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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen verformbaren Längsträger für ein Kraftfahrzeug.
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Die
Längsträger eines
Kraftfahrzeugs erstrecken sich in Längsrichtung paarweise im Motorraum, indem
sie den Motorblock seitlich umranden, um Befestigungspunkte für seinen
Halt zu bilden.
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Außerdem weisen
sie einen vorderen Bereich auf, der mit dem Fahrgastraum des Fahrzeugs über einen
hinteren Bereich verbunden ist. Dieser hintere Bereich verlängert Auflageelemente,
die angeordnet sind, um die Längsträger bezüglich der Struktur
des Fahrzeugs steif zu halten.
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Aufgrund
dieser Steifheit können
bei einem Frontalaufprall die Längsträger aber
in Längsrichtung in
den Fahrgastraum eindringen und seine Insassen in Gefahr bringen.
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Um
ein solches Eindringen zu verhindern, hat man sich einfallen lassen,
einen Krümmungsanfang
des Längsträgers zwischen
dem vorderen Bereich und dem hinteren Bereich herbeizuführen, der im
Fall eines Aufpralls das Krümmen
des vorderen Bereichs und des hinteren Bereichs zueinander in einer
Richtung entgegengesetzt zum Motorblock ermöglicht. Man kann sich insbesondere
auf die Druckschrift
FR
2809072 A beziehen, die einen solchen Längsträger beschreibt.
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Damit
die zwei Bereiche aufgrund des Krümmungsanfangs angetrieben und
vom Motorblock entfernt werden, ist es notwendig, die Auflagen zu überdimensionieren
und den Längsträger zu verstärken, um
eine einzige Verformungsrichtung zu privilegieren, da sonst der
Längsträger sich
sehr wohl nach innen krümmen
und die Verschiebung des Motorblocks zum Fahrgastraum antreiben
könnte.
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Eine
Aufgabe, die sich dann stellt und die die vorliegende Erfindung
zu lösen
beabsichtigt, ist es dann, einen Längsträger zu liefern, der nicht nur
angepasst ist, um im Fall eines Frontalaufpralls vom Motorblock
entfernt zu werden, sondern auch keine Überdimensionierung seiner Auflageelemente
erfordert, was es ermöglichen
würde,
die Struktur des Fahrzeugs deutlich zu erleichtern.
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Zu
diesem Zweck schlägt
die vorliegende Erfindung einen Längsträger für ein Kraftfahrzeug vor, der
sich in einem Motorrauen erstrecken kann, indem er den Motorblock
seitlich umrandet, den er stützen kann,
wobei der Längsträger einen
vorderen Bereich aufweist, der mit dem Fahrgastraum des Fahrzeugs über einen
hinteren Bereich verbunden ist, und er weist Mittel zur Regelung
der Krümmung
des hinteren Bereichs bezüglich
des vorderen Bereichs in einer zum Motorblock entgegengesetzten
Richtung auf, wenn der vordere Bereich in Längsrichtung einen Aufprall
erfährt;
die Mittel zur Regelung der Krümmung
weisen ein steifes V-förmiges Bauteil
auf, das zwei Schenkel und einen mittleren Bereich aufweist, der
an der Verbindung der zwei Schenkel vorsteht und geeignet ist, ein
mittleres Kugelgelenk zu bilden, wobei einer der Schenkel mit dem
vorderen Bereich und der andere mit dem hinteren Bereich fest verbunden
ist, wobei der mittlere Bereich sich gegenüber dem Längsträger im Wesentlichen zwischen
dem vorderen Bereich und dem hinteren Bereich in einer zum Motorblock
entgegengesetzten Richtung erstreckt; und der mittlere Bereich ist
geeignet, um den Längsträger unter
Krafteinwirkung anzutreiben, um den vorderen Bereich bezüglich des
hinteren Bereichs in einer Richtung entgegengesetzt zum Motorblock
zu krümmen,
wenn der Längsträger in Längsrichtung
zusammengedrückt
wird.
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So
besteht ein Merkmal der Erfindung in der Kombination des steifen
V-förmigen
Bauteils mit dem Längsträger, an
dem es so befestigt ist, dass es sich in Längsrichtung des Längsträgers erstreckt,
wobei einer der Schenkel mit dem vorderen Bereich und der andere
mit dem hinteren Bereich verbunden ist, während der mittlere Bereich
vor dem Längsträger und
in einer zum Motorblock entgegengesetzten Richtung angeordnet ist.
