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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rahmenstruktur für ein Kraftfahrzeug mit einem Längsträger, einem Stoßfängerquerträger, einer in Verlängerung des Längsträgers angeordneten ersten Crashbox und einer zweiten Crashbox, die von der Anordnung aus Längsträger und erster Crashbox schräg zur Seite abzweigt. Eine solche Rahmenstruktur ist aus
JP 2000 062 551 A bekannt.
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Bei dieser bekannten Rahmenstruktur sind erste Crashboxen eines rechten und eines linken Längsträgers an den Enden des geradlinigen Stoßfängerquerträgers aufgenommen, und der Stoßfängerquerträger unterstützt über einen stauchbaren Körper einen mittleren Bereich einer Stoßfängeraußenhaut. Randbereiche des stauchbaren Körpers und der Stoßfängeraußenhaut sind über die zweiten Crashboxen abgestützt, um, wenn das Fahrzeug mit geringer Überdeckung mit einem Hindernis kollidiert, durch Stauchung einer der zweiten Crashboxen Kollisionsenergie aufzuzehren und den Stoß zu dämpfen.
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Eine Aufgabe einer Ausführungsform der Erfindung ist, einen wirksameren Aufbau zur Dämpfung von Kollisionen bei geringer Überdeckung anzugeben.
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Die Aufgabe wird einer Ausgestaltung der Erfindung zufolge gelöst durch eine Rahmenstruktur für ein Kraftfahrzeug, mit einem Längsträger, einem Stoßfängerquerträger, einer in Verlängerung des Längsträgers angeordneten ersten Crashbox und einer zweiten Crashbox, die von der Anordnung aus Längsträger und erster Crashbox schräg zur Seite abzweigt, bei der der Stoßfängerquerträger über die erste Crashbox hinaus zur Seite übersteht und ein äußeres Ende der zweiten Crashbox am Stoßfängerquerträger befestigt ist. Die Seitwärtsverlängerung des Stoßfängerquerträgers verringert die Wahrscheinlichkeit, dass beim Zusammenstoß mit einem scharfkantigen Hindernis die Fahrzeugaußenhaut aufgerissen und die dahinter liegende zweite Crashbox ungestaucht zur Seite gebogen und abgeschert wird. Stattdessen stabilisiert der verlängerte Stoßfängerquerträger die Stoßfängeraußenhaut gegen Aufreißen, und die Verbindung zwischen Stoßfängerquerträger und zweiter Crashbox verhindert, dass diese zur Seite gebogen wird. Indem der überstehende Bereich des Stoßfängerquerträgers einem Stoß nur bei gleichzeitiger Stauchung der zweiten Crashbox nachgeben kann, ist sichergestellt, dass bei einer Kollision mit geringer Überdeckung ein Maximum an Energie aufgenommen wird. Außerdem kann auch die zum Auftreffpunkt auf das Hindernis benachbarte erste Crashbox gestaucht werden und dadurch Stoßenergie aufzehren.
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Wenn ein Verankerungsabschnitt der ersten Crashbox mit dem Längsträger steckverbunden ist, kann er zur Steifigkeit des Längsträgers beitragen und so die Wahrscheinlichkeit verringern, dass durch eine Kollision bei niedriger Geschwindigkeit der Längsträger verformt wird.
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Die Steckverbindung kann hergestellt sein, in dem der Verankerungsabschnitt der ersten Crashbox in den Längsträger eingesteckt ist. Im Überlappungsbereich zwischen Verankerungsabschnitt und erstem Längsträger frei liegende Außenflächen des ersten Längsträgers, insbesondere an dessen oberen und unteren Wänden, stehen dann zur Verfügung, um andere Strukturteile, wie etwa Trägerarme für einen zweiten, unteren Stoßfängerquerträger oder für einen Haubenschlossträger, am Längsträger zu befestigen.
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An einer freiliegenden seitlichen Wand des Längsträgers kann außerdem ein inneres Ende der zweiten Crashbox befestigt sein.
