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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Querträger und mit zumindest einem Belüftungselement.
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Um modernen Kraftfahrzeugen eine ausreichende Steifigkeit im Fahrbetrieb zu verleihen und zudem eine ausreichende passive Sicherheit bei einem Unfall sicherzustellen, werden Trägerstrukturen eingesetzt, welche Querträger und Längsträger aufweisen.
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Die gattungsbildenden
DE 10 2015 109 702 A1 beschreibt eine Verschlussvorrichtung zum Verschließen eines Kühlers eines Fahrzeuges. Die Verschlussvorrichtung umfasst mindestens ein Verschlusselement zum Regulieren eines Lufteinlasses zum Kühler sowie ein Trägerelement zur Aufnahme des Verschlusselements. Zudem weist die Verschlussvorrichtung ein Deformationselement zur Absorption von Aufprallenergie an dem Fahrzeug auf.
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Aus der
DE 10 2011 053 158 A1 ist ein Stoßfängersystem für ein Kraftfahrzeug bekannt. Das Stoßfängersystem umfasst quer zur Fahrtrichtung angeordnete Querträger sowie mit den Querträgern gekoppelte Längsträger. Im Falle eines Frontalaufpralls mit sehr geringer Überdeckung ist der Querträger dazu vorgesehen, dass ein Endabschnitt einknickt und sich dabei an einem dahinter angeordneten Deformationselement abstützt.
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Die
DE 20 2015 102 707 U1 beschreibt ein Fahrgestell eines Fahrzeugrahmens mit einer Vielzahl von Schienen und einem Querträger. An einem ersten Ende des Fahrgestells ist ein Ablenkelement befestigt, welches eine erste Wand, eine zweite Wand und eine Vielzahl von Seitenwänden aufweist. Die Seitenwände sind nebeneinander angeordnet und erstrecken sich zwischen der ersten Wand und der zweiten Wand. An dem Fahrzeugrahmen ist eine Stoßstange befestigt und distal von dem Ablenkelement bezüglich des Fahrzeugrahmens angeordnet. Das Ablenkelement ist zumindest teilweise unter der Stoßstange angeordnet.
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Aus der
DE 20 2014 104 655 U1 ist eine Frontseitenbaugruppe für ein Fahrzeug bekannt. Die Frontseitenbaugruppe umfasst einen Rahmenlängsträger sowie eine vor diesem angeordnete Stoßstange. Des Weiteren ist ein Prallblech mit einem vorderen Schenkel vorgesehen, welcher sich außerhalb von der Stoßstange erstreckt und an dieser befestigt ist. Das Prallblech umfasst zudem einen hinteren Schenkel, welcher sich von einem äußeren Ende des vorderen Schenkels zu dem Rahmenlängsträger hin erstreckt. Um zu verhindern, dass der hintere Schenkel in einem Zusammenstoß nach hinten gleitet, ist ein Greifbügel vorgesehen, welcher an dem Rahmenlängsträger hinter dem hinteren Schenkel befestigt ist.
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Die
WO 2013/006124 A1 beschreibt eine Sicherheitseinrichtung für ein Kraftfahrzeug. Die Sicherheitseinrichtung umfasst eine Führungseinheit, welche an einem vorderen Bereich eines Rahmens des Kraftfahrzeugs festgelegt ist. Die Führungseinheit umfasst ein Gehäuse sowie ein gegenüber dem Gehäuse teleskopierbares Führungselement. Das Führungselement ist bei einem Unfall aus dem Gehäuse ausfahrbar.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches eine besonders hohe Funktionalität aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben.
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Die Erfindung geht von einem Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Querträger und mit zumindest einem Belüftungselement aus, wobei das zumindest eine Belüftungselement mit dem wenigstens einen Querträger verbunden ist. Das wenigstens eine Belüftungselement ist zum Belüften von in Fahrtrichtung hinter dem Querträger angeordneten Fahrzeugkomponenten ausgebildet. Der Querträger kann beispielsweise bereichsweise einen Hohlprofilquerschnitt aufweisen. Das Belüftungselement kann dazu ausgebildet sein, einen Luftstrom, beispielsweise einen Fahrtwind, gezielt umzulenken um dadurch bestimmte Bereiche des Kraftfahrzeugs gezielt zu kühlen. Weiterhin ist ein mit dem Belüftungselement verbundenes Schockabsorberelement vorgesehen. Dies ist von Vorteil, da durch das Schockabsorberelement ein besonders wirksames Absorbieren von bei einem Unfall auf das Belüftungselement einwirkender Verformungsenergie, welche auch als Unfallenergie bezeichnet werden kann, ermöglicht ist. In das Schockabsorberelement kann ein Energieabsorber zum zumindest teilweisen Absorbieren von unfallbedingter Verformungsenergie integriert sein. Das Schockabsorberelement kann beispielsweise als Crashbox ausgebildet sein.
