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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugkarosserie für ein Kraftfahrzeug, die für eine Kollision mit geringer Überdeckung ausgelegt bzw. optimiert ist.
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In jüngerer Zeit gibt es Anstrengungen, eine Crashfestigkeit von Kraftfahrzeugkarosserien für den Fall einer Frontalkollision mit geringer Überdeckung zu erhöhen.
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Zum Beispiel ist aus der
WO 2007/101285 A2 eine Abweisvorrichtung bei teilüberdeckter Frontalkollision für Kraftfahrzeuge bekannt, wobei die Abweisvorrichtung bewirken soll, dass bei einer Kollision eine Querkraft auf die Kraftfahrzeugkarosserie bzw. auf das Kraftfahrzeug wirkt. Die Abweisvorrichtung besteht aus einer gelenkigen Trägerkonstruktion, die im Falle einer Kollision mit geringer Überdeckung mit einem Kollisionsgegner, wie einem anderen Kraftfahrzeug, dafür sorgt, dass ein Rad das Kraftfahrzeugs vorteilhaft eingeschlagen wird.
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Es ist nunmehr die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Kraftfahrzeugkarosserie, die für eine Kollision mit geringer Überdeckung ausgelegt ist, zu schaffen, wobei die Karosserie mit einfachen Mitteln derart ausgebildet ist, dass eine Querkraft oder Querbeschleunigung auf die Kraftfahrzeugkarosserie im Falle der Kollision mit geringer Überdeckung wirkt.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kraftfahrzeugkarosserie gelöst, die die Merkmale von Patentanspruch 1 aufweist.
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Eine Kraftfahrzeugkarosserie gemäß der vorliegenden Erfindung hat einen Längsträger, einen Stoßfängerquerträger, der an einem Ende des Längsträgers fixiert ist, wobei ein Endabschnitt des Stoßfängerquerträgers in Querrichtung über den Längsträger hinaus ragt, und einen Kragträger, der in einen Zwischenraum zwischen einer Radaufnahme und dem Stoßfängerquerträger hineinragt. Der Kragträger und der Endabschnitt des Stoßfängerquerträgers sind derart zusammenwirkend angeordnet, dass bei einer Frontalkollision, insbesondere einer Frontalkollision mit geringer Überdeckung, der durch die Frontalkollision verformte Endabschnitt des Stoßfängerquerträgers auf ein stirnseitiges Ende des Kragträgers trifft und an diesem stirnseitigen Ende abstützbar ist, so dass eine weitere Verformung des Endabschnitts des Stoßfängerquerträgers verhindert ist.
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Somit wird der Endabschnitt des Stoßfängerquerträgers bei einer Frontalkollision nur bis zu einem gewissen Grad verformt, d. h. in Kollisionsrichtung verbogen oder abgeknickt. Diese teilweise Verformung des Endabschnitts bewirkt zum Einen schon eine gewisse Absorbierung der Kollisionsenergie und zum Anderen kann hierdurch ein seitliches Abrutschen oder Abgleiten zwischen den Kollisionsgegnern stattfinden. Des Weiteren kann der Endabschnitt des Stoßfängerquerträgers nicht soweit verformt werden, dass er eine Streckgrenze erreicht und abreißt. Bei dem Längsträger kann es sich um einen vorderen und/oder einen hinteren Längsträger handeln. Dementsprechend kann der Stoßfängerquerträger ein vorderer Längsträger oder ein hinterer Längsträger sein. Ein betreffender Abschnitt der Kraftfahrzeugkarosserie, der den Längsträger und den Stoßfängerquerträger aufweist, kann Teil einer Vorderwagenstruktur oder einer Hinterwagenstruktur sein.
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Ein Kragträger im Sinne der Erfindung kann ein im Wesentlichen einseitig fixierter Träger sein. Der Kragträger ragt insbesondere in Richtung einer Fahrzeugaußenseite vor.
