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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Querträger einer Rahmenstruktur
eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein mit einem
derartigen Querträger ausgestattetes Kraftfahrzeug.
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Aus
der
DE 196 35 285
A1 ein gattungsgemäßer Querträger
mit einem zweischaligen Crashelement bekannt, wobei die eine Schale
in Deformationsrichtung des Crashelementes länger ausgebildet ist
als die andere Schale, so dass sich ein stufenartiges Deformationsverhalten
im Crashfall ergibt.
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Aus
der
DE 102 20 633
A1 ist eine Fahrzeugstoßstangen- beziehungsweise
Fahrzeugstoßfängeranordnung bekannt, welche eine
Trägerkonsole in der Gestalt einer geformten mehrstufigen
rohrförmigen Konstruktion mit einer Vielzahl von plastisch
verformbaren geraden Rohrteilen unterschiedlichen Außendurchmessers
aufweist. Diese Rohrteile grenzen aneinander an und können
energieabsorbierend ineinander verschoben werden.
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Aus
der
DE 103 21 766
A1 ist eine Crasheinrichtung mit einem länglichen
Deformationskörper bekannt. Letzterer ist mit Durchbrechungen
versehen, welche den in einem Crashfall auftretenden Kraftverlauf über
den Deformationsweg vergleichmäßigen sollen.
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Schließlich
ist aus der
DE 199
59 701 A1 eine Vorrichtung zur Stoßenergieaufnahme
bei Kraftfahrzeugen mit einem Kastenprofil in Blechbauweise bekannt.
Das Kastenprofil ist in Einleitungsrichtung einer aufzunehmenden
Kraft mit einer derartigen konischen Erweiterung ausgebildet, dass
sich bei einem Zusammendrücken durch die aufzunehmende Kraft
das deformierte Material im wesentlichen innerhalb des Querschnitts
der verbleibenden Deformationslänge des Kastenprofils faltenartig
anhäuft. Die vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit dem Problem, für einen gattungsgemäßen
Querträger, eine verbesserte oder zumindest eine andere
Ausführungsform anzugeben, welche ein besonders günstiges
Crashverhalten aufweist.
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Die
Erfindung löst diese Aufgabe durch die Gegenstände
der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf den allgemeinen Gedanken, einen Querträger
einer Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs, bspw. einen hinteren
oder einen vorderen Querträger, als einseitig offenes Hutprofil
auszubilden, welches in Querträgerlängsrichtung,
d. h. in Fahrzeugquerrichtung, eine sich verrändernde (Querschnitts-)Tiefe
aufweist. Diese sich verändernde Querschnittstiefe hat
maßgeblichen Einfluss auf ein Widerstandsmoment des Querträgers, welcher
im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist, sodass über
die jeweils ausgewählte Querschnittstiefe des Hutprofils,
d. h. des Querträgers, Einfluss auf das jeweilige Biegemoment
genommen werden kann. Das Widerstandsmoment ist somit nicht wie
bei aus dem Stand der Technik bekannten Querträgern an nahezu
allen Stellen zumindest ähnlich, sondern kann an ein bei
einem Unfall erwarteten Momentenverlauf angepasst werden. Mit dem
erfindungsgemäßen Querträger sind insbesondere
eine materielle Ausreizung und damit eine Gewichtseinsparung des Querträgers
möglich, da dessen Querschnittsprofil über die
gesamte Längserstreckung an die jeweils individuell erwarteten
Belastungsmomente angepasst ist.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Lösung, ist in zumindest einem Längsendbereich
des Querträgers innerhalb dessen Querschnitts eine Crasheinrichtung
mit einem energieabsorbierenden Deformationskörper, insbesondere eine
so genannte Crashbox, angeordnet. Der erfindungsgemäße
Querträger ist dabei so ausgebildet, dass er in seinem,
den Deformationskörper aufnehmenden Längsendbereich,
eine so große (Querschnitts-)Tiefe aufweist, dass der Deformationskörper
vollständig im Querschnitt des Querträgers aufgenommen
werden kann. Vorzugsweise sind dabei an beiden Längsenden
des Querträgers derartige Deformationskörper innerhalb
des Querschnitts des Querträgers angeordnet. Zwischen den
Längsendbereichen kann die Querschnittstiefe des Querträgers reduziert
werden und zwar soweit, dass einerseits die zu erwartenden Aufprallbelastungen
problemlos aufzunehmen sind und andererseits ein Gewicht des Querträgers
möglichst gering gehalten werden kann, was insbesondere
im Sportwagenbau von großer Bedeutung ist.
