DE102009051038A1

DE102009051038A1 - Kraftfahrzeug und Verfahren zum Konstruieren eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102009051038A1
Application number: DE200910051038
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dugnus; Hendrik Risch
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2009-10-28
Filing date: 2009-10-28
Publication date: 2011-05-05
Anticipated expiration: 2029-10-29
Also published as: DE102009051038B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug (10) mit einem Kraftfahrzeugaufbau und Rädern, und mit einer Einrichtung zum Abfedern des Kraftfahrzeugaufbaus gegenüber zumindest einem Rad. Ein pneumatischer Druckspeicher (24) der Einrichtung zum Abfedern ist so angeordnet, dass er bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs (10) auf ein Hindernis (22) als Deformationselement wirkt. Dadurch, dass der Druckspeicher (24) Aufprallenergie aufnimmt, werden weitere Bauteile des Kraftfahrzeugs (10) vor Verformung geschützt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Konstruieren eines solchen Kraftfahrzeugs (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Kraftfahrzeugaufbau und Rädern, und mit einer Einrichtung zum Abfedern des Kraftfahrzeugaufbaus gegenüber zumindest einem Rad. Hierbei weist die Einrichtung einen Druckspeicher auf. Der Druckspeicher sorgt hierbei dafür, dass in einem Druckmedium der Einrichtung zum Abfedern ein vorgegebener Druck herrscht. Der Druckspeicher kann Teil eines pneumatisch gefederten Fahrwerks des Kraftfahrzeugs sein. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Konstruieren eines solchen Kraftfahrzeugs.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, den Druckspeicher so anzuordnen, wie es die Bauraumverhältnisse zulassen. Des Weiteren ist es aus dem Kraftfahrzeugbau bekannt, an Längsträgern der Karosserie einen Deformationsbereich vorzusehen, welcher sich bei einem Unfall infolge der Beaufschlagung mit einer Kraft verformt. Zudem ist ein Stoßfänger üblicherweise über sogenannte Crashboxen an die Trägerstruktur der Karosserie angebunden. Die Crashboxen dienen als Deformationselemente, welche bei einem Unfall Aufprallenergie aufnehmen können.
Aus der EP 0 352 838 A1 ist es bekannt, an einem Nachschalldämpfer einer Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug eine Sollknickstelle vorzusehen, so dass sich der Nachschalldämpfer bei einem Heckaufprall verformen kann. Dadurch soll verhindert werden, dass die Abgasanlage den Fahrzeugboden und den Kraftstofftank bei dem Heckaufprall mit einem Stoß beaufschlagt.
Die EP 0 924 401 A2 betrifft einen Nachschalldämpfer mit einem Bodenteil, an welchem das Endrohr der Abgasanlage befestigt ist. Das Bodenteil ist gegenüber einer zylindrischen Außenwand des Nachschalldämpfers längsverschiebbar. Bei einem Heckaufprall des Kraftfahrzeugs, bei welchem das Endrohr mit einer Kraft beaufschlagt wird, sorgt das an der Außenwand verschiebbar festgelegte und gegenüber dieser nachgebende Bodenteil für ein Aufnehmen von Aufprallenergie.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, welches verbesserte Deformationseigenschaften aufweist.
Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ist der Druckspeicher derart angeordnet, dass er sich bei einer in vorbestimmter Art erfolgenden Beaufschlagung des Kraftfahrzeugs mit Kraft verformt und hierbei durch das Aufnehmen von Energie zumindest ein anderes Bauteil vor Verformung schützt. Bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs auf ein Hindernis kann also der Druckspeicher zusätzlich zu für diesen Zweck im Kraftfahrzeug vorgesehenen Strukturen Aufprallenergie absorbieren, indem er deformiert wird. Der Druckspeicher erhält also die Funktionalität eines Deformationselements und ist in einen Lastpfad eingebunden, über welchen bei der Beaufschlagung des Kraftfahrzeugs mit Kraft ein Kraftfluss durch das Kraftfahrzeug erfolgt. Dadurch weist das Kraftfahrzeug besonders gute Deformationseigenschaften auf.
