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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugkarosserie, insbesondere eine PKW-Karosserie, mit verbesserter Beständigkeit gegen Kollisionen mit geringer Überlappung zwischen der Karosserie und einem Hindernis. Bei derartigen Kollisionen ist es bereits bei niedrigen Kollisionsgeschwindigkeiten schwierig, eine Deformation der Fahrgastzelle zu vermeiden, da nur ein begrenzter Teil der Karosseriefrontpartie zur Verfügung steht, um Kollisionsenergie abzubauen, und dieser begrenzte Teil stets ein Rad enthält, das, sobald die Deformierbarkeit seines Reifens ausgeschöpft ist, von vorn einwirkende Deformationskräfte ohne nennenswerte Dämpfung auf eine dahinterliegende Säule der Fahrgastzelle überträgt.
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Aus
DE 10 2014 116 146 A1 ist eine Fahrzeugkarosserie bekannt, bei der eine Strebe von einem Längsträger der Karosserie seitwärts absteht und im Kollisionsfall den Druck eines gegen die Strebe zurückgedrängten Rades abfangen soll. Ein in den Radkasten hinein vorspringender Steg ist durch einen Kunststoffformkörper überdeckt, um zu verhindern, dass der Steg am zurückweichenden Rad verhakt, und eine großflächige Abstützung des Rades an der Strebe zu begünstigen. So kann ein Reifen des Rades im Kollisionsfall einen hohen Druck aufbauen und dadurch Kollisionsenergie aufnehmen. Sobald dies geschehen ist, bleibt jedoch das Problem bestehen, dass das Rad kaum weiter stauchbar ist, und bis dahin nicht abgebaute Kollisionsenergie großenteils an dahinterliegende Teile der Fahrgastzelle weitergegeben wird.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Fahrzeugkarosserie zu schaffen, die auch bei geringem Überlapp in der Lage ist, ohne eine gefährliche Deformation der Fahrgastzelle hohe Kollisionsenergien abzubauen.
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Die Aufgabe wird einer Ausgestaltung der Erfindung zufolge gelöst, indem bei einer Fahrzeugkarosserie mit einem an einer Innenseite durch einen Längsträger der Karosserie und an einer in Fahrtrichtung hinteren Seite von einer Säule begrenzten, an einer Außenseite offenen Radkasten eine Strebe sich in dem Radkasten zwischen einem an dem Längsträger befestigten vorderen inneren Ende und einem an der Säule befestigten hinteren äußeren Ende schräg nach hinten und außen erstreckt. Die Strebe lenkt im Kollisionsfall das Rad mit seiner in Fahrtrichtung hinteren Seite voran aus dem Radkasten heraus, im ihm so seine die Deformation des Vorderbaus blockierende Wirkung zu nehmen. Wenn das Rad aus dem Radkasten herausgelenkt ist, können dieser und der ihn flankierende Längsträger in erheblich größerem Umfang gestaucht werden, als wenn das Rad im Radkasten gefangen bleibt, und somit kann der Vorderbau erheblich mehr Kollisionsenergie abbauen, bevor die Fahrgastzelle in Mitleidenschaft gezogen wird.
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Wenn die Säule einen in den Radkasten vorspringenden Steg aufweist, kann das äußere hintere Ende an einer Außenseite des Stegs befestigt sein. Wenn im Kollisionsfall die Strebe zwischen dem Längsträger einerseits und dem Druck des zurückweichenden Rades andererseits einer Zugbelastung ausgesetzt wird, dann bewirkt diese eine einwärts, zum Karosserieinnern hin orientierte Biegekraft, die, wenn sie den Steg verformt, das Ausweichen des Rades aus dem Radkasten heraus weiter begünstigt. Ein solches äußeres Ende kann zweckmäßigerweise die Form eines Streifens haben, der sich in der Längsrichtung entlang des Steges erstreckt.
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Der Steg kann dadurch entstehen, dass die Säule aus wenigstens zwei Zuschnitten aus Flachmaterial, typischerweise aus Stahlblech, zusammengefügt ist, indem aneinander anlegende Flansche der Zuschnitte miteinander verschweißt sind.
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Das äußere Ende der Strebe ist vorzugsweise an der Außenseite des Stegs befestigt. Dies führt zum einen dazu, dass die Strebe in der Lage ist, das Rad im Kollisionsfall an dem Steg vorbeizuleiten, ohne dass die Gefahr eines Hängenbleibens an dem Steg besteht; zum andern kann ein Aufreißen der Verbindung zwischen Strebe und Steg unter einer im Kollisionsfall auftretenden Zugbeanspruchung der Strebe vermieden werden.
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Um das Verschweißen des äußeren Endes an dem Steg zu erleichtern, sollte eine Innenseite des Stegs für ein Schweißwerkzeug, insbesondere eine Elektrode eines Punktschweißwerkzeugs, zugänglich sein, während der Streifen am äußeren Ende an der Außenseite anliegt. Dazu kann der Streifen auf einem Teil seiner Länge von einem Loch der Strebe begrenzt sein, in das das Werkzeug eingreifen kann.
