DE102005040718A1 - Trägerstruktur - Google Patents
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Abstract
Die Aufgabe, mit einfachen und kostengünstigen maßnahmen eine Trägerstruktur an Kraftfahrzeugen mit Längs- und Querträgern (2a, 2b; 3a, 3b; 4a, 4b, 4c) zu schaffen, die insbesondere einen erhöhten Crashwiderstand aufweist und ein undefiniertes Versagen der Verbindungsstelle zwischen Längs- und Querträger (2a, 2b; 3a, 3b; 4a, 4b, 4c) weitestgehend verhindert, wird im Wesentlichen dadurch gelöst, dass inerhalb der Hohlprofilstruktur des Querträgers (4a, 4b, 4c) zumindest ein in Längsrichtung desselben gerichtetes langgestrecktes Versteifungselement (5) angeordnet ist, welches sich zur Versteifung des Verbindungsbereiches von Längs- und Querträger (2a, 2b; 3a, 3b; 4a, 4b, 4c) zumindest bis in den Bereich der Hohlprofilstruktur des Längsträgers (2a, 2b; 3a, 3b) hinein erstreckt.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Trägerstruktur an Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- In der Praxis wird ein Querträger entweder in den betreffenden Längsträger, einen Formschluss realisierend, eingesteckt und mit demselben stoffschlüssig durch Schweißung verbunden oder an denselben stumpf angeschweißt. Bei Belastung des Querträgers, beispielsweise infolge eines Frontalcrashes, tragen demgemäß nur der Querschnitt des Querträgers und die Schweißnähte bzw. die Schweißnähte alleine, so dass es bei überhöhter Krafteinwirkung zu einem Versagen der Verbindungsstelle zwischen Quer- und Längsträger kommen kann, indem der Querträger sozusagen abreißt. Hier setzt die nachfolgend beschriebene Erfindung an.
- Aufgabe der Erfindung ist es, mit einfachen und kostengünstigen Maßnahmen eine verbesserte Trägerstruktur der gattungsbestimmenden Art zu schaffen, die insbesondere einen erhöhten Crashwiderstand aufweist und ein undefiniertes Versagen der Verbindungstelle zwischen Längs- und Querträger weitestgehend verhindert.
- Ausgehend von einer Trägerstruktur an Kraftfahrzeugen, mit Längs- und Querträgern, die ihrerseits im Querschnitt jeweils eine Hohlprofilstruktur aufweisen und untereinander derart verbunden sind, dass ein Querträger entweder in einen zugeordneten Längsträger, einen Formschluss realisierend, eingesteckt und mit demselben stoffschlüssig verbunden oder durch Stoffschluss stumpf an den Längsträger angeschlossen ist, wird die Aufgabe nunmehr dadurch gelöst, dass innerhalb der Hohlprofilstruktur des Querträgers zumindest ein in Längsrichtung desselben gerichtetes langgestrecktes Versteifungselement angeordnet ist, welches sich zur Versteifung des Verbindungsbereiches von Längs- und Querträger zumindest bis in den Bereich der Hohlprofilstruktur des Längsträgers hinein erstreckt.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Versteifungselement derart am Längs- und/oder Querträger fixiert ist, dass dieses weitestgehend frei in der Hohlprofilstruktur des Längs- und Quersträgers geführt ist. Hierbei ist überwiegend ein Mindestabstand „s" zur Innenkontur des Längs- und Querträgers von etwa 5 mm zu gewährleisten. Das Versteifungselement ist bevorzugt durch ein Rohr- oder Stabprofil gebildet und kann aus Metall oder Kunststoff bestehen. Wie die Erfindung weiter vorsieht, kann das Versteifungselement gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung durch eine starre Medienleitung gebildet sein, die ihrerseits ein flüssiges Medium, wie Kühlflüssigkeit, Bremsflüssigkeit o. a. aufweist. Denkbar ist es auch, dass das Versteifungselement durch ein Fahrwerksteil, wie einen Stabilisator, gebildet ist.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Trägerstruktur des Vorderwagens eines Kraftfahrzeugs in einer perspektivischen Ansicht, -
2 den unteren Bereich der Trägerstruktur nach1 mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Querträger gem. einer ersten Ausgestaltungsvariante, -
