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Die Erfindung betrifft eine Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 2 der Erfindung. Gemäß Anspruch 8 der Erfindung betrifft dieselbe ferner ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Karosseriestruktur.
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Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung soll die übliche Fahrtrichtung eines Kraftfahrzeugs mit „-x“ („minus x“), die Richtung entgegen seiner üblichen Fahrtrichtung mit „+x“ („plus x“), ausgehend von der üblichen Fahrtrichtung (-x) die Richtung in der Horizontalen quer zur x-Richtung nach rechts gesehen mit „+y“, ausgehend von der üblichen Fahrtrichtung (-x) die Richtung in der Horizontalen quer zur x-Richtung nach links gesehen mit „-y“, die Richtung in der Vertikalen quer zur x-Richtung nach oben gesehen mit „+z“, und die Richtung in der Vertikalen quer zur x-Richtung nach unten gesehen mit „-z“ bezeichnet werden. Diese Bezeichnungsweise der Raumrichtungen in kartesischen Koordinaten entspricht dem in der Kraftfahrzeugindustrie allgemein verwendeten Koordinatensystem. Überdies werden Begriffe wie „vorne“, „hinten“, „oben“ „unten“ sowie Begriffe mit ähnlichem Bedeutungsinhalt einschließlich der Begriffe „rechts“ und „links“ in der Weise verwendet, wie sie zur Richtungsbezeichnung an einem Kraftfahrzeug üblicherweise gebraucht werden.
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An sich bekannte Karosseriekonzepte in Schalenbauweise aus Stahlblech haben das vorhandene Einsparpotential an Gewicht und Kosten weitestgehend ausgeschöpft. Aufgrund des hohen konstruktiven Reifegrades ist zur weiteren Gewichts- oder Kostenreduzierung der Einsatz anderer Halbzeuge und Werkstoffe erforderlich. So ist aus der
DE 195 06 160 A1 eine Rahmenkonstruktion für Kraftfahrzeuge bekannt, die aus miteinander verschweißten Aluminiumrohren besteht, wodurch eine Gewichtsreduzierung gegenüber Stahlkonstruktionen zu verzeichnen ist. Es kommen beispielsweise stranggepresste Aluminium-Rohrprofile zur Anwendung, die über Aluminium-Knoten verbunden werden. Im Besonderen wird mit dieser Druckschrift vorgeschlagen, dass die rohrförmigen Rahmenelemente der Rahmenkonstruktion zumindest zum Teil durch hydraulisches Innenhochdruck-Umformen querschnittoptimiert sind. Die endgültige Verbindung der Rahmenelemente untereinander erfolgt durch Schweißen, Kleben, Schrauben oder Nieten oder durch selbstsichernde Presspassung. Hierzu ähnliche Lösungen sind des Weiteren aus der
DE 198 08 392 A1 und
DE 198 42 718 A1 bekannt. Ein weiterer Aspekt ist das Crashverhalten. Dazu sind aus der Praxis eine Vielzahl von Maßnahmen zum Personenschutz im Falle eines Crashereignisses, d.h. sowohl zum Schutz der Fahrzeuginsassen (Insassenschutz) als auch zum Schutz eines unfallbeteiligten Fußgängers (Fußgängerschutz), der insbesondere Frontal mit einem Fahrzeug kollidiert, bekannt. Überdies ist es aus der Praxis bekannt, dass sich die meisten Auffahrunfälle im Straßenverkehr bei niedrigen Geschwindigkeiten bis etwa 15 km/h zutragen. Die Folge sind mehr oder weniger starke Fahrzeugschäden am Front- und/oder Heckend des Fahrzeugs, die sich ihrerseits auf Typenklasseneinstufungen (Kaskoeinstufung) von Fahrzeugversicherungen nachteilig auswirken. Besagte Typenklasseneinstufungen resultieren u. a. aus sogenannten Crashreparaturtests. Werden diese Tests durch die Fahrzeughersteller bei der Auslegung des . Fahrzeugs berücksichtigt, profitieren davon die Fahrzeugbesitzer aufgrund geringerer zu verzeichnender Fahrzeugschäden im Crashfall. Insoweit ist aus der
DE 37 40 401 A1 ein Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs mit einem Längsträger, mit einem Gussteil zur Aufnahme von Fahrwerk und Motor und mit einem Stoßfänger bekannt, bei dem der Längsträger aus einem vorderen, d.h. stoßfängerseitigen ersten Längsträgerteil aus einem Aluminium-StrangProfil und einem hinteren, zweiten Längsträgerteil aus Stahlblech besteht. Das erste und zweite Längsträgerteil sind stirnseitig über gekrümmte Anlageflächen mittels Schraubverbindung untereinander verbunden. Bei einem Aufprall mit einer Geschwindigkeit, die etwa einer Crash-Geschwindigkeit bis 15 km/h entspricht, wirkt das erste Längsträgerteil aus Aluminium als Deformationselement, welches die Aufprallenergie aufnimmt, wobei das zweite Längsträgerteil aus Stahlblech noch nicht verformt wird. Was insbesondere den Fußgängerschutz und besagte Kaskoeinstufung anbelangt, besteht hier bzgl. der einwirkenden und zu absorbierenden Anstoßenergie ein Zielkonflikt, den es zu lösen gilt. Im Hinblick darauf ist aus der
