-
Die Erfindung betrifft eine Crashstruktur für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
-
Crashstrukturen für Fahrzeuge sind in zahlreichen Variationen bekannt. Üblicherweise weisen diese Crashstrukturen mindestens einem mehrteilig ausgeführten Längsträger- auf, wobei ein erstes Längsträgerelement und ein zweites Längsträgerelement Aufprallenergie über unterschiedliche Deformationseigenschaften absorbieren. Hierbei kann beispielsweise das zweite Längsträgerelement härter und/oder steifer als das erste Längsträgerelement ausgeführt werden. Des Weiteren kann mindestens ein Längsträgerelement mindestens eine die Steifigkeit absenkende Schwachstelle und/oder mindestens eine die Steifigkeit erhöhende Verstärkung aufweisen, so dass ein gezieltes Knicken und/oder Verformen des mindestens einen Längsträgerelements ermöglicht wird.
-
Aus der
DE 199 38 937 A1 ist eine gattungsgemäße Crashstruktur für ein Fahrzeug mit mindestens einem mehrteilig ausgeführten Längsträger bekannt. Hierbei absorbieren ein erstes Längsträgerelement und ein zweites Längsträgerelement Aufprallenergien über unterschiedliche Deformationseigenschaften. Das erste Längsträgerelement ist als ein faltenbildendes Strangpressprofil ausgeführt, welches aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist.
-
Aus der
DE 601 01 497 T2 ist eine Crashstruktur für ein Fahrzeug mit einem mehrteilig ausgeführten Längsträger bekannt. Ein erstes Längsträgerelement ist näher an einem bei einem Aufprall belasteten Ende des Längsträgers angeordnet als ein zweites Längsträgerelement, wobei das erste Längsträgerelement eine größere Steifigkeit als das zweite Längsträgerelement aufweist. Zur Reduzierung der Steifigkeit weist das zweite Längsträgerelement an der Innenseite eine geringere Steifigkeit als an der Außenseite auf. Die beschriebenen Längsträgerelemente sind als Strangpressprofile ausgeführt, welche über ein als Gußteil ausgeführtes Verbindungselement miteinander verbunden sind.
-
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Crashstruktur für ein Fahrzeug zu schaffen, welche eine Staffelung eines Längsträgers nach unterschiedlichen Versagenseigenschaften ermöglicht, um einen guten Kompromiss aus Energieabbau und Strukturintegrität zu erreichen.
-
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Bereitstellung einer Crashstruktur für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Um eine verbesserte Crashstruktur für ein Fahrzeug zu schaffen, welche eine Staffelung eines Längsträgers nach unterschiedlichen Versagenseigenschaften ermöglicht, um einen guten Kompromiss aus Energieabbau und Strukturintegrität zu erreichen, ist ein erstes Längsträgerelement als ein faltenbildendes Strangpressprofil und ein zweites Längsträgerelement als Blechschale mit einem vorgegebenen Knickverhalten ausgeführt. In vorteilhafter Weise kann das faltenbildende Strangpressprofil mit einem Stoßfänger verbunden werden und über den Stoßfänger eingeleitete Aufprallenergie abbauen. Eine Blechschale kann mit mindestens einem Karosserieelement verbunden und in vorteilhafter Weise steifer und/oder härter als das Strangpressprofil ausgeführt werden, so dass ein Fahrzeuginnenraum durch die erhöhte Steifigkeit und/oder Härte geschützt werden kann. Des Weiteren kann die Blechschale in vorteilhafter Weise an vorgegebenen Positionen lokal begrenzte Verstärkungen, wie beispielsweise Einleger aufweisen. Zudem ist die Abreißwahrscheinlichkeit der Blechschale am Verbindungsbereich mit dem mindestens einen Karosserieelement in vorteilhafter Weise geringer als bei den üblicherweise verwendeten Strangpressprofilen. Des Weiteren ergeben sich bei der Herstellung der Blechschale mehr geometrische Freiheiten als bei den üblicherweise verwendeten Strangpressprofilen. So können beispielsweise Krümmungen und/oder Auftulpungen und/oder verschiedene Formen und/oder Abmessungen bei der Herstellung der Blechschale umgesetzt werden. Hierbei kann zum Beispiel eine Radbeule ausgeformt werden. Des Weiteren können Karosserieelemente in vorteilhafter Weise über eine Einwurzlung und/oder über die Auftulpung mit der Blechschale verbunden werden. Hierbei können beispielsweise duktile Werkstoffe eingesetzt werden. Zudem kann die Blechschale in vorgegebenen Bereichen aus einem duktilen Werkstoffe gefertigt werden. In vorteilhafter Weise kann der mehrteilige Längsträger zur Verbindung mit dem Karosserieelement einen aufgeweiteten Fußbereich aufweisen, wobei eines solche Geometrie der Blechschale eine sichere und/oder stabile Verbindung mit dem mindestens einen Karosserieelement ermöglicht.
