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Die Erfindung betrifft ein Strukturbauteil für ein Fahrzeug gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1 sowie eine Fahrzeugstruktur mit einem solchen Strukturbauteil gemäß der Gattung des Patentanspruchs 8.
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Strukturbauteile für Fahrzeuge und Fahrzeugstrukturen mit einem solchen Strukturbauteil, welche einen Teil einer Fahrzeugkarosserie ausbilden, sind in zahlreichen Variationen bekannt. Die Strukturbauteile können dazu ausgelegt werden, um in einer Unfallsituation wirkende Kräfte und/oder Energien abzubauen und/oder weiterzuleiten. Des Weiteren kann ein Strukturbauteil einen zwischen zwei Endbereichen angeordneten Hohlraum aufweisen. in diesem Hohlraum kann ein Medium gespeichert werden.
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Des Weitern sind Druckspeicher bekannt, welche ein Strukturbauteil zumindest teilweise ausbilden oder welche in ein Strukturbauteil intergeriert werden können. Der Druckspeicher kann hierbei beispielsweise Druckluft für ein Luftfederfahrwerk zur Verfügung stellen.
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Aus der
DE 20 2012 102 721 U1 ist ein Druckluftbehälter zum Einsatz in Fahrzeugen bekannt, welcher in Form eines 4-Kant Hohlprofils ausgebildet ist und ein Strukturbauteil des Fahrzeugs ausbildet oder das Strukturbauteil zumindest teilweise ersetzt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Strukturbauteil für ein Fahrzeug und eine Fahrzeugstruktur mit einem solchen Strukturbauteil bereitzustellen, welches ein zusätzliches Volumen für ein zu speicherndes Medium zur Verfügung stellt und weiterhin gut in die Fahrzeugstruktur eingebunden werden kann.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Bereitstellung eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Fahrzeugstruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein Strukturbauteil für ein Fahrzeug bereitzustellen, welches ein zusätzliches Volumen für ein zu speicherndes Medium zur Verfügung stellt und weiterhin gut in die Fahrzeugstruktur eingebunden werden kann, ist ein Querschnitt eines Hohlraums, welcher zwischen zwei Endbereichen angeordnet ist, an welchen jeweils ein Abschlusselement angeordnet ist, größer als ein Querschnitt der beiden Abschlusselemente ausgebildet.
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Zudem wird eine Fahrzeugstruktur mit einem Stoßfängerquerträger und zwei Crashboxen vorgeschlagen, welche jeweils mit einem Längsträger und dem Stoßfängerquerträger gekoppelt sind. Der Stoßfängerquerträger bildet ein solches Strukturbauteil aus, welches ein zusätzliches Volumen für ein zu speicherndes Medium zur Verfügung stellt und weiterhin gute Crasheigenschaften aufweist.
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Unter einem Strukturbauteil wird im Folgenden ein Bauteil verstanden, welches bei einem Unfall wirkende Kräfte und/oder Energien abbaut und/oder weiterleitet. Bei bekannten Strukturbauteilen ist der Querschnitt des Hohlraums im Wesentlichen genauso groß wie der Querschnitt der Abschlusselemente bzw. der Endbereiche. Das erfindungsgemäße Strukturbauteil kann beispielsweise einem Längsträger und/oder einem Querträger entsprechen. In vorteilhafter Weise können die Abschlusselemente geeignete Verbindungsbereiche zu weiteren Fahrzeugbauteilen ausbilden, wobei der kleinere Querschnitt der Abschlusselemente eine gute Anbindung und/oder Kopplung zu den anderen Fahrzeugbauteilen ermöglicht. Hierbei kann der Querschnitt der Abschlusselemente so ausgeführt werden, dass die anderen Fahrzeugbauteile für die Anbindung und/oder Kopplung mit dem erfindungsgemäßen Strukturbauteil nicht verändert werden müssen, sondern ihre Form beibehalten können. Dadurch können in vorteilhafter Weise bei einem Unfall wirkende Energien und/oder Kräfte besser auf die weiteren Fahrzeugbauteile übertagen oder von den weiteren Fahrzeugbauteilen besser aufgenommen werden. Des Weiteren kann der größere Querschnitt des Hohlraums ein vergrößertes Volumen für das aufzunehmende Medium zwischen den beiden Abschlusselementen bereitstellen. Dadurch vergrößert sich in vorteilhafter Weise das Speichervolumen, so dass eine größere Menge des Mediums gespeichert werden kann. In vorteilhafter Weise kann der Querschnitt des Hohlraums an das benötigte Speichervolumen angepasst werden.
