DE19633910A1 - Rahmen für ein Fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rahmen für ein Fahrzeug nach dem Oberbe­ griff der Ansprüche 1 und 2.

Aus der JP 5-65076 A ist ein Längsträger bekannt, der von einem Mehrkammer- Hohlprofil gebildet wird. An den Endabschnitt des Längsträgers ist ein Stoßfänger angebunden. Um im Crashfall eine hohe Kraftspitze bei einsetzender Verformung des Längsträgers zu vermeiden, sind die Trennwände des Mehrkammer-Hohlprofils mit bogenförmigen Ausnehmungen versehen. Da diese Ausnehmungen im inneren des Profils liegen, ist ein vergleichsweise hoher Bearbeitungsaufwand, beispielsweise durch Fräsen, erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, den bekannten Rahmen für ein Fahrzeug weiterzu­ bilden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 jeweils für sich oder in Kombination gelöst.

Durch den gemäß Anspruch 1 vorgesehenen Spalt zwischen Längsträger und Stoßfänger wird in der Anfangsphase eines Crashs zunächst die vom Stoßfänger aufgenommene Energie nur über den Flansch auf die Seitenfläche(n) des Längs­ trägers übertragen. Durch diese Art der Krafteinleitung über den Flansch wird im Seitenbereich des Längsträgers eine "Störstelle" erzeugt, durch die ein schnelles und gleichmäßiges Faltbeulen des Längsträgers eingeleitet wird, sobald nach der Überbrückung des Spaltes (durch Verkürzung des Längsträgers aufgrund der loka­ len Faltenbildung) der Endabschnitt des Längsträgers am Stoßfänger unmittelbar zur Anlage kommt. Damit wird ein gleichmäßiger Energieabbau ohne Spitze im Kraftverlauf erreicht.

Der erfindungsgemäße Spalt verursacht keinen nennenswerten Zusatzaufwand bei der Herstellung des Fahrzeugrahmens. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der Möglichkeit, durch den Spalt zwischen Stoßfänger und Längsträger Toleranzen in Fahrzeuglängsrichtung auffangen zu können.

Anspruch 2 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Vermeidung einer Kraftspitze in der Anfangsphase eines Crashs auf: Durch eine Abschrägung nach Anspruch 2 ent­ steht ein keilförmiger Spalt zwischen der Stirnseite des Längsträger-Endabschnitts und dem Stoßfänger, der die Anlagefläche zwischen den beiden Bauteilen verklei­ nert. Dadurch wird die Einleitung der Längsträgerverformung bereits bei relativ geringen Kräften ermöglicht, so daß erst gar keine Spitze im Kraftverlauf entsteht. Die Abschrägung ist in besonders kostengünstiger Weise durch einfachen Be­ schnitt des Längsträgers von seiner Außenseite her möglich.

Die Verbindung zwischen dem Längsträger und dem Stoßfänger gemäß Anspruch 1 und 2 erfolgt erfindungsgemäß über ein als Flansch bezeichnetes Verbindungs­ element. Durch den Flansch wird eine direkte Verbindung zwischen Längsträger und Stoßfänger, beispielsweise durch stumpfe Verschweißung, ersetzt und der erfindungsgemäße Abstand bzw. Keilspalt ermöglicht. Der Flansch ist bevorzugt am Stoßfänger angeordnet und weist wenigstens einen in Richtung des Längsträ­ gers verlaufenden Abschnitt auf, der entweder in den Längsträger eingesteckt wird oder den Längsträger außen überlappt. Der Flansch wird seinerseits über übliche Verbindungstechniken mit dem Längsträger bzw. dem Stoßfänger verbunden. Durch den Flansch kann das Verformungsverhalten zusätzlich beeinflußt werden.

Der Stoßfänger kann über ein weiteres Deformationselement am Längsträger angeordnet sein. Beispielsweise kann der Stoßfänger über einen Pralldämpfer und eine Aufnahme (siehe Anspruch 7) am Längsträger befestigt werden. Auch andersartige Zwischenelemente sind denkbar. Der Einfachheit halber wird nachfol­ gend im Zusammenhang mit dieser Anmeldung der allgemeine Begriff "Stoßfänger" verwendet, wobei selbstverständlich auch die mittelbare Anbindung des Stoßfängers mit eingeschlossen ist.