Wenn der Längsträger bei
einem Frontalaufprall in Längsrichtung
zusammengedrückt wird,
hat auf diese Weise der vordere Bereich die Tendenz, zum hinteren
Teil hin angetrieben zu werden, während die zwei Schenkel des
steifen Bauteils, die je fest mit den Bereichen verbunden sind,
sich gegenseitig annähern,
und der mittlere Bereich, um den die zwei Schenkel angelenkt sind,
in Auflage gegen den Längsträger sein
Krümmen
in einer Richtung entgegengesetzt zum Motorblock forciert.
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Vorteilhafterweise
weisen die Schenkel des steifen Bauteils ein erstes bzw. ein zweites
Ende auf, die dem mittleren Bereich des steifen Bauteils entgegengesetzt
liegen, wobei das erste Ende mit dem hinteren Bereich und das zweite
Ende mit dem vorderen Bereich verbunden ist. Ehe der Längsträger verformt wird,
sind so die Schenkel des steifen Bauteils völlig frei in Bezug auf den
Längsträger, und
sobald ein Frontalaufprall erfolgt, ist der Anfang ihrer relativen Verschiebung
in keiner Weise behindert und der Antrieb des Längsträgers erfolgt immer in gleicher
Weise nach außerhalb
des Motorraums.
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Außerdem,
um das Krümmen
des Längsträgers noch
weiter zu regeln, sind die Enden vorzugsweise bezüglich der
Schenkel so geneigt, dass die Verbindungsstellen zwischen den Schenkeln
und den Enden geeignet sind, um ein erstes bzw. ein zweites Kugelgelenk
zu bilden, wobei die geneigten Enden sich in gegenseitiger Verlängerung
in entgegengesetzte Richtungen erstrecken.
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So
nähern
sich die Enden, die fest mit dem vorderen Bereich bzw. mit dem hinteren
Bereich verbunden und folglich im Wesentlichen fluchtend ausgerichtet
sind, einander bei einem Längszusammendrücken des
Längsträgers an,
und die Schenkel, die zueinander um den mittleren Bereich schwenken, schwenken
ebenfalls bezüglich
der Enden um die Verbindungsstellen. Außerdem bewirken die Enden, die
sich gemäß einer
mittleren Geraden einander annähern,
die sie alle beide schneidet, die Entfernung des mittleren Bereichs
bezüglich
der mittleren Geraden, was es also ermöglicht, den Längsträger nach außerhalb
des Motorraums zu zwingen.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Anwendungsform der Erfindung weist das zweite
geneigte Ende Abschnitte mit geringerem mechanischen Widerstand
auf, die geeignet sind, um es in Längsrichtung zusammendrückbar zu
machen. Wie nachfolgend im Einzelnen erläutert wird, besitzt der Längsträger auf
diese Weise zusammendrückbare Bereiche,
um einen Frontalaufprall zu dämpfen,
und das zweite Ende, das mit einem dieser Bereiche fest verbunden
ist, muss sich ebenfalls in Längsrichtung zusammenziehen
können.
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Außerdem bildet
der Längsträger vorteilhafterweise
einen einzigen Kasten, der eine erste Seitenwand, die sich gegenüber dem
Motorblock erstreckt, und eine zweite, entgegengesetzte Seitenwand
aufweist, und das steife Bauteil ist so in den Kasten montiert,
dass die Schenkel fest mit der ersten Seitenwand verbunden sind
und dass der mittlere Bereich sich gegenüber der zweiten Wand befindet. Bei
einem Frontalaufprall beginnt der Kasten so, sich leicht in Längsrichtung
zusammenzudrücken,
und insbesondere die erste Seitenwand, was zur Wirkung hat, direkt
das steife Bauteil zu knicken, dessen mittlerer Bereich, der gegen
die Innenfläche
der zweiten Seitenwand anliegt, die Tendenz hat, sie unter Krafteinwirkung
in die dem Motorblock entgegengesetzte Richtung anzutreiben.
