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Die Erfindung betrifft einen Querträger für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Querträger für ein Fahrzeug sind in zahlreichen Variationen bekannt und nehmen beispielsweise einen Fahrzeugsitz auf. Zu diesem Zweck werden die Querträger üblicherweise zwischen einem Schweller und einem Mitteltunnel angeordnet. Die Querträger weisen in der Regel mindestens einen als Hohlkörper ausgeführten Grundkörper und ein innerhalb des Grundkörpers angeordnetes Deformationselement auf. Das Deformationselement absorbiert, insbesondere bei einem seitlichen Aufprall, in Richtung des Grundkörpers eingeleitete Deformationsenergie. Auf diese Weise wird ein Fahrzeuginsasse geschützt, da die Deformationsenergie zunächst durch das Deformationselement abgebaut wird, bevor der Querträger verformt wird oder der Schweller in den Fahrzeuginnenraum eindringt.
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Aus der
DE 10 2011 010 992 A1 ist ein Querträger eines Fahrzeug bekannt, welcher zwischen einem Schweller und einem Mitteltunnel angeordnet ist und einen als Hohlkörper ausgeführten zweiteiligen Grundkörper und ein innerhalb des Grundkörpers angeordnetes Deformationselement umfasst. Das Deformationselement absorbiert in Richtung des Grundkörpers eingeleitete Deformationsengerie. Der Grundkörper des Querträgers umfasst zwei Abschnitte, die über eine Sollbruchstelle miteinander verbunden sind. Das Deformationselement ist innerhalb eines ersten Abschnitts des Grundkörpers angeordnet, dessen erster Stirnbereich mit einem ersten Endbereich des Deformationselements abschließt. Der erste Endbereich des Deformationselements stützt sich an einem ersten Stirnbereich des zweiten Abschnitts des Grundkörpers ab. Ein zweiter Endbereich des Deformationselements weist einen vorgegebenen Abstand zu einem zweiten Stirnbereich des ersten Abschnitts auf, welcher zumindest teilweise am Schweller anliegt.
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Aus der
DE 10 2007 021 223 A1 ist eine Bodengruppe eines Kraftfahrzeugs mit einem Querträger zum Übertragen von Crashkräften bekannt, welcher zwischen einem Schweller und einem Mitteltunnel angeordnet ist und einen als Hohlkörper ausgeführten Grundkörper umfasst, welcher innen liegende Verstärkungen aufweisen kann.
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Aus der
JP 2012-148708 A sind Deformationselemente für Fahrzeuge bekannt, welche verschiedene Triggerstrukturen zur Auslösung einer gewollten Deformation zum Abbau von Crashenergie aufweisen können.
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Aus der
DE 10 2008 033 810 A1 ist ein Querträger für ein Fahrzeug mit einem als Hohlkörper ausgeführten Grundkörper bekannt, welcher einen dem Fahrzeugboden zugewandten unteren Bereich und einen oberhalb des unteren Bereichs angeordneten oberen Bereich aufweist. Dem unteren Bereich des Grundkörpers ist ein Verstärkungselement zugeordnet. Beide Endbereiche des Verstärkungselement weisen hierbei einen Abstand zu einer korrespondierenden Stirnfläche des Grundkörpers auf. Da die Stirnflächen des Grundkörpers zumindest teilweise an einem Mitteltunnel und an einem Schweller anliegen, weisen die Endbereiche des Verstärkungselement ebenfalls einen Abstand zu dem Schweller und dem Mitteltunnel auf.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Querträger für ein Fahrzeug zu schaffen, welcher ein gestaffeltes Energieabbauverhalten bei einem seitlichen Aufprall aufweist und welcher ein verbessertes Unfallverhalten eines Schwellers bewirkt.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Bereitstellung eines Querträgers für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Um einen Querträger für ein Fahrzeug zu schaffen, welcher ein gestaffeltes Energieabbauverhalten bei einem seitlichen Aufprall aufweist und ein verbessertes Unfallverhalten eines Schwellers bewirkt, schließt ein erster Endbereich des Deformationselements mit einem ersten Stirnbereich eines Grundkörpers des Querträgers ab und ein zweiter Endbereich des Deformationselement weist einen vorgegebenen Abstand zu einem zweiten Stirnbereich des Grundkörpers des Querträgers auf. Das Deformationselement ist hierbei innerhalb des als Hohlkörper ausgeführten Grundkörpers angeordnet. In vorteilhafter Weise ist das Deformationselement im Vergleich zum Grundkörper verkürzt ausgeführt. Durch den vorgegebenen Abstand zwischen dem zweiten Endbereich des Deformationselement und dem zweiten Stirnbereich des Grundkörpers kann in vorteilhafter Weise ein erstes Kraftniveau zum Umwandeln von Deformationsenergie geschaffen werden. Hierbei kann in vorteilhafter Weise zumindest teilweise ein Eindringbereich vorgegeben werden, in den der Schweller eindringen kann oder in dem der Grundkörper des Querträgers verformbar ist. Dieser Eindringbereich kann in vorteilhafter Weise dem Bereich zwischen dem zweiten Stirnbereich des Grundkörpers und dem zweiten Endbereich des Deformationselement entsprechen, wobei ein Fahrzeugsitz zu diesem Bereich einen vorgegeben seitlichen Abstand aufweisen kann. Da der Eindringbereich für den Schweller oder ein Verformungsbereich des Grundkörpers zumindest teilweise vorgegeben werden kann, kann das Unfallverhalten des Schwellers in vorteilhafter Weise verbessert und ein Verletzungsrisiko für einen Insassen verringert werden.
