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Die Erfindung betrifft eine Knautschzone einer Karosserie eines Kraftwagens der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegeben Art.
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Aus der
EP 0 146 716 A2 ist bereits eine derartige Knautschzone als bekannt zu entnehmen, welche dort als Vorbaustruktur einer insgesamt in der so genannten Space-Frame-Bauweise hergestellten Kraftwagenkarosserie ausgebildet ist. Die Knautschzone umfasst dabei seitlich jeweils Karosseriebauteile in Form von Knotenelementen aus Leichtmetallguss, an welchen ein als Längsträger ausgebildetes Trägerprofil der Knautschzone beziehungsweise Vorbaustruktur zur Verbindung mit einem im vorderen Ende der Fahrgastzelle zugeordneten Anschlussbauteil abzustützen ist. Die jeweiligen Trägerprofile sind dabei im Bereich einer oberen Längsträgerebene angeordnet und werden demgemäß insbesondere bei einem Frontalaufprall des Kraftwagens unter Längenverkürzung und unter Absorption von Aufprallenergie deformiert. Die ebenfalls auf Höhe der oberen Längsträgerebene angeordneten Knotenelemente, an welchen die als Längsträger ausgebildeten Trägerprofile abgestützt sind, tragen aufgrund ihrer Materialeigenschaften – bestehend aus Leichtmetallguss – relativ wenig zur Absorption der abbaubaren Aufprallenergie bei. Dementsprechend ist die bekannte Knautschzone insbesondere im Bereich der oberen Längsträgerebene in zwei Zonen eingeteilt. Während die vordere, von dem jeweiligen als Längsträger ausgebildeten Trägerprofil gebildete Zone die bei einem Frontalaufprall des Kraftwagens entstehende Aufprallenergie durch Verformung absorbiert, wird die dahinter liegende, durch die Knotenelemente gebildete Zone im Wesentlichen nicht zur Absorption von Aufprallenergie herangezogen.
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Die
DE 102 22 988 A1 zeigt eine Knautschzone einer Karosserie eines Kraftwagens mit einem Karosseriebauteil, an welchem ein Trägerprofil der Knautschzone zur Verbindung mit einem Anschlussbauteil abzustützen ist. Das Karosseriebauteil umfasst eine Mehrzahl von Hohlkammern, welche quer zur Erstreckungsrichtung des Trägerprofils verlaufen. Das Karosseriebauteil selbst ist als Deformationselement ausgebildet und dazu ausgelegt, im Falle einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung gezielt deformiert zu werden und dementsprechend zur Verlängerung der Knautschlänge der Knautschzone der Kraftwagenkarosserie beizutragen.
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Die
DE 42 04 826 A1 zeigt eine Knautschzone einer Karosserie eines Kraftwagens mit einem Karosseriebauteil, mittels welchem ein Längsträger der Knautschzone mit einem Querträger verbunden ist. Das Karosseriebauteil dient dabei dazu, eine besonders steife Verbindung zwischen dem Trägerprofil und dem Anschlussbauteil zu schaffen.
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Die
DE 102 27 705 A1 zeigt eine Bodenstruktur eines Kraftwagens. Die Bodenstruktur umfasst ein Karosseriebauteil, mittels welchem ein Längsträger der Bodenstruktur mit einem Querträger der Bodenstruktur verbunden ist. Das Karosseriebauteil dient dabei dazu, eine besonders stabile und crashbelastbare Verbindung zwischen dem Querträger und dem Längsträger zu schaffen.
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Schließlich zeigt die
EP 0 646 516 A1 ein Fahrgestell für einen Kraftwagen mit einem Rahmen, welcher zwei sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Holme umfasst, die über zwei in Fahrzeugquerrichtung orientierte Traversen miteinander verbunden sind. Des Weiteren umfasst das Fahrgestell zwei Paare von sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden parallelen vorderen bzw. hinteren Längsträgern, welche mit dem Rahmen verbunden sind.