Der Längsträger wird bevorzugt von einem Profil mit einem geschlossenen Quer­ schnitt gebildet, das entweder einstückig ausgebildet oder aus zwei oder mehreren Teilen zusammengesetzt ist. Das Profil ist im Querschnitt rechteck- oder mehreck­ förmig oder weist einen runden bzw. ovalen Querschnitt auf. Grundsätzlich sind auch offene Profile denkbar.

Eine einzelne Abschrägung gemäß Anspruch 2 ist im Prinzip für die erfindungs­ gemäße Wirkung ausreichend. Besonders vorteilhaft ist es jedoch gemäß An­ spruch 3, symmetrische Abschrägungen, in der Regel in Form zweier gegenüber­ liegender Abschrägungen, vorzusehen. Zwar wird durch die Verbindung über den Flansch eine Führung des Längsträgers erreicht, jedoch könnte sich der Längsträ­ ger bei asymmetrischer Abschrägung unter der Krafteinwirkung bei einem Crash entsprechend der Abschrägung ausrichten und in eine vollflächige Anlage kippen. Durch die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 wird sichergestellt, daß der gewünschte Effekt einer verminderten Anlagefläche auch unter dem Einfluß großer Kräfte erhalten bleibt.

Entscheidenden Einfluß auf den Beginn des energieabbauenden Faltens des Längsträgers hat die Verbindung zwischen dem Längsträger und dem Flansch. Erfolgt gemäß Anspruch 4 die Verschweißung zwischen den beiden Elementen nur entlang eines Teils der Anlagefläche, so wird die Krafteinleitung auf einen Teilbereich der Wände des Längsträgers begrenzt und auf diese Weise eine lokal begrenzte "Störstelle" geschaffen, durch die die Faltenbildung im Längsträger ge­ zielt beeinflußt werden kann. Die partielle Verschweißung ergibt eine nur geringe zusätzliche Versteifung, ohne nennenswerte Behinderung der Faltenbildung im Längsträger.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen nach Anspruch 1 und 2 können selbstver­ ständlich auch kombiniert werden: Reagiert beispielsweise der Längsträger trotz des erfindungsgemäßen Spaltes (Anspruch 1) und der begrenzten Verschweißung (Anspruch 4) noch zu steif, d. h. erreicht die Kraft in der Anfangsphase des Crashs noch zu hohe Werte, kann durch die die Anbringung von Abschrägungen am Längsträger-Endabschnitt gemäß Anspruch 2 eine weitere Verringerung der an­ fangs erforderlichen Verformungskräfte erreicht werden.

Anspruch 5 beschreibt eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung. Bei einem Längsträger mit wenigstens zwei zueinander parallelen Wänden kann der Flansch in besonders einfacher Weise als U-förmiger "Schuh" ausgebildet werden, der den Längsträger beispielsweise entweder rechts und links oder unten und oben umgreift.

Durch die Verschweißung gemäß Anspruch 6 werden die steifen Eckbereiche des im Querschnitt rechteckähnlichen Längsträgers von der Verschweißung mit dem Flansch ausgenommen, so daß die Krafteinleitung vom Stoßfänger über die Flan­ sche ausschließlich in die relativ weichen Mittenbereiche der Längsträgerwände erfolgt. Hierdurch kann in einfacher Weise das Faltenbeulen des Längsträgers ein­ geleitet werden.

Stoßfänger moderner Fahrzeuge sind häufig über Pralldämpfer mit den Längsträ­ gern verbunden. Die Pralldämpfer beinhalten Verformungselemente, die bei ge­ ringen Kollisionsgeschwindigkeiten einen begrenzten und reversiblen Einfede­ rungsweg für den Stoßfänger zur Verfügung stellen, ohne daß die dahinter lie­ gende Fahrzeugstruktur beschädigt wird. Gemäß Anspruch 7 wird vorgeschlagen, anstelle der direkten Verbindung zwischen Stoßfänger und Längsträger eine Auf­ nahme vorzusehen, die den Querschnitt des Längsträgers überdeckt und ihrerseits den Pralldämpfer trägt. Die Aufnahme ist über Flansche mit dem Längsträger verbunden. Darüber hinaus können in die Aufnahme weitere Funktionen integriert werden, wie beispielsweise die Anbindung zusätzlicher Elemente des Fahrzeug­ rahmens oder anderer Anbauteile. Die Aufnahmeplatte kann z. B. als Strangprofil ausgebildet sein.

Ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend in der Zeichnung dargestellt und näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht auf einen erfindungsgemäßen Rahmen eines Fahrzeugs und

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Schnittverlaufslinie II-II in Fig. 1.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt des linken vorderen Rahmenbereichs eines Fahr­ zeugs: Eine Aufnahme 2 am Endabschnitt 6 eines vorderen Längsträgers (Motorträger 1) dient der Anbindung eines nicht dargestellten Pralldämpfers, der seinerseits einen Stoßfänger trägt. Die Aufnahme 2 wird von einem Strangprofil aus Aluminium gebildet und setzt sich aus einer Aufnahmeplatte 3, einem Steg 4 und einem Hohlprofil 5 zusammen.

Die Aufnahmeplatte 3 weist eine Öffnung 7 zur Durchführung des Pralldämpfers auf, der in den Hohlraum des Längsträgers 1 hineinragt. Der Pralldämpfer ist über Befestigungsbohrungen 8 mit der Aufnahmeplatte 3 verschraubt. Die Verbindung zwischen der Aufnahmeplatte 3 und dem Längsträger 1 erfolgt über den Steg 4 sowie über die Wand 9 der Kammer 5. Steg 4 und Wand 9 sind als Befestigungs­ flansche ausgebildet und über Schweißnähte 10 mit den Seitenwänden 16 des Längsträgers 1 verbunden.

Die Aufnahme 2 setzt sich über den Längsträger 1 nach oben hinaus fort. In die­ sem oberen Abschnitt 11 ist ein oberer Querträger 12 angebunden. Auf Höhe des Längsträgers 1 setzt an das Hohlprofil 5 ein weiterer querverlaufender Träger 13 an. Durch entsprechende Gestaltung der Aufnahme 2 mit zusätzlichen Flanschen oder Kammern können in vielfältiger Weise weitere höher- oder tieferliegende Bauteile angebunden werden.

Fig. 2 zeigt die Verbindung zwischen dem Längsträger 1 und der Aufnahme 2 im Schnitt: Der Endabschnitt 6 des Längsträgers 1 und die Aufnahmeplatte 3 stoßen nicht direkt aneinander, sondern sind mit einem Abstand d (Spalt 14) zueinander angeordnet. Das Spaltmaß d beträgt beispielsweise ca. 5 mm. Durch Abschrä­ gungen 15 am oberen und unteren Bereich des Längsträgers 1 entstehen zusätz­ lich keilförmige Spalte 14a.

Die Schweißnähte 10 gehen von der Mitte 18 des Längsträgers 1 aus. Sie er­ strecken sich über ca. zwei Drittel der Höhe h des Längsträgers 1.

Durch die erfindungsgemäße Ausführung des Fahrzeugrahmens wird im Falle eines Crashs ein günstiger Kraftverlauf erreicht: In der Anfangsphase des Crashs werden die Kräfte ausschließlich über die Flansche 4 und 9 und die Schweißnähte 10 in den Längsträger 1 eingeleitet. Durch die bewußt nicht über die gesamte Höhe h des Längsträgers 1 verlaufende Schweißnaht 10 wird in den Seitenwänden 16 des Längsträgers in einem begrenzten Bereich ein "Störeffekt" erzeugt, durch den die Faltenbildung im Längsträgers 1 für eine gezielte Verformung eingeleitet wird. Durch diese Faltenbildung kommt der vordere Endabschnitt 6 des Längsträgers in seinem parallel zur Aufnahmeplatte 3 verlaufenden Mittenbereich 17 nachfolgend zur Anlage mit der Aufnahmeplatte 3. Die Größe der Anlagefläche und damit die für eine Deformation erforderliche anfängliche Kraft kann durch steiler bzw. flacher verlaufende Abschrägungen 15 beeinflußt werden. Auch ist grundsätzlich eine ein­ seitige Abschrägung denkbar, wie in Fig. 2 mit strichpunktierter Linie eingezeich­ net und mit der Bezugszahl 19 bezeichnet. Die beispielhaft dargestellte Abschrä­ gung 19 verläuft über die gesamte Höhe h des Längsträgers 1 und stellt einen "weichen Beschnitt" dar, der im Crashfall ein kontinuierlich fortschreitendes Anle­ gen des Längsträgerendabschnitts 6 ohne Kraftüberhöhung erzeugt.

