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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugstruktur mit einem Querträger, einem Längsträger, der über eine Crashbox mit diesem Querträger verbunden ist, sowie einer Strebe zum Abstützen eines Seitenbereichs des Querträgers, ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Kraftfahrzeugstruktur sowie ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit einer solchen Kraftfahrzeugstruktur.
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Aus der
DE 10 2010 014 999 A1 ist eine Kraftfahrzeugstoßfängeranordnung mit einem über Crashboxen an Längsträger gekoppelten Querträger bekannt, dessen Endabschnitte V-förmige Verlängerungen aufweisen, die stoff-, kraft- oder formschlüssig derart an die Crashbox gekoppelt sind, dass im Falle eines Frontalcrashs die Koppelung wegbricht, so dass die Crasbox in ihrem Faltverhalten nicht eingeschränkt ist, im Falle eines Seitencrashs jedoch zur Erhöhung der Seitencrashsteifigkeit beiträgt.
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Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit einer Kraftfahrzeugstruktur zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kraftfahrzeugstruktur mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Ansprüche 8, 13 stellen ein Verfahren zum Herstellen einer entsprechenden Kraftfahrzeugstruktur bzw. ein Kraftfahrzeug mit einer entsprechenden Kraftfahrzeugstruktur unter Schutz. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung sind bzw. werden eine oder mehrere, insbesondere zwei, Crashboxen mit einem Querträger, insbesondere einem in Fahrzeuglängsrichtung gesehen vorderen oder hinteren Stoßfängerquerträger lösbar, insbesondere kraft- und/oder formschlüssig, vorzugsweise durch Schrauben und/oder Stecken, oder dauerhaft insbesondere kraft-, stoff- und/oder formschlüssig, vorzugsweise durch Stecken und/oder Schweißen, Löten, Kleben oder Nieten verbunden.
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Die Crashboxen sind bzw. werden, insbesondere vorab, gleichzeitig oder nachfolgend, mit je einem Längsträger lösbar, insbesondere kraft- und/oder formschlüssig, vorzugsweise durch Schrauben und/oder Stecken, oder dauerhaft, insbesondere kraft-, stoff- und/oder formschlüssig, vorzugsweise durch Stecken und/oder Schweißen, Löten, Kleben oder Nieten verbunden.
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Durch die Crashboxen kann in einer Ausführung Aufprallenergie, insbesondere bei einem zentralen Frontalcrash, wenigstens teilweise in Deformationsarbeit abgebaut und so der Längsträger und/oder Fahrzeuginsassen geschützt werden.
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In einer Ausführung weist der Querträger einen oder zwei Seitenbereiche auf, die insbesondere in Fahrzeugquerrichtung über eine äußere Crashbox nach außen überstehen können.
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Insbesondere bei einem sogenannten versetzten oder Offset-Frontalcrash werden besonders diese Seitenbereiche beaufschlagt.
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Insbesondere daher sind nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung eine oder mehrere Streben zum Abstützen eines oder mehrerer Seitenbereiche mit dem jeweiligen Seitenbereich verbunden. In einer Ausführung weist wenigstens eine Strebe einen geschlossenen Voll- oder Hohlquerschnitt, insbesondere einen Kreis(ring)querschnitt oder dergleichen, auf. Hierdurch kann in einer Ausführung eine vorteilhafte Stabilität zur Verfügung gestellt werden.
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Die Strebe weist in einer Ausführung eine Längsachse auf, die in einer Weiterbildung, wenigstens im Wesentliche, gerade ist. In einer Ausführung schließt diese Längsachse mit einer Längsachse einer, insbesondere benachbarten, Crashbox, mit einer Längsachse eines, insbesondere benachbarten, Längsträgers und/oder mit einer Fahrzeuglängsachse einen Winkel ein, der höchstens 45°, insbesondere höchstens 40°, vorzugsweise höchstens 35° beträgt. In einer anderen Weiterbildung kann die Strebe auch einen oder mehrere gegeneinander abgewinkelte gerade oder gekrümmte Abschnitte aufweisen. Auch in diesem Fall kann in einer Ausführung die (gekrümmte und/oder abgewinkelte) Längsachse der Strebe mit der Längsachse einer, insbesondere benachbarten, Crashbox, mit der Längsachse eines, insbesondere benachbarten, Längsträgers und/oder mit der Fahrzeuglängsachse Winkel von höchstens 45°, insbesondere höchstens 40°, vorzugsweise höchstens 35° einschließen.
