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Die Erfindung betrifft eine Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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In der Automobilindustrie werden an die Karosseriestruktur beziehungsweise an die Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie hohe Anforderungen gestellt. Insbesondere muss die Tragstruktur eine Steifigkeit aufweisen, die bei einem Unfall beziehungsweise Crash die Beschädigung des Fahrzeuges und die Gefährdung der Insassen minimiert. Zu diesem Zweck ist es bekannt, die Krafteinleitung, die in einem Crashfall auftritt, gezielt zu steuern beziehungsweise zu verteilen. Hierfür sind unter anderem in der Tragstruktur vorzugsweise tragende Fahrzeugsäulen, wie beispielsweise A-Säulen, vorgesehen, welche eine Dachstruktur der Fahrzeugkarosserie mit einer Bodenstruktur der Fahrzeugkarosserie verbinden und somit einen zwischen Dachstruktur und Bodenstruktur verlaufenden Lastpfad zur Leitung von Kräften ausbilden.
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Aus der
DE 42 08 700 C2 ist eine Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie mit zumindest einem Querträger, einem Schweller und einer A-Säule mit einem Säulenelement bekannt, das zum Bilden eines Lastpfades zumindest mit dem Querträger und dem Schweller verbunden ist. Zur Erhöhung der Steifigkeit der Tragstruktur und insbesondere der A-Säule der Tragstruktur ist ein sich in Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie erstreckender Kastenträger vorgesehen, der einen Teil des Schwellers bildet und im Bereich des Vorbaus über Seitenstreben mit der A-Säule verbunden ist.
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Aus der
DE 199 26 352 B4 ist eine Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie mit zumindest einem oberen Längsträger, einem Querträger, einem Schweller und einer A-Säule mit einem Säulenelement bekannt, das zum Bilden eines Lastpfades zumindest mit dem Querträger und dem Schweller verbunden ist. Zur Erhöhung der Steifigkeit der Tragstruktur ist eine Verbundstrebenanordnung vorgesehen, die sich zwischen dem oberen Längsträger und dem Schweller und/oder der A-Säule in Fahrzeughochrichtung schräg nach unten sowie in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten erstreckt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie anzugeben, die bei einfacher und kostengünstiger Konstruktion eine ausreichende Steifigkeit, insbesondere im Bereich der A-Säule, aufweist.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Bereitstellung einer Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie anzugeben, die bei einfacher und kostengünstiger Konstruktion eine ausreichende Steifigkeit, insbesondere im Bereich einer A-Säule, aufweist, weist die A-Säule ein zweites Säulenelement auf, das zum Bilden eines zweiten Lastpfades mit Strukturteilen der Tragstruktur verbunden ist. In vorteilhafter Weise wird durch die Bereitstellung des zweiten Säulenelements bzw. des zweiten Lastpfades eine konstruktiv einfache Vorrichtung zur Erhöhung der Steifigkeit der Tragstruktur realisierbar, über welche eine verbesserte Einleitung der auftretenden Aufprallenergie in die Tragstruktur und eine gleichmäßigere Verteilung dieser Aufprallenergie in der Tragstruktur erfolgen kann. Vorzugsweise ist hierdurch nicht absorbierte Aufprallenergie in beide Lastpfade der A-Säule einleitbar. In besonders vorteilhafter Weise resultiert hieraus eine Reduktion der Lasten in der A-Säule auf Zug-Druck-Kräfte. Über die erfindungsgemäße A-Säule kann in baulich einfacher und kostengünstiger Weise Aufprallenergie vorzugsweise definiert abgebaut und/oder an die Tragstruktur weitergeleitet werden, um die Steifigkeit der Fahrzeugkarosserie zu verbessern. Im Ergebnis lässt sich somit ein verbesserter Insassenschutz des Kraftfahrzeugs dadurch realisieren, dass die A-Säule im Falle eines Crash besser zur Verzehrung bzw. zur Weiterleitung von Energie insbesondere um die Fahrgastzelle herum in den Bereich des Hinterwagens herangezogen werden können und Intrusionen in die Fahrgastzelle weitgehend verhindert werden.
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In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Tragstruktur ist die A-Säule derart ausgeführt, dass sich die beiden Säulenelemente der A-Säule kreuzen und im Kreuzungspunkt miteinander gekoppelt sind. In vorteilhafter Weise sind hierdurch die in der A-Säule auftretenden Lasten auf Zug-Druck-Kräfte begrenzt. Durch die Verbindung der beiden Säulenelemente im Kreuzungspunkt bzw. Knotenpunkt stützen sich diese bei einer Kollision gegeneinander ab und verhindern das Einknicken und das Verbiegen der Säulenelemente. Dadurch erhöhen sich die Belastbarkeit und die Steifigkeit der A-Säule.
