DE102004024208A1

DE102004024208A1 - Personenkraftfahrzeug, Karosserie und Rahmen für ein Personenkraftfahrzeug

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Publication number: DE102004024208A1
Application number: DE200410024208
Authority: DE
Original assignee: Pro Control fur Prozesle GmbH; Pro Control fur Prozessleittechnik Hardwareentwicklung und Software GmbH
Current assignee: Pro Control fur Prozesle GmbH; Pro Control fur Prozessleittechnik Hardwareentwicklung und Software GmbH
Priority date: 2004-05-10
Filing date: 2004-05-10
Publication date: 2005-12-01
Also published as: EP1750992A1; WO2005108189A1

Abstract

Rahmen für ein Personenkraftfahrzeug, mit einem Frontabschnitt und einem Heckabschnitt, bei dem der Frontabschnitt mindestens einen ersten verformbaren Rahmenabschnitt aufweist, der ausgebildet ist, entweder Energie eines ersten, in einer vom Frontabschnitt zum Heckabschnitt weisenden Längsrichtung auf den Rahmen einwirkenden Impulses oder Energie eines zweiten, in einer vom Heckabschnitt zum Frontabschnitt weisenden Längsrichtung auf den Rahmen einwirkenden Impulses oder sowohl Energie des ersten als auch Energie des zweiten Impulses durch eine Verformung zu absorbieren, bei dem der Heckabschnitt mindestens einen zweiten verformbaren Rahmenabschnitt aufweist, der ausgebildet ist, entweder Energie des ersten Impulses oder Energie des zweiten Impulses oder sowohl Energie des ersten als auch Energie des zweiten Impulses durch eine Verformung zu absorbieren, und bei dem der erste und der zweite verformbare Rahmenabschnitt durch mindestens ein Energietransferelement aneinander gekoppelt sind, welches ausgebildet ist, Energie entweder des einwirkenden ersten Impulses oder des einwirkenden zweiten Impulses oder Energie sowohl des ersten als auch des zweiten Impulses Frontabschnitt auf den zweiten Rahmenabschnitt oder vom Heckabschnitt auf den ersten Rahmenabschnitt zu übertragen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rahmen für ein Personenkraftfahrzeug mit einem Frontabschnitt und einem Heckabschnitt, bei dem der Frontabschnitt mindestens einen ersten verformbaren Rahmenschnitt aufweist, der ausgebildet ist, Energie eines ersten, vom Frontabschnitt in Richtung des Heckabschnitts auf den Rahmen einwirkenden Impulses durch eine Verformung erster Art zu absorbieren. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Karosserie für ein Kraftfahrzeug, und ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftfahrzeug mit einem Rahmen der genannten Art.

Zur Erhöhung des Insassenschutzes bei Personenkraftfahrzeugen sind aus dem Stand der Technik verschiedene Lösungen bekannt, bei denen im Kollisionsfall kinetische Energie durch eine Stauchung und/oder Faltung speziell hierfür vorgesehener Rahmenabschnitte absorbiert wird. Aus der DE 199 19 560 A1 ist ein Kraftfahrzeug bekannt, dessen Rahmen frontseitig einen Endbereich aufweist, in dem Längsträger mit sogenannten Crashboxen vorgesehen sind. Die Crashboxen sind im Hinblick auf ein gewünschtes Deformationsverhalten des Rahmens im Kollisionsfall ausgelegt und können nach einer Längskollision ausgewechselt werden. Eine Längskollision, die auch als Längscrash bezeichnet wird, ist eine frontale Kollision oder eine Heckkollision, bei der der dem Fahrzeug frontale Kollision oder eine Heckkollision, bei der der dem Fahrzeug mitgeteilte Impuls zumindest mit einer Impulskomponente in Richtung vom Frontbereich zum Heckbereich oder in umgekehrter Richtung weist. Als Längskollision lassen sich also auch solche von schräg vorne oder schräg hinten einwirkenden Impulse bezeichnen, bei den zumindest eine Komponente des Impulses in Richtung vom Frontabschnitt zum Heckabschnitt oder in entgegengesetzter Richtung weist. Dabei spielt bekanntlich allein die Relativbewegung der Kollisionsgegner zueinander eine Rolle. Unwesentlich ist insbesondere, ob einer der beiden Kollisionsgegner in Bewegung ist oder nicht.

Die aus der DE 199 19 560 A1 bekannte Lösung hat den Nachteil, dass eine Crashbox nur einen begrenzten Energiebetrag durch Verformung absorbieren kann.

Aus der DE 196 15 985 C1 ist eine Bodengruppe bekannt, die großflächige Deformationselemente mit einem definierten Verformungsverhalten während des Faltenbeulens enthält. Die Deformationselemente sind mit den Bodenträgern form- oder kraftschlüssig verbunden, um ein Ausknicken zu vermeiden. Die in der DE 196 15 985 C1 beschriebene Lösung mit einer erhöhten Anzahl von Deformationselementen ermöglicht zwar die Aufnahme eines höheren Energiebetrags, hat jedoch den Nachteil, dass die Erhöhung des Insassenschutzes mit einer Erhöhung der Masse der Bodengruppe und damit des Fahrzeugs insgesamt erkauft wird. Dadurch wird der Kraftstoffverbrauch erhöht.

