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Die Erfindung betrifft eine Querträgeranordnung, mit deren Hilfe eine Kraftfahrzeugkarosserie versteift werden kann, um bei einem Unfall Fahrzeuginsassen zu schützen.
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Aus
DE 44 44 894 A1 ist ein Überrollbügel für ein Cabriolet bekannt, an dem in Fahrtrichtung abstehende Deformationselemente angebracht sind, die bei einem Crash die Aufprallenergie eines an den Deformationselementen anschlagenden Vordersitzes dissipieren können. Das jeweilige Deformationselement ist aus einem dünnwandigen Blech hergestellt und als halbseitig geöffnetes Hohlprofil ausgestaltet, das an der geöffneten Seite an dem Überrollbügel angesetzt und befestigt ist.
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Aus
DE 10 2016 111 355 A1 ist eine Überrollschutzeinrichtung für einen Personenkraftwagen bekannt, mit einer sich im bestimmungsgemäßen Einbau in der Höhe erstreckenden Stützeinrichtung und einer sich im bestimmungsgemäßen Einbau in einer seitlichen Richtung erstreckenden und an der Stützeinrichtung befestigten Quertraverse. Die Quertraverse ist balkenförmig ausgebildet wird durch eine Blechkonstruktion mit einer umgeformten Vorder- und/oder Oberseite und einer inneren Stützstruktur gebildet.
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DE 102 02 168 C1 offenbart bereits einen Überrollbügel, insbesondere für Cabriolets, mit einer Bügelanordnung, die wenigstens abschnittsweise als Hohlprofil ausgebildet ist und an ihren freien Enden Befestigungskonsolen zum Verbinden des Überrollbügels mit dem Kraftfahrzeugaufbau aufweist, wobei der Überrollbügel außerdem ein wenigstens abschnittsweise an der Bügelanordnung vorgesehenes Deformationselement aufweist, das an der Bügelanordnung befestigt ist. Für eine sichere Befestigung des Deformationselements ist dieses mit einer Umschäumung versehen, die die Bügelanordnung zumindest abschnittsweise umschließt, wodurch das Deformationselement an der Bügelanordnung befestigt ist.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis ein zur Abstützung eines Fahrzeugsitzes vorgesehenes Deformationselement einfach und kostengünstig zu verbauen.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen anzugeben, die ein einfaches und kostengünstiges Verbauen eines zur Abstützung eines Fahrzeugsitzes vorgesehenen Deformationselements ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Querträgeranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Erfindungsgemäß ist eine Querträgeranordnung zur Versteifung einer Kraftfahrzeugkarosserie vorgesehen mit einem Querträger zum Abtragen von Lasten in Y-Richtung und mindestens einem Deformationselement zur Dissipation von Aufprallenergie eines an dem Deformationselement anschlagbaren Fahrzeugsitzes durch Formänderungsarbeit, wobei das Deformationselement eine in Längsrichtung des Querträgers auf den Querträger aufgeschobene Befestigungsöffnung zur drehfesten Lagepositionierung des Deformationselements an dem Querträger aufweist.