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Auf
diese Weise erzwingt das steife Bauteil das Krümmen des vorderen Bereichs
bezüglich
des hinteren Bereichs zur Außenseite
des Motorraums, während
ohne diese Einwirkung des steifen Bauteils der Längsträger die Tendenz hätte, in
Längsrichtung zum
Fahrgastraum angetrieben zu werden.
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Der
Längsträger weist
außerdem,
und in besonders vorteilhafter Weise, ein in Längsrichtung zusammendrückbares
Ende auf, das einen Längsträgerkopf
bildet, der geeignet ist, um mit dem zweiten geneigten Ende zusammenzuwirken,
das selbst in Längsrichtung
verformbar ist und mit dem er fest verbunden ist. Sobald der Längsträgerkopf
in Längsrichtung
beaufschlagt wird, erfolgt, obwohl er sich zusammenzieht, um einen
Teil des Stoßes
zu absorbieren, der Anfang des Krümmens der zwei Bereiche aufgrund
des Antriebs des steifen V-förmigen
Bauteils.
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Außerdem weist
der Längsträger vorzugsweise
eine Krümmungsanfangszone
auf, die sich zwischen dem vorderen Bereich und dem hinteren Bereich
befindet, damit die Krümmung
des Längsträgers genau
zwischen dem hinteren Bereich und dem vorderen Bereich an einer
vorbestimmten Stelle erfolgt.
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Weitere
Besonderheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden
Beschreibung einer besonderen Ausführungsform der Erfindung hervor,
die veranschaulichend aber nicht einschränkend zu verstehen ist, unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht der Vorderseite eines Kraftfahrzeugs in Perspektive
und Aufdeckung, die einen erfindungsgemäßen Längsträger sichtbar macht;
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2 eine
schematische Elevationsansicht von oben eines Bereichs des Längsträgers, der 1 dargestellt
ist;
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3 eine
schematische Perspektivansicht, die ein in 2 dargestelltes
Element veranschaulicht;
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4 eine
schematische Elevationsansicht von oben eines Bereichs des Längsträgers, wie
er in 2 veranschaulicht ist, nach der Umformung; und
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5 eine
schematische Ansicht des in 2 veranschaulichten
Längsträgers gemäß einer Ausführungsvariante.
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1 zeigt
in Aufdeckung die Vorderseite eines Kraftfahrzeugs, in der man einen
Motorraum 10 und einen der Längsträger 12 sieht, der
sich in Längsrichtung
vom Fahrgastraum 14 des Fahrzeugs bis zur Stoßstange 16 erstreckt,
die er trägt.
Außerdem
umrandet der Längsträger 12 nach
außerhalb des
Motorraums 10 den Radkasten 18 des Fahrzeugs und
nach innen den Motorblock, den er zu tragen geeignet ist, insbesondere
mittels des Bügels 20.
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Außerdem formt
der Längsträger 12 einen Längskasten,
der allgemein durch den Zusammenbau von zwei U-förmigen Profilteilen hergestellt
wird, und er weist einen vorderen Bereich 22 auf, der mit dem
Fahrgastraum über
einen hinteren Bereich 24 verbunden ist. Außerdem weist
der Längskasten
eine erste Seitenwand 25 auf, die sich gegenüber dem Motorblock
erstreckt. Der vordere Bereich 22 weist ein in Längsrichtung
zusammendrückbares
Ende 26 auf, das einen Längsträgerkopf bildet, der mit der Stoßstange 16 verbunden
ist.
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Wenn
das Kraftfahrzeug einen Frontalaufprall erfährt und der Längsträger 12 dazu
tendiert, in Längsrichtung
in Richtung des Fahrgastraums angetrieben zu werden, was für die Passagiere
gefährlich ist,
absorbiert das zusammendrückbare
Ende 26 zunächst
einen Teil der mit dem Stoß verbundenen
kinetischen Energie, indem es sich in Längsrichtung zurückzieht.
Aufgrund des Gegenstands der Erfindung, der nachfolgend beschrieben
wird, bewirkt anschließend
ein anderer Teil dieser Energie die Krümmung des vorderen Bereichs 22 bezüglich des
hinteren Bereichs 24 seitlich nach außerhalb des Motorraums 10 gemäß F. Die
Krümmung
des Längsträgers 12 zum
Motorraum hin wäre
nämlich
ebenfalls gefährlich,
da sie die Tendenz hätte,
den Motorblock zum Fahrgastraum anzutreiben.