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Eine Frontalkollision mit geringer Überdeckung im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Frontalkollision der Fahrzeugkarosserie mit einem Hindernis. Das Hindernis kann ein festes, starres Hindernis oder ein Unfallgegner, d. h. ein anderes Kraftfahrzeug, sein. Der Ausdruck „geringe Überdeckung” bedeutet, dass das Hindernis und die Kraftfahrzeugkarosserie, bzw. das Kraftfahrzeug, nicht mittig zueinander kollidieren sondern versetzt zueinander kollidieren, insbesondere derart, dass die Frontallkollision im Wesentlichen in einem Bereich außerhalb des Längsträgers stattfindet, d. h. auf einer Seite des Längsträgers, auf der sich eine Radaufnahme befindet. Eine Frontalkollision mit geringer Überdeckung kann eine Überdeckung der Fahrzeugkarosserie mit dem Hindernis in Fahrzeugquerrichtung von ungefähr 25% oder weniger bedeuten.
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Bei der Radaufnahme kann es sich um eine linke oder eine rechte Radaufnahme handeln.
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Der Kragträger kann an dem Längsträger drehmomentfest fixiert sein.
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Hierdurch kann bei der Kollision der Fahrzeugkarosserie mit geringer Überdeckung der Kragträger durch die Fixierung an dem Längsträger Energie in den Längsträger hinein ableiten.
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Bevorzugt ist bei der Kraftfahrzeugkarosserie gemäß der vorliegenden Erfindung der Endabschnitt des Stoßfängerquerträgers und die Stirnseite des Kragträgers bei der Frontalkollision derart zusammenwirkend ausgebildet, dass auf die Kraftfahrzeugkarosserie im Falle der Kollision eine Querkraft wirkt.
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Die Querkraft bewirkt, dass die Kollisionsgegner in seitlicher Richtung, also quer zur Kollisionsrichtung, voneinander weggeschoben werden und damit die Kollisionsenergie reduziert wird.
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Gemäß einer Weiterbildung der Kraftfahrzeugkarosserie der vorliegenden Erfindung erstreckt sich der Kragträger zwischen einer Fahrzeugquerrichtung und einer Fahrzeuglängsrichtung von dem Längsträger schräg nach vorne. Insbesondere kann sich der Kragträger in einem Winkelbereich von 35° bis 55° zu dem Längsträger schräg nach vorne erstrecken. Besonders vorteilhaft ist ein Winkel von ca. 45°. Daher kann der Kragträger auch als Diagonalträger bezeichnet werden.
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In diesen Winkelbereichen ist die stirnseitige Abstützung des verformten Stoßfängerquerträgers an dem Kragträger besonders geeignet, um besagte Querkräfte zwischen den Kollisionsgegnern zu erzeugen.
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Vorteilhaft befinden sich bei der Kraftfahrzeugkarosserie der vorliegenden Erfindung der Kragträger, der Längsträger und der Stoßfängerquerträger im Wesentlichen in einer Ebene. Diese Ebene liegt bevorzugt parallel zu der Längsachse und der Querachse des Kraftfahrzeugs bzw. der Kraftfahrzeugkarosserie.
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Bevorzugt hat die Kraftfahrzeugkarosserie der vorliegenden Erfindung einen linken Längsträger und einen rechten Längsträger, an deren vorderen Enden der Stoßfängerquerträger, der über den linken Längsträger und rechten Längsträger hinausragt, fixiert ist. Dementsprechend hat die Kraftfahrzeugkarosserie auch einen linken Kragträger und einen rechten Kragträger. Der linke Kragträger ist an dem linken Längsträger abgestützt und der rechte Kragträger ist an dem rechten Längsträger abgestützt. Darüber hinaus kann aber zusätzlich der linke Kragträger über eine geeignete Verbindung an dem rechten Längsträger abgestützt sein und kann der rechte Kragträger über eine geeignete Verbindung an dem linken Längsträger abgestützt sein.
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Hierdurch ist eine in Querrichtung besonders große Festigkeit der Kraftfahrzeugkarosserie ermöglicht.
