DE102013019522A1

DE102013019522A1 - Fahrzeugkarosserie

Info

Publication number: DE102013019522A1
Application number: DE102013019522.5A
Authority: DE
Inventors: Rolf Peter Röttger; Martin Kibben; Markus Zörnack; Lothar Patberg
Original assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG
Current assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority date: 2013-11-22
Filing date: 2013-11-22
Publication date: 2015-05-28
Also published as: CN105764775A; US9937957B2; WO2015074753A1; JP6546169B2; US20160280271A1; JP2016537253A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugkarosserie mit einem Querträger (4) und mit mindestens einem Längsträger (6) eines Kraftfahrzeugs. Die Aufgabe eine Fahrzeugkarosserie anzugeben, welche eine verbesserte Lastaufnahme im Fall von Kollisionen mit geringer Überdeckung gewährleistet, wobei die Deformationsfähigkeit der Karosserie im Fall von vollflächigen Kollisionen nicht wesentlich beeinträchtigt wird, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass für den mindestens einen Längsträger (6) Mittel (8, 10, 20) für die Aufnahme von Kollisionsenergie vorgesehen sind, welche selektiv im Fall einer Kollision mit geringer Überdeckung die Einleitung des Lastpfades in den mindestens einen Längsträger (6) gewährleisten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugkarosserie mit einem Querträger und mit mindestens einem Längsträger eines Kraftfahrzeugs.
Da sich die meisten Auffahrunfälle von Personenkraftwagen bei Geschwindigkeiten unter 20 km/h ereignen, wurden in der Versicherungsbranche Crashreparaturtests mit dem Ziel entwickelt, Schäden bei typischen Auffahrunfällen zu verringern. Durch diese Tests stufen Autoversicherungen Personenkraftwagen in Typenklassen ein, dem sogenannten AZT-Test. Frontalunfälle von Kraftfahrzeugen mit geringer seitlicher Überdeckung sind für die Fahrzeuginsassen oft mit einem höheren Verletzungsrisiko verbunden als vollflächige Frontalkollisionen. Denn bei Kollisionen mit geringer Überdeckung wird lediglich der Bereich neben den Längsträgern der Fahrzeugkarosserie deformiert, so dass die Längsträger, welche neben der mittleren Längsachse des Kraftfahrzeugs angeordnet sind, die Lastaufnahme nicht oder nur unzureichend unterstützen können. Die Aufnahme der Kollisionsenergie führt in diesen Fällen zu großen Deformationen der Fahrgastzelle, wodurch ein erhöhtes Verletzungsrisiko für die Fahrzeuginsassen besteht. Bei der Ausgestaltung insbesondere der vorderen Fahrzeugkarosserie besteht demnach Verbesserungsbedarf hinsichtlich der Lastaufnahme im Fall von Frontalkollisionen mit geringer seitlicher Überdeckung.
Die Druckschrift JP 2004066932 A schlägt vor, zur Verbesserung der Energieaufnahme im Fall von Kollisionen mit geringer Überdeckung eine sich seitliche erstreckende Verlängerung des Längsträgers vorzunehmen, wobei die seitliche Verlängerung ebenfalls an den vorderen Querträger angebunden ist. Hierdurch kann eine verbesserte Lastaufnahme durch den Längsträger erfolgen.
Ausgehend von dem zuvor beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeugkarosserie anzugeben, welche eine verbesserte Lastaufnahme im Fall von Kollisionen mit geringer Überdeckung gewährleistet, wobei die Deformationsfähigkeit der Karosserie im Fall von vollflächigen Kollisionen nicht wesentlich beeinträchtigt wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine eingangs genannte Fahrzeugkarosserie dadurch gelöst, dass für den mindestens einen Längsträger Mittel für die Aufnahme von Kollisionsenergie vorgesehen sind, die selektiv im Fall einer Kollision mit geringer Überdeckung die Einleitung des Lastpfades in den mindestens einen Längsträger gewährleisten.