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Unter
Bezugnahme auf die 2 und 3 wird der
Gegenstand der Erfindung ausführlich
beschrieben.
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3 zeigt
in Perspektive ein steifes V-förmiges
Bauteil 30, das einen ersten 32 und einen zweiten
Schenkel 34 aufweist, wobei die Verbindung zwischen den
zwei Schenkeln 32, 34, die einem mittleren Bereich 36 entspricht,
bezüglich
einer Mittelebene P vorsteht, die von einem ersten 38 und
einem zweiten Ende 40 des ersten bzw. des zweiten Schenkels 32, 34 definiert
wird. Das erste und das zweite Ende 38, 40 erstrecken
sich in Längsrichtung
in einander entgegengesetzten Richtungen in der Mittelebene P, die
sie definieren, indem sie eine Neigung mit dem ersten bzw. dem zweiten
Schenkel 32, 34 bilden.
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Das
steife V-förmige
Bauteil 30 wird vorteilhafterweise durch Tiefziehen einer
einzigen Platte aus einem metallischen Werkstoff hergestellt. Das Tiefziehen
ermöglicht
es, ihm sowohl die V-Form zu verleihen als auch zwei Längsschultern 42, 44 zu
bilden, die zwei entgegengesetzte freie Ränder 46, 48 begrenzen,
die von einem mittleren Abschnitt 50 vorstehen.
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So
weist das steife V-förmige
Bauteil 30 einen trogförmigen
Querschnitt auf, der dazu bestimmt ist, ihm eine größere Verformungsfestigkeit
zu verleihen. Der mittlere Bereich 36 und die jeweiligen
Verbindungen 52, 54 des ersten Schenkels 32 und
Endes 38 und des zweiten Schenkels 34 und Endes 40 besitzen
aber keine Schulter. Auf diese Weise können einerseits die zwei Schenkel 32, 34 unter
Krafteinwirkung zueinander und auf privilegierte Weise gemäß einer
Achse A0 gekrümmt
werden, die sich im mittleren Bereich 36 im Wesentlichen
lotrecht zu den zwei Schenkeln 32, 34 erstreckt,
und andererseits sind die zwei Enden 38, 40 jeweils
geeignet, um unter Krafteinwirkung bezüglich des ersten und des zweiten
Schenkels 32, 34 ebenfalls privilegiert gemäß den Achsen
A1 und A2 gekrümmt
zu werden. So sind die Verbindungen 52, 54 und
der mittlere Bereich geeignet, ein Kugelgelenk zu bilden.
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Außerdem weist
das zweite Ende 40 Aussparungen 56 oder zusätzlich oder
alternativ nicht dargestellte Längsfalten
auf, die eine Längsverformung
unter Krafteinwirkung erlauben.
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Nun
wird auf 2 Bezug genommen, um den Längsträger 12 zu
beschreiben, in den das steife V-förmige Bauteil 30 montiert
ist.
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In
dieser 2 sieht man wieder den vorderen Bereich 22 und
den hinteren Bereich 24 des Längsträgers 12 sowie die
erste Seitenwand 25, die gegenüber einer zweiten Seitenwand 58 zu
sehen ist.
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Das
steife V-förmige
Bauteil 30 ist in Längsrichtung
in den Längsträger 12 montiert,
wobei das erste Ende 38 mit der ersten Seitenwand 25 im
hinteren Bereich 24 des Längsträgers 12 durch Niete
oder schraubbare Mittel oder auch durch Schweißen verbunden ist, und das
zweite Ende 40 ebenfalls mit der ersten Seitenwand 25,
aber im vorderen Bereich 22 des Längsträgers 12 verbunden
ist, während
der mittlere Bereich 36 sich gegenüber der zweiten Seitenwand 58 im
Wesentlichen zwischen dem vorderen Bereich 22 und dem hinteren
Bereich 24 erstreckt. Außerdem hat der mittlere Bereich 36 einen
Abstand zur zweiten Seitenwand 58, um einen seitlichen Spielraum
zu bilden.