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Gemäß der Erfindung erstreckt sich das Belüftungselement zumindest bereichsweise in Fahrzeugquerrichtung von einem Endbereich des Querträgers weg. Dies ist von Vorteil, da das Belüftungselement damit ebenso wie der Querträger bei einem Unfall auftretende Verformungsenergie zumindest teilweise absorbieren und damit zum Schutz der Fahrzeugkomponenten betragen kann. Somit trägt das Belüftungselement einerseits zur Verbesserung der passiven Sicherheit des Kraftfahrzeugs bei und ist andererseits zur gezielten Belüftung der Fahrzeugkomponenten ausgebildet. Das Belüftungselement kann somit einerseits die Funktion der Energieabsorption (bei einem Unfall) als auch Belüftungsfunktionen übernehmen, wodurch das Kraftfahrzeug insgesamt eine, gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Fahrzeugen, verbesserte Funktionalität aufweist. Der Querträger kann beispielsweise an einem Stützbereich wenigstens mittelbar mit zumindest einem Trägerbauteil (welches beispielsweise als Längsträger ausgebildet sein kann) des Kraftfahrzeugs verbunden sein. Unter dem Begriff „zumindest mittelbar verbunden“ ist allgemein zu verstehen, dass zwischen dem Querträger und dem Trägerbauteil beispielsweise auch ein Energieabsorptionselement, welches beispielsweise als sogenannte Crashbox ausgebildet sein kann, vorgesehen sein kann.
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Weiterhin ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass sich das Schockabsorberelement zumindest bereichsweise in Fahrzeugquerrichtung von dem Endbereich des Querträgers weg erstreckt und mit dem Querträger verbunden ist. Dies ist von Vorteil, da hierdurch auch unfallbedingte Kräfte auf den Querträger übertragen werden können, wenn es im Rahmen eines Unfalls zu einem Zusammenstoß zwischen dem Schockabsorberelement und einem Objekt kommt. Das Schockabsorberelement kann sich in vorteilhafter Weise in Fahrzeugquerrichtung bis zu einem Rad des Kraftfahrzeugs erstrecken, wodurch auch bei Unfällen mit geringer Querüberdeckung (small overlap Unfälle) ein besonders wirksamer Insassenschutz erreicht werden kann.
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Zusätzlich zur Fahrzeugquerrichtung kann sich das Belüftungselement auch bereichsweise entlang einer Fahrzeuglängsachse und damit beispielsweise entgegen der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs erstrecken. Somit kann das Belüftungselement in einem Winkel zu der Fahrzeuglängsachse und zu der Fahrzeugquerrichtung ausgerichtet sein. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine seitliche Anströmung von Fahrzeugkomponenten, indem beispielsweise Fahrtwind mittels des Belüftungselements zumindest teilweise in Fahrzeugquerrichtung umgelenkt werden kann.
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Das Belüftungselement kann beispielsweise plattenförmig ausgebildet sein, wodurch das Belüftungselement besonders kostengünstig herstellbar ist.
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Das Belüftungselement kann in Fahrzeugquerrichtung zumindest mittelbar an ein Ende des Querträgers angeschlossen sein. Dadurch ist eine Einleitung von unfallbedingten, auf das Belüftungselement einwirkenden Kräften an dem Endbereich des Querträgers ermöglicht. Durch das Einleiten der Kräfte an dem Endbereich kann der Querträger einer besonders günstigen Biegebeanspruchung unterzogen werden, welche ein sanfteres Absorbieren von Verformungsenergie ermöglicht.
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Das Belüftungselement und der Querträger können an dem Endbereich auch in gegenseitiger Überlappung in der Fahrtrichtung angeordnet sein. Dies ist von Vorteil, da im Bereich dieser Überlappung eine Hintereinanderschaltung des Querträgers und des Belüftungselements in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs gegeben ist, wodurch eine besonders wirksame Aufnahme von Verformungsenergie bei einem Unfall sowohl durch das Belüftungselement als auch durch den Querträger gegeben ist.