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Wenn der Verankerungsabschnitt der ersten Crashbox in den Längsträger eingesteckt ist, kann die Befestigung des inneren Endes der zweiten Crashbox unmittelbar an der Spitze einer Seitenwand des Längsträgers, überlappend mit dem darin eingesteckten Verankerungsabschnitt, erfolgen.
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Eine solche Befestigung der zweiten Crashbox am Längsträger sollte lösbar sein, um einen Austausch der zweiten Crashbox nach einer Kollision ohne Beeinträchtigung des Längsträgers zu ermöglichen; vorzugsweise erfolgt sie durch Schrauben.
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So kann ein und dieselbe Schraube dazu dienen, die seitliche Wand des Längsträgers sowohl mit einer Stirnwand der zweiten Crashbox als auch mit einer Seitenwand der ersten Crashbox zu verbinden. Insbesondere kann die seitliche Wand des Längsträgers durch die Schraube zwischen der Stirnwand der zweiten Crashbox und der Seitenwand der ersten Crashbox geklemmt sein.
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Alternativ kann das innere Ende der zweiten Crashbox auch an einer Seitenwand der ersten Crashbox befestigt sein. So können beide Crashboxen außerhalb des Fahrzeugs zu einer Baugruppe vormontiert werden, die anschließend am Längsträger befestigt wird.
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In diesem Fall ist das innere Ende der zweiten Crashbox an der Seitenwand vorzugsweise verschweißt.
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Die zweite Crashbox wird im allgemeinen eine kleineren Querschnitt als die erste Crashbox haben.
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Obere und untere Wände der ersten und zweiten Crashbox erstrecken sich vorzugsweise jeweils in einer gleichen Ebene, so dass in den oberen bzw. unteren Wänden der zweiten Crashbox wirkende Stauchungskräfte in obere bzw. untere Wände der ersten Crashbox bzw. des Längsträgers abgeleitet werden können und nicht deren seitliche Wände eindrücken.
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Der Stoßfängerquerträger kann ein Hohlprofil umfassen, an dem die Crashboxen befestigt sind.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
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1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Rahmenstruktur;
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2 ein vergrößertes Detail der Rahmenstruktur in einem horizontalen Schnitt;
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3 einen Schnitt entlang der Ebene III-III aus 2; und
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4 einen zu 2 analogen Schnitt gemäß einer abgewandelten Ausgestaltung.
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1 zeigt in einer Draufsicht eine Teilansicht einer Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs. Die Rahmenstruktur umfasst zwei Längsträger 1, die sich in fachüblicher Weise spiegelbildlich zueinander entlang der linken und rechten Flanke einer Kraftfahrzeugkarosserie erstrecken und von denen der linke Längsträger 1 in 1 teilweise gezeigt ist. Der Längsträger 1 ist ein Hohlprofil, das durch Hydroforming oder durch Verschweißen von zwei tiefgezogenen oder rollgeformten Blechzuschnitten entlang ihrer Längsränder erhalten ist. An einem offenen vorderen Ende des Längsträgers 1 ist eine erste Crashbox 2 montiert. Die Crashbox 2 ist ein langgestreckter Hohlkörper mit einem in die stirnseitige Öffnung des Längsträgers 1 eingreifenden Verankerungsabschnitt 3, einem Stauchabschnitt 4 und einem Übergangsabschnitt 5 zwischen dem Verankerungsabschnitt 3 und dem Stauchabschnitt 4, in welchem an einer äußeren Seitenwand 6 der Crashbox 2 eine zweite, schräg nach vorn und zur Seite abstehende Crashbox 7 montiert ist.
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Wie die erste Crashbox 2 ist die zweite Crashbox 7 ein langgestreckter Hohlkörper, wenn auch von geringerer Breit als erstere, und sie ist an ihrem inneren Ende 8 zum Verschweißen an der Seitenwand 6 schräg abgeschnitten.