Es ist weiterhin bekannt, dass auch eine am Rahmen befestige Karosserie eines Kraftfahrzeugs zur Energieabsorption durch stauchende Verformung genutzt werden kann.

Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem ist es, einen Rahmen für ein Kraftfahrzeug, eine Karosserie und ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, bei dem eine Erhöhung des Insassenschutzes im Kollisionsfall erzielt wird, ohne notweniger Weise den Rahmen oder die Karosserie besonders schwer auszubilden.

Die erfindungsgemäße Lösung fußt auf der Erkenntnis, dass die für Fahrzeuginsassen bestehende Gefahr einer Verformung der Fahrgastzelle im Fall einer Längskollision verringert werden kann, wenn für eine Energieabsorption im Kollisionsfall nicht nur der dem Kollisionsgegner zugewandte Rahmenabschnitt oder Karosserieabschnitt genutzt wird, sondern zusätzlich auch der dem Kollisionsgegner abgewandte Rahmenabschnitt oder Karosserieabschnitt. Es versteht sich, dass nicht nur entweder der verformbare Rahmenabschnitt oder der verformbare Karosserieabschnitt zur Energieabsorption genutzt werden können, sondern bevorzugt auch beide.

Bei einer Längskollision wirkt ein Impuls des Kollisionsgegners entweder unmittelbar auf den Frontabschnitt oder unmittelbar auf den Heckabschnitt des Rahmens und der Karosserie ein. Energie dieses Impulses kann durch ein geeignet ausgebildetes Energietransferelement auch in denjenigen Rahmenabschnitt und/oder Karosserieabschnitt geleitet werden, der dem Kollisionsgegner abgewandt ist, und dort einer zusätzlichen Energieabsorption unterworfen werden.

Die erfindungsgemäße Lösung betrifft in einem ersten Aspekt einen Rahmen (Anspruch 1) und ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Rahmen (Anspruch 14). In einem zweiten Aspekt betrifft sie eine Karosserie (Anspruch 22) und ein Kraftfahrzeug (Anspruch 15) mit einer solchen Karosserie. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen genannt.

Ein erfindungsgemäßer Rahmen gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung oder eine erfindungsgemäße Karosserie gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung kann entweder allein für den Fall einer Frontalkollision oder allein für den Fall einer Heckkollision oder sowohl für den Fall einer Frontalkollision als auch für den Fall einer Heckkollision ausgelegt sein. Diesen drei Alternativen, welche sich in den nachfolgend erläuterten erfindungsgemäßen Lösungen Wiederspiegeln, sind offensichtlich durch dasselbe Grundkonzept verbunden.

Die Lösung des genannten technischen Problems bildet nach dem ersten Aspekt der Erfindung ein Rahmen für ein Personenkraftfahrzeug, mit einem Frontab schnitt und einem Heckabschnitt. Der Frontabschnitt des Rahmens weist mindestens einen ersten verformbaren Rahmenabschnitt auf, der entsprechend einer der drei Alternativen ausgebildet ist, entweder Energie eines ersten, in einer vom Frontabschnitt zum Heckabschnitt weisenden Längsrichtung auf den Rahmen einwirkenden Impulses, oder Energie eines zweiten, in einer vom Heckabschnitt zum Frontabschnitt weisenden Längsrichtung auf den Rahmen einwirkenden Impulses, oder sowohl Energie des ersten als auch Energie des zweiten Impulses durch eine Verformung zu absorbieren. Weiterhin weist der Heckabschnitt des erfindungsgemäßen Rahmens mindestens einen zweiten verformbaren Rahmenabschnitt auf, der entsprechend einer der drei Alternativen ausgebildet ist, entweder Energie des ersten Impulses oder Energie des zweiten Impulses oder sowohl Energie des ersten als auch Energie des zweiten Impulses durch eine Verformung zu absorbieren. Der erste und der zweite verformbare Rahmenabschnitt sind erfindungsgemäß an mindestens ein Energietransferelement gekoppelt. Das Energietransferelement ist entsprechend einer der drei genannten Alternativen ausgebildet, Energie entweder des einwirkenden ersten Impulses vom Frontbereich auf den zweiten verformbaren Rahmenabschnitt oder Energie des zweiten einwirkenden zweiten Impulses vom Heckabschnitt auf den ersten verformbaren Rahmenabschnitt oder Energie sowohl des ersten als auch des zweiten Impulses vom Frontabschnitt auf den zweiten Rahmenabschnitt beziehungsweise vom Heckabschnitt auf den ersten Rahmenabschnitt zu übertragen.

Die Formulierung „erster Impuls" bezeichnet also einen in Rahmenlängsrichtung einwirkenden Impuls, der in Richtung vom Frontabschnitt zum Heckabschnitt weist. Die Formulierung „zweiter Impuls" bezeichnet einen in entgegengesetzter Längsrichtung einwirkenden Impuls, der also vom Heckabschnitt zum Frontabschnitt weist.

