DE102009021961B4 - Karosseriestruktur eines Fahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Karosseriestruktur (10) eines Fahrzeugs im Bereich einer Knautschzone, die wenigstens einen unter aufprallbedingter Stoßbelastung der Länge nach kollabierenden Karosserieträger (20) umfasst, wobei zur Knautschzone des Fahrzeugs ein an einem Karosserieträger axial abgestütztes Deformationselement (28) gehört, das sich unter Absorption von Stoßenergie zwischen zwei aufeinander zu bewegten Bauelementen stauchen lässt, wobei das Deformationselement (28) zwischen zwei unter Sicherstellung der Betriebsfestigkeit miteinander verbundenen Längenabschnitten (24.1, 24.3) gehalten ist, und dass sich der Karosserieträger (20) infolge der aufprallbedingten Stoßbelastung nach Aufheben der stützenden Verbindung zwischen den beiden Längenabschnitten (24.1, 24.3) unter Stauchung des Deformationselements (28) verkürzen lässt, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander verbundenen Längenabschnitte (24.1, 24.3) Bereiche des selben Karosserieträgers (20) sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Karosseriestruktur eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
  • Eine derartige Karosseriestruktur, die bei einem Frontalaufprall des Kraftwagens eine gute Absorption von aufprallbedingter Stoßenergie ermöglichen soll, ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift DE 198 35 705 A1 bereits offenbart. Hierzu sind zunächst in üblicher Weise im Vorderbau der Karosserie zwei die Hauptlast aufnehmende Längsträger vorgesehen, die an der vorderen Stirnseite einer Sicherheitsfahrgastzelle des Kraftwagens stabil abgestützt und im Bereich des Stoßfängers über einen vorderen Querträger miteinander verbunden sind. Bei einem entsprechenden Frontalaufprall des Kraftwagens mit ausreichender Breitenüberdeckung zum Hindernis können diese als Hohlträger ausgebildeten Längsträger beispielsweise unter wellrohrartiger Faltung der Länge nach kollabieren und dabei die kinetische Energie des Aufpralls in Verformungsenergie umwandeln. Damit die vordere Knautschzone auch bei einem Frontalaufprall mit sehr geringer Breitenüberdeckung des Kraftwagens zum Hindernis wirksam ist, wurde zusätzlich eine Anordnung von Deformationselementen vor dem vorderen Ende des einen äußeren Längsträger bildenden Türschwellers vorgesehen. Diese Anordnung umfasst ein hinteres Deformationselement, das zwischen dem seitlichen Türschweller und dem hinteren Abrollumfang des zugeordneten Vorderrades und ein vorderes Deformationselement, das zwischen einem seitlichen Endbereich des die Längsträger verbindenden Querträgers und dem vorderen Abrollumfang des Rades angeordnet ist. Bei einem Frontalaufprall wird somit zunächst das vordere Deformationselement zwischen Querträger und Rad unter Absorption von Stoßenergie gestaucht. Kommt es darüber hinausgehend zu einer aufprallbedingten Rückverlagerung des Rades, so wird anschließend auch das hintere Deformationselement unter Absorption von Stoßenergie zwischen Rad und Längsträgerende zusammengedrückt. Der Türschweller selbst darf hierbei aber nicht der Länge nach kollabieren, da er zur Tragstruktur der Sicherheitsfahrgastzelle gehört, sondern muss eine stabile Abstützbasis für das hintere Deformationselement bieten. Die Deformationselemente können jeweils als Hohlkörper oder auch als Schaumformkörper beispielsweise aus Leichtmetall oder auch aus Kunststoffen mit energieabsorbierender Struktur ausgebildet sein. Außerdem können sie entweder ortsfest so angeordnet sein, dass sie den Bewegungsraum des Vorderrades nicht einengen oder sie können beweglich angeordnet sein und erst unter Auslösung durch einen Crashsensor ähnlich wie übliche Airbags in ihre Schutzstellung verlagert werden. Eine unmittelbare Auswirkung der Deformationselemente auf das Verformungsverhalten des benachbarten, der Länge nach kollabierenden Längsträgers ist bei der bekannten Karosseriestruktur aber nicht zu erwarten. Vielmehr müssen die Hohlprofile dieser Längsträger aus einem Werkstoff bestehen, der sowohl eine ausreichende Betriebsfestigkeit des Längsträgers sicherstellen, als auch bei einem Crash unter Absorption von Aufprallenergie der Länge nach kollabieren kann. Diese Anforderungen lassen sich bei solchen Karosserieträgern beispielsweise mit Hohlträgern in Blechschalenbauweise, aus Strangpressprofilen oder auch aus Faserverbundkunststoffen gleichermaßen erfüllen. Die Gestaltungsmöglichkeiten bei der Konstruktion der Karosserieträger sind jedoch äußerst begrenzt, zumal sie auch noch von der Einbausituation des Karosserieträgers in die Karosseriestruktur abhängen und ggf. auch durch das zur Anwendung kommende Fügeverfahren eingeschränkt sein können.
