DE60210410T2

DE60210410T2 - Verfahren zum verbinden von geschlossenen trägern von zwei rahmenteilen

Info

Publication number: DE60210410T2
Application number: DE60210410T
Authority: DE
Inventors: T. John Berkley MCNALLY
Original assignee: Magna International Inc
Current assignee: Magna International Inc
Priority date: 2001-01-11
Filing date: 2002-01-10
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2022-01-11
Also published as: CA2433299A1; DE60210410D1; WO2002055363A2; EP1349767B1; CA2433299C; WO2002055363A3; US7121586B2; EP1349767A2; US20040056468A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft allgemein Fahrzeugrahmen und insbesondere auf einen modularen Fahrzeugrahmen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein Fahrzeugleiterrahmen umfasst typischerweise ein Paar von quer beabstandeten longitudinalen Längsträgern, die durch eine Reihe von transversalen Querelementen miteinander verbunden sind. Verschiedene Fahrzeugbaugruppen wie etwa der Motor, der Fahrgastraum, die Aufhängung usw. werden an dem Rahmen angebracht.
Um die Fertigungseffizienz zu verbessern, werden einige Fahrzeugleiterrahmen mit mehreren modularen Baugruppen aufgebaut. Jede Modulbaugruppe weist typischerweise zwei Längsträger-Rahmenabschnitte auf, die durch mindestens einen Querabschnitt miteinander verbunden sind. Die Module werden einzeln ausgebildet und weisen jeweils dazugehörige Fahrzeugkomponenten auf, die an ihnen angebracht werden. Die Module werden dann zusammengefügt und miteinander verbunden, wodurch der komplette Fahrzeugrahmen ausgebildet wird.
Da die Module kleiner und leichter sind als der gesamte Fahrzeugrahmen, sind die Module in einer Fertigungsumgebung leichter handzuhaben.
Für einige Anwendungen wird bevorzugt, dass Rahmenlängsträger bereitgestellt werden, die zumindest vordere Abschnitte davon aufweisen, die in einer Winkelbeziehung zueinander angeordnet sind. Mit anderen Worten, zumindest die vorderen Abschnitte der Längsträger sind nicht parallel zueinander, sondern vielmehr winklig, so dass sie einen größer werdenden Abstand zwischen sich aufweisen, je weiter sie sich nach hinten erstrecken. Die winklige Konfiguration der Längsträger erhöht die strukturelle Leistungsfähigkeit des Rahmens für bestimmte Anwendungen.
Wegen der Geometrien und der verbundenen Probleme hinsichtlich der Herstellbarkeit ist modularisierten Leiterrahmen-Baugruppen mit winklig angeordneten vorderen Längsträgerelementen nicht nachgegangen worden.
Erhöhte Geometrie- und Fertigungsschwierigkeiten für eine solche Anordnung werden außerdem eingebracht, wenn Längsträgerelemente mit geschlossenem Querschnitt erwünscht sind. Längsträgerelemente mit geschlossenem Querschnitt oder rohrförmige Längsträgerelemente sind insbesondere zum Vorderende eines Leiterrahmens hin erwünscht, da solche rohrförmigen Rahmenelemente zum Tragen der Last des Fahrzeugmotors geeigneter sind.
Die US-A-6 010 150 offenbart eine Rahmenanordnung für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zu dessen Fertigung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 8 bzw. 12.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fahrzeugleiterrahmen zu schaffen, der dadurch Vorteile hat, dass er sowohl einen modularen Aufbau als auch eine winklige Längsträgerkonfiguration zumindest zu seinem Vorderende hin aufweist. In Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch die Schaffung einer Rahmenanordnung für ein Kraftfahrzeug ge löst, die ein vorderes Modul und ein hinteres Modul umfasst. Das vordere Modul weist ein Paar von rohrförmigen vorderen Längsträgerabschnitten auf, die mittels eines Querabschnitts miteinander verbunden sind. Die vorderen Längsträgerabschnitte sind unter einem Winkel zueinander angeordnet, so dass sie einen größer werdenden Abstand zwischen sich aufweisen, je weiter sie sich nach hinten erstrecken. Das hintere Modul weist ein Paar von rohrförmigen hinteren Längsträgerabschnitten auf, die mittels eines Querabschnitts miteinander verbunden sind. Die hinteren Enden der vorderen Längsträgerabschnitte sind mit dazugehörigen vorderen Enden der hinteren Längsträgerabschnitte verbunden. Mindestens einer der Längsträgerabschnitte weist eine Einkerbung auf, die darin ausgebildet ist, um eine Verbindung davon mit dem damit dazugehörig verbundenen Längsträgerabschnitt zu ermöglichen. Die Einkerbung ermöglicht einem Endabschnitt von dem mindestens einen Längsträgerabschnitt, lateral gebogen zu werden, um eine Schnittstelle mit dem dazugehörigen, damit verbundenen Längsträgerabschnitt zu ermöglichen, und dann zurückgebogen zu werden, um mit dem dazugehörigen, damit verbundenen Längsträgerabschnitt verschweißt zu werden.
