DE102005027175A1

DE102005027175A1 - Einrichtung zur Abstützung von Kräften in einer Kraftfahrzeugkarosserie

Info

Publication number: DE102005027175A1
Application number: DE200510027175
Authority: DE
Inventors: Lars Hoffmann; Marten Wittorf
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2005-06-13
Filing date: 2005-06-13
Publication date: 2006-12-14

Abstract

Eine Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeuges (1) hat ein drehbar gelagertes Strukturelement (7) mit einem schalenförmigen Querschnitt und ist mit einem Aktor (11) verbunden. Der Aktor (11) kann beispielsweise als Elektromotor ausgebildet sein und verdreht das Strukturelement (7) in Abhängigkeit von einem Zustand des Kraftfahrzeuges (1) zur vorgesehenen Hauptbelastungsrichtung. Hierdurch lässt sich die Steifheit der Kraftfahrzeugkarosserie in Abhängigkeit von dem Beladungszustand oder bei einem Crash variieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Abstützung von Kräften in einer Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeuges mit einem in einer Belastungsrichtung ein höheres Widerstandsmoment als in einer anderen Belastungsrichtung aufweisenden Strukturelement.

Solche Einrichtungen weisen Blechelemente als Strukturelement auf und sind aus der DE 103 23 693 B3 bekannt. Bei dieser Einrichtung ist das Blechelement aus flexibel gewalztem Bandmaterial mit in Bandlängsrichtung zu einem Rohr- oder Profilkörper mit unrundem Querschnitt gefertigt. Damit lässt sich ein bereichsweise unterschiedliches Verformungsverhalten des Strukturelementes erzeugen. Die Stabilität des Strukturelementes ist bei dieser Einrichtung festgelegt und kann nicht für den jeweiligen Zustand des Kraftfahrzeuges angepasst werden. Der Zustand des Kraftfahrzeuges und damit die erforderliche Stabilität des Strukturelementes variiert jedoch beispielsweise in Abhängigkeit von der Beladung, der Fahrtgeschwindigkeit oder einem Crash.

Man hat bereits daran gedacht, Teile der Karosserie oder der Verkleidungen durch eine Baugruppe zu ersetzen, in der ein unter Druck stehendes, gasförmiges Medium enthalten ist. Die Baugruppe kann hierbei nach Art eines Luftkissens ausgebildet sein. Hierdurch weist die Baugruppe ein niedriges Gewicht bei einer hohen Stabilität auf. Eine Anpassung des Drucks kann in Abhängigkeit von einem Sensor mittels eines Aktors erfolgen, durch welchen der Druck in dem Luftkissen variiert werden kann. Damit kann in kurzer Zeit das Energieabsorptionsverhalten der Baugruppe verändert werden. Jedoch führt bereits eine geringe Druckänderung zu einer starken Veränderung der Stabilität der Baugruppe, so dass sie bei einem geringen Druck unabhängig von der Belastungsrichtung nur eine sehr geringe Stabilität aufweist. Eine vorgesehene Verformung der Baugruppe in Abhängigkeit von dem jeweiligen Belastungszustand und der Belastungsrichtung ist damit nur schwer einstellbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass mit ihr die Stabilität in Abhängigkeit von der vorgesehenen Belastungsrichtung möglichst einfach einstellbar ist.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Strukturelement an zumindest einem Ende beweglich gelagert ist und mit einem Aktor verbunden ist und dass der Aktor zur Bewegung des zumindest einen Endes des Strukturelementes von der einen Ausrichtung zur im montierten Zustand vorgesehenen Hauptbelastungsrichtung in die andere Ausrichtung ausgebildet ist.

