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Die Erfindung betrifft eine Vorbaustruktur einer Personenkraftwagenkarosserie der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
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Im Rahmen des Serienbaus von Personenkraftwagen werden an Vorbaustrukturen mit jeweiligen Rohbauten Anforderungen hinsichtlich der Darstellung einer hohen Steifigkeit sowie auch hinsichtlich der Darstellung vorteilhafter Unfallverhalten, insbesondere bei Frontalaufprallszenarien, gestellt. Trifft ein Personenkraftwagen mit einer gewissen Überdeckung auf eine Barriere, so werden Strukturen des Rohbaus der Vorbaustruktur unfallbedingt kraftbeaufschlagt und aktiviert und tragen zumindest zu einem Teil zum Abbau von Aufprallenergien bei. Dabei können sowohl Längsträgerstrukturen des Rohbaus sowie Komponenten einer Vorderachse zum Energieabbau beitragen. Durch diesen Energieabbau in bzw. durch die Vorbaustruktur wird die Fahrgastzelle des Personenkraftwagens weitgehend vor Deformationen und Intrusionen geschützt und die Belastung auf Insassen der Fahrgastzelle wird sehr gering gehalten.
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Die
DE 102 23 674 A1 offenbart eine Stoßfängeranordnung für einen Vorbau eines Kraftfahrzeugs mit einem Querträger, der seitlich über zwei innere Längsträger der Kraftfahrzeugtragstruktur hinausragt. Dabei stehen zwei Verformungsglieder von dem Querträger ab und sind an die inneren Längsträger angeschlossen. Die Verformungsglieder bilden mit ihren korrespondierenden, seitlich über den inneren Längsträger hinausragenden Querträgerabschnitten Eckteile, die durch einen mittleren Querträgerabschnitt verbunden sind.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorbaustruktur einer Personen kraftwagenkarosserie bereitzustellen, welche ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorbaustruktur einer Personenkraftwagenkarosserie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Eine solche Vorbaustruktur einer Personenkraftwagenkarosserie umfasst einen Biegequerträger, der an zwei Längsträgern des Rohbaus der Vorbaustruktur gehalten ist. Die Längsträger sind dabei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandet. Ferner sind durch den Rohbau zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Radhäuser zum Aufnehmen jeweiliger der Vorderachse des Personenkraftwagens zuzuordnender Räder gebildet.
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Erfindungsgemäß sind jeweilige Abstützstrukturen vorgesehen, die die jeweiligen Radhäuser in Fahrzeuglängsrichtung zumindest bereichsweise nach vorne hin überdecken und die sich in Fahrzeughochrichtung unterhalb des Biegequerträgers an den Biegequerträger anschließen. Mittels der Abstützstrukturen sind bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung Aufprallkräfte in den Rohbau einleitbar. Bevorzugt erstrecken sich die Abstützstrukturen über einen ersten Längenbereich in Fahrzeughochrichtung an den Biegequerträger anschließend von oben nach unten und über einen daran anschließenden zweiten Längenbereich in Fahrzeugquerrichtung von außen nach innen.
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Kommt es zu einem Frontalaufprall des Personenkraftwagens auf eine Barriere, beispielsweise in Form eines Pfahls, insbesondere mit einer nur geringen Überdeckung, so treten bei einem solchen Lastfall insbesondere in bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung seitlichen Bereichen der Radhäuser hohe Aufprallenergien auf. Die Abstützstrukturen ermöglichen nun die Aufnahme zumindest eines Teils der Aufprallenergien und die Aktivierung von Rohbaustrukturen der Vorbaustruktur, indem die Aufprallenergien über die jeweiligen Abstützstrukturen in diese Strukturen eingeleitet werden können. Dadurch können die Strukturen der Vorbaustruktur einen Abbau der Aufprallenergien ermöglichen, indem die Strukturen beispielsweise zumindest bereichsweise deformiert werden und die Aufprallenergien in Verformungsenergien umwandeln. Dadurch wird auch bei einem solchen Lastfall mit nur geringer Überdeckung die Fahrgastzelle weitgehend vor Deformationen und Intrusionen geschützt, so dass die Belastung auf Insassen der Fahrgastzelle gering gehalten werden kann. Mit anderen Worten ermöglichen die Abstützstrukturen einen besonders effektiven Abbau der Aufprallenergien in bzw. durch die Vorbaustruktur auch bei einem solchen Lastfall mit nur geringer Überdeckung. Dadurch weist die erfindungsgemäße Vorbaustruktur ein sehr vorteilhaftes Unfallverhalten auf und ermöglicht es, Insassen der Fahrgastzelle zu schützen.