Die beanspruchte Rahmenkonstruktion ist gemäß der ersten Alternative allein für die Verbesserung des Insassenschutzes bei einer frontalen Längskollision ausgelegt, indem zusätzlich zum Frontabschnitt der Heckabschnitt zur Energieabsorption beiträgt. Grundsätzlich ist es sogar denkbar, beispielsweise den Frontabschnitt hochsteif auszubilden, so dass bei einem Frontalcrash der überwiegen de Teil oder sogar alle Energie über das Energietransferelement in den Heckabschnitt übertragen wird, wo eine Energieabsorption stattfindet. Diese Variante ermöglicht einen erhöhten Schutz im Frontbereich, was die Gefahr schwerer Verletzungen an Armen und Beinen der Insassen verringert, nutzt jedoch vorwiegend oder allein den Heckbereich zur Energieabsorption, was die Kapazität zur Energieabsorption verringert.

Die beanspruchte Rahmenkonstruktion ist gemäß der zweiten Alternative allein für die Verbesserung des Insassenschutzes bei einer heckseitigen Längskollision ausgelegt, indem zusätzlich zum Heckabschnitt der Frontabschnitt zur Energieabsorption beiträgt.

Schließlich ist die beanspruchte Rahmenkonstruktion gemäß der dritten Alternative für die Verbesserung des Insassenschutzes sowohl für den Fall einer frontalen Längskollision als für den Fall einer heckseitigen Längskollision ausgelegt. Diese erfindungsgemäße Konstruktion hat auch bei einem Unfall Vorteile, bei dem einerseits eine frontale Kollision und andererseits, zumeist zeitlich auseinanderfallend, eine Heckkollision stattfindet.

Der erfindungsgemäße Fahrzeugrahmen weist in ein Energietransferelement auf, das ausgebildet ist, Energie eines einwirkenden Impulses vom Frontabschnitt auf den Heckabschnitt zu übertragen. Der Energietransfer findet bei einer Frontalkollision insbesondere vom Frontabschnitt auf den zweiten verformbaren Rahmenabschnitt statt. Bei einer Heckkollision erfolgt der Energietransfer vom Heckabschnitt auf den ersten verformbaren Rahmenabschnitt. Zumindest ein Teil der Energie eines auf den Frontabschnitt bzw. Heckabschnitt einwirkenden Impulses wird also durch das Energietransferelement auf den jeweils anderen Rahmenabschnitt übertragen. Wichtig ist, dass sich das Energietransferelement im Kollisionsfall in Richtung des einwirkenden Impulses relativ zur Gesamtheit des Rahmens bewegen können muss, um Energie zu übertragen. Diese Relativbewegung erfolgt gegen den Widerstand des ersten und des zweiten verformbaren Rahmenabschnitts. Der Widerstand entspricht der für die Verformung dieser Rahmenabschnitte aufzubringenden Arbeit. Durch diese Arbeit wird die durch den einwirkenden Impuls auf das Energietransferelement übertragene kinetische Energie zumindest teilweise in den verformbaren ersten und zweiten Rahmenabschnitten absorbiert.

Es können auch mehrere erfindungsgemäße Energietransferelemente oder mehrere verformbare erste oder zweite Rahmenabschnitte vorgesehen sein. Sofern im Rahmen dieser Anmeldung von „dem Energietransferelement" oder „dem verformbaren Rahmenabschnitt" gesprochen wird, versteht sich, dass auch eine Mehrzahl von Energietransferelementen oder verformbaren Rahmenabschnitten gemeint sein kann.

Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass zur Absorption zusätzlicher Energie keine zusätzlichen Massen zum Rahmen hinzugefügt werden müssen. Vielmehr können bei bekannten Rahmenkonstruktionen vorhandene Rahmenteile so ausgebildet werden, dass sie zusätzlich eine Verformung zulassen. Denn bisherige Rahmenkonstruktionen berücksichtigen zumeist schon eine Stauchung oder Faltung von Rahmenabschnitten im Front- oder Heckbereich. Auch kann das Energietransferelement zugleich einen Längsträger oder einen Abschnitt eines Längsträgers des Rahmens bilden.

In unterschiedlichen Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Rahmens kann die Verformung im Frontabschnitt und im Heckabschnitt je nach Auslegung der verformbaren Rahmenabschnitte entweder gleicher Art oder unterschiedlicher Art sein. Zu unterscheiden ist hier zwischen einer stauchenden und einer dehnenden Verformung. Von einer stauchenden Verformung wird im Zusammenhang mit einer Verformung in Reaktion auf eine Druckbelastung der verformbaren Rahmenabschnitte in Längsrichtung gesprochen. Stauchende Verformungen sind nicht nur die Stauchung selbst, sondern beispielsweise auch eine stauchende Biegung, eine Faltung oder eine stauchende Torsion. Von einer dehnenden Verformung wird im Zusammenhang mit einer Verformung in Reaktion auf eine Zugbelastung der verformbaren Rahmenabschnitte in Längsrichtung gesprochen. Beispiele sind eine neben der Dehnung selbst eine Entfaltung, eine dehnende Biegung oder eine dehnende Torsion. Beide genannten Verformungs arten absorbieren Energie und sorgen dafür, dass die im Kollisionszeitpunkt vorhandene kinetische Energie in Verformungsarbeit an den ersten und zweiten verformbaren Rahmenabschnitten umgesetzt wird, wodurch die Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs mit dem erfindungsgemäßen Rahmen von Verformungen weitgehend verschont werden kann.

