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Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für eine Vorbaustruktur eines Kraftwagensrohbaus gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Aus dem Serienfahrzeugbau von Personenkraftwagen ist es allgemein bekannt, dass Frontalkollisionen mit einem sich bewegenden oder stehenden Hindernis mit einer geringen Breitenüberdeckung äußerst problematisch sind. Bei derartigen Frontalkollisionen besteht nämlich das Problem, dass ein jeweiliger seitlicher, innenseitig eines korrespondierenden vorderen Fahrzeugrades angeordneter Längsträger in Folge der geringen Breitenüberdeckung nicht durch das Hindernis/den Unfallpartner beaufschlagt wird und somit nicht optimal zur Absorption von Aufprallenergie beitragen kann. Da somit die lastpfadversteifenden Strukturen wie beispielsweise ein vorderer Querträger, jeweilige Längsträger, jeweilige Seitenschweller und hintere Querträger auf Höhe der Fahrgastzelle die Aufprallenergie nicht optimal Aufprallenergie aufnehmen können, weil durch das Hindernis bzw. den Unfallpartner der entsprechende Lastpfad nicht beaufschlagt wird, kann es zu einem nicht optimalen Ansprechverhalten des Kraftwagenrohbaus bei einem solchen Unfallszenario kommen.
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Aus der
US 6 957 846 B2 ist bereits eine Vorbaustruktur für einen Personenkraftwagen bekannt, bei welcher ein vorderer Biegequerträger unter Vermittlung jeweiliger Stützelemente an jeweils zugehörigen Längsträgern abgestützt ist. Jeweilige Endabschnitte des Querträgers, welche seitlich gegenüber den zugehörigen Längsträgern überstehen, sind dabei über seitliche Stützarme der jeweiligen Stützelemente nach hinten hin abgestützt. Mit anderen Worten sind die jeweiligen Stützelemente im Wesentlichen V-förmig gestaltet, so dass auch die über die jeweiligen Längsträger seitlich überstehenden Endabschnitte des vorderen Querträgers abgestützt sind. Energieabsorptionselemente zwischen den Längsträgern und dem Querträger sind bei der vorliegenden Vorbaustruktur jedoch nicht vorgesehen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schutzeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welcher sich das Unfallverhalten des Kraftwagensrohbaus bei einer Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung erheblich verbessern lässt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schutzeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
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Um eine Schutzeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche ein verbessertes Unfallverhalten des Kraftwagenrohbaus ermöglicht, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die jeweiligen, über zugeordnete Energieabsorptionselemente nach hinten abgestützten Endabschnitte, welche gegenüber den jeweils korrespondierenden Längsträgern bzw. Energieabsorptionselementen zur Fahrzeugaußenseite hin seitlich überstehen, über jeweils zugeordnete Stützelemente an zugehörigen Energieabsorptionselementen und/oder Längsträgern abgestützt sind. Mit anderen Worten ist es erfindungemäß vorgesehen, dass die jeweiligen seitlichen Endabschnitte des vorderen Querträgers zusätzlich zu den Energieabsorptionselementen auch über jeweilige Stützelemente nach hinten hin abgestützt sind, so dass auch bei einer Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung, bei welcher das Hindernis oder ein Unfallpartner außenseitig des jeweils zugehörigen Längsträgers auf die Vorbaustruktur auftrifft, die Krafteinleitung in die tragenden Rohbaustrukturen gewährleistet bleibt. Mit anderen Worten ergibt sich somit ein zuverlässiger Kraftpfad ausgehend vom entsprechend beaufschlagten Endabschnitt des vorderen Querträgers über das jeweils zugehörige Energieabsorptionselement und/oder den zugehörigen Längsträger und im Weiteren nach hinten, wo entsprechend dem jeweiligen Lastpfad die Unfallkraft auf einen Seitenschweller, einen jeweiligen Querträger und sonstige Längsträger im Bereich der Fahrgastzelle übertragen werden kann. Ein Versagen entsprechender Rohbaustrukturen im Bereich der Fahrgastzelle kann somit vermieden werden.