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Insbesondere bei Kraftwagen mit im Heck angeordneten Motoren, bei welchen beispielsweise bei einem Frontalaufprall eine relativ hohe Eintragungsenergie auf die vordere Knautschzone wirkt, bedingt die Unterteilung der Vorbaustruktur in eine mehr beziehungsweise geringer verformbare Zone, eine nachteilige Verringerung der Knautschlänge. Dies kommt im besonderen Maße zu tragen, wenn beispielsweise die vordere Knautschzone des Kraftwagens relativ kurz ausgebildet werden soll.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Knautschzone der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher Aufprallenergie über eine größere Knautschlänge der Knautschzone absorbiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Knautschzone mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
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Um die Knautschlänge der Knautschzone des Kraftwagens zu verlängern, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Karosseriebauteil eine Mehrzahl von Hohlkammern umfasst, welche quer zur Erstreckungsrichtung des Trägerprofils verlaufen. Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Karosseriebauteil selbst als Deformationselement ausgebildet und dazu ausgelegt ist, im Falle einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung gezielt deformiert zu werden und dementsprechend zur Verlängerung der Knautschlänge der Knautschzone der Kraftwagenkarosserie beizutragen. Ferner ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Karosseriebauteil einen Stützbereich umfasst, welcher in einem Abstand zu dem zugeordneten Ende des Trägerprofils angeordnet ist, wobei das Trägerprofil bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung an dem Stützbereich des Karosseriebauteils zusätzlich abzustützen ist.
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Mit anderen Worten wird das jeweilige Trägerprofil der Knautschzone abstützende Karosseriebauteil so ausgebildet und orientiert, dass dessen Hohlkammern sich quer zur Erstreckungsrichtung des Trägerprofils beziehungsweise quer zur Krafteinleitungsrichtung einer im Falle einer Kollision auf die Knautschzone einwirkenden Unfallkraft erstrecken. Da die Mehrzahl von Hohlkammern quer zur Erstreckungsrichtung beziehungsweise zur Krafteinleitungsrichtung einer Unfallkraft verlaufen, kann das Karosseriebauteil im Falle beispielsweise eines Frontalaufpralls des Kraftwagens auf einfache Weise deformiert werden.
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Durch die gezielte Dimensionierung der Profilwände sowie der Hohlkammern des Karosseriebauteils kann dabei auf besonders einfache Weise die Deformation des jeweiligen Karosseriebauteils im Anschluss an die Deformation des jeweils zugehörigen Tragprofils auf einfache Weise eingestellt werden. Im Unterschied zum bislang bekannten Stand der Technik beispielsweise der
EP 0 146 716 A2 ist es somit möglich, nicht nur die Trägerprofile zur Absorption der Aufprallenergie heranzuziehen, sondern vielmehr auch die die Trägerprofile abstützenden Karosseriebauteile, welche beispielsweise als Knotenelemente ausgestaltet sein können. Es ist ersichtlich, dass die beispielsweise als Knotenelemente ausgebildeten Karosseriebauteile somit zu einer Vergrößerung der Knautschlänge beitragen, was insbesondere bei einer hohen Eintragungsenergie in die Knautschzone – beispielsweise aufgrund eines im Heck des Kraftwagen angeordneten Motors – oder aufgrund einer insgesamt relativ kurz ausgebildeten Knautschzone zum Tragen kommt.
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Umfasst das Karosseriebauteil einen Stützbereich, welcher in einem Abstand zu dem zugeordneten Ende des Trägerprofils angeordnet ist, so trifft das Trägerprofil bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung erst nach Zurücklegung einer bestimmten Knautschlänge auf den Stützbereich des Karosseriebauteils auf. Hierdurch kann eine gezielte Deformationsreihenfolge beziehungsweise das Energieabsorptionsvermögen der gesamten Knautschzone eingestellt werden.
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Ein besonders gut deformierbares Karosseriebauteil kann dabei geschaffen werden, indem dieses ein Strangpressprofil umfasst, welches die Mehrzahl von Hohlkammern bildet.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als zudem vorteilhaft gezeigt, wenn das Trägerprofil als Längsträger der Knautschzone, insbesondere einer Vorbaustruktur des Kraftwagens ausgebildet ist. Durch eine demgemäße Abstützung der Längsträger über die jeweils zugeordneten Karosseriebauteile kann in besonders vorteilhafter Weise die erwünschte Verlängerung der Knautschzone des Kraftwagens erreicht werden.
