DE102021001106A1

DE102021001106A1 - Fahrzeug mit zwei Längsträgern, einem Biegeträger und einer frontseitig angeordneten Kollisionsschutzvorrichtung

Info

Publication number: DE102021001106A1
Application number: DE102021001106.6A
Authority: DE
Inventors: Tobias Hiermer; Giovanni La Placa
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2021-03-02
Filing date: 2021-03-02
Publication date: 2021-04-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit zwei Längsträgern (2), einem Biegeträger (4) und einer frontseitig angeordneten Kollisionsschutzvorrichtung (1). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass- die Kollisionsschutzvorrichtung (1) eine Mehrzahl ineinandergreifender und verschiebbar zueinander angeordneter, Aluminiumdruckguss umfassender Einzelelemente (3) aufweist,- die Einzelelemente (3) zwischen den zwei Längsträgern (2) sowie zwischen einer oberen Platte (6) und einer unteren Platte positioniert sind,- ein jeweils außen angeordnetes Einzelelement (3) in eine Längsstrebe (4.1) des frontseitig angeordneten Biegeträgers (4) horizontal verschiebbar eingreift,- der Biegeträger (4) in Bezug auf die Längsträger (2) horizontal verschiebbar angeordnet ist und- die Einzelelemente (3) und der Biegeträger (4) derart in Wirkverbindung stehen, dass diese sich bei einer auf den Biegeträger (4) wirkenden Frontalkollision relativ zueinander verschieben und sich zur Absorption von Kollisionsenergie in Richtung einer Fahrzeughochachse (z) verformen, wobei ein Verformungsbereich in Richtung der Fahrzeughochachse (z) mittels der Platten (6) begrenzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit zwei Längsträgern, einem Biegeträger und einer frontseitig angeordneten Kollisionsschutzvorrichtung.
Aus der DE 103 58 492 A1 ist ein Crashelement in Form eines Hohlprofiles für ein Kraftfahrzeug bekannt. Das Hohlprofil weist zumindest einen umlaufenden Bereich auf, in welchem die Hohlprofilwandung einen im Wesentlichen springenden muffe-/treppenartigen Versatz aufweist. Der Versatz ist als Sollbruchstelle ausgebildet, welche in einem Crashfall bei einer vorbestimmten Crashkraft aufbricht. Die dabei im Crashfall entstehenden Hohlprofilteile sind im Bereich des Versatzes energieabsorbierend und teleskopartig ineinander einschiebbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit einer frontseitig angeordneten Kollisionsschutzvorrichtung anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fahrzeug gelöst, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Fahrzeug umfasst zwei Längsträger, einen Biegeträger und eine frontseitig angeordnete Kollisionsschutzvorrichtung. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kollisionsschutzvorrichtung eine Mehrzahl ineinandergreifender und verschiebbar zueinander angeordneter, Aluminiumdruckguss umfassender Einzelelemente aufweist. Die Einzelelemente sind zwischen den zwei Längsträgern sowie zwischen einer oberen Platte und einer unteren Platte positioniert und ein jeweils außen angeordnetes Einzelelement greift horizontal verschiebbar in eine Längsstrebe des frontseitig angeordneten Biegeträgers ein. Der Biegeträger ist in Bezug auf die Längsträger horizontal verschiebbar angeordnet und die Einzelelemente und der Biegeträger stehen derart in Wirkverbindung, dass diese sich bei einer auf den Biegeträger wirkenden Frontalkollision relativ zueinander verschieben und sich zur Absorption von Kollisionsenergie in Richtung einer Fahrzeughochachse verformen, wobei ein Verformungsbereich in Richtung der Fahrzeughochachse mittels der Platten begrenzt ist.
Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um ein Elektrofahrzeug, bei welchem ein Freiraum, der aus einem fehlenden Integralträger resultiert, für weitere Lastpfade zur Energieabsorption bei einer Frontalkollision sowie bei einer Frontalkollision mit seitlichem Versatz genutzt wird.
Da die Einzelelemente der Kollisionsschutzvorrichtung Aluminiumdruckguss umfassen, sind die Einzelelemente vergleichsweise leicht und zur Energieabsorption verhältnismäßig gut plastisch verformbar.
Die Kollisionsschutzvorrichtung, insbesondere die Einzelelemente und die Platten, kann als Bodenstruktur für einen Unterbau eines frontseitigen Kofferraumes des Fahrzeuges genutzt werden. Dabei bildet insbesondere die obere Platte ein Bodenelement des frontseitigen Kofferraumes.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:

