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Die Erfindung betrifft einen Querträger für einen Personenkraftwagen, insbesondere für ein Frontmodul, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein gattungsgemäßer Querträger, insbesondere für Klein- und Kleinstkraftwagen, ist in 1 gezeigt. 1 zeigt dabei ausschnittsweise die Karosserie 10 des besagten Personenkraftwagens im Bereich einer Vorbaustruktur 12, an welcher ein Frontendträger 14 eines Frontmoduls 16 befestigt ist. Der Frontendträger 14 umfasst dabei einen Querträger 18, der nach Art einer Kühlerbrücke ausgebildet ist. Außerdem umfasst die Querträgerstruktur des Frontendquerträgers 14 einen zusätzlichen Querträger 20 aus Schaumstoff, um insbesondere die Erfordernisse beim Frontalunfall bei einer Kollision mit einem Fußgänger zu erfüllen. Allerdings haben diese zusätzlichen Schaumelemente einen starken Einfluss auf das Design des Kraftwagens. So ist es beispielsweise üblich, zwischen Querträgern, die einen Schaumstoff aufweisen, und einer Außenhaut des Kraftwagens einen entsprechenden Freiraum vorzusehen, um insbesondere die Erfordernisse hinsichtlich des Fußgängerschutzes zu erfüllen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Querträger der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem insbesondere die Erfordernisse bei einer Frontalkollision einerseits und bei einer Kollision mit einem Fußgänger andererseits auf verbesserte Weise zu erfüllen sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Querträger mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
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Um einen Querträger für einen Personenkraftwagen der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem einerseits die Erfordernisse im Hinblick auf eine Frontalkollision des Kraftwagens und andererseits mit Berücksichtigung auf den Fußgängerschutz besonders günstig erfüllt werden können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Querträger in Fahrzeughochrichtung ein höheres Deformationsvermögen aufweist als in Fahrzeuglängsrichtung. Dies hat den Vorteil, dass der Querträger bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung infolge einer Frontalkollision, also bei einem Anprall eines Kollisionspartner, beispielsweise ein anderer Kraftwagen, bei dem die kollisonsbedingten Kräfte in Fahrzeuglängsrichtung auf den Querträger wirken, ein relativ steifes Verhalten aufweist, und demzufolge ein entsprechend hohes Maß an Unfallenergie aufnehmen kann. Das Eindringen des Querträgers in Folge seiner Verformung in den dahinterliegenden Bereich, in dem sich Aggregate und dergleichen befinden können, was zu einer Beschädigung derselben führen würde, kann dadurch vorzugsweise verhindert, zumindest aber reduziert werden. Andererseits ist der Querträger in Fahrzeughochrichtung mit einem entsprechend hohem Deformationsvermögen ausgelegt, so dass er ein relativ weiches Deformationsverhalten im Falle eines Aufpralls eines Fußgängers auf den Querträger und damit ein verbessertes Energieabsorptionsvermögen aufweist. Da durch den Querträger ein entsprechend weiches Deformationsverhalten in Fahrzeughochrichtung bereitgestellt wird, ist es nunmehr auch nicht mehr erforderlich, zwischen dem Querträger und der Außenhaut des Kraftwagens einen erheblichen Bauraum beziehungsweise Zwischenraum vorzuhalten. Somit kann durch die Gestaltung des Querträgers auch die Gestaltungsfreiheit der Außenhaut des Kraftwagens erheblich erhöht werden.