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Bei den Fahrzeugkomponenten, welche mittels des Belüftungselements belüftet werden können, kann es sich beispielsweise um Fahrzeugkühler, also beispielsweise Luft-Wasser-Wärmetauscher oder um Bremsscheiben handeln, um nur einige Beispiele zu nennen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Belüftungselement Belüftungsöffnungen zum Belüften der in Fahrtrichtung hinter dem Querträger angeordneten Fahrzeugkomponenten auf. Dies ist von Vorteil, da mittels derartiger Belüftungsöffnungen gleichzeitig ein aufwandsarmes und gezieltes Anströmen der Fahrzeugkomponenten mit Fahrtwind ermöglicht ist. Die Belüftungsöffnungen können beispielsweise wabenförmig angeordnet und zusätzlich oder alternativ wabenförmig ausgebildet sein. Eine derartige wabenförmige Anordnung ermöglicht es, besonders viele Belüftungsöffnungen auf einem besonders geringem Raum anzuordnen. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine besonders große Luftmenge mittels der Belüftungsöffnungen auf die Fahrzeugkomponenten ausgerichtet werden kann. Sind die Belüftungsöffnungen wabenförmig ausgebildet, so ergibt sich eine besonders hohe Steifigkeit des Belüftungselement.
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Jeweilige Öffnungslängsachsen zumindest einiger der Belüftungsöffnungen können in vorteilhafter Weise auch einen Winkel mit der Fahrzeuglängsachse einschließen oder windschief zu der Fahrzeuglängsachse ausgerichtet sein. Die Öffnungslängsachsen können auch windschief zueinander angeordnet sein oder einen Öffnungswinkel miteinander einschließen. Durch das einschließen des Winkels oder durch das windschiefe Ausrichten können die Öffnungslängsachsen besonders gezielt auf die zu belüftenden Fahrzeugkomponenten ausgerichtet sein. Dadurch ist eine besonders wirksame Belüftung der Fahrzeugkomponenten ermöglicht.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der wenigstens eine Querträger Belüftungslöcher zum Belüften der in Fahrtrichtung hinter dem Querträger angeordneten Fahrzeugkomponenten auf. Dies ist von Vorteil, da hierdurch auch der Querträger zur Belüftung der Fahrzeugkomponenten beitragen kann. Die Belüftungslöcher können allgemein ebenso wie die Belüftungsöffnungen des Belüftungselements ausgebildet sein. Durch das Vorsehen der Belüftungslöcher an dem Querträger kann einerseits Gewicht eingespart werden, und andererseits eine besonders weitgehende Belüftung der Fahrzeugkomponenten sichergestellt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Schockabsorberelement an einem Längsträger des Kraftfahrzeugs abgestützt. Dies ist von Vorteil, da hierdurch auf besonders einfache Weise ein unfallbedingtes Wegknicken des Schockabsorberelements zumindest erschwert werden kann. Trifft bei einem Unfall ein Objekt auf das Schockabsorberelement auf, so kann letzteres somit an dem Längsträger abgestützt werden. Das Schockabsorberelement kann beispielsweise unter Vermittlung eines Stützelements an dem Längsträger abgestützt sein. Das Stützelement kann beispielsweise als Versteifungsrippe ausgebildet sein.
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Eine besonders gute Dämpfung kann beispielsweise erzielt werden, wenn das Schockabsorberelement als Stoßdämpfer, insbesondere als fluidbefüllter Hydraulikzylinder oder als fluidbefüllter Pneumatikzylinder ausgebildet ist. Durch den Einsatz solcher Zylinder kann der Anteil an plastisch verformten Fahrzeugkomponenten bei einem Unfall besonders gering gehalten werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Schockabsorberelement Durchgangsöffnungen und/oder Lamellen, zum Ausrichten eines Luftstroms auf die Fahrzeugkomponenten auf. Dies ist von Vorteil, da hierdurch ein besonders aufwandsarmes Ausrichten des Luftstroms auf die Fahrzeugkomponenten gegeben ist. Die Durchgangsöffnungen können beispielsweise kegelstumpfförmig ausgebildet sein. Die Durchgangsöffnungen können sich beispielsweise entgegen der Fahrtrichtung bzw. der Fahrzeuglängsachse kegelstumpfförmig verengen, wodurch eine Beschleunigung des Luftstroms bei dessen Durchtritt durch die Durchgangsöffnungen des Schockabsorberelements bewirkt und dadurch ein Kühlen der Fahrzeugkomponenten mit verbessertem Wärmeübergang ermöglicht ist.
