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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Strukturbauteil zum Anpassen einer Steifigkeit eines ersten Längsträgers eines Fahrzeugs, auf eine Längsträgerstruktur für ein Fahrzeug, auf ein Verfahren zum Anpassen einer Steifigkeit eines ersten Längsträgers eines Fahrzeugs sowie auf ein Verfahren zur Herstellung einer Längsträgerstruktur eines Fahrzeugs.
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Ein herkömmlicher Fahrzeugvorderwagen weist zwei Längsträger auf, die mit einem Querträger verbunden sind, um Kräfte eines Unfalls in die Längsträger einzuleiten. Die Längsträger werden in modernen Fahrzeugen sehr steif ausgelegt, um die Crashenergie eines sogenannten Offset Crashs aufzunehmen. In diesen Szenarien wird nur ein Längsträger belastet. Im „Flat Frontal Crash“ werden beide Längsträger belastet. Die Längsträger sind durch die Anpassung auf den Lastfall „Offset Crash" so steif, dass sie für den Lastfall „Flat Frontal Crash“ eine sehr hohe Verzögerung verursachen.
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In der
DE 10 2006 036 902 A1 wird ein Strukturelement zur Steuerung unterschiedlicher Lastniveaus offenbart.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Strukturbauteil zum Anpassen einer Steifigkeit eines ersten Längsträgers eines Fahrzeugs, eine Längsträgerstruktur für ein Fahrzeug, ein Verfahren zum Anpassen einer Steifigkeit eines ersten Längsträgers eines Fahrzeugs sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Längsträgerstruktur eines Fahrzeugs gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass für einen „Flat Frontal Crash“ eine niedrigere Steifigkeit von Längsträgern eines Fahrzeugs vorteilhafter ist, als eine Auslegungssteifigkeit für einen Offset-Crash.
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Dazu stellt die hier vorgestellte Erfindung beispielsweise eine Längsträgerstruktur vor, welche im Falle eines Offset-Crashs eine andere Steifigkeit des einzelnen Längsträgers zeigt, als im Flat Frontal Crash. Diese Längsträgerstruktur ist in ihrer einfachsten Ausführungsform rein passiv, das heißt es gibt keine Aktuatorik, welche die Zustände schaltet. Die verschiedenen Zustände werden durch eine zusätzliche Querstruktur eingestellt, über die beispielsweise ein belasteter Längsträger den jeweils anderen schwächt. Diese Schwächung geschieht über mechanische Einwirkung, welche z.B. die Anfaltkräfte reduziert oder auf geeignete Weise das Kraftniveau des Längsträgers herabsetzt.
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Im Falle eines Unfalls schwächt ein Längsträger nicht sich selbst, sondern schwächt beispielsweise den anderen Längsträger. Wenn beispielsweise der rechte Längsträger getroffen wird behält er seine „Originalsteifigkeit“ bei und schwächt über die hier vorgestellte Querstruktur den linken Längsträger. Die Schwächung kann z.B. durch ein Ausknicken erreicht werden. Ein ausknickender Längsträger ist mechanisch schwächer als ein Längsträger der sich axial verformt. Auch andere Schwächungsarten wie beispielsweise Perforieren, (Durch-)Schneiden usw. sind ausführbar.
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Strukturbauteil zum Anpassen einer Steifigkeit eines ersten Längsträgers eines Fahrzeugs, mit folgenden Merkmalen:
einem ersten Befestigungsbereich zum Befestigen des Strukturbauteils an einem Krafteinleitungsbereich eines zweiten Längsträgers des Fahrzeugs, wobei der erste Befestigungsbereich ausgebildet ist, zumindest einen Teil einer Aufprallenergie aus einem Aufprall eines Objektes auf das Fahrzeug aus dem zweiten Längsträger in das Strukturbauteil abzuleiten; und
einem zweiten Befestigungsbereich zum Befestigen des Strukturbauteils an einer Deformationszone des ersten Längsträgers, wobei der zweite Befestigungsbereich ausgebildet ist, den Teil der Aufprallenergie aus dem Strukturbauteil in die Deformationszone einzuleiten, um die Steifigkeit des ersten Längsträgers zu verringern.