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Bei der Montage des mindestens einen Deformationselements kann die Befestigungsöffnung des Deformationselements an einer Stirnseite des Querträgers aufgefädelt werden und an die gewünschte Position in Y-Richtung verschoben werden. Eine Außenkontur des Querträgers und eine Innenkontur der Befestigungsöffnung kann hierbei derart aufeinander abgestimmt sein, dass ein Verdrehen des Deformationselements um eine im Wesentlichen in Y-Richtung verlaufende Längsachse des Querträgers formschlüssig blockiert ist. Ein von der Befestigungsöffnung abstehendes deformierbares Deformationsprofil, das bei einem Crash die Aufprallenergie des abgestützten Fahrersitzes bei einer plastischen Deformation durch Formänderungsarbeit zumindest teilweise dissipieren kann, kann dadurch in der richtigen Ausrichtung zum abzustützenden Fahrzeugsitz ausgerichtet sein. Dies ermöglicht es die volle Funktionalität des Deformationselements sicherzustellen, ohne hierzu eine komplizierte Verbindungstechnik mit dem Querträger vorsehen zu müssen. Beispielsweise ist es nicht erforderlich über eine Vielzahl von Befestigungsmitteln und/oder plastische Umformmaßnahmen, beispielsweise Bördeln, das Deformationselement mit dem Querträger zu befestigen. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass der Querträger nicht notwendigerweise als Rundprofil vorliegen muss und bei einer Ausgestaltung des Querträgers beispielsweise als Rechteckprofil die Profilierung des Querträgers mit Hilfe der Befestigungsöffnung des Deformationselements für eine korrekte Ausrichtung des Deformationselements funktionalisiert werden kann. Durch die verdrehsicher aufgefädelte Befestigungsöffnung kann das Deformationselement einfach und präzise montiert werden, so dass ein einfaches und kostengünstiges Verbauen eines zur Abstützung eines Fahrzeugsitzes vorgesehenen Deformationselements ermöglicht ist.
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Unter einer X-Richtung wird eine Koordinatenrichtung entlang einer Längsachse eines Kraftfahrzeugs verstanden, wenn die Querträgeranordnung in dem Kraftfahrzeug eingebaut ist. Die X-Richtung verläuft im Wesentlichen horizontal, wenn das Kraftfahrzeug auf einem ebenen horizontal verlaufenden Untergrund abgestellt ist. Unter einer Y-Richtung wird eine Koordinatenrichtung entlang einer Querachse eines Kraftfahrzeugs verstanden, wenn die Querträgeranordnung in dem Kraftfahrzeug eingebaut ist. Die Y-Richtung verläuft im Wesentlichen horizontal, wenn das Kraftfahrzeug auf einem ebenen horizontal verlaufenden Untergrund abgestellt ist. Unter einer Z-Richtung wird eine Koordinatenrichtung entlang einer Vertikalachse eines Kraftfahrzeugs verstanden, wenn die Querträgeranordnung in dem Kraftfahrzeug eingebaut ist. Die Z-Richtung verläuft im Wesentlichen vertikal, wenn das Kraftfahrzeug auf einem ebenen horizontal verlaufenden Untergrund abgestellt ist. Die X-Richtung, die Y-Richtung und die Z-Richtung sind zueinander orthogonal ausgerichtet.
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Beispielsweise kann das Deformationselement an der gewünschten über eine Rasteinrichtung und/oder eine Arretiereinrichtung in Y-Richtung formschlüssig und/oder reibschlüssig festgehalten werden. Es ist aber auch möglich, dass ein Reibschluss zwischen der Befestigungsöffnung des Deformationselements und einer Außenkontur des Querträgers bereits ausreicht, um das Deformationselement an der gewünschten Position festzuhalten. Insbesondere wenn von dem die Befestigungsöffnung ausbildenden Material des Deformationselements ein deformierbares Deformationsprofil absteht, kann die an dem Deformationsprofil angreifende Gewichtskraft gegebenenfalls bereits ausreichen, um ein reibschlüssiges Verklemmen der Befestigungsöffnung an dem Querträger bereitzustellen. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass das die Befestigungsöffnung ausbildenden Material eine zur Außenkontur weisende Klemmwarze aufweist, so dass in einem kleineren Teilbereich der Befestigungsöffnung eine Presspassung zum Verklemmen des Deformationselements mit dem Querträger ausgebildet ist. Vorzugsweise wird die Klemmwarze erst erzeugt, wenn das Deformationselements an der gewünschten Position angeordnet ist, beispielsweise durch Verstemmen mit dem Querträger und/oder Prägen. Vorzugsweise ist zwischen der Befestigungsöffnung und dem Querträger, gegebenenfalls außerhalb einer Klemmwarze oder ähnlichen Klemmmitteln, eine Spielpassung ausgebildet, um das Deformationselement von Hand entlang des Querträgers verschieben zu können.