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Bei einem Anprall eines Fußgängers dergestalt, dass dieser auf den oberhalb des Querträgers liegenden Bereich des Fahrzeugs aufschlägt, beispielsweise auf die Motorhaube oder je nach Anordnung des Querträgers im Vorbaubereich auf ein den Querträger abdeckendes Verkleidungsteil oder dergleichen, verformt sich dieses Bauteil unter Aufhebung des – wenn überhaupt vorhandenen, weil aus Fußgängerschutzgründen praktisch nicht erforderlichen – relativ geringen Freiraums zwischen diesem Bauteil und dem Querträger soweit, bis die Anprallkräfte auf den oberen Bereich des Querträgers wirken. Die bekannten Querträger sind hier besonders steif und unnachgiebig, so dass die aufgrund der Abstützfunktion des Querträgers auf den Fußgänger wirkenden Kräfte besonders so hoch sind und daher das Verletzungsrisiko für den Fußgänger erheblich ist. Anders bei dem erfindungsgemäßen Querträger, der aufgrund seines weichen Deformationsverhaltens in Fahrzeughochrichtung besonders nachgiebig und gezielt verformbar ist, so dass dieser Aufprall dämpfend wirkt und dadurch das Verletzungsrisiko für den Fußgänger mindern kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass der Obergurt und der Untergurt als Leistenelemente ausgebildet sind. Derartige Leistenelemente, welche vorzugsweise horizontal und in Fahrzeugquerrichtung verlaufen, haben den Vorteil, dass sie aufgrund ihrer erheblichen Erstreckung in Fahrzeuglängsrichtung eine entsprechende Steifigkeit des Querträgers gewährleisten, wohingegen sie in Fahrzeughochrichtung entsprechend dünn gestaltet werden können, so dass das erwünschte hohe Deformationsvermögen des Querträgers realisiert werden kann. Dabei hat es sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als vorteilhaft gezeigt, wenn die Leistenelemente des Obergurts beziehungsweise des Untergurts zumindest im Wesentlichen eben ausgebildet sind. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache Gestaltung des Querträgers. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Leistenelemente als Schalenelemente auszubilden, von denen zumindest eines im Querschnitt gesehen zumindest ansatzweise beispielsweise L-förmig, C-förmig, U-förmig oder dergleichen ausgebildet sind.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der Querträger nach Art eines Sandwichelements ausgebildet und das Zwischenelement unmittelbar mit dem Obergurt und dem Untergurt verbunden. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass sich ein einerseits in Fahrzeuglängsrichtung besonders steifer und stabiler Verbund realisieren lässt, welcher andererseits in Fahrzeughochrichtung das entsprechend erwünschte Deformations-/Energieaborptionsvermögen aufweist.
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Dabei hat es sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als vorteilhaft gezeigt, wenn das Zwischenelement als Energieabsorptionselement ausgebildet ist, welches in Fahrzeughochrichtung entsprechende Energie beim Auftreffen eines Fußgängers aufnehmen kann. Mit anderen Worten ist das Energieabsorptionselement zwischen den beiden Gurten, dem Obergurt und dem Untergurt, vorzugsweise mit seinem Absorptionsvermögen auf einen entsprechenden Fußgänger abgestimmt, welcher im Falle einer Kollision mit dem Kraftwagen auf einem oberhalb des Querträgers befindlichen Bereichs auftrifft.
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Ein besonders einfaches und dennoch hochwirksames Zwischenelement kann beispielsweise dadurch geschaffen werden, dass dieses als wellenförmig gestaltetes Leistenelement ausgebildet ist oder aber eine Vielzahl von Rohr- beziehungsweise Röhrchenteilen aufweist, welche sich in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken. Mit beiden Gestaltungen der Zwischenelemente kann auf einfache und günstige Weise auch ein Zwischenelement geschaffen werden, welches in Fahrzeughochrichtung ein weiches Deformationsverhalten aufweist und in Fahrzeuglängsrichtung ein entsprechend höheres beziehungsweise härteres Deformationsverhalten. Selbstverständlich sind auch noch andere Ausführungsformen des Zwischenelements denkbar, die sicherstellen, dass der Querträger in Fahrzeughochrichtung weicher ist und damit ein weicheres Deformationsverhalten als in Fahrzeuglängsrichtung aufweist. Das Zwischenelement kann beispielsweise auch wabenförmig oder dergleichen ausgebildet sein.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
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1 eine ausschnittsweise Perspektivansicht auf eine Karosserie eines Personenkraftwagens in Einvolumenform mit einem Querträger gemäß dem Stand der Technik, welcher einem Frontmodul zugeordnet und im Wesentlichen im Querschnitt U-förmig gestaltet ist mit einem Obergurt und einem Untergurt, zwischen welchen ein einstückig mit Ober- und Untergurt verbundenes, in Fahrzeughochrichtung verlaufendes Zwischenelement vorgesehen ist;
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2 eine ausschnittsweise Perspektivansicht auf die Karosserie des Personenkraftwagens in Einvolumenform analog zu 1, wobei vorliegend ein erfindungsgemäßer Querträger des Frontmoduls des Personenkraftwagens vorgesehen ist, welcher einen Obergurt und einen Untergurt umfasst, zwischen welchen ein Zwischenelement angeordnet ist, wobei der Querträger in Fahrzeughochrichtung ein geringeres Deformationsvermögen aufweist als in Fahrzeuglängsrichtung; und in
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3 eine ausschnittsweise Perspektivansicht auf eine gegenüber 2 alternative Ausführungsform des Querträgers.
