DE3740402A1 - Rahmenanordnung fuer ein kraftfahrzeug - Google Patents
Rahmenanordnung fuer ein kraftfahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Rahmenanordnung für ein Kraftfahr
zeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einem Aufprall eines Fahrzeugs soll zum Schutz der Fahr
zeuginsassen deren Abbremsung und Verzögerung über Deforma
tionselemente und Deformationszonen am Fahrzeug verringert
werden.
Es sind Pralldämpfer bekannt, über die die Stoßstangen mit der
Fahrzeugkarosserie verbunden sind. Bei einer Aufprallgeschwin
digkeit bis ca. 5 km/h können die Stoßstangen in den Prall
dämpfern elastisch ausweichen, d. h. die Stoßstangen nehmen
nach dem Aufprall ihre ursprüngliche Lage wieder ein, so daß
keine Reparaturmaßnahmen erforderlich sind. Die kleinen Ge
schwindigkeiten bis ca. 5 km/h, bei denen diese Maßnahme wirk
sam ist, werden aber meist nur bei Rangiervorgängen gefahren.
Bei einem Aufprall mit noch relativ geringen Geschwindigkeiten
von 15 bis 20 km/h treten bereits so starke Verformungen, ins
besondere in den Längsträgern auf, daß eine Reparatur aufwen
dig und teuer wird.
Ein weiteres Problem bei der Karosserieherstellung liegt in
den relativ großen Fertigungstoleranzen. Es ist daher üblich,
Blechteile über Einstellelemente, wie beispielsweise Langloch
verbindungen, an der Karosserie anzubringen, um gleichmäßig
durchgehende Flächen, gleiche Spaltbreiten, etc. zu erhalten.
Auch Blechteile, die an den Vorderseiten von durchgehenden
Karosserielängsträgern angebracht sind, wie z. B. ein Windfang
oder Frontspoiler, sind in der Regel einstellbar befestigt.
Diese Einstellelemente sind teilweise kompliziert ausgeführt
und entsprechend teuer sowie schwer zugänglich und damit wenig
montagefreundlich.
Es ist weiter bekannt (US-PS 37 91 472), den vorderen Bereich
der Rahmenanordnung einer Karosserie im Bereich des Motorraums
als abnehmbaren, H-förmigen Vorderrahmen (H-Rahmen) auszubil
den. Auf diesen Vorderrahmen können der Motor und weitere
Aggregate bereits vor der Endmontage vormontiert werden, wobei
dieser dann von unten her in die Karosserie eingesetzt und mit
der Bodengruppe verschraubt wird. Diese Schraubverbindungen
sind ersichtlich stark und fest auszuführen. Einstellmöglich
keiten, um evtl. die Längsträger des Vorderrahmens aufgrund
optischer Erfordernisse zum Ausgleich von Toleranzen einzu
stellen, sind somit bei diesen Verschraubungen nicht zweck
mäßig anzubringen. Es sind somit weiter Einstellelemente für
die mit dem Vorderrahmen verbundenen, von außen sichtbaren Ka
rosserieteile zum Ausgleich von Toleranzen erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine gattungsgemäße
Rahmenanordnung für ein Kraftfahrzeug so weiterzubilden, daß
Reparaturen an den Längsträgern nach einem Aufprall bei
kleineren Geschwindigkeiten einfach und kostengünstig durchzu
führen sind.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Ein
stellung und Ausrichtung von mit den Längsträgern verbundenen
Karosserieteilen zu vereinfachen.
Die Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des An
spruchs 1 gelöst.
Gemäß Anspruch 1 sind die Längsträger vor der Aggregataufhän
gung geteilt und die vorderen ersten Längsträgerteile als De
formationselemente ausgebildet, die mit den hinteren zweiten
Längsträgerteilen verschraubt sind. Die an jedem Längsträger
angebrachten vorderen Längsträgerteile können daher gezielt
für eine Verformung zur Aufnahme möglichst großer Energien bei
einem Aufprall ausgebildet werden. Da die Teilung der Längs
träger vor den Aggregateträgern und auch vor den Fahrwerksträ
gern liegt, haben die Deformationselemente weder hohe sta
tische noch dynamische Kräfte im Fahrbetrieb aufzunehmen. Die
hinteren zweiten Längsträgerteile können in Verbindung mit den
vorderen Deformationselementen vorteilhaft mehr auf Festigkeit
ausgelegt sein.