DE 10 2010 051 785 A1 eine Fahrzeugkarosseriestruktur mit vorderen Längsträgern bekannt, die als Aluminium-Stahl-Hybridbauteile ausgebildet sind, wobei ein in Fahrzeuglängsrichtung gesehen vorne liegender Aluminiumbereich und ein hinten liegender Stahlbereich vorgesehen sind. Die hinteren Längsträger dieser Karosseriestruktur zeichnen sich dadurch aus, dass in Fahrzeuglängsrichtung gesehen ein hinten liegender Aluminiumbereich und ein vorne liegender Stahlbereich vorgesehen sind. Die besagten Hybride sind aus Tailored Blanks gebildet, wobei die innerhalb der abschnittsweise aus Aluminium und Stahl aufgebauten Bleche die unterschiedlichen Materialien innerhalb der Bleche auf Stoß geschweißt sein sollen. Die
DE 10 2006 047 894 A1 beschreibt schließlich einen Längsträger an einer Fahrzeugkarosseriestruktur dessen Eigensteifigkeit ausgehend von einer stirnseitigen Einleitstelle einer Crashbeanspruchung in den Längsträger in der Abkehr von technisch Üblichem abnimmt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine zum vorbeschriebenen Stand der Technik alternative Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs mit Längsträgern zu schaffen, die ihrerseits noch optimaler an ein bestimmtes Crashverhalten anpassbar und einfach und kostengünstig verbaubar sind. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Karosseriestruktur bereitzustellen.
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Ausgehend von einer Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs, mit zwei in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) gesehen gegenüberliegend angeordneten Längsträgern und einem am freien Ende derselben befestigten Stoßfängerquerträger, wobei ein jeder Längsträger ausgehend vom Stoßfängerquerträger zunächst durch einen ersten Längsträgerabschnitt aus einem Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, gebildet ist, an welchem sich ein zweiter Längsträgerabschnitt aus einem Stahl anschließt und mit demselben fest verbunden ist, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass der erste Längsträgerabschnitt aus Leichtmetall als Deformationselement mit einem stoßfängerquerträgerseitigen ersten Deformationsabschnitt und zumindest einem sich an diesen axial anschließenden und bezüglich seines Deformationsverhaltens im Falle eines axial auf den Längsträger einwirkenden Crashereignisses im Verhältnis zum ersten Deformationsabschnitt „deformationshärteren“ zweiten Deformationsabschnitt gebildet ist, der erste Längsträgerabschnitt und der zweite Längsträgerabschnitt, eine Steckverbindung ausbildend, untereinander formschlüssig sowie mittels mechanischer Befestigungselemente kraftschlüssig verbunden sind und der erste Längsträgerabschnitt im Bereich der Steckverbindung mittelbar über einen auf dem Verbindungsabschnitt desselben stoffschlüssig durch Klebung befestigten Adapter aus Stahl an einem korrespondierenden Verbindungsabschnitt des zweiten Längsträgerabschnitts abgestützt ist. Die Aufgabe wird weiterhin durch die Merkmale der Ansprüche 2 und 8 gelöst. Die vorgeschlagene Karosseriestruktur hat im Hinblick auf herkömmliche Karosseriestrukturen mehrere Vorteile. Zum einen verbessert diese die statischen und dynamischen Eigenschaften sowie das Crashverhalten der gesamten Kraftfahrzeugkarosserie an sich. Zum anderen ist bei gleichbleibender Performance bzw. einer Leistungssteigerung hinsichtlich der Lastaufnahme im Crashfall eine Gewichtsreduzierung und entsprechend der Auslegung auch eine Reduzierung des Fahrzeugüberhangs durch Kürzung desselben aufgrund der Vermeidung von herkömmlichen Crashboxen ermöglicht. Neben einer verbesserten Abstützung des ersten Längsträgerabschnitts im zweiten Längsträgerabschnitt ist hier eine sich nachteilig auswirkende Kontaktkorrosion zwischen den aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehenden Längsträgerabschnitten verhindert.