1 schematisch eine Schnittdarstellung einer Draufsicht einer Kollisionsschutzvorrichtung eines Fahrzeuges,
2 schematisch eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes eines in einen Biegeträger eingreifenden Einzelelementes der Kollisionsschutzvorrichtung,
3 schematisch eine Schnittdarstellung einer Draufsicht eines Ausschnittes der Kollisionsschutzvorrichtung und
4 schematisch eine Schnittdarstellung einer Seitenansicht eines Ausschnittes der Kollisionsschutzvorrichtung.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine Schnittdarstellung einer Draufsicht einer Kollisionsschutzvorrichtung 1 eines nicht näher dargestellten Fahrzeuges.
Das Fahrzeug ist insbesondere ein Elektrofahrzeug, welches im Vergleich zu einem Fahrzeug ausschließlich mit einem Verbrennungsmotor ein höheres Fahrzeuggewicht aufweist, wobei ein fahrzeugseitiger Vorbau dennoch gleichlang ist.
Aufgrund des höheren Fahrzeuggewichtes muss auch eine entsprechend höhere Kollisionsenergie im Kollisionsfall des Fahrzeuges absorbiert werden, wobei konventionelle Längsträger 2 hierzu allein nicht ausreichen.
Ein bei einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor vorhandener klassischer Integralträger ist bei einem Elektrofahrzeug nicht vorhanden, so dass ein dadurch vorhandener Bauraum anderweitig genutzt werden kann.
Um einen Kollisionsschutz des Fahrzeuges, insbesondere durch Energieabsorption, bei einer Frontalkollision oder bei einer Frontalkollision mit seitlichem Versatz zu verbessern, ist eine im Folgenden beschriebene Kollisionsschutzvorrichtung 1 vorgesehen.
Die Kollisionsschutzvorrichtung 1 umfasst eine Mehrzahl von Einzelelementen 3, die zwischen den beiden Längsträgern 2 angeordnet ist, und einen Biegeträger 4 mit zwei parallel zu den Längsträgern 2 verlaufenden Längsstreben 4.1 aufweist. Die Längsstreben 4.1 des Biegeträgers 4 sind in Bezug auf die Längsträger 2 horizontal verschiebbar angeordnet. Dazu greifen horizontal von den Längsstreben 4.1 abragende Stegelemente 4.1.1 in eine Aussparung A der Längsträger 2 ein.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Kollisionsschutzvorrichtung 1 fünf Einzelelemente 3, die horizontal verschiebbar zueinander angeordnet sind, wobei die Einzelelemente 3 abschnittsweise ineinander greifen.
Dabei sind die Einzelelemente 3 zur Energieabsorption, insbesondere durch plastische Verformung, aus einem Aluminiumdruckguss gebildet.
Die beiden jeweils außen angeordneten Einzelelemente 3 greifen horizontal verschiebbar in Aussparungen A der entsprechenden Längsstrebe 4.1 des Biegeträgers 4 ein.
Insbesondere sind hierzu an einer der Längsstrebe 4.1 zugewandten Seitenfläche des Einzelelementes 3 zwei Führungselemente 3.1 und ein Keilelement 3.2 ausgeformt, die in die Aussparung A der Längsstrebe 4.1 eingreifen.
Die weiteren Einzelelemente 3 greifen mittels ihrerseits ausgebildeter Führungselemente 3.1 und des Keilelementes 3.2 in eine Aussparung A des jeweils benachbarten Einzelelementes 3 ein.
Ein mittig angeordnetes Einzelelement 3 liegt an einer Querstrebe 5, die die beiden Längsträger 2 miteinander verbindet an, so dass ein Bewegungsraum zumindest des mittig angeordneten Einzelelementes 3 begrenzt ist.
2 zeigt eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes des in den Biegeträger 4 eingreifenden Einzelelementes 3 der Kollisionsschutzvorrichtung 1.
Dabei sind die beiden Führungselemente 3.1 in einem nutförmigen Abschnitt A1 der Aussparung A der Längsstrebe 4.1 angeordnet, wobei ein an den nutförmigen Abschnitt A1 angrenzender Abschnitt A2 trapezförmig ausgebildet ist.
Kollidiert das Fahrzeug frontseitig mit einem Kollisionsobjekt, verschiebt sich der Biegeträger 4 in Kollisionsrichtung R entlang der Längsträger 2. Nach einem Verschiebeweg des Biegeträgers 4 verschieben sich zunächst die außen angeordneten Einzelelemente 3 derart in Bezug auf die Längsstreben 4.1 des Biegeträgers 4, dass sich die Führungselemente 3.1 in dem nutförmigen Abschnitt A1 und das jeweilige Keilelement 3.2 innerhalb des angrenzenden Abschnittes A2 der Aussparung A der Längsstreben 4.1 verschieben. Durch die Form des angrenzenden Abschnittes A2 und die Form des Keilelementes 3.2 spreizt sich die Aussparung A auf. Die Aufspreizung der Aussparung A stellt eine plastische Verformung V dar, durch welche Kollisionsenergie absorbiert wird.
Wirken weiterhin Kollisionskräfte auf den Biegeträger 4 verschieben sich die Einzelelemente 3 nach dem oben beschrieben Prinzip ineinander, so dass weiterhin Kollisionsenergie absorbiert wird. Dabei verformen sich die Längsstreben 4.1 und die Einzelelemente 3 in Richtung einer Fahrzeughochachse z.
Zur Begrenzung eines Verformungsbereiches umfasst die Kollisionsschutzvorrichtung 1, wie in den 3 und 4 gezeigt ist, eine obere Platte 6 und eine nicht näher dargestellte untere Platte. D. h., dass die Einzelelemente 3 zwischen einer oberen Platte 6 und einer unteren Platte angeordnet sind.
3 zeigt eine Schnittdarstellung einer Draufsicht eines Ausschnittes der Kollisionsschutzvorrichtung 1 und in 4 ist eine Schnittdarstellung einer Seitenansicht eines Ausschnittes der oberen Platte 6 der Kollisionsschutzvorrichtung 1 gezeigt, wobei es sich auch um die untere Platte handeln kann, da die beiden Platten gleich ausgebildet sind. Gemäß 4 erstreckt sich die obere Platte 6 nur über einen Bereich der Einzelelemente 3, um deren Verformungsbereich zu begrenzen. Denkbar ist auch, dass sich die obere Platte 6 und/oder die untere Platte über einen gesamten Bereich, der von den Längsträgern 2, dem Biegeträger 4 und der Querstrebe 5 eingefasst ist, erstreckt.
Insbesondere die obere Platte 6 kann ein Bodenelement eines frontseitigen Kofferraumes des Fahrzeuges bilden.
Jede der Platten 6 umfasst ein oberes Plattenelement P1 und ein unteres Plattenelement P2, zwischen denen eine Struktur aus stark vereinfacht dargestellten wabenförmigen Elementen 7 angeordnet ist.
Dabei ist das obere Plattenelement P1 durch ein Aluminiumblech gebildet. Die wabenförmigen Elemente 7 sind beispielsweise aus Kunststoff gebildet und das untere Plattenelement P2 ist aus einem Faserverbundkunststoff gebildet und weist Entwässerungsbohrungen E auf, so dass gegebenenfalls zumindest Kondenswasser aus der jeweiligen Platte 6 entweichen kann.
Die beiden den Verformungsbereich der Einzelelemente 3 begrenzenden Platten 6 sind insbesondere derart ausgebildet, dass diese trotz eines vergleichsweise geringen Gewichtes bis zu einem bestimmten und relativ hohen Kraftniveau der Verformung V der Einzelelemente 3 bei einer Frontalkollision des Fahrzeuges oder einer Frontalkollision mit seitlichem Versatz standhalten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10358492 A1 [0002]