Vorteilhaft ist der Druckspeicher darüber hinaus hinsichtlich der Erfordernis in dem Kraftfahrzeug platziert, den vorhandenen Bauraum möglichst gut zu nutzen. Üblicherweise zum Aufnehmen von Aufprallenergie in dem Kraftfahrzeug vorgesehene Strukturen können bei dem Kraftfahrzeug vergleichsweise leicht und kostengünstig ausgeführt sein, da sie durch den Druckspeicher in dieser Aufgabe unterstützt werden. Das so erzielbare geringe Gewicht des Kraftfahrzeugs ermöglicht einen sparsameren Betrieb des Kraftfahrzeugs.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann ein Träger des Kraftfahrzeugs einen Deformationsbereich aufweisen, wobei der Druckspeicher derart im Bereich des Trägers angeordnet ist, dass sich bei der in vorbestimmter Art erfolgenden Beaufschlagung des Kraftfahrzeugs mit Kraft der Deformationsbereich des Trägers und der Druckspeicher gemeinsam verformen. Der Druckspeicher ist dann an einer Stelle im Kraftfahrzeug platziert, welche ohnehin zum Aufnehmen von Energie bei einem Unfall vorgesehen ist. Wirkt an einer solchen Stelle der Druckspeicher unterstützend, so ist dies für den Schutz anderer Bauteile vor Verformung besonders vorteilhaft.
Der Druckspeicher kann bezogen auf eine Fahrzeugquerachse zumindest bereichsweise neben dem Träger oder bezogen auf eine Fahrzeughochachse zumindest bereichsweise oberhalb oder unterhalb des Trägers angeordnet sein, je nachdem, wie es in dem Kraftfahrzeug im Hinblick auf den verfügbaren Bauraum günstig ist.
Wenn der Druckspeicher mit einem Ende des Trägers bündig abschließend an den Träger angeordnet ist, erfolgt eine Verformung des Druckspeichers zeitgleich mit dem Beginn des Verformens des Trägers von diesem Ende her. Der Druckspeicher ist so als Deformationselement somit besonders effektiv nutzbar.
Der Druckspeicher kann durch wenigstens ein Stützelement an dem Träger abgestützt sein, durch welches ein besonders stabiles Widerlager für den Druckspeicher bereitgestellt ist.
Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Druckspeicher derart mit einem weiteren, mit dem ersten Träger verbundenen Träger in Anlage ist, dass bei der in vorbestimmter Art erfolgenden Beaufschlagung des Kraftfahrzeugs mit Kraft der weitere Träger den Druckspeicher verformt. Wird dann der weitere Träger mit der Kraft beaufschlagt, kann er nämlich die Kraft an den Druckspeicher weitergeben und dessen Verformen bewirken. Somit ist der Druckspeicher auch dann besonders gut als Deformationselement nutzbar, wenn er neben einem durch den ersten Träger verlaufenden Lastpfad angeordnet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die oben genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Konstruieren eines Kraftfahrzeugs der eingangs genannten Art, bei welchem ein Druckspeicher derart angeordnet wird, dass er sich bei einer in vorbestimmter Art erfolgenden Beaufschlagung des Kraftfahrzeugs mit Kraft verformt und hierbei durch das Aufnehmen von Energie zumindest ein anderes Bauteil vor Verformung schützt.
Die für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren zum Konstruieren eines Kraftfahrzeugs.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 schematisch und ausschnittsweise Komponenten eines Kraftfahrzeugs vor dessen Aufprall auf ein Hindernis; und
2 die Komponenten des Kraftfahrzeugs gemäß 1, welche infolge des Aufpralls auf das Hindernis verformt sind.
Von einem Kraftfahrzeug 10 sind in 1 an Karosseriebauteilen schematisch zwei Längsträger 12, 14 gezeigt, welche mit einem Querträger 16 verbunden sind. Über auch als Crashboxen 18 bezeichnete Deformationselemente ist ein Stossfänger 20 an den Querträger 16 angebunden. Bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs 10 auf ein Hindernis 22 verformen sich die Crashboxen 18 und nehmen so Aufprallenergie auf.
Als weiteres Deformationselement, welches bei dem Aufprall des Kraftfahrzeugs 10 auf das Hindernis 22 durch Verformung Aufprallenergie aufnimmt, ist bei dem Kraftfahrzeug 10 ein Druckspeicher 24 vorgesehen. Der pneumatische Druckspeicher 24 dient dem Beaufschlagen einer (nicht gezeigten) Federungseinrichtung des Fahrwerks des Kraftfahrzeug 10 mit Druck. Der Druckspeicher 24 ist mit einem Ende 26 des Längsträgers 12 bündig abschließend an dem Längsträger 12 angeordnet und über ein Stützelement 28 an dem Längsträger 12 abgestützt.
Der Druckspeicher 24 ist bevorzugt zylindrisch ausgebildet, wobei seine Zylinderachse mit einer Genauigkeit von ±5° parallel zum Längsträger 12 verläuft. In Richtung seiner Zylinderachse weist der Druckspeicher 24 nämlich eine besonders große Stabilität auf, so dass er besonders gut Aufprallenergie aufnehmen kann.
