DE102005004780B3

DE102005004780B3 - Deformationselement für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102005004780B3
Application number: DE200510004780
Authority: DE
Inventors: Pawel Adamski; Peter König
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2005-02-01
Filing date: 2005-02-01
Publication date: 2006-09-07
Anticipated expiration: 2025-02-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Deformationselement (3) für ein Kraftfahrzeug, das in einer Kofferraummulde (1) einer Aufbaustruktur des Fahrzeugs im Vorder- oder Hinterwagen angeordnet ist und das aus einem dreieckförmigen zusammenhängenden Bauteil mit einem quer zum Fahrzeug ausgerichteten - in Fahrtrichtung (F) des Fahrzeugs gesehen - vorderen Profilträger (4) besteht, an dem sich - in Bezug auf die Fahrtrichtung (F) des Fahrzeugs - nach hinten verlaufende weitere Profilträger (5, 6) anschließen, deren freie hintere Enden (E1, E2) über eine quer verlaufende Stützplatte (15) miteinander verbunden sind, welche sich an der Aufbaustruktur abstützt. DOLLAR A Für eine gewichtsoptimierte Ausführung des Deformationselements (3) ist dieses aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Deformationselement für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 100 62 689 A1 ist ein Deformationselement für ein Kraftfahrzeug bekannt, das ein Rohrteil mit rundem Querschnitt umfasst, in dem Verstärkungsstreben und Stege in Längs- und Querrichtung vorgesehen sind.

Aus der EP 0 897 356 B1 ist eine Fahrzeugkarosserie mit Energieaufnahmemodulen bekannt, die sich aus dreieckförmigen zusammenhängenden Bauteilen zusammensetzen. Diese dreieckförmigen zusammenhängenden Bauteile werden aus Streben gebildet, die sich einerseits an Rahmenteilen abstützen und andererseits an Querstreben befestigt sind, die wiederum mit längsverlaufenden Rahmenteilen zur A-Säule geführt sind.

Ferner ist aus der DE 203 13 810 U1 ein dreieckförmiges Energieaufnahmemodul bekannt, das mit seiner Spitze dem Fahrzeugbug zugerichtet ist und mit seinen abgekehrten Enden an Längsträgern des Fahrzeugrahmens gehalten wird.

Außerdem zeigt die EP 1 454 815 A2 eine Fronttragstruktur eines Sportwagens, die mehrere Quer-, Vertikal- und Frontlängsträger umfasst, die so angeordnet sind, dass zwischen ihnen ein Gepäckraum ausgebildet werden kann. Die Frontlängsträger sind zur Absorption von Aufprallenergie derart ausgelegt, dass sie sich durch Faltenbeulen verformen können. Ferner sind zwischen einem Stoßfängerquerträger und den Frontlängsträgern Deformationselemente angeordnet.

Aus der nachveröffentlichten DE 103 60 170 B3 ist ein Deformationselement bekannt, welches in einer Kofferraummulde einer Aufbaustruktur im Vorder- oder Hinterwagen des Fahrzeugs angeordnet und wie folgt ausgebildet ist: Es ist zusammengesetzt aus einem dreieckförmigen zusammenhängenden Bauteil mit einem quer zum Fahrzeug ausgerichteten Profilträger, der – in Fahrtrichtung des Fahrzeugs gesehen – einen vorderen Profilträger bildet. An diesen schließen sich – in Bezug auf die Fahrtrichtung des Fahrzeugs gesehen – nach hinten verlaufende weitere Profilträger an, deren freie hintere Enden über eine quer verlaufende Stützplatte miteinander verbunden sind, welche sich an der Aufbaustruktur des Kraftfahrzeugs abstützt. Das Deformationselement ist aus Strangpressprofilen aus Aluminium zusammengesetzt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Deformationselement im Vorder- oder Hinterwagen eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, das bei einem Crash energieabsorbierend wirkt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, dass durch ein aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellten Einlegeteil aus Profilträgern für die Kofferraummulde eines Fahrzeugs bei einem Crash bei geringer Verformung des Einlegeteils Energie aufgenommen wird. Insbesondere ist nach der Erfindung vorgesehen, dass das Deformationselement aus einem zusammenhängenden dreieckförmigen Bauteil mit einem quer zum Fahrzeug ausgerichteten – in Fahrtrichtung des Fahrzeugs gesehen – vornliegenden Profilträger besteht, an den sich – in Bezug auf die Fahrtrichtung des Fahrzeugs nach hinten verlaufende weitere Profilträger anschließen, deren freie hintere Enden über eine querverlaufende Stützplatte miteinander verbunden sind, die sich am Fahrzeugaufbau abstützt. Durch die Wahl des verwendeten Materials ergeben sich außerdem Gewichtsvorteile, wobei bei Verwendung von vorzugsweise Kohlenstoff-Fasern als Faserverstärkung zusätzlich eine hohe Steifigkeit des Einlegeteils erzielt werden kann.

