DE102009033127B4

DE102009033127B4 - Längsträgeranordnung für einen Kraftwagen und Kraftwagen

Info

Publication number: DE102009033127B4
Application number: DE102009033127.1A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dugnus
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2009-07-15
Filing date: 2009-07-15
Publication date: 2017-02-02
Anticipated expiration: 2029-07-16
Also published as: DE102009033127A1

Abstract

Längsträgeranordnung für einen Kraftwagen (10), mit einem oberen Längsträger (14), mit einem in Fahrzeughochrichtung unterhalb des oberen Längsträgers (14) angeordneten unteren Längsträger (16), und mit einem Kopplungsteil (18), welches mit dem oberen Längsträger (14) und mit dem unteren Längsträger (16) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungsteil (18) in Fahrzeuglängsrichtung dem oberen Längsträger (14) und dem unteren Längsträger (16) vorgelagert ist, so dass die Längsträger (14, 16) an ihrem Ende über das Kopplungsteil (18) miteinander verbunden sind, wobei das Kopplungsteil (18) Versteifungsmittel aufweist, welche dazu ausgelegt sind, einer Verformung des Kopplungsteils (18) in Fahrzeuglängsrichtung entgegenzuwirken.

Description

Die Erfindung betrifft eine Längsträgeranordnung für einen Kraftwagen, mit einem oberen Längsträger und einem in Fahrzeughochrichtung unterhalb des oberen Längsträgers angeordneten unteren Längsträger. Die Längsträgeranordnung umfasst ein Kopplungsteil, welches mit dem oberen Längsträger und mit dem unteren Längsträger verbunden ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kraftwagen mit einer solchen Längsträgeranordnung.
Die DE 10 2006 041 093 A1 beschreibt eine Längsträgeranordnung mit einem oberen Längsträger und einem in Fahrzeughochrichtung unterhalb des oberen Längsträgers angeordneten unteren Längsträger. Über eine Stützvorrichtung, welche ein Stützrohr und einen Stützsockel umfasst, ist der obere Längsträger mit dem unteren Längsträger verbunden. Durch die Stützvorrichtung wird eine erhöhte Biegesteifigkeit erreicht, welche auf den unteren Längsträger übertragen wird. Der obere Längsträger weist eine Y-förmige Formgebung auf, und die Stützvorrichtung ist im Bereich einer Gabelung dieser Y-Form angeordnet. In diesem Gabelungsbereich ist ein Einsteckbereich ausgebildet, in dem sich das Stützrohr der Stützvorrichtung erstreckt. Das Stützrohr sitzt zudem an einer Oberseite des unteren Längsträgers auf.
Die DE 197 03 951 C2 beschreibt eine Vorderteilkonstruktion einer Fahrzeugkarosserie mit einem oberen Längsträger und einem unteren Längsträger, welche durch einen torförmigen Verbindungsrahmen miteinander verbunden sind. Hierbei ist ein oberes Ende des Verbindungsrahmens an einem Zwischenabschnitt des Längsträgers angebracht. Durch den Verbindungsrahmen wird der Zwischenabschnitt verstärkt, während ein hinterer Abschnitt des Längsträgers unverstärkt bleibt. Bei einem Frontalaufprall verformen sich so der hintere Abschnitt des oberen Längsträgers und ein hinterer Abschnitt des unteren Längsträgers.
Die DE 103 20 815 B3 beschreibt ein Kraftfahrzeug mit einer Hohlprofile umfassenden Rahmenkonstruktion, wobei innerhalb der Hohlprofile Stellelemente angeordnet sind, welche es ermöglichen, die Längssteifigkeit der Hohlprofile zu verändern. Hierbei ist ein oberer Längsträger mit einem unteren Längsträger über eine A-Säule verbunden, und innerhalb jedes dieser Hohlprofile befinden sich die genannten Stellelemente.
Die DE 28 45 548 A1 beschreibt ein Trägerwerk eines Frontteils eines Personenkraftwagens mit einem oberen Längsträger und einem unteren Längsträger, welche durch einen Verbindungsträger miteinander verbunden sind. Bei einem Frontalaufprall verformt sich zunächst der obere Längsträger und anschließend eine Deformationszone in einem Stützträger, über welchen der obere Längsträger an einer Stirnwand abgestützt ist. Dabei richtet sich der Verbindungsträger etwas auf. Zeitlich nach der Verformung der Deformationszone verformt sich der untere Längsträger ebenfalls.
Die FR 2 895 351 A1 beschreibt eine Längsträgeranordnung eines Vorderwagens, welche einen oberen Längsträger und einen unterhalb des oberen Längsträger angeordneten unteren Längsträger umfasst. Ein Gehänge ist frontseitig mit beiden Längsträgern verschweißt, um bei Einleitung einer Last in den Vorderwagen in Fahrzeuglängsrichtung eine Belastung auf beide Längsträger zu verteilen.
Die aus dem Stand der Technik bekannte Längsträgeranordnung hat jedoch zu unbefriedigenden Ergebnissen geführt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Längsträgeranordnung der eingangs genannten Art bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Längsträgeranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Längsträgeranordnung für einen Kraftwagen umfasst einen oberen Längsträger und einen in Fahrzeughochrichtung unterhalb des oberen Längsträgers angeordneten unteren Längsträger. Ein Kopplungsteil ist mit dem oberen Längsträger und mit dem unteren Längsträger verbunden. Hierbei weist das Kopplungsteil Versteifungsmittel auf, welche dazu ausgelegt sind, einer Verformung des Kopplungsteils in Fahrzeuglängsrichtung entgegenzuwirken. Durch die formsteife Ausbildung des Kopplungsteils ist eine effiziente Kopplung des oberen Längsträgers mit dem unteren Längsträger gewährleistet, selbst wenn in Fahrzeuglängsrichtung eine Belastung lediglich in Höhe einer der beiden Längsträger wirkt. Das Kopplungsteil ist in Fahrzeuglängsrichtung dem oberen Längsträger und dem unteren Längsträger vorgelagert, so dass die Längsträger an ihrem Ende über das Kopplungsteil miteinander verbunden sind. Durch das Versteifungsmittel aufweisende Kopplungsteil ist ein gegenseitiges Führen der Längsträgerebenen möglich, und eventuelle Störungen in der Ebene des einen Längsträgers werden durch den anderen Längsträger korrigiert. Somit ist eine verbesserte Längsträgeranordnung bereitgestellt.
