DE102022004641A1

DE102022004641A1 - Querträger für eine, eine Fahrgastzelle in Fahrtrichtung begrenzende Stirnwand eines Fahrzeuges und Fahrzeug

Info

Publication number: DE102022004641A1
Application number: DE102022004641.5A
Authority: DE
Inventors: Viktor Nowikow; Paul Daniel von der Heydt
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2022-12-12
Filing date: 2022-12-12
Publication date: 2023-02-16

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Querträger für eine, eine Fahrgastzelle in Fahrtrichtung begrenzende Stirnwand eines Fahrzeuges. Ein Querträger, welcher mit einfachen Mitteln einen Crashschutz erlaubt, weist einen mindestens zweischaligen Aufbau mit einer der Fahrgastzelle (5) zugewandten Innenschale (3) und einer von der Fahrgastzelle (5) abgewandten Außenschale (7) auf, wobei die Außenschale (7) nachgiebig gelagert ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Querträger für eine, eine Fahrgastzelle in Fahrtrichtung begrenzende Stirnwand eines Fahrzeuges sowie ein Fahrzeug.
Fahrzeuge werden hinsichtlich ihres Komforts und zur Erhöhung der Sicherheit bei einem Frontalzusammenstoß mit Crashschutzelementen ausgestattet. Aus der DE 10 2019 006 731 A1 ist eine Vorbaukarosseriestruktur eines Fahrzeuges bekannt, die eine Anordnung von Streben zur Versteifung des Vorbaus des Kraftfahrzeuges aufweist sowie zur Energieabsorption im Falle eines Frontalzusammenstoßes ausgebildet ist. Die Streben erstrecken sich bis zu einer den Fahrzeugvorbau von der Fahrgastzelle trennenden Stirnwand und sind an dieser festgelegt. Zur Versteifung weist die Stirnwand mehrere Querträger auf.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Querträger für eine, eine Fahrgastzelle in Fahrtrichtung begrenzende Stirnwand eines Fahrzeuges anzugeben, welcher mit einfachen Mitteln einen Crashschutz unterstützt.
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.
Die Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.
Der eingangs erläuterte Querträger für eine, eine Fahrgastzelle in Fahrtrichtung begrenzende Stirnwand eines Fahrzeuges weist einen mindestens zweischaligen Aufbau mit einer der Fahrgastzelle zugewandten Innenschale und einer von der Fahrgastzelle abgewandten Außenschale auf, wobei die Außenschale nachgiebig gelagert ist. Durch den zweischaligen Aufbau des Querträgers wird zusätzliche Crashlänge generiert. Die in sich deformierbare Außenschale stellt dabei bei einem Frontalzusammenstoß die energieabsorbierende Struktur dar. Die nachgiebige Lagerung der Außenschale ermöglicht eine Reduktion der Belastung der Bodenstrukturen des Fahrzeuges und verhindert somit eine weitgehende Deformation der Fahrgastzelle. Gleichzeitig wird auf zusätzlichen Bauraum verzichtet.
Vorteilhafterweise ist die Außenschale im annähernd mittigen Bereich des Querträgers an der Fahrgastzelle anbindbar. Bei einem Frontalzusammenstoß werden so höhere Intrusionen in die Fahrgastzelle vermieden.
In einer Ausgestaltung ist die Außenschale nachgiebig an einem eine Bodenstruktur der Fahrgastzelle in Fahrzeuglängsrichtung querenden Tunnel gelagert, während die Innenschale an dem Tunnel fest angebunden ist. Dadurch erfolgt eine gezielte Einstellung eines Lastniveaus im Querträger über die Außenschale, wodurch die Belastung auf den Tunnel reduziert wird.
In einer Variante sind die Innenschale und die Außenschale flächig an der Bodenstruktur abstützbar. Eine solche flächige Abstützung des Querträgers ermöglicht eine höhere Belastung der Stirnwand bei gleichzeitiger Reduktion von Stimwandintrusionen.
In einer Ausführungsform ist die Innenschale fest in der Bodenstruktur lagerbar. Dadurch kann auf zusätzliche Halte- und Versteifungsstrukturen verzichtet werden, wodurch sich Kosten- und Gewichtsvorteile ergeben.
Es ist von Vorteil, wenn die Enden der Innenschale und der Außenschale fest an einer A-Säule lagerbar sind. Blockbildende Nachteile durch zusätzliche Befestigungsbauteile, die zu unbeabsichtigten Versteifungen führen können, entfallen somit.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Querträger für eine, eine Fahrgastzelle in Fahrtrichtung begrenzende Stirnwand. Ein besonders guter Crashschutz wird bei einem Frontalzusammenstoß ermöglicht, wenn der Querträger nach mindestens einem in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Merkmal ausgestaltet ist.
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.
Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Querträgers,
2 Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Querträgers mit und ohne Crash.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Querträger einer Stirnwand eines Fahrzeuges dargestellt. Der Querträger 1 besteht aus einer Innenschale 3, welche einer Fahrgastzelle 5 des Fahrzeuges zugewandt ist, und einer Außenschale 7, die sich in Richtung eines Fahrzeugvorbaus 9 erstreckt. Die Enden der Innenschale 3 und der Außenschale 7 sind jeweils fest in der sich auf der jeweiligen Seite befindlichen A-Säule 11 der Fahrgastzelle 5 verankert. Eine Bodenstruktur 13 der Fahrgastzelle 5 weist einen Tunnel 15, vorzugsweise einen Kardantunnel, auf, welcher sich in Fahrtrichtung annähernd mittig durch die Bodenstruktur 13 erstreckt. Dieser Tunnel 15 beginnt in der Stirnwand. Die Innenschale 3 ist fest am Tunnel 15 gelagert, während sich die Außenschale 7 am Tunnel 15 nachgiebig abstützt.
Eine Gegenüberstellung eines Profils des erfindungsgemäßen Querträgers 1 mit der Außenschale 7 und der Innenschale 3 vor und nach einem Frontalzusammenstoß ist in 2 gezeigt. Dabei zeigt 2a die Situation vor dem Frontalzusammenstoß und 2b die Situation danach. In 1 sind die Kräfte eingezeichnet, welche bei einem Zusammenstoß wirken. Die Kräfte F1 werden von außen auf das Fahrzeug aufgebracht. An den einzelnen Lagerpunkten der Innenschale 3 und der Außenschale 7 treten in entgegengesetzter Richtung unterschiedliche Kräfte auf. Starke Kräfte treten entlang der Bodenstruktur 13, an denen die Innenschale 3 fest positioniert ist (Kraft F2), und an den A-Säulen 11 auf, wo die Enden von Innen- und Außenschale 3, 7 befestigt sind (Kraft F3). Im Bereich des Tunnels 15 wirken an der Außenschale 7 auf Grund der nachgiebigen Lagerung nur geringere Kräfte F4. Dies führt, wie in 2b gezeigt, zu einer Deformation des Profils des Querträgers 1 der Stirnwand, wobei insbesondere die Außenschale 7 verformt ist.
Diese beschriebene Lösung ermöglicht somit die gezielte Einstellung eines Lastniveaus im Querträger 1 über die Außenschale 7 des Querträgers 1.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102019006731 A1 [0002]

