-
Die Erfindung betrifft einen Karosserievorderbau für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
-
Bei einer Fahrzeugkollision mit nur geringfügiger seitlicher Überdeckung besteht die Problematik, dass die Kollisionskräfte nicht unmittelbar in den frontseitigen Stoßfänger-Querträger und weiter in die Fahrzeuglängsträger eingeleitet werden. Vielmehr erfolgt bei dieser speziellen Unfallkonstellation die Krafteinleitung vorbei am Stoßfängerquerträger über den seitlichen Karosserieoberbau sowie insbesondere über das crashzugewandte Fahrzeugrad in den dahinter liegenden unteren A-Säulenknoten, von dem die eingeleiteten Kollisionskräfte weiter in den, den Fußraum begrenzenden Seitenschweller übertragen werden.
-
Aus der
DE 100 01 102 A1 ist ein gattungsgemäßer Karosserievorderbau bekannt, der seitlich außerhalb von Fahrzeuglängsträgern in der Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Seitenschweller aufweist. Diese begrenzen bodenseitig den Fußraum im Fahrzeuginnenraum. Jeder der Seitenschweller ist als Hohlprofilteil ausgestaltet, und zwar mit im Querschnitt schalenförmigen Schwellerinnen- und -außenteilen, die an ihren Profilrändern über Flanschverbindungen miteinander verbunden sind, die sich in der Fahrzeuglängsrichtung erstrecken. Zudem ist der Fahrzeugboden im Bereich des Fußraums doppelwandig mit einem zusätzlichen Verstärkungsblechteil ausgeführt. Bei der oben dargelegten speziellen Unfallkonstellation mit nur geringfügiger seitlicher Überdeckung kann der betroffene Seitenschweller deformiert werden, wodurch sich ein Gefahrenpotential für den Fahrzeuginsassen ergibt. Aufgrund der unfallbedingt in den Seitenschweller einwirkenden Zug-/Scherbeanspruchung können insbesondere die Flanschverbindungen zwischen den Schwellerinnen- und -außenteilen aufreißen.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Karosserievorderbau für ein Fahrzeug bereitzustellen, bei der der Insassenschutz, insbesondere bei einer Fahrzeugkollision mit geringfügiger seitlicher Überdeckung, in einfacher Weise verbessert ist.
-
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
-
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass bei einer Frontalkollision mit geringfügiger seitlicher Überdeckung der betroffene Seitenschweller einer erhöhten Zugbeanspruchung bzw. Scherbeanspruchung ausgesetzt ist, wodurch die Gefahr besteht, dass die Flanschverbindungen zwischen den Schwellerinnen- und -außenteilen aufreißen. Vor diesem Hintergrund werden erfindungsgemäß die Flanschverbindungen des Seitenschwellers zugentlastet. Damit kann der Seitenschweller einer erhöhten unfallbedingte Krafteinleitung nahezu zerstörungsfrei standhalten. Hierzu ist gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 zumindest ein Zugelement vorgesehen, das die Schwellerinnen- und -außenteile kraftübertragend miteinander verbindet. Auf diese Weise werden die Flanschverbindungen des Schwellers bei einer unfallbedingten Zug- oder Scherbeanspruchung zugentlastet und wird somit ein Auseinanderreißen der Flanschverbindungen verhindert.
-
Bevorzugt kann das Zugelement geschützt vor äußeren mechanischen Einflüssen innerhalb des Hohlraumes zwischen den Schwellerinnen- und -außenteilen angeordnet sein. Das Zugelement kann in diesem Fall jeweils innenseitig kraftübertragend an den Schwellerteilen angebunden sein. Die Anbindung des Zugelementes erfolgt dabei insbesondere über Schutzgasschweißverbindungen oder über eine Kleb- bzw. Schraubverbindung.
-
Das Zugelement kann in einer ersten Ausführungsform eine in der Fahrzeugquerrichtung innerhalb des Seitenschwellers verlaufende Schottwand sein, die seitlich abgekantete Randleisten aufweist. Die Schottwand ist mit ihren Randleisten sowohl am Schwellerinnenteil als auch am Schwelleraußenteil kraftübertragend angebunden. Die Schwellerteile sind bevorzugt im Querschnitt schalenförmig ausgebildet und an ihren seitlichen Profilrändern jeweils über Flanschverbindungen miteinander verbunden, in dem die Profilränder miteinander verschweißt sind. Alternativ dazu kann das Zugelement aus zumindest einem Blech-Zugband ausgebildet sein, das die Schwellerinnen- und -außenteile miteinander kraftübertragend verbindet.