Durch die einfache Schraubverbindung stellt somit das jewei
lige vordere Längsträgerteil ein leicht auswechselbares Defor
mationselement dar, das etwa so ausgelegt sein soll, daß bei
einem Aufprall bis ca. 15 km/h keine Verformung in den hinte
ren zweiten Längsträgerteilen auftritt. Somit fallen deutlich
geringere Reparaturkosten an, was z. B. bei der Typschadenprü
fung zu einer günstigeren Typschadeneinstufung führt.
Bevorzugt wird die beschriebene und weiter in den Unteran
sprüchen ausgeführte Anordnung im vorderen Fahrzeugbereich
eingesetzt. Eine Teilung der Längsträger, insbesondere mit den
in den Unteransprüchen angeführten Merkmalen und Ausführungen
der Verbindungsstellen, ist auch im rückwärtigen Fahrzeugbe
reich bei gleicher Aufgabenstellung möglich und soll von der
Anmeldung mit umfaßt werden.
Mit Anspruch 2 wird eine bevorzugte Ausbildung der Anlage
flächen als Rotationsflächen angegeben, wodurch eine Ver
stellung und damit eine Einstellung des ersten gegenüber dem
zweiten Längsträger möglich ist. Als kostengünstige und mon
tagefreundliche Verbindung wird dazu eine zentrale Schraubver
bindung durch die Anlageflächen benutzt.
Die Anlageflächen können dabei nach Anspruch 3 kugelförmig ge
wählt sein, wodurch eine Drehung und damit Einstellung um alle
drei Raumachsen möglich ist.
Je nach den vorliegenden Gegebenheiten kann es jedoch günstig
sein, nur eine Drehbarkeit um eine Achse vorzusehen, d. h. die
Anlageflächen als Zylinderteilflächen oder als Kegelflächen
gemäß den Ansprüchen 4 oder 5 auszubilden. Die Zylinderachsen
sind dabei zweckmäßig quer zur Längsträgerrichtung vertikal
oder horizontal liegend gewählt. Bei der Verwendung von Zylin
der- und/oder Kegelflächen können durch die Unterdrückung
einer Drehachse gegenüber kugeligen Anlageflächen Torsionen in
den Längsträgern besser durch Formschluß aufgenommen werden.
Weiter können Keilwirkungen erzielt werden, wodurch eine
Kraftverstärkung an den Verbindungsflächen auftritt. Ein wei
terer Vorteil liegt in der selbsttätigen Zentrierung an den
rotationssymmetrischen Anlageflächen.
Die Fixierung nach der Einstellung erfolgt an allen vorstehen
den Ausführungen mit rotationssymmetrischen Anlageflächen zu
mindest in einer Drehrichtung durch Reibschluß. Bei einem
starken Aufprall, insbesondere bei einem Seitenaufprall, be
steht daher die Gefahr, daß der Reibschluß den hohen auf
tretenden Kräften nicht Stand hält und die Längsträger an den
Verbindungsstellen zwischen dem ersten und zweiten Längsträ
gerteil nachgeben und unerwünscht abknicken. Um dies zu ver
meiden, wird mit Anspruch 6 vorgeschlagen, für diesen Fall be
grenzende Anschläge anzubringen. Da die Einstellung zwischen
dem ersten und zweiten Längsträgerteil nur über eine geringe
Abweichung von der Längsausrichtung erfolgt, braucht der Ein
stellweg an der Verbindung nur gering bemessen zu sein und die
Anschläge kommen bereits nach nur einer geringen Relativbewe
gung zur Anlage und damit zur Wirkung. Es versteht sich, daß
je nach Verwendung einer kugeligen oder zylindrischen oder
kegeligen Anlagefläche die Anschläge so anzubringen sind, daß
die mögliche Dreh- bzw. Einstellbewegung begrenzt ist. Insbe
sondere wird dadurch auch erreicht, daß die zentrale Verbin
dungsschraube nicht durch seitliche Kräfte abgeschert werden
kann. Ansonsten wird mit der nur einen Schraube eine hohe
Steifigkeit der Verbindung erreicht.
