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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, das eine Tragstruktur mit zumindest einem Strukturelement aufweist, welches als Verbundbauteil zumindest zwei Metallschichten, zwischen denen eine Kunststoffschicht liegt, aufweist.
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Fahrzeuge der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. So offenbart beispielsweise die Offenlegungsschrift
DE 10 2013 100 773 A1 ein Strukturelement für ein Fahrzeug zur Aufnahme axialer Kräfte, wobei das Strukturelement derart der Tragstruktur des Kraftfahrzeugs zugeordnet oder zuordenbar ist, dass es beispielsweise einen Längsträger oder einen vorderen oder einen hinteren Bereich eines Längsträgers einer Karosserie des Kraftfahrzeugs bildet. Das Strukturelement ist zumindest bereichsweise ein Verbundwerkstoff mit mindestens einer Kunststoffschicht und mindestens zwei Metallschichten, die die Kunststoffschicht umgeben. Hierdurch wird erreicht, dass bei einer axialen Belastung des Strukturelements sich feine Falten bilden können und dabei gleichmäßig viel Energie absorbiert wird. Dadurch können sich Vorteile bei einem Unfall, bei dem Aufprallkräfte in axialer Richtung wirken, ergeben.
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Weiterhin sind bereits Fahrzeuge bekannt, die ein als Schutzvorrichtung wirkendes Strukturelement aufweisen, das zwischen einer Innenraumverkleidung und einer Tragstruktur des Fahrzeugs angeordnet ist, und das eine der Innenraumverkleidung zugewandte Basisplatte mit mehreren in Richtung der Tragstruktur vorstehenden Stützelemente aufweist. Das Strukturelement dient dabei als Aufprallschutz oder -dämpfer für im Fahrzeuginnenraum befindliche Personen oder Ladegut, welcher das Aufprallrisiko mindert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Fahrzeug zu schaffen, welches ein Strukturelement aufweist, das eine Gewichtseinsparung bei zumindest im Wesentlichen gleichbleibendem Fahrzeuginsassen- und/oder Fahrzeugladegut-Schutzniveau ermöglicht.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Erfindung führt zu dem Vorteil, dass Insassen und/oder Ladegut des Fahrzeugs bei einem Aufprallunfall durch das vorteilhaft platzierte Strukturelement geschützt werden, indem das Strukturelement verhindert, dass die Person bzw. das Ladegut direkt an der Tragstruktur des Fahrzeugs aufprallen kann, wobei aufgrund der vorteilhaften Ausbildung des Strukturelements eine Gewichtseinsparung gegenüber bisher bekannten Lösungen geboten wird.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Fahrzeug eine an der Tragstruktur angeordnete und einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs zugeordnete Innenraumverkleidung aufweist, wobei das Strukturelement zwischen der Innenraumverkleidung und der Tragstruktur als Schutzvorrichtung angeordnet ist und eine der Innenraumverkleidung zugewandte Basisplatte und mehrere von der Basisplatte vorstehende Stützelemente oder Abstellungen aufweist, deren freie Enden der Tragstruktur zugeordnet sind. Dadurch, dass das Strukturelement aus einem Verbundbauteil gefertigt ist, das zumindest zwei Metallschichten aufweist, zwischen denen eine Kunststoffschicht liegt, ist das Strukturelement besonders leicht ausgebildet und dennoch hochbelastbar. In der Ausbildung als Strukturelement zwischen Tragstruktur und Innenraumverkleidung ist eine Gewichtseinsparung ermöglicht, durch welche beispielsweise auch der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs reduziert wird. Das Strukturelement weist eine der Innenraumverkleidung zugeordnete Basisplatte auf. Diese Basisplatte dient insbesondere als Aufprallplatte für einen Fahrzeuginsassen und/oder für Fahrzeugladegut, sodass dieser bzw. dieses nicht auf die für einen derartigen Aufprall nicht ausgelegte Tragstruktur des Fahrzeugs, sondern auf das Strukturelement trifft. Durch die vorteilhafte Ausbildung des Strukturelements als Verbundbauteil bietet es die Sicherheit, dass das Strukturelement nicht bricht, und verhindert außerdem sicher, dass die Person bzw. das Ladegut auf die Tragstruktur selbst aufprallt. Durch die Stützelemente wird die Basisplatte beabstandet zu der Tragstruktur gehalten, sodass ein Freiraum gebildet ist, in welchen die Basisplatte bei einem Aufprall eindringen oder einfedern kann, um die Aufprallenergie abzudämpfen. Insbesondere sind die Stützelemente beabstandet zu der Tragstruktur angeordnet, sodass ihre Stützfunktion erst dann zum Tragen kommt, wenn das Strukturelement weit genug in Richtung der Tragstruktur bewegt und der Abstand überwunden wurde. Zur sicheren Anordnung und Orientierung des Strukturelements ist dieses bevorzugt an der Innenraumverkleidung befestigt, insbesondere verklebt.