Hierdurch wird nach der Erfindung in vorteilhafter Weise erreicht, dass mittels des vornliegenden Profilträgers und der schräg im Fahrzeug verlaufenden weiteren Profilträger bei einem Crash ein zusätzlicher Kraftpfad bereit gestellt wird. Eine Abstützung dieser aus Profilträgern bestehenden Baueinheit bzw. an dem Einlegeteil erfolgt an einer im Fahrzeug querverlaufenden Fahrzeugaufbauwand bzw. einem Fahrzeugprofil. Insbesondere bei Fahrzeugen mit Heckmotor oder Mittelmotor kann das Deformationselement über einen Mitteltunnel oder beispielsweise bei Fahrzeugen mit Vierradantrieb und demgemäß einer Kardanwelle eine zusätzliche Abstützung des Motors bei einem Frontalaufprall über den Mitteltunnel bzw. die Kardanwelle bzw. deren Wellengehäuse bereitgestellt werden, wenn die Kofferraummulde im Vorderwagen ausgebildet ist.

Die Verbindung der Profilträger untereinander erfolgt derart, dass an den Stirnenden des vornliegenden Profilträgers jeweils ein schräg nach hinten verlaufender Profilträger befestigt wird, wobei eine innere Wandfläche des Profilträgers am Stirnende des vornliegenden Profilträgers anliegend ist und die vorderen Stirnenden der weiteren Profilträger freiliegend sind. Der vordere Profilträger weist mindestens zwei in Profilträger-Längsrichtung verlaufende und über eine innere Stegwand abgeteilte Hohlkammern auf, die im Querschnitt viereckförmig ausgeführt sind. Die schräg nach hinten verlaufenden Profilträger weisen jeweils mindestens drei über zwei innere Stegwände abgetrennte in Profilträger-Längsrichtung verlaufende Hohlkammern auf, die im Querschnitt viereckförmig ausgeführt sind. Durch diese Anordnung der einzelnen Profilträger in der Kofferraummulde wird der Crash einerseits im mittleren Bereich des Fahrzeugs von dem im Fahrzeug querverlaufend angeordneten Profilträger aufgenommen und von der Seite her bzw. von den Außenseiten her wird der Crash von den Profilträgern jeweils von vorn, das heißt, in etwa von der Stirnseite her aufgenommen.

Die angeordneten Profilträger verlaufen vom vorderen querverlaufenden Profilträger nach hinten – in Fahrtrichtung des Fahrzeugs gesehen – zusammen und bilden zwischen sich und dem vorderen Profilträger einen dreieckförmigen Leerraum. Hierdurch wird ein Zusammenstauchen der Profilträger bei einem Crash nicht behindert.

Damit eine gesicherte Abstützung des Deformationselements zum Fahrzeugaufbau hin erfolgen kann, weist die abschließende Stützplatte ein aus der Plattenebene vorragendes Stützprofil auf, das in einer Einformung einer Querwand oder eines querverlaufenden Aufbauprofils der Fahrzeugaufbaustruktur abstützend eingebettet ist. Das Stützprofil der Stützplatte ist in einer quergerichteten Wand oder einem Profil des Fahrzeugaufbaus so eingebettet, dass hinter der Wand oder dem Profil noch ein Freiraum besteht, so dass bei einem Crash die Deformation durch das Profil nicht behindert wird.

Eine Befestigung des Deformationselements mit dem Fahrzeugaufbau erfolgt über sogenannte Abstellungen an den Profilträgern, welche über Schraubmittel am Boden der Kofferraummulde befestigbar sind.