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Bei den durch die Abstützstrukturen vorteilhafterweise aktivierten Strukturen der Vorbaustruktur handelt es sich beispielsweise um Längsträgerstrukturen, die die in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandeten Längsträger umfassen. Durch die Längsträger sind somit vorteilhafte Lastpfade gebildet, in die die Aufprallenergien bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung der Abstützstrukturen eingeleitet werden können. Ferner können die Längsträger die eingeleiteten Aufprallenergien abstützen, wenigstens zum Teil in Verformungsenergie umwandeln sowie in anderweitige Strukturen des Rohbaus der Vorbaustruktur verteilen. Dies bedeutet somit, dass durch die Abstützstrukturen wenigstens ein zu den durch die Längsträger gebildeten Lastpfade zusätzlicher Lastpfad gebildet ist, über welchen die Aufprallenergien zumindest teilweise aufgenommen und in den Rohbau eingeleitet werden können. So können die entsprechenden Strukturen des Rohbaus aktiviert und mit Aufprallenergie beaufschlagt werden und die Aufprallenergie entsprechend abbauen.
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Sind die entsprechenden Vorderräder zumindest teilweise in den jeweiligen Radhäusern angeordnet und kommt es zu dem Frontalaufprall mit nur geringer Überdeckung, bei welchem die Barriere überwiegend auf einer Seite der Vorbaustruktur auf eine der Stützstrukturen aufprallt, so wird zumindest diese eine Stützstruktur im seitlichen Bereich der Vorbaustruktur in Stützanlage mit dem entsprechenden, in Fahrzeuglängsrichtung hinter dieser einen Stützstruktur angeordneten Vorderrad bewegt. Sind die Stützstrukturen beispielsweise an einem Integralträger zum Haltern eines Antriebsaggregats, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine, an der Vorbaustruktur befestigt, so ist durch die Abstützung zumindest der einen Stützstruktur an dem dahinter angeordneten Vorderrad ein Verbund zwischen dem Vorderrad und dem Integralträger über die entsprechende Abstützstruktur geschaffen, so dass eine besonders vorteilhafte Einleitung von Aufprallenergien in bzw. über die Abstützstruktur und den Integralträger in den Rohbau ermöglicht ist. Somit kann der Rohbau zum Abbau der Aufprallenergien beitragen und die Insassen schützen.
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Alternativ oder zusätzlich zur Anbindung am Integralträger können die Abstützstrukturen an den Längsträgerstrukturen, insbesondere an den Längsträgern, angebunden sein. Alternativ oder zusätzlich ist es ebenso möglich, dass die Abstützstrukturen insbesondere auf ihrer in Fahrzeugquerrichtung äußeren Seite am Rohbau und insbesondere an einem die jeweiligen Radhäuser zumindest bereichsweise begrenzenden Rohbauteil angebunden sind.