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Basisplatte flächig an der Innenraumverkleidung anliegt. Damit entsteht ein flächiger Aufprallschutzbereich an der Innenraumverkleidung. Durch die direkte Anlage wird außerdem erreicht, dass sich die Wahrscheinlichkeit, dass die Person oder das Ladegut bei einem Aufprall von dem Strukturelement abrutscht, verringert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Innenraumverkleidung als Dachhimmel ausgebildet ist. Damit ist das Strukturelement in den Dachhimmel integriert beziehungsweise einem Dachhimmel zugeordnet. Damit dient das Strukturelement insbesondere als Kopfaufprallschutz für die Fahrzeuginsassen. Zwar kann durch das Strukturelement ein Verletzungsrisiko nicht ausgeschlossen, jedoch gegebenenfalls reduziert werden.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Tragstruktur als Dachquerträger oder Dachlängsträger ausgebildet ist. Damit ist das Strukturelement dem Dachträger zugeordnet und insbesondere an dem Dachhimmel angeordnet, oder umgekehrt. Auch kann alternativ das Strukturelement sowohl an der Tragstruktur als auch an der Innenraumverkleidung befestigt sein. Durch die Zuordnung zu dem Dachträger ist das Strukturelement sicher und belastbar in dem Fahrzeug angeordnet, sodass es die erforderlichen Aufprallkräfte sicher aufnehmen kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stützelemente in einem von 90° abweichenden Winkel von der Basisplatte vorstehen. Dadurch ist gewährleistet, dass die Basisplatte bei einem Aufprall leichter in Richtung der Tragstruktur verlagerbar, insbesondere elastisch verlagerbar ist. Darüber hinaus wird dadurch gleichzeitig erreicht, dass ein Brechen des Strukturelements, insbesondere im Übergang von der Basisplatte zu den Stützelementen, weniger wahrscheinlich wird. Aufgrund der Ausbildung als Strukturelement sind die Stützelemente einstückig mit der Basisplatte ausgebildet, wobei insbesondere in dem Übergangsbereich hohe Kräfte auftreten können.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Basisplatte zumindest bereichsweise konkav ausgebildet ist. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass bei einem Aufprall insbesondere der Kopf eines aufprallenden Fahrzeuginsassen bzw. aufprallendes Ladegut weniger leicht von der Basisplatte abrutschen kann. Darüber hinaus wird durch die konkave Form eine in der Regel größere Kontaktfläche bei einem Aufprall gewährleistet, sodass die Aufprallkräfte besser verteilt werden können.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Basisplatte mit der Innenraumverkleidung verklebt ist. Dadurch ist gewährleistet, dass sich die Innenraumverkleidung von der Basisplatte nicht lösen kann, sodass auch hierdurch das Aufprallrisiko verringert wird.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Stützelemente unter Zwischenschaltung eines Dämpfungselements mit der Tragstruktur verbunden oder der Tragstruktur zugeordnet sind. Dadurch wird erreicht, dass die Bewegung des Strukturelements bei einem Aufprall durch das Dämpfungselement gedämpft wird, sodass Aufprallkräfte besser und wirkungsvoller aufgenommen und abgebaut werden können. Und zum anderen wird dadurch erreicht, dass im Normalbetrieb durch das Dämpfungselement sichergestellt ist, dass keine Klappergeräusche aufgrund von Vibrationen im Fahrzeug auftreten können. Besonders bevorzugt ist das Dämpfungselement als Filzelement ausgebildet. Dies ist kostengünstig und bauraumsparend in dem Fahrzeug integrierbar.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass das Strukturelement an einem wahrscheinlichen Unfall-Auftreffpunkt eines Fahrzeuginsassen oder eines Fahrzeugladeguts an der Innenraumverkleidung angeordnet ist. Hierdurch wird erreicht, dass das Strukturelement an einer bei einem Unfall sinnvollen Stelle im Fahrzeug angeordnet ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass mehrere derartiger Strukturelemente in dem Fahrzeug verteilt angeordnet sind, um Fahrzeuginsassen bzw. Ladegut des Fahrzeugs zu schützen. So kann beispielsweise für jeden Fahrzeugsitz jeweils ein Strukturelement am Dachhimmel beziehungsweise an einem oder mehreren der Dachquerträger angeordnet sein. Auch ist es denkbar, ein oder mehrere Strukturelemente in einer Tür des Fahrzeugs vorzusehen, oder an der Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes, um das Aufprallrisiko im Beinbereich eines Fahrzeuginsassen zu verringern.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen
- 1 ein Abschnitt eines Fahrzeugs in einer vereinfachten Schnittdarstellung,
- 2 ein in dem Fahrzeug der 1 verbautes Strukturelement in einer perspektivischen Darstellung,
- 3 eine vereinfachte Schnittdarstellung des Strukturelements der 2 und
- 4 einen Dachhimmel des Fahrzeugs der 1 in einer perspektiven Darstellung.
