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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Strukturbauteil für einen Aufbau eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner einen Fahrzeugaufbau nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
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Strukturbauteile für Fahrzeugaufbauten sind bereits bekannt. Sie werden insbesondere auf Zug, Druck und/oder Biegung belastet.
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Bei einem Frontalcrash mit seitlichem Versatz, das heißt bei einem nicht mittig mit einer Fahrzeugfront des Fahrzeugs kollidierendem Objekt, wie zum Beispiel bei standardisierten Crashtests mit einer Überlappung einer deformierbaren Barriere mit der Fahrzeugfront von etwa 40 %, kommt es zu einer Verformung des Motorraums, die eine Drehung des im Motorraum gewöhnlich aufgenommenen Antriebsstrangs (z. B. Verbrennungsmotor und Getriebe) zur Folge haben kann. Diese Drehung des Antriebsstrangs findet um die Querachse (hierin nachstehend auch als Y-Achse bezeichnet) des Antriebsstrangs und/oder um die Hochachse (hierin nachstehend auch Z-Achse bezeichnet) des Antriebsstrangs statt und führt zu einer Krafteinleitung in eine den Motorraum gewöhnlich von einem Fahrzeuginnenraum trennende Spritzwand, insbesondere im Bereich der Pedale, z. B. Kupplungspedal, Bremspedal etc., und/oder einer Lenksäule des Fahrzeugs. Die Spritzwand wird gewöhnlich aus einem Metallblech gewisser Stärke gebildet. Die Bewegung bzw. Drehung des Antriebsstrangs infolge des Frontalcrashs mit seitlichem Versatz führt gewöhnlich bereits bei verhältnismäßig geringer Krafteinleitung direkt zu einer Deformierung der Spritzwand.
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Mit der Verformung der Spritzwand im Bereich der Pedale verringert sich aber der einem Fahrzeuginsassen zur Verfügung stehende Fußraum, wodurch das Risiko von Fuß- und Beinverletzungen für den Insassen bei einem Frontalcrash merklich steigt. Durch die Drehung/Rotation des Antriebsstrangs um die Hochachse/z-Achse zur Lenksäule hin, kann es zu einer Krafteinleitung in die Lenksäule und zu einer damit verbundenen Verschiebung der Lenksäule in den Fahrzeuginnenraum kommen, wodurch das Risiko weiterer Verletzungen, beispielsweise im Brustbereich des Fahrzeuginsassen, erhöht wird.
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Aus der
US 9 073 503 B2 ist eine seitlich an einem Antriebsstrang vorgesehene Fangvorrichtung bekannt, die bei einem Frontalcrash eines Fahrzeugs mit deutlich seitlichem Versatz (d. h. mit minimaler Überlappung) mit einem an einer Stoßstange angebrachten Gegenstück abhängig von der durch den Frontalcrash bewirkten Drehung der Stoßstange um ihre Hochachse in Eingriff gelangen kann und eine Drehung des Antriebsstrangs um seine Hochachse bewirkt, um gegenüber Fahrzeugaufbauten ohne diese Fangvorrichtung deutlich mehr Kollisionsenergie bei Frontalkollisionen mit geringster Überlappung aufnehmen und abbauen zu können.
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Weiter zeigt die
FR 2 789 031 B1 einen Aufbau eines Fahrzeugs, an dem ausgehend von einer Fahrzeugfront betrachtet hinter einem Antriebsstrang und hinter einem Lenkgestänge an beiden Fahrzeugseiten an jeweiligen Längsträgern des Fahrzeugaufbaus sich in Fahrzeughochrichtung erstreckende Vorsprünge bzw. Anschläge befestigt sind. Diese sollen bei einem Frontalcrash des Fahrzeugs eine Verschiebung des Antriebsstrangs in Richtung des Fahrzeuginnenraums verhindern.
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Auch die
US 2017/0073014 A1 und die
US 9 421 865 B2 offenbaren jeweils eine seitlich an einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs angebrachte Fangvorrichtung, mit der ein infolge eines Frontalcrashs mit seitlichem Versatz verformter bzw. gestauchter Längsträger in Eingriff gelangen und somit eine zusätzliche Krafteinleitung in den Antriebsstrang bewirken soll, um mehr Kollisionsenergie abbauen zu können.
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Ein aus der
US 2018/0065669 A1 bekanntes Kraftfahrzeug weist eine seitlich an einem entsprechenden Längsträger eines Fahrzeugaufbaus an dessen Außenseite angebrachte und in einem bestimmten Winkel geneigt zum Längsträger hin verlaufende Schubstrebe auf, die den Längsträger bei einem Frontalcrash mit geringer Überlappung nach innen knicken soll, um eine zusätzliche seitliche Krafteinleitung der Kollisionsenergie in einen Antriebsstrang zu bewirken.
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Die
US 6 131 685 A beschreibt einen derart ausgebildeten Pedalboden eines Fahrzeugs, der einen Fahrzeugantriebsstrang bei einem Frontalcrash des Fahrzeugs unter die Fahrgastzelle schieben soll.
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Aus der
US 7 762 619 B2 sind weiterhin Vorkehrungen (z. B. in Form von Querschnittseinschnürungen) an Längsträgern eines Fahrzeugaufbaus in seinem Frontbereich bekannt, die bei einem Frontalcrash des Fahrzeugs zu einer bestimmten Verformung der jeweiligen Längsträger führen sollen und so genannte Crashgelenke (ähnlich der Funktionsweise herkömmlicher Filmgelenke bzw. Filmscharniere) ausbilden sollen.
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Die
US 8 596 712 B2 beschreibt ferner eine Fangvorrichtung, die an einem Gebläsemotor einer zwischen einem Antriebsstrang und einer Armaturentafel angeordneten Klimaanlage eines Fahrzeugs vorgesehen ist und mit welcher der sich infolge eines Frontalcrashs des Fahrzeugs um seine Querachse drehende Antriebsstrang in Eingriff gelangen kann, um den Gebläsemotor bzw. einen unteren Abschnitt von der Klimaanlage zu trennen und von der Armaturentafel weg in Richtung Fahrzeugboden zu bewegen, so dass ein Eindringen des Gebläsemotors in den Fahrzeuginnenraum verhindert wird.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Strukturbauteil für einen Aufbau eines Fahrzeugs sowie einen verbesserten Aufbau eines Fahrzeugs, das heißt einen Fahrzeugaufbau, bereitzustellen, das bzw. der jeweils das Verletzungsrisiko von Fahrzeuginsassen, zum Beispiel auf Vordersitzen des Fahrzeugs sitzende Fahrzeuginsassen, bei einem Frontalcrash und insbesondere bei einem Frontalcrash des Fahrzeugs mit seitlichem Versatz, zum Beispiel mit einer Überlappung der Fahrzeugfront mit einem kollidierenden Hindernis von weniger als etwa 50 %, merklich verringern soll. Ferner sollen sowohl das Strukturbauteil als auch der Fahrzeugaufbau einfach zu bauen und kostengünstig herzustellen sein.