  • Die Patentschrift US 3,633,934 A offenbart eine Karosseriestruktur eines Fahrzeugs im Bereich einer Knautschzone, die wenigstens einen unter aufprallbedingter Stoßbelastung der Länge nach kollabierenden Karosserieträger umfasst, der zwei Träger umfasst. Die beiden Träger sind nach Art von Kolben und Zylinder ausgebildet, die miteinander durch bis zu einem begrenzten Wert belastbare Befestigungsmittel verbunden sind. Zur Knautschzone des Fahrzeugs gehört ein an einem Karosserieträger axial abgestütztes Deformationselement, das sich unter Absorption von Stoßenergie zwischen zwei aufeinander zu bewegten Bauelementen stauchen lässt, wobei das Deformationselement zwischen den zwei unter Sicherstellung der Betriebsfestigkeit miteinander verbundenen separaten Längenabschnitten gehalten ist, die jeweils von einem Träger ausgebildet sind. Der Karosserieträger lässt sich infolge der aufprallbedingten Stoßbelastung nach Aufheben der stützenden Verbindung zwischen den beiden separaten Längenabschnitten unter Stauchung des Deformationselements verkürzen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Karosseriestruktur eines Fahrzeugs im Bereich einer Knautschzone mit bei entsprechender Stoßbelastung der Länge nach kollabierendem Karosserieträger anzugeben, wobei die Konstruktion des Karosserieträgers im Hinblick auf die technischen Gestaltungsmöglichkeiten deutlich verbessert ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Bereitstellung einer Karosseriestruktur eines Fahrzeugs im Bereich der Knautschzone mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die Verbesserung der Gestaltungsmöglichkeiten wird in erster Linie dadurch erreicht, dass der Karosserieträger nicht mehr über seine gesamte Länge für die Tragfunktion und zusätzlich für die Knautschfunktion ausgelegt werden muss. Vielmehr erstreckt sich das Deformationselement nur über einen konstruktiv festgelegten Längenabschnitt des Karosserieträgers, in dem er unter Absorption von Stoßenergie der Länge nach kollabieren soll und die sich daran anschließenden Längenabschnitte werden erheblich druckfester ausgebildet als das Deformationselement selbst. Die erhöhte axiale Druckfestigkeit der Längenabschnitte kann dabei nicht nur durch entsprechende Erhöhung von deren Wanddicke gewonnen werden, da sie nicht zwingend aus dem gleichen knautschfähigen Werkstoff bestehen müssen wie das Deformationselement. Die erforderliche Betriebsfestigkeit des Karosserieträgers ist bereits gegeben, weil die beiden druckfesten Längenabschnitte des Karosserieträgers, zwischen denen das Deformationselement abgestützt ist, unter Sicherstellung der Betriebsfestigkeit miteinander verbunden sind, wobei das Deformationselement im Normalbetrieb nicht in nennenswertem Umfang mitträgt. Mit anderen Worten muss die Betriebsfestigkeit des Karosserieträgers bereits ohne eingebautes Deformationselement zumindest weitestgehend vorhanden sein. Erst nachdem die stabile Verbindung zwischen den Längenabschnitten weitgehend aufgehoben ist, kann das Deformationselement dann wirksam werden, indem es zwischen den sich aufeinander zu bewegenden Längenabschnitten zusammengedrückt wird. Für einen einwandfreien Verformungsablauf des Deformationselements ist dabei wesentlich, dass die Längenabschnitte des Karosserieträgers während des gesamten Verformungsablaufes des Deformationselements zueinander fluchten. Das Deformationselement kann also durch weitgehenden Wegfall der Tragfunktion besser auf die Absorption von Stoßenergie ausgelegt werden.