Durch diese Gestaltung kann die Stabilität des Strukturelementes beispielsweise für verschiedene vorgesehene Fahrzeugzustände ausgelegt werden und durch die Bewegung durch den Aktor für den jeweiligen Anwendungsfall bewegt werden. Damit ist die Stabilität des Strukturelementes in Abhängigkeit von der vorgesehenen Belastungsrichtung besonders einfach einstellbar. Beispielsweise weist ein als T-Träger ausgebildetes Strukturelement in einer Belastungsrichtung ein wesentlich höheres Widerstandsmoment auf als in einer anderen Belastungsrichtung. Je nachdem, wie der Aktor das Strukturelement in die Belastungsrichtung bewegt, setzt das Strukturelement einer Kraft einen höheren oder einen niedrigeren Widerstand entgegen. Im einfachsten Fall hat das Strukturelement einen unrunden und nicht quadratischen Querschnitt, so dass es in einer Ausrichtung eine größere Biegesteifigkeit aufweist als in der anderen Ausrichtung. Durch eine entsprechende Drehung des Strukturelementes relativ zu seiner vorgesehenen Hauptbelastungsrichtung lässt sich die Biegesteifigkeit des Strukturelementes einstellen. Dabei kann das Strukturelement gedreht, verschoben oder alternativ dazu verformt werden.

Das Widerstandsmoment des Strukturelementes lässt sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zur Hauptbelastungsrichtung einfach einstellen, wenn das Strukturelement drehbar gelagert ist.

In Abhängigkeit von Belastungsrichtungen unabhängige Widerstandsmomente lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach erzeugen, wenn das Strukturelement schalenförmig gestaltet ist.

Zur Verringerung des baulichen Aufwandes der erfindungsgemäßen Einrichtung trägt es bei, wenn mehrere Strukturelemente mit einem einzelnen Aktor verbunden sind. Im einfachsten Fall wird das Strukturelement mit einer ohnehin vorhandenen Sicherheitseinrichtung eines Gassacks oder einer aktiven Haubenanhebung verbunden und mit der Sicherheitseinrichtung bewegt.

Die Steuerung des Aktors gestaltet sich besonders einfach, wenn der Aktor zu seiner Ansteuerung mit einer elektronischen Steuereinrichtung verbunden ist. Im einfachsten Fall kann die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges das Strukturelement bewegen und die Kraftfahrzeugkarosserie bei hohen Geschwindigkeiten, beispielsweise oberhalb einer vorgesehenen Geschwindigkeitsschwelle, versteifen.

Die Bewegung des Strukturelementes erfordert einen besonders geringen Steuerungsaufwand, wenn der Aktor elektrisch ansteuerbar ausgebildet ist. Dabei kann der Aktor beispielsweise als Elektromotor oder Elektromagnet ausgebildet sein. Alternativ dazu kann der Aktor auch in einer hydraulischen oder pneumatischen Anlage ein elektrisch schaltbares Steuerventil sein, über das die zur Bewegung des Strukturelementes hydraulisch oder pneumatisch erzeugte Kraft gesteuert wird.

Die Höhe des Widerstandsmomentes der erfindungsgemäßen Einrichtung lässt sich einfach einstellen, wenn zwei Strukturelemente parallel zueinander angeordnet sind. Hierbei können die Strukturelemente wahlweise paarweise oder einzeln bewegt werden.

Die Versteifung der Kraftfahrzeugkarosserie gestaltet sich konstruktiv besonders einfach, wenn das Strukturelement Teil eines Längsträgers oder Querträges der Kraftfahrzeugkarosserie ist.

Die Crashsicherheit des Kraftfahrzeuges lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung auf den jeweiligen Zustand des Kraftfahrzeuges einfach anpassen, wenn das Strukturelement im in Fahrtrichtung weisenden Vorderbau des Kraftfahrzeuges angeordnet ist.

Die erfindungsgemäße Einrichtung trägt zur Erhöhung der Sicherheit bei einem Crash des Kraftfahrzeuges bei, wenn das Strukturelement Teil einer eine Außenhaut oder einen Innenraum des Kraftfahrzeuges abstützenden Struktur ist. Das Strukturelement kann beispielsweise in einem Stoßfänger, einer Fronthaube oder einem Armaturenbrett des Kraftfahrzeuges angeordnet sein und im Grundzustand eine hohe Stabilität des entsprechenden Bauteils zur Abstützung von Betriebskräften aufweisen. Bei einem Crash lässt sich das Strukturelement bewegen und damit die Steifheit des entsprechenden Bauteils verringern.

Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Die Zeichnung zeigt in
1 einen Vorderbau eines Kraftfahrzeuges mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung,
2 schematisch die erfindungsgemäße Einrichtung aus 1,
3a eine Schnittdarstellung durch ein Strukturelement der erfindungsgemäßen Einrichtung,
3b die erfindungsgemäße Einrichtung aus 3a nach einem Verdrehen des Strukturelementes.
1 zeigt einen in Fahrtrichtung weisenden Vorderbau eines Kraftfahrzeuges 1 mit einer Kraftfahrzeugkarosserie. Die Kraftfahrzeugkarosserie hat eine Fronthaube 2, einen Stoßfänger 3 und eine Tür 4. Weiterhin weist die Kraftfahrzeugkarosserie Längsträger 5 und Querträger 6 auf.
2 zeigt eine Einrichtung zur Abstützung von Kräften in einer Kraftfahrzeugkarosserie mit einem Strukturelement 7. Das Strukturelement 7 kann beispielsweise Teil der Längsträger 5, der Querträger 6, der Tür 4, des Stoßfängers 3 oder der Fronthaube 2 sein. Diese Bauteile des Kraftfahrzeuges müssen während des Betriebes auftretende Betriebskräfte abstützen und sich bei einem Crash verformen. Weiterhin werden insbesondere an die Steifigkeit der Querträger 6 und der Längsträger 5 in Abhängigkeit von dem Beladungszustand des Kraftfahrzeuges unterschiedliche Anforderungen bezüglich des Fahrkomforts und einer möglichen sportlichen Fahrwerksauslegung gestellt.
Das Strukturelement 7 weist einen unrunden schalenförmigen Querschnitt auf, wie es in 3a in einer Schnittdarstellung entlang der Linie III–III dargestellt ist und ist neben einem feststehenden, ebenfalls schalenförmigen Strukturelement 8 angeordnet. Eines der Strukturelemente 7 ist drehbar zwischen zwei Krafteinleitungsstellen 9, 10 der Kraftfahrzeugkarosserie gelagert und drehfest mit einem, beispielsweise als Elektromotor ausgebildeten Aktor 11 verbunden. Der Aktor 11 wird von einer elektronischen Steuereinrichtung 12 angesteuert.
Wird das eine Strukturelement 7 durch eine entsprechende Ansteuerung des Aktors 11 verdreht, wie es in 3b dargestellt ist, verändert sich die Steifigkeit des Strukturelementes 7 bezüglich der mit einem Pfeil ge kennzeichneten Hauptbelastungsrichtung. Damit lässt sich die Steifigkeit des das Strukturelement 7 aufweisenden Karosserieteils entsprechend dem vorgesehenen Zustand des in 1 dargestellten Kraftfahrzeuges einstellen.

1: Kraftfahrzeug
2: Fronthaube
3: Stoßfänger
4: Tür
5: Längsträger
6: Querträger
7, 8: Strukturelement
9, 10: Krafteinleitungsstelle
11: Aktor
12: Steuereinrichtung

Claims

Einrichtung zur Abstützung von Kräften in einer Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeuges (1), mit einem in einer Belastungsrichtung ein höheres Widerstandsmoment als in einer anderen Belastungsrichtung aufweisenden Strukturelement (7), dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturelement (7) an zumindest einem Ende beweglich gelagert ist und mit einem Aktor (11) verbunden ist und dass der Aktor (11) zur Bewegung des zumindest einen Endes des Strukturelementes (7) von der einen Ausrichtung zur im montierten Zustand vorgesehenen Hauptbelastungsrichtung in die andere Ausrichtung ausgebildet ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturelement (7) drehbar gelagert ist.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturelement (7) schalenförmig gestaltet ist.
Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Strukturelemente (7) mit einem einzelnen Aktor (11) verbunden sind.
Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (11) zu seiner Ansteuerung mit einer elektronischen Steuereinrichtung (12) verbunden ist.
Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (11) elektrisch ansteuerbar ausgebildet ist.
Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Strukturelemente (7, 8) parallel zueinander angeordnet sind.
Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturelement (7) Teil eines Längsträgers (5) oder Querträges (6) der Kraftfahrzeugkarosserie ist.
Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturelement (7) im in Fahrtrichtung weisenden Vorderbau des Kraftfahrzeuges (1) angeordnet ist.
Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturelement (7) Teil einer eine Außenhaut oder einen Innenraum des Kraftfahrzeuges (7) abstützenden Struktur ist.