Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Tragstruktur der eingangs
genannten Art so weiterzubilden, dass sich einerseits eine sehr
gute Steifigkeit der Kraftwagenkarosserie und andererseits eine
Verminderung der Reparaturkosten im Falle eines Typschadens realisieren
lässt.
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Tragstruktur für
ein Frontend eines Kraftwagens mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
Vorteilhafte
Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und
nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den weiteren
Patentansprüchen
beschrieben.
Bei
der Tragstruktur nach der Erfindung ist den Längsträgern im Bereich der Befestigungsstellen mit
den Profilelementen jeweils ein Profileinleger zugeordnet, welcher
innerhalb des Hohlquerschnitts des zugeordneten Profilelements angeordnet
ist. Mit anderen Worten ist erfindungsgemäß also vorgesehen, in Verlängerung
des jeweiligen Längsträgers innerhalb
des Hohlquerschnitts des Profilelements einen zugehörigen Profileinleger
vorzusehen. Im einfachsten Fall wäre es hierzu denkbar, den jeweiligen Längsträger um die
Breite des Hohlquerschnitts des zugeordneten Profilelements zu verlängern, damit dieses
im Falle eines Typschadens nicht zusammengedrückt bzw. beschädigt werden
kann. In einer besonders günstigen
Ausführungsform
sind die Profileinleger – separat
vom zugehörigen
Längsträger – innerhalb
des jeweils zugeordneten Profilelements angeordnet.
Im
Ergebnis wird durch die Profileinleger erreicht, dass bei einer
unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Frontends die Profilelemente
nicht zwischen den davor liegenden Strukturbauteilen wie beispielsweise
Crashboxen und den dahinter liegenden Längsträgern deformiert werden können, sondern
dass vielmehr die Profilelemente bei einem Typschaden ihre ursprüngliche
Form beibehalten. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Profileinleger innerhalb
des zugeordneten Profilelements ist es somit einerseits möglich, die
für die
Aussteifung der Kraftwagenkarosserie äußerst vorteilhafte Gestaltung
der Profilelemente in Form von Hohlprofilen vorzusehen, ohne dass
diese bei einem Typschaden im Bereich vor den Längsträgern deformiert werden können.
In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als besonders vorteilhaft
gezeigt, auf der den Längsträgern abgewandten
Seite der Profilelemente jeweils ein zugeordnetes Deformationselement
anzuordnen, welches in Erstreckungsrichtung der Längsträger verläuft. Somit
ergibt sich die besonders vorteilhafte Anordnung, bei der der jeweilige,
innerhalb des Profilelements angeordnete Profileinleger unmittelbar
zwischen dem zugehörigen
Längsträger bzw. dem
zugehörigen
Deformationselement angeordnet ist, so dass eine Deformation des
Profilelements auf besonders sichere Weise verunmöglicht ist.
Als
von den Längsträgern separat
ausgebildete Profileinleger haben sich insbesondere Strangpressprofile
als vorteilhaft erwiesen, deren Hohlkammern in Erstreckungsrichtung
der Längsträger verlaufen.
Insbesondere durch den Verlauf der Hohlkammern kann somit auf einfache
und kostengünstige
Weise ein äußerst stabiler
Profileinleger geschaffen werden, der im Falle eines Typschadens
hohe Kräfte
aufnehmen kann und eine Deformation des vor dem zugehörigen Längsträger angeordneten Profilelements
sicher vermeidet.
In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als zudem vorteilhaft
gezeigt, die Profilelemente jeweils aus wenigsten zwei Teilschalen
zu gestalten, so dass die zugeordneten Profileinleger vor dem Zusammenfügen der
Teilschalen auf einfache Weise innerhalb des jeweiligen Profilelements
positioniert werden können.
Eine
besonders günstige
Kraftübertragung von
Aufprallkräften
im Falle eines Typschadens kann darüber hinaus erreicht werden,
wenn die Profileinleger auf ihrer den Längsträgern abgewandten Seite flächig an
der zugeordneten Teilschale des entsprechenden Profilelements abgestützt sind.
Eine Deformation der entsprechenden, auf der den Längsträgern abgewandten
Seite angeordneten Teilschale kann somit zuverlässig vermieden werden.