  • In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die an das Deformationselement angrenzenden Längenabschnitte des Karosserieträgers über ein die Betriebslasten übertragendes Brückenelement miteinander verbunden, das bei Überschreiten einer konstruktiv festgelegten Grenzlast infolge übermäßiger Stoßbelastung selbsttätig nachgibt. Das Brückenelement kann hierbei beispielsweise eine Verriegelungsmechanik umfassen, die im Crashfall beispielsweise unter Auslösung durch ein Signal eines Crashsensors ein schlagartiges Lösen von zwei miteinander verriegelten Abschnitten des Brückenelements herbeiführt. Anstelle einer mechanischen Verriegelung könnte das Brückenelement auch starr mit den das Deformationselement abstützenden Längenabschnitten verbunden sein und im Crashfall beispielsweise durch automatisches Zünden eines pyrotechnischen Treibsatzes freigesprengt werden.
  • Eine besonders funktionssichere Bauweise des Brückenelements ist aber gegeben, wenn dieses aus einem spröden Material besteht, das im Crashfall bei Überschreiten der konstruktiv festgelegten Grenzlast an wenigstens einer Sollbruchstelle bricht. Da hier die Stoßenergie der Kollision selbst zur Trennung des Brückenelements genutzt wird, ist kein technischer Ansteuerungsaufwand für das Brückenelement erforderlich. Die Sollbruchstelle bzw. die Sollbruchstellen müssen jedoch so ausgelegt sein, dass die axiale Abstützung der druckfesten Längenabschnitte durch das Brückenelement zuverlässig aufgehoben ist und die Abstandsverkürzung der druckfesten Längenabschnitte nicht behindert wird. Dies ist besonders problemlos möglich, wenn das Brückenelement aus sprödem Material ausreichender Festigkeit also insbesondere aus Metallguss besteht.
  • Eine besonders einfache Bauweise des Verbunds aus Längenabschnitten und Brückenelement wird möglich, wenn Längenabschnitte des Karosserieträgers und das Brückenelement aus dem gleichen Gussmaterial bestehen. In diesem Fall können sie als einteiliges Gussstück ausgebildet sein, das im Bereich des Brückenelements entsprechend verjüngt ist und sich somit nur über einen Teilquerschnitt des Karosserieträgers erstreckt.
  • Zur Abstützung zwischen Längenabschnitten des Karosserieträgers aus Metallguss ist ein Deformationselement aus einem Blechhohlkörper besonders geeignet, der sich beim Zusammendrücken unter Absorption von Aufprallenergie beispielsweise wellrohrähnlich verformen kann. Der Blechhohlkörper sollte schon zur Vermeidung übermäßiger Korrosionsgefahr möglichst aus gleichem Material bestehen wie die ihn haltenden Längenabschnitte. Bei Leichtbaukonstruktionen können die Längenabschnitte beispielsweise aus einer Aluminiumgusslegierung und der Blechhohlkörper aus einer hierzu passenden Aluminiumknetlegierung gefertigt sein. Alternativ wäre es jedoch auch denkbar, anstelle des Blechhohlkörpers einen Schaumkörper beispielsweise aus Aluminiumschaum als Deformationselement einzusetzen.
  • Um eine einfache Integration des Deformationselementes in den Karosserieträger zu ermöglichen, kann dieser zwischen den Längenabschnitten quer zu seiner Längsachse eine Ausnehmung mit etwa tunnelförmigem Querschnitt aufweisen, in die sich das zugehörige Deformationselement von einer Umfangsseite aus passgenau einsetzen lässt. Das Deformationselement kann dabei flächenbündig in die Umfangskontur des Karosserieträgers integriert werden, so dass sich der Bauraumbedarf des Karosserieträgers gegenüber einem herkömmlichen Karosserieträger nicht ändert.
  • Insbesondere bei einem die Hauptlast bei einem Aufprall aufnehmenden Längsträger einer Kraftwagenkarosserie ist es vorteilhaft, wenn zumindest der Längenabschnitt auf der aufprallzugewandten Seite des Deformationselements nach dem Bruch des Brückenelements von einer benachbarten Karosseriestrebe in Position gehalten ist, um einen einwandfreien Verformungsablauf beim Zusammendrücken des Deformationselements zwischen den Längenabschnitten zu fördern. Diese Karosseriestrebe kann den Längenabschnitt besonders gut in Position halten, wenn sie von einem weiteren Längsträger absteht, der mit Höhenversatz beispielsweise in einer zweiten Längsträgerebene angeordnet ist.