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Erfindungsgemäß liegt ein erster Stirnbereich des Grundkörpers zumindest teilweise an einem Mitteltunnel an und der zweite Stirnbereich des Grundkörpers liegt zumindest teilweise am Schweller an. Das Deformationselement wird mit dem ersten Endbereich ebenfalls am Mitteltunnel abgestützt. In vorteilhafter Weise kann der Grundkörper am Mitteltunnel abgestützt werden, so dass in vorteilhafter Weise die Stabilität das Querträgers erhöht werden kann. Des Weiteren ist das erste Kraftniveau in vorteilhafter Weise der Fahrzeugaußenseite und somit dem Schweller zugewandt.
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Der Grundkörper des Querträgers kann beispielsweise als geschlossenes Hohlprofil oder als offenes bzw. U-förmiges Hohlprofil ausgeführt werden. An dem als offenes Hohlprofil ausgeführten Grundkörper kann mindestens ein seitlicher Befestigungsflansch angeordnet werden, über welches der Querträger mit einer Bodenplatte verbunden werden kann.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Querträgers kann der vorgegebene Abstand zwischen dem zweiten Endbereich des Deformationselements und dem zweiten Stirnbereich des Grundkörpers durch die Länge des Deformationselements vorgegeben werden. Somit kann in vorteilhafter Weise der Abstand zwischen dem zweiten Endbereich des Deformationselements und dem zweiten Stirnbereich des Grundkörpers einfach und nahezu ohne Mehraufwand an einen Fahrzeugtyp angepasst werden. Beispielsweise kann ein kürzeres oder längeres Deformationselement bei ansonsten gleicher Bauweise des Querträgers verbaut werden um den gewünschten Abstand zu erzielen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Querträgers kann der zweite Endbereich des Deformationselements einen spitzen Winkel aufweisen. In einer bevorzugen Ausführungsform kann der spitze Winkel zwischen einer Oberseite des Deformationselements und einer Stirnfläche des zweiten Endbereichs des Deformationselements verlaufen. Alternativ kann der spitze Winkel zwischen einer Unterseite des Deformationselements und der Stirnfläche des zweiten Endbereichs des Deformationselements verlaufen. In vorteilhafter Weise kann eine aus dem spitzen Winkel resultierende Geometrie des Endbereichs des Deformationselements als Trigger zur Verformung des Schwellers wirken, wodurch ein zweites Kraftniveau zum Abbau von Deformationsenergie zur Verfügung gestellt werden kann. Durch die Abschrägung des Deformationselements kann in vorteilhafter Weise ein Knickverhalten des Schwellers beeinflusst werden. In vorteilhafter Weise kann der spitze Winkels am Deformationselement unterschiedlich angeordnet werden und an das gewünschte Knickverhalten des Schwellers angepasst werden. Des Weiteren kann der zweite Endbereich des Deformationselement teilweise mit dem zweiten Stirnbereich des Grundkörpers abschließen, da durch den spitzen Winkel ein Abstand zwischen einem Bereich des zweiten Endbereichs des Deformationselements und dem zweiten Stirnbereich des Grundkörpers und dadurch die Bildung des ersten Kraftniveaus ermöglicht werden kann.