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Alternativ oder zusätzlich ist es darüber hinaus möglich, die Abstützstrukturen an Längs- und/oder Querträgern der Vorbaustruktur bzw. des Rohbaus anzubinden (zu befestigen), um dadurch eine besonders vorteilhafte Energieeinleitung in den Rohbau darzustellen, damit der Rohbau am Abbau der Aufprallenergien teilnehmen kann. Ebenso kann dadurch eine Stabilisierung von seitlichen Strukturen der Vorbaustruktur während des Fahrbetriebs gewährleistet sowie die Vorbaustruktur ausgesteift werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Abstützstrukturen einstückig mit dem Integralträger ausgebildet. Der Integralträger kann beispielsweise an der Vorbaustruktur gehalten sein. Mit anderen Worten sind die Abstützstrukturen fester und integraler Bestandteil des Integralträgers, was die Teileanzahl und das Gewicht der Vorbaustruktur gering hält.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Abstützstrukturen als jeweilige von dem Integralträger und dem Rohbau separate Elemente ausgebildet und als Montageumfang an dem Integralträger und dem Rohbau befestigt. Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Abstützstrukturen als von den Längsträgern und von Energieabsorptionselementen der Vorbaustruktur, über die beispielsweise der Biegequerträger an den Längsträgern gehalten ist, separate Elemente ausgebildet und als Montageumfang an den Längsträgern und/oder an den Energieabsorptionselementen befestigt sind.
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Zur Darstellung einer besonders vorteilhaften Energieaufnahmefähigkeit der Abstützstrukturen umfassen diese beispielsweise jeweilige Abstützelemente, die zumindest bereichsweise einen jeweiligen Hohlquerschnitt aufweist. Babel können die Abstützelemente zumindest im Wesentlichen rohrförmig und/oder flächig und/oder schalenförmig ausgebildet sein.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung sind die Abstützelemente zumindest im Wesentlichen aus einem metallischen Werkstoff wie beispielsweise einem Stahl oder einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium, gebildet. Ebenso ist es möglich, dass die Abstützstrukturen aus einem Verbundwerkstoff, insbesondere einem Faserverbund, oder aus einem Kunststoffwerkstoff gebildet sind. Ferner kann in einem Bereich bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung zwischen jeweiligen Federbeindomen der Vorbaustruktur und jeweiligen Frontscheinwerfern wenigstens ein jeweiliges, insbesondere flächiges Absorptionselement integriert sein, das bei unterschiedlichen Frontalaufprallszenarien jedoch insbesondere bei einem Frontalaufprall mit geringer Überdeckung für eine sehr vorteilhafte Energieabsorption sorgt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Vorderansicht einer Vorbaustruktur einer Personenkraftwagenkarosserie, mit einem an zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandeten Längsträgern des Rohbaus der Vorbaustruktur gehaltenen Biegequerträger und mit zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandeten, durch den Rohbau gebildeten Radhäusern, in denen jeweilige Vorderräder einer Vorderachse des Personenkraftwagens zumindest bereichsweise angeordnet sind, wobei jeweilige, die Radhäuser in Fahrzeuglängsrichtung zumindest bereichsweise nach vorne hin überdeckende und sich in Fahrzeughochrichtung unterhalb des Biegequerträgers an diesen anschließend Abstützstrukturen vorgesehen sind, mittels welchen bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung Aufprallkräfte in den Rohbau einleitbar sind;
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2 eine schematische Perspektivansicht der Vorbaustruktur gemäß 1; und
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3 eine schematische Seitenansicht der Vorbaustruktur gemäß den 1 und 2.
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Die 1 bis 3 zeigen eine Vorbaustruktur 10 einer Karosserie 12 für einen Personenkraftwagen 14. Die Vorbaustruktur 10 umfasst einen Biegequerträger 16 für eine Stoßfängereinrichtung des Personenkraftwagens 14. Der Biegequerträger 16 ist an Längsträgern 18, 20 des Rohbaus 22 der Vorbaustruktur gehalten, wobei die Längsträger 18, 20 in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandet sind.
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Durch den Rohbau 22 sind zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Radhäuser 24, 26 zumindest teilweise gebildet, die in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandet sind. Wie den 1 bis 3 zu entnehmen ist, sind in den Radhäusern 24, 26 jeweilige Vorderräder 28, 30 einer Vorderachse des Personenkraftwagens 14 zumindest bereichsweise angeordnet. Die Vorderräder 28, 30 sind über jeweilige Federbeine 32, 34 an dem Rohbau 22 gefedert und gedämpft abgestützt. Dazu sind die Federbeine 32, 34 einerseits an einem jeweiligen Radträger und andererseits an jeweiligen Dämpferdomen 36, 38 des Rohbaus 22 abgestützt.