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Insbesondere weist der Querträger in Längsrichtung eine im Wesentlichen konstante Außenkontur auf. Ein nach außen abstehender Fortsatz, an dem das die Befestigungsöffnung ausbildende Material des Deformationselements anschlagen und nicht weiterbewegt werden kann, ist dadurch vermieden. Dadurch ist es beispielsweise möglich sämtliche Deformationselemente an einem einzigen gemeinsamen stirnseitigen Ende des Querträgers aufzufädeln und an die gewünschte Position zu verschieben. Der Querträger ist insbesondere als Hohlprofil ausgestaltet. Hierbei ist es möglich, dass ein in das Innere des Querträgers abstehender Fortsatz, beispielsweise eine teilweise ausgestanzte und umgebogene Lasche, und/oder eine Öffnung in dem Material des Querträgers vorgesehen ist, wodurch die Außenmaße des Querträgers und die für die Verschiebbarkeit des Deformationselement relevante Außenkontur nicht beeinträchtigt werden.
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Vorzugsweise ist die Befestigungsöffnung durch eine vollständig geschlossene und an eine Außenkontur des Querträgers angepasste Öse ausgebildet. Die Befestigungsöffnung braucht dadurch nicht in der Art einer geöffneten Klammer ausgebildet sein, die beispielsweise zwei den Querträger umgreifende Haken aufweist. Stattdessen ist die Befestigungsöffnung durch die geschlossene Öse ausgebildet, das heißt die zwei den Querträger umgreifende Haken sind an ihren Enden miteinander verbunden. Die Befestigungsöffnung kann durch die Öse rahmenartig ausgebildet sein, wodurch auftretende Lasten besser abgetragen werden können. Zudem kann das Deformationselement auch bei einem Crash nicht so leicht von dem Querträger abreißen und steht dadurch auch in extremen Situation noch für eine Deformation zur Verfügung.
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Besonders bevorzugt weist eine Außenkontur des Querträgers und eine Innenkontur der Befestigungsöffnung eine von einem Rundprofil verschiedene Konturierung auf, wobei insbesondere die Außenkontur des Querträgers und die Innenkontur der Befestigungsöffnung als Mehreck, insbesondere Rechteck oder Quadrat ausgestaltet ist. Dadurch kann durch ein leicht herstellbares Querschnittsprofil für den Querträger und die Befestigungsöffnung eine formschlüssige Drehsicherung des Deformationselements an dem Querträger ausgebildet sein.
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Insbesondere ist das Deformationselement, insbesondere an einer von dem abzustützenden Fahrzeugsitz weg weisenden Rückseite des Querträgers, mit Hilfe eines Befestigungsmittels mit dem Querträger befestigt. Durch das Befestigungsmittel kann, insbesondere formschlüssig, eine Sicherung des Deformationselements an dem Querträger erfolgen, so dass das Deformationselement auch bei den bei einem Crash auftretenden Lasten nicht entlang des Querträgers abrutschen kann. Das Befestigungsmittel ist beispielsweise Teil einer Schraubenverbindung oder Nietverbindung. Durch die Befestigung an der Rückseite des Querträgers wird die Funktionalität des Deformationselements zwischen dem abzustützenden Fahrersitz und dem Querträger deformiert werden zu können nicht beeinträchtigt. Eine Materialschwächung des Deformationselements in einem für Deformationsfunktionalität relevanten Bereich ist dadurch vermieden.
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Vorzugsweise weist das Deformationselement ein von der Befestigungsöffnung abstehendes hohlprofilförmiges Deformationsprofil auf, wobei insbesondere das Deformationsprofil als zum abzustützenden Fahrzeugsitz weisender stumpfer Keil ausgestaltet ist. Bei einem Crash kann die stumpfe Spitze des keilförmigen Deformationsprofils an dem Fahrzeugsitz flächig anschlagen und ein bewusstes Einknicken einer langen Seite des Deformationsprofils zulassen, um ein zielgerichtetes Deformieren des Deformationsprofils zur Dissipation der Aufprallenergie zuzulassen.
