WO2012163487A1 - Vorbaustruktur einer personenkraftwagenkarosserie, die im fall eines versetzten frontalaufpralls eine auf dem vorderrad wirkende abstützstruktur aufweist - Google Patents

Vorbaustruktur einer personenkraftwagenkarosserie, die im fall eines versetzten frontalaufpralls eine auf dem vorderrad wirkende abstützstruktur aufweist Download PDF

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WO2012163487A1
WO2012163487A1 PCT/EP2012/002177 EP2012002177W WO2012163487A1 WO 2012163487 A1 WO2012163487 A1 WO 2012163487A1 EP 2012002177 W EP2012002177 W EP 2012002177W WO 2012163487 A1 WO2012163487 A1 WO 2012163487A1
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WO
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shell
support
front wheel
support structure
stem
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/002177
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Karl-Heinz Blume
Hans Hofele
Matthias Nohr
Jochen Ruf
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Daimler Ag
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Publication date
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/15—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted having impact absorbing means, e.g. a frame designed to permanently or temporarily change shape or dimension upon impact with another body
    • B62D21/152—Front or rear frames
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/11—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted with resilient means for suspension, e.g. of wheels or engine; sub-frames for mounting engine or suspensions
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    • B62D21/15—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted having impact absorbing means, e.g. a frame designed to permanently or temporarily change shape or dimension upon impact with another body
    • B62D21/152—Front or rear frames
    • B62D21/155—Sub-frames or underguards

Definitions

  • the invention relates to a stem structure of a passenger car body, according to the preamble of claim 1.
  • both longitudinal carrier structures of the body shell and components of a front axle, in particular a integral or engine carrier called a subframe, can contribute to the energy reduction.
  • a passenger compartment of the passenger car is largely protected against deformations and intrusions, and the load on occupants of the passenger compartment can be kept very low.
  • Passing by can dissipate only little energy, so that it can come to increased intrusions of the passenger compartment.
  • From DE 102 23 674 A1 discloses a bumper assembly of a motor vehicle, which has a stem with a cross member, which is attached by means of horn-shaped corner parts to inner side members of the motor vehicle support structure.
  • the cross member can be decoupled from the corner parts, so that when one also as an offset impact designated offset frontal impact only the affected corner part must be replaced.
  • a body stem is apparent in which at the level of a front wheel, a component is arranged, which is displaced in a frontal impact with low structural overlap in the direction of the Vorrades, punctures the tire and engages the wheel rim to the front wheel to turn. In this way, penetration of the front wheel into the foot region of the passenger compartment is to be avoided.
  • the component is attached to a pulled down in front of the front wheel of the upper side member so that it can only be used in a specially designed stem, but not in standard carcass stems.
  • Such a front structure of a passenger car body includes a
  • Biegequer which is held on two longitudinal members of the shell of the porch structure.
  • the longitudinal members are spaced apart in the vehicle transverse direction. Furthermore, in a staggered frontal impact with a front wheel of the
  • the support structure according to the invention is particularly advantageous in load cases with very little overlap, so if the respective, laterally arranged next to the front wheel inner, lower side member of the collision partner is not activated acted upon.
  • the shell and / or subframe, in particular integral support provided support structure displaced against the front wheel is supported there, so to speak, and thus forms an additional load path or a bond between the front wheel and subframe, in particular integral support.
  • the aim is to allow load transfer into the integral carrier or via the integral carrier into the shell structure through the lateral support structure and thus contribute to the energy reduction.
  • the lateral support Alternatively or in addition to the connection to the integral support, the lateral support
  • Support structure for example, be connected to the existing side rail structures.
  • a connection of the lateral support structure on its outside to a wheel arch structure can additionally be provided.
  • other structures such as longitudinal and transverse beams can be used to connect the support structures. This is intended to ensure stabilization of the lateral structure while driving and, at the same time, to increase the rigidity in the stem.
  • the support structure allows the inclusion of at least part of the impact energy and the activation of not directly activated in the event of a crash shell structures of the stem structure by the impact energies are introduced via the support structure in the shell, even if the space provided for this Vorbaumtruktur due to the low coverage with the
  • Collision partner is not activated directly because the barrier moves past it.