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Während in 1 ausschnittsweise eine Karosserie 10 für einen Personenkraftwagen mit einem Frontmodul 16 und einem zugehörigen Querträger 18 gemäß dem Stand der Technik gezeigt ist, zeigt 2 in einer im Wesentlichen analogen Perspektivansicht ebenso eine Karosserie 30 für einen Personenkraftwagen, welcher über lediglich eine Fahrzeugsitzreihe verfügt.
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Im Bereich einer Vorbaustruktur 32 der Karosserie 30 ist dabei ein Querträger 34 erkennbar, welcher etwa auf Höhe eines unteren Windschutzscheibenquerträgers 36 verläuft und vorliegend einem Frontmodul 38 zugeordnet ist. Folglich verläuft der Querträger 34, welcher vorliegend die Funktion einer Kühlerbrücke hat, in einem Eckbereich zwischen einer kurzen, nicht erkennbaren Fronthaube und einem ebenfalls nicht erkennbaren, sich nach unten hin anschließenden Stoßfänger.
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Gerade in diesem Eckbereich hat der Querträger 34 zwei Funktionen zu erfüllen. Einerseits soll dieser hinreichend steif sein, um im Falle einer Frontalkollision des Personenkraftwagens mit einem Unfallpartner entsprechend Unfallenergie absorbieren zu können. Andererseits soll dieser bei einer Kollision mit einem Fußgänger ein hinreichend weiches Deformationsverhalten aufweisen, so dass dieser beim Aufschlag im Eckbereich der Fronthaube nicht übermäßig belastet wird.
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Aus diesem Grund weist der vorliegende Querträger 34 einen Obergurt 40 und einen Untergurt 42 auf, zwischen welchen ein Zwischenelement 44 angeordnet ist. Der Obergurt 40 und der Untergurt 42 sind vorliegend als jeweilige flache und im Wesentlichen eben ausgebildete Leistenelemente ausgebildet, welche sich in Fahrzeuglängsrichtung über einen erheblich längeren Bereich erstrecken als in Fahrzeughochrichtung. Daher sind die Leistenelemente bei einer Kraftbeaufschlagung in Fahrzeuglängsrichtung erheblich steifer und unnachgiebiger als bei einer Kraftbeaufschlagung als in Fahrzeughochrichtung.