-
Der Fußraum des Kraftfahrzeuges ist bodenseitig durch den Seitenschweller, dem Fahrzeugboden sowie durch einen frontseitigen Fußraumquerträger mit dazugehöriger Stirnwand begrenzt, die allesamt an einem unteren A-Säulenknoten zusammenlaufen. Bei der oben dargelegten speziellen Unfallkonstellation mit nur geringfügiger seitlicher Überdeckung erfolgt die Krafteinleitung nicht über den frontseitigen Längsträger, sondern über den seitlichen Karosserieoberbau sowie insbesondere über das crashzugewandte Fahrzeugrad, das durch den Aufprallimpuls gegen den unteren A-Säulenknoten gedrückt wird. Über den A-Säulenknoten wird dann der Aufprallimpuls in den nach hinten anschließenden Seitenschweller weitergeleitet, der in der oben dargelegten Weise mit Hilfe des Zugelementes verstärkt ist. Zur weiteren Aussteifung des Fußraumes kann bevorzugt der Fahrzeugboden im Bereich des Fußraums zumindest teilweise doppelwandig mit einem Verstärkungsblechteil ausgebildet sein. Das Verstärkungsblechteil kann bevorzugt kraftübertragend zwischen dem Seitenschweller und dem in der Fahrzeugquerrichtung seitlich nach innen versetzten Fahrzeuglängsträger verbunden sein. Auf diese Weise wird über das Verstärkungsblechteil ein Lastpfad bereitgestellt, mit dem bei einer Frontalkollision mit nur geringfügiger Überdeckung die Aufprallkräfte vom Seitenschweller in den Fahrzeuglängsträger eingeleitet werden können.
-
Zur weiteren Aussteifung des Fußraumes kann das Verstärkungsblechteil in der Fahrzeuglängsrichtung mit der vorderen Stirnwand und/oder mit einer hinteren Sitzaufnahme kraftübertragend verbunden sein. Die Sitzaufnahme kann bevorzugt durch Blechumformung im Fahrzeugbodenblech ausgebildet sein. Im Crashfall kann die Sitzaufnahme als Widerlager dienen, gegen das sich das Verstärkungsblechteil im Crashfall abstützen kann.
-
Das Zugelement kann gemäß einer Ausführungsvariante unmittelbar mit dem Schwellerinnenteil oder dem Schwelleraußenteil verbunden sein. Alternativ dazu kann das Zugelement mittelbar unter Zwischenlage eines Weiteren Verstärkungsblechteiles mit den Schwellerinnen- oder -außenteilen verbunden sein. Das weitere Verstärkungsblechteil kann ebenfalls innerhalb des Schweller-Hohlraums angeordnet sein und in der Fahrzeuglängsrichtung aussteifend wirken. Um eine möglichst deformationsfreie Kraftübertragung vom Seitenschweller in den Fahrzeugboden sowie dem Fahrzeuglängsträger zu erreichen, kann das Verstärkungsblechteil, das Schwellerinnenteil und das Zugelement an einer gemeinsamen Verbindungsstelle kraftübertragend miteinander verbunden sein.
-
Das Schwellerinnenteil sowie das in der Fahrzeugquerrichtung nach innen daran anschließende Fahrzeugbodenblech bildet einen sogenannten Fahrzeug-Unterbau. In einem folgenden Fertigungsschritt wird das Schwelleraußenteil mit seinen beiden Profilrändern in Flanschverbindung mit den korrespondierenden Profilrändern des Schwellerinnenteils gebracht. Das Zugelement kann dabei zusammen mit dem Schwelleraußenteil eine Vormontageeinheit bilden, bei der das Zugelement bereits kraftübertragend mit dem Schwelleraußenteil gekoppelt ist. Beim Zusammenbau des Schwellers kann das Zugelement dann in Anlage mit der Innenseite des Schwellerinneniteils gebracht werden und über eine Schraubverbindung bzw. eine Schweißverbindung kraftübertragend mit dem Schwellerinnenteil verbunden werden.
