DE102013201437B4 - Kraftfahrzeug - Google Patents
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Abstract
Kraftfahrzeug mit einer Karosserie, die eine Fahrgastzelle mit Karosseriesäulen bildet, mit mindestens einem Träger, der ein Mehrkammerprofil aufweist, wobei das Mehrkammerprofil (29) ein geschlossenes Hohlprofil ist, in dem mindestens ein Innensteg (31, 32, 33) in einer Längsrichtung x des Mehrkammerprofils (29) zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden (18, 19) angeordnet ist, und dass mindestens ein Innensteg (31, 33) mindestens eine Aussparung (36, 37) aufweist, deren Größe und Form entsprechend einer vorbestimmten (Crash-)Steifigkeit und/oder einem vorbestimmten Deformationsverhalten ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrkammerprofil (29) drei Innenstege (31, 32, 33) aufweist und wobei die drei Innenstege (31, 32, 33) aus einem oberen Innensteg (31), einem mittleren Innensteg (32) und einem unteren Innensteg (33) bestehen, dass der mittlere Innensteg (32) eine vorbestimmte, höhere Steifigkeit und ein geringeres Deformationsvermögen als ein oberer Innensteg (31) und als ein unterer Innensteg (33) hat, dass beabstandet zu dem mittleren Innensteg (32) der obere Innensteg (31) vorgesehen ist, der aufgrund einer großflächigen Durchgangsöffnung (36) eine geringere Steifigkeit und ein höheres Deformationsvermögen als der mittlere Innensteg (32) aufweist, und dass beabstandet zu dem mittleren Innensteg (32) der untere Innensteg (33) mit einer großflächigen Aussparung (37) und dadurch mit einer geringeren Steifigkeit und einem höheren Deformationsvermögen vorgesehen ist, als dies bei dem mittleren Innensteg (32) der Fall ist.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- 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. - 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. - 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. - Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei dem mindestens ein Mehrkammerprofil eingesetzt ist, das einen beanspruchungsgerechten Leichtbau aufweist.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
- 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.
- 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.
- 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.
- Die Innenstege sind vorteilhafterweise horizontal oder vertikal oder schräg in dem Mehrkammerprofil angeordnet.
- In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Steifigkeit und das Deformationsvermögen des oberen Innensteges und des unteren Innensteges in etwa gleich.
- 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.
- Das Mehrkammerprofil ist in einer vorteilhaften Ausführungsform ein Strangpressprofil, das aus einem Leichtmetall hergestellt ist.
- Die in dem oberen Innensteg ausgebildete Aussparung hat vorteilhafterweise die gleiche Form und Größe wie die in dem unteren Innensteg ausgebildete Aussparung.
- In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das jeweilige vordere Ende der beiden Aussparungen in gleichem Abstand zu einem vorderen Ende des Mehrkammerprofils ausgebildet.
- Vorteilhafterweise sind die Aussparungen in den Innenstegen durch einen Ausstanzvorgang innerhalb des fertigen Mehrkammerprofils herstellbar.
- Der Träger mit einem Mehrkammerprofil ist in einer vorteilhaften Ausführungsform eine Karosseriesäule und/oder ein Längsträger und/oder ein Querträger des Kraftfahrzeuges.
- Durch die Erfindung ist es möglich, ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei dem Träger ein Mehrkammerprofil aufweisen, die gewichtsoptimiert und den Crashanforderungen angepasst sind.
