DE102019112913B4

DE102019112913B4 - Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102019112913B4
Application number: DE102019112913.3A
Authority: DE
Inventors: Tobias Hegedusch; Madline Mantei; Herbert Klamser
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2019-05-16
Filing date: 2019-05-16
Publication date: 2024-05-08
Anticipated expiration: 2039-05-17
Also published as: DE102019112913A1

Abstract

Vorderwagen (15) eines Kraftfahrzeugs (1), mit einem Querträger (10), der Triggerstellen (11,12) aufweist, die bei einem Frontalcrash eine gewünschte Verformung des Querträgers (10) bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (10) mindestens zwei erste Triggerstellen (11,12), die bei einem mittigen Frontalcrash mit einem Crashpartner ein verformungsbedingtes Abstützen des Querträgers (10) an dem Crashpartner bewirken, und mindestens zwei zweite Triggerstellen (21,22) aufweist, die bei einem seitlich verlagerten Frontalcrash eine gewünschte Querträgerverformung bewirken, die sich signifikant von der Querträgerverformung bei einem mittigen Frontalcrash unterscheidet, wobei sich der Querträger (10) bei dem mittigen Frontalcrash zwischen den ersten Triggerstellen (11,12) verformt, wobei der Querträger (10) zwischen den ersten Triggerstellen (11,12) im Wesentlichen senkrecht zu einer Fahrzeuglängsrichtung angeordnet bleibt, wobei sich der Querträger (10) bei einem seitlichen Frontalcrash so verformt, dass der Querträger (10) zwischen den zweiten Triggerstellen (21,22) etwas schrägt steht, wobei die ersten Triggerstellen (11,12) an einer Vorderseite des Querträgers (10) vorgesehen sind, wobei die zweiten Triggerstellen (21,22) an einer Hinterseite des Querträgers (10) vorgesehen sind, wobei die ersten Triggerstellen (11,12) nicht so weit voneinander beabstandet sind wie die zweiten Triggerstellen (21,22), wobei der Querträger (10) an zwei Stützstellen, die seitlich nach außen versetzt von den Triggerstellen (11,12;21,22) angeordnet sind, unter Zwischenschaltung von Deformationseinrichtungen (5,6) an einer Tragstruktur (2) abgestützt ist, wobei die Deformationseinrichtungen (5,6) als Crashboxen (7,8) ausgeführt sind, wobei die erste der zweiten Triggerstellen (21) in Fahrzeugquerrichtung etwa in der Mitte zwischen der ersten der ersten Triggerstellen (11) und der ersten Crashbox (7) angeordnet ist, wobei die zweite der zweiten Triggerstellen (22) in Fahrzeugquerrichtung etwa in der Mitte zwischen der zweiten der ersten Triggerstellen (12) und der zweiten Crashbox (8) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Vorderwagen.
Aus der internationalen Offenlegungsschrift WO 2008/069717 A1 ist ein Stoßfängerträger mit einem offenen Hutträgerprofil bekannt, der einen zentralen Flansch, zwei Stege und zwei Seitenflansche umfasst, wobei der Stoßfängerträger zwei Befestigungsabschnitte aufweist, in denen der zentrale Flansch liegt und Querausnehmungen aufweist, die sich entlang der Stege für maximal vierzig Prozent der Ausdehnung der Stege in Querrichtung fortsetzen, wobei die Querausnehmungen das Profil verstärken und für eine kontrollierte Verformung als Reaktion auf eine Kollisionsbelastung sorgen. Aus der internationalen Offenlegungsschrift WO 2008/057025 A1 ist ein Stoßfängerträger bekannt, der im allgemeinen eine U-Form mit einem Mittelflansch und zwei Stegen aufweist, wobei der Mittelflansch im Längsmittelabschnitt des Trägers von einem Fahrzeug nach außen zeigt und eine Längskonkavität aufweist, die sich zu den Endabschnitten des Balkens hin progressiv vertieft. Aus der internationalen Offenlegungsschrift WO 2014/142733 A1 ist ein Stoßfängerträger mit einem hutförmigen Profil und mit einer Abdeckung bekannt, die in das hutförmige Profil eingelassen ist und an den Seiten des hutförmigen Profils innerhalb des hutförmigen Profils angeschweißt ist. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 103 09 636 A1 ist ein Karosserieträger mit einer den Verformungsverlauf bei einem Aufprall beeinflussenden Nebenform bekannt, wobei der Karosserieträger ein langgestrecktes Profilteil ist, das mehrere Außenflächen aufweist, wobei die Nebenform eine Querrille ist, die quer auf dem langgestreckten Profilteil angebracht ist und sich über die gesamte Breite einer ersten Außenfläche des Profilteils erstreckt. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2011 121 381 A1 offenbart einen Aufprallquerträger bestimmter Länge für eine Fahrzeugkarosserie in Form eines langgestreckten, bogenförmig verlaufenden Hohlprofils, das eine konvex verlaufende Außenseite und eine konkav verlaufende Innenseite aufweist, wobei das Hohlprofil aus zwei sich in Längsrichtung erstreckenden Teilprofilen besteht, die aufeinander zu gerichtet miteinander zusammengefügt und fest miteinander verbunden sind, wobei das erste Teilprofil mit Verprägungen versehen ist, wobei das zweite Teilprofil eine in Längsrichtung verlaufende Sicke umfasst. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2013 111 189 A1 offenbart einen Stoßfängerquerträger für ein Kraftfahrzeug, welcher ein schalenförmiges Längsprofil mit einem oberen Schenkel und einem unteren Schenkel sowie ein öffnungsseitig angeordnetes Schließblech aufweist, wobei im Schließblech Sicken eingeprägt sind, die schräg beziehungsweise diagonal gerichtet und teilweise unterschiedlich lang ausgeführt sind, wobei die Sicken zu einer vertikalen Mittellängsebene spiegelsymmetrisch ausgeführt sind. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2016 200 674 A1 offenbart einen Stoßfänger für ein Fahrzeug, umfassend ein erstes geschlossenes Hohlprofil aus einem ersten Werkstoff und mindestens ein zweites geschlossenes Hohlprofil aus einem zweiten Werkstoff, mit mindestens einem Verstärkungselement aus einem faserverstärkten Kunststoff, wobei das Verstärkungselement zumindest bereichsweise in einem mittleren Abschnitt einer Biegeträgereinheit angeordnet ist, wodurch in vorteilhafter Weise in einem Aufprallpunkt in der Fahrzeugmitte ein hoher Widerstand gegen Durchbiegung und Knickung gezielt werden kann, insbesondere in Kombination mit einer vorzugsweise in Fahrzeugrichtung gebogenen und symmetrisch ausgebildeten Biegeträgereinheit.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere im Hinblick auf unterschiedliche Lastfälle bei einem Frontalcrash des Kraftfahrzeugs, funktionell zu verbessern.
Die Aufgabe ist durch einen Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Der Begriff mittig bezieht sich auf den Querträger. Bei dem Frontalcrash ist der Crashpartner zum Beispiel ein Pfahl. Bei dem mittigen Frontalcrash verformt sich der Querträger zwischen den ersten Triggerstellen, wobei der Querträger zwischen den ersten Triggerstellen im Wesentlichen senkrecht zu einer Fahrzeuglängsrichtung angeordnet bleibt. Im Gegensatz dazu verformt sich der Querträger bei einem seitlichen Frontalcrash so, dass der Querträger zwischen den zweiten Triggerstellen etwas schräg steht. Dadurch wird bei einem seitlichen Frontalcrash die Homogenität einer mobilen Barriere verbessert, die bei dem seitlichen Frontalcrash den Crashpartner darstellt. Als Vorderseite wird eine in einer Fahrzeuglängsrichtung beziehungsweise Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftfahrzeugs vorne angeordnete Seite bezeichnet. Durch die Triggerstellen an der Vorderseite des Querträgers wird ein gewünschter Sollknickverlauf des Querträgers im Crashfall sichergestellt. Dadurch, dass die zweiten Triggerstellen an einer Hinterseite des Querträgers vorgesehen sind, wird auf einfache Art und Weise ein gewünschter Knickverlauf beim seitlichen Frontalcrash erreicht. Diese beanspruchte Anordnung der Triggerstellen hat sich im Hinblick auf die unterschiedlichen Lastfälle bei einem Frontalcrash als besonders vorteilhaft erwiesen. Seitlich nach außen versetzt bedeutet im Hinblick auf die Stützstellen, dass die Stützstellen weiter außen an dem Querträger vorgesehen sind als die Triggerstellen. Bei der Tragstruktur handelt es sich zum Beispiel um zwei Längsträger, an deren vorderen Enden der Querträger unter Zwischenschaltung der Deformationseinrichtungen in Längsrichtung abgestützt ist. Die Deformationseinrichtungen sind zum Beispiel als Crashboxen ausgeführt, die dazu dienen, Energie beziehungsweise Kräfte beim Frontalcrash aufzunehmen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Vorderwagens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Triggerstellen als Sollknickstellen ausgeführt sind. Die ersten Sollknickstellen, die den ersten Triggerstellen entsprechen, bewirken eine gewünschte Sollknickung des Querträgers an zwei Stellen, so dass sich der Querträger gewünscht in normaler Richtung an dem Crashpartner, insbesondere an dem Pfahl, abstützen kann. Dadurch wird eine höhere Energieaufnahme beziehungsweise Kraftaufnahme bei einem mittigen Frontalcrash erreicht. Beim seitlichen Frontalcrash bewirken die zweiten Sollknickstellen, die den zweiten Triggerstellen entsprechen, dass sich der Querträger gezielt knicken beziehungsweise schrägstellen kann. Dadurch wird die Homogenität in der Barriere verbessert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Vorderwagens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Triggerstellen als Triggersicken ausgeführt sind. Der Querträger ist zum Beispiel aus einem Metallblechmaterial, insbesondere aus einem Stahlblechmaterial, gebildet. Die Triggersicken sind zum Beispiel als Vertiefungen in dem Metallblechmaterial ausgeführt. Dadurch kann auf einfache Art und Weise ein gewünschtes Knicken des Querträgers im Crashfall herbeigeführt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Vorderwagens ist dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Triggerstellen, bezogen auf eine Fahrzeuglängsachse, symmetrisch an dem Querträger angeordnet sind. Die Fahrzeuglängsachse wird auch als x-Achse bezeichnet. Analog wird eine Fahrzeugquerrichtung oder Fahrzeugquerachse auch als y-Richtung oder y-Achse bezeichnet. Der Querträger erstreckt sich im Wesentlichen in y-Richtung. An dem Querträger, insbesondere an der Vorderseite des Querträgers, kann eine Stoßfängerverkleidung angebracht sein.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit einem vorab beschriebenen Vorderwagen. Durch den vorab beschriebenen Vorderwagen kann das Crashmanagementsystem für das Kraftfahrzeug wirksam verbessert werden.
Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Querträger für einen vorab beschriebenen Vorderwagen. Der Querträger ist separat handelbar.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:

1 einen Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs mit einem Querträger, der zwei erste Triggerstellen und zwei zweite Triggerstellen aufweist, in der Draufsicht;
2 eine schematische Darstellung des Vorderwagens aus 1 bei einem mittigen Frontalcrash; und
3 den Vorderwagen aus 2 bei einem seitlich verlagerten Frontalcrash.

In 1 ist ein Vorderwagen 15 eines Kraftfahrzeugs 1 mit einer Tragstruktur 2 in der Draufsicht dargestellt. Die Tragstruktur 2 umfasst zwei Längsträger 3, 4, von denen in 1 nur ihre vorderen Enden dargestellt sind. Die Längsträger 3, 4 erstrecken sich parallel zu einer Fahrzeuglängsachse 13. Durch einen Pfeil 9 ist in 1 eine Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 1 angedeutet.
An die vorderen Enden der Längsträger 3, 4 ist unter Zwischenschaltung zweier Deformationseinrichtungen 5, 6 ein Querträger 10 angebunden. Die Deformationseinrichtungen 5, 6 sind als Crashboxen 7, 8 ausgeführt. Die Crashboxen 7, 8 sind, bezogen auf die Fahrzeuglängsachse 13, symmetrisch angeordnet.
Der Querträger 10 weist an seiner Vorderseite, also in 1 links, zwei erste Triggerstellen 11, 12 auf. Die ersten Triggerstellen 11, 12 sind, bezogen auf die Fahrzeuglängsachse 13, symmetrisch an der Vorderseite des Querträgers 10 angeordnet.
An seiner Hinterseite, also in 1 rechts, weist der Querträger 10 zwei zweite Triggerstellen 21, 22 auf. Die zweiten Triggerstellen 21, 22 sind, bezogen auf die Fahrzeuglängsachse 13, symmetrisch an der Hinterseite des Querträgers 10 angeordnet.
Die ersten Triggerstellen 11, 12 sind nicht so weit voneinander beabstandet wie die zweiten Triggerstellen 21, 22. Die zweite Triggerstelle 21 ist, bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung oder y-Richtung, etwa in der Mitte zwischen der ersten Triggerstelle 11 und der Crashbox 7 angeordnet. Analog ist die zweite Triggerstelle 22 in Fahrzeugquerrichtung oder y-Richtung etwa in der Mitte zwischen der ersten Triggerstelle 12 und der Crashbox 8 angeordnet.
In den 2 und 3 ist veranschaulicht, wie sich der Querträger 10 bei einem Frontalcrash in unterschiedlichen Lastfällen verhält. In 2 ist der Lastfall eines mittigen Frontalcrashs veranschaulicht. In 3 ist der Lastfall eines seitlich verlagerten Frontalcrashs veranschaulicht.
In 2 ist durch einen Kreis 20 ein Pfahl angedeutet, mit dem der Querträger 10 bei einem mittigen Frontalcrash zusammenstößt. Die ersten Triggerstellen 11, 12 sind als Triggersicken ausgeführt, die ein gewünschtes Sollknickverhalten des Querträgers 10 bei dem mittigen Frontalcrash bewirken.
Das in 2 dargestellte Sollknickverhalten des Querträgers 10 an den Sollknickstellen, die durch die ersten Triggerstellen 11, 12 dargestellt werden, stellt sicher, dass sich der Querträger 10 gezielt in normaler Richtungen an dem Pfahl 20 abstützen kann.
In 3 ist gezeigt, wie sich der Querträger 10 bei einem seitlich verlagerten Frontalcrash verformt. Bei dem seitlich verlagerten Frontalcrash bewirken die Sollknickstellen, die durch die zweiten Triggerstellen 21, 22 dargestellt werden, ein Schrägstellen des Querträgers 10 zwischen den zweiten Triggerstellen 21, 22. Durch den gewünschten Sollknickverlauf kann eine bessere Homogenität in der Barriere erreicht werden.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Tragstruktur
3: Längsträger
4: Längsträger
5: Deformationseinrichtung
6: Deformationseinrichtung
7: Crashbox
8: Crashbox
9: Pfeil
10: Querträger
11: erste Triggerstelle
12: erste Triggerstelle
13: Fahrzeuglängsachse
15: Vorderwagen
20: Pfahl
21: zweite Triggerstelle
22: zweite Triggerstelle

