DE10321573B4

DE10321573B4 - Crashstruktur für eine Kraftwagen-Rohbaustruktur

Info

Publication number: DE10321573B4
Application number: DE10321573A
Authority: DE
Inventors: Matthias Dipl.-Ing. Scheffzuek
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-05-14
Filing date: 2003-05-14
Publication date: 2008-09-25
Anticipated expiration: 2023-05-15
Also published as: JP2006528580A; WO2004101348A1; US20070132223A1; DE10321573A1

Abstract

Kraftwagen-Rohbaustruktur (1) mit
– an jeder Seite der Rohbaustruktur (1) angeordneten im Wesentlichen parallel verlaufenden Längsträgern (2), wobei
– an den in Fahrtrichtung nach vorne weisenden Enden der Längsträger (2) Energieaufnahmeelemente (3) vorgesehen sind, welche im Falle eines Aufpralls Aufprallenergie absorbieren sowie Aufprallenergie in die Längsträger (2) einleiten, wobei
– zusätzliche Mittel zur Energieaufnahme vorgesehen sind, die die Aufprallenergie gezielt in andere Bereiche der Rohbaustruktur (1) einleiten,
– einem sich zwischen den Längsträgern (2) erstreckenden Integralträger (5), wobei
– die zusätzlichen Mittel zur Energieaufnahme am in Fahrtrichtung nach vorne weisenden Ende des Integralträgers (5) angeordnet sind und die zusätzlichen Mittel zur Energieaufnahme als Crashbox (13) ausgebildet sind, wobei die Crashboxen (13) über einen Querträger (14) miteinander verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Querträger (14) aus einem rechten und einem linken Querträgerteil (15) besteht, wobei die beiden Querträgerteile (15) mit einem Ende mit der...