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Eine weitere Karosseriestruktur der gattungsgemäßen Art zeichnet sich im Unterschied zur vorbeschriebenen dadurch aus, dass der erste Längsträgerabschnitt über Schottplatten und mittels mechanischer Befestigungselemente kraftschlüssig mit dem zweiten Längsträgerabschnitt verbunden ist, wobei zwischen den Kontaktflächen der Schottplatten eine Trennfolie aus Kunststoff angeordnet ist. Durch diese vorteilhafte Maßnahme ist bei Vermeidung von Kontaktkorrosion im Fügebereich der Schottplatte des ersten Längsträgerabschnitts aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, mit der Schottplatte des zweiten Längsträgerabschnitts aus Stahl, insbesondere hoch- oder höchstfesten Stahl, eine einfache und kostengünstige sowie bewährte Montage des ersten Längsträgerabschnitts am zweiten Längsträgerabschnitt gewährleistet.
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Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
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Danach ist gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsvariante der vorstehenden alternativen Karosseriestrukturen der erste Längsträgerabschnitt in Schalenbauweise hergestellt und aus Tailored Blanks zusammengesetzt. Unter Tailered Blanks werden dabei Blechplatinen verstanden, die unterschiedliche Blechdicken und/oder auch Werkstoffgüten aufweisen. Diese vorgefertigten Halbzeuge können dann beispielsweise durch Tiefziehen zum gewünschten Bauteil umgeformt werden. Die Tailored Blanks sind im Hinblick auf den in Rede stehenden Anmeldungsgegenstand bevorzugt als Tailored Welded Blanks und/oder Tailored Rolled Blanks ausgebildet. Unter einem Tailored Welded Blank wird dabei verstanden, dass Halbzeuge mit unterschiedlichem Querschnitt, unterschiedlicher Wandstärke und/oder unterschiedlicher Werkstoffgüte derart aneinandergeschweißt werden, dass zumindest zwei axial hintereinander angeordnete Deformationsabschnitte am ersten Längsträgerabschnitt ausbildbar bzw. ausgebildet sind und der Verformungswiderstand des ersten Längsträgerabschnitts ausgehend vom Stoßfängerquerträger ansteigt. Unter Tailored Rolled Blank wird demgegenüber verstanden, dass durch Walzen eines Blechbandes unterschiedliche Blechdicken im Blechband bzw. in den daraus gebildeten Halbzeugen erzeugt werden, wodurch zumindest zwei axial hintereinander angeordnete Deformationsabschnitte am ersten Längsträgerabschnitt derart ausbildbar bzw. ausgebildet sind, dass der Verformungswiderstand des ersten Längsträgerabschnitts ausgehend vom Stoßfängerquerträger ansteigt. Durch diese Maßnahme ist ein stufenförmiger, gegebenenfalls mit homogenen Übergängen, und/oder ein kontinuierlicher Anstieg des Verformungswiderstandes vom ersten zum zweiten und gegebenenfalls jeden weiteren Deformationsabschnitt des ersten Längsträgerabschnitts erzeugbar. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist der erste Längsträgerabschnitt als Strangpressprofil ausgebildet. Strangpressprofile lassen sich einfach und kostengünstig herstellen sowie verarbeiten. So können im Sinne der Erfindung zumindest zwei hohlprofilartige Strangpressprofile vorgesehen sein, die unterschiedliche Profilquerschnitte und/oder Wandungsstärken und/oder Werkstoffgüte derart aufweisen sowie form-, kraft- und/oder stoffschlüssig fest miteinander verbunden, dass zumindest zwei axial hintereinander angeordnete Deformationsabschnitte am ersten Längsträgerabschnitt ausbildbar bzw. ausgebildet sind, die ausgehend vom Stoßfängerquerträger einen ansteigenden Verformungswiderstand des ersten Längsträgerabschnitts bewirken. Wie die Erfindung