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Diese Aufgabe wird durch ein Strukturbauteil für einen Aufbau eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch einen Fahrzeugaufbau mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Es sei ferner angemerkt, dass eine hierin nachstehend verwendete, zwischen zwei Merkmalen stehende und diese miteinander verknüpfende Konjunktion „und/oder“ stets so auszulegen ist, dass in einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gegenstands lediglich das erste Merkmal vorhanden sein kann, in einer zweiten Ausgestaltung lediglich das zweite Merkmal vorhanden sein kann und in einer dritten Ausgestaltung sowohl das erste als auch das zweite Merkmal vorhanden sein können.
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Erfindungsgemäß weist ein Strukturbauteil für einen Aufbau eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, ein erstes und ein zweites zueinander beabstandetes, jeweils langgestrecktes Strukturlängselement auf, die sich wenigstens abschnittsweise in dieselbe Längsrichtung erstrecken. Als Längsrichtung ist vorliegend die Erstreckungsrichtung der Strukturlängselemente in ihrer jeweiligen langgestreckten Richtung zu verstehen, die hierin nachstehend auch als Haupterstreckungsrichtung oder Hauptlängserstreckungsrichtung der jeweiligen Strukturlängselemente bezeichnet wird.
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Als langgestreckt ist ein Bauteil im Sinne der Erfindung allgemein dann zu verstehen, wenn seine Erstreckung in einer Raumrichtung (vorliegend die Längsrichtung) gegenüber seiner Erstreckung in den beiden anderen, senkrecht aufeinander stehenden Raumrichtungen (Quer- und Hochrichtung) erheblich größer ist, insbesondere um ein Vielfaches größer ist, zum Beispiel wenigstens um das 3-, 4-, 5- oder 10-fache oder noch mehr.
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Weiterhin weist das erfindungsgemäße Strukturbauteil ein die beiden Strukturlängselemente miteinander verbindendes, langgestrecktes Strukturquerelement auf, das sich quer zu den beiden Strukturlängselementen erstreckt. Mit anderen Worten erstreckt sich das Strukturquerelement in seiner langgestreckten Richtung (Längsrichtung des Strukturquerelements) quer zur Längsrichtung der Strukturlängselemente. Die Längserstreckung des Strukturquerelements quer zur Längserstreckung der jeweiligen Strukturlängselemente kann insbesondere in einem Winkel von etwa 90 ° erfolgen, vorzugsweise jedenfalls in einem Winkel größer oder gleich 45 ° und kleiner oder gleich 90 °.
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Außerdem weist das erfindungsgemäße Strukturbauteil eine langgestreckte Strukturstützstrebe auf, die sich sowohl quer zu den beiden Strukturlängselementen als auch dem Strukturquerelement erstreckt. Somit verläuft die Längserstreckung der Strukturstützstrebe (Verlauf ihrer langgestreckten Richtung) sowohl quer zur Längserstreckungsrichtung der Strukturlängselemente als auch des Strukturquerelements, so dass die das Strukturbauteil bildenden Elemente, das heißt die Strukturlängselemente, das Strukturquerelement und die Strukturstützstrebe, nicht in einer gemeinsamen Ebene verlaufen und in einem solchen Fall ein „flaches“ Strukturbauteil bilden würden, sondern ein sich in den dreidimensionalen Raum ausdehnendes, hinein erstreckendes Strukturbauteil bilden.
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Darüber hinaus sind die beiden Strukturlängselemente und die Strukturstützstrebe des erfindungsgemäßen Strukturbauteils jeweils so ausgebildet, dass sie mit dem Aufbau des Fahrzeugs verbunden werden können. Mit anderen Worten weisen die vorgenannten Strukturbauelemente (d. h. wenigstens die beiden Längselemente und die Stützstrebe) einen derart ausgebildeten und angeordneten Bauelementabschnitt auf, der jeweils eine Verbindung mit dem Fahrzeugaufbau ermöglicht, zum Beispiel in formschlüssiger Weise, beispielsweise mittels Schrauben, Nieten etc., oder in stoffschlüssiger Weise, beispielsweise mittels Schweißen, Kleben etc. Zum Beispiel könnte der jeweilige Bauelementabschnitt der entsprechenden Strukturbauelemente bei Verwendung einer formschlüssigen Verbindungstechnik eine Bohrung aufweisen, durch welche eine Schraube, ein Bolzen, ein Niet und dergleichen gesteckt und mit dem Fahrzeugaufbau verbunden werden würde. Bei Verwendung einer stoffschlüssigen Verbindungstechnik könnte der jeweilige Strukturbauteilabschnitt eine entsprechende Klebe- oder Schweißfläche, zum Beispiel in Form eines Klebe- oder Schweißflansches, aufweisen.
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Es ist anzumerken, dass das erfindungsgemäße Strukturbauteil im Vergleich zu den räumlichen Abmessungen eines Fahrzeugaufbaus erheblich kleiner ausgebildet ist. Wenn sich der gesamte Fahrzeugaufbau wenigstens in seiner Längs- und/oder Querrichtung zum Beispiel im Bereich eines oder mehrerer Meter erstreckt, so bemisst sich das erfindungsgemäße Strukturbauteil in seiner Längs-, Quer- und Hochrichtung vielmehr im Bereich einiger Zentimeter, zum Beispiel jeweils im Bereich zwischen etwa 5 cm und höchstens 50 cm, bevorzugt zwischen etwa 10 cm und 30 cm.
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Darüber hinaus ist zu verstehen, dass das erfindungsgemäße Strukturbauteil für einen Fahrzeugaufbau allgemein derart ausgebildet ist (z. B. in seiner Form, Geometrie, Material, Materialstärke und dergleichen), dass es insbesondere auf Druck und/oder Zug und/oder Biegung belastet werden kann und entsprechenden Kräften bis zu einem vorherbestimmbaren Maximum standhalten kann, ohne selbst nennenswert plastisch verformt zu werden. Erst bei Überschreiten der definierten Maximalbelastbarkeit setzt eine plastische Verformung des Strukturbauteils, das heißt einzelner oder auch mehrerer der zuvor beschriebenen Strukturbauelemente, ein.