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftwagen-Rohbaustruktur mit einer Crashstruktur gemäß dem Oberbegriff des Pateritanspruchs 1.
Aus der DE 198 12 701 A1 ist eine Kraftwagen-Rohbaustruktur bekannt, die zwei an jeder Seite verlaufende Längsträger aufweist. An den in Fahrtrichtung nach vorne weisenden Enden der Längsträger ist jeweils ein Energieaufnahmeelement vorgesehen. Die Energieaufnahmeelemente sind durch einen Querträger miteinander verbunden. Der Querträger ist als Stoßfängerquerträger ausgebildet. Die bekannte Anordnung bildet eine in Fahrtrichtung nach vorne weisende Aufprallebene, die im Falle eines Aufpralls Kräfte aufnimmt und zu einem gewissen Maß absorbiert sowie die Kräfte auf gezielten Kraftpfaden in den Rohbau, insbesondere in die Längsträger, einleitet.
Des Weiteren ist aus der DE 100 36 396 A1 eine Kraftwagen-Rohbaustruktur mit an beiden Seiten verlaufenden Längsträgern bekannt, bei der an den in Fahrtrichtung nach vorne weisenden Enden der Längsträger ein Fahrschemelmodul angeordnet ist. Das Fahrschemelmodul setzt die Längsträger an den in Fahrtrichtung nach vorne weisenden Enden fort und verbindet sie in Fahrzeugquerrichtung miteinander. Vor dem Fahrschemelmodul ist wiederum ein Energieabsorptionselement angeordnet, welches im Falle eines Aufpralls Kraft aufnimmt und zu einem gewissen Maß absorbiert sowie auf gezielten Kraftpfaden in den Rohbau, insbesondere in die Längsträger, einleitet.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen zeichnen sich demnach dadurch aus, dass die Kraftaufnahme bei einem Aufprall im Wesentlichen durch die Hauptlängsträger erfolgt.
Aus der DE 100 26 393 A1 geht eine gattungsgemäße Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur hervor.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kraftwagen-Rohbaustruktur zu schaffen, die die Sicherheit von Fahrzeuginsassen im Falle eines Aufpralls verbessert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kraftwagen-Rohbaustruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Kraftwagen-Rohbaustruktur sieht vor, dass neben einer den beiden Hauptlängsträgern zugeordneten Energieaufnahmeanordnung weitere Energieaufnahmemittel vorgesehen sind, die ein Einleiten von Aufprallenergie in andere Bereiche der Rohbaustruktur ermöglichen. Wenn im Zusammenhang mit der Erfindung von anderen Bereichen der Rohbaustruktur die Rede ist, sind damit Bereiche der Rohbaustruktur gemeint, die außerhalb der Hauptlängsträgerebene liegen. Dadurch wird ein zusätzlicher Kraftpfad zur Energieaufnahme aktiviert. Dies bewirkt, dass die Rohbaustruktur mehr Energie aufnehmen kann, wodurch einer Intrusion in den Fahrzeuginnenraum vorgebeugt wird.
Die Mittel zur Energieaufnahme sind an einem sich zwischen den Längsträgern erstreckenden und zur Aufnahme von Radführungsgliedern dienenden Integralträger angeordnet. Der Integralträger stellt einen, ebenso wie die Längsträger, stabilen und zur Energieaufnahme geeigneten Teil der Rohbaustruktur dar. Das gilt umso mehr, wenn er sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Verbindungsglieder aufweist.
Die zusätzlichen Mittel zur Energieaufnahme sind als Crashbox ausgebildet. Als Crashbox wird im Zusammenhang mit der Erfindung ein Bauteil bezeichnet, welches durch seine Form, konstruktive Ausgestaltung sowie das Material besonders geeignet ist, Energie zu absorbieren. Eine solche Crashbox kann beispielsweise aus Stahl, Aluminium oder Kunststoff ausgebildet sein. Denkbar ist es, die Crashbox aus einem Aluminium-Strangpressprofil herzustellen. Sie kann beispielsweise nach dem Prinzip des Faltenbeulens, der Rollbiegung oder, wie dies insbesondere bei Kunststoffen möglich ist, nach dem Zerstörungsprinzip wirken. Bei allen genannten Prinzipien wird während der Deformation bzw. der Zerstörung in erhöhtem Maße Energie absorbiert. Zusätzlich kann die Crashbox gezielt angeordnete Sicken aufweisen, die das Deformationsverhalten der Crashbox in einer bestimmten Art und Weise beeinflussen. Die Crashbox kann sowohl einteilig als auch mehrteilig ausgeführt sein.
Eine derartige Crashbox kann beispielsweise an jeder Seite des in Fahrtrichtung nach vorne weisenden Endes des Integralträgers vorgesehen sein. Auf diese Weise wäre die Kraftwagen-Rohbaustruktur mit zwei zusätzlichen energieaufnehmenden Mitteln ausgerichtet. Die Anordnung auf jeder Seite des Integralträgers bringt den Vorteil mit sich, dass ein symmetrischer Aufbau der Kraftwagen-Rohbaustruktur gewahrt ist, der für eine gleichmäßige Einleitung der Aufprallenergie sorgt, die dem Auftreten von Spannungsspitzen entgegenwirkt.
Die Crashboxen sind über einen Querträger miteinander verbunden. Durch den Querträger wird eine breitflächige Energieaufnahme ermöglicht, die unabhängig von der Ausrichtung der durch den Aufprall eingeleiteten Aufprallkraft ist.
Der Querträger kann mehrteilig ausgebildet sein und besteht aus einem rechten sowie einem linken Querträgerteil. Die beiden Querträgerteile sind jeweils mit einem Ende mit dem Integralträger und mit dem anderen Ende mit der Crashbox verbunden. Die Verbindung der Querträgerteile mit dem Integralträger kann in der Mitte des Integralträgers zwischen den beiden Crashboxen erfolgen. Wenn die beiden Querträgerteile zusätzlich in Form einer Schwinge angeordnet sind, ergibt sich durch die Hebelwirkung, unabhängig von der Richtung der Einleitung der Aufprallkraft, jeweils eine Einleitung der Kräfte in die Crashbox in Fahrzeuglängsrichtung. Diese bewirkt eine Deformation der Crashbox in Fahrzeuglängsrichtung und damit eine maximale Energieaufnahme. Mit anderen Worten wird die Energieabsorption dadurch erhöht, dass eine Deformation bzw. eine Zerstörung der Crashbox ohne Ausknicken möglich ist. Diese Wirkungsweise kann durch eine optimierte Ausrichtung der Crashbox in Bezug auf die Querträgerteile verbessert werden.
Sowohl der Crashquerträger als auch die Crashbox absorbieren zusätzliche Energie, wodurch die Energieaufnahme insgesamt erhöht wird. Weiterhin eröffnen sie neben der Hauptlängsträgerebene einen zusätzlichen Kraftpfad in der Kraftwagen-Rohbaustruktur, wodurch weitere Energie absorbiert wird.