Nach Anspruch 7 ist es zweckmäßig, die als Deformationselemen
te ausgebildeten Längsträgerteile aus Aluminium-Strang-Profi
len herzustellen.
Eine zweckmäßige Ausbildung der Anlageflächen wird nach An
spruch 8 durch ein Kopfteil aus Aluminiumguß am ersten Längs
trägerteil erhalten, das an einer entsprechend geformten
Fläche des zweiten Längsträgerteils aus Stahlblech bzw. des
weiter unten beschriebenen Vorderrahmens anliegt.
Eine besonders vorteilhafte Lösung einer Rahmenanordnung er
gibt sich, wenn nach Anspruch 9 im vorderen Bereich der Rah
menanordnung ein abnehmbarer Vorderrahmen vorgesehen ist, der
mit wenigstens einer vorderen und hinteren Verschraubung mit
jeweils einem Längsträger verbunden ist. Die Einstellung und
Justierung von Karosserieaußenteilen erfolgt dann im vorderen
Teil über die einstellbaren, vorderen Längsträgerteile. Bei
einem Aufprall mit weniger hohen Geschwindigkeiten wird der
Vorderrahmen mit den daran montierten Aggregaten und Fahr
werksteilen praktisch nicht in Mitleidenschaft gezogen.
In einer Ausführungsform nach Anspruch 10 wird der Vorderrah
men insgesamt am zweiten Längsträgerteil angebracht.
In der Ausführungsform nach Anspruch 11 ist der Vorderrahmen
mit seiner vorderen Verbindung mit dem zweiten Längsträgerteil
verbunden, das am Vorderrahmen aufhört. Ein Längsträgerteil
des Vorderrahmens ist dann mit dem ersten Längsträgerteil ein
stellbar verbunden.
Eine besonders einfache Verbindung ergibt sich nach Anspruch
12 dann, wenn eine zentrale Schraube sowohl zur Befestigung
des Vorderrahmens als auch zugleich zur Befestigung des ersten
Längsträgerteils verwendet wird.
Die zur Einstellung verwendeten rotationssymmetrischen Flächen
können in Richtung der Längsträger sowohl konkav als auch
konvex ausgebildet sein.
Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung mit weiteren Einzel
heiten, Merkmalen und Vorteilen näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Längsschnitts durch
ein Fahrzeug im Bereich der vorderen Rahmenanordnung
mit geteilten Längsträgern und deren Verbindung,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung einer ersten Ausführung im
Bereich der Verbindung der Längsträgerteile,
Fig. 3 eine zweite Ausführung einer Verbindung mit Anschlägen,
Fig. 4 eine dritte Ausführung einer Verbindung mit nur einer
Schraube zur zusätzlichen Verbindung eines Vorderrah
mens und
Fig. 5 bis 7 Anordnungen eines geteilten Längsträgers in Ver
bindung mit einem Vorderrahmen (H-Rahmen).
In Fig. 1 ist ein schematischer Schnitt durch einen Teil des
Vorderwagens eines Kraftfahrzeugs dargestellt mit einem Längs
träger 1, einem Gußteil 2 zur Aufnahme von Fahrwerk und Motor,
einem Stoßfänger 14 und einer Motorhaube 15. Der Längsträger 1
besteht aus einem vorderen ersten Längsträgerteil 3 und einem
hinteren zweiten Längsträgerteil 4, das Bestandteil eines H-
förmigen Vorderrahmens sein kann und an dem das Gußteil 2 an
geschraubt ist. Es versteht sich, daß eine zweite parallele
Längsträgeranordnung am Fahrzeugboden vorgesehen ist.
Die Längsträgerteile 3 und 4 sind mit einerVerschraubung 5
verbunden, die vergrößert in Fig. 2 dargestellt ist.
Das Längsträgerteil 3 ist als Aluminium-Strang-Profil ausge
bildet und mit einem eingesteckten Kopfteil 6 versehen, das
als Aluminiumgußteil gefertigt ist. Das Kopfteil 6 enthält
eine kugelpfannenförmige Anlagefläche 7 sowie eine zentrale
Bohrung 8 zur Aufnahme eines Schraubenbolzens 9.