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Eine Fahrzeugstruktur umfasst im Folgenden zumindest den Stoßfängerquerträger und zwei Crash boxen, welche jeweils mit einem Längsträger und dem Stoßfängerquerträger gekoppelt sind. In vorteilhafter Weise kann durch das vergrößerte Volumen des Hohlraums des den Stoßfängerquerträger ausbildenden Strukturbauteils ein Druckbehälter. in dem Stoßfängerquerträger angeordnet werden. Alternativ kann der Stoßfängerquerträger den Druckbehälter ausbilden. Dadurch, dass der Druckbehälter in dem Stoßfängerquerträger angeordnet ist oder von dem Stoßfängerquerträger ausgebildet wird, kann in vorteilhafter Weise Bauraum im Fahrzeug eingespart werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Strukturbauteils kann ein Druckbehälter in dem Hohlraum angeordnet werden, welcher das Medium speichert. Der Druckbehälter kann in vorteilhafter Weise von einer den Hohlraum umgebenden Wandung vor äußeren Einflüssen geschützt werden.
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In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Strukturbauteils kann eine den Hohlraum begrenzende Wandung mit den beiden Abschlusselementen einen Druckbehälter ausbilden. In vorteilhafter Weise kann ein als Druckbehälter ausgeführtes Bauteil eingespart werden. Des Weiteren ist das Strukturbauteil bereits an das Fahrzeugmodell angepasst.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Strukturbauteils können die beiden Endbereiche jeweils mit dem korrespondierenden Abschlusselement gasdicht verschweißt werden. Dadurch können bei der Ausführungform, in welcher der Druckbehälter im Hohlraum angeordnet ist, keine Fremdstoffe in den Hohlraum gelangen, welche den Druckbehälter beschädigen könnten. Des Weiteren kann bei der Ausführung, in welcher der Druckbehälter von der Wandung des Strukturbauteils und den Abschlusselementen ausgebildet wird, ein Entweichen des gespeicherten Mediums im Verbindungsbereich und ein Druckabfall verhindert oder zumindest erschwert werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Strukturbauteils können die Abschlusselemente als Aluminium-Fließpressteile ausgeführt werden. Durch die Verwendung von Aluminium als leichtes Material, kann der Leichtbaugedanke unterstützt und das Fahrzeuggewicht reduziert werden. Des Weiteren können in vorteilhafter Weise in einem Fließpressverfahren unterschiedliche Formen und Abmessungen für die Abschlusselemente umgesetzt werden.
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In weiterer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Strukturbauteils können die Abschlusselemente geeignet sein, um von weiteren Fahrzeugbauteilen zumindest teilweise umgriffen zu werden. In vorteilhafter Weise kann durch das Umgreifen des Abschlusselementes, eine gabelartige Anbindung des Fahrzeugbauteils an das Abschlusselement erzielt werden. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine feste und steife Verbindung zwischen dem Fahrzeugbauteil und dem Abschlusselement umgesetzt werden, über welche bei einem Crash auftretende Energien und Kräfte abgebaut und/oder weitergeleitet werden können.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Strukturbauteils kann das Strukturbauteil als Aluminium-Extrusionsprofil ausgeführt werden. Dadurch wird der Leichtbaugedanke in vorteilhafter Weise weiter unterstützt. Des Weiteren können durch ein Extrusionsverfahren Strukturbauteile in großer Stückzahl einfach und kostengünstig hergestellt werden.