Der Integralträger kann Aufnahmen für die Crashboxen aufweisen. Diese Aufnahmen können beispielsweise in ihrer Form an die Form der Crashboxen angepasst sein, so dass diese formschlüssig von dem Integralträger aufgenommen werden. Denkbar ist weiterhin eine lösbare Verbindung zwischen Crashbox und Integralträger, beispielsweise über eine Verschraubung, herzustellen. Eine derartige Verbindung bringt den Vorteil mit sich, dass die Crashboxen, je nach Stärke des Aufpralls, auf einfache Art und Weise ausgetauscht werden können, was die Reparaturfähigkeit der Kraftwagen-Rohbaustruktur erhöht. Selbstverständlich ist es auch denkbar, eine nicht lösbare Verbindung, beispielsweise über Schweißen, herzustellen.
Die Aufnahmen bzw. Anbindungsstellen am Integralträger können besonders steif ausgeführt werden, wodurch eine sichere Verbindung zwischen Crashbox und Integralträger gewährleistet ist. Diese bringt den Vorteil mit sich, dass die bei einem Aufprall in die Integralträger-Crashboxen eingeleitete Aufprallkraft sicher in den Integralträger eingeleitet wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht einer Kraftwagen-Rohbaustruktur mit einer Hauptlängsträgerebene sowie einem Integralträger;
2 eine dreidimensionale Ansicht eines Integralträgers mit erfindungsgemäßen Crashboxen;
3 eine dreidimensionale Ansicht eines Integralträgers mit erfindungsgemäßen Crashboxen sowie Querträgerteilen und
4 eine Draufsicht auf den Integralträger gemäß 3.
In 1 ist der Frontbereich einer Kraftwagen-Rohbaustruktur 1 dargestellt. In der Darstellung quer verläuft ein Hauptlängsträger 2, an dessen in Fahrtrichtung nach vorne weisenden Ende (hier auf der linken Seite) sich eine Crashbox 3 anschließt. Derartige Hauptlängsträger 2 sind in einem Kraftwagen zwei vorgesehen, die an jeder Seite der Rohbaustruktur angeordnet sind. Die Crashbox 3 ist mit einem Frontend, welches beispielsweise einen Querträger 4 aufweist, verbunden. Unterhalb des Hauptlängsträgers 2 ist ein Integralträger 5 angeordnet. Der Integralträger 5 erstreckt sich zwischen den beiden Hauptlängsträgern 2 und dient u. a. zur Aufnahme von nicht dargestellten Radführungsgliedern. Weiterhin erkennbar in 1 ist die Vorderachse 6. An das nach vorne weisende Ende des Integralträgers 5 schließt sich die erfindungsgemäße Crashstruktur 7 an, die im Zusammenhang mit den folgenden Figuren näher erläutert wird.
In der 2 ist der Integralträger 5 dreidimensional dargestellt. Er besteht im Wesentlichen aus zwei sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Trägern 8 sowie zwei die Träger 8 miteinander verbindende, sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Verbindungsträger 9. Die Träger 8 und die Verbindungsträger 9 bilden ein Rechteck.
An dem in Fahrtrichtung nach vorne weisenden Ende des Integralträgers 5 sind in Verlängerung der Träger 8 Aufnahmen 11 vorgesehen. Die Aufnahmen 11 sind jeweils am äußersten Ende des Integralträgers 5 vorgesehen. Die Aufnahmen 11 weisen einen rechteckigen Querschnitt auf. Zudem sind in den Aufnahmen 11 Bohrungen 12 für Befestigungselemente, wie Schrauben oder Nieten, vorgesehen.
In den Aufnahmen 11 sind jeweils Crashboxen 13 angeordnet, die über geeignete Verbindungselemente durch die Bohrungen 12 mit dem Integralträger 5 verbunden werden können. Der Querschnitt der Crashboxen 13 ist ebenfalls rechteckig ausgeführt, so dass die Crashboxen 13 formschlüssig von den Aufnahmen 11 aufgenommen werden. Diese formschlüssige Aufnahme begünstigt ein sicheres Weiterleiten von Kräften von den Crashboxen 13 auf den Integralträger 5.
In 3 ist wiederum ein Integralträger 5 mit zwei Trägern 8 sowie zwei Verbindungsträger 9 in perspektivischer Darstellung zu sehen. Zusätzlich zu dem im Zusammenhang mit 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel weist der in 3 dargestellte Integralträger eine Querträgeranordnung 14 auf. Die Querträgeranordnung 14 weist zwei Querträgerteile 15 auf. Die Querträgerteile 15 erstrecken sich im Wesentlichen parallel zu dem vorderen Verbindungsträger 9, wobei ein Querträgerteil 15 auf der in Fahrtrichtung rechten Seite des Integralträgers und ein Querträgerteil 15 auf der in Fahrtrichtung linken Seite des Integralträgers angeordnet ist.
Die Querträgerteile 15 sind in etwa S-förmig ausgebildet. Das zur Mitte weisende Ende der Querträgerteile 15 ist über eine Aufnahme 16 mit dem Verbindungsträger 9 des Integralträgers 5 verbunden. Das nach außen weisende Ende der Querträgerteile 15 ist hingegen jeweils mit einer Crashbox 13 verbunden. Die Verbindung der Querträgerteile 15 mit der Aufnahme 16 erfolgt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel über eine Schraubverbindung. Das gleiche gilt für die Verbindung zwischen dem Querträgerteil 15 und der Crashbox 13. Dazu weisen sowohl die Aufnahme 16 als auch die Crashbox 13 speziell gestaltete Aufnahmen mit Bohrungen 17 zur Aufnahme der Verbindungselemente auf. Die Querträgerteile sind so ausgeführt, dass sie sich nach außen über die Crashboxen 13 hinaus erstrecken, so dass die Querträgeranordnung 14 insgesamt breiter ist als der Integralträger 5. Die S-förmige Ausgestaltung der Querträgerteile 15 bewirkt, dass die Querträgeranordnung 14 in der Mitte sehr nah an dem Integralträger 5 verläuft und nach außen hin der Abstand zwischen Integralträger 5 und Querträgeranordnung 14 kontinuierlich größer wird, bis er auf die Länge der Crashbox 13 herangewachsen ist. Das sich über die Crashboxen hinaus erstreckende Ende in Richtung Integralträger 5 der Querträgerteile 15 ist wieder etwas weiter zurückgebogen.
Im Folgenden wird die Wirkungsweise der Querträgeranordnung 14 im Zusammenhang mit den Crashboxen 13 im Falle eines Aufpralls näher erläutert. Die Ausgestaltung der Querträgerteile 15 als Schwingen bewirkt, dass die Crashbox 13 unabhängig von der Richtung der bei einem Aufprall eingeleiteten Aufprallkraft immer im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung belastet wird. Die evtl. anfallenden Querkräfte werden direkt durch die Abstützung der Querträgerteile über die Aufnahme 16 am Integralträger 5 durch diesen aufgenommen. Dieses Wirkprinzip ist in 4 dargestellt. Wenn eine Aufprallkraft schräg gemäß dem Pfeil A in die erfindungsgemäße Struktur eingeleitet wird, so wird der in Längsrichtung wirkende Teil der Aufprallkraft über die Crashbox 13 in den Integralträger 5 weitergeleitet (vgl. Pfeil B). Die in Querrichtung wirkenden Kräfte hingegen werden gemäß dem Pfeil C über das Querträgerteil 15 in Richtung Aufnahme 16 und darüber in den Integralträger 5 eingeleitet. Somit erfolgt die Beaufschlagung der Crashbox 13 immer im Wesentlichen in Richtung Fahrzeuglängsrichtung. Dadurch wird ein Ausknicken der Crashbox 13 während der Belastung verhindert, wodurch sichergestellt wird, dass immer ein maximales Maß an Energie aufgenommen wird.