3 die Detailansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Querträgers besagter Trägerstruktur nach2 , -
4 den oberen Bereich der Trägerstruktur nach1 mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Querträger gem. einer zweiten Ausgestaltungsvariante, und -
5 die Trägerstruktur nach1 im Detail mit angeschlossenen Fahrwerksteilen. -
1 zeigt den Rohbau des Vorderwages eines Kraftfahrzeugs mit einem Frontendmodul1 sowie seitlich gegenüberliegend angeordneten unteren und oberen Längsträgern2a ,2b ;3a ,3b die ihrerseits vermittels Querträgern4a ,4b ,4c zu einer stabilen Trägerstruktur verbunden sind. - Die Längs- und Querträger
2a ,2b ;3a ,3b ;4a ,4b ,4c weisen im Querschnitt überwiegend eine Hohlprofilstruktur auf und sind untereinander fest verbunden. - Wie aus
2 ersichtlich, ist der vordere Querträger-unten4a vorliegend in je eine Aussparung der unteren Längsträger2a ,2b gesteckt, wodurch ein gewisser Formschluss realisiert ist. Des Weiteren ist er mit den Längsträgern2a ,2b stoffschlüssig, vorzugsweise durch Schweißung, verbunden, wobei es sicherlich auch angezeigt sein kann, den Querträger-unten4a mit den Längsträgern2a ,2b zu verkleben. - Wie bereits einleitend dargetan, besteht im Crashfall, insbesondere bei einem Frontalcrash die Gefahr, dass die besagten Verbindungsstellen zwischen den unteren Längsträgern
2a ,2b und dem Querträger-unten4a , insbesondere die Schweißnähte derselben undefiniert versagen, indem der Querträger-unten4a abreißt, wenn es infolge der Krafteinwirkung zum sogenannten „Falten" desselben kommt. - Um diesem Umstand nunmehr zu begegnen, ist innerhalb der Hohlprofilstruktur des Querträgers-unten
4a ein langgestrecktes und in Längsrichtung desselben gerichtetes Versteifungselement5 angeordnet, welches sich zumindest bis in den Bereich der Hohlprofilstruktur des jeweiligen Längsträgers2a ,2b hinein erstreckt. Vorliegend reicht das Versteifungselement5 durch besagten Bereich sogar hindurch. Im Crashfall fungiert ein derartiges Versteifungselement5 sozusagen als weiterer steifer Querträger, wodurch die Strukturintegrität beim Falten des Querträgers-unten4a wirkungsvoll unterstützt wird. - Das langgestreckte Versteifungselement
5 kann durch ein Rohrprofil (3 ) oder auch ein Stabprofil (nicht näher gezeigt) gebildet sein und aus Metall, beispielsweise Leichtmetall oder Stahl, oder aus einem geeigneten Kunststoff bestehen. - Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das Versteifungselement
5 vermittels vorliegend nicht näher gezeigter, jedoch an sich bekannter Fixierungs- bzw. Beabstandungselemente derart am Querträger-unten4a und/oder an den unteren Längsträgern2a ,2b fixiert ist, dass dieses weitestgehend frei in der Hohlprofilstruktur des Querträgers-unten4a und der Längsträger2a ,2b geführt ist. Ein Mindestabstand „s" des Versteifungselementes5 zur Innenkontur des Längs- und Querträgers2a ,2b ;4a von etwa 5 mm hat sich als zweckmäßig erwiesen. - Aufgrund dieser besonderen Ausgestaltung kann im Falle eines Frontalcrashes zunächst die Trägerstruktur, welche beispielsweise aus Aluminiumprofilen gefertigt sein kann, bzw. besagter Querträger-unten
4a derselben unter Absorption von Aufprallenergie definiert falten. Ist ein bestimmtes Maximum der Verformung erreicht, gerät das Versteifungselement5 in Formschluss sowohl mit dem betreffenden Querträger-unten4a als auch mit den unteren Längsträgern2a ,2b und verhindert ein Abreißen des Querträgers-unten4a von den Längsträgern2a ,2b respektive ein etwaiges Versagen der Schweißnähte, wodurch nachfolgende Karosseriebauteile zur Absorption besagter Aufprallkräfte definiert eingebunden werden können. - Im Rahmen von umfangreichen Versuchen wurde gefunden, dass sich als Versteifungselement
