DE102005050959A1 - Crashbox am Türschweller eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Karosserie (1) eines Kraftfahrzeuges mit seitlich verlaufenden Türschwellern (2), wobei an zumindest einer Stirnseite der Türschweller (2) eine Crashbox (4) aus einem Leitmetallstrangpresshohlprofil vorgesehen ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges mit seitlich verlaufenden Türschwellern. Die Karosserie eines Kraftfahrzeuges ist die zum Fahrwerk gehörende Tragkonstruktion an dem einzelne Bauteile des Fahrzeugs, wie der Motor, die Achsen, die Lenkung oder die Federung, befestigt sind. Türschweller sind Teil der sogenannten Bodengruppe der Karosserie eines Kraftfahrzeuges. Ihnen kommt eine hohe Bedeutung hinsichtlich der Sicherheit der Insassen des Kraftfahrzeuges zu. Die Bodengruppe mit den Türschwellern bildet zusammen mit den Säulen (A-Säule, B-Säule, C- und/oder D-Säule) und dem Dachrahmen die stabile Fahrgastzelle, die bei Unfällen die Insassen vor Schäden bewahren soll. Bei einem Frontcrash des Kraftfahrzeuges wird das Vorderrad nach hinten geschoben, geht auf Block mit dem Türschweller, so dass die Kraft von dem Vorderrad an den Türschweller bzw. die Bodengruppe weitergeleitet wird.
• Durch die Einleitung der sogenannten Unfallenergie in die Bodenstruktur und insbesondere in die Türschweller, müssen diese eine ausreichende Festigkeit aufweisen, um eine Beschädigung der Fahrgastzelle verhindern zu können. Insbesondere bei Türschwellern, die besonders steif ausgebildet sind, um eine ausreichend große Stabilität der Karosserie zu gewährleisten, kann die in die Türschweller eingeleitete Unfallenergie zu einem Bruch der Türschweller führen und damit zu einer Gefährdung der Insassen innerhalb der Fahrgastzelle.
• Aus der DE 101 62 471 C2 ist eine Schutzanordnung hinter einem Radlauf einer Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur bekannt, wodurch ein sich in Folge eines Aufpralls nach hinten bewegendes Rad effektiv abgestoppt wird und somit eine übermäßige Deformation bzw. Intrusion der Stirnwand des Kraftfahrzeuges wirkungsvoll verhindert wird. Dabei werden die auftretenden Kräfte mit Hilfe der Schutzanordnung in die Bodengruppe des Rohbaus geleitet. Auf diese Art der Kraftweiterleitung soll die Fahrgastzelle des Kraftfahrzeuges geschützt werden. Hier ist vorteilhaft, dass die auftretende Unfallenergie von dem Stirnwandbereich der Fahrgastzelle weggeleitet wird. Diese Unfallenergie wird zur Bodengruppe geleitet, das heißt zu den Türschwellern, was, wie bereits zuvor beschrieben, den Nachteil hat, dass sehr steif ausgebildete Türschweller nicht sinnvoll eingesetzt werden können.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde auf einfache und kostengünstige Weise, die bei einem Crashfall eines Kraftfahrzeuges auftretende Unfallenergie, insbesondere bei einem Front- oder Heckaufprall, definiert abzubauen. Insbesondere soll es durch die Erfindung möglich sein, bei Kraftfahrzeugen mit sehr steifen Türschwellern, eine hohe Sicherheit der Fahrgastzelle zu gewährleisten.
• Diese Aufgabe wird durch eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs mit seitlich verlaufenden Türschwellern mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges mit seitlich verlaufenden Türschwellern, bei der an zumindest einer Stirnseite der Türschweller eine Crashbox vorgesehen ist. Bei diesem Aufbau der Karosserie kann auf eine einfache und kostengünstige Weise die bei einem Crashfall eines Kraftfahrzeuges auftretende Unfallenergie, insbesondere bei einem Front- oder Heckaufprall, definiert abgebaut werden. Dadurch wird die in die Türschweller eingeleitete Energie minimiert und die Türschweller können mit einer höheren Steifigkeit gebildet werden, was beispielsweise bei der Ausgestaltung der Karosserie nach der Aluminium-Space-Frame-Bauweise (ASF) notwendig ist, um eine ausreichende Stabilität der Karosserie zu gewährleisten.
