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Die Erfindung betrifft einen Längsträger für einen Rohbau eines Kraftwagens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Derartige Längsträger sind beispielsweise bereits aus der
DE 10 2010 016 213 A1 oder aus der
DE 10 2005 031 843 A2 als bekannt zu entnehmen und als jeweilige, so genannte Kotflügelbank ausgebildet, welcher sich auf Höhe einer oberen Längsträgerebene innenseitig eines Eckbereichs zwischen einem Kotflügel und einer Fronthaube erstreckt. Diese Längsträger sind üblicherweise aus einer Mehrzahl von mittels jeweiliger Flansche miteinander gefügten Schalenelemente aus Blechschalen zusammengesetzt, um hierdurch eine entsprechend hohle Profilstruktur zu bilden. Bei den beiden besagten, bereits bekannten Längsträgern sind überdies jeweilige Energieabsorptionselemente vorgesehen, unter deren Vermittlung der jeweilige Kotflügel am korrespondierenden Längsträger abgestützt ist. Diese Energieabsorptionselemente dienen zur verbesserten Abstützung des Kotflügels an der jeweiligen Kotflügelbank, um beispielsweise bei einer Kollision mit einem Fußgänger entsprechend Energie zu absorbieren.
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Aus der
US 5 246 263 A ist ein Hinteraufbau eines Fahrzeugs bekannt, bei dem an einem Hinterkotflügel sowohl eine Hecksäule als auch ein Federbeindom und ein Verstärkungselement für den Hinterkotflügel angeordnet sind. Das sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Verstärkungselement weist dabei in einem umlaufenden Flanschbereich als Stoßabsorptionsmittel dienende Sicken auf mittels welcher ein Knicken oder Stauchen in einer Unfallsituation unterstützt werden soll.
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Aus der
US 4 684 151 A ist ein kontrolliert stauchbarer Fahrzeuglängsträger bekannt, der eine im Wesentlichen U-förmige Gestalt mit jeweils an den freien Enden der Seitenwände vorgesehene und senkrecht zu diesen verlaufende Flansche aufweist. Dabei sind sowohl in den Seitenwänden als auch in der Grundseite Sicken und zudem entsprechende Ausnehmungen in den Flanschen vorgesehen, um im Falle eines Aufpralls ein gezieltes Falten des Längsträgers zu ermöglichen.
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Aus der
US 2011/0272971 A1 ist eine Karosseriestruktur für einen Fahrzeugvorderteil bekannt mit einem sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden inneren Rahmenelement und einem daran angeordneten Versteifungselement. Das Versteifungselement weist dabei in Längsrichtung verlaufende Flansche, in Längs- und in Querrichtung verlaufende Sicken sowie eine Ausnehmung auf, welche einen Flansch durchgreift und bis in den Hauptkörper des Versteifungselements reicht.
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Aus der
US 2006/0290150 A1 ist eine Stoßstange für ein Kraftfahrzeug bekannt, welche mittels sogenannter Crashboxen an Längsträgern des Fahrzeugsabgestützt ist. Die Crashboxen weisen ein kastenartiges Hohlprofil auf und sind in Fahrzeughoch- und -querrichtung mit Sicken beziehungsweise Prägungen versehen, um bei einem Aufprall eine Energieaufnahme durch Verformung zu unterstützen.
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Gerade die Längsträger der oberen Längsträgerebene des Vorderwagens des Kraftwagenrohbaus erstrecken sich üblicherweise oberhalb eines korrespondierenden Radhauses bzw. Vorderrads, und somit außenseitig jeweiliger Längsträger einer Hauptlängsträgerebene. Insbesondere bei einer Frontalkollision des Kraftwagens mit einem Hindernis, beispielsweise einem Unfallpartner, mit geringer Breitenüberdeckung, einem so genannten Offset-Crash, werden diese Längsträger der oberen Längsträgerebene bzw. diese Kotflügelbänke mit erheblichen Kräften beaufschlagt, da die jeweiligen, innenseitig davon angeordneten Hauptlängsträger nur eingeschränkt zur Absorption der eingeleiteten Unfallkräfte herangezogen werden können. Vielmehr trifft das Hindernis dann im Bereich außenseitig des jeweils seitlich korrespondierenden Hauptlängsträgers auf den jeweiligen Längsträger bzw. die jeweilige Kotflügelbank der oberen Längsträgerebene und auch auf das darunter liegende Vorderrad auf. Gerade die Rückverlagerung des Vorderrads in Richtung einer Stirnwand der Fahrgastzelle des Kraftwagens kann jedoch zu erheblichen Problemen