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Zudem ist erkennbar, dass das Zwischenelement 44 gemäß 2 als wellenförmig gestaltetes Leistenelement 46 nach Art eines Flachbandes ausgebildet ist, welches sowohl mit dem Obergurt 40 wie auch mit dem Untergurt 42 unmittelbar verbunden ist. Auch dieses Leistenelement 46 weist eine Dimensionierung auf, bei welcher es sich in Fahrzeuglängsrichtung über einen weitaus längeren Bereich erstreckt als in Fahrzeughochrichtung. Somit kann insgesamt eine Gestaltung des Querträgers 34 erreicht werden, dass dieser in Fahrzeuglängsrichtung weitaus steifer und stabiler ausgebildet ist als in Fahrzeughochrichtung. Mit anderen Worten weist der Querträger 34 in Fahrzeughochrichtung ein höheres Deformationsvermögen auf als in Fahrzeuglängsrichtung und ist damit in Fahrzeughochrichtung weicher/verformbarer, während er in Fahrzeuglängsrichtung härter/steifer ist. Somit kann insbesondere erreicht werden, dass in Fahrzeuglängsrichtung im Falle einer Frontalkollision des Kraftwagens erhebliche Kräfte aufgenommen werden können, ohne dass sich der Querträger in erheblichem Maße deformiert, wohingegen der Querträger 34 in Fahrzeughochrichtung ein weitaus höheres Deformationsvermögen aufweist, um im Falle einer Kollision mit einem Fußgänger ein entsprechend weiches Deformationsverhalten aufzuweisen. Dies hat zudem den Vorteil, dass die Außenhaut des Personenkraftwagens nahe des Querträgers 34, welche vorliegend durch eine Fronthaube gebildet wird, bis relativ nahe an den Querträger 34 reichen kann. Dies war bisher nicht möglich, da ein entsprechender Freiraum zwischen dem entsprechenden Außenhautteil, vorliegend der Fronthaube, und dem Querträger 34 vorgesehen werden musste, damit ein im Falle einer Kollision getroffener Fußgänger nicht unmittelbar auf die darunterliegende harte Struktur, nämlich insbesondere den Querträger, auf- beziehungsweise durchschlug.
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Aus 2 ist des Weiteren erkennbar, dass der Obergurt 40 und der Untergurt 42 durch jeweilige seitliche Schenkel 48 zu einem Kasten 50 verbunden sind. Der eigentliche Querträger 34 bzw. Kasten 50 erstreckt sich dabei nicht über die komplette Fahrzeugbreite. Dies wäre jedoch ebenfalls denkbar. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel schließen sich jeweilige Seitenteile 52 an, über welche der Querträger 34 an der Karosserie 30, genauer gesagt an jeweiligen Türsäulen 54, abgestützt ist.
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3 zeigt in einer Perspektivansicht lediglich den Querträger 34 gemäß einer alternativen Ausführungsform, bei welcher das dortige Zwischenelement 56 eine Vielzahl von Rohrteilen 58 aufweist, welche sich im Wesentlichen horizontal und in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken. Ansonsten ist wiederum ein kastenförmiger Aufbau des Querträgers 34 vorgesehen, wie dieser bereits in Zusammenhang mit 2 erläutert worden ist. Die Rohrteile 54 sorgen – analog dem Leistenelement 46 gemäß 2 – dafür, dass der Querverbund beziehungsweise Sandwichverbund, bestehend aus Ober- und Untergurt 40, 42 und dem Zwischenelement 56, in Fahrzeuglängsrichtung entsprechend steif und in Fahrzeughochrichtung demgegenüber weicher gestaltet ist.
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Des Weiteren ist aus den 2 und 3 erkennbar, dass am Querträger 34, insbesondere am Obergurt 40 und/oder am Untergurt 42, einer oder mehrere Halter 60 vorgesehen sein können, welche in den Querträger 34 integriert sind und beispielsweise als Aggregateträger dienen.
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Des Weiteren ist aus den 2 und 3 erkennbar, dass insbesondere das Zwischenelement 44 bzw. 56 durch seine jeweilige spezielle Gestaltung als Energieabsorptionselement ausgebildet ist, welches im Falle einer Kraftbeaufschlagung in Fahrzeughochrichtung, also bei einem Aufprall eines Fußgängers, durch seine Nachgiebigkeit und Deformierbarkeit entsprechend Energie aufnehmen kann. Der Obergurt 40 und der Untergurt 42, welche vorliegend als jeweilige Schalen gestaltet sind, werden genutzt, um einen Querverbund der Vorbaustruktur 32 zu bilden und weiterhin die Anforderungen, welche sich aus den Erfordernissen hinsichtlich einer Frontalkollision ergeben, zu erfüllen.
