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Die Erfindung betrifft eine Karosseriestruktur für eine Fahrzeugfront sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Karosseriestruktur.
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Karosseriestrukturen für Fahrzeuge sind auf verschiedene Ziele auszulegen. Zum einen müssen sie eine gewisse Steifigkeit für ausreichenden Halt und zufriedenstellende Fahrdynamik aufweisen, zum anderen müssen sie ausreichend nachgiebig sein, um im Falle einer Kollision des Fahrzeugs mit einem anderen Verkehrsteilnehmer oder einem statischen Objekt Selbstschutz der Insassen und Fremdschutz des am Unfall beteiligten weiteren Verkehrsteilnehmers zu bieten.
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Die
EP 3 737 601 B1 betrifft in diesem Zusammenhang eine Karosseriestruktur für einen einen Karosserierohbau aufweisenden Personenkraftwagen, mit zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandeten Längsträgern und mit wenigstens einer sich in Fahrzeuglängsrichtung an die Längsträger anschließenden Biegequerträgereinrichtung, welche Teil einer Stoßfängeranordnung ist und einen ersten Biegequerträger sowie an den Längsträgern befestigte Energieabsorptionselemente umfasst, über welche der erste Biegequerträger an den jeweiligen Längsträger angebunden ist, wobei ein Tragwerk vorgesehen ist, welches zwischen den Längsträgern und in Fahrzeughochrichtung gesehen auf Höhe der Längsträger angeordnet ist, wobei das Tragwerk einen zweiten, zumindest mittelbar an die Längsträger angebundenen, in Draufsicht auf die Karosseriestruktur gesehen zur Fahrzeugaußenseite in Richtung zum ersten Biegequerträger hin konvex gekrümmten Biegequerträger aufweist, wobei das Tragwerk einen in Fahrzeuglängsrichtung zwischen dem ersten Biegequerträger und dem zweiten Biegequerträger angeordneten, sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Lastverteiler aufweist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Querträgereinheit für eine Fahrzeugfront bereitzustellen, die in möglichst allen Frontcrashlastfällen des Fahrzeugs die vorhandenen Strukturen entlastet und durch das Aufbiegen seines Profils zusätzlich Kräfte in Fahrzeuglängsrichtung absorbiert.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Karosseriestruktur für eine Fahrzeugfront, aufweisend einen vorderen Querträger und einen hinteren Querträger, wobei der vordere Querträger bogenförmig geformt ist und sich nach vorne zu einer Fahrzeugfront hin mit seiner konkaven Seite öffnet, wobei der vordere Querträger und der hintere Querträger jeweils zwischen zwei äußeren Hauptlängsträgern angeordnet ist und mit den Hauptlängsträgern verbunden ist, wobei der vordere Querträger mit seiner konvexen Seite am hinteren Querträger über einen Anbindungsbereich schubsteif befestigt ist.
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Die Hauptlängsträger sind, wenn sie im fertigen Fahrzeug montiert sind, entlang einer Fahrzeuglängsachse ausgerichtet, die sich von einem Fahrzeugheck zu einer Fahrzeugfront erstreckt. Im Bereich der Front des Fahrzeugs sind zwischen den Hauptlängsträgern der vordere Querträger und der hintere Querträger angeordnet. Zumindest der vordere Querträger ist dabei gebogen ausgeführt und öffnet sich sichelförmig zur Front des Fahrzeugs hin. Die Ebene der gebogenen Form liegt damit in einer im Wesentlichen horizontalen Ebene.
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Durch die schubsteife Verbindung des vorderen Querträgers und des hinteren Querträgers über einen zentralen Anbindungsbereich wird bei einer Kollision des Fahrzeugs mit einem Hindernis der vordere Querträger aufgebogen. Diese spezielle Deformation in Kombination mit einem Zusammenstauchen zumindest einer Crashbox führt insbesondere zu einem Geradeziehen des vorderen Querträgers.
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Die schubsteife Verbindung des vorderen Querträgers mit dem hinteren Querträger führt somit zu einer bestimmten Art von Deformation, insbesondere einem Aufbiegen des vorderen Bogenabschnitts des vorderen Querträgers.
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Vorteilhaft werden somit die effektive Crashlänge und die Belastung auf die Insassen reduziert. Die Karosseriestruktur sorgt für die verbesserte Energieabsorption im Lastfall „Small Overlap“. Außerdem bekommt das Fahrzeug einen deutlich stärkeren Querimpuls im Falle einer solchen Kollision mit nur geringer Überdeckung der Kollisionspartner, sodass eine Überdeckung in Fahrzeugquerrichtung zwischen dem kollidierenden Hindernis und dem Rohbau beziehungsweise einer A-Säule deutlich verringert werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der hintere Querträger bogenförmig geformt und öffnet sich nach hinten zum Fahrzeugheck hin mit seiner konkaven Seite, sodass der vordere Querträger und der hintere Querträger an ihrer jeweiligen konvexen Seite miteinander schubsteif verbunden sind.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erstreckt sich der Anbindungsbereich um eine Mitte einer Erstreckungsrichtung des jeweiligen Querträgers.