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Gemäß einer Weiterbildung der Kraftfahrzeugkarosserie der vorliegenden Erfindung können der Stoßfängerquerträger und/oder der Längsträger und/oder der Kragträger aus einem Aluminiumwerkstoff ausgebildet sein.
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Insbesondere, wenn der Stoßfängerquerträger wegen des Gewichtsvorteils des Aluminiums aus Aluminium hergestellt ist, ist die vorliegende Erfindung besonders vorteilhaft, da Aluminium eine geringere Streckgrenze aufweist und der Kragträger ein Abreißen des Endabschnitts des Stoßfängerquerträgers durch übermäßige Verformung verhindern kann, sobald der Endabschnitt auf die Stirnseite des Kragträgers trifft.
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Insgesamt ist die vorliegende Erfindung bei Karosserien unter Berücksichtigung eines Leichtbaus mit Leichtbauwerkstoffen und einer hohen Sicherheit bei Kollisionen mit geringer Überdeckung geeignet.
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Bevorzugt ist bei der Kraftfahrzeugkarosserie auf der anderen Seite der Radaufnahme ein Abstützträger vorgesehen, der derart ausgeführt ist, dass eine über ein Rad übertragene Last der Frontalkollision durch den Abstützträger aufnehmbar ist und dass der Abstützträger insbesondere derart ausgebildet ist, dass er bei der Frontalkollision eine Bewegung des Rads in Querrichtung unterstützt. Mit der anderen Seite der Radaufnahme ist insbesondere die in Fahrtrichtung oder entgegen der Fahrtrichtung andere Seite der Radaufnahme gemeint, wobei auf der einen Seite der Radaufnahme der Kragträger angeordnet ist. Mit anderen Worten sind in Fahrzeuglängsrichtung der Stoßfängerquerträger, der Kragträger, die Radaufnahme mit einem Rad und der Abstützträger hintereinander angeordnet.
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Bei einer Frontalkollision kann sich gemäß dem vorstehend beschriebenen Merkmal das Rad zum Einen an dem Abstützträger abstützen, zum Anderen ermöglicht der Abstützträger durch seine besondere Ausbildung eine Auslenkung des Rades nach außen, so dass dieses nicht in Richtung einer Fahrgastzelle in die Fahrzeugkarosserie eindringen kann.
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Bevorzugt hat der Abstützträger eine Abgleitschräge für das Rad, die derart ausgebildet ist, dass das Rad nach außen abgleitbar ist. Bevorzugt ist der Abstützträger an dem Längsträger fixiert.
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Der Abstützträger kann auch an einem anderen Längsträger, z. B. an einem mittleren Längsträger, fixiert sein, während der Kragträger an dem vorderen Längsträger fixiert ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Kraftfahrzeugkarosserie mit dem Abstützträger ist der Abstützträger mit einer Wagenheberaufnahme versehen.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Kraftfahrzeugkarosserie ist der Endabschnitt des Stoßfängerquerträgers als geschlossenes oder offenes Hohlprofil ausgebildet. Ferner ist in dem Hohlprofil eine Profilverstärkung ausgebildet.
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Die Profilverstärkung kann insbesondere eine Verstärkung sein, die derart ausgebildet ist, dass eine Verformung, beispielsweise ein Zusammendrücken, des Hohlprofils des Endabschnitts des Stoßfängerquerträgers im Falle der Frontalkollision mit geringer Überdeckung unterbunden oder zumindest eingeschränkt ist.
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Die Profilverstärkung ist dahingehend vorteilhaft, dass Sie eine Festigkeit des Hohlprofils erhöht und eine Zusammendrückbarkeit des Hohlprofils einschränkt. Wenn das Hohlprofil weniger leicht zusammengedrückt werden kann, kann es auch einem Biegemoment besser widerstehen. Ein vorzeitiges Versagen des Stoßfängerquerträgers kann somit besser verhindert werden und die Zusammenwirkung mit dem Kragträger kann damit besser erhalten werden.