-
Erfindungsgemäß ist das zweite Längsträgerelement zumindest teilweise L-förmig ausgeführt. Des Weiteren ist ein Ende des ersten Längsträgerelements in mindestens einen L-förmigen Bereich des zweiten Längsträgerelements eingelegt, wobei mindestens eine Außenseite des eingelegten Endes des ersten Längsträgerelements einen ersten Verbindungsbereich ausbildet und eine Innenseite des mindestens einen L-förmigen Bereichs einen zweiten Verbindungsbereich ausbildet. In vorteilhafter Weise können das erste Längsträgerelement und das zweite Längsträgerelement über die Verbindungsbereiche einfach und/oder zuverlässig miteinander verbunden werden.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Crashstruktur kann mindestens ein Verbindungselement das erste Längsträgerelement und das zweite Längsträgerelement miteinander verbinden. Das mindestens eine Verbindungselement kann beispielsweise als selbstfurchende und/oder metrische Schraube ausgeführt werden. Alternativ ist auch eine Nietverbindung und/oder Schweißverbindung und/oder Lötverbindung und/oder Klebeverbindung umsetzbar.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Crashstruktur können das erste Längsträgerelement und das zweite Längsträgerelement jeweils mindestens einen Befestigungsbereich für einen Hilfsrahmen aufweisen. Hierbei kann die Verbindung zwischen dem ersten Verbindungsbereich des ersten Längsträgerelements und dem zweiten Verbindungsbereich des zweiten Längsträgerelements zwischen den Befestigungsbereichen für den Hilfsrahmen angeordnet werden. Des Weiteren können das erste Längsträgerelement und das zweite Längsträgerelement über den Hilfsrahmen miteinander verbunden werden. In vorteilhafter Weise kann eine Trennstelle zwischen dem ersten Längsträgerelement und dem zweiten Längsträgerelement räumlich entzerrt werden. Da der Hilfsrahmen eine zusätzliche Verbindung zwischen den beiden Längsträgerelementen ausbildet, können die beiden Trägerelemente zuverlässig miteinander verbunden werden.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Crashstruktur kann das erste Längsträgerelement über eine Faltenbildung in einer Unfallsituation Aufprallenergie abbauen. In vorteilhafter Weise kann durch die Faltenbildung des Strangpressprofils eine hohe Energieabsorption erreicht werden. Zudem kann das erste Längsträgerelement nach einem Unfall einfach durch lösen der Verbindung ausgetauscht werden, wodurch die Reparatur des mehrteiligen Längsträgers erleichtert werden kann, wenn lediglich das erste Längsträgerelement deformiert und/oder beschädigt ist.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Crashstruktur kann das zweite Längsträgerelement eine hohe Strukturintegrität mit mindestens einer gezielten Schwachstelle aufweisen. Des Weiteren kann das zweite Längsträgerelement mindestens eine Triggersicke und/oder mindestens eine lokale Verstärkung aufweisen, welche in der Unfallsituation einen Deformationsweg vorgeben Durch die mindestens eine Schwachstelle und/oder die mindestens eine Triggersicke und/oder die mindestens eine lokale Verstärkung kann in vorteilhafter Weise ein gezieltes Knicken im Bereich der mindestens einen Schwachstelle und/der der mindestens einen Triggersicke und/oder der mindestens einen lokalen Verstärkung erzielt werden. Der vorgegebene Deformationsweg kann in vorteilhafter Weise eine Unversehrtheit der Fahrgastzelle zumindest teilweise gewährleisten. Des Weiteren sind durch das Knickverhalten in vorteilhafter Weise hohe Deformationslängen einstellbar. Zudem ist das vorgegebene Knickverhalten auch bei einem schrägen Verbau des Längsträgers umsetzbar.
-
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
-
Dabei zeigen:
-
1 schematische Draufsichten eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Crashstruktur für ein Fahrzeug vor einer Aufprallsituation a) und nach der Aufprallsituation b),
-
2 eine perspektivische Seitenansicht der Crashstruktur aus 1 vor einer Aufprallsituation,
-
3 eine Seitenansicht der Crashstruktur aus 1 und 2 mit einem Hilfsrahmen vor der Aufprallsituation,
-
4 eine perspektivische Ansicht der Crashstruktur mit Hilfsrahmen aus 3 von unten vor einer Aufprallsituation, und
-
5 eine Explosionsdarstellung der Einzelkomponenten eines Längsträgers für die Crashstruktur aus 1 bis 4.