• Durch die Anordnung einer Crashbox an zumindest einer der beiden Stirnseiten eines Türschwellers kann, sobald bei einem Front- oder Heckcrash das Rad auf Block geht, d.h. in Richtung der Türschweller bewegt wird, die auftretende Energie abgebaut werden und so die in die Türschweller eingeleitet Kraft minimiert werden.
• Gemäß einer Ausführungsform besteht die Crashbox aus einem Leichtmetallstrangpresshohlprofil, wodurch die auftretende Energie einfach durch Verformung aufgenommen werden kann. Gussteile bieten sich nicht an, da diese relativ spröde sind, wodurch leicht Risse und damit auch Brüche auftreten können und die Verformungsenergie, die in diesen aufgenommen werden kann, minimal ist. Die Ausgestaltung der Crashbox als Hohlprofil trägt zudem zu einem geringen Gewicht der Karosserie bei. Insbesondere Stranghohlpressprofile eignen sich sehr gut als Crashboxen, da durch das Strangpressen zum einen die gewünschte Form leicht herstellbar ist und zum anderen die Materialeigenschaften durch das Strangpressen für die Umwandlung der Unfallenergie in Verformungsenergie optimiert werden.
• Bevorzugt ist eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs, bei der die Crashbox und insbesondere das Strangpresshohlprofil aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht. Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, bei denen die Legierungsbestandteile beispielsweise Silizium und Magnesium sind, sind besonders geeignet. Strangpresshohlprofile aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen nehmen aufgrund ihrer Verformbarkeit kinetische Energie leicht auf.
• Die Crashbox sitzt erfindungsgemäß an einer Stirnseite eines Türschwellers. Dies bedeutet, dass die Crashbox direkt an der Stirnseite des Türschwellers befestigt ist und so die Kraft, die in den Türschweller eingeleitet wird, minimiert werden kann. Durch die Position der Crashbox ist diese in der Hauptrichtung, der bei einem Frontaufprall auftretenden Kräfte, angeordnet und kann somit ideal zur Verringerung der Unfallenergie vor der Einleitung in den Türschweller dienen. Im Crashfall ist durch die erfinderische Anordnung der Crashboxen möglich, dass die Türschweller und damit die Bodengruppe bzw. die Fahrgastzelle überhaupt keinen Schaden nehmen. Der Austausch einer beschädigten, insbesondere verformten, Crashbox ist möglich.
• Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs sieht vor, dass die Crashbox teilweise oder ganz unterhalb einer A-Säule und/oder einer C-Säule des Kraftfahrzeugs sitzt. Viele Ausführungsformen einer Karosserie eines Kraftfahrzeuges sehen vor, dass die A-Säule und/oder die C-Säule direkt an dem Ende des Türschwellers an dessen Oberseite abgeordnet ist/sind. Die Crashbox kann bei diesen Ausführungsformen derart unterhalb der A-Säule und/oder der C-Säule angeordnet sein, dass sie zumindest zum Teil unterhalb der Säulen sitzt. Dies hat den Vorteil, dass sie zusätzlich oder alternativ zu der Befestigung an dem Türschweller auch an der A-Säule und/oder der C-Säule befestigt werden kann. Durch die Befestigung der Crashbox an der Unterseite der A-Säule oder der C-Säule kann der Türschweller weiter entlastet werden, wenn bei einem Unfall Energie eingeleitet wird.
• Die Crashbox kann auch teilweise oder ganz unterhalb eines Radkastens des Kraftfahrzeugs sitzen. Hierbei steht die Crashbox zumindest teilweise beispielsweise über die A-Säule nach vorne heraus. Auch hierbei dient die Crashbox als Puffer zu Aufnahme der Unfallenergie, wodurch die Kraft in die Schweller und insbesondere auch auf die Säule unmittelbar wirkende Kraft minimiert oder eliminiert werden kann.
• Eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs, bei der die Crashbox stoffschlüssig an einer Stirnseite eines Türschwellers und/oder an der Unterseite einer A-Säule des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, gewährleistet einen besonders guten Abbau der bei einem Unfall auftretenden kinetischen Energie und steigert so die Sicherheit der Insassen des Kraftfahrzeuges. Durch den Stoffschluss, insbesondere durch eine Schweißverbindung, zwischen der Crashbox und der Stirnseite des Türschwellers und gegebenenfalls der Unterseite der A-Säule oder C-Säule des Kraftfahrzeugs, ist die Crashbox in die Rohbaustruktur der Karosserie des Kraftfahrzeuges eingebunden. Durch die Schweißverbindung ist die Crashbox mit der Bodengruppe bzw. der Fahrgastzelle integral ausgestaltet. Gleiches gilt für die C-Säule des Kraftfahrzeugs. Auch hier ist die Crashbox vorteilhafterweise stoffschlüssig mit der Stirnseite des anderen Endes des Türschwellers und/oder der C-Säule verbunden. Durch die stoffschlüssige Verbindung sitzt die Crashbox besonders fest an den entsprechenden Karosserieteilen. Durch die Schweißverbindung wird eine höhere Steifigkeit erreicht, als beispielsweise bei einer Schraubverbindung, wodurch eine zuverlässige Krafteinleitung gewährleistet werden kann. Ferner ist bei einer Schweißverbindung zwischen der Crashbox und der Stirnseite einer Türschwellers oder der Unterseite einer Säule keine Verstärkung notwendig. Bei Schraubverbindungen wäre eine Verstärkung, beispielsweise in Form eines Verstärkungsblechs, von Nöten.
• Die Crashbox kann verschiedenartige Hohlprofilformen aufweisen. Sie kann beispielsweise als ein dreieckiges oder ein halbkreisförmiges Profil ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Crashbox ein rechteckiges Hohlprofil aufweist. Durch diese Form lässt sich die Crashbox leicht an der Stirnseite des Türschwellers und/oder an der Unterseite einer Karosseriesäule befestigen. Ferner sind rechteckige Hohlprofile einfach herstellbar. Bei der Verwendung von rechteckigen Hohlprofilen können die Seitenflächen des Profils mit den Stirnseiten der Türschweller, die in der Regel ebenfalls eben ausgebildet sind, verbunden werden. Gleiches gilt für die Unterseiten der A-Säulen, C-Säulen.
• Innerhalb des Leichtmetallstrangpresshohlprofils der Crashbox können Verstärkungsstreben oder Verstärkungsstege vorgesehen sein. Diese dienen zur besseren Aufnahme der bei einem Unfall auftretenden kinetischen Energie. Sie verstärken die Crashbox zusätzlich, so dass diese im Crashfall mehr kinetische Energie in Verformungsenergie umwandeln kann, wenn das Rad des Kraftfahrzeuges gegen die Crashbox gedrückt wird. Der Kraftabbau erfolgt durch eine derartige erfinderische Crashbox definiert, so dass die auftretenden Kräfte verringert werden oder keine Kräfte an den oder die Türschweller weitergeleitet werden.
• Die Verstärkungsstreben oder Verstärkungsstege verlaufen bevorzugt abgewinkelt zu den Seitenteilen des Leichtmetallstrangpresshohlprofils der Crashbox. Sie beeinflussen des Faltverhalten der Crashbox bei einer Verformung aufgrund eines Unfalls, bei dem das Rad in Richtung der Türschweller bewegt wird. Die Crashbox ist mit einer Seitenfläche an der Stirnseite des Türschwellers und/oder mit einer zweiten Seitenfläche an der Unterseite einer Säule angeordnet. Die Verstärkungsstreben erstrecken sich zwischen gegenüberliegenden Seitenflächen und insbesondere zwischen der Seitenfläche, die an dem Türschweller anliegt, und der gegenüberliegenden Seitenfläche. Vorzugsweise sind mehrere Verstärkungsstreben, beispielsweise drei Streben, vorgesehen.
• Zusätzlich kann die Crashbox ausgeschäumt sein, wodurch noch mehr Unfallenergie im Crashfall durch die Crashbox abgebaut werden kann.
• Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels einer erfinderischen Karosserie eines Kraftfahrzeuges im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung ersichtlich.
• Es zeigt:
• 1: eine perspektivische Ansicht eines Teils der Karosserie eines Kraftfahrzeuges mit Türschweller und erfindungsgemäßer Crashbox.