Claims

Querträger für eine, eine Fahrgastzelle in Fahrtrichtung begrenzende Stirnwand eines Fahrzeuges, gekennzeichnet durch einen mindestens zweischaligen Aufbau mit einer der Fahrgastzelle (5) zugewandten Innenschale (3) und einer von der Fahrgastzelle (5) abgewandten Außenschale (7), wobei die Außenschale (7) nachgiebig gelagert ist.
Querträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschale (7) im annähernd mittigen Bereich des Querträgers (1) an der Fahrgastzelle (5) anbindbar ist.
Querträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschale (7) nachgiebig an einer eine Bodenstruktur (13) der Fahrgastzelle (5) in Fahrzeuglängsrichtung querenden Tunnel (15) gelagert ist, während die Innenschale (3) an dem Tunnel (15) fest angebunden ist.
Querträger nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschale (3) und die Außenschale (5) flächig an der Bodenstruktur (13) abstützbar sind.
Querträger nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschale (3) fest an der Bodenstruktur (13) lagerbar ist.
Querträger nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Innenschale (3) und der Außenschale (7) fest an einer A-Säule (11) lagerbar sind.
Fahrzeug, mit einem Querträger für eine, eine Fahrgastzelle in Fahrtrichtung begrenzende Stirnwand, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche ausgestaltet ist.