Es wurde erkannt, dass die Lastaufnahme selektiv im Fall von Kollisionen mit geringer Überdeckung erhöht werden kann, so dass die erfindungsgemäßen Mittel im Fall von Kollisionen mit vollständiger Überdeckung des mindestens einen Längsträgers insbesondere bei Auffahrunfällen unter 20 km/h die Aufnahme der Kollisionsenergie nicht negativ beeinflussen. Dadurch dass die verbesserte Lastaufnahme selektiv erfolgt, kann eine erhöhte Lastaufnahme im Fall von Kollisionen mit geringer Überdeckung erfolgen, ohne die Fahrzeuginsassen im Fall von Frontalkollisionen, in welchen der mindestens eine Längsträger bereits eine erhöhte Lastaufnahme bewirkt, durch eine zu hohe Steifigkeit der Fahrzeugkarosserie im Bereich des Aufpralls zu gefährden. Im Fall von Kollisionen mit geringer seitlicher Überdeckung kann durch die erfindungsgemäßen Mittel eine Reduzierung der Deformation der Fahrgastzelle erreicht werden, so dass in der Folge der Schutz der Fahrzeuginsassen erhöht wird.
Der erfindungsgemäß vorgesehene Querträger kann beispielsweise als vorderer oder hinterer Stoßfänger ausgestaltet sein. Denkbar ist ebenfalls, dass eine Fahrzeugkarosserie eine erfindungsgemäße Anordnung sowohl im vorderen als auch im hinteren Bereich der Karosserie aufweist.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugkarosserie sind Formschlussmittel vorgesehen, die im Fall einer Kollision mit geringer Überdeckung einen Formschluss in Richtung des Längsträgers bilden. Vorzugsweise wird die Bildung des Formschlusses durch eine Deformation, insbesondere durch das Abknicken des Querträgers im Bereich neben dem Längsträger und/oder durch eine Deformation des mindestens einen Längsträgers bewirkt. Im Ergebnis kann so die Deformation der Fahrgastzelle weiter reduziert und der Schutz der Fahrzeuginsassen im Fall von Kollisionen mit geringer Überdeckung weiter erhöht werden.
Die Formschlussmittel können entweder an dem mindestens einen Längsträger angeordnet sein, sie können jedoch auch zumindest teilweise am Querträger angeordnet sein.
Vorzugsweise weisen die Formschlussmittel mindestens zwei Verbindungspartner auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugkarosserie ist mindestens ein Verbindungspartner der Formschlussmittel als keilförmiges Bauteil ausgestaltet. Das keilförmige Bauteil kann beispielsweise am Querträger angeordnet sein, es kann jedoch auch an dem mindestens einen Längsträger befestigt sein. Das keilförmige Bauteil kann beispielsweise als Blech oder als Hohlprofil ausgestaltet sein. Neben einer Ausgestaltung als keilförmiges Bauteil ist es ebenfalls denkbar, dass ein Verbindungspartner der Formschlussmittel beispielsweise als Hohlprofil mit polygonalem, insbesondere rechteckigem Querschnitt ausgestaltet ist.
Des Weiteren weisen die Formschlussmittel vorzugsweise Mittel zur formschlüssigen Aufnahme des beispielsweise keilförmigen Bauteils als zweiten Verbindungspartner auf. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist mindestens ein Verbindungspartner der Formschlussmittel als riegelförmiges Bauteil ausgestaltet. Im Kollisionsfall kann dann der erste Verbindungspartner, insbesondere das keilförmige Bauteil, von dem riegelförmigen Bauteil formschlüssig aufgenommen werden. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Formschlussmittel andere Mittel als Verbindungspartner für die Aufnahme des ersten Verbindungspartners, insbesondere des keilförmigen Bauteils aufweisen. Am Längsträger kann beispielsweise eine Aussparung oder Vorsprung vorgesehen sein, welche bzw. welcher zur Aufnahme des keilförmigen oder anders ausgestalteten ersten Verbindungspartners geeignet ist.
Alternativ oder zusätzlich kann ein laschenförmiges Bauteil vorgesehen sein, welches mit dem mindestens einen Längsträger verbunden ist und zur Aufnahme des ersten Verbindungspartners geeignet ist Besonders bevorzugt können sowohl ein laschenförmiges Bauteil als auch eine Aussparung oder ein Vorsprung am Längsträger angeordnet sein. Vorstellbar ist demnach auch, dass die Formschlussmittel drei Verbindungspartner aufweisen.
Vorzugsweise weist der Querträger zumindest bereichsweise einen Winkel kleiner als 90° in Bezug auf den Längsträger auf. Ist dieser abgewinkelte Bereich am äußeren Rand des Querträgers angeordnet, kann im Fall einer Kollision mit geringer Überdeckung eine besonders effektive Einleitung des Lastpfades in den mindestens einen Längsträger erfolgen, da die Formschlussmittel im Kollisionsfall verstärkt in Richtung des Längsträgers bewegt werden.