  • Der Karosserieträger mit integriertem Deformationselement kann problemlos mindestens einen weiteren knautschfähigen Trägerabschnitt umfassen, der sich an ein vom Deformationselement abgewandtes Ende eines der druckfesten Längenabschnitte anschließt. So kann der Karosserieträger beispielsweise einen Längsträger üblicher Bauart zwischen Abstützung an der Sicherheitsfahrgastzelle und entgegengesetzter Anbindung an einen Querträger vollwertig ersetzen.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
  • Dabei zeigen:
  • 1 eine schematische Seitenansicht auf einen Bereich einer tragenden Karosseriestruktur eines Kraftwagenvorderbaus im unversehrten Ausgangszustand und
  • 2 die Seitenansicht der Karosseriestruktur nach Deformation durch einen Frontalaufprall.
  • In 1 ist eine Karosseriestruktur 10 eines nicht in der Gesamtheit dargestellten Kraftwagens mit selbsttragendem Aufbau nur in einem vertikalen Längsschnitt zwischen einer Sicherheitsfahrgastzelle und einem vorderen Biegequerträger 12 gezeigt, in dem die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Strukturelemente des Rohbaus beispielhaft anhand eines Vorderbaus zu sehen sind. Von der crashstabilen Sicherheitsfahrgastzelle sind jeweils im Querschnitt lediglich ein oberer Querträger 14, ein mittlerer Querträger 16 und ein unterer Querträger 18 sichtbar.
  • Vom mittleren Querträger 16 ausgehend erstreckt sich ein vorderer Längsträger 20 etwa auf Stoßfängerhöhe etwa horizontal nach vom bis zu einer hinter dem Biegequerträger 12 angeordneten Crashbox 30, die als in Längsrichtung des Längsträgers 20 kollabierender Pralltopf ausgebildet ist. Über den Biegequerträger 12 werden auch die Aufprallkräfte bei einem normalen Frontalaufprall in der ersten Deformationsphase über die Crashbox 30 in die Karosseriestruktur 10 eingeleitet, da der nicht gezeigte vordere Stoßfänger über Prallelemente am Biegequerträger 12 gehalten und nach hinten über die Crashbox 30 am etwa koaxial dazu angeordneten Längsträger 20 abgestützt ist. Der Längsträger 20 besteht überwiegend aus einem Hohlprofil mit rechteckförmigem Querschnitt, wobei sich der Querschnitt von hinten nach vom kontinuierlich verjüngt. Dabei ist der Längsträger 20 aus einem hinteren Trägerteil 22, einem mittleren Trägerteil 24 und einem vorderen Trägerteil 26 zusammengesetzt. Der hintere Trägerteil 22 besteht aus einem relativ dickwandigen Metallwerkstoff hoher Festigkeit beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung. Dadurch ist der hintere Trägerteil 22 entsprechend druck- bzw. knicksteif, kann aber bei Einwirkung einer extremen Crashlast unter Absorption von Aufprallenergie der Länge nach kollabieren und ist also prinzipiell knautschfähig. Der an den hinteren Trägerteil 22 angeschlossene mittlere Trägerteil 24 besteht überwiegend aus einem relativ spröden Metallguss beispielsweise Aluminiumdruckguss und ist folglich nicht ohne weiteres knautschfähig. Jedoch ist in den Trägerteil 24 ein Deformationselement 28 integriert, das seinerseits aus einem beispielsweise aus einer Aluminiumknetlegierung hergestellten Blechhohlkörper besteht. Das Deformationselement 28 ist ein länglicher Pralltopf mit rechteckförmigem Querschnitt, der sich unter Absorption von Aufprallenergie der Länge nach unter wellrohrartiger Verformung stauchen lässt und somit knautschfähig ist. Dieses Deformationselement 28 ist im Wesentlichen passgenau in eine Ausnehmung 46 mit etwa tunnelförmigem Querschnitt eingesetzt, die sich von der Unterseite des Trägerteils 24 ausgehend etwa mittig zwischen endseitigen Längenabschnitten 24.1 und 24.3 befindet. Die Tunnellängsachse verläuft dabei mit konstantem Querschnitt quer zur Längsachse des Trägerteils 24 also in Breitenrichtung