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Die Profilverstärkung ist insbesondere im Falle eines Hohlprofils, das aus einem Werkstoff mit einer niedrigen Streckgrenze besteht, vorteilhaft, da hierbei ein Reißen des Endabschnitts des Stoßfängerquerträgers bei der Kollision mit geringer Überdeckung wirksam unterbunden werden kann. Zum Beispiel hat die Profilverstärkung besonders große Vorteile, wenn das Hohlprofil ganz oder teilweise aus einem Aluminiumwerkstoff ausgebildet ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Kraftfahrzeugkarrosserie mit der vorstehend beschriebenen Profilverstärkung ist die Profilverstärkung nur in dem Bereich des Endabschnitts des Stoßfängerquerträgers angeordnet, der im Falle der Frontalkollision mit geringer Überdeckung auf das stirnseitige Ende des Kragträgers trifft.
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In diesem Bereich ist die Profilverstärkung besonders wirksam. Eine lediglich lokale Anordnung der Profilverstärkung ist zudem besonders gewichtsparend.
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Ferner kann die Profilverstärkung derartig ausgebildet, dass sie durch die Kollision mit geringer Überdeckung nicht oder im Wesentlichen nicht verformbar ist.
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Mit dem Ausdruck „nicht verformbar” ist in diesem Zusammenhang die Nichtverformbarkeit bei den bei der Frontalkollision mit geringer Überdeckung auftretenden Kräften gemeint.
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Bevorzugt ist die Profilverstärkung aus einem geschäumten oder nichtgeschäumten Kunststoffmaterial ausgebildet.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Profilverstärkung aus einem metallischen Strangpressprofil ausgebildet sein, dessen Strangpressrichtung in eine Hauptlastrichtung der Kollision mit geringer Überdeckung ausgebildet ist.
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Damit kann die Profilverstärkung möglichst leicht bei hinreichender Festigkeit und Nichtverformbarkeit ausgebildet sein. Zum Beispiel kann eine Wandstärke des Profils des Stoßfängerquerträgers durch das Vorhandensein der Profilverstärkung bei gleichbleibender Festigkeit geringer gewählt werden, so dass der Stoßfängerquerträger leichter ist.
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Vorstehend genannte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung können soweit möglich miteinander kombiniert werden.
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Kurzbeschreibung der Figuren:
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1 ist eine schematische Draufsicht auf einen unteren Karosserierahmen einer Kraftfahrzeugkarosserie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine schematische Draufsicht auf einen Endabschnitt eines Stoßfängerquerträgers, einen Längsträger und einen Kragträger der Kraftfahrzeugkarosserie gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vor einer Frontalkollision.
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3 ist eine schematische Draufsicht auf den Endabschnitt des Stoßfängerquerträgers, den Längsträger und den Kragträger der Kraftfahrzeugkarosserie gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung während der Frontalkollision.
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4 ist eine schematische Schnittansicht durch den Endabschnitt des Stoßfängerquerträgers gemäß dem Ausführungsbeispiel.
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5 ist eine schematische Schnittansicht durch den Endabschnitt des Stoßfängerquerträgers gemäß einer Variante des Ausführungsbeispiels.
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Nachstehend erfolgt eine detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 5.