Es ist des weiteren eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Ausbilden einer modularen Rahmenanordnung für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen. Dieses Verfahren wird ausgeführt durch Bereitstellen eines vorderen Moduls, das ein Paar von vorderen Längsträgerabschnitten aufweist, die mittels eines Querabschnitts miteinander verbunden sind. Die vorderen Längsträgerabschnitte sind unter einem Winkel zueinander angeordnet, so dass sie einen größer werdenden Abstand zwischen sich aufweisen, je weiter sie sich nach hinten erstrecken. Es wird außerdem ein hinteres Modul bereitgestellt, das ein Paar von rohrförmigen hinteren Längsträgerabschnitten aufweist, die mittels eines Querabschnitts miteinander verbunden sind. Das vordere Modul wird daraufhin mit dem hinteren Modul verbunden, indem zunächst eine Einkerbung in einem Ende von mindestens einem der Längsträgerabschnitte ausgebildet wird, um einen ersten und einen zweiten Teilabschnitt auszubilden. Der erste Teilabschnitt wird nun gebogen, um den mindestens einen der Längsträgerabschnitte aufzuweiten, so dass dadurch das Ende des mindestens einen der Längsträgerabschnitte ein dazugehöriges Ende von einem angrenzenden der Längsträgerabschnitte aufnehmen kann. Nachfolgend wird der erste Teilabschnitt zurückgebogen, um das aufgeweitete Ende des mindestens einen Längsträgerabschnitts zu verengen. Die vorderen Enden der hinteren Längsträgerabschnitte werden hierauf mit hinteren Enden der vorderen Längsträgerabschnitte verschweißt.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung ein Verfahren bereitzustellen, das das Herstellen eines vorderen Moduls mit einem Paar von vorderen Längsträgerabschnitten, die mittels eines Querabschnitts miteinander verbunden sind, umfasst. Die vorderen Längsträgerabschnitte sind unter einem Winkel zueinander angeordnet, so dass die vorderen Längsträgerabschnitte einen größer werdenden Abstand zwischen sich aufweisen, je weiter sie sich nach hinten erstrecken. Die vorderen Längsträgerabschnitte weisen dazugehörige hintere Enden auf. Das Verfahren umfasst des weiteren Herstellen eines hinteren Moduls mit einem Paar von hinteren Längsträgerabschnitten, die mittels eines Querabschnitts miteinander verbunden sind. Die hinteren Längsträgerabschnitte weisen dazugehörige vordere Enden auf. Das Verfahren umfasst des weiteren das Verbinden des vorderen Moduls mit dem hinteren Modul, nachdem die Module hergestellt worden sind. Das Verbinden wird ausgeführt durch (a) das Biegen von mindestens einem Ende der Enden, so dass die hinteren Enden der vorderen Längsträgerabschnitte mit den vorderen Enden der hinteren Längsträgerabschnitte zusammenpassen, und (b) das Verschweißen der hinteren Enden mit den vorderen Enden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1A ist eine Draufsicht einer Ausführungsform einer winkligen modularen Fahrzeugrahmenanordnung der vorliegenden Erfindung.
1B ist eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform einer winkligen modularen Fahrzeugrahmenanordnung.
1C ist eine vergrößerte Ansicht eines in den 1A und 1B angezeigten eingekreisten Abschnitts.
2 ist eine Teildraufsicht des vorderen und des hinteren Moduls der modularen Fahrzeugrahmenanordnung von 1A, die vor der Verbindung gezeigt sind.
3A ist eine Teildraufsicht des in 2 gezeigten hinteren Moduls mit den Einkerbungen, die in den vorderen Enden der hinteren Längsträgerabschnitte ausgebildet sind.
3B ist eine perspektivische Ansicht eines vorderen Endabschnitts eines dazugehörigen hinteren Längsträgerabschnitts, der in 3A gezeigt ist.
3C ist eine perspektivische Ansicht eines vorderen Endabschnitts eines dazugehörigen hinteren Längsträgerabschnitts, wobei der Längsträgerabschnitt eine C-förmige Schnittkonfiguration aufweist.
4 ist eine Teildraufsicht des vorderen und des hinteren Moduls, die in 3A gezeigt sind und die mit lateral nach außen gebogenen ersten Teilabschnitten gezeigt sind.
5 ist eine Teildraufsicht des vorderen und des hinteren Moduls, die verbunden durch einen der ersten Teil abschnitte, der in seine ursprüngliche Position gebogen und verschweißt ist, gezeigt sind.
6 bis 8 sind Draufsichten alternativer Ausführungsformen der Einkerbung, die in einem der Längsträgerabschnitte ausgebildet ist.
9 ist eine Draufsicht des vorderen und des hinteren Moduls, wobei die Einkerbungen in den vorderen Längsträgerabschnitten ausgebildet sind.