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Aus Gründen der Stabilität und Belastbarkeit, sowie um das Rad zuverlässig an dem Steg vorbei aus dem Radkasten herauszuleiten, sollte die Strebe wenigstens zwei, vorzugsweise genau zwei an dem Streifen angreifende Speichen umfassen.
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Um die nötige Steifigkeit zu erzielen, können die Speichen im Querschnitt jeweils wenigstens zwei gegeneinander abgewinkelte Abschnitte umfassen.
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Das vordere innere Ende der Strebe ist vorzugsweise eine flache Zunge. Diese kann an einer Seitenwand des Längsträgers anliegend, z.B. durch Schweißung befestigt werden, ohne die strukturelle Integrität und damit die Fähigkeit des Längsträgers, Kollisionsenergie abzubauen, zu beeinträchtigen.
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Ein frei tragender Mittelabschnitt der Strebe kann im Kollisionsfall im Kontakt mit dem Rad ausgelenkt werden, um so die oben erwähnte Zugbelastung der Strebe aufzubauen. Diese kann zum einen den wie oben erwähnt den Steg nach innen biegen oder durch eine andere Verformung des hinter dem Rad liegenden Teils des Radkastens zum Abbau von Kollisionsenergie beitragen, zum anderen erhöht sie im Kollisionsfall die Belastung des Längsträgers und fördert so den Energieabbau durch dessen Deformation.
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Eine versteifende Sicke im Mittelabschnitt kann dessen Widerstandsfähigkeit gegen eine Durchbiegung erhöhen. Die Sicke verläuft vorzugsweise in Längsrichtung der Strebe.
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Die Strebe ist vorzugsweise einteilig aus Flachmaterial, insbesondere Stahlblech, zugeschnitten.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
- 1 eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs gemäß der Erfindung;
- 2 einen Schnitt durch den vorderen Radkasten des Fahrzeugs aus 1 entlang einer horizontalen Ebene;
- 3 eine Ansicht einer in dem Radkasten verbauten Strebe; und
- 4 ein Detail eines vorderen Radkastens mit der darin verbauten Strebe.
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1 zeigt eine Karosserie für einen PKW in perspektivischer Ansicht. Die Karosserie umfasst in an sich bekannter Weise zwei Längsträger 1, deren vordere Abschnitte - mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt - jeweils zwischen einem Motorraum und einer vorderen Radnische in Fahrzeuglängsrichtung verlaufen. In 1 ist nur eine der vorderen Radnischen sichtbar. Das beim fertigen Fahrzeug in der Radnische montierte Vorderrad ist in 1 weggelassen, um die Struktur des die Radnische begrenzenden Radkastens 2 besser zeigen zu können. Eine Seitenwand des benachbarten Längsträgers 1 bildet einen Teil einer dem Motorraum zugewandten Innenwand des Radkastens 2. Eine der Innenwand gegenüberliegende Seite des Radkastens 2 ist offen. Ein schalenförmiges Bauteil 3 bildet einen weiteren Teil der Innenwand sowie, zusammen mit einer A-Säule 4, eine bezogen auf die Fahrtrichtung hintere Wand des Radkastens. Die A-Säule 4 bildet gleichzeitig eine vordere Ecke einer Fahrgastzelle 5 der Karosserie.
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Die Längsträger 1 tragen an ihren vorderen Enden einen Rahmen, dessen obere Querleiste 6 als Träger für ein Haubenschloss fungieren kann und dessen untere Querleiste 7 einen nicht dargestellten Stoßfänger versteifen kann. In der 1 nicht sichtbare hintere Abschnitte der Längsträger 1 erstrecken sich unter einer Bodenplatte der Fahrgastzelle 5 und einem Laderaum bis zum Heck des Fahrzeugs.
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Die A-Säule 4 ist, wie im Schnitt der 2 zu erkennen, aus einem äußeren und einem inneren Zuschnitt 8, 9 aus Stahlblech zusammengesetzt. Sie begrenzt eine Türöffnung der Fahrgastzelle 5 und trägt Scharniere einer in der Türöffnung zu montierenden Tür. Indem die Zuschnitte 8, 9 an ihren Rändern verschweißt sind, wird als die A-Säule 4 ein langgestreckter Hohlkörper erhalten, von dem zwei Stege 10, jeweils gebildet durch die verschweißten Ränder der Zuschnitte 8, 9, nach vorn und nach hinten abstehen. Der nach vorn abstehende Steg 10 ragt in die Radnische hinein.