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Das erfindungsgemäße Strukturbauteil weist aufgrund seiner geringen Anzahl an einzelnen Strukturbauelementen und aufgrund ihrer einfachen Anordnung einen gleichermaßen einfach und kostengünstig herzustellenden Aufbau auf. Auch hohe Stückzahlen lassen sich ohne großen Aufwand rationell und kostengünstig realisieren. Bei einer Anbringung des erfindungsgemäßen Strukturbauteils an einem Frontabschnitt eines Fahrzeugaufbaus, zum Beispiel an Längs- und/oder Querträgern des Fahrzeugaufbaus, insbesondere bei räumlicher Anordnung des Strukturbauteils zwischen einem in dem Frontabschnitt bzw. Motorraum des Fahrzeugs angeordneten Antriebsstrangs (z. B. Verbrennungsmotor samt Getriebe oder einem Elektromotor und dergleichen) des Fahrzeugs und einer Spritzwand des Fahrzeugs, die einen Fahrzeuginnenraum von dem Motorraum des Fahrzeugs trennt, lässt sich eine insbesondere durch einen Frontalcrash mit seitlichem Versatz und geringer Überdeckung (z. B. kleiner oder gleich 40 %) verursachte Drehung des Antriebsstrangs infolge einer hauptsächlich in einem Seitenabschnitt des Motorraums stattfindenden Verformung soweit vermindern bzw. die hiermit einhergehende Krafteinleitung vom Antriebsstrang derart in den Fahrzeugaufbau z.B. unter der Fahrgastzelle umleiten, dass eine übermäßige Verformung der Spritzwand wirksam verhindert wird. Einer Drehung des Antriebsstrangs kann mit dem erfindungsgemäßen Strukturbauteil bei entsprechender Ausgestaltung und Anbringung am Fahrzeugaufbau sowohl um die Querachse (hierin nachstehend auch als Y-Achse bezeichnet) des Antriebsstrangs als auch um die Hochachse (hierin nachstehend auch als Z-Achse bezeichnet) des Antriebsstrangs wirksam entgegengewirkt werden. Demzufolge ist das Verletzungsrisiko eines hinter der Spritzwand in einem Fahrzeuginnenraum sitzenden Fahrzeuginsassen bei einem derartigen Frontalcrash wesentlich verringert, insbesondere im Fuß- und Beinbereich des Fahrzeuginsassen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hinsichtlich einer hohen Stabilität (hohe Belastbarkeit) bei gleichzeitig einfachem Aufbau und geringem Gewicht bilden die beiden Strukturlängselemente und das Strukturquerelement eine U-Form bzw. Bügelform aus. Mit anderen Worten bilden die beiden zueinander beabstandeten Strukturlängselemente bei dieser Ausgestaltung die beiden Schenkel der U-Form, die über das quer verlaufende Strukturquerelement miteinander verbunden sind.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Strukturquerelement auch einstückig mit wenigstens einem der beiden Strukturlängselemente ausgebildet und durch entsprechende Formgebung eines einzigen Werkstücks, zum Beispiel durch Biegen, Gießen und dergleichen, gebildet sein. Es ist auch denkbar, dass beide Strukturlängselemente sowie das Strukturquerelement aus einem einzigen Werkstück durch entsprechende Formgebung gebildet sind. Außerdem kann zusätzlich oder alternativ die Strukturstützstrebe einstückig mit wenigstens einem der beiden Strukturlängselemente ausgebildet und durch entsprechende Formgebung eines einzigen Werkstücks ausgebildet sein. Die einstückige Ausbildung wenigstens eines der beiden Strukturlängselemente mit dem Strukturquerelement und/oder der Strukturstützstrebe spart wenigstens einen Montageschritt (Verbindung einzelner Strukturbauelemente) und stellt außerdem sowohl eine feste als auch zugleich eine duktile Verbindung zwischen den entsprechenden Strukturbauelementen bereit. Die duktile, jedoch feste Verbindung ermöglicht insbesondere im Falle des Frontalcrashs des Fahrzeugs eine zeitlich längere Verformung des erfindungsgemäßen Strukturbauteils und damit eine höhere Energiedissipation, die eine sich bereits kurz nach der einsetzenden Deformierung des Strukturbauteils lösende bzw. brechende Verbindung zwischen einzelnen Strukturbauelementen nicht gewährleisten kann.
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Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist/sind das erste Strukturlängselement und/oder das zweite Strukturlängselement und/oder das Strukturquerelement und/oder die Strukturstützstrebe als Profilstrebe ausgebildet. Das Profil bzw. Querschnittsprofil der jeweiligen Profilstrebe kann hierbei eckig, z. B. quadratisch, rechteckig, trapezförmig, allgemein polygonal und dergleichen, ausgebildet sein, oder rund, z. B. kreis- oder ellipsenförmig, oder aus einer Kombination mehrerer Querschnittsprofile bestehen.
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Bevorzugt kann die Profilstrebe nach einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ein Hohlprofil aufweisen. Hierdurch lässt sich einerseits die Stabilität der Profilstrebe erhöhen und andererseits das Gewicht des gesamten Strukturbauteils verringern.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Strukturquerelement bandförmig ausgebildet ist. Hierunter ist zu verstehen, dass die Dicke des Strukturquerelements wesentlich kleiner ist als seine Breite und Länge. Mit anderen Worten kann das Strukturquerelement bei dieser Ausgestaltung sehr flach und mit einem geschlossenen Querschnitt (Vollquerschnitt) ausgebildet sein, so dass das erfindungsgemäße Strukturbauteil besonders in solchen Fällen noch vorteilhaft eingesetzt werden kann, in denen nur ein sehr begrenzter Bauraum am Fahrzeugaufbau zur Anordnung des gesamten Strukturbauteils zur Verfügung steht, da das Strukturbauteil durch die bandförmige Ausgestaltung des Strukturquerelements insgesamt besonders kompakt baut. Das bandförmige Strukturquerelement kann trotz seiner flachen Ausgestaltung mit einer hohen Zugbelastbarkeit ausgestattet sein, so dass es nach wie vor zum sicheren Auf- bzw. Abfangen des sich infolge des Frontalcrashs bewegenden bzw. drehenden Antriebsstrangs eingesetzt werden kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung legen die beiden Strukturlängselemente und das Strukturquerelement den Umfang einer Öffnung zwischen ihnen fest. Somit ist es zusätzlich möglich, eine weitere Komponente des Fahrzeugs, insbesondere eine Lenksäule, die ein besonders sicherheitsrelevantes Bauteil des Fahrzeugs ist, durch diese Öffnung zu führen. Das erfindungsgemäße Strukturbauteil ist dann in Form eines Schutzbügels um dieses Fahrzeugbauteil, z. B. die Lenksäule, angeordnet. In besonders einfach bauender Ausgestaltung lässt sich die Öffnung beispielsweise bereitstellen, indem das Strukturbauteil in der weiter oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Ausgestaltung ausgebildet ist, bei welcher die beiden Strukturlängselemente und das Strukturquerelement eine U-Form ausbilden und der Raum zwischen diesen Strukturbauelementen frei bleibt. Sofern eine Lenksäule durch die Öffnung geführt, und damit von dem Strukturbauteil vor einer übermäßigen Krafteinleitung von dem sich infolge des Frontalcrashs bewegenden bzw. drehenden Antriebsstrangs geschützt ist, verringert das erfindungsgemäße Strukturbauteil nach dieser Ausgestaltung das Verletzungsrisiko eines auf der Fahrerseite sitzenden Fahrzeuginsassen weiter, da das Eindringen der Lenksäule in den Fahrzeuginnenraum verhindert oder zumindest erheblich abgeschwächt wird. Außerdem kann ein Reißen der sicherheitsrelevanten Lenksäule und damit eine mechanische Unterbrechung zwischen einem an einem Ende der Lenksäule angebundenen Lenkrad und anderenends gelenkten Rädern des Fahrzeugs wirksam verhindert werden. Die Abmessungen des Strukturbauteils, das heißt der Durchmesser der Öffnung, zum Beispiel der Abstand der beiden Strukturlängselemente zueinander, wie bei der vorstehend beschriebenen U-Form, wird entsprechend des durch die Öffnung zu führenden Fahrzeugbauteils (z. B. der Lenksäule) festgelegt.
