DE102014110705A1

DE102014110705A1 - Fahrzeugstruktur

Info

Publication number: DE102014110705A1
Application number: DE102014110705.5A
Authority: DE
Inventors: Martin Kamm; Nino Andricevic; Robert Gudopp
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2014-07-29
Filing date: 2014-07-29
Publication date: 2016-02-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugstruktur (1, 51), wie insbesondere Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs, mit einer Mehrzahl von Trägern (2, 3, 52, 53, 11, 61) und Streben (10, 62, 63, 64, 65), die miteinander zu einer Art Gitterstruktur verbunden sind, wobei zumindest ein Längsträger (2, 3, 52, 53) an einer Verbindungsstelle mit zwei Schalenelementen (54) verbunden sind, wobei die Schalenelemente (54) den Träger (2, 3, 52, 53) über einen Teil seiner Längserstreckung eine Doppelwand bildend umgreifen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugstruktur, insbesondere eine Fahrzeugstruktur für einen Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs.
Kraftfahrzeuge weisen einen Vorderwagen auf, der aus einer Mehrzahl von Trägern und Streben besteht, die miteinander verbunden sind. Bei einem Aufprall deformieren sich diese Träger und Streben derart, dass die Fahrgastzelle weitestgehend undeformiert bleibt. Solche Fahrzeugstrukturen sind beispielsweise durch die DE 10 2009 041 352 A1 , DE 10 2010 018 691 A1 , DE 10 2009 038 893 A1 oder DE 10 2010 006 669 A1 bekannt geworden.
Solche Fahrzeugstrukturen weisen jedoch den Nachteil auf, dass die jeweils verbauten Träger und Streben derart miteinander verbunden sind, dass sie vordefiniert deformieren und es verbleibt auch bei größerem Energieeintrag bei einem Aufprall kein undeformierter oder nur wenig deformierter Bereich der Fahrzeugstruktur.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugstruktur zu schaffen, welche einfach aufgebaut ist und dennoch gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Fahrzeugstruktur, wie insbesondere Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs, mit einer Mehrzahl von Trägern und Streben, die miteinander zu einer Art Gitterstruktur verbunden sind, wobei zumindest ein Längsträger an einer Verbindungsstelle mit zwei Schalenelementen verbunden sind, wobei die Schalenelemente den Träger über einen Teil seiner Längserstreckung eine Doppelwand bildend umgreifen. Dadurch wird eine Materialdopplung erreicht, welche die Stabilität des Trägers erhöht.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die beiden Schalenelemente miteinander verbunden sind. So können die Schalenelemente sowohl miteinander verbunden werden und auch mit dem Träger verbunden werden, was zu einer erhöhten Stabilität führt.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn das Schalenelement ein Gussbauteil ist, das aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Eisen oder einer Eisenlegierung, Magnesium oder einer Magnesiumlegierung oder aus einen anderen Metall oder aus einer anderen Metalllegierung oder aus zumindest einem Kunststoff oder aus einem Faserverbundwerkstoff besteht. Dadurch kann das Schalenelement einfach hergestellt werden, was zur kostengünstigen Herstellung der Fahrzeugstruktur beiträgt.
Auch ist es zweckmäßig, wenn der Träger insbesondere ein Gussbauteil oder ein Strangpressprofil ist, der aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Eisen oder einer Eisenlegierung, Magnesium oder einer Magnesiumlegierung oder aus einen anderen Metall oder aus einer anderen Metalllegierung oder aus zumindest einem Kunststoff oder aus einem Faserverbundwerkstoff besteht.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwei solche Träger vorgesehen sind, die im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind, wobei die beiden Träger mit zumindest einem Verbindungselement miteinander verbunden sind. Dadurch kann beispielsweise als Vorderwagen eine stabile Struktur geschaffen.
Auch ist es zweckmäßig, wenn zwischen den beiden Trägern im Bereich der jeweils den Träger umfassenden Schalenelemente ein Verbindungselement als Querträger angeordnet ist. Dieser Querträger kann dabei einen Bereich ohne Deformation oder nur mit geringer Deformation zwischen den beiden Trägern geschaffen werden.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Querträger mit zumindest einem den Träger umfassenden Schalenelement verbunden ist. So wird die Stabilität des Querträgers durch die Anbindung an die Schalenelemente gefördert.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der Querträger mit dem jeweiligen Träger verbunden ist. Auch so kann eine stabile Struktur geschaffen werden.
Auch ist es gemäß eines erfindungsgemäßen Gedankens vorteilhaft, wenn zwischen den beiden Trägern in einem Bereich der beabstandet von den den jeweiligen Träger umfassenden Schalenelementen ein zweites Verbindungselement als Querstrebe angeordnet ist. So kann ein deformierbarer Bereich geschaffen werden, welcher von einem nicht oder nur wenig deformierbaren Bereich abgegrenzt ist.
So ist es auch vorteilhaft, wenn die Querstrebe mit dem jeweiligen Träger verbunden ist. Dadurch kann eine stabile Struktur geschaffen werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Fahrzeugstruktur, wie eines Vorderwagens eines Kraftfahrzeugs,
2 eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Vorderwagens von oben,
3 eine perspektivische Ansicht des Vorderwagens,
4 eine weitere perspektivische Ansicht Vorderwagens,
5 eine seitliche Ansicht eines Trägers mit Schalenelementen zur Verstärkung des Trägers,
6 eine perspektivische Ansicht des Trägers nach 5, und