Claims

Vorderwagen (15) eines Kraftfahrzeugs (1), mit einem Querträger (10), der Triggerstellen (11,12) aufweist, die bei einem Frontalcrash eine gewünschte Verformung des Querträgers (10) bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (10) mindestens zwei erste Triggerstellen (11,12), die bei einem mittigen Frontalcrash mit einem Crashpartner ein verformungsbedingtes Abstützen des Querträgers (10) an dem Crashpartner bewirken, und mindestens zwei zweite Triggerstellen (21,22) aufweist, die bei einem seitlich verlagerten Frontalcrash eine gewünschte Querträgerverformung bewirken, die sich signifikant von der Querträgerverformung bei einem mittigen Frontalcrash unterscheidet, wobei sich der Querträger (10) bei dem mittigen Frontalcrash zwischen den ersten Triggerstellen (11,12) verformt, wobei der Querträger (10) zwischen den ersten Triggerstellen (11,12) im Wesentlichen senkrecht zu einer Fahrzeuglängsrichtung angeordnet bleibt, wobei sich der Querträger (10) bei einem seitlichen Frontalcrash so verformt, dass der Querträger (10) zwischen den zweiten Triggerstellen (21,22) etwas schrägt steht, wobei die ersten Triggerstellen (11,12) an einer Vorderseite des Querträgers (10) vorgesehen sind, wobei die zweiten Triggerstellen (21,22) an einer Hinterseite des Querträgers (10) vorgesehen sind, wobei die ersten Triggerstellen (11,12) nicht so weit voneinander beabstandet sind wie die zweiten Triggerstellen (21,22), wobei der Querträger (10) an zwei Stützstellen, die seitlich nach außen versetzt von den Triggerstellen (11,12;21,22) angeordnet sind, unter Zwischenschaltung von Deformationseinrichtungen (5,6) an einer Tragstruktur (2) abgestützt ist, wobei die Deformationseinrichtungen (5,6) als Crashboxen (7,8) ausgeführt sind, wobei die erste der zweiten Triggerstellen (21) in Fahrzeugquerrichtung etwa in der Mitte zwischen der ersten der ersten Triggerstellen (11) und der ersten Crashbox (7) angeordnet ist, wobei die zweite der zweiten Triggerstellen (22) in Fahrzeugquerrichtung etwa in der Mitte zwischen der zweiten der ersten Triggerstellen (12) und der zweiten Crashbox (8) angeordnet ist.
Vorderwagen (15) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Triggerstellen (11,12;21,22) als Sollknickstellen ausgeführt sind.
Vorderwagen (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Triggerstellen (11,12;21,22) als Triggersicken ausgeführt sind.
Vorderwagen (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten (11,12) und die zweiten (21,22) Triggerstellen, bezogen auf eine Fahrzeuglängsachse (13), symmetrisch an dem Querträger (10) angeordnet sind.
Kraftfahrzeug (1) mit einem Vorderwagen (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Querträger (10) für einen Vorderwagen (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 4.