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3 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Strebe 11, die zur Anbringung in der Radnische, an der A-Säule 4 und dem die Radnische 2 begrenzenden Längsträger 1 vorgesehen ist. Die Strebe 11 umfasst als ein erstes Ende12 eine flache, breite Zunge 13, die vorgesehen ist, um wie in 4 gezeigt an einer Seitenwand des Längsträgers 1 anliegend befestigt, insbesondere verschweißt, zu werden. Ein an die Zunge 13 anschließender Mittelabschnitt 14 der Strebe 11 umfasst zwei von einer Verzeigung 15 ausgehende Speichen 16, 17. Zwischen der Zunge 13 und der Verzweigung 15 kann ein im Querschnitt einteiliger Abschnitt 18 vorgesehen sein. Der einteilige Abschnitt 18 ist hier durch eine Sicke 19 versteift. Die Sicke 19 ist erhalten, indem ein mittlerer Streifen der Strebe 11 aus der Ebene von sich oberhalb und unterhalb erstreckenden Streifen 20 ausgelenkt und zu einem haarnadelförmigen Querschnitt gestaucht ist. Die Speichen 16, 17 sind versteift, indem ihr Querschnitt jeweils wenigstens zwei gegeneinander abgewinkelte Abschnitte, hier jeweils einen langgestreckt vertikalen und einen in etwa horizontalen Abschnitt 21, 22 umfasst. Die horizontalen Abschnitte 22 können insbesondere beim Ausstanzen von Material aus der Strebe 9 erhalten sein und grenzen daher vorzugsweise an ein Loch 24 zwischen den Speichen 16, 17 an.
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Ein zweites Ende 25 der Strebe 11 ist durch einen die Enden der Speichen 16, 17 verbindenden, gegen die Speichen 16, 17 abgewinkelten Streifen 26 gebildet. Wie im Schnitt der 2 zu erkennen, verläuft der Mittelabschnitt 14 von dem vorderen, in Bezug auf eine Längsmittelebene der Karosserie inneren Ende 12 schräg nach hinten und außen bis zu dem Ende 25, an dem der Streifen 26 an einer Außenseite des Stegs 10 anliegt. Der Streifen 26 ist an dem Steg 10 mit Hilfe eines nicht dargestellten, an sich bekannten Punktschweißwerkzeugs verschweißt, von dem eine Elektrode an der freiliegenden Oberfläche des Streifens 26 und die andere durch das Loch 24 hindurch an der Innenseite des Stegs 10 platziert wurde. Wenn bei einer Kollision das (in 2 mit 27 bezeichnete) Rad zurückgedrängt wird, gleitet es an der Strebe 11 entlang und schwenkt dabei um seine Lenkachse 28, bis schließlich in der durch die Rollachse des Rades 27 verlaufenden Schnittebene der 2 die Lauffläche 29 auf ihrer gesamten Breite jenseits des Stegs 10 liegt. So wird, wenn der Radkasten 2 im Laufe der Kollision weiter gestaucht wird, das Rad 27 aus der Radnische herausgedrängt und ist der weiteren Stauchung des Radkastens 2 nicht mehr im Wege.
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Da der Mittelabschnitt 14 frei tragend und beabstandet von den Wänden des Radkastens 2 verläuft, kann der Druck des beim Zurückweichen daran anstoßenden Rades 27 auch zu einem Ausweichen des Mittelabschnitts 14 führen. Dafür müssen allerdings die Enden 12, 25 der Strebe 11 näher aneinander heranrücken; dazu muss der Steg 10 dem Zug der Strebe 11 nachgeben und einwärts schwenken, mit der Folge, dass die Strebe 11 und der äußere Zuschnitt 8 eine durchgehende Schräge bilden, an der die Lauffläche 29 des Rades 27 nach außen abgleiten kann, bis die Lauffläche 29 die Radnische verlassen hat und wiederum das Rad 27 der weiteren Stauchung des Radkastens 2 nicht mehr im Wege ist. Gleichzeitig fördert die Weitergabe des Drucks des Rades 27 an den Längsträger 1 über die Strebe 11 ein Nachgeben des Längsträgers 1 im Kollisionsfall, insbesondere in einem Abschnitt zwischen dem vorderen Ende 12 der Strebe 11 und der Fahrgastzelle 5, so dass auch dieser Abschnitt zum Abbau der Kollisionsenergie beitragen kann.
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Indem so die Frontpartie der Karosserie bei einer Kollision über einen größeren Bruchteil ihrer Länge hinweg gestaucht werden kann als wenn das Rad 27 im Radkasten 2 gefangen bleibt, kann mehr Kollisionsenergie abgebaut werden, bevor eine Deformation der Fahrgastzelle 5 einsetzt, so dass ein wirksamer Insassenschutz auch bei vergleichsweise hohen Kollisionsgeschwindigkeiten möglich bleibt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Längsträger
- 2
- Radkasten
- 3
- Bauteil
- 4
- A-Säule
- 5
- Fahrgastzelle
- 6
- Querleiste
- 7
- Querleiste
- 8
- äußerer Zuschnitt
- 9
- innerer Zuschnitt
- 10
- Steg
- 11
- Strebe
- 12
- inneres Ende
- 13
- Verzweigung
- 14
- Mittelabschnitt
- 15
- Verzweigung
- 16
- Speiche
- 17
- Speiche
- 18
- einteiliger Abschnitt
- 19
- Sicke
- 20
- Streifen
- 21
- vertikaler Abschnitt
- 22
- horizontaler Abschnitt
- 23
- -
- 24
- Loch
- 25
- äußeres Ende
- 26
- Streifen
- 27
- Rad
- 28
- Lenkachse
- 29
- Lauffläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014116146 A1 [0002]