So ist der erfindungsgemäße Rahmen in einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, bei Einwirken des ersten Impulses sich im ersten Rahmenabschnitt stauchend zu verformen und sich im zweiten Rahmenabschnitt dehnend zu verformen. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist der Rahmen alternativ oder zusätzlich ausgebildet, bei Einwirken des ersten Impulses sich sowohl im ersten als auch im zweiten Rahmenabschnitt stauchend zu verformen. Ein anderer erfindungsgemäßer Rahmen ist ausgebildet, bei Einwirken des zweiten Impulses sich im zweiten Rahmenabschnitt stauchend zu verformen und sich im ersten Rahmenabschnitt dehnend zu verformen.

In Ausführungsbeispielen, die im Frontabschnitt oder im Heckabschnitt eine stauchende und zusätzlich eine dehnende Verformung für ein und denselben Kollisionsfall, also beispielsweise eine Frontalkollision vorsehen, sind mehrere erste bzw. zweite verformbare Rahmenabschnitte vorhanden, von denen diesem Kollisionsfall ein Teil eine stauchende Verformung und ein anderer Teil eine dehnende Verformung erfährt. Ein solches Ausführungsbeispiel ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn das Energietransferelement heckseitig nicht am Rahmenende sondern in Richtung des Frontabschnitts verlagert ankoppelt. Hier sind im Heckabschnitt vom Ankopplungspunkt (oder von der Ankopplungsfläche) aus gesehen zum heckseitigen Rahmenende hin verformbare Rahmenabschnitte vorgesehen, die eine stauchende Verformung erfahren, während zum Frontabschnitt hin verformbare Rahmenabschnitte vorgesehen sind, die eine dehnende Verformung erfahren.

Bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rahmens sind der erste oder der zweite oder der erste und der zweite Rahmenabschnitt ausgebildet, sich elastisch zu verformen, soweit die Energie des einwirkenden Impulses unterhalb eines vorbestimmten Betrags liegt. Eine elastische Verformung erspart bei vergleichsweise harmlosen Kollisionen aufwändige Reparaturen an der Rahmenkonstruktion.

Vorzugsweise sind der erste oder der zweite oder der erste und der zweite Rahmenabschnitt ausgebildet, sich inelastisch zu verformen, soweit die Energie des einwirkenden Impulses oberhalb eines vorbestimmten Betrags liegt. Diese Variante sichert als Alternative oder in Ergänzung zum vorstehend genannten Ausführungsbeispiel, dass Insassen bei einer schwereren Kollision unverletzt bleiben. Gleichzeitig ermöglicht diese Ausführungsform eine ausreichend steife und damit stabile Rahmenkonstruktion, bei der unerwünschte Rahmenschwingungen unterdrückt sind.

Das Energietransferelement ist vorzugsweise sowohl gegenüber einem ersten als auch gegenüber einem zweiten Impuls eines vorbestimmten Maximalbetrags formstarr. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass nicht das Energietransferelement selbst zur Energieabsorption beiträgt. Denn eine Verformung des Energietransferelementes könnte beispielsweise im Fall einer Frontalkollision dazu führen, dass die Energieabsorptionskapazität des Heckbereiches nicht voll ausgenutzt wird, wodurch eine erhöhte Gefahr für Fahrzeuginsassen bestünde.

Das Energietransferelement ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel im Frontabschnitt mit einem sich bei einer Stauchung oder Dehnung des ersten verformbaren Rahmenabschnitts in Richtung vom Frontabschnitt zum Heckabschnitt verschiebenden Rahmenteil verbunden. Dies kann beispielsweise ein Querträger des Rahmens sein. Auch dieses Ausführungsbeispiel erzielt einen besonders guten Energietransfer vom Frontbereich in den Heckbereich. Es ist sinnvoll, dass das Energietransferelement nicht mit solchen Rahmenteilen verbunden wird, die im Fall einer Frontalkollision weitestgehend unverformt bleiben. Mit der bei diesem Ausführungsbeispiel angesprochenen Verschiebung von Rahmenteilen ist eine Relativbewegung von Rahmenteilen zueinander gemeint. So sind typischerweise Längsträger vorgesehen, die auch in einem Kollisionsfall nur wenige verformbar oder gegen die Rahmengesamtheit verschiebbar sind.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Energietransferelement im Heckabschnitt mit einem Rahmenteil verbunden, das sich bei Dehnung oder Entfaltung des zweiten verformbaren Rahmenabschnitts in Richtung vom Frontabschnitt zum Heckabschnitt verschiebt.

Vorzugsweise ist das Energietransferelement im Heckabschnitt nahe dem heckseitigen Rahmenende befestigt. Auf diese Weise kann ein in Längsrichtung des Rahmens möglichst großer Teil des Heckabschnitts in eine dehnende Verformung einbezogen werden. Dadurch wird die Kapazität des Heckabschnitts zur Energieabsorption besonders hoch.

Das Energietransferelement ist in einem Ausführungsbeispiel zugleich ein Längsträger des Rahmens. Die Integration der beiden Funktionen in einem Rahmenteil spart Masse ein und führt so zu einer vergleichsweise leichten Rahmenkonstruktion.

