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Die Erfindung betrifft eine Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Derartige Tragstrukturen sind im modernen Kraftfahrzeugbau hinlänglich bekannt und umfassen im Wesentlichen Anordnungen von Längsträgern und Koppelelementen zur Verbindung der Längsträger, die einerseits die erforderliche Stabilität und Verbindungssteifigkeit sicherstellen und andererseits bei einem Fahrzeugaufprall durch Deformationen Aufprallenergie aufnehmen. Üblicherweise sind die Längsträger derart ausgebildet, dass diese sich im Falle eines Aufpralls unter Absorption von Aufprallenergie definiert falten. Aus Crashgründen werden bei heutigen Tragstrukturen meist zwei Längsträgerebenen eingesetzt. Diese Ebenen werden miteinander gekoppelt, um einen gezielten Energieabbau zu gewährleisten. Diese Kopplung wird aus Gewichtsgründen üblicherweise meist sehr filigran bzw. mit geringem Querschnitt ausgeführt.
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Aus der
DE 10 2006 041 099 A1 ist eine gattungsgemäße Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie mit einer in einer oberen Ebene angeordneten, ersten Längsträgereinheit und einer in einer unteren Ebene angeordneten, zweiten Längsträgereinheit bekannt. Die Längsträgereinheiten umfassen jeweils zwei seitlich verlaufende Längsträger. Die einander seitlich zugeordneten jeweiligen unteren und oberen Längsträger sind über jeweilige Koppelelemente einer Koppeleinheit miteinander gekoppelt bzw. verbunden, wobei die Koppelemente in Fahrzeughochachsenrichtung verlaufen.
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In der
DE 10 2006 041 093 A1 wird eine Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie beschrieben. Die Tragstruktur umfasst eine Trägeranordnung mit einem ersten Längsträger und einem zweiten Längsträger, der unter dem ersten Längsträger angeordnet ist, und eine Koppeleinheit mit einem Koppelelement, welches sich zwischen den beiden Längsträgern erstreckt. Um eine erhöhte Steifigkeit der Tragstruktur zu erreichen, erstreckt sich das Koppelelement zumindest in einen der Längsträger hinein und ist in diesen Längsträger eingesteckt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie anzugeben, die bei einfacher und kostengünstiger Konstruktion sowie hinlänglicher Steifigkeit eine ausreichende Absorption von Aufprallenergie im Falle eines Fahrzeugaufpralls ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Bereitstellung einer Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie anzugeben, die bei einfacher und kostengünstiger Konstruktion sowie hinlänglicher Steifigkeit eine ausreichende Absorption von Aufprallenergie im Falle eines Fahrzeugaufpralls ermöglicht, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Koppeleinheit mindestens ein Koppelelement umfasst, das mindestens teilweise mit einem Überstand über die Außenflächen der Längsträgereinheiten ragt. In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Tragstruktur ist vorgesehen, dass die Kopplung durch das Koppelelement an Stirnseiten der Längsträgereinheiten erfolgt. Mit einem derartigen Aufbau lässt sich eine besonders vorteilhafte Energieabsorption erreichen, da mittels des Koppelelements bzw. der Koppelelemente eine sichere Abstützung der Längsträgereinheiten im Falle eines Fahrzeugaufpralls möglich wird, welche das Crashverhalten des Kraftfahrzeugs positiv beeinflusst und ein Aufplatzen der Längsträgereinheiten sicher verhindert. Auf einfache Weise werden hierdurch so genannte Schäleffekte bei den üblicherweise aus duktilen Legierungen bestehenden Längsträgereinheiten vermieden, so dass sich im Crashfall keine definierte Zerstörung der Längsträgereinheiten vollzieht, sondern ein gewünschtes Faltenbeulen der Längsträgereinheiten möglich ist. In vorteilhafter Weise ist der Energieumsatz dabei auch höher als bei der definierten Zerstörung der Längsträgereinheiten, wodurch sich ein Idealprozess bei einer Crashsituation ergibt.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Tragstruktur ist vorgesehen, dass an dem mindestens einen Koppelelement eine ausreichend große Fläche zur eventuellen Abstützung von infolge eines Fahrzeugcrashs gebildeten Faltenbeulen der Längsträgereinheiten gebildet wird. Das Koppelement bzw. die Koppelelemente dienen hierbei als Falthilfe für die Längsträgereinheiten. Das Koppelelement bietet eine ausreichend große Abstützungsfläche für die sich bildenden Falten bzw. Faltenbeulen, so dass es zu einem kontrollierten Aufwerfen der Crashfalten bzw. Faltenbeulen kommt und damit ein Aufplatzen der Längsträgereinheiten sicher vermieden wird.