Bei der aus dem Stand der Technik der FR 2 895 351 A1 bekannten Längsträgeranordnung wurde hingegen bei Belastung in Fahrzeuglängsrichtung ein Versagen des Kopplungsteils, insbesondere ein Abreißen, beobachtet, was zur Folge hatte, dass zur Kompensation die Längsträger besonders dick oder groß ausgebildet wurden und somit vergleichsweise schwer waren. Demgegenüber lassen sich mit dem vorliegend beschriebenen, formsteifen Kopplungsteil vergleichsweise leichte Längsträger und somit eine vergleichsweise leichte Längsträgeranordnung realisieren.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Kopplungsteil im Querschnitt ein geschlossenes Profil auf. Ein derartiges Kopplungsteil hat sich als besonders formsteif erwiesen. Dies gilt insbesondere dann, wenn in dem durch das geschlossene Profil gebildeten Hohlraum innere Versteifungsstreben angeordnet sind.
Besonders einfach und kostengünstig lässt sich ein solches Kopplungsteil als Strangpressprofil herstellen.
Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Kopplungsteil dazu ausgelegt ist, bei einer in Fahrzeuglängsrichtung wirkenden Belastung eines der Längsträger eine zeitgleich einsetzende Verformung beider Längsträger zu bewirken. Bei der Verformung kann es sich insbesondere um eine Auffaltung handeln, so dass das Kopplungsteil dann als Faltaktivator dient. Die Funktion des Kopplungsteils geht dann über die einer reinen Lastweiterleitung hinaus.
Eine robuste und dennoch vergleichsweise gewichtsarme Längsträgeranordnung ist realisierbar, wenn das Kopplungsteil und/oder zumindest einer der Längsträger aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist.
Die Längsträgeranordnung kann im Bereich eines Vorderwagens und/oder im Bereich eines Hinterwagens eines Kraftwagens angeordnet sein.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 schematisch einen Kraftwagen vor einem Aufprall auf ein in Höhe eines oberen Längsträgers angeordneten Hindernis;
2 den Kraftwagen mit nach dem Aufprall auf das Hindernis verformtem Vorderwagen; und
3 perspektivisch ein Kopplungsteil welches den oberen Längsträger gem. 1 mit einem unteren Längsträger koppelt.
1 zeigt von einem Kraftwagen 10 schematisch den Bereich eines Vorderwagens, welcher eine Längsträgeranordnung 12 aufweist. Die Längsträgeranordnung 12 umfasst einen oberen Längsträger 14 und einen in Fahrzeughochrichtung unterhalb des oberen Längsträgers 14 angeordneten unteren Längsträger 16. An ihrem frontseitigen Ende sind die Längsträger 14, 16 über ein Kopplungsteil 18 miteinander verbunden.
Dem Kopplungsteil 18 kann, wie vorliegend beispielhaft und schematisch gezeigt, eine Deformationsbox 20 vorgelagert sein, welche beim Aufprall des Kraftwagens 10 auf eine Vorderseite 22 eines Hindernisses 24 für ein erstes Aufnehmen der Belastung sorgt. Eine Fahrtrichtung des sich auf das Hindernis 24 zu bewegenden Kraftwagens 10 ist durch einen Bewegungspfeil 26 veranschaulicht.
2 veranschaulicht die Wirkungsweise des Kopplungsteils 18 beim Aufprall des Kraftwagens 10 auf das deformierbare Hindernis 24. Eine Unterkante 28 des Hindernisses 24 liegt in Fahrzeughochrichtung höher als der untere Längsträger 16. Folglich trifft der Kraftwagen 10 in Höhe des oberen Längsträgers 14 auf das Hindernis 24 auf.
Das Kopplungsteil 18 ist durch Versteifungsmittel so versteift, dass es bei dem Aufprall auf das Hindernis 24 nicht in Fahrzeuglängsrichtung verformt wird oder abreist. Durch die formsteife Ausbildung des Kopplungsteils 18 wird die in Höhe des oberen Längsträgers 14 wirkende Belastung beim Aufprall des Kraftwagens 10 auf das Hindernis 24 auf den unteren Längsträger 16 übertragen. Das Kopplungsteil 18 wirkt hierbei als Faltaktivator. Entsprechend setzt eine Auffaltung der Längsträger 14, 16 zeitgleich ein. Jeweilige Auffaltungsbereiche 30 der Längsträger 14, 16 sind in 2 schematisch dargestellt.
Der untere Längsträger 16 wird also bereits deformiert, bevor der untere Längsträger 16 eine ortsfeste, starre Rückwand 32 des Hindernisses 24 erreicht. Das Kopplungsteil 18 führt also zu einem robusten Deformationsverhalten der Längsträgeranordnung 12. Gleichzeitig zeigt die Längsträgeranordnung 12 beim Aufprall auf das Hindernis 24 einer vergleichsweise geringen Absenkung des Kraftwagens 10 in Fahrzeughochrichtung. Somit kommt das Deformationsverhalten der Längsträgeranordnung 12 der Sicherheit der Insassen des Kraftwagens 10 zugute.
Wie in 3 beispielhaft gezeigt, kann das Versteifungsmittel aufweisende Kopplungsteil 18 als geschlossenes Strangpressprofil ausgebildet sein, dessen Formsteifigkeit durch innere Versteifungsstreben 34 zusätzlich erhöht ist.