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Eine besonders große Verlängerung der Knautschlänge der Knautschzone kann erreicht werden, indem das Karosseriebauteil und das Trägerprofil in einer oberen Längsträgerebene der Knautschzone, insbesondere der Vorbaustruktur des Kraftwagens angeordnet sind.
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Ein besonders einfach herstellbares und sehr leicht montierbares Karosseriebauteil ist geschaffen, wenn sich dessen Hohlkammern in Fahrzeughochrichtung erstrecken. Als im Rahmen der Erfindung mit umfasst ist es jedoch zu betrachten, dass sich die Hohlkammern natürlich auch in Fahrzeugquerrichtung beziehungsweise schräg erstrecken können.
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Um eine noch höhere Energieaufnahme des Karosseriebauteils zu erreichen, umfasst dieses in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zwei Deckelelemente, mit welchen die Hohlkammern abgedeckt sind.
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Die Deckelelemente können dabei in weiterer Ausgestaltung der Erfindung nicht nur zur Erhöhung der Energieaufnahmekapazität des Karosseriebauteils dienen, sondern darüber hinaus auch zur Befestigung und Abstützung des jeweils zugehörigen Trägerprofils.
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Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Karosseriebauteil einen Befestigungsbereich umfasst, welcher bezogen auf die Erstreckungsrichtung des Trägerprofils an dessen Außenseite angeschlossen ist. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, den obigen Stützbereich in einem Abstand zum zugeordneten Ende des Trägerprofils anzuordnen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Karosseriebauteil Bauteilbereiche mit geringerem Deformationsvermögen, an welchen beispielsweise benachbarte Fahrwerksglieder, Aggregate, Mutterteile oder dergleichen festgelegt werden können. Darüber hinaus kann durch derartige Bauteilbereiche mit geringem Deformationsvermögen die Knautschcharakteristik des Karosseriebauteils beziehungsweise der Knautschzone insgesamt beeinflusst werden.
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Schließlich hat es sich als vorteilhafte gezeigt, dass das Anschlussbauteil, welches über das Karosseriebauteil mit dem Trägerprofils der Knautschzone verbunden ist, der Sicherheitsfahrgastzelle des Kraftwagens zugeordnet ist. Mit anderen Worten ist es somit möglich, dass das Karosseriebauteil einerseits besonders zuverlässig an der Sicherheitsfahrgastzelle abgestützt ist und andererseits das Trägerprofil – beispielsweise in Form eines Längsträgers – hält. Darüber hinaus kann bei einer demgemäßen Ausgestaltung auf einfache Weise zunächst das Trägerprofil und im Anschluss daran das Karosseriebauteil deformiert werden, ohne dass hierdurch Beschädigungen der beziehungsweise Intrusionen in die Fahrgastzelle erfolgen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
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1 eine schematische Perspektivansicht auf eine sich an eine Fahrgastzelle anschließende vordere Knautschzone einer Kraftwagenkarosserie, deren als Längsträger einer oberen Längsträgerebene ausgebildeten Trägerprofile über Karosseriebauteile an einem Querträger der Fahrgastzelle abgestützt sind;
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2 eine schematische und ausschnittsweise Perspektivansicht auf das als rechter Längsträger der vorderen Knautschzone ausgebildete Trägerprofil, welches unter anderem über das ein Strangpressprofil sowie zwei Deckelemente umfassende Karosseriebauteil an dem ausschnittsweise erkennbaren Querträger der Fahrgastzelle abgestützt ist; und in
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3 eine ausschnittsweise Draufsicht auf das Strangpressprofil des Karosseriebauteils gemäß 2, über welches das als Längsträger ausgebildete Trägerprofil an dem ausschnittsweise erkennbaren Querträger der Fahrgastzelle abgestützt ist.