10 ist eine Draufsicht des vorderen und des hinteren Moduls, die in 9 gezeigt sind, wobei die ersten Teilabschnitte lateral nach innen gebogen sind.
11 ist eine Draufsicht des vorderen und des hinteren Moduls, die in 10 gezeigt sind, wobei sie durch einen der ersten Teilabschnitte, der in seine ursprüngliche Position gebogen und verschweißt ist, verbunden sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1A zeigt eine die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpernde Rahmenanordnung 10, die ein vorderes Modul 12 und ein hinteres Modul 14 umfasst. Das vordere Modul 12 weist ein Paar von vorderen Längsträgerabschnitten 16, 18 auf, die mittels eines oder mehrerer Querabschnitte 20 miteinander verbunden sind. Die vorderen Längsträgerabschnitte 16, 18 sind unter einem Winkel zueinander angeordnet, so dass sie einen größer werdenden Abstand zwischen sich aufweisen, je weiter sie sich nach hinten erstrecken. Das hintere Modul 14 weist ein Paar von hinteren Längsträgerabschnitten 22, 24 auf, die durch wenigstens einen Querabschnitt 26 miteinander verbunden sind. Hintere Enden 28, 30 der jeweiligen vorderen Längsträgerabschnitte 16, 18 sind mit dazugehörigen vorderen Abschnitten 32, 34 der jeweiligen hinteren Längsträgerabschnitte 22, 24 verbunden. In der in den 1A–5 gezeigten Ausführungsform sind die vorderen Endabschnitte 32, 34 der hinteren Längsträgerabschnitte 22, 24 mit einer Einkerbung 36 versehen, um eine Verbindung der hinteren Längsträgerabschnitte 22, 24 mit den vorderen Längsträgerabschnitten 16, 18 zu ermöglichen, wie unten beschrieben wird. Die ausführlich in 1C gezeigte Einkerbung 36 ermöglicht, dass erste Teilabschnitte 46 der vorderen Endabschnitte 32, 34 der hinteren Längsträgerabschnitte lateral nach außen gebogen werden (aufgespreizt werden), um eine Schnittstelle mit den dazugehörigen hinteren Enden des vorderen Längsträgerabschnitts, die damit verbunden werden, zu ermöglichen, und dass sie dann zurückgebogen werden, um verschweißt zu werden, wie später ausführlicher beschrieben wird.
In einer Ausführungsform ist die gesamte Länge der hinteren Längsträgerabschnitte 22, 24 unter einem Winkel zueinander angeordnet, so dass sie einen größer werdenden Abstand zwischen sich aufweisen, je weiter sie sich nach hinten erstrecken, wie in 1B gezeigt ist. Der Winkel zwischen den hinteren Längsträgerabschnitten 22 und 24 ist derselbe Winkel, in dem die vorderen Längsträgerabschnitte 16, 18 zueinander angeordnet sind. Wie in 1A gezeigt ist, wird alternativ davon ausgegangen, dass lediglich die vorderen Abschnitte der hinteren Längsträger unter einem Winkel zueinander angeordnet sind, wobei ein solcher Winkel außerdem derselbe Winkel ist, unter dem die vorderen Längsträger 16, 18 zueinander angeordnet sind, wobei die größere Länge der hinteren Längsträgerabschnitte 22, 24 im allgemeinen parallel zueinander angeordnet ist. Dann werden die vorderen und hinteren Module 12, 14 ausgebildet, indem die jeweiligen Längsträgerabschnitte mit den dazugehören Querabschnitten miteinander zusammengefügt werden. Der vordere und der hintere Längsträgerabschnitt können durch einen Walzformungsprozess ausgebildet werden. Es wird außerdem davon ausgegangen, dass der vordere und der hintere Längsträgerabschnitt durch einen Hydroforming-Prozess ausgebildet werden kann.
Während hier die Längsträger 22 und 24 als "hintere" Längsträger bezeichnet werden, brauchen sie nicht die hintersten Längsträger in der Anordnung 10 zu sein. Vielmehr befinden sie sich in Bezug auf die vorderen Längsträger 12, 14 hinten, wobei es noch zusätzliche Längsträgerstrukturen weiter hinten hinter den Längsträgern 22, 24 geben kann.
Wie in 2 gezeigt ist, sind die vorderen Längsträgerabschnitte 16, 18 mit einem Querabschnitt 20 starr miteinander verbunden. Der Querabschnitt 20 kann ein Element entweder mit geschlossenem oder offenem Querschnitt sein und wird vorzugsweise durch einen Schweißprozess mit jedem vorderen Längsträgerbschnitt 16, 18 verbunden. Es wird außerdem davon ausgegangen, dass der Querabschnitt 20 über Befestigungselemente wie etwa Bolzen mit den Längsträgerabschnitten verbunden werden kann. Alternativ kann ein einteilig ausgebildeter Querabschnitt vorgesehen sein, z.B. in dem Fall, in dem ein Rahmenmodul durch eine U-förmige Rohrstruktur ausgebildet wird wie etwa eine, die in einem Hydroforming-Prozess gefertigt wird. In einem solchen Uförmigen Rahmenelement umfasst der Krümmungsabschnitt den lateral verbunden Querabschnitt und ist zur Vorderseite des Fahrzeugs hin angeordnet, wobei die freien hinteren Enden der Längsträgerabschnitte, die sich für eine Verbindung mit den hinteren Rahmenmodul-Längsträgerabschnitten nach hinten erstreckend, stehen gelassen werden.