Claims

Längsträgeranordnung für einen Kraftwagen (10), mit einem oberen Längsträger (14), mit einem in Fahrzeughochrichtung unterhalb des oberen Längsträgers (14) angeordneten unteren Längsträger (16), und mit einem Kopplungsteil (18), welches mit dem oberen Längsträger (14) und mit dem unteren Längsträger (16) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungsteil (18) in Fahrzeuglängsrichtung dem oberen Längsträger (14) und dem unteren Längsträger (16) vorgelagert ist, so dass die Längsträger (14, 16) an ihrem Ende über das Kopplungsteil (18) miteinander verbunden sind, wobei das Kopplungsteil (18) Versteifungsmittel aufweist, welche dazu ausgelegt sind, einer Verformung des Kopplungsteils (18) in Fahrzeuglängsrichtung entgegenzuwirken.
Längsträgeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungsteil (18) im Querschnitt ein geschlossenes Profil aufweist.
Längsträgeranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungsteil (18) als Strangpressprofil ausgebildet ist.
Längsträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungsteil (18) dazu ausgelegt ist, bei einer in Fahrzeuglängsrichtung wirkenden Belastung eines der Längsträger (14) eine zeitgleich einsetzende Verformung der der Längsträger (14, 16) zu bewirken.
Längsträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungsteil (18) und/oder zumindest einer der Längsträger (14, 16) aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist.
Kraftwagen mit wenigstens einer Längsträgeranordnung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die wenigstens eine Längsträgeranordnung (12) im Bereich eines Vorderwagens und/oder im Bereich eines Hinterwagens des Kraftwagens (10) angeordnet ist.