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Nach einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist/weisen das erste und/oder das zweite Strukturlängselement eine erste Biegung um eine erste Biegeachse und/oder eine zweite Biegung um eine zweite Biegeachse auf. Bevorzugt verläuft die erste Biegeachse senkrecht zur Längsrichtung des jeweiligen Strukturlängselements und die zweite Biegeachse senkrecht zur ersten Biegeachse und senkrecht zur Längsrichtung des entsprechenden Strukturlängselements. Somit lässt sich mit verhältnismäßig geringem Aufwand die dreidimensionale Geometrie des erfindungsgemäßen Strukturbauteils entsprechend eines konkret zur Verfügung stehenden Bauraums am Fahrzeug, einer bestimmten Anordnung am Fahrzeugaufbau und/oder einer definiert standzuhaltenden Belastungssituation bei einem Frontalcrash, insbesondere mit seitlichem Versatz, anpassen bzw. auslegen.
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Es ist zu verstehen, dass ebenso das Strukturquerelement und/oder die Strukturstützstrebe mit einer ersten und/oder zweiten Biegung versehen sein können, um noch mehr Flexibilität bei der geometrischen Gestaltung des Strukturbauteils zu erhalten.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Fahrzeugaufbau einen Längsträger und einen mit diesem verbundenen, quer zu diesem verlaufenden Querträger auf. Weiterhin weist der Fahrzeugaufbau ein Strukturbauteil nach einer der vorhergehend beschriebenen Ausgestaltungen auf, wobei die Strukturstützstrebe mit dem Längsträger verbunden ist und eines der beiden Strukturlängselemente mit dem Querträger verbunden ist und das andere Strukturlängselement mit dem Querträger und/oder dem Längsträger verbunden ist. Somit weist das Strukturbauteil wenigstens drei Anbindungspunkte auf, über die es am Fahrzeugaufbau befestigt ist. Da, wie vorstehend bereits erläutert, das Strukturbauteil aufgrund der Anordnung seiner Strukturlängselemente, seines Strukturquerelements und seiner Strukturstützstrebe eine ausgedehnte dreidimensionale Geometrie/Erstreckung aufweist, und das Strukturbauteil in einem Verbindungsbereich des Längsträgers mit dem Querträger am Fahrzeugaufbau, somit also in einem Eckbereich dieser Anordnung, angebracht ist, verleiht das Strukturbauteil gleichzeitig auch dem Längsträger und/oder dem Querträger eine verbesserte Stabilität bezüglich einer Biegung um eine quer zur jeweiligen Längsrichtung des entsprechenden Trägers verlaufenden Biegeachse. So wirkt das Strukturbauteil bei einer Verschiebung und/oder Drehung des Antriebsstrangs des Fahrzeugs infolge eines Frontalcrashs auch einer Biegung des hierbei besonders belasteten Längsträgers um seine Querachse (Biegung nach oben oder unten) und/oder Hochachse (Biegung seitlich nach rechts oder links) entgegen.
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Die Anbindung bzw. Verbindung des Strukturbauteils an bzw. mit dem Fahrzeugaufbau kann, wie bereits weiter oben beschrieben, bevorzugt form- und/oder stoffschlüssig erfolgen. Sowohl der Längs- als auch der Querträger des Fahrzeugaufbaus wie auch die Strukturbauelemente des Strukturbauteils weisen dementsprechende Verbindungsvorrichtungen auf.
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Bezüglich aufbaubezogener Begriffsdefinitionen sowie der Wirkungen und Vorteile jener Merkmale wird vollumfänglich auf die vorstehenden Erläuterungen sinngemäßer, strukturbauteilbezogener Definitionen, Wirkungen und Vorteile verwiesen. Offenbarungen hierin bezüglich des erfindungsgemäßen Strukturbauteils sollen in sinngemäßer Weise auch zur Definition des erfindungsgemäßen Fahrzeugaufbaus herangezogen werden können, sofern dies hierin nicht ausdrücklich ausgeschlossen ist. Ebenso sollen Offenbarungen hierin bezüglich des erfindungsgemäßen Fahrzeugaufbaus in sinngemäßer Weise zur Definition des erfindungsgemäßen Strukturbauteils herangezogen werden können, sofern dies hierin nicht ebenfalls ausdrücklich ausgeschlossen ist.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht ferner vor, dass die Verbindung zwischen der Strukturstützstrebe und dem Längsträger des Fahrzeugaufbaus und/oder zwischen wenigstens einem der Strukturlängselemente und dem Strukturquerelement als Sollbruchverbindung ausgebildet ist/sind, die sich bei Überschreiten einer vorbestimmten Kraftbelastung löst. Auf diese Weise kann sowohl eine definierte, zunächst hohe Widerstandsfähigkeit gegen eine plastische Verformung des am Fahrzeugaufbau angebrachten Strukturbauteils bereitgestellt werden, jedoch bei Überschreiten einer bestimmten Maximalbelastung ebenso eine plastische Verformung des Strukturbauteils oder Teilen hiervon in einer bestimmten Vorzugsrichtung, zum Beispiel in Quererstreckungsrichtung, zugelassen werden. Hierbei kommt es einerseits zur Absorption von Kollisionsenergie und andererseits wird eine kontrollierte seitliche Verschiebung (z. B. in Fahrzeugquerrichtung, Y-Raumrichtung) des gegen das Strukturbauteil wirkenden Antriebsstrangs ermöglicht. Die seitliche Verschiebebewegung des Antriebsstrangs in Fahrzeugquerrichtung erfolgt somit parallel zu einer ebenfalls in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Spritzwand, so dass ein Eindringen des Antriebsstrangs in den Fahrzeuginnenraum wirksam verhindert wird.