Die vorderen Längsträgerabschnitte 16, 18 sind so zueinander konfiguriert, dass sie im allgemeinen einen Winkel θ1 zwischen sich ausbilden. Zwischen einer Längsachse 37 der Fahrzeugrahmenanordnung und einer Mittelachse 39 des vorderen Längsträgerabschnitts 16 ist ein Winkel α1 ausgebildet, wobei zwischen der Längsachse 37 und einer Mittelachse 41 des vorderen Längsträgerabschnitts 18 ein Winkel α2 ausgebildet ist. Die Konfiguration der Längsträgerabschnitte 16, 18 ist derart, dass α1 = α2 und α1 + α2 = θ1 ist.
Die hinteren Längsträgerabschnitte 22, 24 sind durch einen Querabschnitt 26 starr miteinander verbunden, wie in den 1A und 1B gezeigt ist. Der Querabschnitt 26 kann entweder ein Element mit geschlossenem Querschnitt oder ein Element mit offenem Querschnitt sein, wobei der Querabschnitt vorzugsweise durch einen Schweißprozess mit jedem hinteren Längsträgerabschnitt 22, 24 verbunden wird. Es wird außerdem davon ausgegangen, dass der Querabschnitt 26 über Befestigungselemente wie etwa Bolzen oder Nieten mit den Längsträgerabschnitten verbunden werden kann. Wie in 2 gezeigt ist, sind die vorderen Endabschnitte 32, 34 so zueinander konfiguriert, dass sie einen Winkel θ2 zwischen sich ausbilden. Zwischen einer Längsachse 37 und einer Mittelachse 43 des vorderen Endabschnitts 32 ist ein Winkel β1 ausgebildet, wobei zwischen der Längsachse 37 und einer Mittelachse 45 des vorderen Endabschnitts 34 ein Winkel β2 ausgebildet ist. Die Konfiguration der Längsträgerabschnitte 22, 24 ist derart, dass β1 = β2 und β1 + β2 = β2 ist.
Es wird bevorzugt, dass das vordere Modul und das hintere Modul so konfiguriert und hergestellt werden, dass die Winkel θ1 und β2 im wesentlichen gleich sind. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass sich 81 und θ2 bis zu etwa 2° unterscheiden können.
Die in 3A gezeigten Einkerbungen 36 sind in den vorderen Endabschnitten 32, 34 des jeweiligen hinteren Längsträgers 22, 24 ausgebildet. Die Einkerbungen 36 verlaufen vertikal durch in 3B gezeigte obere bzw. untere Abschnitte 38, 40 der vorderen Endabschnitte 32, 34. Wie in 3A gezeigt ist, weisen die Einkerbungen 36 einen (in Bezug auf die Mittelachse 43, 45 der dazugehörigen vorderen Endabschnitte 32, 34) längs verlaufenden Schlitzabschnitt 42 auf. Eine kreisförmige Aussparung 44 mit einem Durchmesser, der die Querbreite des Schlitzabschnitts 42 übertrifft, ist an einem am meisten innenliegenden hinter sten Ende des Schlitzabschnitts 42 ausgebildet, so dass die Einkerbung 36 in jedem hinteren Längsträgerabschnitt 22, 24 zu einer schlüssellochförmigen, vertikal verlaufenden Öffnung ausgebildet ist. Die Einkerbung 36 schafft erste und zweite Teilabschnitte 46, 48 in Bezug auf die Außen- und Innenseiten (jeweils) der hinteren Längsträgerabschnitte 22, 24.