  • the passenger compartment is thus largely protected against deformations and intrusions even in such a load case with only slight overlap, so that the forces acting on occupants of the passenger compartment loads can be kept low.
  • the part of the front structure which is advantageously activated by the support structure is, for example, longitudinal member structures which comprise the side members which are spaced apart in the vehicle transverse direction and into which the impact energies can be introduced in the case of accidental application of force to the support structure.
  • the side members can support the initiated impact forces, at least partially convert into deformation energy and distribute it in other structures of the shell of the porch structure. This therefore means that at least one of the support structures formed by the longitudinal beams
  • (Main) load paths at least one additional load path is formed over which the Impact energies can be at least partially taken up and introduced into the shell.
  • the corresponding structures of the shell can be activated and acted upon with impact energy and reduce the impact energy accordingly.
  • the corresponding front wheels at least partially disposed in the respective wheel arches and there is a frontal impact with only a slight overlap, in which the barrier mainly on one side of the stem structure on one of the support structures, at least this is a support structure in the lateral region of the front structure in Support system moves with the corresponding, arranged in the vehicle longitudinal direction behind this one support structure front wheel.
  • Support structures for example, on an integral support for holding a
  • Attached front structure so by the support of at least one support structure on the rear wheel arranged behind a composite between the front wheel and the integral support on the corresponding support structure created, so that a particularly advantageous introduction of impact energy into or over the support structure and the integral support in the shell is possible.
  • the shell can contribute to reducing the impact energy and protect the occupants.
  • the supporting structure can be connected to the longitudinal carrier structures, in particular to a longitudinal carrier.
  • the support structure is connected in particular on its outer side in the vehicle transverse direction on the shell and in particular on a respective wheel arches at least partially limiting shell component.
  • the support structure on longitudinal and / or cross members of the front structure or the shell, thereby realizing a particularly advantageous energy input into the shell, so that the shell as early as possible in the course of the impact on the vehicle front on the degradation the impact energies can participate.
  • a stabilization of lateral structures of the front structure during driving can be ensured as well as the stem structure stiffened.
  • the support structure is formed integrally with the integral support.
  • the integral carrier can be held, for example, on the front structure, in particular on the inner lower side members.
  • Integral carrier which keeps the number of parts and the weight of the stem structure low.
  • the support structure is formed as a respective element separate from the integral support and the shell, and as
  • Biegequer is held on the longitudinal members, formed separate element and is mounted as a mounting perimeter on the longitudinal members and / or on the energy absorbing elements.
  • Support structure for example, at least one support element, at least
  • the support element may be at least substantially tubular and / or flat and / or cup-shaped.
  • the support element is at least substantially made of a metallic material such as a steel or a
  • the support structure is formed of a composite material, in particular a fiber composite, or of a plastic material. Furthermore, in an area relative to the vehicle longitudinal direction between respective suspension legs of the front structure and respective front headlights at least one, in particular flat
  • Absorption element to be integrated which provides for a very advantageous energy absorption in different frontal impact scenarios, however, especially in a frontal impact with low coverage.
  • stem structure according to the invention at least one support structure, as described above or according to
  • the support structure is preferably arranged on the driver's side. If such a support structure is required on both sides of the passenger car, then these are preferably formed identically.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a front view of a
  • Fig. 2 is a schematic perspective view of the front structure of FIG. 1 obliquely from the front to the left side of the passenger car and
  • Fig. 3 is a schematic side view of the stem structure according to FIGS. 1 and
  • 1 to 3 show a front structure 10 of a body 12 of a
  • the front structure 10 includes a bumper device with a bending cross member 16 which is held on inner, lower side members 18 and 20 of a first longitudinal beam level, preferably lower longitudinal beam plane of the shell 22 of the front structure 10.
  • the longitudinal members 18, 20 are spaced apart in the vehicle transverse direction.
  • wheel arches 24, 26 are at least partially formed, which are spaced apart in the vehicle transverse direction.
  • respective front wheels 28, 30 of a front axle of the passenger car 14 are arranged in the wheel arches 24, 26 at least in regions.
  • the front wheels 28; 30 are sprung via respective struts 32, 34 supported on the shell 22 and damped.
  • the struts 32, 34 are supported on the one hand on a respective wheel carrier and on the other hand on respective damper domes 36, 38 of the shell 22.
