Variante über
eine Aussparung 8 für
die Aufnahme eines rahmenseitigen Motorlagers. Um die Aussparung 8 herum
sind bei dieser Variante vier weitere Ausnehmungen 10 angeordnet,
die zur Aufnahme von Schrauben, Schraubhülsen oder dergleichen zur Befestigung
des Motorlagers dienen können.
In 6 ist oberhalb der Aussparung 8 fürs Motorlager ein
Flansch oder eine Schulter 54 gezeigt, die als Vorkehrung
für eine
Rahmenkopfabstützung
zur Verbesserung bei einem Offsetcrash oder die zur Anbindung einer
vorderen Federbeinaufnahme beispielsweise über CO2-Schweißung dienen
kann.
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Der
in 6 gezeigte Vorderrahmen weist ein Abschlussblech 56 auf,
welches bei dieser Darstellung an der dem Betrachter abgewandten
Seite des seitlich offenen Extrusionsprofils 4 angebracht ist.
Das Abschlussblech 56 kann hierfür beispielsweise mittels Lochschweißung entlang
der Stege der Gitterstruktur mit dem Extrusionsprofil 4 verbunden sein.
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Die
in 6 gezeigte Variante eines Extrusionsprofils 4 ist
in 7 mit einem weiteren Abschlussblech 58 abgedeckt
gezeigt.
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Die
vorliegende Erfindung schafft erstmals einen Vorderrahmen für ein Kraftfahrzeug,
mit wenigstens einem in Kraftfahrzeug-Längsrichtung verlaufenden, als
Extrusionsprofil ausgebildeten Längsträger. Dabei
ist das Extrusionsprofil als ein seitlich offenes Aluminiumstrangpressprofil
ausgebildet, welches dabei im Konturverlauf derart harmonisch ausgebildet
ist, dass eine optimierte Energieaufnahme erzielbar wird. Ferner
wird mit der vorliegenden Erfindung erstmals eine mit einem solchen
erfindungsgemäßen Vorderrahmen
aus Aluminium hergestellte Aluminiumkarosserie vorgeschlagen.
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- 1
- Längsträger
- 2
- Aluminiumstrangpreßprofil
- 4
- Extrusionsprofil
- 6
- frontseitiger
Bereich
- 8
- Aussparung
für Motorlager
- 10
- Ausnehmungen
z. B. für
Schraubhülsen
- 12
- frontseitiges
Ende
- 14
- Flansch
- 16
- Flansch
- 18
- Trennstelle
- 20
- mittlerer
Bereich
- 22
- hinterer
Bereich
- 24
- Flansche
- 26
- Stirnwand
- 28
- Schweißpunkte
- 30
- Rippe
- 32
- Rippe
- 34
- Motorlager
- 36
- Schraubbolzen
- 38
- CO2-Schweißung
- 40
- Verschraubung
- 42
- Schrauben
- 44
- Schrauben
- 47
- wabenartige
Gitterstruktur
- 48
- rautenförmige Gitterstruktur
- 50
- gemischte
Gitterstruktur
- 52
- quadratischer
Gitterabschnitt
- 54
- Schulter
- 56
- Abschlußblech
- 58
- Abschlußblech