Wie in 3B gezeigt ist, entspricht eine Längsöffnung 49, die durch einen Innenumfang eines hinteren Längsträgerabschnitts 22 definiert wird, einer Ausführungsform der hinteren Längsträgerabschnitte 22, 24, die aus rohrförmigen Elementen mit einem im allgemeinen rechtwinkligen Querschnitt hergestellt werden. Es wird angemerkt, dass die vorderen Längsträgerabschnitte 16, 18 ebenso eine im allgemeinen rechtwinklige Schnittkonfiguration aufweisen können. Weitere Ausführungsformen der vorderen und hinteren Längsträgerabschnitte weisen andere Konfigurationen mit geschlossenem Querschnitt auf, wie etwa fünfseitige und unregelmäßig geformte Querschnitte. Die rohrförmigen Längsträgerabschnitte können in einem Hydroforming-Prozess ausgebildet werden wie etwa der, der in dem US-Patent 5.979.201 beschrieben ist, das durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird. Es wird außerdem davon ausgegangen, dass hintere und vordere Längsträgerabschnitte durch einen Walzformungsprozess ausgebildet werden können. Es wird außerdem davon ausgegangen, dass auch Konfigurationen mit offenem Querschnitt für die hinteren Längsträgerabschnitte verwendet werden können, wie etwa eine C-förmige Konstruktion, wie sie in 3C gezeigt ist, und weitere Konfigurationen mit offenem Querschnitt, die an einer Seite offen sind. Vordere und hintere Module 12, 14 werden dann ausgebildet, indem jeweilige Längsträgerabschnitte mit Querabschnitten miteinander verbunden werden. Um eine feste Verbindung zwischen den vorderen Längsträgerabschnitten 16, 18 und den hinteren Längsträgerabschnitten 22, 24 sicherzustellen, kann es für die vorderen Längsträgerabschnitte 16, 18 von Vorzug sein, so konfiguriert zu sein, dass ihre äußere Umfangsfläche so geformt ist, dass sie der inneren Umfangsfläche der hinteren Längsträgerabschnitte 22, 24 entspricht. In 3B ist z.B. ein hinterer Längsträgerabschnitt 22 mit der rechtwinkligen Rohrkonfiguration gezeigt. Eine bevorzugte Konfiguration des vorderen Längsträgerabschnitts, der zusammen mit diesem rechtwinkligen, rohrförmigen hinteren Längsträgerabschnitt verwendet werden soll, weist eine ähnliche rechtwinklige rohrförmige Konfiguration einer Größe auf, die hinreichend klein ist, um mit der Öffnung 49 in Eingriff zu gelangen. Es wird angemerkt, dass die jeweiligen Schnittgeometrien der vorderen und hinteren Längsträgerabschnitte jedoch nicht völlig gleich zu sein brauchen (z.B. beide rechtwinklig), um das hier beschriebene Verfahren der vorliegenden Erfindung umzusetzen. Zum Beispiel kann es bevorzugt sein, vordere Längsträgerabschnitte mit einer offenen Schnittkonfiguration (wie etwa eine C-förmige Konfiguration) mit hinteren Längsträgerabschnitten mit einer geschlossenen Schnittkonfiguration (wie etwa eine Rechteckkonfiguration) ineinander zu stecken.
Um ein in 4 gezeigtes teleskopartiges Einpassen der vorderen Längsträgerabschnitte 16, 18 in den hinteren Längsträgerabschnitten 22, 24 zu ermöglichen, werden die ersten Teilabschnitte 46 lateral nach außen gebogen, wobei ein in 3A gezeigter Querabstand 50 einer Öffnung 49 wirksam auf einen hinreichenden, relativ größeren Abstand 50', der in 4 gezeigt ist, aufgeweitet wird, um den vorderen Längsträgerabschnitten 16, 18 zu ermöglichen, darin in Eingriff zu gelangen.
Die kreisförmigen Aussparungen 44 dienen als Biegepunkte zum Biegen eines Materials der hinteren Längsträgerabschnitte 22, 24 und ermöglichen, dass die ersten Teilabschnitte 46 ohne übermäßige Spannungskonzentrationen im Material gebogen werden. Da die kreisförmigen Aussparungen 44 glatte Ränder aufweisen, gibt es keine scharfen Ecken, um eine Spannung in den ersten Teilabschnitten zu konzentrieren, wobei die durch das Biegen von Material erzeugte Span nung deutlich gleichmäßig entlang der Ränder der kreisförmigen Aussparungen 44 verteilt wird. Abgesehen davon ermöglichen die Einkerbungen 36, dass die ersten Teilabschnitte 46 ohne eine übermäßige Verdünnung, Dehnung oder Knickung des Materials in der Nähe der Einkerbungen 36 gebogen werden.
Nach dem Biegevorgang wird das vordere Modul 12 eine Strecke (in Bezug auf das hintere Modul oder umgekehrt) längs der Längsachse 37 in die mit dem Pfeil A in 4 angezeigte Richtung bewegt, so dass die hinteren Enden 28, 30 der vorderen Längsträger 16, 18 gleitend in den erweiterten Öffnungen 49 in den vorderen Endabschnitten 32, 34 der hinteren Längsträgerabschnitte 22, 24 aufgenommen werden, wie in 5 gezeigt ist. Die ersten Teilabschnitte 46 werden daraufhin beide quer in ihre ursprünglichen Positionen zurückgebogen, wie für den ersten Teilabschnitt 46 des hinteren Längsträgerabschnitts 22 in 5 gezeigt ist. Das vordere und das hindere Modul 12, 14 werden danach zusammengeschweißt, wie in 5 mit 52 für den vorderen Längsträgerabschnitt 16 und den hinteren Längsträgerabschnitt 22 gezeigt ist, wodurch die Module sicher aneinander befestigt werden. Es ist klar, dass 5 lediglich zu Erläuterungszwecken vorgesehen ist, und dass es bevorzugt wird, dass beide erste Teilabschnitte 46 in ihre ursprünglichen Positionen zurückgebogen werden, bevor sie in einer separaten Station verschweißt werden. Die hinteren Längsträger 22, 24 werden auch an den Einkerbungen 36 verschweißt, um einen zusätzlichen Schweißverbindungsbereich zu ermöglichen und um die Verbindung des vorderen und des hinteren Moduls 12, 14 weiter zu sichern.