noch vorsieht, sind die Längsträger über ihren jeweiligen ersten Längsträgerabschnitt durch Widerstandselementschweißen, auch als Schweißnieten bezeichnet, und/oder Kleben mit dem Stoßfängerquerträger verbunden. Unter der Fügemaßnahme Widerstandselementschweißen bzw. Schweißnieten wird dabei verstanden, dass zunächst ein Niet mit einem der Fügepartner (Blech des ersten Längsträgerabschnitts oder des Stoßfängerquerträgers) durch Widerstandsschweißen verbunden wird und im Anschluss daran der Nietschaft eine Bohrung im anderen Fügepartner durchsetzt und schließlich erwärmt sowie in eine vorgesehene Geometrie derart gepresst wird, dass die beiden Fügepartner zumindest formschlüssig untereinander verbunden werden. Bevorzugt wird jedoch eine Kombination aus Widerstandselementschweißen bzw. Schweißnieten und Kleben, wodurch zum einen eine erhöhte Festigkeit des Fügeverbundes bewirkt und zum anderen auch hier Kontaktkorrosion verhindert sind, wenn der Stoßfängerquerträger beispielsweise aus Stahl besteht. Wie die Erfindung schließlich noch vorsieht, weisen die zweiten Längsträgerabschnitte jeweils eine Aggregathalterung auf. Bevorzugt sind die ersten Längsträgerabschnitte jeweils benachbart zur besagten Aggregathalterung an den zweiten Längsträgerabschnitt angeschlossen, woraus eine besonders steife Verbindung zwischen den ersten und zweiten Längsträgerabschnitten resultiert.
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Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einer Karosseriestruktur der vorbeschriebenen Art.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Es zeigen:
- 1 äußerst schematisch ein die erfindungsgemäße Karosseriestruktur aufweisendes Kraftfahrzeug in einer Aufsicht,
- 2 den Vorderwagen der erfindungsgemäßen Karosseriestruktur in einer perspektivischen Ansicht von Fahrzeug-vorne mit erfindungswesentlichen vorderen Längsträgern,
- 3 den vorderen linken Längsträger nach 2 in einer vergrößerten Ansicht gemäß einer ersten Ausführungsform,
- 4 eine detaillierte Darstellung eines ersten Längsträgerabschnitts des Längsträgers nach 3,
- 5 den ersten Längsträgerabschnitt nach 4 in einer Aufsicht,
- 6 den Schnitt „I-I“ nach 5,
- 7 eine Detaildarstellung des Verbindungsbereiches zwischen dem ersten Längsträgerabschnitt und einem zweiten Längsträgerabschnitt des vorderen linken Längsträgers unmittelbar vor dem Zusammenbau,
- 8 eine Weiterbildung des besagten Verbindungsbereiches nach 7,
- 9 den vorderen linken Längsträger nach 2 in einer vergrößerten Ansicht mit einer alternativen Fügeverbindung zwischen dem ersten und zweiten Längsträgerabschnitt,
- 10 eine Detaildarstellung des Verbindungsbereiches nach 9 zwischen dem ersten Längsträgerabschnitt und dem zweiten Längsträgerabschnitt des vorderen linken Längsträgers unmittelbar vor dem Zusammenbau (perspektivische Ansicht von Fahrzeug-rechts), und
- 11 eine perspektivische Ansicht des Verbindungsbereiches nach 10 von Fahrzeuglinks.
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1 zeigt zunächst ein Kraftfahrzeug 1, vorliegend einen Personenkraftwagen, welcher je zwei hier äußerst schematisch dargestellte und an sich von außen nicht sichtbare, in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) gegenüberliegend angeordnete vordere Längsträger 2, 3 und hintere Längsträger 4, 5 aufweist. Am freien Ende der vorderen und hinteren Längsträger 2, 3; 4, 5 ist ein vorderer bzw. hinterer Stoßfängerquerträger 6, 7 befestigt, welcher wiederum von einer vorderen bzw. hinteren Stoßfängerverkleidung 8, 9 verdeckt ist. Nachfolgend wird die Erfindung im Detail weiter an anhand der vorderen Längsträger 2, 3 beschrieben.