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Durch einen solchen Winkel bzw. eine im Wesentlichen zur Crashbox, dem Längsträger und/oder der Fahrzeuglängsachse parallele Strebe kann die Strebe den Seitenbereich in einer Ausführung vorteilhaft abstützen, insbesondere eine durch einen Offset-Frontalcrash aufgeprägte Belastung vorteilhaft ableiten.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Strebe mit einem Formteil verbunden, das seinerseits mit der Crashbox und/oder dem Längsträger verbunden ist.
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Durch dieses Formteil kann in einer Ausführung vorteilhaft die Montage der Strebe verbessert werden. Zusätzlich oder alternativ kann auch die Verbindung der Strebe mit der Crashbox bzw. dem Längsträger verbessert werden. Weiter zusätzlich oder alternativ kann in einer Ausführung vorteilhaft eine Deformation der Strebe und/oder ihrer Verbindung mit der Crashbox bzw. dem Längsträger im Falle eines Crashs verbessert, insbesondere eine gewünschte Deformationscharakteristik zur Verfügung gestellt werden. Insbesondere hierzu kann Form, Wandstärke, Material und/oder Anbindung des Formteils entsprechend vorgegeben sein bzw. werden.
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So kann das Formteil einen Strebenflansch aufweisen, der mit einer Längsseite der Strebe verbunden wird bzw. ist. Hierdurch kann eine Anbindung zur Verfügung gestellt werden, die – wenigstens im Wesentlichen – parallel zu einem Kraftfluss in der Strebe insbesondere im Falle eines Crashs ist und/oder die Strebe seitlich abstützt. Zusätzlich oder alternativ kann ein Strebenflansch des Formteils mit einer Stirnseite der Strebe verbunden werden bzw. sein. Hierdurch kann eine formschlüssige Abstützung zur Verfügung gestellt werden, die – wenigstens im Wesentlichen – senkrecht zu einem Kraftfluss in der Strebe insbesondere im Falle eines Crashs ist.
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Ein Strebenflansch des Formteils kann in einer Ausführung gegen einen anschließenden Teil des Formteils abgewinkelt sein, in einer Weiterbildung um wenigstens 45°, vorzugsweise um wenigstens 80°. Hierdurch kann in einer Ausführung vorteilhaft die Anbindung an die Strebe verbessert und/oder eine gewünschte Deformationscharakteristik zur Verfügung gestellt werden.
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Die Strebe kann mit dem Seitenbereich des Querträgers und vorab, zugleich oder nachfolgend mit der Crashbox und/oder dem Längsträger verbunden werden. Hierdurch kann in einer Ausführung die Montage, insbesondere eine Vor- und/oder Endmontage, verbessert werden.
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Das Verbinden der Strebe mit dem Seitenbereich, der Crashbox und/oder dem Längsträger kann vor dem Verbinden der Crashbox mit dem Querträger und/oder dem Längsträger, zugleich mit diesem Verbinden oder nach diesem Verbinden erfolgen bzw. durchgeführt werden. Hierdurch kann in einer Ausführung die Montage, insbesondere eine Vor- und/oder Endmontage, verbessert werden.
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In einer Ausführung wird bzw. ist das Formteil mit der Strebe lösbar verbunden, insbesondere kraft- und/oder formschlüssig, vorzugsweise durch Schrauben und/oder Stecken. Zusätzlich oder alternativ wird bzw. ist das Formteil in einer Ausführung mit der Crashbox und/oder dem Längsträger lösbar verbunden, insbesondere kraft- und/oder formschlüssig, vorzugsweise durch Schrauben und/oder Stecken. Gleichermaßen kann das Formteil in einer Ausführung mit der Strebe, der Crashbox und/oder dem Längsträger dauerhaft verbunden sein bzw. werden, insbesondere kraft-, stoff- und/oder formschlüssig, vorzugsweise durch Stecken und/oder Schweißen, Löten, Kleben oder Nieten.