- 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 der1 gezeigten Motorträgers, wobei in der2 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 der1 . - Die
1 zeigt im Bereich eines Vorderbaus2 eines nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeuges1 einen Motorträger5 . Am vorderen Ende6 des Motorträgers5 ist in Fahrzeuglängsrichtung x gesehen ein Deformationselement7 angeordnet. - Ein hinteres Ende
8 des Motorträgers5 ist vor einer Stirnwand4 einer Fahrgastzelle3 an einem vorderen Ende10 eines Längsträgers9 befestigt. Der Längsträger9 verläuft zu einem Boden11 der Fahrgastzelle3 und ist an dem Boden11 der Fahrgastzelle3 angeordnet. - Der Motorträger
5 weist zwei in vertikaler Richtung sich erstreckende Durchgangsöffnungen12 und13 auf. Ferner ist an einer oberen Außenfläche14a einer oberen Außenwand14 ein Längssteg15 ausgebildet. Eine ursprüngliche Höhe z15 des Längssteges15 ist an drei Flanschen16a ,16b und16c erkennbar, die gegenüber einem Reststeg16d abstehen. - 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 Vorderbau2 ausgebildeten Motorraumes des Kraftfahrzeuges1 zu ermöglichen. - An einer waagrecht dargestellten Bodenwand
20 sind zwei Durchgangsöffnungen21 und22 erkennbar. Ferner sind in der1 die ringförmigen Außenflansche27 ,28 der Durchgangsöffnungen21 ,22 an der Bodenwand20 dargestellt. - In der
1 sind die beiden ringförmigen Außenflansche23 ,24 der Durchgangsöffnungen25 ,26 erkennbar, die an der oberen, waagrecht dargestellten Wand14 des Motorträgers5 ausgebildet sind. - Die (Außen-) Wände
14 ,18 ,19 und20 bilden ein in der2 dargestelltes Hohlprofil oder Mehrkammerprofil29 mit einem rechteckförmigen Querschnitt. In einem Hohlraum30 des Mehrkammerprofils29 sind drei voneinander beabstandete Zwischenwände oder Innenstege31 ,32 ,33 angeordnet. - Die Innenstege
31 ,32 ,33 sind in der Ansicht von oben entsprechend der Form des Motorträgers5 rechteckförmig. In der gezeigten Ausführungsform sind die Innenstege31 ,32 ,33 zwischen den Innenflächen34 ,35 der seitlichen Außenwände18 ,19 des Mehrkammerprofils29 und parallel zu der oberen und unteren Außenwand14 ,20 des Mehrkammerprofils29 ausgebildet. - Der obere Innensteg
31 und der untere Innensteg33 weisen jeweils eine rechteckförmige Durchgangsöffnung36 ,37 auf. Der mittlere Innensteg32 ist mit zwei kreisförmigen Durchgangsöffnungen38 ,39 versehen. Die kreisförmige Durchgangsöffnung38 gehört zu der Durchgangsöffnung12 , die durch das Mehrkammerprofil29 des Motorträgers5 von oben nach unten in senkrechter Richtung verläuft. Die kreisförmige Durchgangsöffnung39 gehört zu der Durchgangsöffnung13 , die durch das Mehrkammerprofil29 des Motorträgers5 von oben nach unten in senkrechter Richtung verläuft. - Zu den von oben nach unten in senkrechter Richtung verlaufenden Durchgangsöffnungen
12 ,13 gehören auch die Durchgangsöffnungen40 ,41 im oberen Innensteg31 und die Durchgangsöffnungen42 ,43 im unteren Innensteg33 . - In der
1 ist eine obere Sicke44b und eine untere Sicke45b erkennbar, die bei einer Einwirkung einer Längskraft F und nach einer Verformung des Deformationselementes7 ein vorbestimmtes Einknicken des vorderen Endes6 des Motorträgers5 bewirken. In der2 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur die untere Sicke45b eingezeichnet. - In der in den