Sind
innerhalb der Profileinleger Durchgangslöcher eingebracht, über welche
die Tragstruktur des Frontends mit den Längsträgern zu verbinden ist, so kann
insgesamt eine äußerst stabile
Festlegung bzw. eine unmittelbare Verbindung des Frontends mit den
Längsträgern erreicht
werden.
Die
Profileinleger sind darüber
hinaus bevorzugt auf Höhe
einer mittleren Längsträgerebene
einer Vorbaustruktur der Kraftwagenkarosserie angeordnet, da sich
erfahrungsgemäß in diesem
Bereich ein vorderer Stoßfänger-Querträger des
Frontends in Fahrzeugquerrichtung erstreckt und über zugeordnete Verbindungsteile – beispielsweise
Deformationselemente – an
der dahinter liegenden Vorbaustruktur abgestützt ist. Demgemäß ist es
besonders vorteilhaft, in diesem Bereich die Profilelemente durch
die innerhalb ihres Hohlquerschnitts angeordneten Profileinleger
auszusteifen.
Schließlich ist
es im Rahmen der Erfindung als mitumfasst zu betrachten, dass die
erfindungsgemäße Tragstruktur
nicht nur am vorderen Ende einer Kraftwagenkarosserie angeordnet
sein kann, sondern dass es vielmehr auch denkbar ist, derartige Verstärkungsmaßnahmen
der Profilelemente der Tragstruktur am hinteren Ende des Kraftwagens
vorzusehen.
Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
1 eine
schematische Perspektivansicht auf eine Vorbaustruktur einer Kraftwagenkarosserie, an
deren vorderem Ende ein Frontend über eine Tragstruktur befestigt
ist;
2 eine
schematische Seitenansicht auf die Tragstruktur des Frontends des
Kraftwagens, welche über
in Fahrzeughochrichtung verlaufende Profilelemente unter anderem
an Längsträgern einer mittleren
Längsträgerebene
befestigt sind;
3 eine
schematische Perspektivansicht auf die Befestigungsstelle eines
der Profilelemente der Tragstruktur des Frontends an dem zugeordneten
Längsträger der
mittleren Längsträgerebene;
4 eine
schematische Perspektivansicht auf einen der im Bereich der Befestigungsstellen
mit den Längsträgern innerhalb
des Hohlquerschnitts des zugeordneten Profilelements angeordneten
Profileinleger, wobei von zwei Teilschalen des Profilelements lediglich
die dem Längsträger zugewandte dargestellt
ist;
5 eine
schematische Schnittansicht entlang einer in Fahrzeugquerrichtung
und horizontal verlaufenden Schnittebene gemäß der Linie V-V in 2,
wobei ausschnittsweise die Befestigung der Tragstruktur über ein
linkes Profilelement an dem zugehörigen linken Längsträger der
mittleren Längsträgerebene
dargestellt ist; und in
6 eine
schematische Schnittansicht durch die Tragstruktur des Frontends
und den linken Längsträger der
mittleren Längsträgerebene
entlang einer in Fahrzeuglängsrichtung
und vertikal verlaufenden Schnittebene gemäß der Linie VI-VI in 5.
In 1 ist
in einer schematischen Perspektivansicht die Vorbaustruktur 10 einer
Karosserie eines Kraftwagens ausschnittsweise erkennbar, an deren vorderem
Ende eine Tragstruktur 12 für ein Frontend des Kraftwagens
auf im Weiteren noch näher
erläuterte
Weise befestigt ist. Die Vorbaustruktur 10 umfasst im Wesentlichen
im außenseitigen
Bereich der Kotflügel
angeordnete obere Längsträger 14 einer
oberen Längsträgerebene,
mittlere Längsträger 16 auf
Höhe einer
mittleren Längsträgerebene
sowie untere Längsträger 18,
welche auf Höhe
einer unteren Längsträgerebene
verlaufen. Die oberen Längsträger 14 sind über eine
etwa bogenförmig
ausgebildete und in Fahrzeugquerrichtung bzw. waagerecht sich erstreckende
Querbrücke 20 miteinander
verbunden, welche der Tragstruktur 12 des Frontends zugeordnet
ist. Die Querbrücke 20 ist
zudem über zwei
Streben 22 gehalten, welche auf ihrer der Querbrücke 20 abgewandten
Seite jeweils an der Oberseite eines Radhauses 24 der vorderen
Räder des
Kraftwagens festgelegt sind.