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So zeigt 2 die Karosseriestruktur 10 der Rohbaukarosserie des Vorderwagens des Kraftfahrzeugs 1 mit vorderen Längsträgern 2, 3, die ihrerseits jeweils zweiteilig ausgebildet sind, nämlich ausgehend vom vorderen Stoßfängerquerträger 6 aus einem ersten Längsträgerabschnitt 2a, 3a aus einem Leichtmetall, bevorzugt aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, und einem sich an diesen anschließenden zweiten Längsträgerabschnitt 2b, 3b aus Stahl, bevorzugt aus einem hoch- oder höchstfesten Stahl bestehen. Der erste und zweite Längsträgerabschnitt 2a, 2b; 3a, 3b eines jeden Längsträgers 2, 3 sind untereinander fest verbunden. Am freien Ende des ersten Längsträgerabschnitts 2a, 3a ist der vordere Stoßfängerquerträger 6 befestigt. Der zweite Längsträgerabschnitt 2b, 3b erstreckt sich nach hinten und ist im Bereich einer den Vorderwagen von einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs 1 separierenden Stirnwand 11 zweifach abgewinkelt nach unten unter ein Bodenblech 12 des Kraftfahrzeugs 1 geführt und wenigstens abschnittsweise an der Stirnwand 11 und/oder am Bodenblech 12 befestigt, vorzugsweise mit denselben verschweißt.
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Der zweite Längsträgerabschnitt 2b, 3b ist bevorzugt in schalenbauweise aus Stahlblech hergestellt und besteht vorliegend aus einem langgestreckten, im Querschnitt überwiegend geschlossenen Hohlprofil, welches durch ein U-Profil 13 mit abgestellten Schweißflanschen 14 und ein an besagte Schweißflansche 14 angeschweißtes Deckblech 15 gebildet ist (vgl. insbes. 3, 7, 9-11). Das besagte Deckblech 15 überragt das frontseitige Ende des zweiten Längsträgerabschnitts 2b, 3b geringfügig, läuft in eine benachbarte Radhausschale 16 des Kraftfahrzeugs 1 ein und ist an dieser bevorzugt durch Schweißung befestigt, wodurch ein äußerst steifer Karosserieabschnitt geschaffen ist. Im Bereich des besagten frontseitigen Endes des zweiten Längsträgerabschnitts 2b, 3b sind Aggregathalterungen 17 für ein nicht zeichnerisch dargestelltes Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs 1 vorgesehen, an welche sich noch ein Verbindungsabschnitt 18 zur Befestigung des ersten Längsträgerabschnitts 2a, 3a des Längsträgers 2, 3 anschließt. Bevorzugt ist der erste Längsträgerabschnitt 2a, 3a mit seinem Verbindungsabschnitt 25 benachbart, d. h., in unmittelbarer Nähe zur besagten Aggregathalterung 17 am Verbindungsabschnitt 18 des zweiten Längsträgerabschnitts 2b, 3b angeschlossen, woraus eine besonders steife Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Längsträgerabschnitt 2a, 3a; 2b, 3b resultiert.
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Der erste Längsträgerabschnitt 2a, 3a aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung, ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls in Schalenbauweise hergestellt und aus Tailored Blanks, bevorzugt Tailored Welded Blanks oder Tailored Rolled Blanks oder aus einer Kombination beider Varianten zusammengesetzt. Zu den einzelnen Tailored-Blank-Typen wurde vorstehend bereits ausführlich dargetan. Die ersten Längsträgerabschnitte 2a, 3a sind dabei als Deformationselemente mit kastenförmigem Querschnitt (vgl. insbes. 6) ausgebildet, die infolge eines axial auf den Längsträger 2, 3 einwirkenden Crashereignisses sich unter Absorption von Anstoßenergie definiert verformen können, während der zweite Längsträgerabschnitt 2b, 3b idealerweise unverformt bleibt und die Rest-Anstoßkraft nach Fahrzeug-hinten in die Fahrzeugkarosserie leitet.