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Die Belüftungsöffnungen können allgemein ebenso wie die Durchgangsöffnungen ausgebildet sein, wodurch eine besonders gezielte Kühlung der Fahrzeugkomponenten ermöglicht ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung überragt das Belüftungselement das Schockabsorberelement und/oder den Querträger zumindest bereichsweise in Fahrzeughochrichtung. Dies ist von Vorteil, da hierdurch mittels des Belüftungselements auch zumindest ein Teil des Luftstroms an dem Schockabsorberelement gerichtet vorbeigeführt werden kann, wodurch insgesamt durch das Belüftungselement auch verschiedene Fahrzeugkomponenten gezielt angeströmt werden können.
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Überragt das Belüftungselement auch den Querträger, so kann durch das Belüftungselement auch dann Unfallenergie aufgenommen werden, wenn bei dem Unfall ein Objekt oberhalb oder unterhalb des Querträgers auf das Kraftfahrzeug auftrifft.
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Das Belüftungselement kann das Schockabsorberelement und/oder den Querträger allgemein in Fahrzeughochrichtung nach oben sowie in Fahrzeughochrichtung nach unten überragen. Überragt das Belüftungselement das Schockabsorberelement und/oder den Querträger in Fahrzeughochrichtung sowohl nach oben als auch nach unten, so kann eine besonders große, mittels des Belüftungselements ausgerichtete Luftmenge an einander gegenüberliegenden Seiten des Querträgers bzw. des Schockabsorberelements vorbei und auf die zu kühlenden Fahrzeugkomponenten geführt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Belüftungselement unter Vermittlung des Schockabsorberelements mit dem Querträger verbunden. Dies ist von Vorteil, da hierdurch eine stufenweise, gezielte Deformation des Belüftungselements, des Schockabsorberelements und schließlich des Querträgers bei einem unfallbedingten Aufprall eines Objekts auf das Belüftungselement ermöglicht ist. Das Belüftungselement kann unmittelbar an dem Schockabsorberelement abgestützt sein, wodurch ein ungünstiges Verkippen des Belüftungselements relativ zu dem Schockabsorberelement während einer unfallbedingten Verformung zumindest weitgehend ausgeschlossen werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind der Querträger, das Belüftungselement und das Schockabsorberelement einteilig ausgebildet. Dieses von Vorteil, da hierdurch besonders wenige Befestigungsmittel, beispielsweise Schrauben, benötigt werden, um den Querträger, das Belüftungselement und das Schockabsorberelement an dem Kraftfahrzeug festzulegen.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen.
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Im Folgenden ist die Erfindung noch einmal anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels erläutert. Hierzu zeigt:
- 1 eine Perspektivansicht auf einen Teilbereich einer Trägerstruktur eines aus dem Stand der Technik bekannten Personenkraftwagens;
- 2 eine Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einem Querträger und einem Belüftungselement entlang einer Fahrzeughochrichtung des Kraftfahrzeugs; und
- 3 eine Detailansicht eines Teilbereichs des Querträgers und des Belüftungselements gemäß einer in 2 gezeigten Ansichtsrichtung A.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine Perspektivansicht auf einen Teilbereich einer aus dem Stand der Technik bekannten Trägerstruktur 70 eines Personenkraftfahrzeugs. Die Trägerstruktur 70 umfasst eine Querverstrebung 72, welche an deren, einander gegenüberliegenden Verstrebungsendbereichen mit jeweils einer Prallbox 76 an jeweils einer Längsverstrebung 74 der Trägerstruktur 70 angeschlossen ist. Die beiden Prallboxen 76 dienen zur Schockabsorption bei einem unfallbedingten Aufprall eines Objekts auf die Querverstrebung 72 und können - je nach Intensität des Aufpralls - eine plastische Verformung der jeweiligen Längsverstrebung 74 verhindern.
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In 2 ist beispielhaft ein Koordinatensystem mit einer Fahrzeughochrichtung H, einer Fahrtrichtung L und einer Fahrzeugquerrichtung Q eines Kraftfahrzeugs 10 gezeigt. Die Fahrtrichtung L entspricht dabei auch einer Fahrzeuglängsrichtung des in 2 lediglich ausschnittsweise gezeigten Kraftfahrzeugs 10.
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Das Kraftfahrzeug 10 umfasst wenigstens einen Querträger 12 und zumindest ein Belüftungselement 20. Das Belüftungselement 20 ist vorliegend unter Vermittlung eines mit dem Belüftungselement 20 verbundenen Schockabsorberelements 30 mit dem Querträger 12 verbunden. Das Belüftungselement 20 erstreckt sich zumindest bereichsweise in Fahrzeugquerrichtung Q von einem Endbereich 14 des Querträgers 12 weg in Richtung eines Rades 26 des Kraftfahrzeugs 10, wobei das Belüftungselement 20 zum Belüften von in Fahrtrichtung L hinter dem Querträger 12 angeordneten Fahrzeugkomponenten 11 ausgebildet ist. Der Querträger 12, das Belüftungselement 20 und das Schockabsorberelement 30 können einteilig ausgebildet sein.
