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Die Erfindung betrifft eine Tragstruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Tragstrukturen als Teile von Kraftfahrzeugkarosserien, insbesondere Tragstrukturen, welche hinter einem Sitz der Kraftfahrzeugkarosserie, in einem oberen Bereich des Sitzes angeordnet sind, sind hinlänglich bekannt.
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Aus der Patentschrift
GB 2 379 419 B geht eine Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs hervor, mit einem Querträger hinter einer Rückseite von Fahrzeugrücksitzen mit einem Deformationselement. Das Deformationselement erstreckt sich von dem Querträger zu den Fahrzeugsitzen, um diese abzustützen und sich in einem Crashfall zu verformen.
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Der Offenlegungsschrift
DE 10 2010 036 671 A1 kann eine Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs mit einer Versteifungsstruktur entnommen werden, die in einem Heckbereich hinter Fahrzeugsitzlehnen angeordnet ist. Die Versteifungsstruktur umfasst ein Deformationselement, dass sich im Crashfall verformt, um die Fahrzeugsitzlehne abzufangen, sowie einen Querträger, an dem das Deformationselement befestigt ist. Das Deformationselement ist an einen Vordersitz angebunden.
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Die Patentschrift
DE 10 2008 046 549 B4 offenbart eine Tragstruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs im oberen hinteren Bereich eines Kraftfahrzeugsitzes. Die Tragstruktur umfasst ein armförmig ausgebildetes Deformationselement, welches sich in einem Crashfall verformt, um Kräfte vom Sitz abzufangen. Die Deformationselemente sind dabei an einem Querträger befestigt.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2012 112 057 A1 ist eine Tragstruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs bekannt, welche Deformationselemente aufweist, die in einem oberen Bereich zwischen Kraftfahrzeugsitzen und einer Karosseriestruktur positioniert sind und die im Crashfall zur Aufnahme von im Crashfall auf die Kraftfahrzeugsitze einwirkenden Kräften definiert verformbar sind.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Tragstruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Tragstruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Tragstruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kraftfahrzeugkarosserie B-Säulen aufweist, umfasst einen Querträger an welchem ein Deformationselement angeordnet ist. Erfindungsgemäß weist das Deformationselement einen Haltearm zur Befestigung am Querträger und eine Elementleiste zur möglichen Abstützung an einem Sitz der Kraftfahrzeugkarosserie auf, wobei die Elementleiste den Haltearm mittig aufnehmend ausgebildet ist. Das heißt mit anderen Worten, dass die Elementleiste mit dem Haltearm so verbunden ist, dass sie in ihrer entlang einer Karosseriequerachse ausgebildeten Erstreckung mittig mit dem Haltearm verbunden ist. Somit kann bei insbesondere einem Heckaufprall eine gleichmäßige Kraftaufnahme auf den Haltearm zur bevorzugten Deformation realisiert werden.
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Der Haltearm ist den Querträger umfassend ausgebildet, so dass eine gesicherte, prinzipiell rotationsfreie Aufnahme des Haltearms am Querträger herbeigeführt werden kann.
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Sofern der Haltearm teilweise korrespondierend zu einem Profil des Querträgers ausgebildet ist, besteht die Möglichkeit der gesicherten Aufnahme des Haltearms am Querträger, wobei ein nicht dem Profil entsprechender Armabschnitt des Haltearms zur Deformation ausgebildet werden kann.
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Eine bevorzugte und prinzipiell gerichtete Deformation kann realisiert werden, wenn der Haltearm einen ersten Armabschnitt einen zweiten Armabschnitt und einen dritten Armabschnitt aufweist, wobei der erste Armabschnitt korrespondierend zum Profil, der zweite Armabschnitt beabstandet vom Querträger und der dritte Armabschnitt zur Aufnahme der Elementleiste ausgebildet ist.
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Vorteilhaft besitzt die Elementleiste einen rautenförmigen, oder rechteckigen oder quadratischen Grundquerschnitt, welcher bevorzugt deformierbar ist.
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Sofern die Elementleiste eine sich entlang einer Karosseriequerachse der Kraftfahrzeugkarosserie erstreckende Leistenöffnung besitzt, kann eine gegenüber einer über ihrem Umfang vollständig geschlossenen Elementleiste eine andere Verformung des Deformationselementes erzielt werden. Das heißt mit anderen Worten, dass mit Hilfe der Leistenöffnung das Deformationsverhalten des Deformationselementes beeinflussbar ist.