1 und2 gezeigten Ausführungsform befindet sich die obere, auf der linken Seite befindliche Sicke44a zwischen den Außenwänden14 und18 an einer oberen Längskante49 des Mehrkammerprofils29 . Die obere Sicke44b ist zwischen den Außenwänden14 und19 an einer oberen Längskante46 des Mehrkammerprofils29 ausgebildet. Die untere Sicke45a befindet sich zwischen den Außenwänden18 und20 an einer unteren Längskante48 des Mehrkammerprofils29 . Die untere Sicke45b ist zwischen den Außenwänden19 und20 an einer unteren Längskante47 des Mehrkammerprofils29 ausgebildet. - Die Sicken
44a ,44b ,45a ,45b befinden sich in einer Querschnittsebene in Höhe eines jeweiligen vorderen Endes50 ,51 der jeweiligen rechteckförmigen Durchgangsöffnung36 ,37 des jeweiligen Innensteges31 ,32 . - Die in der
3 gezeigten vier Sicken44a ,44b ,45a ,45b sind in gleichem Abstandx45 =x44 von einer Stirnseite52 des Motorträgers5 am vorderen Ende6 angeordnet. Durch die vier Sicken44a ,44b ,45a ,45b ergibt sich in der gezeigten Ausführungsform eine Sollknickstelle53 . - Durch die sich an die Sollknickstelle
53 anschließenden rechteckförmigen Durchgangsöffnungen36 ,37 in dem oberen Innensteg31 und dem unteren Innensteg33 ergibt sich jeweils eine lokale Schwächung. Die lokale Schwächung macht den Motorträger5 über die Längex36 undx37 der jeweiligen Durchgangsöffnung36 ,37 weicher, so dass eine entsprechend höhere Verformungsenergie über den Motorträger5 durch plastische Verformung möglich ist. - Eine Herstellung der beiden Durchgangsöffnungen
36 ,37 in dem oberen Innensteg31 und dem unteren Innensteg33 ist dadurch möglich, dass in einem Zwischenraum54 zwischen einer oberen Innenfläche55 der oberen Wand14 und einer oberen Außenfläche56 des oberen Innensteges31 ein oberes Stanzwerkzeug einführbar ist. - In einem Zwischenraum
57 zwischen einer unteren Außenfläche58 des Steges31 und einer oberen Außenfläche59 des mittleren Steges32 ist ein zu dem oberen Stanzwerkzeug passendes Gegenstück eines nicht dargestellten Stanzwerkzeuges einschiebbar. - Über die jeweiligen Durchgangsöffnungen
25 und40 sowie26 und41 der sich in vertikaler Richtung erstreckenden Durchgangsöffnungen12 und13 ist jeweils eine senkrechte Führungswelle oder dergleichen einführbar, über die eine geführte Bewegung der beiden Stanzwerkzeuge in vertikaler Richtung z möglich ist. - In gleicher Weise erfolgt ein Ausstanzen der unteren Durchgangsöffnung
37 des unteren Innensteges33 , in dem in einem Zwischenraum60 zwischen einer unteren Außenfläche61 des mittleren Innensteges32 und einer oberen Außenfläche62 des unteren Innensteges33 ein oberes Stanzwerkzeug einschiebbar ist. - In einen Zwischenraum
63 zwischen einer unteren Außenfläche64 des unteren Innensteges33 und einer Innenfläche65 der unteren Wand20 des Mehrkammerprofils29 wird ein unteres Stanzwerkzeug eingeschoben, das das Gegenstück zu dem oberen Stanzwerkzeug ist. - In den Durchgangsöffnungen
42 ,21 und22 ,43 ist jeweils eine Führungsachse für die beiden Stanzwerkzeuge geführt. Über die Führungsachsen sind ein Hub und damit eine Ausstanzbewegung möglich. - In der
3 ist ein Querschnitt des Mehrkammerprofils29 in Höhe der Sollknickebene53 entsprechend der Schnittlinie III-III in der1 dargestellt. Aus der3 sind die vier Sicken44a ,44b ,45a ,45b an den Längskanten49 ,46 ,47 ,48 dargestellt. - Ferner sind in der
3 die vier Zwischenräume54 ,57 ,60 ,63 erkennbar. Der Zwischenraum54 ist zwischen der oberen Wand14 und dem oberen Innensteg31 , der Zwischenraum57 ist zwischen dem oberen Innensteg31 und dem mittleren Innensteg32 , der Zwischenraum60 ist zwischen dem mittleren Innensteg32 und dem unteren Innensteg33 und der Zwischenraum63 ist zwischen dem unteren Innensteg33 und der unteren Wand20 ausgebildet.
