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Die Erfindung betrifft eine Tragstruktur für eine Fahrzeugkarosserie gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1.
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Tragstrukturen für Fahrzeugkarosserien mit mindestens einem Querträger und mindestens einem mit dem mindestens einen Querträger verbundenen Längsträger sind in zahlreichen Variationen bekannt. Der mindestens eine Längsträger kann in einem vorgegebenen Bereich mindestens eine Sollknickstelle mit einem vorgegebenen Knickverhalten in einer Unfallsituation aufweisen. Eine Lenkzwischenwelle kann zumindest teilweise in einem Anbindungsbereich zwischen dem mindestens einen Querträger und dem mindestens einen Längsträger verlaufen.
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Aus der
DE 10 2013 020 837 B3 ist eine gattungsgemäße Crashstruktur bekannt, welche mindestens einen mehrteilig ausgeführten Längsträger umfasst, wobei ein erstes Längsträgerelement und ein zweites Längsträgerelement Aufprallenergien über unterschiedliche Deformationseigenschaften absorbieren. Das erste Längsträgerelement ist als ein faltenbildendes Strangpressprofil ausgeführt und das zweite Längsträgerelement ist als Blechschale mit einem vorgegebenen Knickverhalten ausgeführt.
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Aus der
DE 10 2017 206 391 A1 ist ein Fahrzeug mit einer Karosserietragstruktur und einem in der Karosserietragstruktur verbauten Hilfsrahmen bekannt, auf dem ein Antriebsaggregat abgestützt ist. Die Karosserietragstruktur weist im Vorderwagen zwei seitliche Karosserielängsträger auf, an denen der Hilfsrahmen angebunden ist, wobei das Antriebsaggregat über zumindest eine vordere Aggregatestütze am Hilfsrahmen und über zumindest eine hintere Aggregatestütze an der Karosserietragstruktur abgestützt ist. Dabei ist die vordere Aggregatestütze bauteilspröde ausgebildet, um bei einem Frontalcrash zu brechen, wobei die hintere Aggregatestütze eine im Vergleich zur vorderen Aggregatestütze größere Duktilität sowie einen Deformationsbereich aufweist, der bei einer Frontalkollision unter Abbau von Crashenergie sowie unter Verlagerung des Antriebsaggregats nach hinten deformierbar ist. Bei einer Frontalkollision werden dann zunächst die Karosserielängsträger mit Crashenergie beaufschlagt, wodurch die vorderen bauteilspröde ausgebildeten Aggregatestützen reißen.
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Aus der
DE 103 33 748 B3 ist eine Deformationsanordnung für einen Lenkstrang bekannt, welche ein verformbares Deformationsrohr sowie einen dem Deformationsrohr zugeordneten Deformationskonus umfasst. Der Deformationskonus weist zumindest eine Erhebung bzw. Ausnehmung auf, deren Kanten mit Kanten zumindest einer zur Konuserhebung bzw. Konusausnehmung formkorrespondierenden Einprägung bzw. Ausnehmung am konusseitigen Ende des Deformationsrohrs in formschlüssigem Eingriff stehen, wodurch bei unverändert gutem Crashverhalten im Wesentlichen beliebig hohe Drehmomente zwischen Deformationsrohr und Deformierkonus übertragen werden können.
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Als nachteilig ist bei derartigen Tragstrukturen bzw. Crashstrukturen bzw. Deformationsanordnungen der Umstand anzusehen, dass es unter Umständen bei einer ungesteuerten Deformation des mindestens einen Längsträgers zu einem Kontakt zur im Anbindungsbereich zu dem mindestens einen Querträgers verlaufenden Lenkzwischenwelle kommen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Tragstruktur für eine Fahrzeugkarosserie mit mindestens einem Längsträger bereitzustellen, welche in einer Unfallsituation eine Beaufschlagung einer Lenkzwischenwelle durch den mindestens einen Längsträger zumindest erschwert oder verhindert.
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Diese Aufgabe wird durch eine Tragstruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Um eine Tragstruktur für eine Fahrzeugkarosserie mit mindestens einem Längsträger bereitzustellen, welche in einer Unfallsituation eine Beaufschlagung einer Lenkzwischenwelle durch den mindestens einen Längsträger zumindest erschwert oder verhindert, weist der mindestens eine Längsträger in einem Anbindungsbereich zu dem mindestens einen Querträger eine Auftulpung und einen Bereich mit mindestens einer Sollknickstelle auf.
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Unter der Tragstruktur wird im Folgenden eine Baugruppe in einem Vorderwagenbereich verstanden, welche mindestens einen Querträger und mindestens einen mit dem mindestens einen Querträger verbundenen Längsträger umfasst. Eine Lenkzwischenwelle verläuft zumindest teilweise in einem Anbindungsbereich zwischen dem mindestens einen Querträger und dem mindestens einen Längsträger. Bei einem Frontalaufprall des Fahrzeugs wird Aufprallenergie bzw. Crashenergie auf den mindestens einen Längsträger übertragen, welcher deformiert, um die während des Aufpralls wirkende Aufprallenergie bzw. Crashenergie abzubauen. Der mindestens eine Längsträger kann an einem ersten Endbereich mit einem Stoßfängerquerträger und an einem zweiten Endbereich mit dem mindestens einen Querträger verbunden werden.