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Die Vorbaustruktur 10 umfasst jeweilige Abstützstrukturen 40, 42 mit einem jeweiligen Abstützelement 44, 46, die die jeweiligen Radhäuser 24, 26 und damit die Vorderräder 28, 30 in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne hin überdecken und sich in Fahrzeughochrichtung unterhalb des Biegequerträgers 16 an diesen anschließen. Die Abstützelemente 44, 46 weisen jeweilige erste Längenbereiche 48, 50 auf, über die sich die Abstützelemente 44, 46 zumindest im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung ausgehend von dem Biegequerträger 16 nach unten hin erstrecken. An die ersten Längenbereiche 48, 50 schließen sich jeweilige zweite Längenbereiche 52, 54 an, über die sich die Abstützelemente 44, 46 zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung von außen nach innen hin erstrecken.
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Bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung sind die Abstützelemente 44, 46 auf ihren äußeren Seiten an jeweiligen Rohbauteilen 56, 58 und auf ihren bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung inneren Seiten an einem Integralträger 60 der Vorbaustruktur 10 befestigt. Der Integralträger 60 dient dabei dazu, ein Antriebsaggregat, insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine, zum Antreiben des Personenkraftwagens 14 an der Vorbaustruktur 10 zu halten. Dazu ist der Integralträger 60 an dem Rohbau 22 gehalten.
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Kommt es nun zu einem Frontalaufprall des Personenkraftwagens 14 auf eine Barriere mit einer nur geringen Überdeckung, beispielsweise auf der linken Seite der Karosserie 12 und damit auf Seiten der Abstützstruktur 40, so wird insbesondere das Abstützelement 44 der Abstützstruktur 40 infolge des Aufpralls zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung in Stützanlage an das Vorderrad 28 bewegt. Aufgrund der Befestigung des Abstützelements 44 an dem Integralträger 60 wird dadurch ein Verbund zwischen dem Vorderrad 28 und dem Integralträger 60 über das Abstützelement 44 gebildet, wodurch ein erster Lastpfad in der Vorbaustruktur 10 bei dem Frontalaufprall und der damit einhergehenden unfallbedingten Kraftbeaufschlagung geschaffen ist. Über diesen ersten Lastpfad kann Aufprallenergie aufgenommen und in den Integralträger 60 eingeleitet und von diesem weiter in den Rohbau der Vorbaustruktur 10 eingeleitet werden. Dadurch werden weitere Rohbaustrukturen der Vorbaustruktur 10 und durch diese gebildete weitere Lastpfade aktiviert und mit Aufprallenergie beaufschlagt, so dass der Rohbau an der Aufnahme und dem Abbau von Aufprallenergie durch Umwandeln dieser in Verformungsenergie zusätzlich zu der Abstützstruktur 40 teilnehmen kann. Mit anderen Worten erfolgt über den ersten Lastpfad eine Lasteinleitung in bzw. über den Integralträger 60 in den Rohbau, so dass der Rohbau zum Energieabbau beitragen kann.
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Dadurch kann insbesondere auch bei dem Aufprall des Personenkraftwagens 14 auf die Barriere mit einer nur geringen Überdeckung die Fahrgastzelle des Personenkraftwagens 14 zumindest weitgehend vor Deformationen und Intrusionen geschützt werden, so dass die auf Insassen der Fahrgastzelle wirkenden Belastungen in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden können. In den 2 und 3 ist beispielhaft ein möglicher Anprallbereich P angedeutet, in dem es insbesondere überwiegend zur unfallbedingten Kraftbeaufschlagung der Abstützstruktur 40 infolge des Frontalaufpralls des Personenkraftwagens 14 auf die Barriere mit nur geringer Überdeckung kommen kann.
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Die Abstützelemente 44, 46 sind dabei zumindest im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet und ermöglichen eine besonders vorteilhafte Aufnahme und Einleitung der Aufprallenergie in den Integralträger 60, über den dann die Aufprallenergie in den Rohbau 22 eingeleitet und in diesem verteilt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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