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Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugstruktur, umfassend einen Federdom zur Anbindung eines Dämpferbeins eines Radeinbaus, wobei der Federdom in seinem oberen Bereich einerseits im Wesentlichen in Fahrtrichtung an einem, sich von einem mittleren Höhenbereich einer A-Säule nach vorn angeordneten oberen Längsträger und andererseits quer dazu an einem von einer Stirnwand oder einem entsprechenden Querträger in Fahrtrichtung abragenden Blech befestigt ist.
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Eine gattungsgemäße Fahrzeugstruktur ist aus der
DE 10 2006 055 730 A1 bekannt, bei welcher eine Federbeinaufnahme zur Aufnahme eines oberen Endes eines Federbeines eines Kraftfahrzeuges einen Federbeindom mit einem Anlenkpunkt zur Anlenkung des oberen Endes des Federbeins aufweist. Weiterhin sind ein unterer Domträger mit einem Längsträger des Kraftfahrzeuges und ein oberer Domträger mit einer A-Säule des Kraftfahrzeuges verbunden. Dabei übergreift der obere Domträger den Anlenkpunkt. Mittels dieser Ausgestaltung werden in das Federbein eingeleitet Kräfte besser aufgenommen. Dadurch, dass sich der obere Domträger im Wesentlichen längs des kürzesten Weges zwischen dem Anlenkpunkt und der A-Säule erstreckt, werden im oberen Domträger und dessen Anbindung an die A-Säule auftretende Biege- und Torsionsmomente reduziert.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fahrzeugstruktur anzugeben, bei welcher beim Auftreten eines Crashfalls eine Deformation in Fahrzeuglängsrichtung minimiert wird, ohne die Fahrzeuglänge erheblich zu vergrößern.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
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Die Aufgabe ist mit einer Fahrzeugstruktur dadurch gelöst, dass eine Verstärkung zur Reduktion einer Stirnwandintrusion in das Fahrzeuginnere vorgesehen ist, welche an zwei länglichen Befestigungsbereichen angebracht ist, die sich einerseits entlang des oberen Längsträgers zwischen einer hinteren Kante des Federdoms und einer hinteren Anbindung des Längsträgers an der A-Säule oder der Stirnwand und andererseits entlang der Befestigung des Federdoms an dem von der Stirnwand oder dem entsprechenden Querträger in Fahrtrichtung nach vorn abragenden Blech erstrecken. Dadurch wird das Deformationsverhalten der Fahrzeugstruktur und ein Eindrehen der mit dem Dämpferbein verbundenen Radeinbaustruktur verbessert und bei einem Frontalcrash eine Stirnwandintrusion deutlich reduziert. Der Schutz der Fahrzeuginsassen und bei Elektrofahrzeugen auch der Hochvoltkomponenten wird dadurch erhöht.
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Vorteilhafterweise ist die Verstärkung aus einer als Schubfeld am oberen Anbindungspunkt an dem Federdom und der A-Säule wirkenden diagonalen Struktur ausgebildet. Eine solche diagonale Struktur wirkt einerseits dem Eindrehen des Radeinbaus mit dem Dämpferbein entgegen, was die Stirnwandintrusion verhindert. Gleichzeitig wird eine frühzeitige Deformation in Fahrzeuglängsrichtung im Anbindungsbereich reduziert, welche verstärkt im äußeren Anschluss zur A-Säule stattfindet. Die diagonale Struktur unterstützt somit die Krafteinleitung von hinten außen und reduziert gleichzeitig einen axialen Krafteintrag im Bereich der Stirnwandstruktur bzw. der Lenkungslage.
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In einer Ausgestaltung ist die waagerecht angeordnete Verstärkung als modulares Bauteil zur Minimierung einer Rotationsneigung des an dem Federdom angebundenen Dämpferbeins ausgebildet. Die waagerechte Anordnung der Verstärkung unterstützt die Wirkung als Schubfeld. Die Bereitstellung der Verstärkung als modulares Bauteil erlaubt den Einbau in Fahrzeugderivaten, wo ein besonderer Crashschutz erforderlich ist. Das Fahrzeuggrundmodell ist davon nicht betroffen.