Damit eine raumsparende Anordnung des Deformationselements in der Kofferraummulde und eine optimale Crashaufnahme u.a. durch eine genaue Anpassung an den Boden der Kofferraummulde erfolgen kann, ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die Unterfläche der Profilträger der Auflagefläche der Kofferraummulde in der Fahrzeugaufbaustruktur in etwa angepasst ist, derart, dass ein vorderer unterer Bereich der Profilträger eine angeschrägte und anschließend ausgerundete Auflagefläche aufweist, die in einer Stirnkante einer ebenen Oberfläche der Profilträger ausläuft.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine schaubildliche Darstellung auf eine Kofferraummulde in einem Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs mit in Explosionsdarstellung gezeigtem Deformationselement,
2 eine schaubildliche Darstellung auf das Deformationselement,
3 eine Draufsicht auf ein teilweise dargestelltes Deformationselement,
4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der 3,
5 eine Seitenansicht des Deformationselements in Pfeilrichtung Z gesehen,
6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der 3.
In einer Kofferraummulde 1 eines Kraftfahrzeugs, von dem nur ein Vorderwagen gezeigt ist, ist ein Deformationselement 3 aus faserverstärktem Kunststoff angeordnet, das aus mindestens drei zusammengesetzten Profilträgern 4, 5 und 6 besteht, die eine Baueinheit bilden. Diese ist mit dem Boden 8 der Kofferraummulde 1 über Schraubmittel 10 verbunden.
Das Deformationselment 3 besteht aus einem quer zum Fahrzeug ausgerichteten – in Fahrtrichtung F des Fahrzeugs gesehen – vornliegenden Profilträger 4, an den sich zwei weitere Profilträger 5 und 6 anschließen, die sich in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken. Diese Profilträger 5 und 6 können schräg oder in anderer Weise ausgerichtet sein.
Die schräg ausgerichteten Profilträger 5 und 6 schließen den quer ausgerichteten Profilträger 4 vorderseitig zwischen sich ein derart, dass die inneren Seitenflächen 11, 12 der Profilträger 5, 6 mit den Stirnkanten E3, E4 des Profilträgers 4 durch geeignete Verbindungen 14, 14a miteinander verbunden sind. Die freien dem Profilträger 4 abgekehrten Enden E1, E2 der weiteren Profilträger 5, 6 sind über eine Stützplatte 15 fest miteinander verbunden, die sich an einem querverlaufenden Profil 16 oder einer Wand des Fahrzeugaufbaus abstützt, was in 4 näher gezeigt ist.
Die Profilträger 4, 5 und 6 und die Stützplatte 15 bestehen aus einem faserverstärkten Kunststoff und weisen Hohlkammern auf, die durch Stegwände voneinander getrennt sind. Insbesondere werden für die Faserverstärkung Kohlenstoff-Fasern verwendet, die in eine geeignete Matrix eingebunden sind. Der quer im Fahrzeug ausgerichtete Profilträger 4 weist in Profilträger-Längsrichtung A-A verlaufende Hohlkammern 4a und 4b auf, die über eine innere Stegwand 20 getrennt sind. Die weiteren schräg angeordneten, das heißt unter einem Winkel α zum Profilträger 4 angestellten weiteren Profilträger 5 und 6 weisen in Profilträger-Längsrichtung B-B verlaufende Hohlkammern 5a, 5b und 5c bzw. 6a, 6b und 6c auf, die über innere Stegwände S1, S2 zueinander abgetrennt sind.
Die Profilträger 4, 5 und 6 sind in der Weise miteinander zu einer Baueinheit verbunden, dass sich insgesamt eine Unterfläche 21 aller Profilträger 4, 5 und 6 ergibt, die der Auflagefläche 22 der Kofferraummulde 1 in etwa angepasst ist. Hierdurch weist der quer angeordnete Profilträger 4 eine leicht ausgerundete Unterfläche 23 auf, die in einer vorderen Stirnkante 24 der Hohlkammer 4a endet.
Die schräg angeordneten Profilträger 5 und 6 verlaufen von dem quer im Fahrzeug ausgerichteten vorderen Profilträger 4 nach hinten – in Bezug auf die Fahrtrichtung des Fahrzeugs gesehen – zusammen und bilden zwischen sich mit dem Profilträger 4 einen dreieckförmigen Leeraum L.
Eine Abstützung der Baueinheit bestehend aus den drei Profilträgern 4, 5 und 6 erfolgt am Fahrzeugaufbau am Querprofil 16 bzw. an einer Aufbauwand. Hierzu sind die freien Enden E1 und E2 der Profilträger 5 und 6 mit der Stützplatte 15 fest verbunden, die sich über die gesamte Breite b der Profilträger 5 und 6 erstreckt. Eine Verbindung der Stützplatte 15 mit den Profilträgern 5, 6 kann beispielsweise durch Kleben oder dergleichen erfolgen, wobei die freien Enden E1 und E2 der Profilträger 5, 6 von Schenkeln 26, 27 der Stützplatte 15 übergriffen werden, was in 4 näher gezeigt ist.
Zur Abstützung am Querprofil 16 weist die Stützplatte 15 ein positionierendes sogenanntes vorstehendes Stützprofil 15a auf, das in einer eingelassenen Aufnahme 25 des Querprofils 16 oder einer Aufbauwand eingebettet angeordnet ist. Hinter der Aufnahme 25 ist ein Freiraum vorgesehen.
Bei einem Frontcrash des Fahrzeugs werden die Profilträger 4, 5 und 6 unter Absorption von Energie verformt, wobei die Profilträger 4, 5 und 6 aufgrund des Leeraumes nicht auf Block gehen können.