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In einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Querträgers kann der zweite Endbereich des Deformationselements mindestens eine Krümmung aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die mindestens eine Krümmung einen S-förmigen Verlauf der Stirnfläche des zweiten Endbereichs des Deformationselements bewirken. Aus der mindestens eine Krümmung und/oder dem S-förmigen Verlauf der Stirnfläche kann ebenfalls eine Geometrie des Endbereichs des Deformationselements resultieren, welche in vorteilhafter Weise als Trigger zur Verformung des Schwellers wirken kann, wodurch das zweite Kraftniveau zum Abbau von Deformationsenergie zur Verfügung gestellt werden kann. Des Weiteren kann durch die mindestens eine Krümmung ebenfalls das Knickverhalten des Schwellen beeinflusst werden. Die Krümmung kann zu diesem Zweck in vorteilhafter Weise konkav dem Schwellen zugewandt sein, so dass das Knickverhalten des Schwellers von der Rundung der Krümmung abhängig gemacht werden kann. Alternativ kann eine konkave Krümmung mit einer konvexen Krümmung kombiniert werden, so dass ein dem Schweller zugewandter Vorsprung ausgebildet werden kann. Hierbei kann das Knickverhalten von der Geometrie des Vorsprungs abhängig gemacht werden. Durch die mindestens eine Krümmung können in vorteilhafter Weise viele Geometrien des zweiten Endbereichs des Deformationselements umgesetzt werden. Die Stirnfläche des Deformationselements kann beispielsweise in Fahrzeughochrichtung und Fahrzeugquerrichtung und/oder in Fahrzeughochrichtung und Fahrzeuglängsrichtung gekrümmt ausgeführt werden.
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In einer weiteren bevorzugten vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Querträgers kann der zweite Endbereich des Deformationselements als Kugelsegment ausgeführt werden.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
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Dabei zeigen:
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1 einen schematischen Querschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Querträgers,
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2 eine vergrößerte schematische Detaildarstellung des erfindungsgemäßen Querträgers aus 1,
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3 einen vergrößerten schematischen Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Querträgers,
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4 einen vergrößerten schematischen Querschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Querträgers,
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5 einen vergrößerten schematischen Längsschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Querträgers.
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Wie aus 1 bis 5 ersichtlich ist, ist ein erfindungsgemäßer Querträger 10a, 10b, 10c, 10d für ein Fahrzeug zwischen einem seitlichen Fahrzeugschweller 4 und einem Mitteltunnel 2 angeordnet. Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Querträgers 10a, 10b, 10c, 10d umfassen mindestens einen als Hohlkörper 12.1 ausgeführten Grundkörper 12 und ein innerhalb des Grundkörpers 12 angeordnetes Deformationselement 14a, 14b, 14c, 14d. Das Deformationselement 14a, 14b, 14c, 14d absorbiert, insbesondere bei einem seitlichen Aufprall, in Richtung des Grundkörpers 12 eingeleitete Deformationsenergie und schützt dadurch einen Insassen des Fahrzeugs.
