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Die Erfindung betrifft einen Längsträger für eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine korrespondierende Tragstruktur gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.
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Aus der
DE 102 08 778 A1 ist eine aus Stahlhohlprofilen gebildete Tragstruktur für Fahrzeuge bekannt, welche einen aus mindestens zwei miteinander verbundenen Hohlprofilen bestehenden Längsträger umfasst. Dabei ist eines der Hohlprofile in Richtung des Stoßfängers fortgeführt. Im Falle eines Crashs mit geringer Aufprallgeschwindigkeit kommt es zu einer gezielten Verformung des einfach geführten Hohlprofils, welches eine kostengünstige Reparatur ermöglicht. Im Falle höherer Aufprallgeschwindigkeiten kommt die steifere Tragstruktur des doppelten Hohlprofils zum Schutz der Fahrzeuginsassen zum Tragen. Das Vorsehen dieser doppelten Hohlprofile ist jedoch aufwändig und führt zu einer schwereren Bauweise.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Längsträger für eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs und eine korrespondierende Tragstruktur zu schaffen, welche durch eine optimale Krafteinleitung zu einem verbesserten Frontalcrashverhalten führt. Insbesondere soll die Kraftübertragung vom Längsträger in die restliche Tragstruktur, wie beispielsweise eine A-Säule und/oder einen Schweller und in eine Tunnelstruktur eines Fahrzeugbodens und in einen restlichen Fahrzeugbodenbereich verbessert werden.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Bereitstellung eines Längsträgers für eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine korrespondierende Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen einen Längsträger für eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung, welches eine A-Säule, einen Schweller und einen Fahrzeugboden umfasst. Der Fahrzeugboden umfasst eine Tunneltragstruktur und einen restlichen Fahrzeugbodenbereich. Erfindungsgemäß ist der Längsträger aus drei Strukturbereichen aufgebaut und mit einem ersten Außenstrukturbereich an der Tunneltragstruktur und mit einem zweiten Außenstrukturbereich an der A-Säule und/oder an dem Schweller und mit einem Innenstrukturbereich an dem Fahrzeugbodenbereich verbunden.
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Zudem wird eine korrespondierende Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, welche eine A-Säule, einen Schweller, einen Fahrzeugboden, welcher eine Tunneltragstruktur und einen restlichen Fahrzeugbodenbereich aufweist, und den erfindungsgemäßen Längsträger als zentrales Element umfasst.
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Durch diese Art der Anbindung des Längsträgers lässt sich die Aufprallenergie im Crashfall nicht nur in Richtung des Fahrzeugbodens, sondern in vorteilhafter Weise auch jeweils seitlich in Richtung der Tunnelstruktur, insbesondere eines Mitteltunnels, und zu der A-Säule bzw. zu dem Schweller übertragen. Es liegen somit in vorteilhafter Weise drei Lastpfade vor, welche das Frontalcrashverhalten des Kraftfahrzeugs verbessern. Außerdem wird die Biegesteifigkeit und Torsionssteifigkeit der Fahrzeugkarosserie erhöht, wobei zusätzlich durch die einfache Formgestaltung des Längsträgers ein hohes Leichtbaupotenzial gegeben ist.
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In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Längsträgers sind der erste Außenstrukturbereich und der zweite Außenstrukturbereich als Schale ausgebildet, welche den Innenstrukturbereich zumindest teilweise umgeben. Diese Art der Konstruktion führt zu einer guten Krafteinleitung bei zugleich leichter Bauweise des Längsträgers. In vorteilhafter Weise ist der Innenstrukturbereich einfach als Hohlprofil ausgebildet.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Längsträgers führt in einfacher Art und Weise eine abgebogene Fortführung des ersten Außenstrukturbereichs des Längsträgers direkt zu der Tunneltragstruktur.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Längsträgers führt in einfacher Art und Weise eine abgebogene Fortführung des zweiten Außenstrukturbereichs des Längsträgers direkt zu der A-Säule und/oder zu dem Schweller.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Längsträgers zweigen die beiden Außenstrukturbereiche des Längsträgers dabei vor einem Stirnwandbereich der Tragstruktur vom Innenstrukturbereich des Längsträgers ab.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Längsträgers erfolgt in einfacher Art und Weise eine Anbindung einer geraden Fortführung des Innenstrukturbereichs des Längsträgers an den Fahrzeugbodenbereich ab dem Stirnwandbereich.
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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 eine schematisch stark vereinfachte Darstellung einer aus dem Stand der Technik bekannten ersten Ausführungsform einer Tragstruktur mit einem Längsträger für ein Kraftfahrzeug,
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2 eine schematisch stark vereinfachte Darstellung einer aus dem Stand der Technik bekannten zweiten Ausführungsform einer Tragstruktur mit einem Längsträger für ein Kraftfahrzeug,
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3 eine schematisch stark vereinfachte Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Tragstruktur mit einem Längsträger für ein Kraftfahrzeug, und
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4 eine schematisch stark vereinfachte Darstellung des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Tragstruktur mit einem Längsträger für ein Kraftfahrzeug nach 3 mit eingezeichnetem Kraftfluss.