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In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugstruktur können die Crashboxen jeweils ein Abschlusselement des Stoßfängerquerträgers gabelartig umgreifen. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine feste und steife Verbindung zwischen der Crashbox und dem korrespondierenden Abschlusselement umgesetzt werden.
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In weiterer vorteilhafter. Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugstruktur können die Wände der beiden Crashboxen und die Wände des korrespondierenden Längsträgers in Fahrzeuglängsrichtung fluchtend angeordnet werden. In vorteilhafter Weise kann durch die fluchtende Anordnung eine gute Kraft und/oder Energieübertagung zwischen dem Längsträger und der korrespondierenden Crash box erzielt werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen. Hierbei zeigt:
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1 einen schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Strukturbauteils für ein Fahrzeug, und
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2 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts einer erfindungsgemäßen Fahrzeugstruktur mit dem Strukturbauteil aus 1.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, weist das dargestellte Ausführungsbeispiel eines Strukturbauteils 20 für ein Fahrzeug einen zwischen zwei Endbereichen 22 angeordneten Hohlraum 21 auf, in welchem ein nicht näher dargestelltes Medium gespeichert ist. An den beiden Endbereichen 22 ist jeweils ein Abschlusselement 24 angeordnet, welches den korrespondierenden Endbereich 22 verschließt. Erfindungsgemäß ist ein Querschnitt QS2 des Hohlraums 21 größer als ein Querschnitt QS1 der beiden Abschlusselemente 24 ausgebildet.
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Wie aus 2 ersichtlich ist, umfasst das ausschnittsweise dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fahrzeugstruktur 1 einen Stoßfängerquerträger 20.1 und zwei Crashboxen 30, welche jeweils mit einem Längsträger 50 und dem Stoßfängerquerträger 20.1 gekoppelt sind, wobei im dargestellten Ausschnitt nur eine Crashbox 30 und nur ein Längsträge 50 sichtbar sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist Stoßfängerquerträger 20.1 als erfindungsgemäßes Strukturbauteil 20 ausgeführt.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, verschließt ein erstes Abschlusselement 24 einen linkseitig angeordneten Endbereich 22 und ein zweites Abschlusselement 24 verschließt einen rechtsseitig angeordneten Endbereich 22 des Strukturbauteils. Die beiden Abschlusselemente 24 reduzieren in einem Übergangsbereich 26 jeweils den größeren Querschnitt QS2 der Endbereiche 22 des Strukturbauteils 20 auf den kleineren Querschnitt QS1 eines Anschlussbereichs 28. Das bedeutet, dass der Querschnitt der Abschlusselemente 24 nimmt vom Endbereich 22 ausgehend nach außen ab. Hierbei weisen die Abschlusselemente 24 jeweils einen Anschlussbereich 28 mit gleichbeliebendem Querschnitt QS1 auf, welcher kleiner als der Querschnitt QS2 des Hohlraums 21 ist. Im Anschlussbereich 28 sind mindestens zwei Auflageflächen 28.1 an den Abschlusselementen 24 ausgebildet, über welche die Abschlusselemente 24 mit weiteren Fahrzeugbauteilen gekoppelt werden können.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, bildet im dargestellten Ausführungsbeispiel eine den Hohlraum 21 begrenzende Wandung 21.1 mit den beiden Abschlusselementen 24 einen Druckbehälter aus. Hierbei ist der Querschnitt QS2 des Hohlraums 21 an das benötigte Speichervolumen angepasst. Die Abschlusselemente 24 weisen jeweils eine Mittelwand 24.1 auf, welche den Hohlraum 21 bzw. den Druckbehälter stirnseitig verschließt. Die Mittelwand 24.1 ist zwischen den beiden Auflageflächen 28.1 im Anschlussbereich 28 angeordnet. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Mittelwand 24.1 auch in einem anderen Bereich angeordnet werden.