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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Tragstruktur ist das zweite Säulenelement der A-Säule zumindest mit einem Vorbaustrukturteil der Tragstruktur und/oder dem Schweller und/oder einer B-Säule und/oder einem Dachrahmen der Tragstruktur verbunden. In vorteilhafter Weise stehen mehrere Strukturbauteile der Tragstruktur zur Weiterleitung von nicht absorbierter Aufprallenergie in die Tragstruktur der Fahrzeugkarosserie zur Verfügung. Durch diese zusätzlichen Verbindungen der A-Säule mit der Tragstruktur wird im Falle eines Aufpralls die Fahrgastzelle entlastet und die Sicherheit der Fahrzeuginsassen erhöht.
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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Tragstruktur ist das zweite Säulenelement der A-Säule im Bereich der B-Säule zusätzlich als Verstärkungselement der B-Säule ausgeführt. In vorteilhafter Weise erhöht dieses zusätzliche Verstärkungselement insbesondere die Steifigkeit der Karosseriestruktur zwischen der Fahrgastzelle und dem Hinterwagen, so dass die Fahrzeuginsassen insbesondere im Falle eines Heckaufpralls besser geschützt sind.
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Bevorzugt erstreckt sich der erste von der A-Säule gebildete Lastpfad zumindest von einer Dachstruktur in eine Bodenstruktur der Fahrzeugkarosserie. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht im Falle eines Aufpralls auf einfache Weise eine sichere Einleitung und Weiterleitung von in Richtung einer Fahrzeughochachse auf die Fahrzeugkarosserie einwirkender Energie in die Tragstruktur.
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Vorzugsweise erstreckt sich der zweite von der A-Säule gebildete Lastpfad zumindest von einem Vorbau bis in die Bodenstruktur und/oder einen Hinterwagen der Fahrzeugkarosserie. In vorteilhafter Weise verringert sich die Belastung der Fahrgastzelle durch auftretende Aufprallkräfte durch die verbesserte Verstärkung der Tragstruktur und der Möglichkeit der Umlenkung bzw. Weiterleitung der nicht absorbierten Aufprallkräfte über den zweiten Lastpfad in die Bodenstruktur und/oder den Hinterwagen der Fahrzeugkarosserie.
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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Tragstruktur verläuft das zweite Säulenelement im Bereich des Vorbaus von dem Vorbaustrukturteil abwärts zur Bodenstruktur, im Bereich einer Fahrgastzelle parallel zum Schweller und im Bereich des Hinterwagens entlang der B-Säule. In vorteilhafter Weise verläuft das zweite Säulenelement derart in der Tragstruktur, dass dieses bei einem Aufprall die Aufprallenergie großflächig in die Tragstruktur weiterleiten kann. Vorzugsweise trägt das zweite Säulenelement dazu bei, dass selbst bei einem heftigen Aufprall die Fahrgastzelle nur wenig verformt wird. D. h. durch den Verlauf des zweiten Säulenelementes in der Tragstruktur wird in vorteilhafter Weise eine Verbesserung der Krafteinleitung in die Tragstruktur erzielt, insbesondere dadurch, dass die Tragstruktur die weitergeleitete Aufprallenergie möglichst großflächig aufnehmen kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Aufbaustruktur ist das zweite Säulenelement im Wesentlichen als Hohlprofil ausgebildet. In vorteilhafter Weise ist hierdurch das zweite Säulenelement sehr leicht und verwindungssteif ausgeführt, kann aber trotz Leichtbauweise einen großen Teil von eventuell am Kraftfahrzeug angreifenden Kräften aufnehmen bzw. in die Tragstruktur weiterleiten.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
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Die einzige Figur zeigt eine schematische Seitenansicht auf eine Tragstruktur 10 einer Fahrzeugkarosserie gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die erfindungsgemäße Tragstruktur 10 der Fahrzeugkarosserie mindestens einen Vorbau 38 mit zumindest einem Vorbaustrukturteil 26 und einer A-Säule 16, eine Dachstruktur 34 mit zumindest einem Dachrahmen 32, eine Bodenstruktur 36 mit zumindest einem Schweller 14, eine zwischen Dachstruktur 34 und Bodenstruktur 36 angeordnete Fahrgastzelle 42 und einen Hinterwagen 40 mit einer B-Säule 30, wobei ein Fahrzeug in der Regel beidseitig jeweils einen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Schweller 14 und jeweils eine A-Säule 16 und eine B-Säule 30 aufweist, wovon in der Figur auf Grund der Seitenansicht jedoch nur ein Schweller 14, eine A-Säule 16 und eine B-Säule 30 erkennbar sind.
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Die A-Säule 16 weist ein erstes Säulenelement 18 auf, das zum Bilden eines ersten Lastpfades 20 zumindest mit einem oberen Teil der A-Säule 12 und dem Schweller 14 der Tragstruktur 10 verbunden ist. Vorzugsweise ist dieses erste Säulenelement 18 im Wesentlichen als Hohlprofil ausgebildet und kann aus mehreren miteinander verbundenen Profilelementen bestehen.