Wie oben beschrieben ist, sind die Einkerbungen 36 konfiguriert, um ein Biegen der ersten Teilabschnitte 46 zu ermöglichen und um eine Spannungskonzentration in dem Material in der Nähe der Einkerbungen 36 sowie ein Knicken des Materials in der Nähe der Einkerbungen 36 zu verringern. Es gibt verschiedene weitere Ausführungsformen einer Einker bung 36, die ein Biegen der ersten Teilabschnitte 46 ermöglichen können, ohne deutliche Spannungskonzentrationen oder ein Knicken zu erzeugen. 6 zeigt eine Ausführungsform, die einen im wesentlichen geraden, längs verlaufenden Schlitzabschnitt 54 verwendet. Eine kreisförmige Aussparung 56 mit einem Durchmesser, der im wesentlichen gleich der Querbreite des Schlitzabschnitts 54 ist, ist an einem hinteren Ende des Schlitzabschnitts 54 ausgebildet.
7 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform der Einkerbung 36. Die Einkerbung dieser Ausführungsform weist einen im allgemeinen längs verlaufenden Abschnitt 58 auf. Ein bogenförmiger Abschnitt 60 ist so konfiguriert, dass die Einkerbung 36 sich in Richtung des ersten Teilabschnitts 46 krümmt (mit anderen Worten lateral nach außen), wobei er einen gekrümmten Rand 62 an einem hinteren Ende der Einkerbung 36 aufweist. Wie in 7 gezeigt ist, kann die Einkerbung dieser Ausführungsform im allgemeinen L-förmig sein.
Eine in 8 gezeigte weitere Ausführungsform der Einkerbung 36 weist einen im allgemeinen geraden Schlitzabschnitt 64 und eine kreisförmige Aussparung 66 an einem hinteren Ende der Einkerbung 36 auf. Die Einkerbung 36 ist in Bezug auf die Mittelachse 43 schräg angeordnet, so dass die Einkerbung in Richtung des ersten Teilabschnitts 46 abgewinkelt ist.
Es wird außerdem davon ausgegangen, dass die Einkerbungen 36, wie sie hier voranstehend beschrieben sind, in den hinteren Enden 28, 30 der vorderen Längsträgerabschnitte 16, 18 ausgebildet sein können, wie in 9 gezeigt ist. Die ersten Teilabschnitte 66 dieser Ausführungsform werden lateral nach innen gebogen, wie in 10 gezeigt ist, so dass die hinteren Längsträgerabschnitte 22, 24 gleitend in einem Innenumfang der vorderen Längsträgerabschnitte 16, 18 aufgenommen werden können, wie in 11 gezeigt ist. Die ersten Teilabschnitte 66 werden daraufhin lateral nach außen zu ihren jeweiligen ursprünglichen Positionen gebogen, wie für den ersten Teilabschnitt 66 des vorderen Längsträgerabschnitts 18 in 11 gezeigt ist. Eine Verbindung zwischen dem vorderen Modul 12 und dem hinteren Modul 14 wird hierauf durch Verschweißen, Kleben oder mechanische Befestigungselemente sicher ausgebildet.
Anhand des voranstehend Angeführten kann klar erkannt werden, dass in der Ausführungsform, in der die Teilabschnitte an den vorderen Enden der hinteren Trägerabschnitte vorgesehen sind, die äußeren Teilabschnitte nach außen gebogen werden, und dass dort, wo die Teilabschnitte an den hinteren Enden der vorderen Trägerabschnitte vorgesehen sind, die inneren Teilabschnitte nach innen gebogen werden.
Als eine weitere Ausführungsform wird in Betracht gezogen, dass lediglich einer der Längsträger (entweder einer der vorderen Längsträgerabschnitte oder einer der hinteren Längsträgerabschnitte) mit einer Einkerbung versehen und lateral gebogen werden muss. In diesem Fall ist es notwendig, dass der einzelne Teilabschnitt deutlich stärker (z.B. etwa zweimal stärker) gebogen wird als in dem Fall, in dem zwei zu biegende Rahmenabschnitte mit Einkerbungen vorgesehen sind. Als noch eine weitere Ausführungsform ist es außerdem möglich, eine Einkerbung in einem hinteren Ende eines einzelnen vorderen Längsträgerelements und eine Einkerbung in einem vorderen Ende eines einzelnen hinteren Längsträgerelements auf gegenüberliegenden Seiten des Rahmens vorzusehen. Während es ferner möglich ist, die ersten Teilabschnitte vollständig zu entfernen, anstatt sie vor dem Verschweißen zurückzubiegen, wird dies jedoch nicht bevorzugt, da es weniger Oberflächenbereich für die Schweißverbindung bereitstellt.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sowohl das vorgefertigte vordere als auch das vor gefertigte hintere Modul ausgebildet und zusammengefügt werden können, wobei das vordere Modul winklige Längsträger aufweist. Die Module können nach ihrem Zusammenbau unabhängig von der winkligen Geometrie der vorderen Längsträger miteinander verbunden werden.