führen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Längsträger zu schaffen, welcher besonders günstig zur Absorption von Aufprallenergie herangezogen werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Längsträger mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Um einen Längsträger zu schaffen, welcher besonders günstig zur Aufnahme von Aufprallenergie herangezogen werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenigstens ein Schalenelement, welches den Längsträger bildet, ein Grundprofil mit einer Mehrzahl von Sicken aufweist, von welchem eine Mehrzahl von durch Unterbrechungen voneinander beabstandeten Flansche abstehen, wobei das Schalenelement zwischen einem inneren und einem äußeren weiteren Schalenelement angeordnet ist und jeweilige durchgängige Flansche eines der weiteren Schalenelemente mit Aufnahmesicken für einen jeweils zugeordneten Flansch der Mehrzahl von durch Unterbrechungen voneinander beabstandeter Flansche versehen sind. Erfindungsgemäß weist somit das entsprechende Schalenelement ein Grundprofil auf, das einerseits mehrere Sicken aufweist und andererseits eine Mehrzahl von so genannten Flanschfüßen, über welche das Schalenelement mit wenigstens einem weiteren Schalenelement des Längsträgers gefügt ist. Die entsprechend vorgesehenen Sicken sorgen dabei für eine gezielte Ausgestaltung des entsprechenden Schalenelements bzw. des Längsträgers insgesamt als Energieabsorptionselement bzw. als Deformationselement, welche infolge dieser geometrischen Ausführung eine gezielte Verformung unter Druckbeanspruchung ermöglicht. Dabei ist eine entsprechende Materialauswahl zu berücksichtigen, wobei sich insbesondere entsprechende Metalllegierungen, insbesondere entsprechende Metallbleche, für das Schalenelement anbieten. Durch die außerdem vorgesehenen Flansche, welche durch Unterbrechungen voneinander beabstandet sind und somit so genannte Flanschfüße bilden, wird zudem die gezielte Deformation bzw. Energieabsorption bei einer Druckbeanspruchung, wie diese beispielsweise bei einer Frontalkollision vorkommt, unterstützt. Dies bedeutet, dass durch die so genannten Flanschfüße bzw. die entsprechenden Unterbrechungen beim Faltenbeulen der Kotflügelbank infolge einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung eine übermäßige Materialanhäufung, welche zu einer Blockbildung führen könnte, vermieden wird. Vielmehr wird durch die durch Unterbrechungen voneinander beabstandeten Flansche ein gleichmäßiges Faltenbeulen bzw. Energieverzehren des Längsträgers erreicht, sodass dieser als gezielt wirkendes zusätzliches Deformationselement genutzt werden kann.
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Erfindungsgemäß ist das Schalenelement zwischen einem inneren und einem äußeren weiteren Schalenelement angeordnet, und die durchgängigen Flansche eines der weiteren Schalenelemente weisen Aufnahmesicken auf, die für jeweils einen zugeordneten Flansch der Mehrzahl von durch Unterbrechungen voneinander beabstandeten Flansche vorgesehen sind.
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Dies bedeutet, dass die durchgängigen Flansche des wenigstens einen weiteren Schalenelements eine Mehrzahl von entsprechenden Aufnahmesicken aufweist, durch welche die jeweiligen Flanschfüße aufgenommen werden können. Somit ergibt sich insgesamt ein besonders günstig zu fügender Längsträger.
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Alternativ hierzu sind auch andersartige Gestaltungen, insbesondere eine zweiteilige Gestaltung des Längsträgers, denkbar.
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Der erfindungsgemäße Längsträger eignet sich dabei insbesondere zum Einsatz als Kotflügelbank, also auf Höhe einer obersten Längsträgerebene des Vorderwagens der Kraftwagenkarosserie. Gleichfalls könnte die beschriebene Gestaltung auch bei anderen Längsträgern zum Einsatz kommen. Bei einer jeweiligen Kotflügelbank ergibt sich jedoch insbesondere der Vorteil, dass die zusätzlichen Anforderungen des Offset-Crashes, also des Unfalls mit geringer Breitenüberdeckung, besonders günstig erfüllt werden können.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich dabei als vorteilhaft gezeigt, wenn die Flansche an beiden Seiten des Grundprofils vorgesehen sind. Hierdurch ergibt sich eine besonders günstige Verbindung des besagten Schalenelements mit wenigstens einem weiteren Schalenelement des Längsträgers.