Optional kann der Querträger ein Verstärkungsblech für die Aufnahme der Formschlussmittel aufweisen, welches beispielsweise in einem Winkel kleiner als 90° in Bezug auf den mindestens einen Längsträger angeordnet ist.
Vorteilhaft ist es weiterhin wenn der mindestens eine Längsträger im Anbindungsbereich an den Querträger eine Crashbox aufweist, welche im Kollisionsfall durch Deformation Kollisionsenergie aufnehmen kann. Die Crashbox ist vorzugsweise mittels einer stoff- oder kraftschlüssigen Verbindung, besonders bevorzugt mittels einer Schraubverbindung an den mindestens einen Längsträger angebunden.
Die Formschlussmittel sind gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugkarosserie stoffschlüssig, vorzugsweise mittels einer Schweiß-, Löt- oder Klebeverbindung, und/oder kraftschlüssig, vorzugsweise mittels einer Schraubverbindung, mit dem Querträger und/oder mit dem mindestens einen Längsträger verbunden. Daneben ist es denkbar, dass die Formschlussmittel zumindest teilweise einstückig mit dem mindestens einen Längsträger oder dem Querträger ausgebildet sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung besteht mindestens ein Längsträger und/oder der Querträger aus Stahl, vorzugsweise aus einem Mehrphasenstahl oder einem höchstfesten Warmumformstahl. Denn dann weist der entsprechende Längsträger und/oder Querträger eine besonders hohe Festigkeit auf, wobei gleichzeitig eine Gewichtsoptimierung des Längsträgers und/oder des Querträgers erreicht werden kann. Ebenso vorteilhaft besteht mindestens ein Formschlussmittel aus Stahl, vorzugsweise aus einem Mehrphasenstahl oder einem höchstfesten Warmumformstahl.
Im Weiteren soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fahrzeugkarosserie in schematischer Ansicht,
2 das erste Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fahrzeugkarosserie im Fall einer Kollision mit geringer Überdeckung in schematischer Ansicht,
3 das erste Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fahrzeugkarosserie im Fall einer Kollision mit vollständiger Überdeckung des Längsträgers in schematischer Ansicht und
4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Formschlussmittels für die Aufnahme von Kollisionsenergie im Fall einer Kollision mit geringer Überdeckung in schematischer Ansicht.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fahrzeugkarosserie 2 in schematischer Ansicht. Die erfindungsgemäße Fahrzeugkarosserie weist einen Querträger 4 in Form eines Stoßfängers und einen Längsträger 6 auf. Zudem sind an dem Querträger 4 und an dem Längsträger 6 Mittel 8, 10 für die Aufnahme von Kollisionsenergie angeordnet, welche selektiv im Fall einer Kollision mit geringer Überdeckung die Einleitung des Lastpfades in den einen Längsträger 6 gewährleisten.
Im Detail weist die Fahrzeugkarosserie 2 ein keilförmiges Bauteil 8, welches an dem Querträger 4 angeordnet ist und ein riegelförmiges Bauteil 10, welches an dem Längsträger 6 angeordnet ist, auf. Das keilförmige Bauteil 8 ist vorzugsweise als Blech ausgestaltet und besteht vorzugsweise aus einem Mehrphasen- oder hochfesten Warmumform-Stahl. Das riegelförmige Bauteil 10 weist die Form eines Winkels auf. Besonders geeignet sind Winkel zwischen 90° und 170°. Andere, bereits beschriebene Ausgestaltungen der Verbindungspartner der Formschlussmittel sind ebenso geeignet für die Erhöhung der Lastaufnahme im Fall von Kollisionen mit geringer Überdeckung. Die Formschlussmittel 8, 10 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel über eine Schweißverbindung mit dem Querträger 4 beziehungsweise mit dem Längsträger 6 verbunden. Zudem weist das keilförmige Bauteil 8 einen Abstand, welcher größer ist als der Querschnitt des riegelförmigen Bauteils 10 zum Längsträger 6 auf, so dass gewährleistet werden kann, dass erfindungsgemäß im Fall einer Kollision mit vollständiger Überdeckung, beispielsweise bei einem Auffahrunfall des Längsträgers 6 keine erhöhte Einleitung des Lastpfades in den Längsträger stattfindet.