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In einer Variante weist die Verstärkung eine im Wesentlichen dreieckige flächige Gestalt auf. Durch diese flächige Gestaltung wird die diagonale als Schubfeld wirkende Struktur unterstützt.
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In einer Ausführungsform weist die Verstärkung entlang mindestens eines Befestigungsbereiches zur form- oder kraftschlüssigen Befestigung einer Falz auf. Mittels dieser Falz ist eine einfache und schnelle Montage der Verstärkung an der Fahrzeugstruktur möglich.
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Es ist von Vorteil, wenn die Verstärkung im Bereich der Falz mindestens eine Schraubverbindung zur Befestigung an der Fahrzeugstruktur aufweist. Die Schraubverbindung stellt sicher, dass die Verstärkung auch im Crashfall mit der Fahrzeugstruktur verbunden bleibt und das Eindringen der Stirnwand in den Fahrzeuginnenraum sicher unterbunden wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist der Federdom Bestandteil einer Dämpferanbindung eines Radeinbaus an einer Vorderachse eines Fahrzeuges. Diese Dämpferanbindung ist in verschiedenen Fahrzeugkonzepten mit unterschiedlichen Bauraumverhältnissen einsetzbar.
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In einer weiteren Variante ist eine Außenkontur der Verstärkung zur Ermöglichung einer Blockbildung der angebundenen Strukturbauteile beschnitten. Mit einem solchen Beschnitt der Außenkontur kann die Wirkungsweise der Kraftaufnahme im Crashfall und der Einfluss auf das Deformationsverhalten eingestellt werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Fahrzeugstruktur,
- 2 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Fahrzeugstruktur mit Abstützung bei einem Frontalcrash,
- 3 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Fahrzeugstruktur ohne Abstützung bei einem Frontalcrash,
- 4 eine Prinzipdarstellung verschiedener Crashsequenzen.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Fahrzeugstruktur in einer Perspektivdarstellung (1a) und einer Draufsicht (1b) dargestellt. Die Fahrzeugstruktur 1 trägt über ein Vorderrad-Dämpferbein 3 einen Radeinbau 5, wobei das Vorderrad-Dämpferbein 3 über einen Federdom 7 an der Fahrzeugstruktur 1 eines Vorderwagens befestigt ist. Der Übersichtlichkeit halber ist nur die rechte Seite der Fahrzeugstruktur 1 gezeigt. Die linke Seite der Fahrzeugstruktur 1 ist spiegelverkehrt aufgebaut.
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Der Federdom 7 ist über ein Blechteil 27 (Luft-Wasserkasten) an eine Stirnwand 13 und maßgeblich an eine A-Säule 9 der Fahrzeugstruktur 1 angebunden und gleichzeitig mit einem sich in Fahrtrichtung (X-Richtung) des Fahrzeuges erstreckenden Längsträger 11 gekoppelt, welcher sich von einer mittleren Höhe der A-Säule 9 erstreckt. Die A-Säule 9 schließt mit der Stirnwand 13 ab, die sich quer zur Längsausrichtung der Fahrzeugstruktur erstreckt. Ausgehend von der senkrecht angeordneten Stirnwand 13 erstreckt sich in Fahrtrichtung ein Querträger 15 annähernd über die gesamte Querausdehnung der Stirnwand 13. Weitere sich im Innenraum 31 befindliche Querstrukturen sind üblich. Eine als dreieckige flächige Struktur ausgebildete Verstärkung 17 ist waagerecht in der Fahrzeugstruktur 1 angeordnet und an einem ersten länglichen Befestigungsbereich 19 angebracht, der sich entlang des oberen Längsträgers 11 zwischen einer hinteren Kante 21 des Federdoms 7 und einer hinteren Anbindung 23 des Längsträgers 11 an der A-Säule 9 oder der Stirnwand 13 erstreckt. Andererseits ist die Verstärkung 17 an einem zweiten länglichen Befestigungsbereich 25 entlang der Befestigung des Federdoms 7 an dem von der der Stirnwand 13 oder dem entsprechenden Querträger 15 in Fahrtrichtung (X-Richtung) nach vorn abragenden Blech 27 gekoppelt. Zur Befestigung entlang der Befestigungsbereiche 19, 25 weist die Verstärkung 17 jeweils einen Falz 27 auf, durch welchen mindestens eine Schraubverbindung 29 zur Befestigung an der Fahrzeugstruktur 1 geführt ist.