-
Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
-
Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
-
Es zeigen:
-
1 in einer grob schematischen Ansicht von oben einen Pfahlcrash-Versuchsaufbau zur Durchführung einer Frontalkollision mit geringfügiger Überdeckung;
-
2 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene I-I aus der 1;
-
3 eine Ansicht entsprechend der 2 vor dem Zusammenbau des Seitenschwellers;
-
4 einen Ausschnitt aus dem Karosserievorderbau in perspektivischer Darstellung; und
-
5 in einer Explosionsdarstellung den Karosseriebereich am unteren A-Säulen knoten.
-
In der 1 ist ein Versuchsaufbau gezeigt, mit dem ein Pfahlcrash mit einem Kraftfahrzeug 1 durchführbar ist. Mit dem dargestellten Versuchsaufbau kann eine Fahrzeugkollision mit lediglich geringfügiger seitlicher Überdeckung 3 simuliert werden, bei der sich die Aufprallfläche am Fahrzeug weitgehend seitlich außerhalb eines angedeuteten frontseitigen Stoßfängerquerträgers 5 befindet. In dem Kraftfahrzeug 1 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich die zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Bauteile angedeutet. So schließen sich an den Stoßfängerquerträger 5 in der Fahrzeuglängsrichtung x nach hinten zwei Fahrzeuglängsträger 7 an. Die Fahrzeuglängsträger 7 sind in der Fahrzeugquerrichtung y innerhalb an den Vorderrädern 9 vorbeigeführt.
-
Die gestrichelt dargestellten Radhäuser 10 der Vorderräder 9 sind in der Fahrzeuglängsrichtung x nach hinten jeweils durch angedeutete untere A-Säulenknoten 11 begrenzt. Im unteren A-Säulenknoten 11 laufen gemäß der 4 jeweils ein Seitenschweller 13, der Fahrzeugboden 15 sowie eine Stirnwand 17 mit zugehörigem Fußraumquerträger 19 (in der 4 gestrichelt angedeutet) zusammen. Gemäß den 1 und 2 sind die Seitenschweller 13 um einen Querversatz Δy seitlich außerhalb der Fahrzeuglängsträger 7 angeordnet. Wie aus der 2 weiter hervorgeht, ist jeder der Seitenschweller 13 als Hohlprofil mit zwei schalenförmigen Schwellerteilen 21, 22 aufgebaut. Jedes der in etwa U-profilförmigen Schwellerteile 21, 22 weist seitlich hochgezogene Profilränder mit abgekanteten Randflanschen 25 auf. Diese sind im Zusammenbauzustand der 2 jeweils in einer oberen Flanschverbindung 27 und in einer unteren Flanschverbindung 29 miteinander punktverschweißt. Optional kann gemäß der 2 ein Verstärkungsblechteil 31 konturangepasst an der, den Schweller-Hohlraum begrenzenden Innenseite des Schwellerinnenteils 22 angeordnet sein. Die Schwellerinnen- und -außenteile 21, 22 sind zusätzlich zu den oben erwähnten Flanschverbindungen 27, 29 mit einem Zugelement 33 kraftübertragend miteinander verbunden.
-
Das Zugelement 33 ist in den 2 bis 4 beispielhaft ein in Querrichtung y verlaufendes, wandförmiges Schottteil, das randseitig abgewinkelte Randleisten 35 (vgl. 5) aufweist. Die Randleisten 35 des wandförmigen Schottteils 33 sind gemäß der 2 mit dem Schwelleraußenteil 21 in einer Schweißverbindung 37 sowie mit dem Schwellerinnenteil 22 in einer angedeuteten Schraubverbindung 39. An dem Schwellerinnenteil 22 schließt sich gemäß der 2 in der Fahrzeugquerrichtung y nach innen der Fahrzeugboden 15 an. Dieser ist gemäß der 4 durch ein Fahrzeugbodenblech 41 mit zugehörigen Fahrzeuglängsträger 7 gebildet, die jeweils über den Querversatz Δy vom Seitenschweller 13 beabstandet ist. Im Eckbereich des unteren A-Säulenknotens 11 ist der Fahrzeugboden 15 zur Aussteifung des Fußraums doppelwandig mit dem Fahrzeugbodenblech 41 sowie einem Verstärkungsblechteil 43 ausgebildet. Das Verstärkungsblechteil 43 bildet einen Lastpfad zwischen dem Seitenschweller 13 und dem Längsträger 7. Hierzu ist das Verstärkungsblechteil 43 gemäß der 2 mit seiner nach oben abgekanteten Randleiste 45 an einer gemeinsamen Verbindungsstelle 39 kraftübertragend mit dem Zugelement 33 sowie dem Schwellerinnenteil 22 in Verbindung. Gleichzeitig ist das Verstärkungsblechteil 43 mit seiner in der Querrichtung y gegenüberliegenden Randleiste 47 kraftübertragend mit dem Fahrzeuglängsträger 7 in Verbindung. Darüber hinaus ist gemäß der 3 das Verstärkungsblechteil 43 auch kraftübertragend an der vorderen Stirnwand 17 sowie an einer hinteren Sitzaufnahme 49 abgestützt, die durch Blechumformung im Fahrzeugbodenblech 41 ausgebildet ist und bei einer unfallbedingten Krafteinleitung als Widerlager für das Verstärkungsblechteil 43 wirkt.
