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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 195 38 457 A1 ist bereits ein Mehrkammerprofil aus einem Leichtmetall bekannt, das in einem Strangpreßverfahren hergestellt ist. Bei dem bekannten Mehrkammerprofil können einzelne Kammern in den Bereichen, in denen sie keine Funktionen erfüllen, entfernt werden.
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Aus der
DE 196 33 906 A1 ist bereits ein Längsträger eines Kraftfahrzeuges bekannt, der von einem Mehrkammerprofil aus einem Leichtmetall gebildet ist. Das Mehrkammerprofil wurde durch ein Strangpreßverfahren hergestellt. Der Längsträger weist trotz seiner Einstückigkeit über seiner Längserstreckung ein unterschiedliches Deformationsverhalten auf. Über eine spezielle Wärmebehandlung werden ein „weicher“ vorderer Bereich im Anschluss an einem Pralldämpfer und ein „harter“, crashabgewandter, hinterer Bereich erzeugt.
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Aus der Deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2011 119 092 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einer Karosserie, die eine Fahrgastzelle mit Karosseriesäulen bildet bekannt, mit mindestens einem Träger, der ein Mehrkammerprofil aufweist, wobei das Mehrkammerprofil ein geschlossenes Hohlprofil ist, in dem mindestens ein Innensteg in einer Längsrichtung x des Mehrkammerprofils zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden angeordnet ist, wobei mindestens ein Innensteg mindestens eine Aussparung aufweist, deren Größe und Form entsprechend einer vorbestimmten (Crash-)Steifigkeit und/oder einem vorbestimmten Deformationsverhalten ausgelegt ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei dem mindestens ein Mehrkammerprofil eingesetzt ist, das einen beanspruchungsgerechten Leichtbau aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug weist eine Karosserie mit einer Fahrgastzelle auf, wobei die Fahrgastzelle mit Karosseriesäulen versehen ist. Ferner ist bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug mindestens ein Träger vorgesehen, der ein Mehrkammerprofil aufweist. In dem Mehrkammerprofil sind drei Innenstege ausgebildet. Die drei Innenstege bestehen vorteilhafterweise aus einem oberen Innensteg, einem mittleren Innensteg und einem unteren Innensteg. Der mittlere Innensteg hat eine vorbestimmte, höhere Steifigkeit und ein geringeres Deformationsvermögen als ein oberer Innensteg und als ein unterer Innensteg. Beabstandet zu dem mittleren Innensteg ist der obere Innensteg vorgesehen, der aufgrund einer großflächigen Durchgangsöffnung eine geringere Steifigkeit und ein höheres Deformationsvermögen als der mittlere Innensteg aufweist. Beabstandet zu dem mittleren Innensteg ist der untere Innensteg mit einer großflächigen Aussparung und dadurch mit einer geringeren Steifigkeit und einem höheren Deformationsvermögen vorgesehen ist, als dies bei dem mittleren Innensteg der Fall ist.
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Vorteilhafterweise ist das Mehrkammerprofil ein geschlossenes Hohlprofil, in dem mindestens ein Innensteg in einer Längsrichtung des Mehrkammerprofils zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden angeordnet ist. Mindestens ein Innensteg weist mindestens eine Aussparung auf, deren Größe und Form entsprechend einer vorbestimmten (Crash-)Steifigkeit und/oder einem vorbestimmten Deformationsverhalten ausgelegt ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform hat mindestens ein Innensteg eine im Wesentlichen durchgehende Fläche ohne eine Aussparung, die für eine vorbestimmte (Crash-)Steifigkeit und/oder ein vorbestimmtes Deformationsverhalten ausgelegt ist.
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Die Innenstege sind vorteilhafterweise horizontal oder vertikal oder schräg in dem Mehrkammerprofil angeordnet.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Steifigkeit und das Deformationsvermögen des oberen Innensteges und des unteren Innensteges in etwa gleich.