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In vorteilhafter Weise weist der Längsträger den als Auftulpung ausgeführten zweiten Endbereich auf. Die Geometrie der Auftulpung verstärkt den zweiten Endbereich, so dass der zweite Endbereich im Anbindungsbereich zu dem mindestens einen Querträger schwerer deformiert werden kann, als ohne Auftulpung. Dadurch wird die in diesem Bereich verlaufende Lenkzwischenwelle in einer Unfallsituation besser geschützt, da eine Berührung zwischen der Lenkzwischenwelle und dem mindestens einen von Aufprallenergie bzw. Crashenergie beaufschlagten Längsträger zumindest erschwert oder verhindert werden kann. Somit kann auch eine Energie- und/oder Kraftübertragung von dem mindestens einen Längsträger auf die Lenkzwischenwelle zumindest erschwert oder verhindert werden. Hierbei kann die Auftulpung zusätzliche Verstärkungselemente aufweisen, welche den zweiten Endbereich des mindestens einen Längsträgers weiter verstärken. Die vorgegebenen Knickstellen mit dem vorgegebenen Knickverhalten können in vorteilhafter Weise Bereiche vorgeben, in welchen der mindestens eine Längsträger kontrolliert knickt. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine ungewollte Deformation oder ein ungewolltes Knicken des mindestens einen Längsträgers im Anbindungsbereich zu dem mindestens einen Querträger weiter erschwert oder verhindert werden. Da eine Beaufschlagung der Lenkzwischenwelle durch den mindestens einen Längsträger verhindert oder erschwert werden kann, kann das Risiko eines Verklemmens eines Teleskopmechanismus einer mit der Lenkzwischenwelle gekoppelten Lenksäule, oder das Risiko einer ungewollten Bewegung eines mit der Lenksäule gekoppelten Lenkrads während einer Entfaltung des Airbags in vorteilhafter Weise reduziert werden. Dadurch kann die Sicherheit des Fahrers in vorteilhafter Weise erhöht werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Tragstruktur kann die mindestens eine Sollknickstelle in der Unfallsituation einen Deformationsweg des mindestens einen Längsträgers so vorgeben, dass dieser von der Lenkzwischenwelle wegführt. Dadurch kann in vorteilhafter Weise verhindert oder zumindest erschwert werden, dass der sich deformierende mindestens eine Längsträger auf die Lenkzwischenwelle trifft und Aufprallenergie bzw. Crashenergie auf die Lenkzwischenwelle überträgt. Hierbei kann der vorgegebene Deformationsweg in vorteilhafter Weise eine Unversehrtheit der Lenkzwischenwelle ermöglichen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Tragstruktur kann die Lenkzwischenwelle in Fahrzeughochrichtung oberhalb des mindestens einen Längsträgers verlaufen, wobei der mindestens eine Längsträger in der Unfallsituation in Fahrzeughochrichtung nach unten knickt. Durch diese Anordnung kann ein bekannter Aufbau eines korrespondierenden Fahrzeugs beibehalten werden, wobei die Lenkzwischenwelle in vorteilhafter Weise bei einem frontalen Aufprallunfall besser geschützt ist.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Tragstruktur kann der Bereich mit der mindestens einen Sollknickstelle in Fahrzeuglängsrichtung vor der Auftulpung angeordnet werden. Hierbei knickt der mindestens eine Längsträger vor der Auftulpung und baut dadurch Aufprallenergie bzw. Crashenergie ab, wodurch die Auftulpung weniger beaufschlagt wird. Die Sollknickstelle kann knapp vor einer Aufweitung bzw. Schräge der Auftulpung angeordnet werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Tragstruktur kann der mindestens eine Längsträger in dem vorgegebenen Bereich mindestens eine gezielte Schwachstelle in einer Innenwand und/oder in einer Außenwand aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann der mindestens eine Längsträger in dem vorgegebenen Bereich mindestens eine Triggersicke in der Innenwand und/oder in der Außenwand aufweisen. Durch die mindestens eine Schwachstelle und/oder die mindestens eine Triggersicke kann in vorteilhafter Weise ein gezieltes Knicken im Bereich der mindestens einen Schwachstelle und/der der mindestens einen Triggersicke erzielt werden. Dadurch können Schwachstellen und Triggersicken in vorteilhafter Weise in der Unfallsituation ein vorkalkulierbares Knickverhalten des mindestens einen Längsträgers erzeugen.
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Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
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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 zeigen:
- 1 ein schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Tragstruktur für eine Fahrzeugkarosserie mit einem Längsträger vor einem Aufprall; und
- 2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Tragstruktur für eine Fahrzeugkarosserie aus 1 mit einem deformierten Längsträger nach oder während des Aufpralls.