Insbesondere
in Zusammenschau mit 2 wird erkennbar, dass sich
zwei Profilelemente 26 ausgehend von der auf Höhe der oberen
Längsträgerebene
angeordneten Querbrücke 20 vertikal
bzw. in Fahrzeughochrichtung nach unten hin bis auf Höhe der unteren
Längsträger 18 erstrecken.
An ihren unteren Enden sind die Profilelemente 26 über einen unteren
Querträger 28 miteinander
verbunden, so dass die Querbrücke 20,
der untere Querträger 28 sowie
die beiden Profilelemente 26 einen im Wesentlichen rechteckförmigen,
der Tragstruktur 12 zugeordneten Rahmen bilden.
Auf
Höhe der
mittleren Längsträgerebene
ist auf der den Längsträgern 16 abgewandten
Seite der Profilelemente 26 jeweils ein Deformationselement 30 befestigt,
welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel
im Querschnitt etwa rechteckförmig
und an den Querschnitt der Längsträger 16 angepasst
ist. Die beiden Deformationselemente 30 sind dabei über eine
sich in Fahrzeugquerrichtung bzw. waagerecht auf Höhe der mittleren
Längsträgerebene
erstreckende Querträgeranordnung 32 miteinander
verbunden. Die mittlere Querträgeranordnung 32 stützt einen
in den Figuren nicht dargestellten vorderen Stoßfänger des Frontends gegenüber der
Vorbaustruktur 10 der Kraftwagenkarosserie ab und wird
demgemäß zur Hauptsache
mit Aufprallkräften
im Falle einer Frontalkollision des Kraftwagens beaufschlagt. Wird
der Kraftwagen in eine geringe bis mittelschwere Frontalkollision – beispielsweise
bei einem Parkplatzrempler – verwickelt
und das Frontend mit einem so genannten Typschaden beaufschlagt,
so sollen die Deformationselemente 30 bzw. die davor angeordneten
tragenden Bauteile der Tragstruktur 12 zur Absorption der
Aufprallenergie herangezogen werden. Dies bedeutet insbesondere,
dass die Deformationselemente 30 sich im Falle einer un fallbedingten
Kraftbeaufschlagung unter Abstützung
am jeweils zugeordneten Profilelement 26 in ihrer Länge verkürzen bzw. kollabieren.
Um
im Falle eines derartigen Typschadens eine Beschädigung der als Hohlprofile
gestalteten Profilelemente 26 insbesondere im Bereich zwischen den
Deformationselementen 30 und den zugehörigen Längsträgern 16 vermeiden
zu können,
ist innerhalb des jeweiligen Hohlquerschnitts der Profilelemente 26 bzw.
in Verlängerung
der jeweiligen Längsträger 16 ein
in den 3 und 4 perspektivisch erkennbarer
Profileinleger 34 eingebracht. Hierzu zeigen die 3 und 4 jeweils
in Perspektivansicht die Befestigungsstelle eines der Profilelemente 26 an
dem zugeordneten Längsträger 16.
Die Profilelemente 26 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel
jeweils aus zwei Teilschalen gestaltet, welche entlang einer in
Fahrzeughochrichtung bzw. in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Flanschebene
miteinander verbunden sind. Von den beiden Teilschalen ist in 4 die
dem entsprechenden Längsträger 16 zugewandte
Teilschale 36 erkennbar.
Darüber hinaus
ist in 4 der Profileinleger 34 erkennbar, welcher
innerhalb des Hohlquerschnitts des jeweiligen Profilelementes 26 positioniert
wird, bevor die beiden Teilschalen 36 zusammengefügt werden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind die beiden Profileinleger 34 in Verlängerung
des jeweils zugeordneten Längsträgers 16 als Strangpressprofil
beispielsweise aus einer Aluminiumknetlegierung hergestellt, wobei
deren Hohlkammern in Erstreckungsrichtung der Längsträger 16 verlaufen.
Insgesamt weisen die Profileinleger 34 dabei eine im Wesentlichen
würfelförmige Gestalt
auf. Darüber
hinaus erstrecken sich die Profileinleger 34 im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
in Fahrzeuglängsrichtung über die
gesamte Breite des Hohlquerschnitts des zugeordneten Profilelements 26.