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Erfindungsgemäß schließt ein erster Endbereich 14.1 des Deformationselements 14a, 14b, 14c, 14d mit einem ersten Stirnbereich 12.2 des Grundkörpers 12 ab und ein zweiter Endbereich 14.2a, 14.2b, 14.2c, 14.2d des Deformationselement 14a, 14b, 14c, 14d weist einen vorgegebenen Abstand a1, a2, a3, a4 zu einem zweiten Stirnbereich 12.4 des Grundkörpers 12 auf. Das Deformationselement 14a, 14b, 14c, 14d ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen im Vergleich zum Grundkörper 12 zumindest teilweise verkürzt ausgeführt. Durch den vorgegebenen Abstand a1, a2, a3, a4 zwischen dem zweiten Endbereich 14.2a, 14.2b, 14.2c, 14.2d des Deformationselements 14a, 14b, 14c, 14d und dem zweiten Stirnbereich 12.4 des Grundkörpers 12, wird ein erstes Kraftniveau zum Umwandeln von Deformationsenergie geschaffen. Des Weiteren wird zumindest teilweise ein Bereich vorgegeben, in den der Schweller 4 eindringen kann oder in dem der Grundkörper 12 verformbar ist. Der Fahrzeugsitz kann zu diesem Bereich einen vorgegeben seitlichen Abstand aufweisen, wodurch ein Verletzungsrisiko für einen Insassen verringert werden kann. Entsprechend kann der Querträger 10a, 10b, 10c, 10d mindestens eine nicht dargestellte Befestigungsanordnung für den Fahrzeugsitz umfassen. Als vorgegebener Abstand a1, a2, a3, a4 ist hierbei der größte Abstand a1, a2, a3, a4 zwischen einer Stirnfläche 14.2a, 14.2b, 14.2c, 14.2d des zweiten Endbereichs 14.2a, 14.2b, 14.2c, 14.2d des Deformationselements 14a, 14b, 14c, 14d und dem korrespondierenden zweiten Stirnbereich 12.4 des Grundkörpers 12 definiert. Der Abstand kann in einzelnen Bereichen durch die Geometire des Endbereichs 14.2a, 14.2b, 14.2c, 14.2d variieren.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, liegt bei dem darstellten ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Querträgers 10a der erste Stirnbereich 12.2 des Grundkörpers 12 zumindest teilweise am Mitteltunnel 2 an und der zweite Stirnbereich 12.4 des Grundkörpers 12 liegt zumindest teilweise am Schweller 4 an. Der Grundkörper 12 weist zudem einen eckigen Querschnitt auf und ist an den beiden Stirnseiten 12.2, 12.4 offen. Der Grundkörper 12 kann beispielsweise als ein geschlossenes oder offenes Hohlprofil ausgeführt werden. Das Hohlprofil kann hierbei, wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, eine geschlossene rechteckige Form oder eine nicht dargestellte offene U-Form aufweisen, wobei das offene U-förmige Hohlprofil mindestens einen seitlichen Befestigungsflansch aufweist, so dass der Grundkörper mit einer Bodenplatte des Fahrzeugs verbunden werden kann und die Bodenplatte das offene Hohlprofil abschließt. Der Grundkörper 12 wird am Mitteltunnel 2 abgestützt, so dass die Stabilität des erfindungsgemäßen Querträgers 10a, 10b, 10c, 10d erhöht wird. Das Deformationselement 14a wird mit dem ersten Endbereich 14.2 ebenfalls am Mitteltunnel 2 abgestützt.
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Wie aus 1 bis 5 weiter ersichtlich ist, ist der Abstand a1, a2, a3, a4 zwischen dem zweiten Endbereich 14.2a, 14.2b, 14.2c, 14.2d des Deformationselements 14a, 14b, 14c, 14d und dem zweiten Stirnbereich 12.4 des Grundkörpers 12 dem Schweller 4 zugewandt.
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Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, ist der vorgegebene Abstand a1, a2 zwischen dem zweiten Endbereich 14.2a, 14.2b des Deformationselements 14a, 14b und dem zweiten Stirnbereich 12.4 des Grundkörpers 12 vorzugsweise durch die Länge des Deformationselements 14a, 14b vorgegeben.
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Das in 3 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Querträgers 10b unterscheidet sich von dem in 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Querträgers 10a durch die Länge des Deformationselements 14b. Das in 3 dargestellte Deformationselement 14b ist länger als das in 1 und 2 dargestellte Deformationselement 14a. Des Weiteren schließt der in 3 dargestellte zweite Endbereich 14.2b des Deformationselements 14b teilweise mit dem zweiten Stirnbereich 12.4 des Grundkörpers 12 ab.
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Wie aus 1 bis 5 weiter ersichtlich ist, ist der Abstand a1, a2, a3, a4 ebenfalls von einer Form und/oder von einer Abmessung und/oder von einer Geometrie des zweiten Endbereichs 14.2a, 14.2b, 14.2c, 14.2d des Deformationselements 14a, 14b, 14c, 14d oder von einer Ausrichtung einer Stirnfläche 14.4a, 14.4b, 14.4c, 14.4d des zweiten Endbereichs 14.2a, 14.2b, 14.2c, 14.2d des Deformationselements 14a, 14b, 14c, 14d abhängig. Des Weiteren wirken die Form und/oder die Abmessung und/oder die Geometrie des zweiten Endbereichs 14.2a, 14.2b, 14.2c, 14.2d des Deformationselements 14a, 14b, 14c, 14d als Trigger zur Verformung des Schwellers 4, wodurch ein zweites Kraftniveau zum Abbau von Deformationsenergie zur Verfügung gestellt wird. Durch die dargestellten Deformationselemente 14a, 14b, 14c, 14d wird des Weiteren ein Knickverhalten des Schwellers 4 beeinflusst.