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Zur Ausbildung einer Sollbruchverbindung zwischen Strukturbauelementen des Strukturbauteils könnte zum Beispiel das Strukturquerelement bandförmig mit entsprechender Querschnittsfläche ausgelegt sein. Auch könnten entsprechend ausgebildete Querschnittseinschnürungen an einem als Hohl- oder Bandprofil ausgebildeten Strukturbauelement vorgesehen sein.
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Bevorzugt ist das gesamte erfindungsgemäße Strukturbauteil aus einem Metallwerkstoff gebildet, wobei seine einzelnen Strukturbauelemente, das heißt Strukturlängselemente, Strukturquerelement und Strukturstützstrebe, aus demselben Werkstoff oder auch aus unterschiedlichen Metallwerkstoffen hergestellt sein können. Es ist auch denkbar, das gesamte Strukturbauteil oder zumindest einzelne Teile bzw. Strukturbauelemente hiervon aus einem anderen Werkstoff als Metall herzustellen.
- 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Frontabschnitt eines Fahrzeugaufbaus nach Stand der Technik vor einem Frontalcrash mit seitlichem Versatz. 2A-B zeigen jeweils eine Draufsicht auf den Frontabschnitt des Fahrzeugaufbaus aus 1 nach einem Frontalcrash mit seitlichem Versatz, und 3 zeigt eine Unteransicht auf den Frontabschnitt des Fahrzeugaufbaus aus 1 nach einem Frontalcrash mit seitlichem Versatz. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels der Erfindung, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert wird. Es zeigen schematisch:
- 4 eine perspektivische Ansicht von schräg unten auf einen Frontabschnitt eines Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugaufbaus gemäß der Erfindung mit einem daran angebrachten Ausführungsbeispiel eines Strukturbauteils gemäß der Erfindung,
- 5 eine Seitenansicht des Frontabschnitts des Fahrzeugaufbaus aus 4 mit dem Strukturbauteil aus 4,
- 6A-B jeweils eine Unteransicht des Frontabschnitts des Fahrzeugaufbaus aus 4 mit dem Strukturbauteil aus 4,
- 7 eine weitere Unteransicht des Frontabschnitts des Fahrzeugaufbaus aus 4 mit dem Strukturbauteil aus 4,
- 8A-B zum einen eine Seitenansicht des Frontabschnitts des Fahrzeugaufbaus aus 4 mit dem Strukturbauteil aus 4 und zum anderen eine weitere Seitenansicht lediglich des Strukturbauteils aus 4,
- 9A-B zum einen eine Draufsicht auf den Frontabschnitt des Fahrzeugaufbaus aus 4 mit dem Strukturbauteil aus 4 und zum anderen eine weitere Draufsicht auf lediglich das Strukturbauteil aus 4 und
- 10A-B jeweils eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Strukturbauteils in zwei unterschiedlichen Deformierungsstadien.
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In den unterschiedlichen Figuren sind hinsichtlich ihrer Funktion gleichwertige Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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In den unterschiedlichen Figuren sind ferner drei Raumrichtungen X, Y und Z sowie H, L und Q angegeben, um eine Orientierung der jeweils dargestellten Gegenstände anzugeben. Die Raumrichtungen X, Y und Z beziehen sich hierbei gewöhnlich auf die Erstreckungsrichtungen eines Fahrzeugaufbaus bzw. Teilen hiervon, die Raumrichtungen H, L und Q auf die Erstreckungsrichtungen in Bezug auf ein Strukturbauteil gemäß der Erfindung.
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1 stellt schematisch eine Draufsicht auf einen Frontabschnitt 1 eines Fahrzeugaufbaus nach Stand der Technik eines ansonsten nicht weiter dargestellten Fahrzeugs bzw. Kraftfahrzeugs vor einem Frontalcrash mit seitlichem Versatz dar. Von dem Frontabschnitt 1 des Fahrzeugaufbaus sind in 1 zwei (ein linker und ein rechter) Längsträger 2 und ein die beiden Längsträger 2 miteinander verbindender, quer zu den Längsträgern 2 verlaufender Querträger 3 zu erkennen. An der Fahrzeugfront ist eine Stoßstange 4 zwischen den vorderseitigen Enden der beiden Längsträger 2 angebracht. Der Frontabschnitt 1 des Fahrzeugaufbaus legt einen Motorraum 5 des Fahrzeugs fest, in dem ein in 1 dargestellter Antriebsstrang 6 mit einem Verbrennungsmotor 7 und einem Getriebe 8 angeordnet und aufgenommen sind. Weiterhin ist in 1 ein Teil einer Spritzwand 9 zu erkennen, die den Motorraum 5 von einer Fahrgastzelle 10 bzw. einem Fahrzeuginnenraum 10 abgrenzt. In 1 ist ferner ein Abschnitt einer Lenksäule 11 zu erkennen, die sich in der in 1 gezeigten Ansicht von oben nach unten durch einen Teil der Spritzwand 9 erstreckt. Bei dem in 1 dargestellten Frontabschnitt 1 des Fahrzeugaufbaus nach Stand der Technik ist die Lenksäule 11 auf der rechten Fahrzeugseite (Rechtslenker) angeordnet. Es versteht sich, dass die Lenksäule 11 bei einem für den Rechtsverkehr ausgelegten Fahrzeug auch auf der linken Fahrzeugseite angeordnet sein kann (Linkslenker).
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Eine deformierbare Barriere 12 ist bei der in 1 gezeigten Situation räumlich noch vor dem Frontabschnitt 1 des Fahrzeugaufbaus bzw. der Stoßstange 4 dargestellt. Deutlich ist zu erkennen, dass die Barriere 12 einen seitlichen Versatz zur Mitte des Fahrzeugaufbaus 1 bzw. Fahrzeugs hat. Die Überdeckung der Barriere 12 mit der Breite der Fahrzeugfront in dem in 1 gezeigten Fall beträgt etwa 40 %.