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Vorteilhafterweise sind an Längskanten des Mehrkammerprofil an jeweils einer vorbestimmten Stelle Sicken ausgebildet sind, die in einer vertikalen Ebene in Höhe eines vorderen Endes der jeweiligen Aussparung des jeweiligen Innensteges angeordnet sind, um den Verlauf einer Deformation des Mehrkammerprofils bei einem Crash vorzugeben und um die Höhe des durch das Mehrkammerprofil aufgenommene Deformationsenergie zu bestimmen.
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Das Mehrkammerprofil ist in einer vorteilhaften Ausführungsform ein Strangpressprofil, das aus einem Leichtmetall hergestellt ist.
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Die in dem oberen Innensteg ausgebildete Aussparung hat vorteilhafterweise die gleiche Form und Größe wie die in dem unteren Innensteg ausgebildete Aussparung.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das jeweilige vordere Ende der beiden Aussparungen in gleichem Abstand zu einem vorderen Ende des Mehrkammerprofils ausgebildet.
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Vorteilhafterweise sind die Aussparungen in den Innenstegen durch einen Ausstanzvorgang innerhalb des fertigen Mehrkammerprofils herstellbar.
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Der Träger mit einem Mehrkammerprofil ist in einer vorteilhaften Ausführungsform eine Karosseriesäule und/oder ein Längsträger und/oder ein Querträger des Kraftfahrzeuges.
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Durch die Erfindung ist es möglich, ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei dem Träger ein Mehrkammerprofil aufweisen, die gewichtsoptimiert und den Crashanforderungen angepasst sind.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zeigen:
- 1 eine Seitenansicht eines Motorträgers eines Kraftfahrzeuges, an dessen vorderen Ende ein Deformationsprofil oder Pralldämpfer angeordnet ist und dessen hinteres Ende in einen Längsträger übergeht, wobei der Längsträger vor einer Stirnwand einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeuges angeordnet ist und zu einem Boden der Fahrgastzelle hin verläuft,
- 2 eine perspektivische Ansicht des in der 1 gezeigten Motorträgers, wobei in der 2 die Form und Anordnung von drei Innenstegen in einem Hohlraum des Mehrkammerprofils dargestellt sind und wobei in einem oberen und in einem unteren Innensteg jeweils eine rechteckförmige Aussparung vorgesehen ist, und
- 3 einen Querschnitt des Mehrkammerprofils in Höhe einer Sollknickebene entsprechend der Schnittlinie III-III in der 1.
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Die 1 zeigt im Bereich eines Vorderbaus 2 eines nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeuges 1 einen Motorträger 5. Am vorderen Ende 6 des Motorträgers 5 ist in Fahrzeuglängsrichtung x gesehen ein Deformationselement 7 angeordnet.
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Ein hinteres Ende 8 des Motorträgers 5 ist vor einer Stirnwand 4 einer Fahrgastzelle 3 an einem vorderen Ende 10 eines Längsträgers 9 befestigt. Der Längsträger 9 verläuft zu einem Boden 11 der Fahrgastzelle 3 und ist an dem Boden 11 der Fahrgastzelle 3 angeordnet.
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Der Motorträger 5 weist zwei in vertikaler Richtung sich erstreckende Durchgangsöffnungen 12 und 13 auf. Ferner ist an einer oberen Außenfläche 14a einer oberen Außenwand 14 ein Längssteg 15 ausgebildet. Eine ursprüngliche Höhe z15 des Längssteges 15 ist an drei Flanschen 16a, 16b und 16c erkennbar, die gegenüber einem Reststeg 16d abstehen.
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Ferner können in gegenüberliegenden, senkrecht dargestellten Außenwänden 18, 19 Einbuchtungen ausgebildet sein, um beispielsweise einer Lenkspindel oder sich eindrehenden Fahrzeugrädern oder sonstigen Bauteilen genügend Bewegungsraum in den beengten Platzverhältnissen des im Vorderbau 2 ausgebildeten Motorraumes des Kraftfahrzeuges 1 zu ermöglichen.