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1 illustriert in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung einen Ausschnitt eines Kraftfahrzeugs 1, der einen Dachabschnitt des Kraftfahrzeugs 1 zeigt. Der Dachabschnitt weist eine Tragstruktur 2 auf, von der vorliegend zwei Dachquerträger 3 eingezeichnet sind. Die Dachquerträger 3 sind insbesondere auch mit Dachlängsträgern verbunden, um eine ausreichend steife Dachstruktur zu bilden. An den Dachquerträgern 3 ist außenseitig ein Außenblech 4 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Das Außenblech 4 stellt eine Außenverkleidung des Kraftfahrzeugs 1 dar. Auf der einer Fahrgastzelle 5 des Kraftfahrzeugs 1 zugewandten Innenseite ist an der Tragstruktur 2 außerdem eine Innenverkleidung 6 in Form eines Dachhimmels 7 angeordnet.
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Weiterhin weist das Fahrzeug Strukturelemente 8 auf, die als Schutzvorrichtung dienen.
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2 zeigt dazu in einer perspektivischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines derartigen Strukturelements 8. Das Strukturelement 8 weist eine Basisplatte 9 auf, die konkav gekrümmt ist. Von der Basisplatte 9 stehen mehrere Stützelemente 10 vor. Dabei sind die Stützelemente 10 auf der gleichen Seite der Basisplatte 9, nämlich auf der Rückseite der Basisplatte 9, angeordnet. Die Stützelemente 10 sind dabei einteilig mit der Basisplatte 9 ausgebildet und beispielsweise durch einen Biege- und/oder Stanzprozess hergestellt. Das Strukturelement 8 ist selbst als Verbundbauteil ausgebildet.
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Hierzu zeigt 3 in einer vereinfachten Schnittdarstellung durch das Strukturelement 8, dass das Verbundbauteil zwei Metallschichten 11 aufweist, zwischen denen eine Kunststoffschicht 12 ausgebildet ist. Die Metallschichten 11 können dabei Stahlbleche oder auch Aluminiumbleche sein. Insgesamt stellt das Verbundbauteil ein sogenanntes Leichtblech dar, das bei geringem Gewicht eine hohe Biegesteifigkeit aufweist.
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Die Stützelemente 10 weisen an ihren freien Enden jeweils einen umgebogenen Randabschnitt 13 auf, der der Tragstruktur 2, insbesondere den Dachquerträgern 3, zugeordnet ist. Der jeweilige Randabschnitt 13 ist dabei vorteilhafterweise mit einem Dämpfungselement 14 versehen, das vorliegend als Filzelement ausgebildet ist und auf dem Randabschnitt 13 aufliegt, sodass das Strukturelement 8 unter Zwischenschaltung des jeweiligen Dämpfungselements 14 an dem jeweiligen Dachquerträger 3 befestigbar beziehungsweise diesem zugeordnet ist, wie insbesondere in 1 gezeigt.
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Die Stützelemente 10 stehen dabei in einem Winkel von der Basisplatte 9 vor, der sich von 90° unterscheidet, sodass die Stützelemente 10 nicht genau senkrecht zu der Basisplatte 9 ausgerichtet sind, wodurch die Belastbarkeit des Strukturelements 8 erhöht wird. Die Stützelemente 10 enden vorliegend beabstandet zu dem jeweiligen Dachquerträger 3.