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Besonders bevorzugt weist das Deformationsprofil ein im Wesentlichen in einer X-/Y-Ebene liegendes Dachelement und ein zur X-/Y-Ebene angeschrägt verlaufendes Bodenelement auf, wobei das Dachelement und das Bodenelement an der zum abzustützenden Fahrzeugsitz weisenden Seite über ein, insbesondere in einer Z-/Y-Ebene liegendes, Anschlagelement und an der vom abzustützenden Fahrzeugsitz weg weisenden Seite über die Befestigungsöffnung miteinander verbunden sind.
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Insbesondere ist/sind der Querträger und/oder das Deformationselement als Strangpressprofil ausgestaltet. Dadurch kann die benötigte Profilierung des Querträgers und der Befestigungsöffnung des Deformationselements kostengünstig und präzise hergestellt sein. Der Querträger und/oder das Deformationselement kann aus einem Stahl oder einem Aluminiummaterial hergestellt sein. Das Deformationselement kann insbesondere auch aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein.
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Vorzugsweise ist der Querträger in Längsrichtung des Querträgers in eine Befestigungseinrichtung zur Befestigung des Querträgers mit einem mit einer B-Säule verbindbaren Zwischenstück eingeschoben, wobei das Deformationselement zwischen zwei jeweils endseitig an dem Querträger vorgesehenen Befestigungseinrichtungen verliersicher aufgenommen ist. Nach der Montage der Querträgeranordnung in das Kraftfahrzeug mit Hilfe der Befestigungseinrichtung und dem Zwischenstück kann ein Lösen des Deformationselements von dem Querträger sicher vermieden werden.
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Da der Querträger nicht unmittelbar mit der B-Säule oder einer anderen Stützsäule, sondern mittelbar über das Zwischenstück und den Befestigungskörper mit der B-Säule verbunden werden kann, ist es möglich einen durch Fertigungstoleranzen verursachten Versatz in Y-Richtung an der Befestigungsstelle mit dem Zwischenstück auszugleichen. Dies erleichtert es die Querträgeranordnung mit einem minimalen, insbesondere eliminierten, Spiel zwischen zwei in Y-Richtung einander gegenüberliegenden B-Säule zu verbauen und insbesondere mit Vorspannung in Y-Richtung zu verklemmen. Das Zwischenstück ist insbesondere in Leichtbauweise hergestellt. Das Zwischenstück kann als Mehrkammerprofil ausgestaltet sein, wobei insbesondere die Kammern des Zwischenstücks zu einem Großteil in Z-Richtung verlaufen. Das heißt, die Kammern des Zwischenstücks sind im Wesentlichen in Schwerkraftrichtung nach oben und nach unten geöffnet ausgeführt. Dies ermöglicht bei einem geringen Materialeinsatz eine hohe Festigkeit des Zwischenstücks, so dass entsprechend hohe Lasten abgetragen werden können. Das Zwischenstück kann über einen Befestigungskörper, an der jeweiligen B-Säule abgestützt sein. Hierzu kann der Befestigungskörper flächig an der zugeordneten B-Säule anliegen und mit der B-Säule, insbesondere durch Verschrauben, befestigt sein. Der Befestigungskörper kann hierzu beispielsweise als Befestigungsflansch oder auch als Verdecklager ausgestaltet sein. Die Erstreckung des Befestigungskörpers entlang der im Wesentlichen in Z-Richtung verlaufenden B-Säule kann hierbei größer als die Erstreckung des Zwischenstücks in Z-Richtung sein, so dass die in den Befestigungskörpers eingeleiteten abzutragenden Lasten über eine entsprechend große Fläche verteilt in die zugeordnete B-Säule eingeleitet werden können.