In bevorzugten Ausführungsbeispielen weist der Rahmen zwischen dem Frontabschnitt und dem Heckabschnitt einen Mittelabschnitt auf, der zum Tragen einer Fahrgastzelle ausgebildet ist. In einem solchen Ausführungsbeispiel reicht der Frontabschnitt des Rahmens bis zum frontseitigen Ende der Fahrgastzelle. Der Heckabschnitt des Rahmens reicht vom heckseitigen Ende der Fahrgastzelle bis zum heckseitigen Rahmenende. Die Bezeichnungen Frontabschnitt, Mittelabschnitt und Heckabschnitt sind jedoch nicht einschränkend allein vor dem Hintergrund eines speziellen Typs von Personenkraftwagen mit einer Karosserie zu verstehen, die im Frontbereich einen Motorraum, im Mittelbereich eine Fahrgastzelle und im Heckbereich einen Kofferraum aufweist. Die Erfindung ist vielmehr auch bei solchen Fahrzeugen anwendbar, deren Fahrgastzelle sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Rahmens vom frontseitigen Ende bis zum heckseitigen Ende erstreckt. Grade bei Kleinwagen, wie beispielsweise einem „Smart" sorgt die erfindungsgemäße Rahmenkonstruktion für eine Erhöhung der Sicherheit der Insassen der Fahrgastzelle im Fall einer Frontalkollision.

Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung enthält einen Rahmen mit den oben beschriebenen Merkmalen.

Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung bildet die Lösung des genannten technischen Problems eine Karosserie für ein Personenkraftfahrzeug, die einen Karosseriefrontabschnitt und einen Karosserieheckabschnitt aufweist. Der Karosseriefrontabschnitt weist mindestens einen ersten verformbaren Karosserieabschnitt auf, der ausgebildet ist, entweder Energie eines ersten, in einer vom Karosseriefrontabschnitt zum Karosserieheckabschnitt weisenden Längsrichtung auf die Karosserie einwirkenden Impulses, oder Energie eines zweiten, in einer vom Karosserieheckabschnitt zum Karosseriefrontabschnitt weisenden Längsrichtung auf den Rahmen einwirkenden Impulses, oder sowohl Energie des ersten als auch Energie des zweiten Impulses durch eine Verformung zu absorbieren. Der Karosserieheckabschnitt weist mindestens einen zweiten verformbaren Karosserieabschnitt auf, der ausgebildet ist, entweder Energie des ersten Impulses oder Energie des zweiten Impulses oder sowohl Energie des ersten als auch Energie des zweiten Impulses durch eine Verformung zu absorbieren. Weiterhin weisen der erste oder der zweite oder der erste und der zweite verformbare Karosserieabschnitt ein Kopplungselement zur Kopplung an mindestens ein Energietransferelement auf. Das Kopplungselement ist ausgebildet, Energie entweder des einwirkenden ersten Impulses oder des einwirkenden zweiten Impulses oder Energie sowohl des ersten als auch des zweiten Impulses vom Energietransferelement auf den zweiten verformbaren Karosserieabschnitt beziehungsweise vom Energietransferelement auf den ersten verformbaren Karosserieabschnitt zu übertragen.

Die erfindungsgemäße Karosserie folgt im in der Anlage der verformbaren Karosseriebereiche, demselben Konzept wie der erfindungsgemäße Rahmen. Auch hier sind drei Alternativen umfasst, von denen wahlweise eine realisiert werden kann. Es steht im Rahmen der Erfindung, in einem Kraftfahrzeug eine erste Alternative des erfindungsgemäßen Rahmens mit einer beliebigen zweiten Alternative der erfindungsgemäßen Karosserie zu kombinieren.

Jedoch ist in der Karosserie kein Energietransferelement vorgesehen. Dieses ist nach der Erfindung allein als Teil des Rahmens vorgesehen. Auf diese Weise wird die Fahrgastzelle geschützt.

Ein erfindungsgemäßes Personenkraftfahrzeug umfasst in einem Ausführungsbeispiel eine an einem Rahmen, beispielsweise dem erfindungsgemäßen Rahmen befestigte erfindungsgemäße Karosserie mit einer Fahrgastzelle. Die Fahrgastzelle ist nicht, alternativ nur schwach an das Energietransferelement gekoppelt. Auf diese Weise folgt die Fahrgastzelle einer Bewegung des Energietransferelements im Kollisionsfall nicht oder nur wenig. Daher wird die Fahrgastzelle von einer Verformung ausgespart. Diese konzentriert sich auf den frontseitigen und heckseitigen Bereich des Rahmens. Als schwache Kopplung wird eine Kopplung verstanden, bei der die Fahrgastzelle der Bewegung des Energietransferelements nur in einem geringen Ausmaß folgt. Hierbei bestimmt sich das Ausmaß der möglichen Bewegung der Fahrgastzelle an dem Bewegungsspielraum der Fahrgastzelle im Kollisionsfall. Für die Dimensionierung der schwachen Kopplung maßgeblich ist der Bewegungsspielraum, der bei einem Kollisionsszenario mit vorbestimmtem Impulsübertrag entweder kein oder ein jedenfalls nicht lebensgefährliches Verletzungsrisiko für die Insassen der Fahrgastzelle durch eine Verformung des von ihr umschlossenen Innenraums bedeutet. Vorzugsweise ist die Fahrgastzelle versteift ausgebildet, derart, dass sie bei Einwirkung des ersten oder zweiten Impulses auf den Rahmen oder auf damit verbundene Karosserieteile nicht verformt wird, während die verformbaren Rahmenabschnitte verformt werden. Eine derartige besondere „Panzerung" der Fahrgastzelle kann mit an sich bekannten Mitteln erfolgen, beispielsweise mit Hilfe bekannter Materialien oder Trägerkonstruktionen.