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In 1 ist eine Draufsicht auf einen unteren Rahmen einer Kraftfahrzeugkarosserie 1 gezeigt. Der untere Rahmen der Kraftfahrzeugkarosserie 1 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen aus Aluminium gefertigt. Die Kraftfahrzeugkarosserie 1 weist einen linken vorderen Längsträger 3 und einen rechten vorderen Längsträger 4 auf. An den Enden des linken Längsträgers 3 und des rechten Längsträgers 4 ist ein Stoßfängerquerträger 5 angeordnet. Ein linker Endabschnitt 51 des Stoßfängerquerträgers 5 überkragt den linken vorderen Längsträger 3 und ein rechter Endabschnitt 52 des Stoßfängerquerträgers 5 überkragt den rechten vorderen Längsträger 4. An dem linken vorderen Längsträger 3 ist ein Kragträger 7 drehmomentfest fixiert. Ebenso ist an dem rechten vorderen Längsträger 4 ein rechter Kragträger 8 drehmomentfest fixiert. Der linke Kragträger 7 ist in einem Zwischenraum zwischen einer linken Radaufnahme 9 und dem linken Endabschnitt 51 des Stoßfängerquerträgers 5 angeordnet. Ebenso ist der rechte Kragträger 8 zwischen einer rechten Radaufnahme 10 und dem rechten Endabschnitt 52 des Stoßfängerquerträgers 5 angeordnet. In Längsrichtung hinter der Radaufnahme 9 befindet sich ein Abstützträger 11. D. h. die Radaufnahme 9 ist zwischen dem Abstützträger 11 und dem Kragträger 7 angeordnet. Der Abstützträger 11 soll im Frontalkollisionsfall mit geringer Überdeckung eine Last eines nicht dargestellten linken Rades aufnehmen. Ferner hat der Abstützträger 11 eine Abgleitschräge 111, die derart ausgebildet und angeordnet ist, dass sie ein Abgleiten des linken Rads im Frontalkollisionsfall mit geringer Überdeckung nach außen hin begünstigt. Analog ist auf der rechten Seite der Kraftfahrzeugkarosserie 1 ein Abstützträger 12 mit einer Abgleitschräge 112 ausgebildet, der sich in Fahrtrichtung hinter der Radaufnahme 10 befindet.
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Der Abstützträger 11 ist an einem linken mittleren Längsträger 13 fixiert, der leicht versetzt zu dem linken vorderen Längsträger 3 angeordnet ist. Ebenso ist der Abstützträger 12 an einem rechten mittleren Längsträger 14 angeordnet, der leicht versetzt zu dem rechten vorderen Längsträger 4 ausgebildet ist.
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Die Abstützträger 11 und 12 sind ferner jeweils mit der Funktion einer Wagenheberaufnahme versehen.
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Ferner ist in 1 eine Verstrebung 15 nach Art eines Fachwerks gezeigt, die zwischen dem linken vorderen Längsträger 3 und dem rechten vorderen Längsträger 4 angeordnet und fixiert ist. Über die Verstrebungsanordnung 15 ist der linke Kragträger zusätzlich an dem rechten vorderen Längsträger abgestützt. Ferner ist über die Verstrebung 15 der rechte Kragträger 8 zusätzlich an dem linken vorderen Längsträger 3 abgestützt.
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Nachstehend ist unter Bezugnahme auf 2 und 3 eine Funktion der Kraftfahrzeugkarosserie bei einer Frontalkollision mit geringer Überdeckung erläutert.
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2 zeigt einen vorderen Abschnitt des linken vorderen Längsträgers 3, den daran drehmomentfest fixierten Kragträger 7 sowie den linken Endabschnitt 51 des Stoßfängerquerträgers 5, wobei der Stoßfängerquerträger 5 an dem vorderen Ende des Längsträgers 3 drehmomentfest fixiert ist. Als Kollisionsgegner ist in 2 schematisch ein Hindernis 19 dargestellt.
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Bei der Frontalkollision mit geringer Überdeckung trifft das Kraftfahrzeug bzw. die Kraftfahrzeugkarosserie versetzt auf das Hindernis 19. Insbesondere befindet sich die Mitte des Hindernisses 19 außerhalb des Längsträgers 3.