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Tragstruktur weist der Überstand mindestens 1/6 der Höhe des Koppelelementes auf. In vorteilhafter Weise weist das Kopplungselement hierdurch einen Mindestüberstand auf, der mindestens die Größe einer bei einem Crash zu erwartenden Faltenbeule aufweist. Dadurch können sich die sich bildenden Crashfalten bzw. Faltenbeulen definiert übereinander abstützen und die Gefahr des Aufplatzens der Längsträgereinheiten kann deutlich minimiert werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Tragstruktur sind die Längsträgereinheiten in unterschiedlichen Ebenen angeordnet. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Tragstruktur ist die erste Ebene geodätisch oberhalb der zweiten Ebene angeordnet. In vorteilhafter Weise werden zur Verbesserung des Crashverhaltens der Tragstruktur zwei Längsträgerebenen vorgesehen, wodurch sich die Energieaufnahmefläche bzw. Energieabsorptionsfläche vergrößert. Hierdurch werden die einzelnen Strukturteile der Tragstruktur weniger belastet. Um einen gezielten Energieabbau zu gewährleisten, werden diese Ebenen miteinander gekoppelt.
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Das Koppelelement kann beispielsweise als Hohlraumstruktur und/oder als Massivbauteil ausgebildet. Besonders bevorzugt ist das Koppelelement jedoch als Hohlraumstruktur ausgebildet, welche in Verbindung mit den Längsträgereinheiten besonders günstige Energieabsorptionseigenschaften aufweist. Ein weiterer Vorteil einer derartigen Hohlraumstruktur als Koppelelement besteht darin, dass die Hohlraumstruktur beispielsweise aus einem Leichtmetallwerkstoff und/oder einem Kunststoff bzw. Kunststoffverbund hergestellt werden kann, so dass sich ein extrem leichter Aufbau der Koppeleinheit bei gleichzeitig hoher Steifigkeit erzielen lässt. Als Leichtbauwerkstoff für das Koppelelement eignet sich insbesondere Aluminium. Zudem können in vorteilhafter Weise Kunststoffe bzw. Verbundwerkstoffe, insbesondere faserverstärkte Kunststoffe und/oder kohlefaserverstärkte Verbundwerkstoffe als Leichtbauwerkstoffe verwendet werden.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Perspektivansicht auf eine konventionelle Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie mit einer in einer oberen Ebene angeordneten, ersten Längsträgereinheit, einer in einer unteren Ebene angeordneten, zweiten Längsträgereinheit und einer die beiden Längsträgereinheiten koppelnde Koppeleinheit,
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2 eine ausschnittsweise dargestellte Draufsicht der Tragstruktur im Bereich eines Längsträgers mit einer erfindungsgemäßen Koppeleinheit, die ein Koppelelement umfasst, das mit einem Überstand über die Außenflächen des Längsträgers ragt.
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In 1 ist in einer schematischen und ausschnittsweise dargestellten Perspektivansicht ein vorderer Bereich einer Tragstruktur 10 einer üblichen Fahrzeugkarosserie dargestellt, welche sich an eine ausschnittsweise erkennbare Fahrgastzelle 30 des Fahrzeugs anschließt. Von der Fahrgastzelle 30 ist dabei im Wesentlichen eine vordere Stirnwand 32 sowie seitlich angeordnete Träger 34 erkennbar, welche sich nach unten bis zu einem unteren Querträger 36 erstrecken.
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Die Tragstruktur 10 der Fahrzeugkarosserie umfasst eine erste Längsträgereinheit 12 und eine zweite Längsträgereinheit 14. Um insbesondere eine hohe Steifigkeit der Tragstruktur 10 zu erzielen, sind die Längsträgereinheiten 12, 14 in unterschiedlichen Ebenen 26, 28 angeordnet. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist hierbei die erste Ebene 26 geodätisch oberhalb der zweiten Ebene 28 angeordnet.
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Oberhalb des sich auf Höhe eines Wagenbodens 38 in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Querträgers 36 verläuft ein weiterer Querträger 40 auf Höhe der oberen Längsträgerebene 26. Innerhalb dieser oberen Längsträgerebene 26 verläuft die Längsträgereinheit 12 in Form von zwei als vordere Längsträger ausgebildete Trägerprofile 12a, 12b in Fahrzeuglängsrichtung. Die beiden Trägerprofile 12a, 12b sind über jeweils zugehörige Trägerelemente 42a, 42b an dem oberen Querträger 40 abgestützt.