Während die vorliegende Erfindung in Bezug auf die oben genannten beispielhaften Ausführungsformen beschrieben worden ist, können selbstverständlich verschiedene Änderungen innerhalb des Umfangs der Erfindung, wie er in den nachstehenden Ansprüchen definiert ist, vorgenommen werden.

Claims

Rahmenanordnung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit: einem vorderen Modul (12) mit einem Paar von vorderen Längsträgerabschnitten (16, 18), einem hinteren Modul (14) mit einem Paar von hinteren Längsträgerabschnitten (22, 24), die mittels eines Querabschnitts (26) miteinander verbunden sind, hinteren Enden (28, 30) der vorderen Längsträgerabschnitte (16, 18), die mit dazugehörigen vorderen Enden (32, 34) der hinteren Längsträgerabschnitte (22, 24) verbunden sind, die unter demselben Winkel zueinander angeordnet sind, unter dem die vorderen Längsträgerabschnitte (16, 18) zueinander angeordnet sind, wobei mindestens einer der Längsträgerabschnitte eine rohrförmige Struktur umfasst, die eine Einkerbung (36) aufweist, die in einem Endabschnitt davon ausgebildet ist, um eine Verbindung davon mit dem damit dazugehörig verbundenen Längsträgerabschnitt zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass die vorderen Längsträgerabschnitte des vorderen Moduls miteinander mittels eines Querabschnitts (20) verbunden sind und unter einem Winkel (θ1) zueinander angeordnet sind, deart, dass die vorderen Längsträgerabschnitte (16, 18) ei nen größer werdenden Abstand zwischen sich aufweisen, je weiter sie sich nach hinten erstrecken, und dass die Einkerbung (36) dem Endabschnitt von dem mindestens einen Längsträgerabschnitt ermöglicht, lateral gebogen zu werden, um eine Schnittstelle mit dem dazugehörigen, damit verbundenen Längsträgerabschnitt zu ermöglichen, und dann zurückgebogen zu werden, um mit dem dazugehörigen, damit verbundenen Längsträgerabschnitt verschweißt zu werden.
Rahmenanordnung (10) nach Anspruch 1, bei der die hinteren Längsträgerabschnitte (22, 24) unter einem Winkel zueinander angeordnet sind, derart dass die hinteren Längsträgerabschnitte einen größer werdenden Abstand zwischen sich aufweisen, je weiter sie sich nach hinten erstrecken.
Rahmenanordnung (10) nach Anspruch 1, bei der die hinteren Längsträgerabschnitte (22, 24) im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und dazugehörige vordere Endabschnitte (32, 34) umfassen, die in bezug auf dazugehörige hintere Längsträgerabschnitte lateral nach innen gewinkelt sind.
Rahmenanordnung (10) nach Anspruch 1, bei der der mindestens eine Längsträgerabschnitt, der die Einkerbung (36) aufweist, zwei Längsträgerabschnitte (22, 24) umfasst.
Rahmenanordnung (10) nach Anspruch 4, bei der die zwei Längsträgerabschnitte, die die Einkerbung aufweisen, die hinteren Längsträgerabschnitte (22, 24) umfassen.
Rahmenanordnung (10) nach Anspruch 5, bei der der Winkel (θ1) zwischen den vorderen Längsträgerabschnitten (16, 18) um nicht mehr als etwa 2° von dem Winkel (θ2) zwischen den hinteren Längsträgerabschnitten (22, 24) abweicht.
Rahmenanordnung (10) nach Anspruch 6, bei der der Winkel (θ1) zwischen den vorderen Längsträgerabschnitten (16, 18) ungefähr derselbe ist wie der Winkel (θ2) zwischen den hinteren Längsträgerabschnitten (22, 24).