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Unter einem Strukturbauteil kann beispielsweise ein axial versteiftes, durch Tiefziehen erhaltenes Element aus Blech verstanden werden, das dazu ausgebildet ist, eine Kraft möglichst ohne eigene Deformation entlang einer Längsachse des Strukturbauteils zu übertragen. Unter einer Steifigkeit kann eine Energieaufnahmefähigkeit verstanden werden. Beispielsweise kann eine hohe Steifigkeit eines Längsträgers bedeuten, dass der Längsträger unter einer Belastung durch einen Unfall nur eine geringe Verformung vollziehen würde. Demgegenüber kann eine geringe Steifigkeit bedeuten, dass der Längsträger unter der gleichen Belastung eine größere Verformung vollziehen würde. Der Längsträger kann ein kastenartiges Tragprofil einer Fahrzeugkarosserie sein. Der Längsträger kann im Normalzustand beispielsweise einen Antriebsmotor des Fahrzeugs sowie eine Fahrwerksaufhängung tragen. An einem vorderen Ende des Längsträgers kann eine Energieabsorptionsstruktur angeordnet sein, die einen Querträger des Fahrzeugs trägt. Der Querträger kann eine Belastung eines Unfalls in einen Krafteinleitungsbereich des Längsträgers einleiten. Der Krafteinleitungsbereich kann an einem vorderen Ende des Längsträgers angeordnet sein. Der Längsträger kann beispielsweise über eine eingeprägte Struktur eine Deformationszone aufweisen, die im Falle eines Unfalls mit einer hohen Aufprallenergie eines Objektes auf das Fahrzeug gezielt kollabiert und dabei Energie absorbiert. Ein Befestigungsbereich des Strukturbauteils kann beispielsweise entsprechend einer Außenkontur des Längsträgers geformt sein, um mit dem Längsträger verbunden werden zu können. Der erste Befestigungsbereich kann mit einem Teilbereich des Krafteinleitungsbereichs verbunden werden. Der zweite Befestigungsbereich kann mit einem Teilbereich der Deformationszone verbunden werden. Der zweite Befestigungsbereich kann auch Mittel zur Schädigung der Deformationszone aufweisen. Beispielsweise kann der zweite Befestigungsbereich zumindest eine definierte Kante aufweisen, die in der Deformationszone eine Kerbwirkung hervorruft, wenn die Kante in der Deformationszone in den Längsträger eindringt.
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Weiterhin schafft die vorliegende Erfindung eine Längsträgerstruktur für ein Fahrzeug, mit folgenden Merkmalen:
einem ersten Längsträger, der eine Deformationszone aufweist, wobei der erste Längsträger auf einer Fahrzeugseite des Fahrzeugs in einer Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet ist;
einem zweiten Längsträger, der einen Krafteinleitungsbereich aufweist, wobei der zweite Längsträgers auf einer der Fahrzeugseite gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugs in Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet ist; und
einem Strukturbauteil gemäß dem hier vorgestellten Ansatz, das mit seinem ersten Befestigungsbereich am Krafteinleitungsbereich des zweiten Längsträgers befestigt ist, und mit seinem zweiten Befestigungsbereich an der Deformationszone des ersten Längsträgers befestigt ist.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Anpassen einer Steifigkeit eines ersten Längsträgers eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Ableiten zumindest eines Teils einer Aufprallenergie aus einem Aufprall des Fahrzeugs aus einem zweiten Längsträger des Fahrzeugs in ein Strukturbauteil, das zwischen einem Krafteinleitungsbereich des zweiten Längsträgers und einem Deformationsbereich des ersten Längsträgers angeordnet ist; und
Einleiten des Teils der Aufprallenergie aus dem Strukturbauteil in eine Deformationszone des ersten Längsträgers, um die Steifigkeit des ersten Längsträgers in der Deformationszone zu verringern.
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Der Schritt des Einleitens kann ausgeführt werden, wenn eine Geschwindigkeit des Aufpralls kleiner als ein Aufprallgeschwindigkeits-Schwellwert ist, wobei der Schritt des Einleitens auch unterdrückt werden kann, wenn eine Geschwindigkeit des Aufpralls größer als der Aufprallgeschwindigkeits-Schwellwert ist.