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Durch eine lösbare Verbindung kann in einer Ausführung die (De)Montage verbessert werden. Durch eine dauerhafte Verbindung kann in einer Ausführung die Stabilität der Verbindung verbessert werden. Durch eine Kombination einer lösbaren Verbindung des Formteils mit der Strebe einerseits und einer dauerhaften Verbindung des Formteils mit der Crashbox und/oder dem Längsträger andererseits bzw. durch eine Kombination einer lösbaren Verbindung des Formteils mit der Crashbox und/oder dem Längsträger einerseits und einer dauerhaften Verbindung des Formteils mit der Crashbox andererseits können beide Vorteile zusammenwirken und/oder Montagetoleranzen ausgeglichen werden.
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Das mit der Strebe verbundene Formteil kann, wie vorstehend ausgeführt, mit der Crashbox verbunden werden bzw. sein. Zusätzlich oder alternativ kann es auch, insbesondere direkt bzw. unmittelbar, mit dem Längsträger verbunden werden bzw. sein. Hierdurch kann in einer Ausführung die Kraftableitung der Strebe verbessert und/oder eine gewünschte Belastungs- und/oder Deformationscharakteristik von Strebe, Formteil, Crashbox und/oder Längsträger zur Verfügung gestellt werden.
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So kann in einer Ausführung das Formteil einen Randflansch aufweisen, der sich in Längsrichtung des Längsträgers an dem Längsträger, insbesondere einer offenen oder geschlossenen Stirnseite des Längsträgers, insbesondere einer Ankerplatte des Längsträgers, die sich wenigstens im Wesentlichen senkrecht zu dessen Längsrichtung erstreckt, formschlüssig abstützt. Zusätzlich oder alternativ kann das Formteil einen, insbesondere topfartigen bzw. einseitig offenen, Einschubbereich aufweisen, der, insbesondere formschlüssig, auf die Crashbox aufgeschoben und/oder in den Längsträger eingeschoben wird bzw. ist. Hierzu weist der Einschubbereich in einer Weiterbildung eine Innenkontur, die – wenigstens im Wesentlichen – komplementär zu einer Außenkontur der Crashbox ist, und/oder eine Außenkontur auf, die – wenigstens im Wesentlichen – komplementär zu einer Innenkontur des Längsträgers ist.
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Das Formteil ist in einer Ausführung ur- und/oder umgeformt, insbesondere gebogen, vorzugsweise tiefgezogen und/oder gefaltet. Hierdurch können insbesondere der vorstehend erläuterte Verbindungs- und/oder Randflansch und/oder Einschubbereich ausgebildet werden bzw. sein. In einer Ausführung ist das Formteil aus einem anderen Material hergestellt als der Längsträger und/oder die Crashbox, insbesondere aus einem Material mit einer geringeren Druck- und/oder Biegesteifigkeit und/oder aus einem Stahl- und/oder, insbesondere faserverstärkten, Kunststoffwerkstoff.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung sind bzw. werden das Formteil und die Crashbox gemeinsam bzw. zusammen mit dem Längsträger verbunden. Hierunter wird vorliegend insbesondere verstanden, dass das Formteil und die Crashbox gleichzeitig mit dem Längsträger verbunden werden. Hierdurch kann in einer Ausführung der (De)Montageaufwand reduziert, die Verbindung verbessert und/oder Gewicht gespart werden.
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In einer Ausführung können Formteil und Crashbox durch dieselbe Verbindungsmittelanordnung gemeinsam mit dem Längsträger verbunden sein bzw. werden, insbesondere lösbar, vorzugsweise durch eine oder mehrere Schrauben, die miteinander fluchtenden Bohrungen in Formteil, Crashbox und Längsträger durchgreifen, oder dauerhaft, vorzugsweise durch eine oder mehrere Nieten, die miteinander fluchtenden Bohrungen in Formteil, Crashbox und Längsträger durchgreifen. Gleichermaßen können Formteil und Crashbox auch stoffschlüssig gemeinsam mit dem Längsträger verbunden sein bzw. werden, insbesondere in einem gemeinsamen Schweiß-, Klebe- oder Lötvorgang.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
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1 einen Teil einer Kraftfahrzeugstruktur eines Personenkraftwagens nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht in Fahrzeughochrichtung;
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2 einen Teil einer Kraftfahrzeugstruktur eines Personenkraftwagens nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in 1 entsprechender Darstellung;
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3 einen Teil einer Kraftfahrzeugstruktur eines Personenkraftwagens nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in 1 entsprechender Darstellung; und
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4 einen Teil einer Kraftfahrzeugstruktur eines Personenkraftwagens nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in 1 entsprechender Darstellung.