-
Wie aus 1 bis 5 ersichtlich ist, weist eine Crashstruktur 10 für ein Fahrzeug mindestens einen mehrteilig ausgeführten Längsträger 20 auf, wobei ein erstes Längsträgerelement 22 und ein zweites Längsträgerelement 26 Aufprallenergien über unterschiedliche Deformationseigenschaften absorbieren.
-
Erfindungsgemäß ist das erste Längsträgerelement 22 als ein faltenbildendes Strangpressprofil ausgeführt und das zweite Längsträgerelement 26 ist als Blechschale mit einem vorgegebenen Knickverhalten ausgeführt.
-
Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, wird bei einem Aufprall eine gezielte Staffelung des Längsträgers 20 nach unterschiedlichen Versagenseigenschaften erzielt. Das als faltenbildendes Strangpressprofil ausgeführte erste Längsträgerelement 22 baut Aufprallenergie durch Faltenbildung ab und das als Blechschale ausgeführte zweite Längsträgerelement 26 weist eine vorgegebene Steifigkeit und/oder Härte auf. Die Blechschale unterstützt eine Strukturintegrität des Fahrzeugs und schützt einen Fahrzeuginnenraum. Wie in 1 aus der Darstellung b) weiter ersichtlich ist, kommt es bei einem Aufprallunfall durch die eingeleitete Aufprallenergie im ersten Längsträgerelement 22, d. h. im vorderen Bereich des Längsträgers 20, zur Bildung von Faltenbeulen 23 und im zweiten Längsträgerelement 26, d. h. im hinteren Bereich des Längsträgers 20, zur Bildung von mindestens einem vorgegebenen Knick 27.
-
Wie aus 1 bis 5 weiter ersichtlich ist, ist das zweite Längsträgerelement 26 zumindest teilweise L-förmig ausgeführt. Ein vom Aufprallbereich abgewandtes Ende 22.8 des ersten Längsträgerelements 22 ist in einen L-förmigen Bereich 26.41, 26.42 des zweiten Längsträgerelements 26 eingelegt. Der einen L-förmigen Bereich 26.41, 26.42 des zweiten Längsträgerelements 26 ist hierbei dem vom Aufprallbereich abgewandten Ende 22.8 des ersten Längsträgerelements 22 zugewandt. Mindestens eine Außenfläche des eingelegten Endes 22.8 des ersten Längsträgerelements 22 bildet einen ersten Verbindungsbereich 22.1 aus und eine Innenseite von dem mindestens einem L-förmigen Bereich 26.41, 26.42 bildet einen zweiten Verbindungsbereich 26.2 aus. Die Längsträgerelemente 22, 26 sind über die beiden Verbindungsbereiche 22.1, 26.2 miteinander verbunden. In einer bevorzugten Ausführungsform verbindet ein nicht dargestelltes Verbindungselement die beiden Verbindungsbereiche 22.1, 26.2 miteinander. Zu diesem Zweck weist das zweite Längsträgerelement 26 mindestens eine Aufnahme 24.2 für das mindestens eine Verbindungselement auf. Das mindestens eine Verbindungselement ist beispielsweise als metrische oder selbstfurchende Schraube ausgeführt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind mehrere Aufnahmen 24.2 für Verbindungselemente vorgesehen.
-
In einer nichtdargestellten alternativen Ausführung des Längsträgers 20 kann die Verbindung 24 zwischen den beiden Längsträgerelementen 22, 26 als Nietverbindung und/oder als Lötverbindung und/oder als Schweißverbindung und/oder Klebeverbindung ausgeführt werden. Des Weiteren kann auch ein beispielsweise als Gusselement ausgeführtes drittes Längsträgerelement die beiden Längsträgerelemente 22, 26 miteinander verbinden.
-
Wie aus 2 bis 5 weiter ersichtlich ist, weisen das erste Längsträgerelement 22 und das zweite Längsträgerelement 26 jeweils mindestens einen Befestigungsbereich 22.6, 26.6 für einen Hilfsrahmen 30 auf.