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Die Elementleiste ist zur gesicherten Halterung am Querträger kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig mit dem Haltearm verbunden. Das bedeutet, dass kostengünstig der Haltearm von der Elementleiste getrennt hergestellt wird.
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Das Deformationselement ist ebenfalls zur gesicherten Halterung am Querträger kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig mit diesem verbunden.
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Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Tragstruktur das am Querträger angeordnete Deformationselement auf, welches vorteilhaft, da eine hohe Deformationsenergie aufnehmbar, als Aluminium-Strangprofil ausgebildet ist. Das Deformationselement dient bei einer Erstreckung entlang einer Karosseriequerachse der Kraftfahrzeugkarosserie über einen Holm einer Lehne des Sitzes hinaus, einer gesicherten Abstützung des Holms bei einem Aufprall. Selbstredend weist der Querträger für jeden Sitz ein entsprechend positioniertes Deformationselement auf.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es zeigen:
- 1 in einer perspektivischen Darstellung einen Schnitt entlang einer Karosseriequerachse einer Kraftfahrzeugkarosserie mit einer erfindungsgemäßen Tragstruktur,
- 2 in einer perspektivischen Darstellung einen Querträger der erfindungsgemäßen Tragstruktur mit einem Deformationselement in einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 3 in einer weiteren perspektivischen Darstellung den Querträger der erfindungsgemäßen Tragstruktur gem. 2,
- 4 in einer perspektivischen Darstellung den Querträger der erfindungsgemäßen Tragstruktur mit dem Deformationselement in einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
- 5 in einer prinzipiellen Darstellung den Querträger mit dem Deformationselement gem. 4 in unverformten Zustand und in einem verformten Zustand.
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Eine Kraftfahrzeugkarosserie 1 eines Kraftfahrzeugs 2 mit einer erfindungsgemäßen Tragstruktur 3, wobei die Tragstruktur 3 einen Querträger 4 aufweist, welcher sich von einer, in Fahrtrichtung betrachtet, linken B-Säule 5 zur rechten B-Säule 6 erstreckt, ist wie in 1 abgebildet aufgebaut.
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Zur verbesserten Erläuterung ist ein kartesisches Koordinatensystem eingeführt, welches eine Karosserielängsachse X der Kraftfahrzeugkarosserie 1, eine Karosseriequerachse Y der Kraftfahrzeugkarosserie 1 und eine Karosseriehochachse Z der Kraftfahrzeugkarosserie 1 kennzeichnet.
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Die beispielhafte Kraftfahrzeugkarosserie 1 besitzt einen Aufnahmeraum 7 für ein Antriebsaggregat, bspw. in Form eines Elektromotors mit einer Batterieeinheit oder einer Verbrennungskraftmaschine, welcher entlang der Karosseriehochachse Z betrachtet unterhalb des Querträgers 4 angeordnet ist. Die Kraftfahrzeugkarosserie 1 könnte ebenso ein davon abweichend ausgebildetes Antriebsaggregat aufweisen.
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Die B-Säulen 5, 6, welche entlang der Karosseriehochachse Z verkürzt ausgeführt sind, sind hohlprofiliert ausgebildet zur bevorzugten Aufnahme von Deformationskräften. Bei der Kraftfahrzeugkarosserie 1 handelt es sich um, wie in 1 abgebildet, ein so genanntes Coupe, welches zur Aufnahme von zwei Personen ausgebildet ist, oder mit anderen Worten ein so genannter „Zwei-Sitzer“ ist. Es könnte sich bei der Kraftfahrzeugkarosserie 1 ebenso um ein zur Beförderung von maximal zwei Personen geeignetes Cabriolet handeln. Beiden Bauformen ist gemein, dass die B-Säule 5; 6 verkürzt ausgebildet ist, das heißt, dass sie keine unmittelbare Anbindung mit einem Dach 8 der Kraftfahrzeugkarosserie 1 besitzen.
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Der Querträger 4 ist bei der Kraftfahrzeugkarosserie 1 in Form des Cabriolets im Vergleich zur Kraftfahrzeugkarosserie 1 in Form des Coupes entlang der Karosseriehochachse Z höher ausgeführt zur Übernahme der Funktion eines Überrollbügels.
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Der Querträger 4 besitzt zur Abstützung eines nicht näher abgebildeten Sitzes der Kraftfahrzeugkarosserie 1 ein Deformationselement 9, welches in 2, einer perspektivischen Darstellung des Querträgers 4 der erfindungsgemäßen Tragstruktur 3 in einem ersten Ausführungsbeispiel abgebildet ist. In 3 ist der Querträger 4 mit dem Deformationselement 9 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer weiteren perspektivischen Darstellung illustriert.