Im weiteren Verlauf des Crashs wird der gesamte Längsträger 1, ausgehend von seinem Endabschnitt 6, gefaltet, wobei die im Bereich der Schweißnähte 10 ent­ standenen "Störfalten" integriert werden. Aufgrund der Ausnutzung der gesamten Trägerlänge zur Deformation kann auf den Einsatz eines separaten Deforma­ tionsgliedes verzichtet werden, wodurch sich eine geringe Baulänge ergibt.

Die Schweißnähte 10 sind so zu bemessen, daß ihre Tragfähigkeit größer ist als die Kraft, die der Pralldämpfer aufnehmen kann, um ein Versagen der Schweiß­ nähte während des Eintauchen des Pralldämpfers in jedem Fall zu vermeiden. Andererseits sind die Schweißnähte 10 so auszubilden, daß sie keine die Falten­ bildung hemmende Versteifung des Längsträgers 1 darstellen.

Durch den Spalt 14 können Fertigungstoleranzen in Längsrichtung des Fahrzeugs ausgeglichen werden. Durch die Fortsetzung der Aufnahme 2 in vertikaler Richtung kann der Längsträger 1 in einfacher Weise mit weiteren Elementen der Fahr­ zeugstruktur verbunden werden. Somit kommt der Aufnahme 2 die Funktion eines Knotenelementes zu. Der Ausgleich von Toleranzen in Richtung der Fahrzeug­ hochachse ist durch Verschiebung der Bauteile 12 und 13 entlang der vertikalen Flächen der Aufnahme 2 möglich.

Claims (7)

1. Rahmen für ein Fahrzeug, mit einem etwa in Fahrzeuglängsrichtung verlau­ fenden Längsträger, der an seinem Endabschnitt einen etwa in Fahr­ zeugquerrichtung verlaufenden Stoßfänger aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß Stoßfänger und Längsträger (1) über einen Flansch (4, 9) miteinander verbunden sind, wobei der Endabschnitt (6) des Längsträgers (1) zum Stoßfänger beabstandet (Spalt 14) angeordnet ist.

2. Rahmen für ein Fahrzeug, mit einem etwa in Fahrzeuglängsrichtung verlau­ fenden Längsträger, der an seinem Endabschnitt einen etwa in Fahr­ zeugquerrichtung verlaufenden Stoßfänger aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß Stoßfänger und Längsträger (1) über einen Flansch (4, 9) miteinander verbunden sind, wobei der Endabschnitt (6) des Längsträgers (1) mit wenigstens einer Abschrägung (15, 17) versehen ist, die einen keilförmigen Spalt (14a) zwischen dem Endabschnitt (6) des Längsträ­ gers (1) und dem Stoßfänger erzeugt.

3. Rahmen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschrägungen (15) im wesentlichen symmetrisch an gegenüberliegenden Seiten des Längsträgers (1) angeord­ net sind.

4. Rahmen nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (4, 9) mit dem Längsträger (1) entlang eines Teilumfangs des Längsträgers (1) verschweißt ist.

5. Rahmen nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsträger (1) wenigstens zwei zueinan­ der parallele Wände (16) aufweist und der Flansch von zwei einander gegenüberliegenden Abschnitten (4, 9) gebildet wird, die diesen Wänden (16) zugeordnet sind.

6. Rahmen nach Anspruch 4 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsträger (1) einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist und der Flansch (4, 9) mit wenigstens zwei Wänden (16) des Längsträgers (1) - ausgehend von deren Mitte (18) - über nur einen Teil der Erstreckung der Wände (16) verschweißt ist.

7. Rahmen nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Stoßfänger und dem Längsträ­ ger (1) ein Pralldämpfer vorgesehen ist, der über eine Aufnahme (2) mit in Richtung des Längsträgers (1) abstehendem Flansch (4, 9) am Endabschnitt (6) des Längsträgers (1) befestigt ist.