Verfahren zum Ausbilden einer Rahmenanordnung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit den folgenden Schritten: Bereitstellen eines vorderen Moduls (12) mit einem Paar von rohrförmigen vorderen Längsträgerabschnitten (16, 18), Bereitstellen eines hinteren Moduls (14) mit einem Paar von rohrförmigen hinteren Längsträgerabschnitten (22, 24), die mittels eines Querabschnitts (26) miteinander verbunden sind, Verbinden des vorderen Moduls (12) mit dem hinteren Modul, durch Ausbilden einer Einkerbung (36) in einem Ende (32, 34) von mindestens einem der Längsträgerabschnitte (22, 24), um einen ersten und einen zweiten Teilabschnitt (46, 48) auszubilden, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Verbinden der vorderen Längsträgerabschnitte (16, 18) des vorderen Moduls (12) miteinander mittels eines Querabschnitts (20), wobei die vorderen Längsträgerabschnitte (16, 18) unter einem Winkel (β1) zueinander angeordnet sind, derart dass die vorderen Längsträgerabschnitte (16, 18) einen größer werdenden Abstand zwischen sich aufweisen, je weiter sie sich nach hinten erstrecken, und des weiteren Verbinden des vorderen Moduls (12) mit dem hinteren Modul (14), durch Biegen des ersten Teilabschnitts (46), um das Ende (32, 34) des mindestens einen Längsträgerabschnitts (22, 24) aufzuweiten, um ein dazugehöriges Ende (28, 30) von einem angrenzenden der Längsträgerabschnitte aufzunehmen, Biegen des ersten Teilabschnitts (46) nach hinten, um das aufgeweitete Ende (28, 30) des mindestens einen Längsträgerabschnitts (22, 24) zu verengen, und Verschweißen der vorderen Enden (32, 34) der hinteren Längsträgerabschnitte (22, 24) mit hinteren Enden (28, 30) der vorderen Längsträgerabschnitte (16, 18).
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die hinteren Längsträgerabschnitte (22, 24) unter einem Winkel (θ2) zueinander angeordnet sind, so dass die hinteren Längsträgerabschnitte einen größer werdenden Abstand zwischen sich aufweisen, je weiter sie sich nach hinten erstrecken.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die hinteren Längsträgerabschnitte (22, 24) im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und dazugehörige vordere Endabschnitte (32, 34) umfassen, die in bezug auf die dazugehörigen hinteren Längsträgerabschnitte lateral nach innen gewinkelt sind.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Ausbilden einer Einkerbung (36) in einem Ende von zumindest einem der Längsträgerabschnitte das Ausbilden von Einkerbungen in vorderen Enden (32, 34) von den hinteren Längsträgerabschnitten (16, 18) umfasst.
Verfahren zum Ausbilden einer Rahmenanordnung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit den folgenden Schritten: Herstellen eines vorderen Moduls (12) mit einem Paar von vorderen Längsträgerabschnitten (16, 18), die dazugehörige hintere Enden (28, 30) aufweisen, Herstellen eines hinteren Moduls (14) mit einem Paar von hinteren Längsträgerabschnitten (22, 24), die mittels eines Querabschnitts (26) miteinander verbunden sind, wobei die hinteren Längsträgerabschnitte dazugehörige vordere Enden (32, 34) aufweisen, Verbinden des vorderen Moduls (12) mit dem hinteren Modul (14) nachdem die Module hergestellt wurden, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Verbinden der vorderen Längsträgerabschnitte (16, 18) des vorderen Moduls (12) miteinander mittels eines Querabschnitts (20), wobei die vorderen Längsträgerabschnitte (16, 18) unter einem Winkel (θ1) zueinander angeordnet sind, derart dass die vorderen Längsträgerabschnitte (16, 18) einen größer werdenden Abstand zwischen sich aufweisen, je weiter sie sich nach hinten erstrecken, und Verbinden des vorderen Moduls (12) mit dem hinteren Modul (14) durch Ausführen (a) des Biegens von mindestens einem Ende der Enden, so dass die hinteren Enden (28, 30) der vorderen Längsträgerabschnitte (16, 18) mit den vorderen Enden (32, 34) der hinteren Längsträgerabschnitte (22, 24) zusammenpassen, und (b) des Verschweißens der hinteren Enden (28, 30) mit den vorderen Enden (32, 34).
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das mindestens eine Ende ein vorderes Ende eines ersten Längsträgerabschnitts der hinteren Längsträgerabschnitte (22, 24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das mindestens eine Ende des weiteren ein vorderes Ende eines zweiten Längsträgerabschnitts der hinteren Längsträgerabschnitte (22, 24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das mindestens eine Ende des weiteren ein hinteres Ende (28, 30) eines ersten Längsträgerabschnitts der vorderen Längsträgerabschnitte (16, 18) umfasst, wobei der erste Längsträgerabschnitt der hinteren Längsträgerabschnitte (22, 24) relativ zu dem ersten Längsträgerabschnitt der vorderen Längsträgerabschnitte (16, 18) auf einer gegenüberliegenden Seite der Rahmenanordnung liegt.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das mindestens eine Ende ein hinteres Ende eines ersten Längsträgerabschnitts der vorderen Längsträgerabschnitte (16, 18) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das mindestens eine Ende ein hinteres Ende von einem zweiten Längsträgerabschnitt der vorderen Längsträgerabschnitte (16, 18) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Herstellung des vorderen Moduls (12) das Hydroformen der Längsträgerabschnitte (16, 18) aus einem Rohling umfasst, bevor die Längsträgerabschnitte mittels des Querabschnitts (20) miteinander verbunden werden.