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2A und 2B stellen jeweils schematisch eine Draufsicht auf den Frontabschnitt 1 des Fahrzeugaufbaus aus 1 nach einem Frontalcrash mit der Barriere 12 mit seitlichem Versatz dar, wobei 2B eine vergrößerte Ausschnittansicht der 2A darstellt. Deutlich ist nach dem Eindringen der Barriere 12 in den Motorraum 5 eine hierdurch bewirkte Drehung des Antriebsstrangs 6 (Motor 7 u. Getriebe 8) um seine Hochachse, das heißt um die zu den beiden in 2 sichtbaren Raumachsen X und Y senkrecht stehende Z-Achse, zu erkennen. Die Drehung des Antriebsstrangs 6 führt bei dem herkömmlichen Fahrzeugaufbau zu einer erheblichen Verformung der Spritzwand 9 im Bereich der Lenksäule 11, die einerseits den Fahrzeuginnenraum 10 insbesondere im Fuß- und Beinbereich erheblich verkleinert und zusätzlich auch eine Verschiebung der Lenksäule 11 in den Fahrzeuginnenraum 10 bewirken kann. Ein Fahrzeuginsasse, vorliegend insbesondere der Fahrer des Fahrzeugs, sehen sich damit einem hohen Verletzungsrisiko im Fuß- und Beinbereich sowie im Brustbereich ausgesetzt.
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Eine Unteransicht auf den Frontabschnitt 1 des Fahrzeugaufbaus aus 1 nach dem Frontalcrash mit seitlichem Versatz der Barriere 12, das heißt in der in 2 gezeigten Situation, stellt 3 dar. Deutlich ist die durch die Drehung des Antriebsstrangs 6 bzw. Motors 7 bewirkte Krafteinleitung in die Lenksäule 11 (gestrichelte Kreislinie) zu erkennen, die ein unerwünschtes Eindringen der Lenksäule 11 in den Fahrzeuginnenraum 10 und/oder ebenso eine Unterbrechung der mechanischen Verbindung zwischen dem in 3 nicht zu sehenden Lenkrad und den gelenkten Rädern (ebenfalls nicht dargestellt) des Fahrzeugs zur Folge haben kann.
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4 stellt eine perspektivische Ansicht von schräg unten auf einen Frontabschnitt 1 eines Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugaufbaus 13 eines nicht weiter dargestellten Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, gemäß der Erfindung mit einem daran angebrachten Ausführungsbeispiel eines Strukturbauteils 14 gemäß der Erfindung dar. Wie 4 deutlich zu entnehmen ist, weist das Strukturbauteil 14 ein erstes und ein zweites zueinander beabstandetes, jeweils langgestrecktes Strukturlängselement 15, 16 auf, die sich in dieselbe Längsrichtung L erstrecken. Weiterhin weist das Strukturbauteil 14 ein die beiden Strukturlängselemente 15, 16 miteinander verbindendes (vorliegend diese endseitig verbindendend), langgestrecktes Strukturquerelement 17 auf, das sich quer zu den beiden Strukturlängselementen 15, 16 (vorliegend in Querrichtung Q) erstreckt, und schließlich eine langgestreckte Strukturstützstrebe 18, die sich sowohl quer zu den beiden Strukturlängselementen 15, 16 als auch quer zum Strukturquerelement 17 erstreckt (vorliegend in Hochrichtung H).
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Wie 4 deutlich zu entnehmen ist, bilden die beiden Strukturlängselemente 15, 16 und das Strukturquerelement 17 eine U-Form aus. Insbesondere legen die beiden Strukturlängselemente 15, 16 und das Strukturquerelement 17 des in 4 dargestellten Strukturbauteils 14 den Umfang einer Öffnung 19 zwischen ihnen fest. Zudem ist bei dem vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel das Strukturquerelement 17 einstückig mit dem zweiten Strukturlängselemente 16 ausgebildet, wobei beide Strukturelemente 16 und 17 durch entsprechende Formgebung eines einzigen Werkstücks gebildet sind. Das erste Strukturlängselement 15 sowie die Strukturstützstrebe 18 können über hierin erwähnte Verbindungstechniken mit dem Rest des Strukturbauteils 14 verbunden sein (z. B. form- und/oder stoffschlüssig).
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Weiterhin sind bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel des Strukturbauteils 14 das erste und zweite Strukturlängselement 15, 16 und das Strukturquerelement 17 und die Strukturstützstrebe 18 jeweils als Profilstreben ausgebildet (vorliegend mit rechteckigem oder quadratischen Querschnitt), wobei die beiden Strukturlängselemente 15, 16 sowie das Strukturquerelement 17 ein Hohlprofil aufweisen und die Strukturstützstrebe 18 ein Vollprofil aufweist.
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Wie 4 weiter zu entnehmen ist, sind die beiden Strukturlängselemente 15, 16 sowie die Strukturstützstrebe 18 jeweils ausgebildet, mit dem Aufbau 13 des Fahrzeugs verbunden zu werden. Sowohl der Fahrzeugaufbau 13 als auch das Strukturbauteil 14 weisen hierzu entsprechende Befestigungs- bzw. Verbindungsvorrichtungen 20 auf, die in 4 lediglich symbolisiert dargestellt sind. Auch wenn die Verbindungsvorrichtungen 20 in 4 lediglich mit einem einzigen Bezugszeichen angegeben sind, können die einzelnen Verbindungsvorrichtungen 20 unterschiedlich ausgebildet sein. Beispielsweise könnte die Verbindungsvorrichtung 20 der Strukturstützstrebe 18 als Bohrung ausgebildet sein, um eine formschlüssige (z. B. Schraub- oder Niet-) Verbindung zwischen der Strukturstützstrebe 18 und dem Fahrzeugaufbau 13, insbesondere dem Längsträger 2, herzustellen, wohingegen die Verbindungsvorrichtungen 20 der beiden Strukturlängselemente 15, 16 zum Beispiel jeweils als Verbindungsflansche ausgebildet sein könnten, um jeweils eine stoffschlüssige (z. B. Schweiß- oder Kleb-) Verbindungen zwischen den Strukturlängselementen 15, 16 und dem Fahrzeugaufbau 13, insbesondere dem Querträger 3, herzustellen.
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Bei dem in 4 dargestellten Fahrzeugaufbau 13 ist die Strukturstützstrebe 18 mit der Innenseite des Längsträgers 2 verbunden und die beiden Strukturlängselemente 15, 16 sind jeweils mit der Vorderseite des Querträger 3 verbunden. Denkbar ist auch, dass das erste Strukturlängselement 15 alternativ oder zusätzlich mit der Innenseite des Längsträgers 2 verbunden ist.
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5 stellt eine Seitenansicht des Frontabschnitts 1 des Fahrzeugaufbaus 13 aus 4 mit dem Strukturbauteil 14 aus 4 dar.