-
Wie aus 3 und 4 weiter ersichtlich ist, ist die Verbindung 24 zwischen dem ersten Verbindungsbereich 22.1 des ersten Längsträgerelements 22 und dem zweiten Verbindungsbereich 26.2 des zweiten Längsträgerelements 26 zwischen den Befestigungsbereichen 22.6, 26.6 für den Hilfsrahmen 30 angeordnet. Durch diese Anordnung sind das erste Längsträgerelement 22 und das zweite Längsträgerelement 26 zusätzlich über den Hilfsrahmen 30 miteinander verbunden. In 3 und 4 sind die Befestigungsbereiche 22.6, 26.6 für den Hilfsrahmen 30 an einer Unterseite der Längsträgerelemente 22, 26 angeordnet. Es besteht auch die Möglichkeit die Befestigungsbereiche 22.6, 26.6 an einer Seitenfläche und/oder einer Oberseite der Längsträgerelemente 22, 26 anzuordnen. Auf diese Weise kann ein Ausreißen des ersten Längsträgerelements 22 und/oder ein Versagen der Verbindung 24 zwischen dem ersten Längsträgerelements 22 und dem zweiten Längsträgerelement 26 im Wesentlichen verhindert werden.
-
Wie aus 1 bis 5 weiter ersichtlich ist, weist das zweite Längsträgerelement 26 eine hohe Strukturintegrität mit gezielten Schwachstellen 26.8 auf.
-
In einer alternativen Ausführungsform kann das zweite Längsträgerelement 26 zusätzlich oder alternativ zu der Schwachstelle 26.8 eine Triggersicke und/oder mindestens eine lokale Verstärkung aufweisen. Die Triggersicke und/oder die Verstärkung geben in der Unfallsituation einen Deformationsweg vor. Der Deformationsweg ist hierbei so vorgegeben, dass Insassen und/oder Aggregate des Fahrzeugs durch die Deformation des zweiten Längsträgerelements 26 nicht verletzt beziehungsweise beschädigt werden.
-
Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist weist das erste Längsträgerelement 22 an einem dem Aufprallbereich zugewandten Ende 22.9 einen dritten Befestigungsbereich 28 auf. Der dritte Befestigungsbereich 28 ist mit einem nicht dargestellten Stoßfänger verbunden. Das zweite Längsträgerelement 26 ist mit mindestens einem nicht dargestellten Karosserieelement verbunden.
-
Wie aus 5 weiter ersichtlich ist, ist das zweite Längsträgerelement 26 zweiteilig ausgeführt. Die Einzelteile sind jeweils L-förmig ausgeführt und werden so verbunden, dass das zweite Längsträgerelement 26 zumindest an einer Stirnseite einen offenen rechteckförmigen Querschnitt aufweist. Das als Blechschale ausgeführte zweite Längsträgerelement 26 kann neben der rechteckigen Form auch andere Formen aufweisen. Des Weiteren kann das zweite Längsträgerelement 26 aus mehr als zwei Einzelteilen zusammengesetzt werden. Die Einzelteile des zweiten Längsträgerelements 26 können beispielsweise über metrische oder selbstfurchende Schrauben oder durch andere geeignete Verbindungstechniken, wie beispielsweise Löten, Schweißen, Nieten, Kleben usw., miteinander verbunden werden.
-
Da das zweite Längsträgerelement 26 als Blechschale ausgeführt ist, kann das Längsträgerelement 26 eine Radbeule und/oder eine auftulpende Einwurzelung aufweisen. Zudem können duktile Werkstoffe in vorgegebenen Bereichen des zweiten Längsträgerelements 26 eingesetzt werden, um das Knickverhalten des zweiten Längsträgerelements 26 zu beeinflussen. Zudem können Einleger als Verstärkungen in das zweite Längsträgerelement 26 eingebaut werden, um das Knickverhalten des zweiten Längsträgerelements 26 zu beeinflussen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Crashstruktur
- 20
- Längsträger
- 22
- erstes Längsträgerelement
- 22.1
- erster Verbindungsbereich
- 22.6
- erster Befestigungsbereich
- 22.8
- vom Aufprallbereich abgewandtes Ende
- 22.9
- Aufprallbereich zugewandtes Ende
- 23
- Faltenbeulen
- 24
- Verbindung
- 24.2
- Aufnahme für das Verbindungselement
- 26
- zweites Längsträgerelement
- 26.2
- zweiter Verbindungsbereich
- 26.41
- erster L-förmiger Bereich
- 26.42
- zweiter L-förmiger Bereich
- 26.6
- zweiter Befestigungsbereich
- 26.8
- Schwachstelle
- 27
- Knick
- 28
- dritter Befestigungsbereich
- 30
- Hilfsrahmen