In einer alternativen Ausführung ist vorgesehen, dass die fehlende oder schwache Kopplung an das Energietransferelement nicht für die Fahrgastzelle als Ganzes, sondern lediglich für einen oder mehrere an den Rahmen gekoppelte Sitze gilt, die Insassen während der Fahrt aufnehmen. Auch hier gilt, dass das Maß der im Kollisionsfall zugelassenen Relativbewegung zwischen dem Sitz und dem Rest der Fahrgastzelle so gering bemessen sein muss, dass entweder kein oder jedenfalls ein nicht lebensgefährliches Verletzungsrisiko für die Insassen der Fahrgastzelle entsteht.

Zur Erhöhung der Energieabsorption im Frontabschnitt hat auch die Karosserie in einem Ausführungsbeispiel mindestens einen verformbaren Karosseriefrontabschnitt, der ausgebildet ist, Energie des ersten und des zweiten Impulses durch eine Verformung zu absorbieren. In diesem Ausführungsbeispiel wird als zusätzlich zum verformbaren ersten Rahmenabschnitt im Frontabschnitt des Rahmens im Kollisionsfall ein Karosseriefrontabschnitt verformt. Dies erhöht die Kapazität für Energieabsorption und damit die Sicherheit der Insassen. Die Art der Verformung des Karosseriefrontabschnitts entspricht der des ersten verformbaren Rahmenabschnittes im jeweiligen Kollisionsfall.

Entsprechend hat in einem weiteren Ausführungsbeispiel die Karosserie zusätzlich oder alternativ mindestens einen verformbaren Karosserieheckabschnitt, der ausgebildet ist, Energie des ersten und des zweiten Impulses durch eine Verformung zu absorbieren. Auch hier entspricht die Art der Verformung der des entsprechenden zweiten verformbaren Rahmenabschnittes für den jeweiligen Kollisionsfall. Im Falle einer Frontalkollision wird also der Karosserieheckabschnitt beispielsweise gedehnt.

Eine weitere Erhöhung der Energieabsorption kann mit Hilfe von verformbaren Einbauteilen erzielt werden, die im Karosseriefrontbereich oder im Karosserieheckbereich angeordnet sind. Diese tragen vorzugsweise zusätzliche Funktionen. Es kann sich beispielsweise um den Motor oder um Teile des Motors oder um Einbauten zur Schalldämmung handeln.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische und grob vereinfachte Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugrahmens und
2 eine Draufsicht auf den Fahrzeugrahmen der 1 nach einer Kollision.
1 zeigt einen Fahrzeugrahmen 10 in einer grob schematischen und stark vereinfachten Draufsicht. Auf konstruktive Einzelheiten des Rahmens 10 ist in der Darstellung der 1 weitestgehend verzichtet worden. Der Fahrzeugrahmen 10 hat ein Frontende 12 und ein heckseitiges Ende 14. Er gliedert sich in einen Frontabschnitt 16, einen Mittelabschnitt 18 und einen Heckabschnitt 20. Eine Ellipse 22 dient zur Veranschaulichung der Position einer am Rahmen 10 befestigen Karosserie. Die Fahrgastzelle erstreckt sich über den gesamten Mittelbereich 18 des Rahmens 10. Im Frontabschnitt 16 ist ein erster verformbarer Rahmenbereich 24 vorgesehen, der in der Darstellung der 1 durch eine Anzahl horizontaler Linien symbolisiert wird. In ähnlicher Weise ist im Heckabschnitt 20 ein zweiter verformbarer Rahmenbereich 26 vorgesehen, der ebenfalls durch eine Anzahl horizontaler Linien symbolisiert ist. Ein Energietransferelement 28 koppelt den Frontbereich des Rahmens mit dem zweiten verformbaren Rahmenbereich. Auch die Darstellung des Energietransferelements ist grob schematisch. Sinnvollerweise erfolgt der Energietransfer auf den zweiten Rahmenbereich über die gesamte Breite des Rahmens. Hierzu kann das Energietransferelement im Heckabschnitt des Rahmens beispielsweise gabelförmig verzweigt ausgebildet sein. Auch im Frontabschnitt ist eine solche Ausbildung des Energietransferelementes sinnvoll. Wesentlich ist, dass das Energietransferelement so steif ist, dass es auch im Kollisionsfall nicht oder nur unwesentlich verformt wird, insbesondere nicht gestaucht wird.
2 zeigt den Rahmen der 1 in einer gleichartigen Ansicht nach einer Frontalkollision. Die Richtung des auf den Rahmen einwirkenden Impulses ist durch einen Pfeil 30 angezeigt. Der Frontabschnitt 16 des Rahmens ist infolge der Kollision stark gestaucht. Der erste verformbare Rahmenabschnitt 24 hat einen Teil der vom Kollisionsimpuls herrührenden Energie durch eine stauchende Verformung aufgenommen. Der zweite verformbare Rahmenabschnitt hat einen weiteren Teil der vom Kollisionsimpuls herrührenden Energie durch eine dehnende Verformung aufgenommen. Die Verformungen sind durch eine Änderung des Linienabstandes in den beiden verformbaren Rahmenabschnitten 24 und 26 symbolisiert. Die Ausmaße der Fahrgastzelle 22 im Mittelabschnitt 18 des Rahmens 10 sind unverändert. Auch die Länge des Energietransferelements 28 hat sich gegenüber dem Zustand vor der Kollision nicht geändert. Das Energietransferelement hat sich jedoch zum heckseitigen Rahmenende 14 hin verschoben.
Durch die Energieaufnahme sowohl im Heck- als auch im Frontbereich gelingt es, die Fahrgastzelle weitgehend unverformt zu erhalten. Auf diese Weise werden die Insassen wirkungsvoll geschützt.
Die Figuren verzichten auf eine gesonderte Darstellung von Karosseriebereichen, die ebenfalls zur Energieabsorption im Kollisionsfall beitragen. Die Darstellung der 1 und 2 ist auch für eine Karosserie verwendbar, wobei allein zu berücksichtigen ist, dass eine Karosserie kein Energietransferelement aufweist, sondern an ein relativ zu ihr externes Energietransferelement gekoppelt ist.