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Das Deformationselement 9 besitzt einen Haltearm 10 zur Aufnahme des Deformationselements 9 am Querträger 4. Quer zum Haltearm 10 ist dieser eine Elementleiste 11 des Deformationselementes 9, welche sich überwiegend entlang der Karosseriequerachse Y erstreckend ausgebildet ist, aufweisend. Das Deformationselement 9 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Tragstruktur 3 weist die Elementleiste 11 einen rautenförmigen Grundquerschnitt aufweisend auf. Ebenso könnte die Elementleiste 11 auch einen rechteckigen oder quadratischen Grundquerschnitt besitzen, wobei der Grundquerschnitt der Elementleiste 11 des ersten Ausführungsbeispiels geschlossen ist.
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Das Deformationselement 9 ist am Querträger 4 einem nicht näher abgebildeten Holm einer Lehne des Sitzes gegenüberliegend angeordnet, und dient einer Abstützung des Sitzes der Kraftfahrzeugkarosserie 1. Es ist sich entlang der Karosseriequerachse Y über den Holm einer Lehne des Sitzes erstreckend ausgebildet. Bevorzugt ist das Deformationselement 9 als Aluminium-Strangprofil ausgebildet. Es weist Durchtrittsöffnungen 12 in Form von Langlöchern auf, welche einer Befestigung einer nicht näher abgebildeten Verkleidung der Kraftfahrzeugkarosserie 1 mit dem Deformationselement 9 dienen.
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Die Elementleiste 11 kann auf unterschiedliche Weisen mit dem Haltearm 10 verbunden sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Elementleiste 11 mit Hilfe zweier Nieten 13 am Haltearm 10 befestigt, wie insbesondere in 3 erkennbar ist. Ebenso könnten zur Befestigung auch Schrauben vorgesehen sein oder die Elementleiste 11 könnte am Halterarm 10 mit Hilfe einer stoffschlüssigen Verbindung angebracht sein. Das heißt mit anderen Worten, dass die Elementleiste 11 kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Haltearm 10 verbunden sein kann.
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Der Haltearm 10 weist zur gesicherten Halterung an dem Querträger 4 einen ersten Armabschnitt 14 auf, welcher teilweise komplementär zu einem Profil 15 des Querträgers 4 ausgebildet ist. Es ist nicht vollständig komplementär zum Profil 15 ausgebildet, da ein zweiter Armabschnitt 16 des Haltearms 10 bevorzugt zur Deformation ausgebildet ist, und demgemäß eine vom Profil 15 abweichende Form besitzt.
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Der erste Armabschnitt 14 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie in insbesondere 3 erkennbar ist, mit Hilfe eines Befestigungselementes 27 in Form einer Hohlniet mit dem Querträger 4 verbunden. Es könnte der erste Armabschnitt 14 auch kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Querträger 4 verbunden sein.
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Ein dritter Armabschnitt 17 des Haltearms 10 ist eine Verbindung zwischen Elementleiste 11 und dem Haltearm 10 herstellend ausgebildet. Das heißt mit anderen Worten, dass die Elementleiste 11 am dritten Armabschnitt 17, welcher eine definierte Krümmung besitzt, aufgenommen ist.
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In 4 ist in einer perspektivischen Darstellung der Querträger 4 mit dem Deformationselement 9 in einem zweiten Ausführungsbeispiel illustriert. Ein wesentlicher Unterschied zum Deformationselement 9 der Tragstruktur 3 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist eine u-förmig ausgebildete Elementleiste 11. Das heißt mit anderen Worten, dass die Elementleiste 11 des zweiten Ausführungsbeispiels einseitig geöffnet ist, somit eine sich entlang der Karosseriequerachse Y erstreckende Leistenöffnung 18 aufweisend ausgebildet ist, wobei die Leistenöffnung 18 entlang der Karosseriehochachse Z betrachtet in Richtung eines nicht näher abgebildeten Fahrbodens des Kraftfahrzeugs 2 angeordnet ist. Der Grundquerschnitt der Elementleiste 11 ist ebenfalls rautenförmig, wobei er auch quadratisch oder rechteckig ausgeführt sein könnte, jedoch einseitig geöffnet.