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In 1 ist in einer schematischen und ausschnittsweisen Perspektivansicht eine vordere Knautschzone beziehungsweise Vorbaustruktur 10 einer Kraftwagenkarosserie dargestellt, welche sich nach vorne hin an eine ausschnittsweise erkennbare Fahrgastzelle 12 des Kraftwagens anschließt. Von der Fahrgastzelle 12 ist dabei im Wesentlichen eine vordere Stirnwand 14 sowie diese seitlich begrenzende Trägerwände 16 erkennbar, welche sich nach unten hin bis zu einem unteren Querträger 18 erstrecken. Oberhalb des sich auf Höhe eines Wagenbodens 10 in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Querträgers 18 verläuft ein weiterer Querträger 22 auf Höhe einer oberen Längsträgerebene. Innerhalb dieser oberen Längsträgerebene verlaufen zwei im weiteren noch näher erläuterte, als vordere Längsträger ausgebildete Trägerprofile 24 in Fahrzeuglängsrichtung. Die beiden Trägerprofile 24 sind über jeweils zugehörige, im weiteren ebenfalls noch näher erläuterte Karosseriebauteile 26 an dem oberen Querträger 22 abgestützt.
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Unterhalb der oberen Längsträgerebene erstrecken sich zwei weitere Längsträger 28 einer unteren Längsträgerebene, welche mit ihren rückwärtigen Enden am unteren Querträger 18 abgestützt sind. An ihren vorderen Enden sind die beiden Längsträger 28 der unteren Längsträgerebene über einen Querträger 30 miteinander verbunden, von dem sich nach oben hin zwei seitliche Stützen 32 bis über die Trägerprofile 24 der oberen Längsträgerebene hinaus erstrecken. Die beiden Stützen 32 sind dabei an ihren oberen Enden über ein weiteres Querelement 34 miteinander verbunden. Im Befestigungsbereich der Stützen 32 an den vorderen Enden der Trägerprofile 24 schließen jeweils schräg verlaufende Hilfsträger 36 an, welche sich nach hinten hin bis zur Fahrgastzelle 12 erstrecken.
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In 2 ist in einer schematischen und ausschnittsweisen Perspektivansicht das als rechter Längsträger ausgebildete Trägerprofil 24 dargestellt, welches unter anderem über das Karosseriebauteil 26 an dem Querträger 22 abgestützt ist. Darüber hinaus ist das Trägerprofil 24 über ein weiteres Trägerprofil 38 zur Fahrzeugmitte hin am Querträger 22 abgestützt. Sowohl das Trägerprofil 24 wie auch das Trägerprofil 38 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Strangpressprofile gestaltet, deren Hohlkammern in Erstreckungsrichtung des jeweiligen Trägerprofils 24, 38 verlaufen. Gleichfalls wäre es natürlich auch denkbar, die Trägerprofile 24, 38 andersartig herzustellen.
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Das Karosseriebauteil 26 der vorliegend in Space-Frame-Bauweise hergestellten Kraftwagenkarosserie verbindet das Trägerprofil 24 als Knotenelement mit dem Querträger 22. In Zusammenschau mit 3, welche ausschnittsweise das über das Karosseriebauteil 26 an dem Querträger 22 gehaltene Trägerprofil 24 gemäß 2 darstellt, wird die detailliertere Gestaltung des Karosseriebauteils 26 ersichtlich. Insbesondere ist es aus 3 erkennbar, dass das Karosseriebauteil 26 als zentrales Element ein Strangpressprofil 40 mit einer Mehrzahl von Hohlkammern 42 umfasst, welche vorliegend in Fahrzeughochrichtung beziehungsweise quer zur Erstreckungsrichtung des als Längsträger ausgebildeten Trägerprofils 24 orientiert sind. Das Strangpressprofil 40 umfasst dabei einen Stützbereich 44, welcher in einem Abstand hinter dem zugehörigen Ende des den jeweiligen Längsträger bildenden Trägerprofils 24 angeordnet ist. Demgemäß kommt das Trägerprofil 24 bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung bei einem Frontalaufprall des Kraftwagens erst im Verlauf der Deformation der Knautschzone mit dem Stützbereich 44 in Anlage.