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In 1 ist eine aus dem Stand der Technik bekannte Tragstruktur 1' mit einem Längsträger 2' für ein Kraftfahrzeug in einer ersten Ausführungsform schematisch stark vereinfacht dargestellt, bei welcher der Längsträger 2' geradlinig verläuft, das heißt, ohne Verzweigungen ausgeführt ist. Jeweils ein erstes Verbindungsteil 3' führt zu einer Tunneltragstruktur 4' eines nicht näher dargestellten Fahrzeugbodens einer Fahrzeugkarosserie und ein zweites Verbindungsteil 5' führt zu einer A-Säule 6' und/oder zu einem Schweller 7' der Fahrzeugkarosserie. Aufgrund der geteilten Ausführung der Verbindungsteile 3', 5' und des Längsträgers 2' ergibt sich, dass eine Kraftweiterleitung 10', welche in 1 durch eingezeichnete Pfeile dargestellt ist, insbesondere bei einem Frontalcrash, vom Längsträger 2' zu den beiden Verbindungsteilen 3', 5' vollständig unterbrochen ist. Wie die eingezeichneten Pfeile näher kennzeichnen, erfolgt lediglich eine lineare Einleitung bzw. Übertragung der Kraft 10' vom Längsträger 2' über einen anschließenden Stirnwandbereich 12' der Tragstruktur 1' in einen Fahrzeugbodenbereich 15', Gegebenenfalls kann die Krafteinleitung in den Fahrzeugbodenbereich über einen nicht näher dargestellten Querträger erfolgen. Die Unterbrechung der Kraftübertragung 10' an den Verbindungsteilen 3', 5' ist in 1 durch gezackte Pfeilsymbole 11' entsprechend gekennzeichnet.
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In 2 ist eine aus dem Stand der Technik ebenfalls bekannte, schematisch stark vereinfachte Tragstruktur 1'' mit dem Längsträger 2'' für ein Kraftfahrzeug in einer zweiten Ausführungsform gezeigt, bei welcher der Längsträger 2'' abgewinkelt ausgebildet ist. Ein einziges Verbindungsteil 3'' führt analog zur ersten Ausführungsform in 1 zu der Tunneltragstruktur 4'' des Fahrzeugbodens der Fahrzeugkarosserie. Das in der ersten Ausführungsform aus 1 vorhandene zweite Verbindungsteil 5'' ist nun quasi einteilig mit dem Längsträger 2'' ausgebildet, so dass eine abgewinkelte Form des Längsträgers 2'' ohne separates zweites Verbindungsteil vorliegt. Diese abgewinkelte Fortführung 5'' des Längsträgers 2'' ermöglicht eine Kraftübertragung 10'' direkt zu einer A-Säule 6'' und/oder zu einem Schweller 7'' der Fahrzeugkarosserie. Eine Krafteinleitung 10'' in den Längsträger 2'' führt bei einem Frontalcrash daher direkt zu einer Kraftübertragung in die A-Säule 6'' und/oder in den Schweller 7'', wie die eingezeichneten Pfeile näher zeigen. Eine Kraftübertragung zu der Tunneltragstruktur 4'' des Fahrzeugbodens erfolgt hingegen nicht bzw. ist unterbrochen. Des Weiteren ist der Längsträger 2'' aufgrund seiner Winkelform selbst unterbrochen und weist ein gerades Teilstück 8'' auf, so dass auch hier eine unterbrochene Verbindung zu dem Fahrzeugbodenbereich 15'' über einen Stirnwandbereich 12'' vorliegt. Die Unterbrechung der Kraftübertragung 10'' ist in 2 analog zur ersten Ausführungsform aus 1 durch gezackte Pfeilsymbole 11'' entsprechend gekennzeichnet.
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In 3 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Tragstruktur 1 eines Kraftfahrzeugs schematisch stark vereinfacht gezeigt. Wie aus 3 und 4 ersichtlich ist, umfasst die Tragstruktur 1 eines Kraftfahrzeugs einen Längsträger 2, welcher erfindungsgemäß aus drei Strukturbereichen aufgebaut ist. Ein erster Außenstrukturbereich 3 des Längsträgers 2 führt zu einer Tunneltragstruktur 4 eines nicht näher dargestellten Fahrzeugbodens einer Fahrzeugkarosserie und ein zweiter Außenstrukturbereich 5 des Längsträgers 2 führt zu einer A-Säule 6 und/oder zu einem Schweller 7 der Fahrzeugkarosserie. Ein Innenstrukturbereich 9 des Längsträgers 2 ist mit dem Fahrzeugbodenbereich 15 verbunden. Dies kann zum Beispiel ab einem Stirnwandbereich 12 über einen nicht näher dargestellten Querträger erfolgen. Bei der Tunneltragstruktur 4 des Fahrzeugbodens handelt es sich um den Mitteltunnel, welcher in bekannter Weise von dem Stirnwandbereich 12 ausgeht und zu einem Hinterachsbereich des Fahrzeugs führt und zum Beispiel zur Aufnahme von Versorgungsleitungen und/oder einer Antriebswelle für die Hinterräder dient. Der Stirnwandbereich 12 trennt nach bekannter Art einen Fahrzeuginnenraum 20 von einem Motorinnenraum 21.
