DE10257260B4 - Vorderrahmen für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Längsträger hierfür sowie einen solchen aufweisende Aluminiumkarosserie - Google Patents

Vorderrahmen für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Längsträger hierfür sowie einen solchen aufweisende Aluminiumkarosserie Download PDF

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Abstract

Vorderrahmen für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem in Kraftfahrzeug-Längsrichtung verlaufenden, als Extrusionsprofil (4) ausgebildeten Längsträger (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Längsträger einen Konturverlauf hat, bei dem sich an einen waagerechten Längsträgerabschnitt ein schräg verlaufender Längsträgerabschnitt und an diesen wiederum ein waagerecht verlaufender Längsträgerabschnitt anschließt, und dass das Extrusionsprofil (4) ein seitlich offenes Aluminiumstrangpressprofil (2) ist, welches in der Vertikalen einen von einer waagerechten Geraden abweichenden Konturverlauf hat und im Konturverlauf derart harmonisch ausgebildet ist, dass eine optimierte Energieaufnahme erzielt wird.

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1 sowie durch die Merkmale des Anspruchs 11.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die vorstehend diskutierte Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
  • 1 eine schematisch vereinfachte Seitenansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Längsträgers;
  • 2 einen Schnitt längs der Linie A-A des in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Längsträgers;
  • 3 eine Detailansicht X des in 1 und 2 gezeigten Längsträgers nach ei ner erfolgten Reparatur;
  • 4 eine Frontansicht Y des in 1 bis 3 gezeigten Längsträgers;
  • 5 schematisch vereinfachte Seitenansichten verschiedener Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Extrusionsprofils in den drei Teilfiguren 5a) bis 5c);
  • 6 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Extrusionsprofils, welches einseitig mit einem Abschlussblech verschlossen ist; und
  • 7 die in 6 gezeigte, weitere Variante eines erfindungsgemäßen Extrusionsprofils, welches beiderseits mit Schließblechen verschlossen ist.
  • 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.
  • 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.
  • Im mittleren Bildabschnitt von 1 ist ein strichpunktierter Bereich X eingezeichnet. Dieser deutet eine vordefinierte Trennstelle 18 an, die für den Reparaturfall vorgesehen ist.
  • Die in 1 schematisch vereinfacht dargestellte Gitterstruktur weist dort Gitterstäbe unterschiedlicher Wandstärke auf. Die Gitterstruktur kann auch Gitterstäbe gleicher oder variierender Wandstärke aufweisen.
  • 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.
  • Gleiche oder gleichwirkende Teile sind in den 1 bis 7 zur Vereinfachung der Darstellung mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die in 6 gezeigte Variante eines Extrusionsprofils 4 ist in 7 mit einem weiteren Abschlussblech 58 abgedeckt gezeigt.
  • 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.
  • 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

Claims (11)

  1. Vorderrahmen für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem in Kraftfahrzeug-Längsrichtung verlaufenden, als Extrusionsprofil (4) ausgebildeten Längsträger (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Längsträger einen Konturverlauf hat, bei dem sich an einen waagerechten Längsträgerabschnitt ein schräg verlaufender Längsträgerabschnitt und an diesen wiederum ein waagerecht verlaufender Längsträgerabschnitt anschließt, und dass das Extrusionsprofil (4) ein seitlich offenes Aluminiumstrangpressprofil (2) ist, welches in der Vertikalen einen von einer waagerechten Geraden abweichenden Konturverlauf hat und im Konturverlauf derart harmonisch ausgebildet ist, dass eine optimierte Energieaufnahme erzielt wird.
  2. Vorderrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem vorderen Bereich (6) des Extrusionsprofils (4) eine Aussparung (8) für die Aufnahme eines rahmenseitigen Motorlagers (34) vorgesehen ist.
  3. Vorderrahmen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vordefinierte Trennstellen (18) für den Reparaturfall vorgesehen sind.
  4. Vorderrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im vorderen Bereich (6) am Extrusionsprofil (4) Flansche (14, 16) vorgesehen sind, zur Befestigung von Crashboxen, Deformationselementen, Frontmodulen oder dergleichen.
  5. Vorderrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Extrusionsprofil (4), vorzugsweise in einem mittleren Bereich (20) und/oder in einem hinteren Bereich (22), Flansche (24) vorgesehen sind, zur Befestigung einer Stirnwand (26).
  6. Vorderrahmen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Stirnwand (26) mit dem Extrusionsprofil (4) in einem in Fahrzeuglängsrichtung dem Stirnwand-Anschlussflansch (24) abgewandten Bereich über eine CO2-Schweißung erfolgt.
  7. Vorderrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das seitlich offene Extrusionsprofil (4) abschnittsweise mit zusätzlichen Blechen (56, 58) verschließbar ist.
  8. Vorderrahmen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschlussblech (56, 58) mit dem Extrusionsprofil vermittels Lochschweißung entlang der Stege verbindbar ist.
  9. Vorderrahmen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließblech (56, 58) mit dem Extrusionsprofil (4) vermittels Laser-, Vibrations- oder CO2-Schweißung verbindbar ist.
  10. Vorderrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Extrusionsprofil (4) im in Fahrzeuglängsrichtung hinteren oberen Bereich eine Schulter (54) vorgesehen ist, zur Befestigung einer Rahmenkopfabstützung oder zur Anbindung einer vorderen Federbeinaufnahme.
  11. Aluminiumkarosserie, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Vorderrahmen aus Aluminium nach einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist.
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