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Weiterhin umfasst das Strangprofil 40 des Karosseriebauteils 26 einen Befestigungsbereich 46, welcher bezogen auf die Erstreckungsrichtung des Trägerprofils 24 an dessen Längsseite angeschlossen ist. Auf der dem Trägerprofil 24 abgewandten Seite ist das Strangpressprofil 40 durch einen Stützschuh 48 im Querschnitt erweitert, so dass eine großformatige Befestigung am zugehörigen Querträger 22 möglich ist. Sowohl die Befestigung des Strangpressprofils 40 am Querträger 22 wie auch am Trägerprofil 24 kann über eine Klebeverbindung, Schweißverbindung oder dergleichen erfolgen.
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Das weitere Trägerprofil 38, welches sich zwischen dem hinteren Ende des Trägerprofils 24 und einem mittleren Bereich des Querträgers 22 erstreckt, bildet gemeinsam mit dem Stützbereich 44 und dem Befestigungsbereich 46 des Strangpressprofils eine in Querschnitt U-förmige Aufnahme.
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In Zusammenschau mit 2 ist erkennbar, dass das Karosseriebauteil 26 zwei Deckelelemente 50 umfasst, welche vorliegend im Wesentlichen deckungsgleich ausgebildet sind und mit welchen die Hohlkammern 42 des Strangpressprofils 40 abzudecken sind. Dabei ist erkennbar, dass sich die Deckelelemente 50 über das hintere Ende des Trägerprofils 24 hinweg bis in den Bereich des vorderen Endes des weiteren Trägerprofils 38 erstrecken. Hierdurch ist die durch den Stützbereich 44 und den Befestigungsbereich 46 des Strangpressprofils 40 und durch das weitere Trägerprofil 38 gebildete U-förmige Aufnahme für das Trägerprofil 24 ober- und unterseitig verschlossen. Mit anderen Worten ist das Trägerprofil 24 mit seinem hinteren Ende im Wesentlichen formschlüssig in einer hier etwa prismatischen beziehungsweise würfelförmigen Aufnahme gehalten.
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Um das Energieaufnahmevermögen des Karosseriebauteils 26 zu erhöhen, sind die beiden Deckelelemente 50 fest mit dem Strangpressprofil 40 verbunden. Dies kann beispielsweise über eine Schweißverbindung oder dergleichen erfolgen.
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Schließlich ist aus 3 erkennbar, dass die Hohlkammern 42 des Strangpressprofils 40 unterschiedlich dimensioniert sind. Darüber hinaus ist es möglich, unterschiedliche Wandstärken zwischen den einzelnen Hohlkammern 42 zu verwenden. Hierdurch kann das Absorptionsvermögen des Karosseriebauteils 26 genau eingestellt werden. Darüber hinaus umfasst das Strangpressprofil Befestigungsaufnahmen 52, an welchen beispielsweise Fahrwerksglieder, Aggregate, Rohbauteile oder dergleichen festgelegt werden können. Insbesondere nahe der Befestigungsaufnahmen 52 kann das Strangpressprofil 40 des Karosseriebauteils 26 mit Bauteilbereichen 54 mit geringerem Formations- beziehungsweise Absorptionsvermögen vorgesehen sein. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, dass das Karosseriebauteil 26 im Bereich der Befestigungsaufnahmen 52 nicht deformiert wird, um beispielsweise die Verbindung zu einem benachbarten Fahrwerksglied, Aggregat, Rohbauteil oder dergleichen aufrecht erhalten zu können.
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Insgesamt ist aus den Fig. somit erkennbar, dass das Karosseriebauteil 26 ein Knotenelement bildet, über welches Trägerprofile 24 mit Anschlussbauteilen (Querträger 22) in Space-Frame-Bauweise zu verbinden ist. Dabei sind die Knotenelemente beziehungsweise Karosseriebauteile 26 selbst als Deformationselemente ausgebildet, welche im Falle einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung gezielt deformiert werden können und dementsprechend zur Verlängerung der Knautschlänge der Knautschzone der Kraftwagenkarosserie beitragen.