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In einem alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann ein Druckbehälter im Hohlraum 21 angeordnet werden, wobei der Druckbehälter das Medium speichert und der Querschnitt QS2 des Hohlraums 21 an den Platzbedarf des Druckbehälters angepasst ist.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, sind die beiden Endbereiche 22 jeweils mit dem korrespondierenden Abschlusselement 24 gasdicht verschweißt. Durch die gasdichte Schweißverbindung 22.2 wird ein Entweichen des Mediums im Verbindungsbereich unterbunden oder zumindest erschwert. Des Weiteren ist eine Schweißverbindung stabil und dauerhaft.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, sind die Abschlusselemente 24 als Aluminium-Fließpressteile ausgeführt. Hierbei wird ein Werkstoff eines Rohteils unter Einwirkung eines hohen Druckes zum Fließen gebracht und ein Stempel drückt das Rohteil durch eine formgebende, im Querschnitt verminderte, Werkzeugöffnung. Alternativ können die Abschlusselemente 24 auch durch Warmumformen oder Kaltumformen oder durch andere geeignete Verfahren hergestellt werden. Das Strukturbauteil 20 ist als Aluminium-Extrusionsprofil ausgeführt. Alternativ kann das Strukturbauteil 20 auch durch andere geeignete Verfahren hergestellt werden.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, sind die Abschlusselemente 24 geeignet, um von weiteren Fahrzeugbauteilen 30 zumindest teilweise umgriffen zu werden.
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Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, ist die Crashbox 30 zwischen dem Abschlusselement 24 des Stoßfängerquerträgers 20.1 und dem Längsträger 50 angeordnet. Die Crashbox 30 umgreift das korrespondierende Abschlusselement 24 des Stoßfängerquerträgers 20.1 gabelartig. Der Querschnitt QS1 des Abschlusselements 24 ist an die Crashbox 30 angepasst, so dass die Crashbox 30 auf den Auflageflächen 28.1 im Anschlussbereich 28 des Abschlusselements 24 aufliegen kann. Durch die gabelartige Verbindung zwischen dem Abschlusselement 24 und der Crashbox 30 kann in einer Unfallsituation eine Krafteinleitung oder eine Energieeinleitung von dem Querträger 20.1 auf die beiden Crashboxen 30 ermöglicht bzw. verbessert werden.
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Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, sind die Wände 32 der Crashbox 30 und die Wände 52 des Längsträgers 50 in Fahrzeuglängsrichtung x fluchtend angeordnet. Dadurch kann in einer Unfallsituation eine Krafteinleitung oder eine Energieeinleitung von der Crashbox 30 auf den korrespondierenden Längsträger 50 ermöglicht bzw. verbessert werden. In vorteilhafter Weise wird eine in der Unfallsituation wirkende Kraft oder Energie von dem Stoßfängerquerträger 20.1 auf die beiden Crashboxen 30 übertagen, welche zumindest einen Teil der wirkenden Kraft oder Energie abbauen und auf den korrespondierenden Längsträger 50 übertragen.
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Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, ist die Crashbox 30 über einen Flansch 40 mit dem Längsträger 50 verbunden. Es sind aber auch andere geeignete Verbindungen umsetzbar.
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Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, wird durch das Speichern des Mediums im Strukturbauteil 20 Bauraum außerhalb des Strukturbauteils 20 eingespart, ohne dass das Unfallverhalten der korrespondierenden Fahrzeugstruktur 1 negativ beeinflusst wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugstruktur
- 20
- Strukturbauteil
- 20.1
- Stoßfängerquerträger
- 21
- Hohlraum
- 21.1
- Wandung
- 22
- Endbereich
- 22.2
- Schweißverbindung
- 24
- Abschlusselement
- 24.1
- Mittelwand
- 26
- Übergangsbereich
- 28
- Anschlussbereich
- 28.1
- Auflagefläche
- 30
- Crashbox
- 32
- Wand
- 40
- Verbindung Flansch
- 50
- Längsträger
- 52
- Wand
- QS1
- Querschnitt des Hohlraums
- QS2
- Querschnitt des Abschlusselements
- x
- Fahrzeuglängsrichtung
- y
- Fahrzeugquerrichtung
- z
- Fahrzeughochrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202012102721 U1 [0004]