Das zweite Längsträgerteil 4 ist in üblicher Weise aus Stahl
blech gefertigt und an seiner Stirnseite 10 zur Mitte hin ab
gebogen. Dort ist an einer zentralen Bohrung eine Schrauben
mutter 11 angeschweißt. Auf diesen vorderen Teil des Längsträ
gers 4 ist ein zweites Blech- oder Aluminiumgußteil als Kappe
12 aufgesetzt. Diese Kappe 12 weist eine kugelige Anlagefläche
13 entsprechend der kugelpfannenförmigen Anlagefläche 7 auf.
Die dargestellte Anordnung hat folgende Funktion: Bei der Mon
tage wird das vordere, erste Längsträgerteil 3 bzw. das Kopf
teil 6 mit einer Anlagefläche 7 an die Anlagefläche 3 des hin
teren zweiten Längsträgerteils 4 bzw. der Kappe 12 herange
führt und von vorne her mit dem Schraubenbolzen 9 fixiert. Zum
Ausgleich von Toleranzen können beide Längsträgerteile über
die kugelpfannenförmige Verbindung zum Ausgleich der Toleran
zen gegeneinander verstellt werden. Da die vorderen Längsträ
gerteile 3 relativ lang sein können, wie aus Fig. 1 zu erse
hen, sind ersichtlich nur wenige Winkelgrade für eine Ver
stellung von mit diesen Teilen verbundenen Karosserieteilen
notwendig. Beispielsweise könnte am vorderen Längsträgerteil 3
der vordere Stoßfänger 14 oder ein Windfang angebracht sein.
Das Gußteil 2 zur Aufnahme von Fahrwerk und Motor ist hinter
der Verschraubung 5 angebracht, so daß auf das vordere Längs
trägerteil nur geringe statische und dynamische Kräfte einwir
ken.
Bei einem Aufprall, beispielsweise bei einem Unfall, mit einer
Geschwindigkeit, die etwa einer Crash-Geschwindigkeit bis 15
km/h entspricht, wirkt das Längsträgerteil 3 als Deformations
element, das die Aufprallenergie aufnimmt, wobei das Längsträ
gerteil 4 noch nicht verformt wird. Zweckmäßig werden die
daran über das Gußteil 2 angebrachten Aggregate ebenfalls so
angeordnet, daß sie möglichst nicht in Mitleidenschaft gezogen
werden. Die Reparatur eines solchen Schadens erfolgt dann ein
fach so, daß mit wenig Aufwand die deformierten Längsträger
teile 3 abgeschraubt und durch neue Teile ersetzt werden. Eine
aufwendige Rahmenreparatur ist somit nicht erforderlich.
Die Ausführungsform nach Fig. 3 entspricht im wesentlichen der
Ausführungsform nach Fig. 2. Auch hier sind ein zentraler
Schraubenbolzen 9 und etwa kugelige Anlageflächen 7 und 13
vorgesehen. Für eine gute Verstellmöglichkeit ist auch die An
lagefläche 14 des Schraubenkopfs kugelig ausgeführt. Für eine
Begrenzung des Verstellwegs, beispielsweise bei einem Seiten
aufprall, ist ein umlaufender Bund 15 als Anschlag gegen eine
umlaufende Anschlagfläche 16 vorgesehen.
Fig. 3 kann aber auch als Ausführungsform betrachtet werden,
bei der die Anlageflächen etwa zylindrisch sind, wobei die
Zylinderachse senkrecht auf der Zeichenebene steht. Dadurch
wäre eine Einstellung nur auf und ab in der Zeichenebene mög
lich, soweit dies der Anschlag 15 gegen die Anschlagfläche 16
zuläßt.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein Vorderrahmen 17
entsprechend der Fig. 7 zusammen mit einem vorderen ersten
Längsträgerteil 3 und einem zweiten hinteren Längsträgerteil
4 zwischen diesen nur mit einem einzigen Schraubbolzen 9 ge
halten und befestigt ist. Die Anlageflächen 18 zwischen dem
Vorderrahmenteil und dem zweiten Längsträgerteil 4 sind flach
und eben, während die anderen Anlageflächen 19 zwischen dem
Vorderrahmenteil und dem ersten Längsträgerteil 3 etwa kegelig
für eine Einstellung ausgebildet sind. Damit werden mit nur
einem Schraubbolzen 9 der Vorderrahmen und das zweite Längs
trägerteil 4 und einstellbar zugleich das erste Längsträger
teil 3 verbunden.