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Der jeweilige Querträger erstreckt sich hierbei im Wesentlichen zwischen dem linken und dem rechten Hauptlängsträger. In der Mitte dieser Erstreckungslänge, d. h. in der Mitte zwischen den Hauptlängsträgern, wird gemäß dieser Ausführungsform bevorzugt der Anwendungsbereich zwischen den Querträgern vorgesehen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der vordere Querträger mit einer jeweiligen Anbindungskonsole mit einem jeweiligen der Hauptlängsträger verbunden.
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Die Anbindungskonsole kann Momenten-übertragend ausgeführt sein, um gewünschte Biegemomente in den vorderen Querträger einzuleiten, es können jedoch auch Freiheitsgrade vorgesehen werden, insbesondere um eine Hochachse des Fahrzeugs, besonders bevorzugt beschränkte Freiheitsgrade.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Anbindungskonsole ein Strangpressknoten, und bildet eine kraftschlüssige Verbindung zwischen einem jeweiligen Ende des vorderen Querträgers zu einem jeweiligen Hauptlängsträger aus.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Anbindungskonsole mit einer Crashbox verbunden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Anbindungskonsole als Anbindungsknoten ausgeführt.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Karosseriestruktur wie oben und im Folgenden beschrieben.
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Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Fahrzeugs ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der im Zusammenhang mit der vorgeschlagenen Karosseriestruktur vorstehend gemachten Ausführungen.
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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. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
- 1 eine Karosseriestruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vor dem Aufprall auf ein Hindernis; und
- 2 die Karosseriestruktur gemäß 1 während/nach dem Aufprall auf das Hindernis.
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Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
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1 zeigt eine Karosseriestruktur für eine Fahrzeugfront eines Personenkraftwagens. Die Karosseriestruktur ist in einer Draufsicht schematisch gezeigt und so ausgerichtet, dass die Fahrzeuglängsachse von rechts nach links in der Bildebene vom Fahrzeugheck zur Fahrzeugfront verläuft. Ein Fahrzeug mit einer solchen Karosseriestruktur steuert somit gemäß der Abbildung der 1 auf ein Hindernis H zu. Ein vorderer Querträger 1 ist mit einem hinteren Querträger 3 entlang eines Anbindungsbereichs 7 schubsteif verbunden. Der vordere Querträger 1 ist dabei bogenförmig ausgebildet und so angeordnet, dass er sich zur Fahrzeugfront hin öffnet. Dementsprechend ist er an seiner konvexen Rückseite mit dem hinteren Querträger 3 verbunden. Der Anbindungsbereich 7 erstreckt sich dabei im Bereich einer Mitte zwischen zwei Hauptlängsträgern 5, die entlang der Fahrzeug-Längsachse ausgerichtet die seitlichen Strukturelemente bilden, zwischen welchen sich der vordere Querträger 1 und der hintere Querträger 3 befinden. Die Hauptlängsträger 5 sind an ihrem jeweils vorderen Endbereich mittels eines Biegequerträgers 11 einer Stoßfängereinrichtung miteinander verbunden, wobei der Stoßfängerbiegequerträger 11 nicht direkt mit den Hauptlängsträgern 5 verbunden ist, sondern es sind vielmehr jeweilige, auch als Crashboxen bezeichnete Energieabsorptionselemente 13 zur Anbindung des Stoßfängerbiegequerträgers 11 an den Hauptlängsträgern 5 vorgesehen. Die Anbindung der beiden Hauptlängsträger 5 mit dem vorderen Querträger 1 erfolgt hierbei mittels einer linken und rechten Anbindungskonsole 9. Diese sorgt jeweils für eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Crashbox (Energiesabsorptionselement 13), Hauptlängsträger 5 und den Querstrukturen. Durch diese werden Kräfte in Fahrzeugfahrt- und -querrichtung übertragen.
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2 zeigt den Fall einer Kollision eines Fahrzeugs mit dieser Karosseriestruktur der 1 mit dem Hindernis H. Das Hindernis H ist ortsfest stationär und näherungsweise unendlich steif und unbeweglich ausgebildet. Die Anbindungskonsole 9 wird dabei nach hinten zum Fahrzeugheck verschoben und gedreht, es wird eine entsprechende Kraft in den vorderen Querträger 1 eingeleitet, der jedoch im Anwendungsbereich 7 schubsteif mit dem hinteren Querträger 1 verbunden ist. Dementsprechend wird im Anbindungsbereich 7 eine Schubkraft auf den hinteren Querträger 3 übertragen. So werden die Kräfte entlang der Fahrzeuglängsrichtung absorbiert, der vordere Querträger 1 wird aufgebogen und eine gewünschte Verformung und ein definierter Kraftfluss beziehungsweise Kraftpfad in Fahrzeug-Querrichtung eingestellt.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vomehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehende Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- vorderer Querträger
- 3
- hinterer Querträger
- 5
- Hauptlängsträger
- 7
- Anbindungsbereich
- 9
- Anbindungskonsole
- 11
- Stoßfängerbiegequerträger
- 13
- Energieabsorptionselement
- H
- Hindernis
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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