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An einer waagrecht dargestellten Bodenwand 20 sind zwei Durchgangsöffnungen 21 und 22 erkennbar. Ferner sind in der 1 die ringförmigen Außenflansche 27, 28 der Durchgangsöffnungen 21, 22 an der Bodenwand 20 dargestellt.
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In der 1 sind die beiden ringförmigen Außenflansche 23, 24 der Durchgangsöffnungen 25, 26 erkennbar, die an der oberen, waagrecht dargestellten Wand 14 des Motorträgers 5 ausgebildet sind.
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Die (Außen-) Wände 14, 18, 19 und 20 bilden ein in der 2 dargestelltes Hohlprofil oder Mehrkammerprofil 29 mit einem rechteckförmigen Querschnitt. In einem Hohlraum 30 des Mehrkammerprofils 29 sind drei voneinander beabstandete Zwischenwände oder Innenstege 31, 32, 33 angeordnet.
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Die Innenstege 31, 32, 33 sind in der Ansicht von oben entsprechend der Form des Motorträgers 5 rechteckförmig. In der gezeigten Ausführungsform sind die Innenstege 31, 32, 33 zwischen den Innenflächen 34, 35 der seitlichen Außenwände 18, 19 des Mehrkammerprofils 29 und parallel zu der oberen und unteren Außenwand 14, 20 des Mehrkammerprofils 29 ausgebildet.
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Der obere Innensteg 31 und der untere Innensteg 33 weisen jeweils eine rechteckförmige Durchgangsöffnung 36, 37 auf. Der mittlere Innensteg 32 ist mit zwei kreisförmigen Durchgangsöffnungen 38, 39 versehen. Die kreisförmige Durchgangsöffnung 38 gehört zu der Durchgangsöffnung 12, die durch das Mehrkammerprofil 29 des Motorträgers 5 von oben nach unten in senkrechter Richtung verläuft. Die kreisförmige Durchgangsöffnung 39 gehört zu der Durchgangsöffnung 13, die durch das Mehrkammerprofil 29 des Motorträgers 5 von oben nach unten in senkrechter Richtung verläuft.
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Zu den von oben nach unten in senkrechter Richtung verlaufenden Durchgangsöffnungen 12, 13 gehören auch die Durchgangsöffnungen 40, 41 im oberen Innensteg 31 und die Durchgangsöffnungen 42, 43 im unteren Innensteg 33.
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In der 1 ist eine obere Sicke 44b und eine untere Sicke 45b erkennbar, die bei einer Einwirkung einer Längskraft F und nach einer Verformung des Deformationselementes 7 ein vorbestimmtes Einknicken des vorderen Endes 6 des Motorträgers 5 bewirken. In der 2 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur die untere Sicke 45b eingezeichnet.
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In der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform befindet sich die obere, auf der linken Seite befindliche Sicke 44a zwischen den Außenwänden 14 und 18 an einer oberen Längskante 49 des Mehrkammerprofils 29. Die obere Sicke 44b ist zwischen den Außenwänden 14 und 19 an einer oberen Längskante 46 des Mehrkammerprofils 29 ausgebildet. Die untere Sicke 45a befindet sich zwischen den Außenwänden 18 und 20 an einer unteren Längskante 48 des Mehrkammerprofils 29. Die untere Sicke 45b ist zwischen den Außenwänden 19 und 20 an einer unteren Längskante 47 des Mehrkammerprofils 29 ausgebildet.
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Die Sicken 44a, 44b, 45a, 45b befinden sich in einer Querschnittsebene in Höhe eines jeweiligen vorderen Endes 50, 51 der jeweiligen rechteckförmigen Durchgangsöffnung 36, 37 des jeweiligen Innensteges 31, 32.