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Unterhalb der oberen Längsträgerebene 26 erstreckt sich die weitere Längsträgereinheit 14 mit zwei Längsträgern 14a, 14b in der unteren Längsträgerebene 28, welche mit ihren rückwärtigen Enden am unteren Querträger 36 abgestützt sind. An ihren vorderen Enden sind die beiden Längsträger 14a, 14b der unteren Längsträgerebene 28 über einen Querträger 44 miteinander verbunden, von dem sich nach oben hin eine Koppeleinheit 16 zur Kopplung der beiden Längsträgereinheiten 12, 14 erstreckt. Die Koppeleinheit 16 umfasst zwei seitlich angeordnete Koppelelemente 18a, 18b, die an ihrem oberen Ende mit den oberen Längsträgern 12a, 12b verbunden sind. Die Kopplung durch die Koppelelemente 18a, 18b der Koppeleinheit 16 erfolgt an Stirnseiten 22 der Längsträgereinheiten 12, 14.
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Sowohl die oberen Längsträger 12a, 12b der ersten Längsträgereinheit 12 als auch die unteren Längsträger 14a, 14b der zweiten Längsträgereinheit 14 sind derart ausgebildet, dass diese sich bei einem Fahrzeugaufprall unter Absorption von Aufprallenergie definiert falten. Dies bedeutet, dass sich im Falle eines Fahrzeugaufpralls an den Längsträgern 12a, 12b, 14a, 14b Faltenbeulen 24 ausbilden.
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Zur Anwendung der nachfolgend näher beschriebenen Erfindung kann die Tragstruktur 10 jedoch auch andere als die oben ausgeführte Ausführungsformen aufweisen.
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Um eine Tragstruktur 10 einer Fahrzeugkarosserie anzugeben, die bei einfacher und kostengünstiger Konstruktion sowie hinlänglicher Steifigkeit eine ausreichende Absorption von Aufprallenergie im Falle eines Fahrzeugaufpralls ermöglicht, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Koppeleinheit 16 mindestens ein Koppelelement 18a, 18b umfasst, das mindestens teilweise mit einem Überstand s über die Außenflächen 20a, 20b der Längsträgereinheiten 12, 14 ragt, wie aus 2 ersichtlich ist.
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Ein wesentlicher Vorteil liegt darin, dass der Überstand s derart dimensioniert dass an dem Koppelelement 18a, 18b eine ausreichend große Fläche a zur eventuellen Abstützung von infolge eines Fahrzeugcrashs gebildeten Faltenbeulen 24 der Längsträgereinheiten 12, 14 gebildet wird. Besonders bevorzugt weist der Überstand s mindestens 1/6 der Höhe h des Koppelelementes 18a, 18b auf.
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Vorzugsweise ist das Koppelelement 18a, 18b als Hohlraumstruktur und/oder als Massivbauteil ausgebildet. Um insbesondere einen extrem leichten Aufbau der Koppeleinheit 16 bzw. der Koppelelemente 18a, 18b bei gleichzeitig hoher Steifigkeit zu erzielen, sind die Koppelelemente 18a, 18b in diesem Ausführungsbeispiel als Hohlkammerprofile ausgeführt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Tragstruktur
- 12
- erste Längsträgereinheit
- 12a, 12b
- Längsträger
- 14
- zweite Längsträgereinheit
- 14a, 14b
- Längsträger
- 16
- Koppeleinheit
- 18a, 18b
- Koppelelement
- 20a
- Außenfläche (Längsträgereinheit)
- 20b
- Außenfläche (Längsträgereinheit)
- 22
- Stirnseite (Längsträgereinheit)
- 24
- Faltenbeule
- 26
- erste Ebene (oben)
- 28
- zweite Ebene (unten)
- 30
- Fahrgastzelle
- 32
- vordere Stirnwand
- 34
- Träger
- 36
- Querträger (unten)
- 38
- Wagenboden
- 40
- Querträger (oben)
- 42a, 42b
- Trägerelement
- 44
- Querträger (unten)
- s
- Überstand
- a
- Fläche zur Abstützung
- h
- Höhe (Koppelelement)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006041099 A1 [0003]
- DE 102006041093 A1 [0004]