Die Längsträger 12, 14 weisen an ihrem sich mit dem Querträger 16 in Anlage befindenden Ende 26 einen jeweiligen Deformationsbereich 30 auf. In diesem jeweiligen Deformationsbereich 30 kollabieren die Längsträger 12, 14, wenn infolge des Auftreffens des Kraftfahrzeugs 10 auf das Hindernis 22 das Kraftfahrzeug 10 mit einer Kraft 32 beaufschlagt wird (vgl. 2). Dadurch, dass auch der Druckspeicher 24 sich bereits im nicht deformierten Zustand des Kraftfahrzeugs (vgl. 1) mit dem Querträger 16 in Anlage befindet, beginnt die Deformation der Längsträger 12, 14 in ihren Deformationsbereichen 30 zeitgleich mit der Deformation des Druckspeichers 24.
Der Druckspeicher 24 ist in Richtung der Krafteinwirkung gesehen so hinter dem Querträger 16 angeordnet, dass bei dem frontalen Aufprall des Kraftfahrzeugs 10 auf das Hindernis 22 der Querträger 16 auf den Druckspeicher 24 geschoben wird und dessen Verformung bewirkt.
Durch das Nutzen des Druckspeichers 24 als Teil eines Lastpfads oder durch dessen Anordnung parallel zu dem entlang des Längsträgers 12 verlaufenden Lastpfads kann die Karosserie des Kraftfahrzeugs 10 vergleichsweise leicht ausgelegt werden, da sie beim Aufnehmen von Aufprallenergie durch den Druckspeicher 24 unterstützt wird.
Der gemäß der Figuren beispielhaft bezogen auf die Fahrzeugquerachse neben dem Längsträger 12 angeordnete Druckspeicher 24 kann in alternativen Ausführungsformen des Kraftfahrzeugs 10 auch bezogen auf die Fahrzeughochachse oberhalb oder unterhalb des Längsträgers 12 angeordnet sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0352838 A1 [0003]
EP 0924401 A2 [0004]

Claims

Kraftfahrzeug mit einem Kraftfahrzeugaufbau und Rädern, und mit einer Einrichtung zum Abfedern des Kraftfahrzeugaufbaus gegenüber zumindest einem Rad, wobei die Einrichtung einen Druckspeicher (24) aufweist, der derart angeordnet ist, dass er sich bei einer in vorbestimmter Art erfolgenden Beaufschlagung des Kraftfahrzeugs (10) mit Kraft (32) verformt und hierbei durch das Aufnehmen von Energie zumindest ein anderes Bauteil vor Verformung schützt.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, mit einem Träger (12), der einen Deformationsbereich (30) aufweist, wobei der Druckspeicher (24) derart im Bereich des Trägers (12) angeordnet ist, dass sich bei der in vorbestimmter Art erfolgenden Beaufschlagung des Kraftfahrzeugs (10) mit Kraft (32) der Deformationsbereich (30) des Trägers (12) und der Druckspeicher (24) gemeinsam verformen.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (24) bezogen auf eine Fahrzeugquerachse zumindest bereichsweise neben dem Träger (12) oder bezogen auf eine Fahrzeughochachse zumindest bereichsweise oberhalb oder unterhalb des Trägers (12) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (24) mit einem Ende (26) des Trägers (12) bündig abschließend an dem Träger (12) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch wenigstens ein Stützelement (28) zum Abstützen des Druckspeichers (24) an dem Träger (12).
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (24) derart mit einem weiteren, mit dem ersten Träger (12) verbundenen Träger (16) in Anlage ist, dass bei der in vorbestimmter Art erfolgenden Beaufschlagung des Kraftfahrzeugs (10) mit Kraft (32) der weitere Träger (16) den Druckspeicher (24) verformt.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (24) zylindrisch ausgebildet ist und die Zylinderachse mit einer Genauigkeit von ±5° parallel zum Träger (12) verläuft.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei der Träger, an welchem der Druckspeicher (24) angeordnet ist, ein Längsträger (12) ist.
Verfahren zum Konstruieren eines Kraftfahrzeugs (10), bei welchem ein Druckspeicher (24) des Kraftfahrzeugs (10) derart angeordnet wird, dass er sich bei einer in vorbestimmter Art erfolgenden Beaufschlagung des Kraftfahrzeugs (10) mit Kraft (32) verformt und hierbei durch das Aufnehmen von Energie zumindest ein anderes Bauteil vor Verformung schützt.