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Die Querträgeranordnung kann in einem als Coupe ausgestalteten Kraftfahrzeug zur Verbesserung des Seitenaufprallschutzes verbaut sein. Es ist auch möglich die Querträgeranordnung in einem Cabrio zu verbauen, insbesondere um als Überrollbügel Verletzungen von Fahrzeuginsassen bei einem Überschlag zu vermeiden. Wenn die Querträgeranordnung in einem als Coupe ausgestalteten Kraftfahrzeug verbaut werden soll, kann der Befestigungskörper und/oder das Zwischenstück an derjenigen Stelle vorgesehen sein, an der bei einem als Cabrio ausgestalteten Kraftfahrzeug ein Verdecklager für ein einklappbares Verdeck vorgesehen wäre. Dies ermöglicht es für die Ausführungsvarianten Coupe und Cabrio eines Kraftfahrzeugmodells möglichst viele Gleichteile vorzusehen. Die Querträgeranordnung kann beispielsweise mit nur bis zur Brüstung reichenden B-Säulen verbunden sein. In der Cabrio-Variante können nach oben abstehende Bügel im einem Bereich hinter einem Fahrzeugsitz des Fahrers und/oder Beifahrers mit dem Querträger verbunden sein, um bei einem Überschlag auftretende Lasten an den Querträger abstützen zu können. Der Querträger kann mit der Befestigungseinrichtung insbesondere verschraubt sein. Vorzugsweise ist der Querträger an seinem jeweiligen Ende über nur genau ein Befestigungsmittel mit der Befestigungseinrichtung verbunden. Die Befestigungseinrichtung kann beispielsweise einen Toleranzausgleich in Y-Richtung realisieren. Vorzugsweise ist der Querträger an seinem jeweiligen Ende über nur genau ein Befestigungsmittel mit dem Zwischenstück verbunden, insbesondere verschraubt. Das jeweilige zur Verbindung mit der Befestigungseinrichtung beziehungsweise zur Verbindung mit dem Zwischenstück vorgesehene Befestigungsmittel ist insbesondere in Z-Richtung ausgerichtet.
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Die Befestigungseinrichtung ist vorzugsweise als Strangpressprofil ausgebildet. Alternativ kann die Befestigungseinrichtung insbesondere auch als Blechfaltteil ausgestaltet sein, das kostengünstig durch Stanzen und Umformen aus einem Blech hergestellt sein kann. Die Befestigungseinrichtung kann beispielsweise als ein zur Stirnseite des Querträgers U-förmig geöffneter Trapez-Körper ausgestaltet sein, der den Querträger an seinen in X-Richtung weisenden Seiten umgreifen kann, um mit dem Querträger befestigt, insbesondere verschraubt, zu werden. Die Befestigungseinrichtung kann von ihren Seitenflächen umgebogene Befestigungsansätze aufweisen, die flächig auf dem Zwischenstück aufliegen können. Mit Hilfe von in Z-Richtung ausgerichteten Befestigungsmitteln können die Befestigungsansätze der Befestigungseinrichtung mit dem Zwischenstück befestigt, insbesondere verschraubt, werden. Insbesondere wenn ein in Z-Richtung von dem Querträger abstehender bogenförmiger Bügel vorgesehen ist, kann das nach außen weisende Endstück des Bügels in die Befestigungseinrichtung eintauchen, so dass dieses Endstück des Bügels an der Stirnseite des Querträgers entlang verlaufen kann. Das Endstück des Bügels kann ebenfalls mit der Befestigungseinrichtung befestigt, insbesondere verschweißt und/oder verschraubt sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Endstück des Bügels zumindest teilweise in Z-Richtung in das Zwischenstück eintauchen und eine zusätzliche Versteifung erreichen.
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Besonders bevorzugt sind für jeden abzustützenden Fahrzeugsitz mindestens zwei in Längsrichtung des Querträgers zueinander beabstandete Deformationselemente vorgesehen. Insbesondere kann die Beabstandung in Y-Richtung derart abgestimmt sein, so dass die Deformationselemente auf einen Rahmen einer Lehne des Fahrzeugsitzes ausgerichtet sind. Die Aufprallenergie dann dadurch auf zwei oder mehr jeweils separat ausgeführte Deformationselemente verteilt werden und das Deformationsvermögen erhöht werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
- 1: eine schematische perspektivische Ansicht einer Querträgeranordnung in einer Coupe-Variante,
- 2: eine schematische perspektivische Detailansicht der Querträgeranordnung aus 1 und
- 3: eine schematische Schnittansicht der Querträgeranordnung aus 1.