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Ein weiterer wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, dass die Stützelemente auch bei einer Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung die erwünschte Deformationsreihenfolge gewährleisten, bei welcher zunächst die Energieabsorptionselemente und im Weiteren die jeweiligen Längsträger deformiert werden. Die Stützelemente sorgen dabei unter anderem dafür, dass die Energieabsorptionselemente und/oder den zugehörigen Längsträger nicht vorzeitig ausknicken, was zu einem vorzeitigen Versagen der Vorbaustruktur bzw. der erwünschten Deformationsreihenfolge führen würde.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; Diese zeigen in:
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1 eine ausschnittsweise und schematische Draufsicht auf eine Vorbaustruktur eines Kraftwagenrohbaus mit einer Schutzeinrichtung bei einer Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung gemäß einer ersten Ausführungsform, welche jeweilige dreieckförmige Stützelemente umfasst, mittels welchen jeweilige Endabschnitte eines Querträgers an einem jeweils zugehörigen Energieabsorptionselement und/oder einen dahinter angeordneten Längsträger einer Hauptlängsträgerebene abgestützt sind;
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2 eine ausschnittsweise und schematische Draufsicht auf die Vorbaustruktur des Personenkraftwagens gemäß 1, wobei alternative Stützelemente vorgesehen sind;
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3a, 3b eine ausschnittsweise und schematische Draufsicht auf die Vorbaustruktur gemäß den 1 und 2 mit jeweiligen, alternativ gestalteten Stützelementen sowie eine ausschnittsweise Perspektivansicht auf eines der beiden Stützelemente;
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4a, 4b eine ausschnittsweise und schematische Draufsicht auf die Vorbaustruktur gemäß den 1 bis 3a mit jeweiligen, alternativ gestalteten Stützelementen sowie eine ausschnittsweise Perspektivansicht auf eines der beiden Stützelemente;
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5a, 5b eine ausschnittsweise und schematische Draufsicht auf die Vorbaustruktur gemäß den 1 bis 4a mit jeweiligen, alternativ gestalteten Stützelementen sowie eine ausschnittsweise Perspektivansicht auf eines der beiden Stützelemente;
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6a, 6b eine ausschnittsweise und schematische Draufsicht auf die Vorbaustruktur gemäß den 1 bis 5a mit jeweiligen, alternativ gestalteten Stützelementen sowie eine ausschnittsweise Perspektivansicht auf eines der beiden Stützelemente;
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7 eine ausschnittsweise und schematische Draufsicht auf eine Vorbaustruktur gemäß den 1 bis 6a, wobei alternative Stützelemente der Schutzeinrichtung gezeigt sind;
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8 eine weitere, ausschnittsweise und schematische Draufsicht auf eine Vorbaustruktur gemäß den 1 bis 7 mit alternativ gestalteten Stützelementen; und in
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9 eine weiteren ausschnittsweise und schematische Draufsicht auf eine Vorbaustruktur gemäß den 1 bis 8, bei welcher jeweils zwei Stützelemente pro Seite vorgesehen sind.
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In 1 ist in einer ausschnittsweisen und schematischen Draufsicht eine Vorbaustruktur 10 eines Kraftwagenrohbaus eines Personenkraftwagens dargestellt. Insbesondere erkennbar sind dabei jeweilige Längsträger 20 einer Hauptlängsträgerebene, welche sich nach hinten hin bis zum vorderen Ende einer Fahrgastzelle 14 im Bereich einer vorderen Stirnwand 16, und von dort aus unterhalb eines Fahrzeugbodens in Richtung jeweiliger vorderer Enden von zugehörigen Seitenschwellern 18 bzw. unterhalb des Fahrzeugbodens verlaufenden Längsträgern 12 erstrecken.