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Äußere Enden 9, 10 der Crashboxen 2, 7 sind an einem Stoßfängerquerträger 11, hier in Form eines Hohlprofils, verschweißt. Zwischen dem Stoßfängerquerträger 11 und einer von ihm getragenen Stoßfängeraußenhaut kann ein (in der Fig. nicht dargestellter) stauchbarer Körper, zum Beispiel ein sich über die gesamte Länge des Stoßfängerquerträgers 11 erstreckender Balken aus Hartschaum, angeordnet sein.
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Wenn das Fahrzeug in der in 1 gezeigten Konfiguration, mit geringer Überdeckung, auf ein festes Hindernis 12 stößt, werden beide Crashboxen 2, 7 gestaucht. Während an der ersten Crashbox 2 im Wesentlichen nur Stauchungskräfte in Fahrzeuglängsrichtung wirken, tritt an der zweiten Crashbox 7 auch eine Kraftkomponente in Fahrzeugquerrichtung auf, die das Fahrzeug in seitlicher Richtung, in der Konfiguration der 1 bezogen auf die Fahrtrichtung nach rechts, abdrängt. Bei einer sehr geringen Überdeckung kann die Abdrängwirkung ausreichen, um die Fahrgastzelle im Wesentlichen unverformt am Hindernis vorbeizulenken. Bei dem in der 1 gezeigten Ausmaß an Überdeckung reduziert sich durch die Stauchung der Crashbox 7 die Kraft, die das Hindernis 12 bei einem fortgesetzten Eindringen in die Karosserie auf ein hinter ihr angeordnetes Rad 13 ausüben kann und folglich auch die Kraft, mit der das Rad 13, wenn es von dem Hindernis 12 zurückgedrängt wird, gegen eine Stirnwand der Fahrgastzelle drückt und eventuell die Fahrgastzelle verformt. So trägt die Crashbox 7 auch zu einem verbesserten Insassenschutz bei.
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2 zeigt in einem vergrößerten horizontalen Schnitt den Übergangsabschnitt 5 der ersten Crashbox 2 und dessen Umgebung. Die äußere Seitenwand 6 der ersten Crashbox 2 ist im Übergangsabschnitt 5 nahezu vollständig von dem inneren Ende 8 der zweiten Crashbox 7 bedeckt. Seitenwände 14 der Crashbox 7 sind hier geradlinig dargestellt, sie können jedoch, wie für die äußere Seitenwand 6 und eine innere Seitenwand 15 der Crashbox 2 in deren Stauchabschnitt 4 gezeigt, mit wellenförmigen Ein- oder Ausbuchtungen 16 versehen sein, um ein deterministisch vorhersagbares Stauchverhalten zu gewährleisten.
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Wenn die Crashbox 7 bei einem Zusammenstoß belastet wird, übt sie auf die Seitenwand 6 der Crashbox 2 eine erhebliche einwärts gerichtete, zur Oberfläche der Seitenwand 6 senkrechte Kraft aus. Um sicherzustellen, dass im Laufe der kollisionsbedingten Verformung die Crashbox 7 vor der Seitenwand 6 nachgibt, kann zum einen die Crashbox 7 strukturell schwächer als die Crashbox 2 ausgebildet sein. Da es für eine rationelle Fertigung zweckmäßig ist, Bleche gleicher Stärke für beide Crashboxen 2, 7 zu verwenden, kann der strukturell schwächere Aufbau der Crashbox 7 insbesondere durch einen kleineren Querschnitt, vorzugsweise in Form einer geringeren Breite b7 als der Breite b2 der Crashbox 2, erreicht werden, wie in 2 erkennbar. Denkbar ist, darüber hinaus die Crashbox 2 in ihrem Übergangsabschnitt 5 durch Einziehen einer Querwand, nicht dargestellt, oder durch in etwa in Wirkrichtung der von der Crashbox 7 ausgeübten Druckkraft verlaufende Sicken 17 in oberen und unteren Wänden der Crashbox 2 zu versteifen.