-
Anhand der 3 wird der Zusammenbau des Schwelleraußenteils 21 und des Schwellerinnenteils 22 erläutert. Demzufolge wird zunächst das Schwelleraußenteil 22 zusammen mit dem Zugelement 33 als eine Vormontageeinheit bereitgestellt, beider das Zugelement 33 mit seinen Randleisten 35 bereits in Schweißverbindung 37 mit dem Schwelleraußenteil 21 ist. Anschließend werden die beiden Schwellerteile 21, 22 in der Pfeilrichtung I zusammengeführt. Dadurch kommen die oberen und unteren Randflansche 25 in Anlage und werden die Schraublöcher 50 am Zugelement 33 und am Schwellerinnenteil 22 zueinander ausgerichtet. In einem weiteren Fertigungsschritt können nunmehr die Randflansche 25 zur Bildung der oberen und unteren Flanschverbindungen 27, 29 miteinander punktverschweißt werden. Nachträglich können dann die Schraubbolzen 49 in den Schraublöchern 50 des Schwellerinnenteils 22 und des Schottteils 33 verschraubt werden. Die untere Schraubverbindung 39 dient dabei als gemeinsame Verbindungsstelle, an der das Verstärkungsblechteil 43, das Schwellerinnenteil 22 sowie das Zugelement 33 als Zugelement kraftübertragend miteinander verbunden sind.
-
Bei einem in der 1 durchführbaren Fahrzeugcrash ergibt sich der folgende Sachverhalt: Aufgrund der weitgehend außerhalb des Längsträgers 7 befindlichen Aufprallfläche erfolgt die Krafteinleitung vorbei am Stoßfängerquerträger 5 unmittelbar in den seitlichen Karosserieoberbau und weiter auf das crashzugewandte, in der 1 linke Vorderrad 9. Die Felge des Vorderrads 9 wird im weiteren Crashverlauf mit einer in der 4 gezeigten Kraft F nach hinten gegen den unteren A-Säulenknoten 11 gedrückt, an dem die Kraft F in den Seitenschweller 13 eingeleitet wird. Dadurch werden die Flanschverbindungen 27, 29 des Seitenschwellers 13 einer Zugbeanspruchung ausgesetzt, bei der zueinander gegenläufige Zugkräfte FZ (2 und 4) in Querrichtung y auf die Flanschverbindungen 27, 29 des Seitenschwellers 13 wirken. Damit die Zugbeanspruchung nicht zu einem Auseinanderreißen der Flanschverbindungen 27, 29 führt, ist unmittelbar hinter dem unteren A-Säulenknoten 11 das Zugelement 33 vorgesehen. Mit dem Zugelement 33 werden die Flanschverbindungen 27, 29 zugentlastet, wodurch ein Auseinanderreißen der Flanschverbindungen 27, 29 zuverlässig verhindert werden kann. Mit dem Zugelement 33 erfolgt zudem eine Krafteinleitung in das Verstärkungsblechteil 43 bis zum Fahrzeuglängsträger 7, ohne dass der crashzugewandte Seitenschweller 13 beschädigt wird.
-
Die Blechteil-Geometrie des Zugelements 33 ist nicht auf die in den Figuren dargestellte Geometrie beschränkt, bei der das Zugelement 33 eine in der Querrichtung y durchgängige Schottwand ist. Vielmehr kann das Zugelement beispielhaft auch aus Blech-Zugbändern aufgebaut sein. Entscheidend ist lediglich, dass im Frontal-Crashfall mit dem Zugelement 33 eine Zugentlastung der Flanschverbindungen 27, 29 erfolgen kann.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