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Wie in 3 gezeigt ist, wird bei der Kollision mit geringer Überdeckung der Endabschnitt 51 des Stoßfängerquerträgers 5 durch das Hindernis 19 nach hinten gebogen, und zwar bis der Endabschnitt 51 des Stoßfängerquerträgers 5 auf das stirnseitige Ende 71 des linken Kragträgers 7 trifft. Dabei ist die Festigkeit des Kragträgers 7 und die Abstützung des Kragträgers 7 an dem Längsträger 3 derart ausgelegt, dass Querkräfte auftreten, die die Kollisionsgegner, in diesem Fall das Kraftfahrzeug und das Hindernis 19, voneinander wegdrücken bzw. wegbewegen, wie insbesondere auch durch einen Pfeil in 3 dargestellt ist. Hierdurch kann eine Frontalkollisionsenergie verringert werden, soweit die Kollisionsgegner voneinander weggedrückt werden und nicht mehr die entsprechende Kollisionsenergie von der Kraftfahrzeugkarosserie aufgenommen werden muss.
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Wie bereits vorstehend erläutert, kann ein Kollisionsgegner ein festes Hindernis sein oder kann ein anderes, entgegenkommendes Fahrzeug sein, das nur wenig überlappend mit diesem Fahrzeug bzw. der Kraftfahrzeugkarosserie kollidiert.
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Im Zuge eines weiteren Verlaufs der Kollision trifft der Kollisionsgegner auf das linke Rad, das in 2 und 3 nicht dargestellt ist, und drückt dieses gegen das Abstützelement 11, das in 1 dargestellt ist. Bei einem normalen Verlauf der Frontalkollision mit geringer Überdeckung trifft das Rad dabei weiterhin auf die Abgleitschräge 111 des Abstützträgers 11. Die Abgleitschräge bewirkt ein Abgleiten des Rads entlang der Abgleitschräge 111 und damit in Querrichtung der Kraftfahrzeugkarosserie 1. Hierdurch wird eine Bewegung des Rads nach außen hin begünstigt.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel wirken also der Kragträger als auch der Abstützträger vorteilhaft dahingehend, dass Frontalkollisionskräfte seitlich abgeleitet werden.
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In 4 ist eine Schnittansicht des Endabschnitts 51 des Stoßfängerquerträgers 5 gezeigt. Der Endabschnitt 51 ist, wie bevorzugt der gesamte Stoßängerquerträger 5, als geschlossenes Hohlprofil ausgebildet. Das geschlossene Hohlprofil kann einstückig ausgebildet sein oder kann aus einem U-förmigen Profil und einem daran fixierten Plattenelement bestehen. In einer Kammer des Hohlprofils ist eine Profilverstärkung 21 angeordnet. Die Profilverstärkung 21 füllt im Wesentlichen den gesamten Hohlprofilquerschnitt aus, kann alterativ aber auch nur Teile davon ausfüllen. Die Profilverstärkung 21 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel füllt den Teil des Hohlprofils des Endabschnitts 51 des Stoßfängerquerträgers 5 aus, der im Falle der Kollision mit geringer Überdeckung auf das stirnseitige Ende 71 das Kragträgers 7 trifft. Die Profilverstärkung 21 ist in Richtung der Breite des Kraftfahrzeugs in etwa so breit, wie das stirnseitige Ende 71 des Kragträgers 7.
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Die Profilverstärkung 21 bewirkt, dass der Endabschnitt 51 des Stoßfängerquerträgers 5, der bei der Kollision auf das stirnseitige Ende 71 des Kragträgers 7 trifft, nicht zusammengedrückt wird. Somit ist auch eine Biegung des Endabschnitts 51 des Stoßfängerquerträgers 5 durch den Kollisionsgegner vorteilhaft eingeschränkt. Eine Streckgrenze des Materials des Endabschnitts 51 des Stoßfängerquerträgers wird damit erst zu einem späteren Zeitpunkt bzw. gar nicht erreicht.
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In 5 ist eine Alternative zu dem in 4 gezeigten Hohlprofil dargestellt. Insbesondere ist das alternative Hohlprofil mit zwei Kammern ausgebildet, wohingegen das Hohlprofil, das in 4 gezeigt ist, lediglich eine Kammer aufweist. In jeder Kammer des alternativen Hohlprofils ist eine Profilverstärkung 21 angeordnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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