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Wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, weist eine Tragstruktur 10 für eine Fahrzeugkarosserie mindestens einen Querträger 12 und mindestens einen mit dem mindestens einen Querträger 12 verbundenen Längsträger 20 auf. Der mindestens eine Längsträger 20 weist in einem vorgegebenen Bereich mindestens eine Sollknickstelle 24 mit einem vorgegebenen Knickverhalten in einer Unfallsituation auf. Eine Lenkzwischenwelle 2 verläuft zumindest teilweise in einem Anbindungsbereich 14 zwischen dem mindestens einen Querträger 12 und dem mindestens einen Längsträger 20.
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Erfindungsgemäß weist der mindestens eine Längsträger 20 im Anbindungsbereich 14 zu dem mindestens einen Querträger 12 eine Auftulpung 22 und den Bereich mit der mindestens eine Sollknickstelle 24 auf.
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Das dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Tragstruktur 10 ist im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zur Fahrzeugmittelängsachse ausgeführt und weist zwei Längsträger 20 auf, von denen in 1 und 2 lediglich einer dargestellt ist. Die beiden Längsträger 20 sind mit einem ersten Endbereich 29 jeweils mit einer Crashbox 18 verbunden, welche mit einem Stoßfängerquerträger 16 gekoppelt ist. An einem zweiten Endbereich sind die Längsträger 20 jeweils mit dem Querträger 12 verbunden. Der zweite Endbereich des jeweiligen Längsträgers 20 ist hierbei als Auftulpung 22 ausgeführt. Die Geometrie der Auftulpung 22 verstärkt den jeweiligen Längsträger 20 im Anbindungsbereich 14 zum Querträger 12. Die Abmessungen der Auftulpung 22 in Fahrzeuglängsrichtung x sind hierbei unter anderem von der Strecke abhängig, welche die Lenkzwischenwelle 2 mit geringem Abstand neben dem Längsträger 20 verläuft.
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Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, trifft ein Kollisionsgegner 4 bei einem Frontalunfall auf den Stoßfängerquerträger 16 auf. Die bei dem Aufprall entstehenden Kräfte und Energien werden in die Crashboxen 18 und in die Längsträger 20 eingeleitet, welche deformieren, um die Kräfte und Energien abzubauen. Hierbei deformiert die Auftulpung 22 weniger stark als andere Bereiche des Längsträgers 20. Schrägen 22.2 der Auftulpung 22 können zusätzliche nicht dargestellte Verstärkungselemente aufweisen, um den zweiten Endbereich des Längsträgers 20 weiter zu verstärken.
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Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, weist der dargestellte Längsträger 20 zwei Sollknickstellen 24 auf, welche in der Unfallsituation einen Deformationsweg des Längsträgers 20 vorgeben. Hierbei führt der Deformationsweg von der Lenkzwischenwelle 2 weg. Die beiden Sollknickstellen 24 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel des Längsträgers 20 mit geringem Abstand vor der Auftulpung 22 angeordnet. Die beiden Sollknickstellen können hierbei durch mindestens eine gezielte Schwachstelle in einer Innenwand 26 und/oder in einer Außenwand 28 des Längsträgers 20 umgesetzt werden. Zusätzlich oder alternativ können die Sollknickstellen 24 durch mindestens eine Triggersicke in der Innenwand 26 und/oder in der Außenwand 28 des Längsträgers 20 umgesetzt werden. In einem alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel des Längsträgers 20, kann der Längsträger 20 weitere Sollknickstellen 24 aufweisen.
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Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, verläuft die Lenkzwischenwelle 2 im dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Tragstruktur 10 in Fahrzeughochrichtung z oberhalb des mindestens einen Längsträgers 20. Der mindestens eine Längsträger 20 knickt in der Unfallsituation in Fahrzeughochrichtung z nach unten.
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Durch die neuartige Geometrie im Anbindungsbereich 14 des Längsträgers 20 zum dahinterliegenden Querträger 12 schützt die erfindungsgemäße Tragstruktur 10 die Lenkzwischenwelle 2 bei einem Aufprallunfall vor dem deformierenden Längsträger 20. Dabei wird eine Kombination aus Sollknickstellen 24 und Auftulpung 22 des Längsträger 20 genutzt, um die Deformation des Längsträgers 20 im Bereich der Lenkzwischenwelle 2 in eine bestimmte Richtung zu lenken und die Lenkzwischenwelle 2 somit vor einer mechanischen Beaufschlagung und einer damit verbundenen Beschädigung zu schützen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Lenkzwischenwelle
- 4
- Kollisionsgegner
- 10
- Tragstruktur
- 12
- Querträger
- 14
- Anbindungsbereich
- 16
- Stoßfängerquerträger
- 18
- Crashbox
- 20
- Längsträger
- 22
- Auftulpung
- 22.2
- Schräge
- 24
- Sollknickstelle
- 26
- Innenwand
- 28
- Außenwand
- 29
- erster Endbereich
