DE102008026334A1 - Querträger einer Rahmenstruktur - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Querträger einer Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs, insbesondere ein hinterer oder ein vorderer Querträger. Erfindungswesentlich ist dabei, dass der Querträger als einseitig offenes Hutprofil ausgebildet ist, das eine sich in Längsrichtung des Querträgers verändernde (Querschnitts-)Tiefe aufweist.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Querträger einer Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein mit einem derartigen Querträger ausgestattetes Kraftfahrzeug.
- Aus der
DE 196 35 285 A1 ein gattungsgemäßer Querträger mit einem zweischaligen Crashelement bekannt, wobei die eine Schale in Deformationsrichtung des Crashelementes länger ausgebildet ist als die andere Schale, so dass sich ein stufenartiges Deformationsverhalten im Crashfall ergibt. - Aus der
DE 102 20 633 A1 ist eine Fahrzeugstoßstangen- beziehungsweise Fahrzeugstoßfängeranordnung bekannt, welche eine Trägerkonsole in der Gestalt einer geformten mehrstufigen rohrförmigen Konstruktion mit einer Vielzahl von plastisch verformbaren geraden Rohrteilen unterschiedlichen Außendurchmessers aufweist. Diese Rohrteile grenzen aneinander an und können energieabsorbierend ineinander verschoben werden. - Aus der
DE 103 21 766 A1 ist eine Crasheinrichtung mit einem länglichen Deformationskörper bekannt. Letzterer ist mit Durchbrechungen versehen, welche den in einem Crashfall auftretenden Kraftverlauf über den Deformationsweg vergleichmäßigen sollen. - Schließlich ist aus der
DE 199 59 701 A1 eine Vorrichtung zur Stoßenergieaufnahme bei Kraftfahrzeugen mit einem Kastenprofil in Blechbauweise bekannt. Das Kastenprofil ist in Einleitungsrichtung einer aufzunehmenden Kraft mit einer derartigen konischen Erweiterung ausgebildet, dass sich bei einem Zusammendrücken durch die aufzunehmende Kraft das deformierte Material im wesentlichen innerhalb des Querschnitts der verbleibenden Deformationslänge des Kastenprofils faltenartig anhäuft. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen gattungsgemäßen Querträger, eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, welche ein besonders günstiges Crashverhalten aufweist. - Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Die Erfindung beruht auf den allgemeinen Gedanken, einen Querträger einer Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs, bspw. einen hinteren oder einen vorderen Querträger, als einseitig offenes Hutprofil auszubilden, welches in Querträgerlängsrichtung, d. h. in Fahrzeugquerrichtung, eine sich verrändernde (Querschnitts-)Tiefe aufweist. Diese sich verändernde Querschnittstiefe hat maßgeblichen Einfluss auf ein Widerstandsmoment des Querträgers, welcher im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist, sodass über die jeweils ausgewählte Querschnittstiefe des Hutprofils, d. h. des Querträgers, Einfluss auf das jeweilige Biegemoment genommen werden kann. Das Widerstandsmoment ist somit nicht wie bei aus dem Stand der Technik bekannten Querträgern an nahezu allen Stellen zumindest ähnlich, sondern kann an ein bei einem Unfall erwarteten Momentenverlauf angepasst werden. Mit dem erfindungsgemäßen Querträger sind insbesondere eine materielle Ausreizung und damit eine Gewichtseinsparung des Querträgers möglich, da dessen Querschnittsprofil über die gesamte Längserstreckung an die jeweils individuell erwarteten Belastungsmomente angepasst ist.
- Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, ist in zumindest einem Längsendbereich des Querträgers innerhalb dessen Querschnitts eine Crasheinrichtung mit einem energieabsorbierenden Deformationskörper, insbesondere eine so genannte Crashbox, angeordnet. Der erfindungsgemäße Querträger ist dabei so ausgebildet, dass er in seinem, den Deformationskörper aufnehmenden Längsendbereich, eine so große (Querschnitts-)Tiefe aufweist, dass der Deformationskörper vollständig im Querschnitt des Querträgers aufgenommen werden kann. Vorzugsweise sind dabei an beiden Längsenden des Querträgers derartige Deformationskörper innerhalb des Querschnitts des Querträgers angeordnet. Zwischen den Längsendbereichen kann die Querschnittstiefe des Querträgers reduziert werden und zwar soweit, dass einerseits die zu erwartenden Aufprallbelastungen problemlos aufzunehmen sind und andererseits ein Gewicht des Querträgers möglichst gering gehalten werden kann, was insbesondere im Sportwagenbau von großer Bedeutung ist.
- Zweckmäßig sind in dem Deformationskörper eine Einschrauböffnung und in dem Querträger eine dazu fluchtende Durchgangsöffnung zum Einschrauben einer Abschleppöse vorgesehen. Da der Deformationskörper an sich ein relativ steifes Element darstellt, ist die Integration der Abschleppöse in diesen problemlos möglich. Durch die im Querträger vorgesehene Durchgangsöffnung, lässt sich eine besonders komplexe Bauweise erzielen, bei welcher sowohl der Deformationskörper als auch die Einschrauböffnung für eine Abschleppöse innerhalb des Querschnitts des Querträgers liegen.
- Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung, ist der Deformationskörper aus zwei Halbschalen zusammengesetzt, welche jeweils nach außen abstehende Flansche mit ebenfalls quer zur Hauptdeformationsrichtung verlaufenden Sicken aufweisen und wobei die beiden Halbschalen ausschließlich über die zwischen den Sicken der Flansche in den Anlageflächen aneinander anliegen und in diesen Bereichen miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschweißt, sind. Eine Verschweißung erfolgt dabei üblicherweise über Schweißpunkte, die den großen Vorteil bieten, lediglich einen geringen Wärmeeintrag in die beiden Halbschalen des Deformationskörpers zu bewirken, so dass sich diese im Vergleich zu einer anderen Verschweißungsart, deutlich weniger verformen bzw. verziehen. Durch eine Punktschweißung lässt sich somit die Maßhaltigkeit des herzustellenden Deformationskörpers steigern.
- Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
- Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
- Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
- Dabei zeigen, jeweils schematisch,
-
1 einen erfindungsgemäßen Querträger in einer Ansicht, -
2 eine Darstellung wie in1 , jedoch bei einer Explosionsdarstellung mit separat gezeichnetem Querträger, Deformationskörper und Schottelement, -
3 verschiedene Ansichten auf das Deformationselement. - Entsprechend der
1 , weist ein erfindungsgemäßer Querträger1 , welcher bspw. als vorderer oder als hinterer Querträger einer Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs ausgebildet sein kann, ein einseitig offenes Hutprofil mit einem U-förmigen Querschnitt auf. Erfindungsgemäß weist dabei der Querträger1 eine sich in Längsrichtung desselben verändernde (Querschnitts-)Tiefe auf, wobei der Querträger1 gemäß den1 und2 an seinen jeweiligen Längsendbereichen2 und2' jeweils eine größere Querschnittstiefe aufweist, als in einem zwischen diesen beiden Endbereichen2 und2' liegenden mittleren Bereich3 . Da die Querschnittstiefe des Querträgers1 unmittelbar Einfluss auf ein Biegeverhalten desselben hat, kann mit einer angepassten (Querschnitts-)Tiefe individuell Einfluss auf das Biegeverhalten des Querträgers1 genommen werden. - Wie der
1 zu entnehmen ist, sind dabei die beiden Längsendbereiche2 und2' des Querträgers1 bezüglich ihrer Querschnittstiefe so groß ausgebildet, dass innerhalb des Querschnitts des Querträgers1 eine Crasheinrichtung4 mit einem energieabsorbierenden Deformationskörper5 , insbesondere mit einer so genannten Crashbox, angeordnet werden kann. Die Crasheinrichtung4 ist dabei als längliches Hohlprofil ausgestaltet und aus zwei Halbschalen6 und6' zusammengesetzt, wobei die beiden Halbschalen6 und6' die Steifigkeit derselben erhöhende Sicken7 aufweisen können. Verbunden werden die beiden Halbschalen6 und6' über jeweils von diesen nach außen abstehende Flansche8 , über welche sie fest miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschweißt, sind. Eine Verschweißung der beiden Halbschalen6 und6' kann dabei bspw. mittels Punktschweiß-Verfahren erfolgen, bei welchem ein lediglich geringer Eintrag an Wärme in die Halbschalen6 und6' erfolgt, so dass sich diese üblicherweise nicht oder zumindest nur marginal aufgrund der Temperaturbelastung verziehen. Die Sicken7 , welche sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung des Deformationselements5 angeordnet sein können, erhöhen dessen Steifigkeit und bewirken gleichzeitig ein kontrolliertes Deformieren des Deformationselementes5 im Crashfall. Wie insbesondere der3 darüber hinaus zu entnehmen ist, weist der Deformationskörper5 ein aus den beiden Halbschalen6 und6' gebildetes Sechskant- Querschnittsprofil auf und ist zudem sich konisch verjüngend ausgebildet, wobei er sich vorzugsweise entgegen seiner Hauptdeformationsrichtung8 konisch verjüngt. - Betrachtet man die
2 , so kann man erkennen, dass das jeweilige Deformationselement5 mit einem ersten Längsende9 am Querträger1 anliegt, während es mit seinem zweiten Längsende10 fest mit einem Schottelement11 verbunden, insbesondere verschweißt, ist, welches gleichzeitig das Hutprofil im Bereich des Deformationskörpers4 , d. h. im Längsendbereich2 des Querträger1 , verschließt. Dazu ist das Schottelement11 fest mit den Flanschen12 und12' des Hutprofils verbunden, insbesondere verschweißt bzw. verschraubt. - Desweiteren fällt beim Betrachten der
1 auf, dass der Querträger1 entlang seiner Längsrichtung, d. h. in Fahrzeugquerrichtung, gekrümmt ausgebildet ist und sich dadurch an eine entsprechend gestaltete Fahrzeugaußenkontur anpasst. - Um dem Deformationskörper