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Um eine Tragstruktur 10 einer Fahrzeugkarosserie anzugeben, die bei einfacher und kostengünstiger Konstruktion eine ausreichende Steifigkeit, insbesondere im Bereich der A-Säule 16, aufweist, umfasst die A-Säule 16 erfindungsgemäß ein zweites Säulenelement 22, das zum Bilden eines zweiten Lastpfades 24 mit Strukturteilen 14, 26, 30, 32 der Tragstruktur 10 verbunden ist. Vorzugsweise ist das zweite Säulenelement 22 als sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckender Längsträger ausgebildet.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße A-Säule 16 derart ausgeführt, dass sich die beiden Säulenelemente 18, 22 der A-Säule 16 kreuzen und im Kreuzungspunkt bzw. Knotenpunkt 28 miteinander gekoppelt sind. Die Kopplung des zweiten Säulenelements 22 mit dem ersten Säulenelement 18 der A-Säule 16 kann ebenfalls über eine Schraub-, Kleb-, Schweiß- oder Nietverbindung beziehungsweise eine Kombination aus verschiedenen Verbindungstechniken erfolgen.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das zweite Säulenelement 22 der A-Säule 16 mit einem Vorbaustrukturteil 26 des Vorbaus 38 der Tragstruktur 10, dem Schweller 14, der B-Säule 30 und dem Dachrahmen 32 der Tragstruktur 10 verbunden. Das zweite Säulenelement 22 der A-Säule 16 kann auf einfache, vorzugsweise großflächige und somit zuverlässige Weise zum Beispiel über eine Schraub-, Kleb-, Schweiß- oder Nietverbindung beziehungsweise eine Kombination aus verschiedenen Verbindungstechniken mit den Strukturteilen 14, 26, 30, 32 der Tragstruktur 10 verbunden werden.
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In besonders vorteilhafter Weise ist das zweite Säulenelement 22 der A-Säule 16 im Bereich der B-Säule 30 zusätzlich als Verstärkungselement der B-Säule 30 ausgeführt. Vorzugsweise ist das zweite Säulenelement 22 im Bereich der B-Säule 30 so ausgeführt, dass es die B-Säule von außen verstärkt. Vorzugsweise dient das zweite Säulenelement 22 hierdurch und/oder durch die Verbindung des Säulenelements 22 mit dem Dachrahmen 32 zur Aufnahme von eventuell auftretenden, so genannten Dachlasten.
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Wie in 1 dargestellt ist, verläuft das zweite Säulenelement 22 im Wesentlichen in Richtung einer Fahrzeuglängsachse und zwar im Bereich des Vorbaus 38 von dem Vorbaustrukturteil 26 abwärts zur Bodenstruktur 36, im Bereich der Fahrgastzelle 42 parallel zum Schweller 14 und im Bereich des Hinterwagens 40 entlang der B-Säule 30.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erstreckt sich der erste von der A-Säule 16 gebildete Lastpfad 20 vorzugsweise von der Dachstruktur 34 in die Bodenstruktur 36 der Fahrzeugkarosserie. Der zweite von der A-Säule 16 gebildete Lastpfad 24 erstreckt sich vorzugsweise von dem Vorbau 38 bis mindestens in die Bodenstruktur 36 der Fahrzeugkarosserie. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erstreckt sich der zweite Lastpfad vorzugsweise von dem Vorbau 38 über die Bodenstruktur 36 bis in den Hinterwagen 40 der Fahrzeugkarosserie.
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In besonders bevorzugter Weise ist das zweite Säulenelement 22 im Wesentlichen als Hohlprofil ausgebildet. Vorzugsweise kann das zweite Säulenelement 22 aus mehreren miteinander verbundenen Profilelementen bestehen.
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Derartige A-Säulen 16 lassen sich in einer Vielzahl verschiedener Fahrzeuge einsetzen, so kann die erfindungsgemäße Tragstruktur 10 nicht nur in klassischen Personenkraftfahrzeugen, sondern beispielsweise auch in Omnibussen oder Lastkraftwagen eingesetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Tragstruktur
- 12
- oberer Teil der A-Säule
- 14
- Schweller
- 16
- A-Säule
- 18
- erstes Säulenelement
- 20
- erster Lastpfad
- 22
- zweites Säulenelement
- 24
- zweiter Lastpfad
- 26
- Vorbaustrukturteil
- 28
- Kreuzungspunkt bzw. Knotenpunkt
- 30
- B-Säule
- 32
- Dachrahmen
- 34
- Dachstruktur
- 36
- Bodenstruktur
- 38
- Vorbau
- 40
- Hinterwagen
- 42
- Fahrgastzelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4208700 C2 [0003]
- DE 19926352 B4 [0004]