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An die jeweiligen vorderen Enden der Längsträger 20 schließen sich jeweilige, schematisch angedeutete Energieabsorptionselemente (Crashboxen) 22 an, unter deren Vermittlung sich ein in Richtung Fahrzeugquerrichtung und etwa horizontal erstreckender Querträger 24 eines nicht weiter erkennbaren Stoßfängers an den jeweiligen Längsträgern 12 abstützt. Der Querträger 24, der beispielsweise als geschlossenes, faserverstärktes Profil oder aber auch als Strangpressprofile oder Metallkonstruktionen oder dergleichen gestaltet sein kann, steht dabei mit jeweiligen seitlichen Endabschnitten 26 gegenüber dem jeweils zugehörigen Längsträger 12 bzw. Energieabsorptionselement 22 seitlich über.
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Um nun bei einer Frontalkollision des Personenkraftwagens bzw. der Vorbaustruktur 10 mit einem stehenden oder fahrenden Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung, bei welcher das Hindernis außenseitig der Längserstreckung des jeweiligen Längsträgers 12 auf den zugehörigen Endabschnitt 26 des Querträgers 24 auftrifft, ein entsprechend günstiges Unfallverhalten zu erhalten, ist der Vorbaustruktur 10 eine Schutzeinrichtung zugeordnet, welche gemäß 1 zwei Stützelemente 28 umfasst. Die Stützelemente 28 sind dabei entsprechend spiegelsymmetrisch ausgestaltet. Sie können beispielsweise als geschlossene, faserverstärkte Profile oder aber auch als Strangpressprofile oder Metallkonstruktionen oder dergleichen gestaltet sein. Es ist erkennbar, dass die Stützelemente 28 mit jeweiligen vorderen Stirnseiten auf die Krümmung des jeweils zugehörigen seitlichen Endabschnitts 26 des Querträgers 24 und mit ihren inneren Stirnseiten an die Kontur bzw. dem Übergang zwischen dem jeweiligen Energieabsorptionselement 22 und dem Längsträger 20 angepasst sind. Dabei erstrecken sich die Stützelemente 28 seitlich nach außen bis zumindest annähernd zum jeweiligen äußeren Ende des Querträgers 24. Dies ist jedoch nicht zwingen erforderlich. Weiterhin ist erkennbar, dass sich vorliegend die Stützelemente 28 über einen erheblichen Längenbereich bis in die Längsträger 20 hineinerstrecken.
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Mittels der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung soll nun insbesondere erreicht werden, dass die seitlichen Endabschnitte 26 des Querträgers 24 auf verbesserte Weise gegen eine unfallbedingte Kraftbeaufschlagung in Folge einer Frontalkollision des Personenkraftwagens mit einem stehenden oder sich bewegenden Hindernis nach hinten hin abgestützt sind. Durch die gezielte Abstützung des jeweiligen Endabschnitts 26 des Querträgers 24 gegenüber dem zugehörigen Energieabsorptionselement 22 und/oder dem zugehörigen Längsträger 20 können die bei einem entsprechenden Frontalaufprall im Bereich des jeweiligen Endabschnitts 26 in die Vorbaustruktur 10 eingeleiteten Kräfte auf verbesserte Weise in die krafttragenden Rohbaubereiche eingeleitet bzw. umgeleitet werden. Im Ergebnis wird dabei unter anderem erreicht, dass ein hinter dem entsprechenden Endabschnitt 26 positionierter Bereich der Fahrgastzelle 14 – und insbesondere deren vordere Stirnwand 16 – nicht übermäßig deformiert bzw. insbesondere das seitlich zugehörige Vorderrad nicht eine übermäßige Intrusion in die Stirnwand 16 bzw. die Fahrgastzelle 14 bewirkt. Das jeweilige Stützelement 28 ist dabei zumindest mit einem Teilbereich am zugehörigen Längsträger 20 und zumindest mit einem Teilbereich am zugehörigen Energieabsorptionselement 22 abgestützt und befestigt. Hierdurch wird eine optimale Abstützung am Längsträger 20 bzw. Energieabsorptionselement 22 erreicht, um hierdurch die gewünschte Deformationsreihenfolge zu gewährleisten.