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Die Erfindung besteht somit darin, den Längsträger 2 aus zwei Außenstrukturen 3, 5 und einer Innerstruktur 9 auszuführen, welche einen gemeinsamen Anbindungsbereich an eine nicht näher dargestellte Fahrzeugfront aufweisen, welche beispielsweise einen vorderen Querträger bzw. Stoßfänger umfasst. Die Innenstruktur 9 führt den Hauptlastpfad 25 in Richtung Fahrzeugbodenbereich 15, wie die in 4 eingezeichneten Pfeile 25 zeigen, so dass die Innenstruktur 9 die Kräfte 25 in Richtung Fahrzeugbodenbereich 15 leitet. Die beiden Außenstrukturen 3, 5 leiten die Kräfte 26, 27 in Richtung A-Säule 6 und/oder Schweller 7 bzw. Mitteltunnel 4, so dass über die Außenstrukturen 3, 5 bei einem Frontalcrash eine Kraftableitung 26, 27 einerseits zur Tunneltragstruktur 4, wie der Pfeil 26 zeigt, und andererseits, wie der Pfeil 27 zeigt, zur A-Säule 6 und/oder zum Schweller 7 erfolgt. Die Außenstrukturen 3, 5 bilden somit zusätzlich zum Hauptlastpfad 25 zwei Nebenlastpfade 26, 27 aus. Damit ist in vorteilhafter Weise eine ununterbrochene Kraftweiterleitung zur A-Säule 6 und/oder zum Schweller 7 und zum Mitteltunnel 4 möglich.
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Vorzugsweise sind der erste Außenstrukturbereich 3 und der zweite Außenstrukturbereich 5 des Längsträgers 2 als Schale ausgebildet, welche den Innenstrukturbereich 9 des Längsträgers 2 zumindest teilweise umgeben. Dabei kann der Innenstrukturbereich 9 in bekannter Art und Weise als Hohlprofil zum Beispiel aus Stahl ausgeführt sein.
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Wie aus 3 und 4 weiter ersichtlich ist, ist der zweite Außenstrukturbereich 5 mit einer vom Innenstrukturbereich 9 zunehmend in Richtung Fahrzeuginnenraum 20 abgebogenen Fortführung 35 zu der A-Säule 6 und/oder zu dem Schweller 7 geführt. Eine ebenso vom Innenstrukturbereich 9 zunehmend in Richtung Fahrzeuginnenraum 20 abgebogene Fortführung 33 des ersten Außenstrukturbereichs 3 des Längsträgers 2 führt nach der Lenkung zu der Tunneltragstruktur 4 des Fahrzeugbodens und eine gerade Fortführung 39 des Innenstrukturbereichs 9 des Längsträgers 2 führt zu dem übrigen Fahrzeugbodenbereich 15. Damit ergibt sich in vorteilhafter Weise eine unterbrechungsfreie Kraftübertragung 25, 26, 27 vom Längsträger 2 in den Fahrzeugbodenbereich 15 und zugleich jeweils seitlich in die A-Säule 6 bzw. zu dem Schweller 7 und zur Tunneltragstruktur 4 des Fahrzeugbodens. Die beiden Außenstrukturbereiche 3, 5 des Längsträgers 2 zweigen vor dem Stirnwandbereich 12 der Tragstruktur 1 von der Innenstruktur 9 des Längsträgers 2 ab. Eine Anbindung der geraden Fortführung 39 des Innenstrukturbereichs 9 des Längsträgers 2 an den Fahrzeugbodenbereich 15 erfolgt zum Beispiel ab dem Stirnwandbereich 12 über einen nicht näher dargestellten Querträger.
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Gezeigt wurde in den 1 bis 4 nur ein einzelner Längsträger 2 im Fahrzeuglenkerbereich. Der andere gegenüberliegende, beifahrerseitig angeordnete Längsträger ist daher entsprechend gespiegelt auszuführen.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1', 1''
- Tragstruktur
- 2, 2', 2''
- Längsträger
- 3
- erster Außenstrukturbereich
- 3', 3''
- erstes Verbindungsteil
- 4, 4', 4''
- Tunneltragstruktur
- 5
- zweiter Außenstrukturbereich
- 5', 5''
- zweites Verbindungsteil
- 6, 6', 6''
- A-Säule
- 7, 7', 7''
- Schweller
- 8''
- Teilstück
- 9
- Innenstrukturbereich
- 10', 10''
- Kraftübertragung
- 11', 11''
- Unterbrechung der Kraftübertragung
- 12, 12', 12''
- Stirnwandbereich
- 15, 15', 15''
- Fahrzeugbodenbereich
- 20
- Fahrzeuginnenraum
- 21
- Motorinnenraum
- 25, 26, 27
- Kraftübertragung
- 33, 35, 39
- Fortführung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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