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Zweckmäßig
sind in dem Deformationskörper eine Einschrauböffnung
und in dem Querträger eine dazu fluchtende Durchgangsöffnung
zum Einschrauben einer Abschleppöse vorgesehen. Da der Deformationskörper
an sich ein relativ steifes Element darstellt, ist die Integration
der Abschleppöse in diesen problemlos möglich.
Durch die im Querträger vorgesehene Durchgangsöffnung,
lässt sich eine besonders komplexe Bauweise erzielen, bei
welcher sowohl der Deformationskörper als auch die Einschrauböffnung
für eine Abschleppöse innerhalb des Querschnitts
des Querträgers liegen.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Lösung, ist der Deformationskörper aus zwei Halbschalen
zusammengesetzt, welche jeweils nach außen abstehende Flansche
mit ebenfalls quer zur Hauptdeformationsrichtung verlaufenden Sicken
aufweisen und wobei die beiden Halbschalen ausschließlich über
die zwischen den Sicken der Flansche in den Anlageflächen aneinander
anliegen und in diesen Bereichen miteinander verbunden, insbesondere
miteinander verschweißt, sind. Eine Verschweißung
erfolgt dabei üblicherweise über Schweißpunkte,
die den großen Vorteil bieten, lediglich einen geringen
Wärmeeintrag in die beiden Halbschalen des Deformationskörpers zu bewirken,
so dass sich diese im Vergleich zu einer anderen Verschweißungsart,
deutlich weniger verformen bzw. verziehen. Durch eine Punktschweißung lässt
sich somit die Maßhaltigkeit des herzustellenden Deformationskörpers
steigern.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche
oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei
zeigen, jeweils schematisch,
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1 einen
erfindungsgemäßen Querträger in einer
Ansicht,
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2 eine
Darstellung wie in 1, jedoch bei einer Explosionsdarstellung
mit separat gezeichnetem Querträger, Deformationskörper
und Schottelement,
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3 verschiedene
Ansichten auf das Deformationselement.
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Entsprechend
der 1, weist ein erfindungsgemäßer
Querträger 1, welcher bspw. als vorderer oder
als hinterer Querträger einer Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs ausgebildet
sein kann, ein einseitig offenes Hutprofil mit einem U-förmigen
Querschnitt auf. Erfindungsgemäß weist dabei der
Querträger 1 eine sich in Längsrichtung
desselben verändernde (Querschnitts-)Tiefe auf, wobei der Querträger 1 gemäß den 1 und 2 an
seinen jeweiligen Längsendbereichen 2 und 2' jeweils
eine größere Querschnittstiefe aufweist, als in
einem zwischen diesen beiden Endbereichen 2 und 2' liegenden
mittleren Bereich 3. Da die Querschnittstiefe des Querträgers 1 unmittelbar
Einfluss auf ein Biegeverhalten desselben hat, kann mit einer angepassten (Querschnitts-)Tiefe
individuell Einfluss auf das Biegeverhalten des Querträgers 1 genommen
werden.
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Wie
der 1 zu entnehmen ist, sind dabei die beiden Längsendbereiche 2 und 2' des
Querträgers 1 bezüglich ihrer Querschnittstiefe
so groß ausgebildet, dass innerhalb des Querschnitts des
Querträgers 1 eine Crasheinrichtung 4 mit
einem energieabsorbierenden Deformationskörper 5,
insbesondere mit einer so genannten Crashbox, angeordnet werden
kann. Die Crasheinrichtung 4 ist dabei als längliches
Hohlprofil ausgestaltet und aus zwei Halbschalen 6 und 6' zusammengesetzt,
wobei die beiden Halbschalen 6 und 6' die Steifigkeit
derselben erhöhende Sicken 7 aufweisen können.
Verbunden werden die beiden Halbschalen 6 und 6' über
jeweils von diesen nach außen abstehende Flansche 8, über welche
sie fest miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschweißt,
sind. Eine Verschweißung der beiden Halbschalen 6 und 6' kann
dabei bspw. mittels Punktschweiß-Verfahren erfolgen, bei welchem
ein lediglich geringer Eintrag an Wärme in die Halbschalen 6 und 6' erfolgt,
so dass sich diese üblicherweise nicht oder zumindest nur
marginal aufgrund der Temperaturbelastung verziehen. Die Sicken 7,
welche sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung
des Deformationselements 5 angeordnet sein können,
erhöhen dessen Steifigkeit und bewirken gleichzeitig ein
kontrolliertes Deformieren des Deformationselementes 5 im
Crashfall. Wie insbesondere der 3 darüber
hinaus zu entnehmen ist, weist der Deformationskörper 5 ein
aus den beiden Halbschalen 6 und 6' gebildetes
Sechskant- Querschnittsprofil auf und ist zudem sich konisch verjüngend
ausgebildet, wobei er sich vorzugsweise entgegen seiner Hauptdeformationsrichtung 8 konisch
verjüngt.