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Die in 1 dargestellte Querträgeranordnung 10 für ein als Coupe ausgestaltetes Kraftfahrzeug weist einen Querträger 12 auf, der im dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine leicht bogenförmige Stützstrebe 14 verstärkt ist. Der Querträger 12 ist an seinen Enden jeweils in eine Befestigungseinrichtung 16 eingesteckt, über die der Querträger 12 mit einem Zwischenstück 18 verbunden ist. Das Zwischenstück 18 kann über einen zwischengeschalteten Befestigungskörper 20, an dessen Stelle in der Cabrio-Variante ein Verdecklager vorgesehen wäre, mit einer B-Säule des Kraftfahrzeugs verbunden und abgestützt sein.
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Wie insbesondere in 2 zu sehen ist, sind auf dem Querträger 12 Deformationselemente 22 aufgeschoben, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel für jeden Fahrzeugsitz jeweils zwei Deformationselemente 22 vorgesehen sind. Mit Hilfe dieser Deformationselemente 22 kann beispielsweise ein Fahrersitz und ein Beifahrersitz abgestützt werden und bei einem Crash deren Aufprallenergie durch eine bewusste Deformation dissipieren.
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Wie in 3 zu sehen ist, weist das Deformationselement 22 eine durch eine um eine Außenkontur 24 des Querträgers 12 geschlossen herum verlaufende Öse 26 ausgebildete Befestigungsöffnung 28 auf, deren von der Öse 26 ausgebildete Innenkontur 30 im Wesentlichen der Außenkontur 24 des Querträgers 12 entspricht. Die Außenkontur 24 des Querträgers 12 und die Innenkontur 30 der Befestigungsöffnung 28 weisen ein rechteckiges Profil auf, so dass das Deformationselement 22 durch die insbesondere mit Spielpassung auf den Querträger 12 aufgeschobene Befestigungsöffnung 28 eine um eine Längsachse des Querträgers 12 drehfeste Verbindung mit dem Querträger 12 eingeht. An einer von dem Fahrzeugsitz weg weisenden Rückseite 32 des Querträgers 12 kann das Deformationselement 22 über die Öse 26 mit Hilfe eines beispielsweise als Nietverbindung ausgestalteten Befestigungsmittels 34 mit dem Querträger 12 derart fixiert werden, dass auch eine Relativbewegung des Deformationselements 22 entlang der Längsachse des Querträgers 12 nicht mehr möglich ist und das Deformationselement 22 in der gewünschten Relativlage verbleibt.
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Von der geschlossenen Öse 26 steht ein Deformationsprofil 36 zum Fahrzeugsitz hin ab, wobei das Deformationsprofil 36 ein als stumpfer Keil ausgestaltetes Hohlprofil aufweist. Das Deformationsprofil 36 weist ein von der Öse 26 im Wesentlichen waagerecht abstehendes Dachelement 38 und ein beabstandet zu dem Dachelement 38 von der Öse 26 angeschrägt abstehendes Bodenelement 40 auf, die an der zum Fahrzeugsitz weisenden Seite über ein im Wesentlichen vertikal verlaufendes Anschlagelement 42 verbunden sind. Wenn bei einem Crash der Fahrzeugsitz gegen das Deformationselement 22 prallt, kann der Fahrzeugsitz flächig an dem Anschlagelement 42 anschlagen. In Folge können das Bodenelement 40 und das Dachelement 38 nach außen knicken, d.h. voneinander weg knicken, um eine möglichst große Deformationslänge zu erreichen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Bodenelement 40 geschützt unterhalb des Dachelements 38 in das Innere des Deformationsprofils 36 einknickt, um dadurch Aufprallenergie zu dissipieren. Die Knickrichtungen des Bodenelements 40 und des Dachelements 38 können beispielsweise, wie in 3 dargestellt, über entsprechende Radien im Anschlussbereich zur Öse 26 konstruktiv beeinflusst werden.