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Weiterhin hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Grundprofil zumindest im Wesentlichen U-förmig mit einem Profilboden und jeweils sich daran anschließenden Seitenschenkeln ausgebildet ist, von welchen die jeweiligen, durch Unterbrechungen voneinander beabstandeten Flansche abstehen. Mit anderen Worten ist somit insgesamt ein Schalenelement geschaffen, bei welchem die so genannten Profilkrempen mit entsprechenden Ausnehmungen beispielsweise in Form von Ausklinkungen versehen sind, um hierdurch die Mehrzahl von voneinander beabstandeten Flanschen zu bilden.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn der Profilboden des Grundprofils mit den Sicken versehen ist. Alternativ oder zusätzlich können jedoch auch die Seitenschenkel des Grundprofils mit Sicken versehen sein. Je nach Dimensionierung, Positionierung und Gestaltung der jeweiligen Sicken kann somit individuell und beispielsweise auf das Fahrzeuggewicht angepasst das Deformationsverhalten des jeweiligen Längsträgers eingestellt werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Sicken des Profilbodens und der Seitenschenkel in Längserstreckungsrichtung des Grundprofils versetzt zueinander angeordnet. Hierdurch kann auf besonders günstige Weise ein homogenes Faltenbeulen des Schalenelements bzw. des Längsträgers insgesamt im Falle einer unfallbedingten Druckbeaufschlagung erreicht werden.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn das Schalenelement in einem mittleren Längenbereich des Längsträgers vorgesehen ist. Somit können im vorderen bzw. hinteren Bereich des Längsträgers entsprechend stabile Abstützungen zu Anschlussbauteilen wie beispielsweise Türsäulen vorgesehen werden, wohingegen der mittlere Bereich des Längsträgers dann bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung entsprechend gezielt deformiert wird.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines günstigen Ausführungsbeispiels.
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Dabei zeigen:
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1 eine Seitenansicht auf eine Kraftwagenkarosserie mit einem entsprechenden seitlichen Längsträger einer oberen Längsträgerebene des Vorderwagens der Kraftwagenkarosserie;
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2 eine vergrößerte, leicht perspektivische Seitenansicht des Längsträgers der oberen Längsträgerebene des Vorderwagens der Kraftwagenkarosserie gemäß dem Detail II in 1, welcher aus einer Mehrzahl von mittels jeweiliger Flansche miteinander verbundenen Schalenelementen zusammengesetzt ist, wobei eines der Schalenelemente ein Grundprofil mit einer Mehrzahl von Sicken aufweist, von welchem eine Mehrzahl von durch Unterbrechungen voneinander beabstandeten Flanschen abstehen;
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3 eine perspektivische Seitenansicht auf das separat dargestellte Schalenelement mit der Mehrzahl von Sicken und der Mehrzahl von durch Unterbrechungen voneinander beabstandeten Flanschen.
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In 1 ist in einer Perspektivansicht ein Rohbau eines Kraftwagens in Form einer Personenkraftwagenkarosserie dargestellt. Insbesondere erkennbar ist dabei eine in Vorwärtsfahrtrichtung betrachtet linke Seitenwand 1, bei der sich nach vorne hin an einer Türsäule 2 in Form einer A-Säule ein seitlich korrespondierender Längsträger 3 einer oberen Längsträgerebene abstützt. Dieser Längsträger 3 wird üblicherweise auch als Kotflügelbank bezeichnet, da er den seitlich zugehörigen Kotflügel in einem oberen Eckbereich, in welchem der Kotflügel in die Fronthaube übergeht, trägt.
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Dieser linke Längsträger 3 der oberen Längsträgerebene ist in 2 in einer vergrößerten und perspektivischen Seitenansicht gemäß dem Detail II in 1 separat dargestellt. Dabei ist zunächst erkennbar, dass der Längsträger 1 aus einer Mehrzahl von Schalenelementen 4, 5 zusammengesetzt ist, welche mittels jeweiliger Flansche 6, 7 zusammengesetzt sind. Eines dieser Schalenelemente, nämlich das Schalenelement 5, ist in 3 in einer separaten Perspektivansicht dargestellt. Hierbei wird erkennbar, dass dieses Schalenelement 5 ein zumindest im Wesentlichen U-förmiges Grundprofil 8 aufweist, welches einen Profilboden 9 und sich jeweils seitlich daran anschließende Seitenschenkel 10, 11 hat. Von jedem dieser Seitenschenkel 10, 11 stehen eine Mehrzahl von Flanschen 7 zur Verbindung des Schalenelements 5 mit den anderen Schalenelementen 4 ab, welche durch jeweilige Unterbrechungen 12 voneinander beabstandet sind. Im Unterschied zu den anderen Schalenelementen 4, bei welchen jeweils durchgängige Flansche 6 zum Einsatz kommen, sind vorliegend also pro Seitenschenkel 10, 11 eine Mehrzahl von so genannten Flanschfüßen bzw. Flanschen 7 vorgesehen, die durch die jeweiligen Unterbrechungen 12 voneinander beabstandet sind. Dabei ist insbesondere erkennbar, dass einige der Unterbrechungen 12 bis in den jeweiligen Seitenschenkel 10, 11 hineinreichen. Durch die Art der Dimensionierung der Unterbrechungen 12, also insbesondere deren Breite und Länge innerhalb des jeweiligen Seitenschenkels 10, 11, kann auf im Weiteren noch näher beschriebene Weise das Deformationsverhalten des Schalenelements 5 eingestellt werden.