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Weiterhin schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Längsträgerstruktur eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Bereitstellen eines ersten Längsträgers zumindest mit einer Deformationszone, wobei der erste Längsträger dazu ausgebildet ist, auf einer Fahrzeugseite des Fahrzeugs in einer Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet zu werden;
Bereitstellen eines zweiten Längsträgers zumindest mit einem Krafteinleitungsbereich, wobei der zweite Längsträger dazu ausgebildet ist, in der Längsrichtung und auf einer der Fahrzeugseite des Fahrzeugs gegenüberliegenden Fahrzeugseite des Fahrzeugs angeordnet zu werden;
Bereitstellen eines Strukturbauteils gemäß dem hier vorgestellten Ansatz;
Verbinden des ersten Befestigungsbereichs des Strukturbauteils mit dem Krafteinleitungsbereich des zweiten Längsträgers; und
Verbinden des zweiten Befestigungsbereichs des Strukturbauteils mit der Deformationszone des ersten Längsträgers.
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Der der erste Längsträger und der zweite Längsträger können je zumindest einen oberen Arm und einen unteren Arm aufweisen, wobei das Strukturbauteil den oberen Arm des ersten Längsträgers mit dem unteren Arm des zweiten Längsträger verbinden kann. Durch eine Anpassung der Steifigkeit unterschiedlicher Ebenen des Längsträgers kann der Längsträger besser anforderungsgerecht geschwächt werden.
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Das Strukturbauteil kann eine Trenneinrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, den ersten Befestigungsbereich von dem Krafteinleitungsbereich zu trennen und alternativ oder ergänzend den zweiten Befestigungsbereich von der Deformationszone zu trennen, wenn eine Aufprallgeschwindigkeit des Fahrzeugs größer als ein Aufprallgeschwindigkeits-Schwellwert ist. Unter einer Trenneinrichtung kann beispielsweise eine Aushängeeinrichtung verstanden werden, die dazu ausgebildet ist, das Strukturbauteil beispielsweise von dem Längsträger abzukoppeln. Die Trenneinrichtung kann alternativ dazu ausgebildet sein, einen ersten Teil des Strukturelements von einem zweiten Teil des Strukturelements zu trennen, beispielsweise mittels eines beweglichen Bolzens, so dass das Strukturelement axial keine Kraft übertragen kann. In getrenntem Zustand kann das Strukturbauteil den Längsträger nicht schwächen und die Steifigkeit des Längsträgers bleibt erhalten.
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Die Längsträgerstruktur kann ein zweites Strukturbauteil aufweisen, das einen ersten Befestigungsbereich aufweist, der an einem Krafteinleitungsbereich des ersten Längsträgers des Fahrzeugs angeordnet ist, wobei der erste Befestigungsbereich des zweiten Strukturbauteils ausgebildet ist, einen Teil der Aufprallenergie aus dem Aufprall des Fahrzeugs aus dem ersten Längsträger in das zweite Strukturbauteil abzuleiten; und wobei das zweite Strukturbauteil einen zweiten Befestigungsbereich aufweist, der an einer Deformationszone des zweiten Längsträgers befestigt ist, wobei der zweite Befestigungsbereich dazu ausgebildet ist, den Teil der Aufprallenergie aus dem zweiten Strukturbauteil in die Deformationszone des zweiten Längsträgers einzuleiten, um die Steifigkeit des zweiten Längsträgers zu verringern. Durch ein zweites Strukturbauteil können beide Längsträger des Fahrzeugs in ihrer Steifigkeit angepasst werden.
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Die Längsträgerstruktur kann einen Querträger aufweisen, der mit dem Krafteinleitungsbereich des ersten Längsträgers verbunden ist und mit dem Krafteinleitungsbereich des zweiten Längsträgers verbunden ist. Der Querträger kann ein zusätzlicher Querträger sein, der dazu ausgebildet ist, ein tiefes Eindringen beispielsweise eines Baums in das Fahrzeug zu verhindern. Im Normalfall kann der zusätzliche Querträger das Fahrzeug verwindungssteifer ausgestalten, was zu einer Verbesserung einer Fahrdynamik des Fahrzeugs führen kann.