7 eine Ansicht des Trägers mit den Schalenelementen in einer Explosionsdarstellung.
Die 1 zeigt eine Fahrzeugstruktur 1 als Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs in einer schematischen Darstellung. Die Fahrzeugstruktur weist zwei im Wesentlichen parallele Träger 2, 3 auf, die endseitig an einem Element 4 der verbleibenden Fahrzeugkarosserie angebunden ist.
Die beiden Träger 2, 3 weisen einen vorderen Bereich 5, 7 und einen hinteren Bereich 6, 8 auf. Der hintere Bereich 6, 8 ist durch eine Materialdopplung 9 doppelwandig ausgebildet und damit verstärkt. Der vordere Bereich 5, 7 ist demgegenüber nicht verstärkt ausgebildet.
Die beiden Träger 2, 3 sind an ihrer Vorderseite mit einer Querstrebe 10 miteinander verbunden. Die beiden Träger 2, 3 sind weiterhin im vorderen Bereich der Materialdopplung 9 über einen Querträger 11 miteinander verbunden. Die Querstrebe 10 ist dabei als gerade Strebe, wie beispielsweise eine Platte ausgebildet, die sich zwischen den beiden Trägern 2, 3 erstreckt.
Der Querträger 11 ist dreiteilig ausgebildet und ist durch ein mittleres Teilstück 12 und zwei außenseitige Teilstücke 13, 14 ausgebildet. Dabei ist das mittlere Teilstück 12 im Wesentlichen senkrecht zu den Trägern 2, 3 angeordnet. Die beiden außenseitigen Teilstücke 13, 14 sind gegenüber dem mittleren Teilstück 12 und gegenüber den Trägern 2, 3 abgewinkelt. Dabei ist der Querträger etwa trapezförmig ausgebildet, wobei die kurze Seite des Trapezes in Fahrzeuglängsrichtung vorn angeordnet ist.
Die 1 zeigt den Vorderwagen in einer undeformierten Situation. Auch wird angedeutet, wie sich der Vorderwagen verformt, wenn er gegen ein Hindernis 15 stößt. Dabei wird die Querstrebe 10 nach innen deformiert, wobei die Träger 2, 3 im vorderen Bereich 5, 7 nach innen einknicken, siehe Pfeile 18, während die Träger 2, 3 im hinteren Bereich 6, 8 im Wesentlichen unverändert angeordnet sind und nicht deformiert sind. Auch der Querträger 11 ist im Wesentlichen undeformiert. Dadurch entsteht eine deformierbare Zone 16 des Vorderwagens und eine undeformierbare Zone 17 des Vorderwagens.
Die 2 bis 4 zeigen eine Fahrzeugstruktur 51 als Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs in verschiedenen Darstellungen. Die Fahrzeugstruktur 51, wie der Vorderwagen, weist zwei im Wesentlichen parallele Träger 52, 53 auf, die endseitig an einem Element der verbleibenden Fahrzeugkarosserie anbindbar sind.
Die beiden Träger 52, 53 weisen einen vorderen Bereich 55, 57 und einen hinteren Bereich 56, 58 auf. Der hintere Bereich 56, 58 ist durch eine Materialdopplung durch Schalenelemente 54 doppelwandig ausgebildet und damit verstärkt. Der vordere Bereich 55, 57 ist demgegenüber nicht verstärkt ausgebildet.
Die Schalenelemente 54 sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass zwei Schalenelemente 54 den Träger 52, 53 im hinteren Bereich 56, 58 umgreifen mit diesem verbunden sind. Dabei sind die Schalenelemente 54 als Gussteile ausgebildet, welche den jeweiligen Träger 52, 53, welche bevorzugt als Strangpressteile ausgebildet sind, umgreifen und verstärken. An den Schalenelementen 54 sind über Ausleger 59 weitere Träger 60 verbunden, welche schräg zu den Trägern in Fahrzeuglängsrichtung nach vorn verlaufen. Zwischen diesen Trägern 60 ist zumindest eine weitere Strebe 62 verbunden
Zwischen den Trägern 52, 53 sind an der Vorderseite zwei Querstreben 63, 64 verbunden, die übereinander angeordnet sind. Diese Streben sind etwa plattenförmig ausgebildet.
Die beiden Träger 52, 53 sind weiterhin im vorderen Bereich der Materialdopplung über einen weiteren Querträger 61 miteinander verbunden. Der Querträger 61 ist dabei bevorzugt dreiteilig ausgebildet, welcher durch ein mittleres Teilstück und zwei außenseitige Teilstücke ausgebildet ist. Dabei ist das mittlere Teilstück im Wesentlichen senkrecht zu den Trägern 52, 53 und parallel zu den Querstreben 63, 64 angeordnet.
Die beiden außenseitigen Teilstücke sind gegenüber dem mittleren Teilstück und gegenüber den Trägern 52, 53 abgewinkelt. Dabei ist der Querträger 61 etwa trapezförmig ausgebildet, wobei die kurze Seite des Trapezes in Fahrzeuglängsrichtung vorn angeordnet ist.
Unterhalb des Querträgers 61 sind weitere Streben zwischen den Querstreben 63, 64 und weiteren Streben 65 oder den Trägern angeordnet. Dabei ist durch Vertikalstreben und Quer verlaufende Streben zwischen den Trägern eine Art Gitterstruktur gebildet.
Die 5 bis 7 zeigen einen Träger 52, welcher von Schalenelementen 54 in einem hinteren Teilbereich umgeben sind. Der Träger ist dabei etwa hexagonal im Schnitt mit Innenrippen ausgebildet. Die Schalenelemente 54 stellen zwei Halbschalen dar, welche eine Kontur aufweisen, dass sie zusammengesetzt den Träger 52 aufnehmen können. Dabei sind die Schalenelementen 54 mit dem Träger 52 als auch miteinander verbunden. Von den Schalenelementen ragen Ausleger 59 ab, welche zur weiteren Befestigung der Schalenelemente dienen.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugstruktur
2: Träger
3: Träger
4: Element
5: vorderer Bereich
6: hinterer Bereich
7: vorderer Bereich
8: hinterer Bereich
9: Materialdopplung
10: Querstrebe
11: Querträger
12: Teilstück
13: Teilstück
14: Teilstück
15: Hindernis
16: Zone
17: Zone
51: Fahrzeugstruktur
52: Träger
53: Träger
54: Schalenelement
55: vorderer Bereich
56: hinterer Bereich
57: vorderer Bereich
58: hinterer Bereich
59: Ausleger
60: Träger
61: Querträger
62: Strebe
63: Querstrebe
64: Querstrebe
65: Strebe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009041352 [0002]
DE 102010018691 A1 [0002]
DE 102009038893 A1 [0002]
DE 102010006669 A1 [0002]