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Die in der 3 gezeigten vier Sicken 44a, 44b, 45a, 45b sind in gleichem Abstand x45 = x44 von einer Stirnseite 52 des Motorträgers 5 am vorderen Ende 6 angeordnet. Durch die vier Sicken 44a, 44b, 45a, 45b ergibt sich in der gezeigten Ausführungsform eine Sollknickstelle 53.
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Durch die sich an die Sollknickstelle 53 anschließenden rechteckförmigen Durchgangsöffnungen 36, 37 in dem oberen Innensteg 31 und dem unteren Innensteg 33 ergibt sich jeweils eine lokale Schwächung. Die lokale Schwächung macht den Motorträger 5 über die Länge x36 und x37 der jeweiligen Durchgangsöffnung 36, 37 weicher, so dass eine entsprechend höhere Verformungsenergie über den Motorträger 5 durch plastische Verformung möglich ist.
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Eine Herstellung der beiden Durchgangsöffnungen 36, 37 in dem oberen Innensteg 31 und dem unteren Innensteg 33 ist dadurch möglich, dass in einem Zwischenraum 54 zwischen einer oberen Innenfläche 55 der oberen Wand 14 und einer oberen Außenfläche 56 des oberen Innensteges 31 ein oberes Stanzwerkzeug einführbar ist.
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In einem Zwischenraum 57 zwischen einer unteren Außenfläche 58 des Steges 31 und einer oberen Außenfläche 59 des mittleren Steges 32 ist ein zu dem oberen Stanzwerkzeug passendes Gegenstück eines nicht dargestellten Stanzwerkzeuges einschiebbar.
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Über die jeweiligen Durchgangsöffnungen 25 und 40 sowie 26 und 41 der sich in vertikaler Richtung erstreckenden Durchgangsöffnungen 12 und 13 ist jeweils eine senkrechte Führungswelle oder dergleichen einführbar, über die eine geführte Bewegung der beiden Stanzwerkzeuge in vertikaler Richtung z möglich ist.
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In gleicher Weise erfolgt ein Ausstanzen der unteren Durchgangsöffnung 37 des unteren Innensteges 33, in dem in einem Zwischenraum 60 zwischen einer unteren Außenfläche 61 des mittleren Innensteges 32 und einer oberen Außenfläche 62 des unteren Innensteges 33 ein oberes Stanzwerkzeug einschiebbar ist.
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In einen Zwischenraum 63 zwischen einer unteren Außenfläche 64 des unteren Innensteges 33 und einer Innenfläche 65 der unteren Wand 20 des Mehrkammerprofils 29 wird ein unteres Stanzwerkzeug eingeschoben, das das Gegenstück zu dem oberen Stanzwerkzeug ist.
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In den Durchgangsöffnungen 42, 21 und 22, 43 ist jeweils eine Führungsachse für die beiden Stanzwerkzeuge geführt. Über die Führungsachsen sind ein Hub und damit eine Ausstanzbewegung möglich.
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In der 3 ist ein Querschnitt des Mehrkammerprofils 29 in Höhe der Sollknickebene 53 entsprechend der Schnittlinie III-III in der 1 dargestellt. Aus der 3 sind die vier Sicken 44a, 44b, 45a, 45b an den Längskanten 49, 46, 47, 48 dargestellt.
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Ferner sind in der 3 die vier Zwischenräume 54, 57, 60, 63 erkennbar. Der Zwischenraum 54 ist zwischen der oberen Wand 14 und dem oberen Innensteg 31, der Zwischenraum 57 ist zwischen dem oberen Innensteg 31 und dem mittleren Innensteg 32, der Zwischenraum 60 ist zwischen dem mittleren Innensteg 32 und dem unteren Innensteg 33 und der Zwischenraum 63 ist zwischen dem unteren Innensteg 33 und der unteren Wand 20 ausgebildet.