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Betrachtet
man die 2, so kann man erkennen, dass
das jeweilige Deformationselement 5 mit einem ersten Längsende 9 am
Querträger 1 anliegt, während es mit
seinem zweiten Längsende 10 fest mit einem Schottelement 11 verbunden,
insbesondere verschweißt, ist, welches gleichzeitig das Hutprofil
im Bereich des Deformationskörpers 4, d. h. im
Längsendbereich 2 des Querträger 1,
verschließt. Dazu ist das Schottelement 11 fest
mit den Flanschen 12 und 12' des Hutprofils verbunden,
insbesondere verschweißt bzw. verschraubt.
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Desweiteren
fällt beim Betrachten der 1 auf, dass
der Querträger 1 entlang seiner Längsrichtung,
d. h. in Fahrzeugquerrichtung, gekrümmt ausgebildet ist
und sich dadurch an eine entsprechend gestaltete Fahrzeugaußenkontur
anpasst.
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Um
dem Deformationskörper 5 der Crasheinrichtung 4 eine
weitere Funktion zuweisen zu können, weist dieser an seinem
ersten Längsende 9 eine Einschrauböffnung 13 zum
Einschrauben einer nicht gezeigten Abschleppöse auf. Die
Einschrauböffnung 13 fluchtet bei komplett montiertem
Querträger 1 mit einer im Querträger 1 vorgesehen
Durchgangsöffnung 14, wie dies bspw. gemäß der 1 dargestellt ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Querträger 1,
ist es somit möglich, aufgrund dessen gewählten
Querschnittstiefenverlauf, direkten Einfluss auf ein Biege- bzw.
Steifigkeitsverhalten desselben zu nehmen, wobei der Querschnittstiefenverlauf
des Querträgers 1 vorzugsweise an bei einem Unfall
auftretende Belastungen angepasst ist. Durch die in den Längsendbereichen 2 und 2' größere
Querschnittstiefe ist es darüber hinaus möglich,
in diesen Längsendbereichen 2 und 2' ein
Deformationselement 5 einer Crasheinrichtung 4 aufzunehmen
und zwar derart, dass das Deformationselement 5 vollständig
innerhalb des Querschnittsprofils des Querträgers 1 liegt.
Ein Befestigen des Deformationskörpers 5 im jeweiligen Längsendbereich 2, 2' des
Querträgers 1 erfolgt dabei einerseits durch eine
feste Verbindung desselben mit dem Querträger und andererseits
durch eine feste Verbindung mit einem Schottelement 11,
welcher das Hutprofil im Längsendbereich 2, 2' verschließt.
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Dabei
ist denkbar, dass die Durchgangsöffnung 14 im
Querträger 1 derart an die Einschrauböffnung 13 zur
Aufnahme der Abschleppöse angepasst ist, dass ein die Einschrauböffnung 13 aufweisender Zylinderabschnitt 15,
d. h. dessen Außendurchmesser, kleiner ist, als ein Innendurchmesser
der Durchgangsöffnung 14 im Querträger 1,
so dass der Zylinderabschnitt 15, vorzugsweise passgenau,
in die Durchgangsöffnung 14 hineinragen und in
dieser gehalten ist. Der Zylinderabschnitt 15 mit der integrierten
Einschrauböffnung 13 ragt dabei vorzugsweise zumindest
leicht in axialer Richtung über den Deformationskörper 4 über,
wodurch der Deformationskörper 4 mit einer Stirnseite
an seinem ersten Längsende 9 am Querträger 1 anliegt,
während der Zylinderabschnitt 15 zumindest geringfügig
durch die Durchgangsöffnung 14 am Querträger 1 hindurchragt.
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Durch
die konische Ausbildung des Deformationskörpers 4 kann
zudem eine gleichmäßige und selbstzentrierende
Krafteinleitung erreicht werden und dadurch ein besonders günstiges
Crashverhalten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19635285
A1 [0002]
- - DE 10220633 A1 [0003]
- - DE 10321766 A1 [0004]
- - DE 19959701 A1 [0005]