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1 zeigt einen Teil einer Kraftfahrzeugstruktur eines Personenkraftwagens nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht in Fahrzeughochrichtung.
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Die Kraftfahrzeugstruktur ist, wenigstens im Wesentlichen, symmetrisch zu einer Fahrzeuglängsachse (vertikal in 1), so dass nachfolgend nur auf den in 1 gezeigten Teil eingegangen und zu dem insofern symmetrisch aufgebauten, nicht dargestellten gegenüberliegenden Teil hierauf verwiesen wird.
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In dem in 1 dargestellten Teil ist eine Crashbox 2 in nicht näher dargestellter Weise mit einem Stoßfängerquerträger 1 verbunden. Die Crashbox 2 ist in einen Längsträger 3 eingesteckt und durch Schrauben 35 mit diesem verbunden.
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Der Querträger weist einen Seitenbereich 1.1 auf, der in Fahrzeugquerrichtung (horizontal in 1) über die Crashbox 2 nach außen übersteht. Mit diesem Seitenbereich 1.1 ist eine Strebe 4 mit einem Kreisringquerschnitt verschraubt.
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Die Strebe 4 weist in der Ausführung der 1 eine gerade Längsachse (strichpunktiert in 1) auf, die mit einer Längsachse der benachbarten Crashbox 2, mit einer damit fluchtenden Längsachse des benachbarten Längsträgers 3 und mit einer hierzu parallelen Fahrzeuglängsachse einen Winkel α von etwa 35° einschließt.
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Die Strebe 4 ist mit einem Formteil 5 verbunden, das seinerseits mit der Crashbox 2 und dem Längsträger 3 verbunden ist.
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Zur Verbindung mit der Strebe 4 weist das Formteil einen Strebenflansch 5.1 auf, der mit einer Längsseite der Strebe 4 mittels Schrauben 45 verbunden ist. Der Strebenflansch 5.1 des Formteils 5 ist gegen einen anschließenden Teil des Formteils in Form eines Randflanschs 5.2 um etwa 55° abgewinkelt.
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Der Randflansch 5.2 stützt sich an der offenen Stirnseite des Längsträgers 3 in dessen Längsrichtung formschlüssig ab. Der Randflansch 5.2 geht in einen topfartigen Einschubbereich 5.3 über, der formschlüssig auf die Crashbox 2 aufgeschoben und in den Längsträger 3 eingeschoben ist und hierzu eine Innenkontur, die komplementär zu einer Außenkontur der Crashbox 2 ist, und eine Außenkontur aufweist, die komplementär zu einer Innenkontur des Längsträgers 3 ist.
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Das Formteil 5 und die Crashbox 2 sind bzw. werden durch dieselbe Verbindungsmittelanordnung mit mehreren Schrauben 35 gemeinsam mit dem Längsträger 3 verbunden, die miteinander fluchtenden Bohrungen in Formteil 5, Crashbox 2 und Längsträger 3 durchgreifen.
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Durch das Formteil 5 wird eine (De)Montage der Strebe 4 vereinfacht, die mit den Schrauben 35 mit der Crasbox 2 und gemeinsam mit der Crasbox 2 mit dem Längsträger 3 verbunden ist. Zusätzlich wird auch die Verbindung der Strebe 4 mit der Crashbox 2 und dem Längsträger 3 verbessert, insbesondere ihre Festlegung und Abstützung hieran. Weiter zusätzlich wird, insbesondere durch den abgewinkelten Strebenflansch 5.1 einerseits und den formschlüssigen Auf- bzw. Einschub des Einschubbereichs 5.3 andererseits, eine gewünschte Deformationscharakteristik im Falle eines Crashs zur Verfügung gestellt.
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Das Formteil 5 ist in der Ausführung der 1 als Stanz-Biegeteil aus einem Stahlwerkstoff hergestellt.
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2 zeigt in 1 entsprechender Darstellung einen Teil einer Kraftfahrzeugstruktur eines Personenkraftwagens nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Einander entsprechende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen, gegebenenfalls unterschieden durch einen Apostroph ('), bezeichnet, so dass nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen und im Übrigen Bezug auf die Beschreibung der anderen Ausführungen genommen wird.