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Der erste Längsträger und der zweite Längsträger können in dem Krafteinleitungsbereich je eine Energieabsorptionseinrichtung aufweisen, die dazu ausgebildet ist, mittels einer Längenveränderung einen weiteren Teil der Aufprallenergie zu absorbieren. Auf diese Weise kann eine flexiblere Einstellung des Energieabsorptionsverhaltens der Längsträgerstruktur gewährleistet werden.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit charakteristischen Verstärkungselementen;
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2 eine schematische Darstellung von Anteilen einer Energieaufnahme in einem Fahrzeugvorderteil bei einem Aufprall;
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3 eine Darstellung einer Längsträgerstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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4 eine Darstellung eines asymmetrischen Aufpralls auf eine Längsträgerstruktur unter Verwendung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
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5 eine Darstellung eines symmetrischen Aufpralls auf eine Längsträgerstruktur unter Verwendung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
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6a–b Darstellungen einer Längsträgerstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aus unterschiedlichen Ansichten;
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7 eine schematische Darstellung eines Strukturelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sowie dessen Verbau in zwei Längsträger;
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8 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Anpassen einer Steifigkeit eines ersten Längsträgers eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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9 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer Längsträgerstruktur eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt einen typischen Aufbau eines Fahrzeugvorderwagens eines Fahrzeugs 100, wie sie beispielsweise in Kröger 2002: Matthias Kröger „Methodische Auslegung und Erprobung von Fahrzeug Crashstrukturen", Dissertation, Univ. Hannover, 2002 offenbart ist. Das Fahrzeug 100 weist eine Fahrgastzelle 102 auf. Eine Frontscheibe der Fahrgastzelle 102 ist rechts und links je von einer A-Säule 104 begrenzt. Dabei wird als Element 104 die A-Säule betrachtet, welche vom Dach bis zum Boden des Fahrzeuges führt. Die A-Säule 104 verbindet einen unteren Rand bzw. Schweller 106 mit einem Dach der Fahrgastzelle 102. Das Element 106 bezeichnet dabei den sogenannten Schweller, der als Lastpfad in Front und Seitencrashes dient. Nach vorne ist die Fahrgastzelle durch eine feuerdichte Trennwand 108 begrenzt. Anschließend an die Trennwand 108 ragt je ein hinterer Bereich 110a zweier Längsträger 110 nach vorne in einen Motorraum des Fahrzeugs 100. Die Längsträger 110 sind als tragende Bauteile ausgelegt und tragen je eine Radaufhängung 112 sowie zwischen sich den Motor 114 des Fahrzeugs 100. Vor der Radaufhängung 112 schließt an den hinteren Bereich 110a ein vorderer Bereich 110b der Längsträger 110 an. In Verlängerung des vorderen Bereichs 110b tragen die Längsträger 110 je eine Energieabsorptionseinrichtung 116. An einem vorderen Ende weisen die Energieabsorptionseinrichtungen 116 je eine Querträgerbefestigung 118 auf, an denen ein Querträger 120 befestigt ist, der sich quer über das Fahrzeug 100 erstreckt und hinter einem ausgeschäumten Stoßfänger 122 angeordnet ist. Seitlich wird der Motorraum von Kotflügeln 124 begrenzt. An einem hinteren Ende wird das Fahrzeug 100 von einem hinteren Stoßfängermodul 126 begrenzt.
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2 zeigt eine graphische Darstellung einer prozentualen Absorption von Aufprallenergie in einem Fahrzeugvorderwagen, wie er in 1 dargestellt oder beispielsweise in der Schrift Wittemann 1999: W. Wittemann „Improved Vehicle Crashworthiness Design by Control of the Energy Absorption for Different Collision Situations", Dissertation, T. T. Univ. Eindhoven, 1999 offenbart ist. In der Darstellung ist zu erkennen, dass die beiden Längsträger 110 einen großen Teil der Crashenergie aufnehmen. Fünf Prozent der Aufprallenergie einer Fahrzeugseite werden im Stoßfänger absorbiert. Weitere fünf Prozent absorbiert der Kotflügel in einem vorderen Teil, nochmal fünf Prozent in einem hinteren Teil. Der vordere Längsträger 110b absorbiert zweimal siebeneinhalb Prozent der Aufprallenergie, der hintere Teil 110a absorbiert weitere zehn Prozent. Zusammen absorbieren die Längsträger 110 damit fünfzig Prozent der gesamten Aufprallenergie eines Frontalaufpralls. Der Motor absorbiert die verbleibenden zwanzig Prozent.