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Die Krümmung der Basisplatte 9 ist insbesondere an die Krümmung des Dachhimmels 7 angepasst, sodass die Basisplatte 9 flächig an dem Dachhimmel 7 anliegt, wie in 1 gezeigt. Die Strukturelemente 8 sind jeweils zwischen Dachhimmel 7 und Dachquerträger 3 zwischengeschaltet und halten dadurch den Dachhimmel 7 auf Abstand zu den Dachquerträgern 3.
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Bei einem Aufprall eines Fahrzeuginsassen oder von Fahrzeugladegut gegen den Dachhimmel 7 im Bereich eines der Strukturelemente 8 wird zunächst das Strukturelement 8 in Richtung des Dachhimmels 7 bewegt, bis die Stützelemente 10 mit den Dämpfungselementen 14 auf die Tragstruktur 2 beziehungsweise auf den jeweiligen Dachquerträger 3 auftreffen. Alternativ können Strukturelemente 8 auch derart zwischen Dachhimmel 7 und Dachquerträger 3 angeordnet sein, dass sie stets am Dachhimmel 7 und am Dachquerträger 3 anstoßen beziehungsweise anliegen und dadurch den Abstand zwischen Dachhimmel 7 und Dachquerträger 3 definieren.
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Die Strukturelemente 8 sind mit ihrer jeweiligen Basisplatte 9 bevorzugt flächig an dem Dachhimmel 7 angeklebt, sodass ihre Anordnung in dem Fahrzeug sicher festgelegt und gewährleistet ist, insbesondere auch dann, wenn ein Abstand der Stützelemente 10 zu der Tragstruktur 2 besteht.
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4 zeigt in einer vereinfachten Darstellung eine Draufsicht auf die dem Außenblech 4 zugewandte Rückseite des Dachhimmels 7 beziehungsweise der Innenverkleidung 6. Vorliegend sind vier derartige Strukturelemente 8 an dem Dachhimmel 7 angeordnet. Hierbei ist zu erkennen, dass die Strukturelemente 8 nicht unbedingt mittig, sondern auch an den äußeren Randbereichen des Dachhimmels 7, also beispielsweise im Bereich der Seitenlängskanten, angeordnet sein können. Natürlich kann die Anzahl und Anordnung der Strukturelemente 8 an das jeweilige Kraftfahrzeug angepasst werden. Insbesondere sind die Strukturelemente 8 dabei derart angeordnet, dass sie in Bereichen des Dachhimmels 7 liegen, in welchen mit dem Aufprall eines Fahrzeuginsassen oder von Fahrzeugladegut bei einem Unfall gerechnet werden kann. Durch die hohe Belastbarkeit der Strukturelemente 8 dienen diese als Schutzvorrichtung für die jeweilige Person bzw. für das jeweilige Ladegut und verhindern, dass die Person bzw. das Ladegut ungebremst durch den Dachhimmel 7 gegen den Dachquerträger 3 oder gegebenenfalls gegen einen Dachlängsträger stößt, wodurch das Aufprallrisiko verringert wird. Der Dachhimmel 7 kann eine Öffnung für ein Dachfenster aufweisen, wie in 4 gezeigt.
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Je nach Position des jeweiligen Strukturelements 8 ist dessen Form und/oder die Gestaltung der Stützelemente 10 unterschiedlich gewählt, um einen optimalen Halt oder eine optimale Anordnung zwischen Dachhimmel 7 und Tragstruktur 2 zu gewährleisten. Während in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stets auf den Dachhimmel 7 Bezug genommen wird, ist es auch denkbar, entsprechende Strukturelemente 8 im Bereich der Türen, beispielsweise auf Kniehöhe, oder in der Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes vorzusehen, um das Aufprallrisiko für Fahrzeuginsassen im Beinbereich zu reduzieren. Auch kann zumindest eines der Strukturelemente 8 nicht an einem der Dachquerträger 3, sondern an einem Dachlängsträger befestigt beziehungsweise angeordnet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Tragstruktur
- 3
- Dachquerträger
- 4
- Außenblech
- 5
- Fahrgastzelle
- 6
- Innenraumverkleidung
- 7
- Dachhimmel
- 8
- Strukturelement
- 9
- Basisplatte
- 10
- Stützelement
- 11
- Metallschicht
- 12
- Kunststoffschicht
- 13
- Randabschnitt
- 14
- Dämpfungselement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013100773 A1 [0002]