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Die Anbindung des jeweiligen Stützelements 28 an das korrespondierende Energieabsorptionselement 22 bzw. den zugehörigen Längsträger 20 ist vorliegend so vorgesehen, dass die gewünschte Deformationsreihenfolge gewahrt bleibt. Dies bedeutet, dass bei einem Frontalaufprall ein zunächst die Energieabsorptionselemente deformiert werden, bevor im Weiteren dann – je nach Schwere des Aufpralls – auf die Längsträger 20 zur Absorption von Unfallenergie herangezogen werden. Diese Deformationsreihenfolge kann ggf. dadurch erreicht werden, dass die Längsträger 20 erst mit einer Unfallkraft beaufschlagt werden, nachdem das jeweils korrespondierende Energieabsorptionselement 22 bereits im Wesentlichen deformiert ist.
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Zur Abstützung bzw. Befestigung des jeweiligen Stützelements 26 am Querträger 24 bzw. am Längsträger 20 und/oder Energieabsorptionselement 22 kann durch übliche Fügetechnologien, beispielsweise durch Kleben, Schweißen und/oder mittels mechanischen Verbindungsmitteln erfolgen.
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Durch die seitliche Abstützung des jeweiligen Energieabsorptionselements 22 bzw. den zugehörigen Längsträger 20 bewirkt das entsprechend zugeordnete Stützelement 28, dass auch bei einer Frontalkollision mit geringer Breitenüberdeckung kein vorzeitiges Knicken des entsprechenden Längsträgers 20 bzw. des zugeordneten Energieabsorptionselements 22 erfolgt. Vielmehr wird durch das jeweilige Stützelement 28 gewährleistet, dass die gewünschte Deformationsreihenfolge eingehalten wird.
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Das jeweilige Stützelement 28 selbst kann aus diversen Metalllegierungen, beispielsweise Aluminium-, Stahl-, oder Magnesiumlegierungen hergestellt sein, oder aber aus einem faserverstärkten Kunststoff. Dabei kann das jeweilige Stützelement auch als Träger bzw. Aufnahme für Aggregate wie Pumpen, Elektromotoren, Steuerungsgeräte oder dergleichen dienen. Hierdurch ergibt sich eine optimale Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bauraums.
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In 2 sind die jeweiligen Stützelemente 28 alternativ gestaltet. Hierbei ist erkennbar, dass die Stützelemente 28 eine umfangsseitig geschlossene, im Wesentlichen dreieckförmige Außenkontur 30 aufweisen, wie diese beispielhaft auch in 3a dargestellt ist. Ein Innenraum 32 des jeweiligen Stützelements 28 ist dabei – im Unterschied zur Ausführungsform gemäß den 3a und 3b – mit einer Füllung, beispielsweise einem Energie absorbierenden Schaum, versehen.
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Dem gegenüber ist bei der Ausführungsform gemäß den 3a und 3b der Innenraum 32 hohl ausgebildet. Insbesondere aus 3b ist dabei erkennbar, dass sich auch im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Stützelement 28 nach hinten hin bis zum korrespondierenden Längsträger 20 erstreckt.
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In den 4a bis 8 sind jeweilige Ausführungsformen der Stützelemente 28 dargestellt, bei welche diese im Wesentlichen leistenartig gestaltet sind. Im Unterschied zu den Ausführungsformen gemäß den 1 bis 3b sind demzufolge dort entsprechende Leistenelemente eingesetzt, welche nicht den kompletten Eckbereich zwischen dem korrespondierendem Endabschnitt 26 des Querträgers 24 und den korrespondierenden Energieabsorptionselementen 22 bzw. Längsträgern 22 ausfüllen, sondern vielmehr einen unmittelbaren Eckbereich 34 freilassen.