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3 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines vorderen Teils eines Fahrzeugs 100 mit einer Längsträgerstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Anschließend an die Fahrgastzelle 102 sind ein rechter Längsträger 110 und ein linker Längsträger 110 dargestellt. In Verlängerung der Längsträger sind Energieabsorptionseinheiten 116 angeordnet. Vor den Energieabsorptionseinheiten ist ein Querträger 120 angeordnet. Der Querträger 120 verbindet die rechte Energieabsorptionseinheit 116 mit der linken Energieabsorptionseinheit 116. Die Längsträger weisen auf einer Vorderseite je einen Krafteinleitungsbereich und nahe der Fahrgastzelle 102 eine Deformationszone auf. Zwischen dem Krafteinleitungsbereich des rechten Längsträgers 110 und der Deformationszone des linken Längsträgers 110 ist ein Strukturelement 300 angeordnet. Ein weiteres Strukturelement 300 ist zwischen dem Krafteinleitungsbereich des linken Längsträgers 110 und der Deformationszone des rechten Längsträgers angeordnet. Die Strukturelemente 300 sind jeweils ausgebildet, einen Teil einer Aufprallenergie aus einem Aufprall des Fahrzeugs 100 aus einem der Längsträger 110 in das Strukturbauteil 300 abzuleiten und aus dem Strukturbauteil 300 in die Deformationszone des anderen Längsträgers 110 einzuleiten, um die Steifigkeit des anderen Längsträgers 110 zu verringern.
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4 zeigt den vorderen Teil des Fahrzeugs 100 aus 3 während einem Aufprall auf eine Offset Barriere 400. Der Querträger 120 ist durch den Aufprall auf der Seite der Barriere 400 weiter in das Fahrzeug eingedrungen als auf der anderen Fahrzeugseite. Die Energieabsorptionsstrukturen 116 sind durch den Aufprall gestaucht und haben einen Teil der Aufprallenergie bereits absorbiert. Die restliche Aufprallenergie wird durch den Längsträger 110 auf der Seite der Barriere 400 aufgenommen. Dazu benötigt der Längsträger 110 seine volle Steifigkeit. Ein Teil der Aufprallenergie wird von dem Strukturelement 300 diagonal über dem Motorraum in die Deformationszone 402 des anderen Längsträgers 110 eingeleitet. Dadurch erleidet die Deformationszone 402 eine Schwächung und die Steifheit des Längsträgers 110 sinkt. Bei asymmetrischer Belastung (4, Offset Crash) wird der Längsträger 110 im Lastpfad, hier der rechte Längsträger 110 nicht geschwächt. Er weist die gewünschte steife Charakteristik auf. Der linke Längsträger 110 würde vom rechten Längsträger bzw. dem Strukturelement zwischen dem rechten und dem linken Längsträger geschwächt, dies ist allerdings in diesem Fall irrelevant.
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5 zeigt den vorderen Teil des Fahrzeugs 100 aus 3 während einem Aufprall auf eine durchgehende Barriere 500. Bei symmetrischer Belastung (5, Flat Frontal Crash) werden beide Längsträger 110 geschwächt. Jeder Längsträger 110 schwächt über ein entsprechend verbautes Strukturbauteil den anderen und es ergibt sich die gewünschte weichere Charakteristik der Längsträger 110. Wird nur die Crashbox deformiert (wie beispielsweise beim Versicherungsreparaturcrash), tritt der Schwächungsmechanismus der Längsträger 110 nicht in Kraft, da die Verzweigung der Kraft erst nach der Crashbox erfolgt. Bei dem dargestellten vollen frontalen Aufprall wird jeweils ein Teil der Aufprallenergie aus den Krafteinleitungsbereichen der Längsträger 110 abgeleitet und folgt dem Lastpfad über die Strukturelemente 300 in die Deformationszone 402 des gegenüberliegenden Längsträgers, um eine Schädigung zu bewirken.