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2 zeigt eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Fahrzeugstruktur mit Abstützung bei einem Frontalcrash. 2a verdeutlicht dabei einen Ausgangszustand, während 2b die Deformation der Fahrzeugstruktur 1 zeigt. Bei dem Frontalcrash wirkt eine Kraft Fc auf den Längsträger 11, der an der A-Säule 9 befestigt ist, welche eine Gegenkraft Fs aufbringt. Dabei dreht sich das Vorderachs-Dämpferbein 3 mit dem Federdom 7 mit einem Drehmoment M in Richtung Fahrzeuginnenraum 31 und nimmt dabei blockbildende Teile, wie beispielsweise das Bremsgerät 33, mit. Die Verstärkung 17 sorgt mit ihrer Anbindung an das Vorderachs-Dämpferbein 3 für eine frühzeitige Momentenunterstützung M des Radeinbaus 5. Somit wird eine axiale Deformation möglich, ohne dass die dahinterliegenden Strukturen direkt belastet werden. Die auftretende Verformungsenergie wird schräg in den steifen Strukturknoten 35 geleitet, welcher aus einem Verbindungspunkt der A-Säule 9, dem Längsträger 11 und der Verstärkung 17 gebildet ist. Aufgrund ihrer waagerechten Anordnung in der Fahrzeugstruktur 1 wirkt die Verstärkung 17 als Schubfeld und minimiert die Rotationsneigung des Vorderrad-Dämpferbeins 3 im Aufnahmebereich. Die sich daraus ergebende diagonale Lage der Verstärkung 17 unterstützt die Krafteinleitung nach hinten außen und reduziert gleichzeitig einen axialen Krafteintrag im Bereich der Stirnwand 13, deren Eindringen in den Fahrzeuginnenraum 31 somit reduziert wird. Die Eindringtiefe der Stirnwand 13 in den Fahrzeuginnenraum 31 ist durch die Linie A (Ausgangszustand) und deformiert über die Linie B gekennzeichnet.
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Zum Vergleich ist in 3 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Fahrzeugstruktur ohne Abstützung bei einem Frontalcrash dargestellt. Auch hier zeigt 3a einen Ausgangszustand und 3b die Deformation der Fahrzeugstruktur 1 während des Frontalcrashs. Bei der Deformation wird auf Grund der während des Frontalcrashs einwirkenden Kraft Fc das Vorderrad-Dämpferbein 3 mit dem Federdom 7 eingedreht und die blockbildenden Bauteile, wie das Bremsgerät 33, tief in den Fahrzeuginnenraum 31 verschoben. Im Vergleich zu 2 ist die Linie B tiefer in den Fahrzeuginnenraum 31 eingedrungen.
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In 4 sind aufeinanderfolgende Sequenzen des Frontalcrashs gezeigt. 4a verdeutlicht einen Ausgangzustand der Fahrzeugstruktur 1 kurz vor Auftreten der Kraft Fc. Diese Kraft Fc schiebt, wie in 4b dargestellt, das Vorderrad-Dämpferbein 3 in Richtung Fahrzeugstruktur 1, wobei gleichzeitig eine parallel wirkende Kraft Fb auf eine Komponente, wie das Bremsgerät 33, vor der Stirnwand 13 einwirkt, welches in Richtung Fahrzeuginnenraum 31 gedrückt wird. Da die Verstärkung 17 mit dem Bremsgerät 33 über den Federdom 7 gekoppelt ist, reduziert dieses in der schon beschriebenen Art und Weise eine Drehbewegung des Vorderrad-Dämpferbeins 3, wodurch ein weiteres Eindringen der durch das Bremsgerät 33 bewegte Stirnwand 13 weitgehend unterbunden wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006055730 A1 [0002]