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Vorliegend ist der erste Längsträgerabschnitt 2a, 3a mit einem stoßfängerquerträgerseitigen bzw. frontseitigen ersten Deformationsabschnitt 19 und einem sich nach hinten an diesen axial anschließenden und bezüglich seines Deformationsverhaltens im Verhältnis zum ersten Deformationsabschnitt 19 „deformationshärteren“ zweiten Deformationsabschnitt 20 gebildet (2-11). Unter dem Begriff „deformationshärter“ wird dabei verstanden, dass der zweite Deformationsabschnitt 20 aufgrund eines bestimmten gewählten Querschnitts, einer bestimmten gewählten Wandungsdicke und/oder einer bestimmten gewählten Werkstoffgüte einen größeren Verformungswiderstand aufweist als der erste Deformationsabschnitt 19, jedoch bevorzugt „deformationsweicher“ ausgebildet ist, als der sich anschließende zweite Längsträgerabschnitt 2b, 3b. So kann der erste Deformationsabschnitt 19 z.B. derart „deformationsweich“ zur Aufnahme von Anstoßkräften bis etwa 15 km/h ausgelegt sein, dass dieser die Verformungseigenschaften und das Anstoßenergie-Absorptionsvermögen einer herkömmlichen, separat hergestellten und angebauten Crashbox aufweist, die nunmehr entbehrlich ist, während der zweite Deformationsabschnitt 20 für Anstoßkräfte ausgelegt ist, die aus Anstoßgeschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs 1 größer 15 km/h resultieren.
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Die 2 bis 11 zeigen beispielgebend erste Längsträgerabschnitte 2a, 3a, mit jeweils zwei Deformationsabschnitten 19, 20, die als Tailored Welded Blank ausgebildet, d. h., gemäß diesem Ausführungsbeispiel aus vorgefertigten Schalenelementen 19a, 19b; 20a, 20b unterschiedlicher Wandungsdicke gebildet sind. So weisen die zum geschlossenen Hohlprofil bzw. zum Kastenprofil verschweißten Schalenelemente 19a, 19b des ersten Deformationsabschnitts 19 beispielsweise eine Materialstärke von 3,4 mm auf, wogegen die zum geschlossenen Hohlprofil bzw. zum Kastenprofil verschweißten Schalenelemente 20a, 20b des zweiten Deformationsabschnitts 20 beispielsweise eine Materialstärke von 4,6 mm aufweisen. Die Schalenelemente 19a und 20a sowie 19b und 20b der beiden Deformationsabschnitte 19, 20 sind axial bzw. stirnseitig aneinandergeschweißt, wodurch sich die Stumpfschweißnaht 21 ergibt (insbes. 5). Die Verbindung zwischen den Schalenelementen 19a und 19b sowie 20a und 20b gleicher Materialstärke erfolgt bevorzugt durch Überlappschweißung 22 (insbes. 6).
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Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf erste Längsträgerabschnitte 2a, 3a mit Deformationsabschnitten 19, 20, die als Tailored Welded Blank ausgebildet sind, sondern erfasst auch Längsträgerabschnitte 2a, 3a mit Deformationsabschnitten 19, 20, die wie oben ausführlich beschrieben, als Tailored Rolled Blank ausgebildet sind. Im Wesentlichen bilden dabei die separat hergestellten Schalenelemente 19a und 20a sowie 19b und 20b jeweils ein einstückiges Schalenelement aus, welche dann durch Überlappschweißung untereinander zum geschlossenen Hohlprofil bzw. Kastenprofil gefügt werden (nicht zeichnerisch dargestellt).
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Überdies sind durch die Erfindung auch erste Längsträgerabschnitte 2a, 3a mit erfasst, die wie oben bereits dargelegt z. B. jeweils zwei hohlprofilartige Strangpressprofile umfassen, die unterschiedliche Profilquerschnitte und/oder Wandungsstärken und/oder Werkstoffgüte derart aufweisen sowie form-, kraft- und/oder stoffschlüssig fest miteinander verbunden sind, dass zumindest zwei axial hintereinander angeordnete Deformationsabschnitte 19, 20 am ersten Längsträgerabschnitt 2a, 3a ausgebildet sind, die ausgehend vom Stoßfängerquerträger 6 einen ansteigenden Verformungswiderstand des ersten Längsträgerabschnitts 2a, 3a bewirken (nicht zeichnerisch dargestellt).
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Wie in den 2 bis 8 weiter gezeigt, bilden der erste Längsträgerabschnitt 2a, 3a und der zweite Längsträgerabschnitt 2b, 3b eine Steckverbindung aus und sind untereinander formschlüssig sowie mittels mechanischer Befestigungselemente, wie beispielsweise Schrauben 23 (4) oder nicht zeichnerisch dargestellter Niete kraftschlüssig verbunden. Dabei durchsetzen die Schrauben 23 bzw. Niete zueinander korrespondierende und quer zur Längsachse des Längsträgers 2, 3 gerichtete Bohrungen 24 in den zueinander korrespondierenden Verbindungsabschnitten 25, 18 des ersten und zweiten Längsträgerabschnitts 2a, 2b; 3a, 3b (3, 7, 8).