Claims

Fahrzeugstruktur (1, 51), wie insbesondere Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs, mit einer Mehrzahl von Trägern (2, 3, 52, 53, 11, 61) und Streben (10, 62, 63, 64, 65), die miteinander zu einer Art Gitterstruktur verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Längsträger (2, 3, 52, 53) an einer Verbindungsstelle mit zwei Schalenelementen (54) verbunden sind, wobei die Schalenelemente (54) den Träger (2, 3, 52, 53) über einen Teil seiner Längserstreckung eine Doppelwand bildend umgreifen.
Fahrzeugstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schalenelemente (54) miteinander verbunden sind.
Fahrzeugstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalenelement (54) ein Gussbauteil ist, das aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Eisen oder einer Eisenlegierung, Magnesium oder einer Magnesiumlegierung oder aus einen anderen Metall oder aus einer anderen Metalllegierung oder aus zumindest einem Kunststoff oder aus einem Faserverbundwerkstoff besteht.
Fahrzeugstruktur nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2, 3, 52, 53) insbesondere ein Gussbauteil oder ein Strangpressprofil ist, der aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Eisen oder einer Eisenlegierung, Magnesium oder einer Magnesiumlegierung oder aus einen anderen Metall oder aus einer anderen Metalllegierung oder aus zumindest einem Kunststoff oder aus einem Faserverbundwerkstoff besteht.
Fahrzeugstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei solche Träger (2, 3, 52, 53) vorgesehen sind, die im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind, wobei die beiden Träger (2, 3, 52, 53) mit zumindest einem Verbindungselement (10, 11) miteinander verbunden sind.
Fahrzeugstruktur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Trägern (2, 3, 52, 53) im Bereich der jeweils den Träger (2, 3, 52, 53) umfassenden Schalenelemente (54) ein Verbindungselement als Querträger (11, 61) angeordnet ist.
Fahrzeugstruktur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (11, 61) mit zumindest einem den Träger (2, 3, 52, 53) umfassenden Schalenelement (54) verbunden ist.
Fahrzeugstruktur nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (11, 61) mit dem jeweiligen Träger (2, 3, 52, 53) verbunden ist.
Fahrzeugstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Trägern (2, 3, 52, 53) in einem Bereich der beabstandet von den den jeweiligen Träger umfassenden Schalenelementen (54) ein zweites Verbindungselement als Querstrebe (10, 63, 64) angeordnet ist.
Fahrzeugstruktur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Querstrebe (10, 63, 64) mit dem jeweiligen Träger (2, 3, 52, 53) verbunden ist.