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Sobald
der Längsträger 12 eine
Längsverformung
gemäß den Kräften F und
T erfährt,
die einander entgegengesetzt sind und in der Ebene A-A liegen, treibt
die erste Seitenwand 25, mit der die zwei Enden 38, 40 des
steifen V-förmigen
Bauteils 30 fest verbunden sind, sie zueinander an und
presst das steife V-förmige
Bauteil 30, was die Querverschiebung gemäß der Ebene
B-B in der Richtung R des mittleren Bereichs 36 zur zweiten
Seitenwand 58 bewirkt.
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Aufgrund
des seitlichen Spielraums kann ein großer Teil der vom Frontalaufprall
erzeugten Energie auf das steife V-förmige Bauteil 30 übertragen werden,
das nicht in direktem Kontakt mit der Seitenwand 58 steht
und daher weniger widerstandsfähig ist.
So schlägt
der mittlere Bereich 36 mit einer größeren Leistung auf die Seitenwand 58 auf,
was ihre Verformung erleichtert.
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Bei
der Montage muss außerdem
der Zusammenbau der verschiedenen Wände des Längsträgers 12 durchgeführt werden
können,
ohne auf einen störenden
Punkt zu treffen, der vom mittleren Bereich 36 erzeugt
wird.
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Außerdem darf
der Ausschlag des V-förmigen
Bauteils 30 aufgrund der Vibrationen keine akustische Störung durch
den Kontakt mit dem Längsträger erzeugen.
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Genauer
gesagt, werden das erste Ende 38 und das zweite Ende 40 im
Wesentlichen in Translationsrichtung zueinander getrieben, während sie
bezüglich
des ersten 32 und zweiten Schenkels 34 um Achsen
A1 bzw. A2 schwenken; wobei die Schenkel 32, 34 ebenfalls zueinander
um die Achse A0 schwenken.
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Diese
Längsverformung
tritt auf, wenn das Kraftfahrzeug einen Frontalaufprall erfährt. Während des
Aufpralls ist es zuerst das zusammendrückbare Ende 26, das
sich mit dem Ende 40 des steifen V-förmigen Bauteils 30 zurückzieht,
das sich ebenfalls aufgrund der Aussparungen 56 zurückziehen
kann.
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Auf
diese Weise, wie es 4 zeigt, nachdem der Längsträger 12 in
Längsrichtung
zusammengedrückt
wurde, wurden der vordere Bereich 22 und der hintere Bereich 24 zueinander
in einer Richtung entgegengesetzt zum Motorraum 10 gekrümmt aufgrund
des steifen V-förmigen
Bauteils 30, dessen mittlerer Bereich 36, indem
er sich gegen die zweite Seitenwand 58 anlegt, es unter
Krafteinwirkung gemäß R angetrieben
hat.
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So
induziert das steife V-förmige
Bauteil 30 in den Längsträger 12 privilegierte
Verformungsrichtungen außerhalb
des Fahrgastraums 14 und des Motorraums 10, ohne
dass es notwendig ist, überdimensionierte
Auflageelemente des Längsträgers 12 vorzusehen,
die geeignet sind, ihn vorzuspannen.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführungsform,
die in 5 veranschaulicht ist und in der man einen Längsträger mit
allen in 2 dargestellten Elementen wiederfindet,
hat die Seitenwand 58 eine vertiefte Kontaktzone 60 gegenüber dem mittleren
Bereich 36, die geeignet ist, den mittleren Bereich 36 aufzunehmen
und ihn zu blockieren. Die vertiefte Kontaktzone 60 formt
eine konkave Innenwand, in die der mittlere Bereich 36 sich
im Fall eines Aufpralls einfügen
und zumindest zum Teil in Translationsrichtung blockiert werden
kann. Diese blockierende Kontaktzone 60 formt so eine Auflage-Befestigungszone
des mittleren Bereichs 36, die es ermöglicht, den mittleren Bereich 36 zu
führen
und ihn zumindest zum Teil fest mit der Seitenwand 58 zu
verbinden.
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Außerdem sind
zwei erfindungsgemäße Längsträger, einer
rechts und der andere links, geeignet, in ein Kraftfahrzeug montiert
zu werden.
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Auf
diese Weise können
die Auflageelemente leichter gemacht werden, was es ermöglicht,
das Fahrzeug ebenfalls leichter zu machen, und dies selbst wenn
der Längsträger 12 mit
einem Krümmungsanfang
zwischen dem vorderen und hinteren Bereich und mit einem inneren
Verstärkungswinkel versehen
wäre.