des Vorderbaus. Die Ausnehmung 46 wird zwischen den Längenabschnitten 24.1 und 24.3 also an der Oberseite von einem Brückenelement 24.2 begrenzt, das ähnlich einem Brückenbogen geformt und ein mit den Längenabschnitten 24.1 und 24.3 einteiliges Gussstück beispielsweise aus Aluminiumdruckguss ist. Über das Brückenelement 24.2 sind die an das Deformationselement 28 angrenzenden, drucksteifen Längenabschnitte 24.1 und 24.3 so fest miteinander verbunden, dass alle im Normalbetrieb vorkommenden Betriebslasten übertragen werden können, ohne dass das Deformationselement 28 mitträgt. Der mit dem Längenabschnitt 24.3 fest verbundene vordere Trägerteil 26 besteht wiederum aus einem knautschfähigen Metallwerkstoff beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung, wobei der Trägerteil 26 eine deutlich geringere Wanddicke aufweist als der hintere Trägerteil 22, unter axialer Kollisionsbelastung jedoch deutlich druckfester bzw. drucksteifer als die ihm zugeordnete Crashbox 30 ist.
  • Der Längsträger 20 ist in seiner Gesamtheit ein Bestandteil eines Stabwerkes auf einer Seite des Vorderbaus, das zwei wertere Längsträger 32 und 34, zwei Vertikalstreben 36 und 38 sowie eine Diagonalstrebe 40 umfasst. Ein bezogen auf die Längsmittelebene des Vorderbaus hierzu spiegelsymmetrisches Stabwerk ist auf der gegenüberliegenden Seite des Vorderbaus vorgesehen, wobei die Stabwerke am Radhaus ihrer Seite vorbei im Bereich der seitlichen Begrenzung eines Frontraums wie z. B. dem Motorraum des Kraftwagens verlaufen. Die spiegelsymmetrischen Stabwerke sind hinten an der Sicherheitsfahrgastzelle über die gemeinsamen Querträger 14, 16 und 18 fest miteinander verbunden. Vorn sind sie zumindest über den Biegequerträger 12 miteinander verbunden. Zusätzlich ist hier noch ein schlankerer Querträger 42 vorhanden, welcher die unteren Längsträger 34 am vorderen Ende miteinander verbindet. Die unteren Längsträger 34 erstrecken sich in einem Abstand unterhalb der Längsträger 20 etwa auf dem Niveau des Unterbodens vom Querträger 18 aus zunächst etwa horizontal nach vom, sind nach etwa zwei Dritteln ihrer Länge stumpfwinklig nach oben abgebogen und enden am Querträger 42, der sich in einem Abstand unterhalb der zugeordneten Crashbox 30 befindet. Das vordere Ende des Längsträgers 34 ist ferner über die senkrecht verlaufende Vertikalstrebe 38 mit dem vorderen Ende des darüber verlaufenden Trägerteils 26 fest verbunden. Im Bereich der Abbiegung des unteren Längsträgers 34 ist dieser durch die weitere Vertikalstrebe 36 fest mit dem vorderen Längenabschnitt 24.3 des Längsträgers 20 verbunden, wobei die Vertikalstrebe 36 gegenüber der Ebene des Längsträgers 20 ein Stück nach oben übersteht. Am oberen Ende ist die die Vertikalstrebe 36 mit dem vorderen Ende des oberen Längsträgers 32 verbunden, der sich in einem Abstand oberhalb des Längsträgers 20 vom Querträger 14 aus nach vorn erstreckt. Dabei ist der Längsträger 32 in Anlehnung an den Verlauf der Borwandoberkante des Vorderbaus über seine Länge etwas nach unten vom geneigt. Der Querschnitt und die Knicksteifigkeit der z. B. aus eine geeigneten Aluminiumlegierung hergestellten Vertikalstrebe 36 ist dabei wesentlich größer als bei der relativ schlanken Vertikalstrebe 38, die aus dem gleichen Werkstoff besteht. Am oberen Ende ist an die Vertikalstrebe 36 das vordere Ende der geraden Diagonalstrebe 40 angeschlossen, deren hinteres Ende nahe dem Querträger 18 mit dem unteren Längsträger 34 verbunden ist. Dabei schließt die knicksteife Diagonalstrebe 40 mit dem Längsträger 34 einen spitzen Winkel von hier ca. 35 Grad ein und kreuzt den unmittelbar benachbarten Längenabschnitt 24.1 des Trägerteils 24, mit dem sie im Überdeckungsbereich fest verbunden ist.