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6A und 6B stellen jeweils eine Unteransicht des Frontabschnitts 1 des Fahrzeugaufbaus 13 aus 4 mit dem Strukturbauteil aus 4 dar, wobei 6B eine vergrößerte Ausschnittansicht der 6A zeigt. 6 ist deutlich zu entnehmen, dass in der Spritzwand 9 eine Durchgangsöffnung 21 vorgesehen ist, durch die eine in den 1 bis 3 gezeigte Lenksäule 11 (s. auch 7) hindurchgeführt ist. In vorteilhafter Weise ist das Strukturbauteil 14 derart am Fahrzeugaufbau 13 angeordnet und befestigt, dass die durch die Strukturelemente 15, 16, 17 gebildete Öffnung 19 unterhalb der Durchgangsöffnung 21 angeordnet ist, so dass die Lenksäule 11 (7) von den Strukturelementen 15, 16, 17 des Strukturbauteils 14 in schützender Weise bügelförmig umgeben ist, wie es auch 7 deutlich zu entnehmen ist.
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7 stellt eine weitere Unteransicht des Frontabschnitts 1 des Fahrzeugaufbaus 13 aus 4 mit dem Strukturbauteil 14 aus 4 dar. Ein Vergleich mit dem Frontabschnitt 1 des Fahrzeugaufbaus nach dem Stand der Technik in 3 zeigt deutlich, dass die Lenksäule 11 durch das am erfindungsgemäßen Fahrzeugaufbau 13 angebrachte erfindungsgemäße Strukturbauteil 14 vor dem sich infolge des Frontalcrashs mit der seitlich versetzten Barriere 12 (s. 1 u. 2) drehenden Antriebsstrang 6 bzw. Motor 7 wirksam vor einer übermäßigen, unkontrollierten und direkten Krafteinleitung geschützt ist.
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8A stellt eine Seitenansicht des Frontabschnitts 1 des Fahrzeugaufbaus 13 aus 4 mit dem Strukturbauteil 14 aus 4 auf die Innenseite des Längsträgers 2 dar. 8B stellt eine Seitenansicht lediglich des Strukturbauteils 14 aus 4 aus derselben Blickrichtung wie 8A dar.
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9A stellt eine Draufsicht auf den Frontabschnitt 1 des Fahrzeugaufbaus 13 aus 4 mit dem Strukturbauteil 14 aus 4 von oben dar. 9B stellt eine weitere Draufsicht auf lediglich das Strukturbauteil 14 aus 4 von oben dar. Hierbei ist zu beachten, dass die Draufsicht auf das Strukturbauteil 14 in 9B gegenüber der in 9A gezeigten Draufsicht um 90 ° gegen den Uhrzeigersinn um die Hochachse Z bzw. H gedreht dargestellt ist.
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8A ist deutlich zu entnehmen, dass das am Fahrzeugaufbau 13 angebrachte Strukturbauteil 14 einer Drehung des Antriebsstrangs 6 um seine Querachse Y infolge der Frontalkollision mit der seitlich versetzten Barriere 12 (s. 1) entgegenwirkt und diese stoppt bzw. umleitet, bevor der Antriebsstrang 6 die Spritzwand 9 erreichen und diese durch Krafteinleitung der Kollisionsenergie verformen kann. Außerdem ist in 8A erkennbar, dass auch die Lenksäule 11 durch das Strukturbauteil 14 vor einem direkten Kontakt mit dem sich um die Y-Achse drehenden Antriebsstrang 6 geschützt ist.
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9A ist zu entnehmen, dass auch eine Drehung des Antriebsstrangs 6 um seine Hochachse Z bei einem Frontalcrash mit der Barriere 12 durch das Strukturbauteil 14 derart frühzeitig gestoppt wird, dass die Spritzwand 9 keine wesentliche Verformung erfährt. Außerdem ist gut zu erkennen, dass die Öffnung 21, durch die die Lenksäule 11 geführt ist, ebenfalls keine wesentliche Verformung durch die Bewegung des Antriebsstrangs 6 erfährt, so dass auch die Lenksäule 11 vor einer direkten, übermäßigen Krafteinleitung der Kollisionsenergie durch den Antriebsstrang 6 geschützt ist.
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Aus 8B geht hervor, dass das Strukturlängselement 16 sowie das in der Ansicht hinter diesem angeordnete Strukturlängselement 15 jeweils eine erste Biegung 22 um eine erste Biegeachse 23 (9B), die vorliegend parallel zur Querachse Q des Strukturbauteils 14 ausgerichtet ist, aufweisen. Ein Biegewinkel 24 der ersten Biegung 22 beträgt bevorzugt wenigstens einige Grad, z. B. wenigstens etwa 5 ° oder wenigstens etwa 10 °, und weiterhin bevorzugt höchstens 45 °.
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Des Weiteren weist das Strukturlängselement 16 gemäß 9B ebenfalls eine zweite Biegung 25 um eine zweite Biegeachse 26 (8B), die vorliegend parallel zur Hochachse H des Strukturbauteils 14 verläuft, auf. Ein Biegewinkel 27 der zweiten Biegung 25 beträgt bevorzugt wenigstens einige Grad, z. B. wenigstens etwa 5 ° oder wenigstens etwa 10 °, und weiterhin bevorzugt höchstens 45 °.
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Sowohl die erste Biegeachse 23 als auch die zweite Biegeachse 26 verlaufen senkrecht zur Längsachse L des Strukturbauteils 14. Außerdem verlaufen beide Biegeachsen 23 und 26 ebenfalls senkrecht zueinander. Hierdurch wird die insbesondere in den beiden Ansichten der 8B und 9B deutlich ersichtliche dreidimensional, ausgedehnte Geometrie des Strukturbauteils 14 erzielt, mit der sich besondere Vorteile insbesondere in drei unterschiedlichen in den 8B und 9B gekennzeichneten Abschnitten A, B und C des Strukturbauteils 14 erzielen lassen.
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Das Strukturbauteil 14 lässt sich nämlich hinsichtlich den in den 8A und 9A gezeigten Bewegungen des Antriebsstrangs 6 im Falle der Frontalkollision mit einer progressiven Resistenz bzw. Widerstandsfähigkeit gegen seine plastische Verformung ausgestalten, die eine abhängig vom Betrag der vom Antriebsstrang 6 bereits ausgeführten Bewegung/Drehung zunehmende Widerstandskraft des Strukturbauteils 14 gegen den Antriebsstrang 6 bewirkt.