Claims

Rahmen für ein Personenkraftfahrzeug, mit einem Frontabschnitt und einem Heckabschnitt, bei dem der Frontabschnitt mindestens einen ersten verformbaren Rahmenabschnitt aufweist, der ausgebildet ist, entweder Energie eines ersten, in einer vom Frontabschnitt zum Heckabschnitt weisenden Längsrichtung auf den Rahmen einwirkenden Impulses, oder Energie eines zweiten, in einer vom Heckabschnitt zum Frontabschnitt weisenden Längsrichtung auf den Rahmen einwirkenden Impulses, oder sowohl Energie des ersten als auch Energie des zweiten Impulses durch eine Verformung zu absorbieren, bei dem der Heckabschnitt mindestens einen zweiten verformbaren Rahmenabschnitt aufweist, der ausgebildet ist, entweder Energie des ersten Impulses oder Energie des zweiten Impulses oder sowohl Energie des ersten als auch Energie des zweiten Impulses durch eine Verformung zu absorbieren, und bei dem der erste oder der zweite verformbare Rahmenabschnitt oder beide verformbare Rahmenabschnitte an mindestens ein Energietransferelement gekoppelt sind, welches ausgebildet ist, Energie entweder des einwirkenden ersten Impulses vom Frontbereich auf den zweiten verformbaren Rahmenabschnitt oder Energie des zweiten einwirkenden zweiten Impulses vom Heckabschnitt auf den ersten verformbaren Rahmenabschnitt oder Energie sowohl des ersten als auch des zweiten Impulses vom Frontabschnitt auf den zweiten Rahmenabschnitt beziehungsweise vom Heckabschnitt auf den ersten Rahmenabschnitt zu übertragen.
Rahmen nach Anspruch 1, der ausgebildet ist, bei Einwirken des ersten Impulses sich im ersten Rahmenabschnitt stauchend zu verformen und sich im zweiten Rahmenabschnitt dehnend zu verformen.
Rahmen nach Anspruch 1 oder 2, der ausgebildet ist, bei Einwirken des ersten Impulses sich sowohl im ersten als auch im zweiten Rahmenabschnitt stauchend zu verformen.
Rahmen nach einem der vorstehenden Ansprüche, der ausgebildet ist, bei Einwirken des zweiten Impulses sich im zweiten Rahmenabschnitt stauchend zu verformen und sich im ersten Rahmenabschnitt dehnend zu verformen.
Rahmen nach einem der vorstehenden Ansprüche, der ausgebildet ist, bei Einwirken des zweiten Impulses sich sowohl im ersten als auch im zweiten Rahmenabschnitt stauchend zu verformen.
Rahmen nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der erste oder der zweite oder der erste und der zweite verformbare Rahmenabschnitt ausgebildet sind, sich elastisch zu verformen, soweit die Energie des einwirkenden Impulses unterhalb eines vorbestimmten Betrages liegt.
Rahmen nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der erste oder zweite oder der erste und der zweite verformbare Rahmenabschnitt ausgebildet ist, sich inelastisch zu verformen, soweit die Energie des einwirkenden Impulses oberhalb eines vorbestimmten Betrages liegt.
Rahmen nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Energietransferelement sowohl gegenüber einem ersten als auch gegenüber einem zweiten Impuls eines vorbestimmten Maximalbetrags formstarr ist.
Rahmen nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Energietransferelement im Frontabschnitt mit einem sich bei einer Stauchung oder Dehnung des ersten verformbaren Rahmenab schnitts in einer Längsrichtung verschiebenden Rahmenteil verbunden ist.
Rahmen nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Energietransferelement im Heckabschnitt mit einem sich bei Dehnung oder Stauchung des zweiten verformbaren Rahmenabschnitts in einer Längsrichtung verschiebenden Rahmenteil verbunden ist.
Rahmen nach Anspruch 10, bei dem das Energietransferelement im Heckabschnitt nahe dem heckseitigen Rahmenende befestigt ist.
Rahmen nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Energietransferelement zugleich ein Längsträger ist.
Rahmen nach einem der vorstehenden Ansprüche, der zwischen dem Frontabschnitt und dem Heckabschnitt einen Mittelabschnitt aufweist, der zum Tragen einer Fahrgastzelle ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug mit einem Rahmen nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Personenkraftfahrzeug nach Anspruch 14, bei dem die Karosserie mindestens einen verformbaren Karosseriefrontabschnitt aufweist, der an das Energietransferelement gekoppelt und ausgebildet ist, Energie des ersten und des zweiten Impulses durch eine Verformung zu absorbieren.