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In der Ausführung der 2 sind der Strebenflansch 5.1' des Formteils 5' und die Längsseite der Strebe 4' anstelle der Schraube 45 mittels einer Schweißnaht 45' dauerhaft stoffschlüssig miteinander verbunden.
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Die Strebe 4' der Ausführung der 2 weist zwei gegeneinander abgewinkelte Abschnitte (oben, unten in 2) auf, wobei der in 2 untere Abschnitt parallel zur Längsachse der benachbarten Crashbox 2, der Längsachse des benachbarten Längsträgers 3 und der Fahrzeuglängsachse ist. Entsprechend ist der Strebenflansch 5.1' gegen den Randflansch 5.2 um 90° abgewinkelt. Der in 2 obere Abschnitt der Strebe 4' schließt hingegen, wie in der Ausführung der 1, mit der Längsachse der Crashbox 2, der Längsachse des Längsträgers 3 und der Fahrzeuglängsachse den Winkel α von etwa 35° ein.
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3 zeigt in 1, 2 entsprechender Darstellung einen Teil einer Kraftfahrzeugstruktur eines Personenkraftwagens nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Einander entsprechende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen, gegebenenfalls unterschieden durch einen bzw. zwei Apostrophe ('; ''), bezeichnet, so dass nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen und im Übrigen Bezug auf die Beschreibung der anderen Ausführungen genommen wird.
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In der Ausführung der 3 weist die geschlossene Stirnseite des Länsgträgers 3' eine sogenannte Ankerplatte 3.1 auf. Entsprechend weist das Formteil 5'' anstelle des topfartigen Einschubbereichs 5.3 in dieser Ausführung einen geschlossenen Flansch 5.4 auf, gegen den der Strebenflansch 5.1 in vorstehend erläuterter Weise abgewinkelt ist.
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Der Flansch 5.4 des Formteils wird bzw. ist in der Ausführung der 3 zusammen mit der Crashbox 2' durch Schrauben 35' gemeinsam mit der Ankerplatte 3.1 des Längsträgers 3 verbunden, die miteinander fluchtende Bohrungen in Formteil 5'', Crashbox 2' und Längsträger 3' durchgreifen.
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4 zeigt in 1–3 entsprechender Darstellung einen Teil einer Kraftfahrzeugstruktur eines Personenkraftwagens nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Einander entsprechende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen, gegebenenfalls unterschieden durch einen bzw. zwei Apostrophe ('; ''), bezeichnet, so dass nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen und im Übrigen Bezug auf die Beschreibung der anderen Ausführungen genommen wird.
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In der Ausführung der 4 ist der Strebenflansch 5.1'' des Formteils 5''' mit einer Stirnseite der Strebe 4'' verbunden und dementsprechend gegen den Flansch 5.4 nicht abgewinkelt.
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Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist.
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Insbesondere können anstelle einer oder mehrerer der dargestellten Schraub- oder Schweißverbindungen jeweils auch andere Verbindungen, insbesondere Schweiß-, Schraub-, Niet- oder Klebeverbindungen vorgesehen sein. Zudem kann insbesondere die stirnseitige Abstützung der Strebe 4'' gemäß der Ausführung der 4 mit einem Einschubbereich 5.3 des Formteils kombiniert sein, wie er mit Bezug auf 1, 2 erläutert wurde. Gleichermaßen kann auch in den Ausführungen der 1, 3 oder 4 anstelle der geraden eine ein- oder mehrfach abgewinkelte und/oder gekrümmte Strebe 4' vorgesehen sein, wie sie exemplarisch mit Bezug auf 2 erläutert wurde.
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Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt. Bezugszeichenliste
| 1 | (Stoßfänger)Querträger |
| 1.1 | Seitenbereich des Querträgers |
| 2; 2' | Crashbox |
| 3; 3' | Längsträger |
| 3.1 | Ankerplatte |
| 4; 4'; 4'' | Strebe |
| 5; 5'; 5''; 5''' | Formteil |
| 5.1; 5.1'; 5.1'' | Strebenflansch |
| 5.2 | Randflansch |
| 5.3 | Einschubbereich |
| 5.4 | Flansch |
| 35; 35' | Schraube |
| 45; 45'' | Schraube |
| 45' | Schweißnaht |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010014999 A1 [0002]