• In der 1 ist eine perspektivische Ansicht auf einen Teil der Karosserie 1 eines Kraftfahrzeuges mit Türschweller 2, A-Säule 5 und erfindungsgemäßer Crashbox 4 dargestellt. Die Crashbox 4 ist als Leichtmetallstrangpresshohlprofil an der Stirnseite 3 des Türschwellers 2 durch eine Schweißverbindung rohbaufest mit dem Türschweller 2 verbunden. Bei einem Unfall, insbesondere einem Frontunfall, wird das nicht dargestellte Rad gegen die Crashbox 4 gedrückt und verformt diese aufgrund ihrer speziellen Ausgestaltung und ihres Leichtmetallmaterials. Die Crashbox 4 baut die auftretende kinetische Energie gezielt ab und verhindert, dass die Kraft auf den Türschweller 2 weitergeleitet wird. Der Abbau der Energie durch die Crashbox 4 ermöglicht es, dass der Türschweller 2 sehr steif ausgebildet werden kann, um eine ausreichend große Stabilität der Karosserie 1 zu gewährleisten. Insbesondere bei großen Personenkraftfahrzeugen ist die Anordnung der erfindungsgemäßen Crashboxen besonders vorteilhaft, da bei diesen Fahrzeugen eine große Stabilität der Karosserie 1 und dementsprechend sehr steife Türschweller notwendig sind.
• Die Crashbox 4 weist im Inneren eines rechteckigen Strangpresshohlprofils Verstärkungsstreben 7 auf, die mit den Seitenflächen 8 integral ausgestaltet sind. Die Verstärkungsstreben 7 sind bevorzugt abgewinkelt zu den Seitenflächen 8 der Crashbox 4 angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform sind drei Verstärkungsstreben 7 vorgesehen. Zwischen jeweils zwei Verstärkungsstreben wird jeweils eine V-Form gebildet. Die Verstärkungsstreben 7 sind hierbei so angeordnet, dass dieses sich zwischen der Seitenfläche 8, die an der Stirnseite 3 des Türschwellers 2 angeordnet ist, und der gegenüberliegenden Seitenfläche 8, die dem Rad zugewandt ist, erstrecken.
• Ein Teil einer weiteren Seitenfläche 8 der Crashbox 4 ist an der Unterseite der A-Säule 5 angeordnet. Hierdurch sitzt die Crashbox 4 besonders sicher vor dem Türschweller 2 der Karosserie 1 des Kraftfahrzeuges.
• Derartige Crashboxen 4 lassen sich in einer Vielzahl verschiedener Fahrzeuge einsetzen. So kann die erfindungsgemäße Karosserie nicht nur in klassischen Personenkraftwagen, sondern beispielsweise auch in Lastkraftwagen eingesetzt werden.

Claims (8)

1. Karosserie (1) eines Kraftfahrzeuges mit seitlich verlaufenden Türschwellern (2), dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einer Stirnseite (3) der Türschweller (2) eine Crashbox (4) vorgesehen ist.
2. Karosserie (1) eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Crashbox (4) ein Leichtmetallstrangpresshohlprofil darstellt.
3. Karosserie (1) eines Kraftfahrzeuges nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Crashbox (4) zumindest teilweise aus Aluminium oder eine Aluminiumlegierung besteht.
4. Karosserie (1) eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Crashbox (4) teilweise oder ganz unterhalb einer A-Säule (5) und/oder einer C-Säule des Kraftfahrzeugs sitzt.
5. Karosserie (1) eines Kraftfahrzeugs nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Crashbox (4) stoffschlüssig an einer Stirnseite (3) eines Türschwellers (2) und/oder an der Unterseite einer A-Säule (5) des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
6. Karosserie (1) eines Kraftfahrzeugs nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Crashbox (4) ein rechteckiges Hohlprofil aufweist.
7. Karosserie (1) eines Kraftfahrzeugs nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb eines Leichtmetallstrangpresshohlprofils der Crashbox (4) Verstärkungsstreben (7) vorgesehen sind.
8. Karosserie (1) eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstreben (7) abgewinkelt zu den Seitenteilen (8) des Leichtmetallstrangpresshohlprofils der Crashbox (4) verlaufen.