Mit anderen Worten ist der Hohlquerschnitt des jeweiligen Profilelements 26 – zwischen
dem zugehörigen Deformationselement 30 und
dem zugeordneten Längsträger 16 – über die
gesamte Länge überbrückt. Hierdurch
ist gewährleistet,
dass bei einer unfallbedingten Abstützung der Deformationselemente 30 an
den zugeordneten Profilelementen 26 keine Verformung von
diesen auftreten kann. Vielmehr sorgen die jeweiligen Profileinleger 34 dafür, dass
die Profilelemente 26 unverformt bleiben und beispielsweise
bei einem Typschaden nicht ausgetauscht werden müssen. Mit anderen Worten müssen daher lediglich
die Deformationselemente 30 selbst bzw. die vor diesen
angeordneten Bauteile der Tragstruktur wie beispielsweise die Querträgeranordnung 32 nach
einem entsprechenden Typschaden ausgewechselt werden.
5 zeigt
in einer schematischen Schnittansicht entlang einer in Fahrzeuglängsrichtung
bzw. waagerecht verlaufenden Schnittebene gemäß der Linie V-V in 2 den
linken mittleren Längsträger 16 sowie
die davor angeordnete Tragstruktur 12 des Frontends mit
dem zugehörigen
Profilelement 26. Darüber
hinaus zeigt 6 eine schematische Schnittansicht
entlang einer in Fahrzeuglängsrichtung
und vertikal verlaufenden Schnittebene gemäß der Linie VI-VI in 5 ebenfalls
die vor dem linken mittleren Längsträger 16 angeordnete
Tragstruktur 12 des Frontends mit dem zugehörigen Profilelement 26.
Aus diesen beiden Schnittdarstellungen wird erkennbar, dass der
Profileinleger 34 – in
Fahrzeuglängsrichtung
betrachtet – sich über die
vollständige
Breite des Hohlquerschnitts des Profilelements 26 erstreckt.
Wie insbesondere aus 6 erkennbar ist, ist der Profileinleger 34 in
Fahrzeughochrichtung größer ausgebildet
als der Querschnitt des zugeordneten Längsträgers 16. Innerhalb
der den Querschnitt des zugeordneten Längsträgers 16 überragenden
Endbereiche sind dabei oberseitig und unterseitig Durchgangslöcher 40 in
den Profileinleger 34 eingebracht, über welche das zugehörige Deformationselement 30 der
Tragstruktur 12 mit dem jeweiligen Längsträger 16 der mittleren
Längsträgerebene zu
verbinden ist. Die Anordnung der Durchgangslöcher 40 ist dabei
insbesondere aus 4 erkennbar. An der dem jeweiligen
Profilelement 26 zugewandten Rückseite umfasst jedes der Deformationselemente 30 einen
Schraubflansch 42, in welchen an die Durchgangslöcher 40 angepasste Öffnungen
eingebracht sind. An seinem dem Profilelement 26 zugewandten
Ende ist der jeweilige Längsträger 16 ebenfalls
mit einem Schraubflansch 44 versehen, welcher an die Durchgangslöcher 40 angepasste Öffnungen umfasst.
Es ist klar, dass innerhalb des Profilelements 26 ebenfalls Öffnungen
vorgesehen sind, die den Durchgangslöchern 40 entsprechen.
Wie in 6 erkennbar ist, ist somit über jeweils vier Schraubverbindungen 46 jedes
der Deformationselemente 30 – unter Überbrückung des jeweiligen Profilelements 26 bzw.
des zugeordneten Profileinlegers 34 – mit dem zugehörigen Längsträger 16 zu
verbinden.
Durch
die Profileinleger 34 ist es demgemäß nunmehr möglich, die Profilelemente 26 in
vorteilhafter Weise zur Aussteifung der Vorbaustruktur 12 mit einem
Hohlquerschnitt zu gestalten und darüber hinaus zu vermeiden, dass
im Falle eines Typschadens die zur Tragstruktur 12 des
Frontends gehörenden Profilelemente 26 bzw.
die damit verbundene Querbrücke 20 und
der untere Querträger 28 ebenfalls ausgetauscht
werden müssen.