  • Kommt es nun zu einem Frontalzusammenstoß des Vorderbaus mit einem deformierbaren Hindernis wie der Knautschzone eines anderen Kraftwagens mit üblicher Aufprallgeschwindigkeit und voller Breitenüberdeckung, wie dies mit einer deformierbaren Barriere 44 simuliert wurde, so wird die Karosseriestruktur 10 durch die nicht von der deformierbaren Barriere 44 absorbierte Crashkraft Fc so deformiert, wie es in 2 zu sehen ist.
  • In einer ersten Crashphase wird zunächst der Stoßfänger und damit der Biegequerträger 12 von der Barriere 44 getroffen, wodurch zunächst die beiden ihn abstützenden Crashboxen 30 der Länge nach kollabieren und das Hohlprofil des Biegequerträgers 12 abgeplattet wird.
  • Daran schließt sich übergangslos die zweite Crashphase an, in welcher der Trägerteil 26 der Länge nach kollabiert und sich dabei unter Absorption von Stoßenergie wellrohrartig verformt und entsprechend verkürzt. Zudem trifft die Barriere 44 am Querträger 42 auf, der zunächst abgeplattet und dann nach hinten querverlagert wird, wodurch es zu einer Stauchung und Aufweitung des nach oben abgebogenen Endbereiches des unteren Längsträger 34 kommt. Auch wird der vordere Endbereich des Längsträgers 34 in eine zum hinteren Längenbereich gerade Strecklage nach unten gebogen, sobald sich die Vertikalstrebe 36 unter der Crashlast Fc nach hinten durchbiegt, da infolgedessen auf die relativ dünne Vertikalstrebe 38 eine nach unten gerichtete Axialkraft wirkt. Unter dieser Axialkraft wird die Vertikalstrebe 38 auf Knickung beansprucht und biegt sich zwischen ihren Anbindungen am Trägerteil 26 und am Längsträger 34 entsprechend etwas nach hinten durch.
  • Noch bevor die vom Trägerteil 26 bereitgestellte Knautschzone vollständig kollabiert und somit aufgezehrt ist, setzt die dritte Crashphase ein, in welcher der mittlere Trägerteil 24 unter Längenverkürzung kollabiert. Da die Gusslegierung des Trägerteils 24 relativ spröde ist, kommt es infolge der nunmehr wirksamen Crashlast Fc zu einem schlagartigen Bruch des Trägerteils 24 im Bereich seines geringsten Querschnitts also an dessen Brückenelement 24.2, wobei am Brückenelement 24.2 durch gezielte Schwächungen vorzugsweise mehrere Sollbruchstellen angelegt sein können. Für die Funktion ist es wichtig, dass ein ausreichender Längenabschnitt des Brückenelements 24.2 wegbricht, damit die Abstützung durch diesen zwischen den Längenabschnitten 24.1 und 24.3 aufgehoben ist und ein ausreichender Abstand zwischen diesen Längenabschnitten 24.1 und 24.3 entsteht. Dieser Abstand zwischen den Längenabschnitten 24.1 und 24.3 wird dann unter Absorption von Aufprallenergie verkürzt, da das mit seinen Enden zwischen den Längenabschnitten 24.1 und 24.3 gehaltene Deformationselement 28 der Länge nach von den aufeinander zu bewegten Längenabschnitten 24.1 und 24.3 gestaucht wird, wobei es sich wellrohrartig verformt. Dabei werden die Längenabschnitte 24.1 und 24.3 in ihrer zueinander fluchtenden Position gehalten, da der Längenabschnitt 24.1 an der Diagonalstrebe 40 und der Längenabschnitt 24.3 an der Vertikalstrebe 36 befestigt sind. Zudem wird der vordere Längenabschnitt 24.3 über das Trägerteil 26 von der Vertikalstrebe 38 geführt. Die fluchtende Stellung der Längenabschnitte 24.1 und 24.3 bleibt aufgrund der gewählten Geometrie des Stabwerks sogar dann noch erhalten, wenn das Deformationselement 28 vollständig kollabiert ist. Somit kann sichergestellt werden, dass sich der gebrochene Trägerteil 24 nicht nachteilig auf das weitergehende Verformungsverhalten der Karosseriestruktur 10 auswirkt, falls die Crashlast Fc in der Crashphase gemäß 2 noch nicht vollständig in Verformungsenergie umgewandelt ist.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Karosseriestruktur