Claims

Fahrzeug mit zwei Längsträgern (2), einem Biegeträger (4) und einer frontseitig angeordneten Kollisionsschutzvorrichtung (1), dadurch gekennzeichnet, dass - die Kollisionsschutzvorrichtung (1) eine Mehrzahl ineinandergreifender und verschiebbar zueinander angeordneter, Aluminiumdruckguss umfassender Einzelelemente (3) aufweist, - die Einzelelemente (3) zwischen den zwei Längsträgern (2) sowie zwischen einer oberen Platte (6) und einer unteren Platte positioniert sind, - ein jeweils außen angeordnetes Einzelelement (3) in eine Längsstrebe (4.1) des frontseitig angeordneten Biegeträgers (4) horizontal verschiebbar eingreift, - der Biegeträger (4) in Bezug auf die Längsträger (2) horizontal verschiebbar angeordnet ist und - die Einzelelemente (3) und der Biegeträger (4) derart in Wirkverbindung stehen, dass diese sich bei einer auf den Biegeträger (4) wirkenden Frontalkollision relativ zueinander verschieben und sich zur Absorption von Kollisionsenergie in Richtung einer Fahrzeughochachse (z) verformen, wobei ein Verformungsbereich in Richtung der Fahrzeughochachse (z) mittels der Platten (6) begrenzt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelelemente (3) mittels an diesen ausgeformten Führungselementen (3.1) und mittels eines Keilelementes (3.2) in eine Aussparung (A) eines jeweils benachbart angeordneten Einzelelementes (3) oder in eine Aussparung (A) einer benachbarten Längsstrebe (4.1) des Biegeträgers (4) eingreifen.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Platte (6) ein oberes Plattenelement (P1) und ein unteres Plattenelement (P2) umfasst, wobei zwischen den Plattenelementen (P1, P2) der jeweiligen Platte (6) eine Struktur aus wabenförmigen Elementen (7) angeordnet ist.