Personenkraftfahrzeug Anspruch 14 oder 15, bei dem die Karosserie mindestens einen verformbaren Karosserieheckabschnitt aufweist, der an das Energietransferelement gekoppelt und ausgebildet ist, Energie des ersten und des zweiten Impulses durch eine Verformung zu absorbieren.
Personenkraftfahrzeug, mit einem Rahmen und einer Karosserie, die einen Karosseriefrontabschnitt und einen Karosserieheckabschnitt aufweist, bei dem der Karosseriefrontabschnitt mindestens einen ersten verformbaren Karosserieabschnitt aufweist, der ausgebildet ist, entweder Energie eines ersten, in einer vom Karosseriefrontabschnitt zum Karosserieheckabschnitt weisenden Längsrichtung auf die Karosserie einwirkenden Impulses, oder Energie eines zweiten, in einer vom Karosserieheckabschnitt zum Karosseriefrontabschnitt weisenden Längsrichtung auf den Rahmen einwirkenden Impulses, oder sowohl Energie des ersten als auch Energie des zweiten Impulses durch eine Verformung zu absorbieren, bei dem der Karosserieheckabschnitt mindestens einen zweiten verformbaren Karosserieabschnitt aufweist, der ausgebildet ist, entweder Energie des ersten Impulses oder Energie des zweiten Impulses oder sowohl Energie des ersten als auch Energie des zweiten Impulses durch eine Verformung zu absorbieren, und bei dem der erste oder der zweite oder der erste und der zweite verformbare Karosserieabschnitt an mindestens ein Energietransferelement gekoppelt sind, welches ausgebildet ist, Energie entweder des einwirkenden ersten Impulses oder des einwirkenden zweiten Impulses oder Energie sowohl des ersten als auch des zweiten Impulses vom Karosseriefrontabschnitt auf den zweiten verformbaren Karosserieabschnitt oder vom Heckabschnitt auf den ersten verformbaren Karosserieabschnitt zu übertragen.
Personenkraftfahrzeug nach Anspruch 15, bei dem das Energietransferelement Teil Rahmens ist.
Personenkraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 14 bis 18, das eine Fahrgastzelle als Teil der Karosserie umfasst, wobei die Fahrgastzelle entweder nicht oder schwach an das Energietransferelement gekoppelt ist.
Personenkraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 14 bis 19, bei dem die Fahrgastzelle versteift ausgebildet ist, derart, dass sie bei Einwirkung des ersten oder zweiten Impulses auf den Rahmen oder die Karosserie oder beides nicht verformt wird, während die verformbaren Rahmenabschnitte oder die verformbaren Karosserieabschnitte verformt werden.
Personenkraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 14 bis 20, bei dem am Rahmen im Frontbereich oder Heckbereich oder an der Karosserie im Karosseriefrontbereich oder im Karosserieheckbereich mindestens ein verformbares Einbauteil befestigt ist, das an das Energietransferelement gekoppelt und ausgebildet ist, Energie des ersten und des zweiten Impulses durch eine Verformung zu absorbieren.
Karosserie für ein Personenkraftfahrzeug, die einen Karosseriefrontabschnitt und einen Karosserieheckabschnitt aufweist, wobei der Karosseriefrontabschnitt mindestens einen ersten verformbaren Karosserieabschnitt aufweist, der ausgebildet ist, entweder Energie eines ersten, in einer vom Karosseriefrontabschnitt zum Karosserieheckabschnitt weisenden Längsrichtung auf die Karosserie einwirkenden Impulses, oder Energie eines zweiten, in einer vom Karosserieheckabschnitt zum Karosseriefrontabschnitt weisenden Längsrichtung auf den Rahmen einwirkenden Impulses, oder sowohl Energie des ersten als auch Energie des zweiten Impulses durch eine Verformung zu absorbieren, wobei der Karosserieheckabschnitt mindestens einen zweiten verformbaren Karosserieabschnitt aufweist, der ausgebildet ist, entweder Energie des ersten Impulses oder Energie des zweiten Impulses oder sowohl Energie des ersten als auch Energie des zweiten Impulses durch eine Verformung zu absorbieren, und wobei der erste oder der zweite oder der erste und der zweite verformbare Karosserieabschnitt ein Kopplungselement zur Kopplung an mindestens ein Energietransferelement aufweisen, welches ausgebildet ist, Energie entweder des einwirkenden ersten Impulses oder des einwirkenden zweiten Impulses oder Energie sowohl des ersten als auch des zweiten Impulses vom Energietransferelement auf den zweiten verformbaren Karosserieabschnitt oder vom Energietransferelement auf den ersten verformbaren Karosserieabschnitt zu übertragen.