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Bei der Ausführungsform gemäß den 4a und 4b ist dabei ein leistenartiges Stützelement 28 größeren Querschnitts gewählt, um eine großformatige Abstützung am Querträger 24 bzw. am jeweils zugehörigen Energieabsorptionselement 22 und Längsträgern 20 zu erhalten.
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Bei den Ausführungsformen gemäß den 5a bis 8 sind hingegen jeweilige Leistenelemente als Stützelement 28 genutzt, welche einen geringeren Querschnitt aufweisen. Um dennoch eine besonders günstige und hinreichend stabile Anbindung am jeweils zugehörigen Energieabsorptionselement 22 und/oder Längsträger 20 zu erhalten, sind dort jeweiligen Einschuhungen bzw. Adapterelemente 36 außenseitig des entsprechenden Energieabsorptionselements 22 und/oder Längsträgers 20 vorgesehen.
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Nach vorne hin sind dabei unterschiedliche Befestigungen und Abstützungen am jeweils zugehörigen Endabschnitt 26 des Querträgers 24 vorgesehen. Bei der Ausführungsform gemäß den 5a und 5b durchsetzt das jeweilige, leistenartige Stützelement 28 das Hohlprofil des Querträgers 24 und stützt sich rückwärtig einer Vorderwand 38 des Querträgers 24 ab.
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Bei der Ausführungsform gemäß den 6a und 6b übergreift hingegen das Stützelement 28 mit einem Ober- und einem Untergurt 40, 42 das Hohlprofil des Querträgers 24, so dass ebenfalls eine großformatige Befestigung des jeweiligen Endabschnitts 26 nach hinten gegeben ist.
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Die Ausführungsform gemäß 7 zeigt ebenfalls eine Einstecklösung des jeweiligen Stützelements 28 analog zu der Ausführungsform gemäß den 5a und 5b. Auch hier durchsetzt das Stützelement 28 den Querträger 24 bis zu einer Vorderwand 38. Die jeweiligen Stützelemente 28 sind vorliegend zumindest mittelbar über ein Zugelement 46 miteinander verbunden. Das Zugelement 46 – vorliegend ein Seilzug beispielsweise aus Stahl oder einem faserverstärkten Kunststoff (mit Carbon-, Glas-, Aramid- oder Basaltfasern oder dgl.) – ist dabei beispielsweise entsprechend der Krümmung des Querträgers 24 verlegt. Hier ist das Zugelement vorderseitig des Querträgers 24 – beispielsweise in einem Schacht – verlegt.
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Bei der Ausführungsform gemäß 8 sind hingegen auf Seiten des Querträgers 24 winkelartige Adapter 44 vorgesehen, über welche das zugehörige Stützelement 28 am korrespondierenden Endabschnitt 26 des Querträgers 24 befestigt ist.
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9 zeigt schließlich eine Ausführungsform, welche im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß den 6a und 6b entspricht, wobei hier jedoch jeweils zwei Stützelemente 28 pro Seite vorgesehen sind, welche über korrespondierende Adapterelemente 36 auf Seiten des entsprechenden Energieabsorptionselements 22 bzw. Längsträgers 20 und auf Seiten des Querträgers 24 über jeweilige Obergurte 40 bzw. Untergurte 42 fixiert sind.
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Allen Ausführungsformen ist es gemeinsam, dass diese – wie im Zusammenhang mit 1 beschrieben – auch zur Halterung anderer Komponenten genutzt werden können. Die einzelnen Stützelemente 28 können dabei gemäß den einzelnen Ausführungsformen auch kombiniert oder variiert werden. Auch hinsichtlich der Materialwahl wird auf die Ausführungsform gemäß 1 verwiesen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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