    12
    Biegequerträger
    14
    Querträger (oben)
    16
    Querträger (mittig)
    18
    Querträger (unten)
    20
    Längsträger
    22
    Trägerteil (hinten)
    24
    Trägerteil (mittig)
    24.1
    Längenabschnitt (hinten)
    24.2
    Brückenelement
    24.3
    Längenabschnitt (vom)
    26
    Trägerteil (vom)
    28
    Deformationselement
    30
    Crashbox
    32
    Längsträger (oben)
    34
    Längsträger (unten)
    36
    Vertikalstrebe (dick)
    38
    Vertikalstrebe (dünn)
    40
    Diagonalstrebe
    42
    Querträger
    44
    Barriere (deformierbar)
    46
    Ausnehmung
    Fc
    Crashkraft

Claims (10)

  1. Karosseriestruktur (10) eines Fahrzeugs im Bereich einer Knautschzone, die wenigstens einen unter aufprallbedingter Stoßbelastung der Länge nach kollabierenden Karosserieträger (20) umfasst, wobei zur Knautschzone des Fahrzeugs ein an einem Karosserieträger axial abgestütztes Deformationselement (28) gehört, das sich unter Absorption von Stoßenergie zwischen zwei aufeinander zu bewegten Bauelementen stauchen lässt, wobei das Deformationselement (28) zwischen zwei unter Sicherstellung der Betriebsfestigkeit miteinander verbundenen Längenabschnitten (24.1, 24.3) gehalten ist, und dass sich der Karosserieträger (20) infolge der aufprallbedingten Stoßbelastung nach Aufheben der stützenden Verbindung zwischen den beiden Längenabschnitten (24.1, 24.3) unter Stauchung des Deformationselements (28) verkürzen lässt, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander verbundenen Längenabschnitte (24.1, 24.3) Bereiche des selben Karosserieträgers (20) sind.
  2. Karosseriestruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die an das Deformationselement (28) angrenzenden Längenabschnitte (24.1, 24.3) des Karosserieträgers (20) über ein die Betriebslasten übertragendes Brückenelement (24.2) miteinander verbunden sind, das bei Überschreiten einer konstruktiv festgelegten Grenzlast infolge übermäßiger Stoßbelastung nachgibt.
  3. Karosseriestruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Brückenelement (24.2) aus einem spröden Material besteht, das bei Überschreiten der konstruktiv festgelegten Grenzlast an wenigstens einer Sollbruchstelle bricht.
  4. Karosseriestruktur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Brückenelement (24.2) aus einem Gusswerkstoff besteht.
  5. Karosseriestruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Längenabschnitte (24.1, 24.3) des Karosserieträgers (20) und das Brückenelement (24.2) aus dem gleichen Material bestehen, wobei sich das Brückenelement (24.2) nur über einen Teilquerschnitt des Karosserieträgers (20) erstreckt.
  6. Karosseriestruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (28) aus einem Blechhohlkörper besteht.
  7. Karosseriestruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Karosserieträger (20) zwischen den Längenabschnitten (24.1, 24.3) quer zu seiner Längsachse eine Ausnehmung (46) mit etwa tunnelförmigem Querschnitt aufweist, in die das zugehörige Deformationselement (28) passgenau eingefügt ist.
  8. Karosseriestruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Karosserieträger (20) ein Längsträger einer Kraftwagenkarosserie ist, dessen das Deformationselement (28) auf der aufprallzugewandten Seite abstützender Längenabschnitt (24.3) nach dem Bruch des Brückenelements (24.2) von einer benachbarten Karosseriestrebe (36) gehalten ist.
  9. Karosseriestruktur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Karosseriestrebe (36) von einem weiteren Längsträger (34) absteht, der mit Höhenversatz zum Karosserieträger (20) in einer zweiten Längsträgerebene angeordnet ist.