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Weiterhin ist aus 3 erkennbar, dass das Schalenelement 5 sowohl im Bereich des Profilbodens 9 als auch im Bereich der jeweiligen Seitenschenkel 10, 11 mit jeweiligen Sicken 13, 14 versehen ist. Diese Sicken 13 bzw. 14 sind vorliegend im Querschnitt bogenförmig gestaltet und erstrecken sich jeweils über die gesamte Breite des Profilbodens 9 bzw. der Seitenschenkel 10 und 11. Somit sind die jeweiligen Sicken 13, 14 nut- bzw. grabenartig ausgebildet, wobei insbesondere erkennbar ist, dass die Sicken 13 des Profilbodens 9 und die Sicken 14 der jeweiligen Seitenschenkel 10 und 11 vorliegend in Längserstreckungsrichtung des Grundprofils 8 versetzt zueinander bzw. hintereinander angeordnet sind. Einige der Sicken 14 innerhalb der Seitenschenkel 10 und 11 verlaufen dabei in Überdeckung mit den zugehörigen Flanschfüßen 7, wohingegen andere in Überdeckung mit den jeweiligen Unterbrechungen 12 angeordnet sind.
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Wie nun in Zusammenschau mit 2 erkennbar ist, ist das Schalenelement 5 vorliegend zwischen wenigstens einem inneren und einem äußeren weiteren Schalenelement 4 angeordnet. Hierbei sind jedoch andere Gestaltungen denkbar. Eines der Schalenelemente 4, welches durchgängige Flansche 6 aufweist, weist dabei eine Mehrzahl von Aufnahmesicken 15 auf, in welchen beim Zusammensetzen der jeweiligen Schalenelemente 4, 5 ein jeweils zugeordneter Flansch 7 bzw. Flanschfuß der Mehrzahl von durch die Unterbrechungen 12 voneinander beabstandeten Flansche 7 aufgenommen ist. Es ergibt sich hierdurch ein sägezahnartiges Ineinandergreifen der jeweiligen Flanschfüße 7 mit den korrespondierenden Aufnahmesicken 15 innerhalb der durchgängigen Flansche 6. Die jeweiligen Schalenelemente 4, 5 bzw. deren Flansche 6, 7 können dabei über jegliche gängig Fügetechnologien, beispielsweise durch Kleben oder Schweißen, miteinander verbunden sein. Durch die Schalenelemente 4, 5 wird dabei vorzugsweise ein umlaufend geschlossenes Hohlprofil erzeugt, welches den Längsträger 3 bildet.
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Es ist weiterhin erkennbar, dass das Schalenelement 5 lediglich in einem mittleren Bereich des Längsträgers 3 vorgesehen ist. Im Bereich eines Übergangs 16 zwischen dem Längsträger 3 und der korrespondierenden Türsäule 2 und auch am vorderen Ende des Längsträgers 3 ist hingegen das Schalenelement 5 nicht vorgesehen. Vielmehr endet dieses in einem jeweiligen Abstand zur Türsäule 2 hin bzw. zum vorderen Ende des Längsträgers 3 hin.
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Durch die beschriebenen Maßnahmen ist das Schalenelement 5 und somit der Längsträger 3 insgesamt als Deformationselement bzw. als Energieabsorptionselement ausgebildet, welches durch die beschriebene geometrische Ausführung in Kombination mit einer geeigneten Materialauswahl ein gezieltes Verformen unter Druckbeanspruchung ermöglicht. Hierdurch ist vorliegend insbesondere bei einer Frontalkollision mit geringer Breitenüberdeckung, dem so genannten Small-Overlap-Crash, ein verbessertes Deformationsvermögen des entsprechenden Längsträgers 3 der vorderen oberen Längsträgerebene ermöglicht. Im Falle eines solchen Frontalaufpralls mit geringer Breitenüberdeckung wird nämlich der seitlich zugeordnete Hauptlängsträger einer entsprechend unterhalb der oberen Längsträgerebene liegenden Hauptlängsträgerebene zumindest nicht vollständig beaufschlagt, sodass erhebliche Aufprallkräfte im Bereich des Vorderrads und auch des Längsträgers 3 der oberen Längsträgerebene bzw. auf die Kotflügelbank wirken. Durch die beschriebenen Maßnahmen kann somit der jeweilige Längsträger 3 unter gezielter Deformation Energie absorbieren. Die Sicken 13, 14 dienen dabei insbesondere zur Einstellung des Faltbeulverfahrens und die jeweiligen Flanschfüße 7 sorgen dafür, dass es nicht zu einer unerwünschten Blockbildung des Schalenelements 5 bzw. des Längsträgers 3 insgesamt kommen kann.