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Im Falle einer unsymmetrischen Belastung können die Querstrukturen 300 (d. h. die Strukturbauteile) durch eine geeignete Vorrichtung ausgehakt werden. Dann kann der nicht belastete Längsträger 110 nicht geschwächt werden und muss somit auch nicht repariert werden. Das Aushaken kann über einen Aktuator kontrolliert werden. Dieses Aushaken kann in Abhängigkeit von einer Aufprallgeschwindigkeit geschehen. Die Aufprallgeschwindigkeit kann von einem Collision Velocity (CV) Sensor gemessen werden. Bei hoher CV (z.B. CV > 100 km/h) wird die (ursprüngliche, hohe) Auslegungs-Steifigkeit der Längsträger 110 gebraucht. Das System hakt die Strukturelemente aus. Die Längsträger 110 werden in diesem Fall nicht geschwächt.
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Dieser Aktuator kann pyrotechnisch oder pneumatisch ausgeführt sein (beispielsweise mit einem Druckspeicher als Energiereservoir). Ferner kann der, Aktuator elektromotorisch, elektrisch oder mechanisch ausgeführt sein, z.B. kann eine elektrische Freigabe einer vorgespannten Feder die Strukturelemente 300 aushaken.
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Bei einem sogenannten Winkelcrash kann auch keine Auslösung des Aushakmechanismus erfolgen, da die Querstruktur 300 eine positive stützende Wirkung aufweist.
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Ein weiterer Vorteil dieser Konstruktion ist die hohe Verwindungssteifigkeit des Vorderwagens durch die Querstrukturen 300. Vor allem sportliche Fahrzeuge können von dieser Eigenschaft profitieren.
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Die 6a und 6b zeigen eine Ansicht von oben (6a) und eine Seitenansicht (6b) eines Fahrzeugs 100 mit einer Längsträgerstruktur gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Längsträgerstruktur weist Längsträger 110 in drei übereinanderliegenden Ebenen auf, wie es aus der 6b zu erkennen ist. Die Längsträger 110 weisen Verzweigungen auf, an denen je eine Ebene aus dem mittleren Hauptlängsträger 110 abzweigt. Die untere Ebene zweigt kurz vor einer Fahrgastzelle 102 des Fahrzeugs 100 aus dem Hauptlängsträger 110 und verläuft gerade bis zu einer Front des Fahrzeugs 100. Der Hauptlängsträger 110 verläuft von der ersten Abzweigung bis zu einer zweiten Verzweigung ansteigend. Anschließend verläuft der Hauptlängsträger 110 gerade bis zur Front des Fahrzeugs 100. An der zweiten Verzweigung zweigt der obere Längsträger 110 ab. Der obere Längsträger 110 steigt steil bis zu seiner Ebene an und verläuft dann gerade zur Front. In jeder der Ebenen sind je ein rechter Längsträger 110 und ein linker Längsträger 110 von einem Querträger 120 verbunden. Der oberste der Querträger 120 ist gegenüber den anderen Querträgern 120 zurückversetzt angeordnet. An der zweiten Verzweigung ist eine Deformationszone angeordnet, die über Strukturelemente 300 mit Krafteinleitungsbereichen der Längsträger 110 verbunden ist. Dabei ist ein Krafteinleitungsbereich des rechten oberen Längsträgers 110 mit der linken Deformationszone verbunden. Ein Krafteinleitungsbereich des linken oberen Längsträgers 110 ist mit der rechten Deformationszone verbunden. Weiterhin ist ein Krafteinleitungsbereich des rechten unteren Längsträgers 110 mit der linken Deformationszone verbunden. Ein Krafteinleitungsbereich des linken unteren Längsträgers 110 ist mit der rechten Deformationszone verbunden. Wenn die Querstruktur 300 als zweiter Querträger ausgeformt ist, erschließt sich ein weiterer Vorteil dieser Konstruktion. Der weitere Querträger 300 kann im Pfahlcrash Energie aufnehmen, wenn der Pfahl mittig zwischen die Längsträger 110 trifft.
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Mit anderen Worten zeigen die 6a und 6b Lastpfade in mehreren Ebenen. Die Querstrukturen 300 können in den jeweiligen Ebenen geführt werden. Vorteilhaft ist die hier dargestellte Variante, welche die Ebenen übergreift. Der Hauptlängsträger 110 wird beispielsweise bei Deformation der oberen und unteren Längsträger 110 geschwächt. Diese Realisierung beansprucht weniger Raum zwischen den Längsträgern 110. Ferner bietet diese Konstruktion auch eine Versteifung, welche ein Fahrzeug beim Truck-Underride abstützt.