Claims

Kraftwagen-Rohbaustruktur (1) mit – an jeder Seite der Rohbaustruktur (1) angeordneten im Wesentlichen parallel verlaufenden Längsträgern (2), wobei – an den in Fahrtrichtung nach vorne weisenden Enden der Längsträger (2) Energieaufnahmeelemente (3) vorgesehen sind, welche im Falle eines Aufpralls Aufprallenergie absorbieren sowie Aufprallenergie in die Längsträger (2) einleiten, wobei – zusätzliche Mittel zur Energieaufnahme vorgesehen sind, die die Aufprallenergie gezielt in andere Bereiche der Rohbaustruktur (1) einleiten, – einem sich zwischen den Längsträgern (2) erstreckenden Integralträger (5), wobei – die zusätzlichen Mittel zur Energieaufnahme am in Fahrtrichtung nach vorne weisenden Ende des Integralträgers (5) angeordnet sind und die zusätzlichen Mittel zur Energieaufnahme als Crashbox (13) ausgebildet sind, wobei die Crashboxen (13) über einen Querträger (14) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (14) aus einem rechten und einem linken Querträgerteil (15) besteht, wobei die beiden Querträgerteile (15) mit einem Ende mit der Crashbox (13) und mit dem anderen Ende mit dem Integralträger (5) verbunden sind.
Kraftwagen-Rohbaustruktur (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Crashbox (13) an jeder Seite des in Fahrtrichtung nach vorne weisenden Endes des Integralträgers (5) vorgesehen ist.
Kraftwagen-Rohbaustruktur (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Integralträger (5) Aufnahmen aufweist, deren Form an die Form. der Crashboxen (13) angepasst sind.
Kraftwagen-Rohbaustruktur (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (14) mehrteilig ausgebildet ist.
Kraftwagen-Rohbaustruktur (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querträgerteile (15) in der Mitte zwischen den Crashboxen (13) mit dem Integralträger (5) verbunden sind.
Kraftwagen-Rohbaustruktur (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (14) so ausgeführt ist, dass nach dem Prinzip einer Hebelanordnung die Aufprallkraft (A) im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung (B) in die Crashboxen (13) eingeleitet wird.