5 insbesondere auch Medienleitungen, die weitestgehend starr, d. h. rohrförmig ausgebildet sind, anbieten. Derartige Medienleitungen können beispielsweise mit Kühlflüssigkeit, Bremsflüssigkeit o. a. Medien gefüllt sein und bewirken im Crashfall eine massive Versteifung des Querträgers-unten4a respektive der Verbindungsbereiche zwischen demselben und den unteren Längsträgern2a ,2b . - Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf starre Medienleitungen als langgestreckte Versteifungselemente
5 , sondern erfasst jegliche an sich bekannten geeigneten Mittel, die im Sinne der Erfindung Verwendung finden können. - So bietet es sich beispielsweise an, innerhalb des Querträgers-oben
4c ein Fahrwerksteil in Form eines an sich bekannten und vorliegend als langgestrecktes Rohr ausgebildeten Stabilisators als Versteifungselement5 anzuordnen (4 und5 ). - Dieses Versteifungselement
5 bzw. der Stabilisator ist beiderends vermittels eines verschraubbaren Flanschanschlusses6 derart an den oberen Längsträgern3a ,3b fixiert, dass es/er weitestgehend frei in der Hohlprofilstruktur des Querträgers-oben4c geführt ist. Auch hier ist im Falle eines Frontalcrashes im Sinne der Erfindung ein Formschluss des Versteifungselementes5 bzw. des Stabilisators sowohl mit dem betreffenden Querträger-oben4c als auch mit den oberen Längsträgern3a ,3b zu verzeichnen. - Für den Fachmann versteht es sich von selbst, dass der bisher nicht näher betrachtete Verbindungsbereich zwischen dem Querträger
4b und den unteren Längsträgern2a ,2b ebenfalls erfindungsgemäß derart versteift werden kann, dass dieser im Falle eines Frontalcrashes nicht undefiniert versagt (nicht näher gezeigt). -
- 1
- Frontendmodul
- 2a, b
- untere Längsträger
- 3a, b
- obere Längsträger
- 4a, b
- Querträger-unten
- 4c
- Querträger-oben
- 5
- Versteifungselement
- 6
- Flanschanschluss
Claims (8)
- Trägerstruktur an Kraftfahrzeugen, mit Längs- und Querträgern (
2a ,2b ;3a ,3b ;4a ,4b ,4c ), die ihrerseits im Querschnitt jeweils eine Hohlprofilstruktur aufweisen und untereinander derart verbunden sind, dass ein Querträger (4a ,4b ,4c ) entweder in einen zugeordneten Längsträger (2a ,2b ;3a ,3b ), einen Formschluss realisierend, eingesteckt und mit demselben stoffschlüssig verbunden oder durch Stoffschluss stumpf an den Längsträger (2a ,2b ;3a ,3b ) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Hohlprofilstruktur des Querträgers (4a ,4b ,4c ) zumindest ein in Längsrichtung desselben gerichtetes langgestrecktes Versteifungselement (5 ) angeordnet ist, welches sich zur Versteifung des Verbindungsbereiches von Längs- und Querträger (2a ,2b ;3a ,3b ;4a ,4b ,4c ) zumindest bis in den Bereich der Hohlprofilstruktur des Längsträgers (2a ,2b ;3a ,3b ) hinein erstreckt. - Trägerstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (
5 ) derart am Längs- und/oder Querträger (2a ,2b ;3a ,3b ;4a ,4b ,4c ) fixiert ist, dass dieses weitestgehend frei in der Hohlprofilstruktur des Längs- und Querträgers (2a ,2b ;3a ,3b ;4a ,4b ,4c ) geführt ist. - Trägerstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (
5 ) derart frei in der Hohlprofilstruktur des Längs- und Querträgers (2a ,2b ;3a ,3b ;4a ,4b ,4c ) geführt ist, dass überwiegend ein Mindestabstand „s" zur Innenkontur des Längs- und Querträgers (2a ,2b ;3a ,3b ;4a ,4b ,4c ) von etwa 5 mm gewährleistet ist. - Trägerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (
5 ) durch ein Rohr- oder Stabprofil gebildet ist. - Trägerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (
5 ) aus Metall oder Kunststoff besteht. - Trägerstruktur nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (
5 ) durch eine starre Medienleitung gebildet ist. - Trägerstruktur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Medienleitung ein flüssiges Medium, wie Kühlflüssigkeit, Bremsflüssigkeit o. a. aufweist.
- Trägerstruktur nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (
5 ) durch ein Fahrwerksteil, wie einen Stabilisator, gebildet ist.
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