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Das Deformationselement 9 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel besitzt ein anderes Verformungsverhalten als das Deformationselement 9 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, da es sich nicht oder geringer bei einer entsprechend hohen Krafteinwirkung, bspw. aufgrund eines Crashs, entlang der Kraftfahrzeughochachse Z nach oben verdreht. Somit sind zwei Ausführungsbeispiele realisiert, welche in Abhängigkeit von ihrer Anordnung ein zur Sicherung definiertes Deformationsverhalten besitzen.
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Das Deformationselement 9 beider Ausführungsbeispiele weist den Haltearm 10 mittig an der Elementleiste 11 befestigt auf. Der Vorteil der mittigen Anbindung der Elementleiste 11 am Haltearm 10 ist darin zu sehen, dass seitliche Lehnenholme des Sitzes bei einem Heckcrash bevorzugt abgestützt und gleichermaßen beaufschlagt werden. Da das Deformationselement 9 an den Querträger 4 befestigbar ist, somit als vom Querträger 4 getrennt hergestelltes Bauteil ausgebildet ist, dient es einer kostengünstigen Herstellung, da es gemäß einer Gleichteilverwendung in unterschiedlichen Kraftfahrzeugkarosserien 1 Verwendung finden kann.
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Eine Verformung des Deformationselementes 9 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist in einer prinzipiellen Darstellung in 5 illustriert, wobei mit Hilfe einer durchgezogenen Linie das Deformationselement 9 in seinem unverformten Zustand und mit Hilfe einer gestrichelten Linie in seinem verformten Zustand abgebildet ist. Es sei daraufhin gewiesen, dass der abgebildete verformte Zustand kein Endzustand der Verformung sein muss, sondern lediglich ein möglicher Verformungszustand des Deformationselementes 9 illustriert.
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Das Deformationselement 9, welches bevorzugt ein Strangpressprofil ist, ist zur überwiegenden Aufnahme von entlang der Karosserielängsachse X einwirkenden Kräften, insbesondere einem Heckaufprall ausgebildet.
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Die Tragstruktur 3 weist weitere kraftaufnehmende Bauteile auf, so ist diese beispielhafte Kraftfahrzeugkarosserie 1 den Querträger 4 mit einem Trägerelement 19 zur Halterung von zwei Retraktorelementen 20 ausgebildet, wobei die Retraktorelemente 20 jeweils einer Rückhalteeinrichtung 21 zugehörend sind. Die Aufnahme des Trägerelementes 19 am Querträger 4 dient einer Kräfteeinleitung von Kräften der Rückhalteeinrichtung 21. Des Weiteren sind Stützelemente 22 zwischen den B-Säulen 4, 5 und dem Querträger 4 ausgebildet, welche bevorzugt aus expandiertem Polypropylen ausgebildet sind und bei einem Seitenaufprall wirkende Kräfte nach innen ableiten können.
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Die Rückhalteeinrichtung 21 umfasst ein in seiner effektiven Länge veränderbares Rückhalteelement 23, welches einenends an der Kraftfahrzeugkarosserie 1, bevorzugt an einem Schweller 24 der Kraftfahrzeugkarosserie 1 fixiert ist, und anderenends aufwickelbar mit dem Retraktorelement 20 verbunden ist.
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Das Rückhalteelement 23 erstreckt sich zwischen dem Retraktorelement 20 und dem Schweller 24, ausgehend vom Retraktorelement 20 entlang der Karosseriequerachse Y und der Karosserielängsachse X den Querträger 4 kreuzend, und weiter auf einer von dem Retraktorelement 20 abgewandt ausgebildeten Seite 25 des Querträgers 4 entlang der Karosseriehochachse Z nach oben in ein Umlenkelement 26, an welchem es umgelenkt richtungsändernd aufgenommen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeugkarosserie
- 2
- Kraftfahrzeug
- 3
- Tragstruktur
- 4
- Querträger
- 5
- Linke B-Säule
- 6
- Rechte B-Säule
- 7
- Aufnahmeraum
- 8
- Dach
- 9
- Deformationselement
- 10
- Haltearm
- 11
- Elementleiste
- 12
- Durchtrittsöffnung
- 13
- Niet
- 14
- Erster Armabschnitt
- 15
- Profil
- 16
- Zweiter Armabschnitt
- 17
- Dritter Armabschnitt
- 18
- Leistenöffnung
- 19
- Trägerelement
- 20
- Retraktorelement
- 21
- Rückhalteeinrichtung
- 22
- Stützelement
- 23
- Rückhalteelement
- 24
- Schweller
- 25
- Seite
- 26
- Umlenkelement
- 27
- Befestigungselement
- X
- Karosserielängsachse
- Y
- Karosseriequerachse
- Z
- Karosseriehochachse