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Um das Knickverhalten des Schwellers 4 in einer Unfallsituation zu beeinflussen, weisen die in 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Querträgers 10a, 10b Deformationselemente 14a, 14b mit einem spitzen Winkel sw am zweiten Endbereich 14.2a, 14.2b des Deformationselements 14a, 14b auf. Der spitze Winkel sw verläuft bei den dargestellten Ausführungsbeispielen zwischen einer Oberseite 14.3 des Deformationselements 14a, 14b und der Stirnfläche 14.4a, 14.4b des zweiten Endbereichs 14.2a, 14.2b des Deformationselements 14a 14b. Durch den spitzen Winkel sw wird eine Neigung der Stirnfläche 14.4a, 14.4b des zweiten Endbereichs 14.2a, 14.2b bestimmt. Des Weiteren wird durch den spitzen Winkel sw eine Ausrichtung der Stirnfläche 14.4a, 14.4b zum Schweller 4 vorgegeben.
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In alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann der spitze Winkel auch zwischen einer Bodenfläche und der Stirnfläche 14.4a, 14.4b des Deformationselements 14a 14b oder zwischen einer Seitenfläche und der Stirnfläche 14.4a, 14.4b des Deformationselements 14a, 14b angeordnet werden.
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Das in 4 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Querträgers 10c unterscheidet sich von den in 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen dadurch, dass der zweite Endbereich 14.2c des Deformationselements 14c mindestens eine Krümmung R1, R2 aufweist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine konkave Krümmung R1 mit einer konvexen Krümmung R2 kombiniert, so dass der zweite Endbereich 14.2c des Deformationselements 14c ein dem Schweller 4 zugewandten Vorsprung aufweist. Die Krümmungen R1, R2 bewirken zudem einen S-förmigen Verlauf der Stirnfläche 14.4c des zweiten Endbereichs 14.2c des Deformationselements 14c. Das Knickverhalten des Schwellers 4 ist hierbei von der Geometrie des Vorsprungs sowie von der S-Form des Querschnitts abhängig.
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Durch die mindestens eine Krümmung R1, R2 können viele weitere nicht dargestellte Geometrien des zweiten Endbereichs 14.2a, 14.2b, 14.2c, 14.2d des Deformationselements 14a, 14b, 14c, 14d umgesetzt werden. Die Stirnfläche 14.4a, 14.4b, 14.4c, 14.4d des Deformationselements 14a, 14b, 14c, 14d kann beispielsweise in Fahrzeughochrichtung z und Fahrzeugquerrichtung y und/oder in Fahrzeughochrichtung z und Fahrzeuglängsrichtung y gekrümmt ausgeführt werden. Je nach Ausrichtung, Art und Stärke der Krümmung können die zweiten Endbereiche 14.2a, 14.2b, 14.2c, 14.2d des Deformationselements 14a, 14b, 14c, 14d beispielsweise als Kugelsegment ausgeführt werden. Alternativ sind auch Zylinderformen, Kegelstümpfe usw. mit unterschiedlichen Durchmessern vorstellbar.
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Alle beschriebenen Ausführungsbeispiele können des Weiteren miteinander kombiniert werden.
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Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Querträgers 10a, 10b, 10c, 10d weisen in vorteilhafter Weise ein gestaffeltes Energieabbauverhalten bei einem seitlichen Aufprall auf und ermöglichen ein verbessertes Unfallverhalten des Schwellers 4.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Mitteltunnel
- 4
- Schweller
- 10a, 10b, 10c, 10d
- Querträger
- 12
- Grundkörper
- 12.1
- Hohlkörper
- 12.2
- erster Stirnbereich
- 12.4
- zweiter Stirnbereich
- 14a, 14b, 14c, 14d
- Deformationselement
- 14.1
- erster Endbereich
- 14.2a, 14.2b, 14.2c, 14.2d
- zweiter Endbereich
- 14.3
- Oberseite
- 14.4a, 14.4b, 14.4c, 14.4d
- Stirnfläche
- a1, a2, a3
- Abstand
- sw
- spitzer Winkel
- R1, R2
- Rundung