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Bevorzugt ist der erste Längsträgerabschnitt 2a, 3a im Bereich der Steckverbindung mittelbar über einen auf dem Verbindungsabschnitt 25 desselben stoffschlüssig durch Klebung befestigten Adapter 26 aus insbesondere Stahlblech am Verbindungsabschnitt 18 des zweiten Längsträgerabschnitt 2b, 3b abgestützt. Neben einer verbesserten Abstützung des ersten Längsträgerabschnitts 2a, 3a im Hohlprofilquerschnitt des zweiten Längsträgerabschnitts 2b, 3b ist hier ferner eine sich nachteilig auswirkende Kontaktkorrosion zwischen den aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehenden Längsträgerabschnitten 2a, 2b; 3a, 3b verhindert (7). Um die Montage der besagten Befestigungselemente (Schrauben 23 bzw. Niete) zu vereinfachen, sind des Weiteren im Verbindungsabschnitt 25 des ersten Längsträgerabschnitts 2a, 3a die Bohrungen 24 verbindende Hülsen 27 vorgesehen. Diese tragen ferner vorteilhaft zur Verstärkung der Fügeverbindung bei und können aus Metall (bevorzugt materialeinheitlich dem ersten Längsträgerabschnitt 2a, 3a) oder auch aus Kunststoff bestehen.
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Gemäß den 9 bis 11 ist demgegenüber der erste Längsträgerabschnitt 2a, 3a über bevorzugt nahe der Aggregathalterung 17 angeordnete Schottplatten 28, 29 und mittels hier nicht zeichnerisch dargestellter mechanischer Befestigungselemente, wie Schrauben oder Niete, kraftschlüssig mit dem zweiten Längsträgerabschnitt 2b, 3b verbunden, wodurch eine einfache und kostengünstige sowie bewährte Montage des ersten Längsträgerabschnitts 2a, 3a am zweiten Längsträgerabschnitt 2b, 3b gewährleistet ist. Um Kontaktkorrosion im Fügebereich der Schottplatte 28 des ersten Längsträgerabschnitts 2a, 3a aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, mit der Schottplatte 29 des zweiten Längsträgerabschnitts 2b, 3b aus Stahl, insbesondere hoch- oder höchstfesten Stahl, wirkungsvoll zu verhindern, ist bevorzugt zwischen den Kontaktflächen der Schottplatten 28, 29 eine Trennfolie 30 aus insbesondere Kunststoff angeordnet.
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Wie die Erfindung noch vorsieht, sind die Längsträger 2, 3 über ihren jeweiligen ersten Längsträgerabschnitt 2a, 3a durch Widerstandselementschweißen, auch als Schweißnieten bezeichnet, und/oder Kleben mit dem Stoßfängerquerträger 6 verbunden. Unter der Fügemaßnahme Widerstandselementschweißen bzw. Schweißnieten wird dabei verstanden, dass zunächst ein Niet 31 mit einem der Fügepartner, vorliegend dem Blech des ersten Stoßfängerquerträgers 6 durch Widerstandsschweißen verbunden wird und im Anschluss daran der Nietschaft eine Bohrung im anderen Fügepartner, vorliegend in einem den Stoßfängerquerträger 6 überlappenden Fügeflansch 32 des ersten Längsträgerabschnitts 2a, 3a durchsetzt und schließlich erwärmt sowie in eine vorgesehene Geometrie derart gepresst wird, dass die beiden Fügepartner zumindest formschlüssig untereinander fest verbunden werden (4). Bevorzugt wird jedoch eine Kombination aus Widerstandselementschweißen bzw. Schweißnieten und Kleben, wodurch zum einen eine erhöhte Festigkeit des Fügeverbundes bewirkt wird und zum anderen auch hier Kontaktkorrosion verhindert ist, wenn der Stoßfängerquerträger 6 beispielsweise aus Stahl besteht.