Claims

Deformationselement (3) für ein Kraftfahrzeug, das in einer Kofferraummulde (1) einer Aufbaustruktur des Fahrzeugs im Vorder- oder Hinterwagen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (3) aus einem dreieckförmigen zusammenhängenden Bauteil mit einem quer zum Fahrzeug ausgerichteten – in Fahrtrichtung (F) des Fahrzeugs gesehen – vorderen Profilträger (4) besteht, an dem sich – in Bezug auf die Fahrtrichtung (F) des Fahrzeugs – nach hinten verlaufende weitere Profilträger (5, 6) anschließen, deren freie hintere Enden (E1, E2) über eine querverlaufende Stützplatte (15) miteinander verbunden sind, welche sich an der Aufbaustruktur abstützt, und dass das Deformationselement (3) aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt ist.
Deformationselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Stirnenden (E3, E4) des vorderen Profilträgers (4) jeweils ein schräg nach hinten verlaufender Profilträger (5, 6) befestigt ist, und eine innere Wandfläche (12, 13) des Profilträgers (5, 6) am Stirnende (E3, E4) des Profilträgers (4) anliegend ist und die vorderen Stirnenden (E5, E6) der Profilträger (5, 6) freiliegend sind.
Deformationselement nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vordere Profilträger (4) mindestens zwei in Profilträger-Längsrichtung (A-A) verlaufende und über eine innere Stegwand (20) abgeteilte Hohlkammern (4a, 4b) aufweist, die im Querschnitt viereckförmig ausgeführt sind.
Deformationselement nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die schräg nach hinten verlaufenden Profilträger (5, 6) jeweils mindestens drei über zwei innere Stegwände (S1) und (S2) abgetrennte in Profilträger-Längsrichtung (B-B) verlaufende Hohlkammern (5a, 5b, 5c) bzw. (6a, 6b, 6c) aufweisen, die im Querschnitt viereckförmig ausgeführt sind.
Deformationselement nach den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die abschließende Stützplatte (15) ein aus der Plattenebene vorragendes Stützprofil (15a) umfasst, das in einer Einformung (25) einer Querwand oder eines Querprofils (16) der Fahrzeugaufbaustruktur abstützend eingebettet ist.
Deformationselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abschließende Stützplatte (15) die Stirnseiten der Profilträger (5, 6) mittels Schenkel (26, 27) übergreift.
Deformationselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilträger (4, 5 und 6) des Deformationselements (3) an mindestens einer Seite Abstellungen (30, 31, 32) zur Befestigung über Schraubmittel (10) am Boden der Kofferraummulde (8) der Fahrzeugaufbaustruktur aufweisen.
Deformationselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine von allen Profilträgern (4, 5, 6) gebildete Unterfläche (21) der Auflagefläche (22) der Kofferraummulde (8) derart angepasst ist, dass ein vorderer unterer Bereich des Profilträgers (4) eine angeschrägte und daran anschließende ausgerundete Auflagefläche (23) aufweist, die in einer vorderen Stirnkante (24) des Profilträgers (4) ausläuft.
Deformationselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Profilträger (5, 6) vom vorderen querverlaufenden Profilträger (4) nach hinten – in Fahrtrichtung (F) des Fahrzeugs gesehen – zusammenlaufen und zwischen sich mit dem vorderen Profilträger (4) unter Bildung eines Winkels (α) angestellt sind und einen dreieckförmigen Leeraum (L) bilden.
Deformationselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als faserverstärkter Kunststoff ein Kohlenstoff-Fasern aufweisender Kunststoff verwendet ist.