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7 zeigt eine Darstellung eines Strukturbauteils 300 zum Anpassen einer Steifigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Strukturbauteil 300 weist einen ersten Befestigungsbereich 700 und einen zweiten Befestigungsbereich 702 auf. Der erste Befestigungsbereich 700 ist dazu ausgebildet, das Strukturbauteil 300 an einem Krafteinleitungsbereich 704 eines ersten Längsträgers 110‘ eines Fahrzeugs zu befestigen. Der erste Befestigungsbereich 700 ist ausgebildet, zumindest einen Teil einer Aufprallenergie aus einem Aufprall des Fahrzeugs aus dem ersten Längsträger 110‘ in das Strukturbauteil 300 abzuleiten. Der zweite Befestigungsbereich 702 ist ausgebildet, das Strukturbauteil 300 an einer Deformationszone 402 eines zweiten Längsträgers 110 zu befestigen. Der zweite Befestigungsbereich 702 ist dazu ausgebildet, den Teil der Aufprallenergie aus dem Strukturbauteil 300 in die Deformationszone 402 einzuleiten, um die Steifigkeit des zweiten Längsträgers 110 zu verringern.
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8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 800 zum Anpassen einer Steifigkeit eines ersten Längsträgers eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren weist einen Schritt des Ableitens 802 und einen Schritt des Einleitens 804 auf. Im Schritt des Ableitens 802 wird zumindest ein Teil einer Aufprallenergie aus einem Aufprall des Fahrzeugs aus einem zweiten Längsträger des Fahrzeugs in ein Strukturbauteil abgeleitet. Das Strukturbauteil ist zwischen einem Krafteinleitungsbereich des zweiten Längsträgers und einem Deformationsbereich des ersten Längsträgers angeordnet. Im Schritt des Einleitens 804 wird der Teil der Aufprallenergie aus dem Strukturbauteil in eine Deformationszone des ersten Längsträgers eingeleitet, um die Steifigkeit des ersten Längsträgers in der Deformationszone zu verringern.
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9 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 900 zum Herstellen einer Längsträgerstruktur für ein Fahrzeug, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 900 umfasst einen ersten Schritt des Bereitstellens 902, einen zweiten Schritt des Bereitstellens 904, einen dritten Schritt des Bereitstellens 906, einen ersten Schritt des Verbindens 908 sowie einen zweiten Schritt des Verbindens 910. Im ersten Schritt des Bereitstellens 902 wird ein erster Längsträgers bereitgestellt, der zumindest eine Deformationszone aufweist. Der erste Längsträger ist dazu ausgebildet, auf einer Fahrzeugseite des Fahrzeugs in einer Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet zu werden. Im zweiten Schritt des Bereitstellens 904 wird ein zweiter Längsträgers bereitgestellt, der zumindest einen Krafteinleitungsbereich aufweist. Der zweite Längsträger ist dazu ausgebildet, in der Längsrichtung und auf einer der Fahrzeugseite gegenüberliegenden Fahrzeugseite angeordnet zu werden. Im dritten Schritt des Bereitstellens 906 wird ein Strukturbauteil bereitgestellt, wie es beispielsweise in 8 dargestellt ist. Im ersten Schritt des Verbindens 908 wird der erste Befestigungsbereich des Strukturbauteils mit dem Krafteinleitungsbereich des zweiten Längsträgers verbunden. Im zweiten Schritt des Verbindens 910 wird der zweite Befestigungsbereich des Strukturbauteils mit der Deformationszone des ersten Längsträgers verbunden, um die Längsträgerstruktur zu erhalten. Die Längsträger können vor dem Verbinden an dem Fahrzeug ausgerichtet werden und mit dem Fahrzeug verbunden werden.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
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Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006036902 A1 [0003]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Kröger 2002: Matthias Kröger „Methodische Auslegung und Erprobung von Fahrzeug Crashstrukturen“, Dissertation, Univ. Hannover, 2002 [0030]
- Wittemann 1999: W. Wittemann „Improved Vehicle Crashworthiness Design by Control of the Energy Absorption for Different Collision Situations“, Dissertation, T. T. Univ. Eindhoven, 1999 [0031]