  10. Karosseriestruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Karosserieträger (20) mindestens einen weiteren knautschfähigen Trägerabschnitt (22, 26) umfasst, der sich an ein vom Deformationselement (28) abgewandtes Ende eines der druckfesten Längenabschnitte (24.1, 24.3) anschließt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011100323A1 (de) 2011-05-04 2012-11-08 Audi Ag Fahrzeugkarosserie mit einer Tragstruktur
DE102011116114B4 (de) * 2011-10-15 2023-03-16 Volkswagen Aktiengesellschaft Deformationsstruktur eines Kraftfahrzeugs
DE102013208265A1 (de) * 2013-05-06 2014-11-06 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Karosserieträger für ein Kraftfahrzeug
DE102015208389B3 (de) * 2015-05-06 2016-07-21 Volkswagen Aktiengesellschaft Karosseriestruktur für ein Fahrzeug
CN107804375A (zh) * 2017-11-09 2018-03-16 北京长城华冠汽车科技股份有限公司 前部梁结构

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1462464A (en) * 1920-05-14 1923-07-17 Caloroil Burner Corp Process and apparatus for mixing and burning oil
US3633934A (en) * 1968-03-14 1972-01-11 Daimler Benz Ag Safety frame for automotive vehicles
US3860258A (en) * 1972-10-05 1975-01-14 Ford Motor Co Bumper support and energy absorbing frame system for a motor vehicle
AT334221B (de) * 1972-05-08 1976-01-10 Gen Motors Corp Energieabsorbierender bauteil zur verwendung in fahrzeugen, insbesondere kraftfahrzeugen
US4194763A (en) * 1976-08-14 1980-03-25 Daimler-Benz Aktiengesellschaft Hollow bearer for vehicles
FR2439124A1 (fr) * 1978-10-19 1980-05-16 Daimler Benz Ag Vehicule, en particulier voiture de tourisme
DE3925990C2 (de) * 1989-08-05 1992-07-09 Mercedes-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De
EP0602331A1 (de) * 1992-12-12 1994-06-22 Volkswagen Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug mit bei Kollision leicht deformierbaren Längsträgern
DE19835705A1 (de) * 1998-08-07 2000-02-10 Bayerische Motoren Werke Ag Karosserie für ein Fahrzeug
DE19510763C2 (de) * 1995-03-24 2000-04-20 Daimler Chrysler Ag Fahrzeugaufbau mit einem Montagerahmen
DE102004044925B3 (de) * 2004-09-14 2005-09-01 Benteler Automobiltechnik Gmbh Bodenstruktur für die Karosserie eines Kraftfahrzeugs

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1462464A (en) * 1920-05-14 1923-07-17 Caloroil Burner Corp Process and apparatus for mixing and burning oil
US3633934A (en) * 1968-03-14 1972-01-11 Daimler Benz Ag Safety frame for automotive vehicles
AT334221B (de) * 1972-05-08 1976-01-10 Gen Motors Corp Energieabsorbierender bauteil zur verwendung in fahrzeugen, insbesondere kraftfahrzeugen
US3860258A (en) * 1972-10-05 1975-01-14 Ford Motor Co Bumper support and energy absorbing frame system for a motor vehicle
US4194763A (en) * 1976-08-14 1980-03-25 Daimler-Benz Aktiengesellschaft Hollow bearer for vehicles
FR2439124A1 (fr) * 1978-10-19 1980-05-16 Daimler Benz Ag Vehicule, en particulier voiture de tourisme
DE3925990C2 (de) * 1989-08-05 1992-07-09 Mercedes-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De
EP0602331A1 (de) * 1992-12-12 1994-06-22 Volkswagen Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug mit bei Kollision leicht deformierbaren Längsträgern
DE19510763C2 (de) * 1995-03-24 2000-04-20 Daimler Chrysler Ag Fahrzeugaufbau mit einem Montagerahmen
DE19835705A1 (de) * 1998-08-07 2000-02-10 Bayerische Motoren Werke Ag Karosserie für ein Fahrzeug
DE102004044925B3 (de) * 2004-09-14 2005-09-01 Benteler Automobiltechnik Gmbh Bodenstruktur für die Karosserie eines Kraftfahrzeugs

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