5 der Crasheinrichtung4 eine weitere Funktion zuweisen zu können, weist dieser an seinem ersten Längsende9 eine Einschrauböffnung13 zum Einschrauben einer nicht gezeigten Abschleppöse auf. Die Einschrauböffnung13 fluchtet bei komplett montiertem Querträger1 mit einer im Querträger1 vorgesehen Durchgangsöffnung14 , wie dies bspw. gemäß der1 dargestellt ist. Mit dem erfindungsgemäßen Querträger1 , ist es somit möglich, aufgrund dessen gewählten Querschnittstiefenverlauf, direkten Einfluss auf ein Biege- bzw. Steifigkeitsverhalten desselben zu nehmen, wobei der Querschnittstiefenverlauf des Querträgers1 vorzugsweise an bei einem Unfall auftretende Belastungen angepasst ist. Durch die in den Längsendbereichen2 und2' größere Querschnittstiefe ist es darüber hinaus möglich, in diesen Längsendbereichen2 und2' ein Deformationselement5 einer Crasheinrichtung4 aufzunehmen und zwar derart, dass das Deformationselement5 vollständig innerhalb des Querschnittsprofils des Querträgers1 liegt. Ein Befestigen des Deformationskörpers5 im jeweiligen Längsendbereich2 ,2' des Querträgers1 erfolgt dabei einerseits durch eine feste Verbindung desselben mit dem Querträger und andererseits durch eine feste Verbindung mit einem Schottelement11 , welcher das Hutprofil im Längsendbereich2 ,2' verschließt. - Dabei ist denkbar, dass die Durchgangsöffnung
14 im Querträger1 derart an die Einschrauböffnung13 zur Aufnahme der Abschleppöse angepasst ist, dass ein die Einschrauböffnung13 aufweisender Zylinderabschnitt15 , d. h. dessen Außendurchmesser, kleiner ist, als ein Innendurchmesser der Durchgangsöffnung14 im Querträger1 , so dass der Zylinderabschnitt15 , vorzugsweise passgenau, in die Durchgangsöffnung14 hineinragen und in dieser gehalten ist. Der Zylinderabschnitt15 mit der integrierten Einschrauböffnung13 ragt dabei vorzugsweise zumindest leicht in axialer Richtung über den Deformationskörper4 über, wodurch der Deformationskörper4 mit einer Stirnseite an seinem ersten Längsende9 am Querträger1 anliegt, während der Zylinderabschnitt15 zumindest geringfügig durch die Durchgangsöffnung14 am Querträger1 hindurchragt. - Durch die konische Ausbildung des Deformationskörpers
4 kann zudem eine gleichmäßige und selbstzentrierende Krafteinleitung erreicht werden und dadurch ein besonders günstiges Crashverhalten. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 19635285 A1 [0002]
- - DE 10220633 A1 [0003]
- - DE 10321766 A1 [0004]
- - DE 19959701 A1 [0005]
Claims (10)
- Querträger (
1 ) einer Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs, insbesondere ein hinterer oder ein vorderer Querträger, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (1 ) als einseitig offenes Hutprofil ausgebildet ist, das eine sich in Längsrichtung des Querträgers (1 ) verändernde (Querschnitts-)Tiefe aufweist. - Querträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (
1 ) in zumindest einem seiner Längsendbereiche (2 ,2' ) eine größere (Querschnitts-)Tiefe aufweist, als in einem zwischen den beiden Endbereichen (2 ,2' ) liegenden Bereich (3 ). - Querträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Längsendbereich (
2 ,2' ) des Querträgers (1 ) innerhalb dessen Querschnitts eine Crasheinrichtung (4 ) mit einem energieabsorbierenden Deformationskörper (5 ), insbesondere eine Crashbox, angeordnet ist. - Querträger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hutprofil im Bereich des Deformationskörpers (
5 ) mittels einem Schottelement (11 ) verschlossen ist, die fest mit Flanschen des Hutprofils und einem zweiten Längsende (10 ) des Deformationskörpers verbunden ist. - Querträger nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Deformationskörper (
5 ) eine Einschrauböffnung (13 ) und in dem Querträger (1 ) eine dazu fluchtende Durchgangsöffnung (14 ) zum Einschrauben einer Abschleppöse vorgesehen sind und/oder dass der Deformationskörper (5 ) konisch ausgebildet ist und/oder dass sich der Deformationskörper (5 ) entgegen seiner Hauptdeformationsrichtung (8 ) konisch verjüngt. - Querträger nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Deformationskörper (
5 ) als längliches Hohlprofil ausgestaltet und aus zwei Halbschalen (6 ,6' ) zusammengesetzt ist, wobei die beiden Halbschalen (6 ,6' ) aussteifende Sicken (7 ) aufweisen können. - Querträger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Halbschalen (
6 ,6' ) jeweils nach außen abstehende Flansche aufweisen, über welche diese aneinander anliegen und miteinander verbunden, beispielsweise miteinander verschweißt, sind. - Querträger nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Deformationskörper (
5 ) ein aus den beiden Halbschalen (6 ,6' ) gebildetes Sechskant Querschnittsprofil aufweist. - Querträger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (
1 ) gekrümmt ausgebildet ist. - Kraftfahrzeug mit einem Querträger (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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