In Fig. 5 ist der Karosserielängsträger 1 in die beiden Längs
trägerteile 3 und 4 mit einer einstellbaren Verbindung bzw.
Verschraubung 5 geteilt. Mit einer vorderen und hinteren Ver
schraubung 20, 21 ist ein abnehmbarer Vorderrahmen (H-Rahmen)
17 mit dem hinteren zweiten Längsträgerteil verbunden.
In einer anderen Ausführungsform nach Fig. 6 hat der mit dem
zweiten Längsträgerteil 4 verbundene Vorderrahmen 17 einen
Fortsatz 22 nach vorne, wo sich die verstellbare Verschraubung
5 bzw. das vordere Längsträgerteil 3 anschließt.
Mit Fig. 7 ist schematisch die Ausführungsform nach Fig. 4
verdeutlicht, wo mit nur einem zentralen Schraubenbolzen 9 das
vordere Längsträgerteil 3, der vordere Bereich des Vorderrah
mens 17 und das zweite Längsträgerteil 4 verbunden sind.
Claims (12)
1. Rahmenanordnung für ein Kraftfahrzeug,
mit einem Rahmen mit Längsträgern,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Längsträger (1) vor der Aggregateaufhängung (2)
geteilt sind, und
die vorderen ersten Längsträgerteile (3) als Deformations
elemente ausgebildet sind, die mit den hinteren zweiten
Längsträgerteilen (4) verschraubt (5) sind.
2. Rahmenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anlageflächen (7, 13; 19) zwischen den ersten und
zweiten Längsträgerteilen (3, 4) als Rotationsflächen aus
gebildet sind, so daß eine Verstellung gegeneinander mög
lich ist und daß zur Verbindung und Fixierung der Längs
trägerteile (3, 4) eine in Richtung der Längsträger wei
sende, zentrale Schraube (9, 11) durch die Anlageflächen
(7, 13; 19) vorgesehen ist.
3. Rahmenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anlageflächen (7, 13) als Kugelpfannenteile ausge
bildet sind.
4. Rahmenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anlageflächen als Zylinderteilflächen ausgebildet
sind.
5. Rahmenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anlageflächen (19) als Kegelflächen ausgebildet
sind.
6. Rahmenanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß an dem ersten und zweiten Längsträger
teil (3, 4), insbesondere an den Anlageflächen (7, 13; 19),
die Verstellung begrenzende Anschläge (15) angebracht
sind.
7. Rahmenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die ersten Längsträgerteile (3) Alu
minium-Strang-Profile sind.
8. Rahmenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das jeweils erste Längsträgerteil (3)
ein Kopfteil (6) aus Aluminiumguß aufweist.
9. Rahmenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise im vorderen
Bereich der Rahmenanordnung ein abnehmbarer Vorderrahmen
(17) (H-Rahmen) vorgesehen ist, der mit wenigstens einer
vorderen und hinteren Verschraubung (20, 21) mit jeweils
dem zweiten Längsträgerteil (4) verbunden ist.
10. Rahmenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schraubverbindung (5) zwischen dem ersten und
zweiten Längsträgerteil (3, 4) vor der vorderen Verschrau
bung (20) des Vorderrahmens (17) liegt.
11. Rahmenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Vorderrahmen (17) durch dessen vordere Verschrau
bungen (20) mit den zweiten Längsträgerteilen (4) verbun
den ist und die vorderen ersten Längsträgerteile (3) ins
besondere über die rotationssymmetrischen Anlageflächen
(7, 13; 19) mit den zentralen Schrauben (9) mit dem Vor
derrahmen (17) bzw. dessen Längsträgern verbunden sind.
12. Rahmenanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anlageflächen (18) zwischen Vorderrahmen (17) und
zweitem Längsträgerteil (4) und die Anlageflächen (19)
zwischen Vorderrahmen (17) und erstem Längsträgerteil (3)
in Richtung des Längsträgers etwa quer dazu hintereinander
liegen und für die beiden Verbindungen nur eine zentrale
durchgehende Verschraubung (9) verwendet wird.
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