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Insbesondere den 3, 7, 9 bis 11 ist des Weiteren ein Halter 33 zu entnehmen, der seinerseits im Wesentlichen der Abstützung und Befestigung eines nicht zum Erfindungsgegenstand zugehörigen und demgemäß nicht zeichnerisch dargestellten Montageträgers dient. Besagter Halter 33 ist bevorzugt ebenfalls durch Widerstandselementschweißen und/oder Kleben mit insbesondere dem zweiten Deformationsabschnitt 20 verbunden, welches dem Umstand Rechnung trägt, dass der erste Deformationsabschnitt 19 die Funktion einer herkömmlichen Crashbox übernimmt.
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Die vorstehenden Ausführungsbeispiele stellen im besonderen auf im Vorderwagen des Kraftfahrzeugs 1 angeordnete, erfindungsgemäß ausgebildete vordere Längsträger 2, 3 der Karosseriestruktur 10 des Kraftfahrzeugs 1 mit dem daran angeschlossenem vorderen Stoßfängerquerträger 6 ab. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf die im Vorderwagen des Kraftfahrzeugs 1 angeordneten Längsträger 2, 3, sondern erfasst gemäß 1 alternativ oder in Kombination auch die Längsträger 4, 5 samt angeschlossenem Stoßfängerquerträger 7 im Hinterwagen des Kraftfahrzeugs. Demgemäß können auch die hinteren Längsträger 4, 5 ausgehend vom hinteren Stoßfängerquerträger 7 zunächst durch einen ersten Längsträgerabschnitt 4a, 5a aus einem Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, gebildet sein, an welchem sich jeweils ein zweiter Längsträgerabschnitt 4b, 5b aus einem Stahl anschließt und mit demselben fest verbunden ist. Der erste Längsträgerabschnitt 4a, 5a aus Leichtmetall ist somit ebenfalls als Deformationselement mit einem stoßfängerquerträgerseitigen bzw. nunmehr heckseitigen ersten Deformationsabschnitt und zumindest einem sich an diesen axial anschließenden und bezüglich seines Deformationsverhaltens im Falle eines axial auf den Längsträger 4, 5 einwirkenden Crashereignisses (Heckanstoß) im Verhältnis zum ersten Deformationsabschnitt „deformationshärteren“ zweiten Deformationsabschnitt gebildet (im Detail nicht näher dargestellt). Ferner beschränkt sich die Erfindung nicht auf erste Längsträgerabschnitte 2a, 3a, 4a, 5a mit zwei Deformationsabschnitten 19, 20, sondern erfasst auch mehr als zwei Deformationsabschnitte 19, 20, ..., die derart ausgelegt sind, dass sich ausgehend vom zugeordneten Stoßfängerquerträger 6, 7 der Verformungswiderstand der ersten Längsträgerabschnitte 2a, 3a, 4a, 5a kontinuierlich und/oder in Stufen erhöht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- vorderer Längsträger
- 2a
- erster Längsträgerabschnitt
- 2b
- zweiter Längsträgerabschnitt
- 3
- vorderer Längsträger
- 3a
- erster Längsträgerabschnitt
- 3b
- zweiter Längsträgerabschnitt
- 4
- hinterer Längsträger
- 4a
- erster Längsträgerabschnitt
- 4b
- zweiter Längsträgerabschnitt
- 5
- hinterer Längsträger
- 5a
- erster Längsträgerabschnitt
- 5b
- zweiter Längsträgerabschnitt
- 6
- vorderer Stoßfängerquerträger
- 7
- hinterer Stoßfängerquerträger
- 8
- vordere Stoßfängerverkleidung
- 9
- hintere Stoßfängerverkleidung
- 10
- Karosseriestruktur
- 11
- Stirnwand
- 12
- Bodenblech
- 13
- U-Profil
- 14
- Schweißflansch
- 15
- Deckblech
- 16
- Radhausschale
- 17
- Aggregathalterung
- 18
- Verbindungsabschnitt (zweiter Längsträgerabschnitt 2b, 3b)
- 19
- erster Deformationsabschnitt
- 19a
- Schalenelement
- 19b
- Schalenelement
- 20
- zweiter Deformationsabschnitt
- 20a
- Schalenelement
- 20b
- Schalenelement
- 21
- Stumpfschweißnaht
- 22
- Überlappschweißung
- 23
- Schrauben
- 24
- Bohrung
- 25
- Verbindungsabschnitt (erster Längsträgerabschnitt 2a, 3a)
- 26
- Adapter
- 27
- Hülsen
- 28
- Schottplatte
- 29
- Schottplatte
- 30
- Trennfolie
- 31
- Niet
- 32
- Fügeflansch
- 33
- Halter