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Der Querträger 12 ist über einen Schockabsorber 19 mit einem Längsträger 18 des Kraftfahrzeugs 10 verbunden. Mit anderen Worten ist der Querträger 12 unter Vermittlung des Schockabsorbers 19 mit dem Längsträger 18 verbunden. Der Schockabsorber 19 kann auch als Energieabsorptionselement bezeichnet werden und beispielsweise als sogenannte Crashbox ausgebildet sein.
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Das Belüftungselement 20 weist - wie insbesondere aus 3 hervorgeht - eine Vielzahl an Belüftungsöffnungen 22 auf, welche zum Belüften der in Fahrtrichtung L hinter dem Querträger 12 angeordneten Fahrzeugkomponenten 11 dienen.
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Das Belüftungselement 20 kann allgemein als steife, luftdurchlässige Platte ausgebildet sein.
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Strömt ein Umgebungsluftstrom 50, beispielsweise Fahrtwind, auf das Belüftungselement 20, so kann mittels der Belüftungsöffnungen 22 der Umgebungsluftstrom 50 in einen, auf die jeweiligen Fahrzeugkomponenten 11 ausgerichteten Luftstrom 24 umgewandelt werden. Zudem weist der Querträger 12 Belüftungslöcher 16 zum Belüften der in Fahrtrichtung L hinter dem Querträger 12 angeordneten Fahrzeugkomponenten 11 auf.
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Das Schockabsorberelement 30 kann auch als Querträger-Extension bezeichnet werden und kann ebenso wie der Querträger 12 und der Längsträger 18 Bestandteil eines sogenannten Crashmanagementsystems (kurz: CMS) sein. Das Schockabsorberelement 30 kann an einem Ende 13 des Querträgers 12 unmittelbar mit diesem verbunden sein. Wie in 2 erkennbar ist, erstreckt sich das Schockabsorberelement 30 zumindest bereichsweise in Fahrzeugquerrichtung Q von dem Endbereich 14 des Querträgers 12 weg und ist direkt mit dem Querträger 12 verbunden.
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Das Schockabsorberelement 30 kann an dem Längsträger 18 des Kraftfahrzeugs 10 abgestützt sein. Zum Abstützen des Schockabsorberelements 30 gegenüber dem Längsträger 18 kann ein Stützelement 34 vorgesehen sein, welches beispielsweise als Versteifungsrippe ausgebildet sein kann.
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Das Schockabsorberelement 30 weist Durchgangsöffnungen 32 und zusätzlich oder alternativ Lamellen zum Ausrichten des Umgebungsluftstroms 50, welcher auch als Luftstrom bezeichnet werden kann, auf die Fahrzeugkomponenten 11 auf.
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Die Belüftungslöcher 16, die Belüftungsöffnungen 22 sowie die Durchgangsöffnungen 32 können allgemein wabenförmig ausgebildet und zusätzlich oder alternativ wabenförmig angeordnet sein. Hierzu zeigt 3 exemplarisch die Wabenform und Wabenanordnung der Belüftungsöffnungen 22 des Belüftungselements 20.
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3 zeigt weiterhin, dass das Belüftungselement 20 das Schockabsorberelement 30 und zusätzlich den Querträger 12 sowohl in Fahrzeughochrichtung H nach oben als auch in Fahrzeughochrichtung H nach unten überragt.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine besonders hohe Funktionalität des Kraftfahrzeugs 10 erreicht werden kann. Das Belüftungselement 20 kann hierzu beispielsweise als steife, luftdurchlässige Platte ausgebildet sein. Die Belüftungsöffnungen 22 können wabenförmige ausgebildet und zusätzlich oder alternativ angeordnet sein. Die Belüftungsöffnungen 22 können somit in einer Wabenstruktur an dem Belüftungselement 20 angeordnet sein. Das Belüftungselement 20 kann außen seitlich im Bereich zwischen dem Längsträger 18 und einem Radhaus, in welchem das Rad 26 aufgenommen ist, angebracht sein und direkt oder indirekt mit dem Querträger 12 verbunden sein. Der Querträger 12 kann, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigt, als Frontquerträger oder als Heckquerträger ausgebildet sein.