Das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt eine erfindungsgemäße Fahrzeugkarosserie in Ausgangsposition, d. h. nicht im Kollisionsfall. Der Längsträger 6 ist über eine Crashbox 12 an den Querträger 4 angebunden. Die Crashbox ist mittels einer Schraubverbindung 14 an dem Längsträger befestigt.
Der Querträger 4 ist mit einem keilförmigen Bauteil 8 verbunden. Das Endstück des Querträgers 4 weist einen Winkel, der kleiner als 90° in Bezug auf den Längsträger 6 ist, auf. Folglich wird im Fall einer Kollision mit geringer Überdeckung eine Bewegung des keilförmigen Bauteils 8 in Richtung des Längsträgers 6 eingeleitet.
In 2 ist das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Fahrzeugkarosserie im Fall einer Kollision mit geringer Überdeckung in schematischer Ansicht dargestellt, wobei gleiche Bezugszeichen die gleichen Bauteile der erfindungsgemäßen Fahrzeugkarosserie bezeichnen. Die Kollision betrifft lediglich den Bereich der Karosserie neben dem Längsträger 6. Je nach Stärke der Kollision wird die Crashbox 12 des Längsträgers 6 und/oder der Querträger 4 deformiert. 2 zeigt, dass durch die Deformation das keilförmige Bauteil 8 in Richtung des Längsträgers 6 bewegt wird und mit dem riegelförmigen Bauteil 10 eine formschlüssige Verbindung eingeht.
3 zeigt nun das erste Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fahrzeugkarosserie im Fall einer Kollision mit vollständiger Überdeckung insbesondere im Falle eines Auffahrunfalls unter 20 km/h des Längsträgers 6 in schematischer Ansicht, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile bezeichnen. Die Darstellung zeigt, dass zumindest die Crashbox 12 des Längsträgers 6 deformiert wird, jedoch wird das keilförmige Bauteil 8 nicht in Richtung des Längsträgers 6 bewegt. Folglich wird keine formschlüssige Verbindung zwischen dem keilförmigen Bauteil 8 und dem riegelförmigen Bauteil 10 ausgebildet. Durch die erfindungsgemäße Anordnung zur selektiven Einleitung des Lastpfades in den Längsträger und zwar nur im Fall einer Kollision mit geringer Überdeckung kann gewährleistet werden, dass sofern der Längsträger vollständig in die Kollision involviert wird, eine Deformation der Fahrgastzelle weiter reduziert werden kann.
4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Formschlussmittels für die Aufnahme von Kollisionsenergie im Fall einer Kollision mit geringer Überdeckung in schematischer Ansicht. Ein in den 1 bis 3 gezeigtes riegelförmiges Bauteil kann ebenfalls die in 4 gezeigte Form eines Bauteils 20 mit rinnenförmiger Vertiefung aufweisen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2004066932 A [0003]

Claims

Fahrzeugkarosserie mit einem Querträger (4) und mit mindestens einem Längsträger (6) eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass für den mindestens einen Längsträger (6) Mittel (8, 10, 20) für die Aufnahme von Kollisionsenergie vorgesehen sind, welche selektiv im Fall einer Kollision mit geringer Überdeckung die Einleitung des Lastpfades in den mindestens einen Längsträger (6) gewährleisten.
Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Formschlussmittel (8, 10, 20) vorgesehen sind, die im Fall einer Kollision einen Formschluss in Richtung des Längsträgers bilden.
Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Verbindungspartner der Formschlussmittel als keilförmiges Bauteil (8) ausgestaltet ist.
Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Verbindungspartner der Formschlussmittel als riegelförmiges Bauteil (10) ausgestaltet ist.
Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (4) zumindest bereichsweise einen Winkel kleiner als 90° in Bezug auf den Längsträger (6) aufweist.
Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlussmittel (8, 10) stoffschlüssig, vorzugsweise mittels einer Schweiß-, Löt- oder Klebeverbindung und/oder kraftschlüssig, vorzugsweise mittels einer Schraubverbindung, mit dem Querträger (4) und/oder mit dem mindestens einen Längsträger (6) verbunden sind.
Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Längsträger (6) und/oder der Querträger (4) aus Stahl, vorzugsweise aus einem Mehrphasenstahl oder einem hochfesten Warmumformstahl, besteht.
Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Formschlussmittel (8, 10) aus Stahl, vorzugsweise aus einem Mehrphasenstahl oder einem hochfesten Warmumformstahl, besteht.