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Im ersten (vorderen) Abschnitt A des Strukturbauteils 14 findet bei einem Frontalcrash der erste Kontakt des eindringenden Antriebsstrangs 6 mit dem Strukturbauteil 14 statt. Die gegenüber der Hochachse H geneigt ausgerichtete Längserstreckung der Strukturstützstrebe 18 bewirkt zunächst eine verhältnismäßig langsam ansteigende Widerstandskraft des Strukturbauteils 14 gegen die kollisionsbedingte Bewegung des eindringenden Antriebsstrangs 6 („weicher Kontakt“). Im zweiten Abschnitt B gelangt der Antriebsstrang 6 in Kontakt mit dem Strukturquerelement 17, das die kollisionsbedingte Bewegung des Antriebsstrangs 6 deutlich stärker abbremst als im Abschnitt A. Im Abschnitt C wirken die beiden Strukturlängselemente 15, 16 durch ihre Ausrichtung in Längsrichtung L des Strukturbauteils 14 bzw. X des Fahrzeugaufbaus 13 als in direkter Gegenrichtung zur Bewegungsrichtung des Antriebsstrangs 6 wirkende Schubstreben und erzeugen somit eine maximale Widerstandskraft.
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Es ist anzumerken, dass mittels der konkreten geometrischen Ausgestaltung des Strukturbauteils 14, zum Beispiel durch Anzahl, Anordnung und Betrag der Biegung/en, Materialstärke/n und Querschnitt/e der einzelnen Strukturbauelemente etc., das progressive Widerstandsverhalten des Strukturbauteils 14 in für den speziellen Anwendungsfall gewünschter Weise gezielt anpassen lässt.
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10A und 10B stellen jeweils eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Strukturbauteils 28 in zwei unterschiedlichen Deformierungsstadien dar. Das Strukturbauteil 28 unterscheidet sich von dem bisher beschriebenen Strukturbauteil 14 lediglich durch eine Verbindungsvorrichtung 29, mit der die Strukturstützstrebe 18 am Längsträger 2 (4) befestigt und die als Sollbruchverbindung ausgebildet ist, die sich bei Überschreiten einer vorbestimmten maximalen Kraftbelastung zwischen der Strukturstützstrebe 18 und dem Längsträger 2 löst.
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Zusätzlich oder alternativ kann das Strukturbauteil 28 auch eine Sollbruchverbindung 30 im Verbindungsbereich zwischen dem Strukturquerelement 17 und dem ersten Strukturlängselement 15 aufweisen, so dass sich die Verbindung zwischen diesen Elementen 15, 17 bei Überschreiten einer Maximalbelastung löst.
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In beiden vorgenannten Fällen kann sich das Strukturbauteil 28 nach dem Lösen der Sollbruchverbindung 29 und/oder 30 in Querrichtung Q, bei am Fahrzeugaufbau 13 verbautem Zustand insbesondere in Fahrzeugquerrichtung Y zur Fahrzeugmitte hin, verformen und auf diese Weise Kollisionsenergie durch Verformungsarbeit absorbieren. Die Verbindungsvorrichtungen 20 leiten die hierbei jeweils erzeugten Drehmomente in den Querträger 3 des Fahrzeugaufbaus 13 ein. Der beim Frontalcrash gegen das Strukturquerelement 17 wirkende Antriebsstrang 6 wird mit der seitlich gerichteten Verformung des Strukturbauteils 28 ebenfalls seitlich in Fahrzeugquerrichtung Y verschoben.
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Es hat sich allgemein gezeigt, dass das an einem erfindungsgemäßen Fahrzeugaufbau angebrachte erfindungsgemäße Strukturbauteil wie hierin offenbart keinerlei negative Auswirkungen auf andere Kollisionsbedingungen hat, zum Beispiel eine Erhöhung der Steifigkeit des Fahrzeugaufbaus bei einem mittigen Frontalcrash derart, dass unerwünscht hohe Verzögerungen auf die Fahrzeuginsassen in einem solchen Fall einwirken.
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Das hierin offenbarte erfindungsgemäße Strukturbauteil sowie der hierin offenbarte erfindungsgemäße Fahrzeugaufbau sind nicht auf die hierin jeweils offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfassen auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen, die sich aus technisch sinnvollen weiteren Kombinationen der hierin beschriebenen Merkmale sowohl des Strukturbauteils als auch des Fahrzeugaufbaus ergeben. Insbesondere sind die hierin vorstehend in der allgemeinen Beschreibung und der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen nicht nur in den jeweils hierin explizit angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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In bevorzugter Ausführung wird das erfindungsgemäße Strukturbauteil an einem Fahrzeugaufbau eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, verwendet, wobei es, wie vorstehend beschrieben, insbesondere an einer Fahrzeugfront in einem Eckbereich, in dem ein Querträger des Fahrzeugaufbaus mit einem Längsträger des Fahrzeugaufbaus verbunden ist, angeordnet und sowohl mit dem Querträger als auch mit dem Längsträger verbunden ist, um eine Verformung einer Spritzwand bzw. einer Fahrgastzelle durch eine kollisionsbedingte Verschiebung und/oder Drehung eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs bei einem Frontalcrash, insbesondere einem Frontalcrash mit seitlichem Versatz, zu verhindern oder wenigstens deutlich zu verringern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Frontabschnitt eines Fahrzeugaufbaus
- 2
- Längsträger
- 3
- Querträger
- 4
- Stoßstange
- 5
- Motorraum
- 6
- Antriebsstrang
- 7
- Verbrennungsmotor
- 8
- Getriebe
- 9
- Spritzwand
- 10
- Fahrzeuginnenraum
- 11
- Lenksäule
- 12
- Barriere
- 13
- Fahrzeugaufbau
- 14
- Strukturbauteil
- 15
- Erstes Strukturlängselement
- 16
- Zweites Strukturlängselement
- 17
- Strukturquerelement
- 18
- Strukturstützstrebe
- 19
- Öffnung, begrenzt durch 15, 16 und 17
- 20
- Verbindungsvorrichtung
- 21
- Durchgangsöffnung
- 22
- Erste Biegung
- 23
- Erste Biegeachse
- 24
- Erster Biegewinkel
- 25
- Zweite Biegung
- 26
- Zweite Biegeachse
- 27
- Zweiter Biegewinkel
- 28
- Strukturbauteil
- 29
- Verbindungsvorrichtung
- 30
- Sollbruchverbindung zwischen 15 und 17
- A
- Erster Abschnitt von 14
- B
- Zweiter Abschnitt von 14
- C
- Dritter Abschnitt von 14
- H
- Hochrichtung senkrecht auf L und Q
- L
- Längsrichtung senkrecht auf H und Q
- Q
- Querrichtung senkrecht auf H und L
- X
- Erste Raumrichtung senkrecht auf Y und Z
- Y
- Zweite Raumrichtung senkrecht auf X und Z
- Z
- Dritte Raumrichtung senkrecht auf X und Y