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3 zeigt einen solchen Aufbau im Querschnitt entlang der Ebene III-III aus 2. Die Crashbox 2 ist hier in an sich bekannter Weise aus zwei Profilen 18, 19 mit hutförmigem Querschnitt gebildet, von denen eines die äußere Seitenwand 6 und das andere die dem Motorraum zugewandte innere Seitenwand 15 bildet und die jeweils eine linke bzw. rechte Hälfte einer oberen Wand 20 bzw. einer unteren Wand 21 der Crashbox 2 bilden. Miteinander verschweißte Flansche 23 der beiden Profile 18, 19 stehen von den Wänden 20, 21 nach oben und nach unten ab. Um die von horizontalen Wänden 22 der Crashbox 7 im Kollisionsfall übertragenen Kräfte effizient aufzunehmen, erstrecken sich die oberen und unteren Wände 20, 21 jeweils in einer gleichen Ebene mit den horizontalen Wänden 22.
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4 zeigt in einem zu 2 analogen Schnitt eine Abwandlung der erfindungsgemäßen Rahmenstruktur. Der infolge der Schweißverbindung mit der zweiten Crashbox 7 schwer zu stauchende Übergangsabschnitt 5 der ersten Crashbox 2 ist hier entfallen; statt dessen ist das innere Ende 8 der Crashbox 7 durch eine Stirnplatte 24 verschlossen, die an einer äußeren Seitenwand 25 des Längsträgers 1 mittels derselben Schrauben 26 fixiert ist, die auch den in den Längsträger 1 eingesteckten Verankerungsabschnitt 3 der Crashbox 2 fixieren. Um die Schrauben 26 einsetzen zu können, ist die äußere Seitenwand 14 der Crashbox 7 mit Öffnungen 27 versehen, die mit Schraubenlöchern 28 der Stirnplatte 23 fluchten.
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Bei den oben betrachteten Ausgestaltungen ist der Verankerungsabschnitt 3 der ersten Crashbox 2 jeweils in den Längsträger 1 eingesteckt und mit Schrauben fixiert, die seine Seitenwände 6, 15 von innen gegen die Seitenwände des Längsträgers 1 drücken. Umgekehrt ist jedoch auch ein Aufbau möglich, bei dem die Spitze des Längsträgers 1 in den Verankerungsabschnitt 3 eingreift und dessen Seitenwände außen an denen des Längsträgers 1 anliegen. Bei einem solchen Aufbau kann insbesondere in Abwandlung der Darstellung der 2 der Längsträger 1 bis in den Übergangsabschnitt 5 hinein verlängert sein, um diesen von innen abzustützen und so zu verhindern, dass die äußere Seitenwand 6 unter dem Druck der zweiten Crashbox 7 nachgibt, bevor beide Crashboxen 2, 7 gestaucht sind.
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Es versteht sich, dass die obige detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen zwar bestimmte exemplarische Ausgestaltungen der Erfindung darstellen, dass sie aber nur zur Veranschaulichung gedacht sind und nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend ausgelegt werden sollen. Diverse Abwandlungen der beschriebenen Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalenzbereich zu verlassen. Insbesondere gehen aus dieser Beschreibung und den Figuren auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Längsträger
- 2
- Crashbox
- 3
- Verankerungsabschnitt
- 4
- Stauchabschnitt
- 5
- Übergangsabschnitt
- 6
- äußere Seitenwand
- 7
- Crashbox
- 8
- inneres Ende
- 9
- äußeres Ende
- 10
- äußeres Ende
- 11
- Stoßfängerquerträger
- 12
- Hindernis
- 13
- Rad
- 14
- Seitenwand
- 15
- innere Seitenwand
- 16
- Einbuchtung
- 17
- Sicke
- 18
- Profil
- 19
- Profil
- 20
- obere Wand
- 21
- untere Wand
- 22
- horizontale Wand
- 23
- Flansch
- 24
- Stirnwand
- 25
- Seitenwand
- 26
- Schraube
- 27
- Öffnung
- 28
- Schraubenloch
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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