Claims (10)
- Kraftfahrzeug mit einer Karosserie, die eine Fahrgastzelle mit Karosseriesäulen bildet, mit mindestens einem Träger, der ein Mehrkammerprofil aufweist, wobei das Mehrkammerprofil (29) ein geschlossenes Hohlprofil ist, in dem mindestens ein Innensteg (31, 32, 33) in einer Längsrichtung x des Mehrkammerprofils (29) zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden (18, 19) angeordnet ist, und dass mindestens ein Innensteg (31, 33) mindestens eine Aussparung (36, 37) aufweist, deren Größe und Form entsprechend einer vorbestimmten (Crash-)Steifigkeit und/oder einem vorbestimmten Deformationsverhalten ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrkammerprofil (29) drei Innenstege (31, 32, 33) aufweist und wobei die drei Innenstege (31, 32, 33) aus einem oberen Innensteg (31), einem mittleren Innensteg (32) und einem unteren Innensteg (33) bestehen, dass der mittlere Innensteg (32) eine vorbestimmte, höhere Steifigkeit und ein geringeres Deformationsvermögen als ein oberer Innensteg (31) und als ein unterer Innensteg (33) hat, dass beabstandet zu dem mittleren Innensteg (32) der obere Innensteg (31) vorgesehen ist, der aufgrund einer großflächigen Durchgangsöffnung (36) eine geringere Steifigkeit und ein höheres Deformationsvermögen als der mittlere Innensteg (32) aufweist, und dass beabstandet zu dem mittleren Innensteg (32) der untere Innensteg (33) mit einer großflächigen Aussparung (37) und dadurch mit einer geringeren Steifigkeit und einem höheren Deformationsvermögen vorgesehen ist, als dies bei dem mittleren Innensteg (32) der Fall ist.
- Kraftfahrzeug nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Innensteg (32) eine tmdurchgehende Fläche ohne eine Aussparung hat, die für eine vorbestimmte (Crash-)Steifigkeit und/oder ein vorbestimmtes Deformationsverhalten ausgelegt ist. - Kraftfahrzeug nach den
Ansprüchen 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Innenstege (31, 32, 33) horizontal oder vertikal oder schräg in dem Mehrkammerprofil (29) angeordnet sind. - Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeit und das Deformationsvermögen des oberen Innensteges (31) und des unteren Innensteges (33) in etwa gleich sind.
- Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an Längskanten (46, 47, 48, 49) des Mehrkammerprofil (29) an jeweils einer vorbestimmten Stelle Sicken (44a, 44b, 45a, 45b) ausgebildet sind, die in einer vertikalen Ebene in Höhe eines vorderen Endes (50,51) der jeweiligen Aussparung (36, 37) des jeweiligen Innensteges (31, 33) angeordnet sind, um den Verlauf einer Deformation des Mehrkammerprofils (29) bei einem Crash vorzugeben und um die Höhe des durch das Mehrkammerprofil aufgenommene Deformationsenergie zu bestimmen.
- Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrkammerprofil ein Strangpressprofil ist, das aus einem Leichtmetall hergestellt ist.
- Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem oberen Innensteg (31) ausgebildete Aussparung (36) die gleiche Form und Größe hat wie die in dem unteren Innensteg (33) ausgebildete Aussparung (37).
- Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige vordere Ende (50, 51) der beiden Aussparungen (36, 37) in gleichem Abstand zu einem vorderen Ende (6) des Mehrkammerprofils (29) ausgebildet sind.
- Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (36, 37) in den Innenstegen (31, 33) durch einen Ausstanzvorgang innerhalb des fertigen Mehrkammerprofils (29) herstellbar sind.
- Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger mit einem Mehrkammerprofil eine Karosseriesäule und/oder ein Längsträger und/oder ein Querträger des Kraftfahrzeuges (1) ist.
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