  • the stem structure 10 comprises respective support structures 40 and 42 with a respective support element 44, 46, which the respective wheel arches 24, 26 and thus the front wheels 28, 30 in the vehicle longitudinal direction to cover forward and in
  • the bending cross member 16 has with view towards the front wheels only a very small overlap with these.
  • the exemplary one-piece support members 44, 46 are formed in the embodiment shown in the figures substantially L-shaped and have a substantially extending in the vehicle vertical direction first longitudinal region 48 and 50 and a substantially extending in the vehicle transverse direction second longitudinal region 52 and 54 respectively.
  • the transition region between the first and second longitudinal region is curved. Since both support elements 44 and 46 are identically constructed and fastened in the same way to the body shell, their attachment will be explained in more detail below with reference to the support element 44.
  • the support element 44 is connected to the free end or leg of its second length portion 52, which is substantially parallel to an imaginary
  • the integral support 60 serves to keep a drive unit, such as an internal combustion engine, for driving the passenger car 14 on the front structure 10.
  • the integral support 60 is attached to the shell 22.
  • the first length portion 48 of the support member 44 is arranged substantially centrally to the front wheel 28 and coupled in its end with a bracket which in turn in the region of the free end of the bending cross member 16 at this and also at the wheel well 24 or a Part of the wheel arch 24 forming shell structural member 56 is attached.
  • This curved, the shape of the wheel housing 24 with ausciosciosgende structural component 56 extends high up to an upper side rail level and is fixed there accordingly.
  • the structural component 56 itself is connected near its connection region to the support element 44 by means of a connecting and support strut laterally also on the inner side member 18.
  • the support element 44 - viewed in the direction of the vehicle front - is arranged in overlap with the front wheel 28, so that in the case of a crash-induced rearward displacement of the support element 44, the front wheel 28 is taken or the support member 44 can be supported on the front wheel 28.
  • the support member 44 is integrated into the front structure, that although it is a mounting part or a mounting part could be part of the same and in the event of a crash, the forces laterally in the shell or shell structures, in particular directly into the side member structures or the integral carrier in the porch structures on or forwards, where they can be at least partially absorbed.
  • a possible impact region P is indicated by way of example, in which, in particular, predominantly the accidental application of force to the support structure 40 as a result of the head-on collision of the passenger car 14 can occur on the barrier with only slight overlap.
  • Support member 44 is formed, whereby a first load path is created in the frontal structure 10 in the frontal impact and the associated accidental application of force. Impact energy can be absorbed and introduced into the integral carrier 60 via this first load path and can be further introduced from this into the shell of the front-end structure 10. As a result, further shell structures of the front structure 10 and formed by this further load paths are activated and with impact energy
  • a load introduction into or via the integral support 60 into the shell for example also into the side member 18, to which the integral support 60 is fastened, inter alia, so that the shell can contribute early to the energy reduction.
  • a second load path from the support element 44 in the front structure, namely the bending cross member 16 is formed by means of the holder, via which the support member 44 is attached to the bending cross member, which in turn is preferably coupled via crash boxes with the side rails 18, 20. Further load paths from the support element 44 in the front structure, in particular the side member structures are on the connection of the shell structural component 56 of the wheel arch and the lateral support or connection of this
  • Structural component 56 is realized by means of the connecting and support strut on the laterally adjacent, inner lower side member 18 realized.
  • the passenger compartment of the passenger car 14 can be at least largely protected against deformation and intrusions, particularly in the case of the impact of the passenger car 14 on the barrier with only slight overlap, so that the loads acting on the occupants of the passenger compartment can be kept to a particularly low level.
  • the support elements 44, 46 are at least substantially tubular and allow a particularly advantageous absorption and initiation of the impact energy in particular in the integral support 60, then the impact energy can be introduced into the shell 22 and distributed in this.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorbaustruktur (10) einer Personenkraftwagenkarosserie (12), mit einem an zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandeten Längsträgern (18, 20) des Rohbaus (22) der Vorbaustruktur (10) gehaltenen Biegequerträger (16) und mit einem, bei einem versetzten Frontalanprall mit einem Vorderrad zusammenwirkenden Bauteil. Die Vorbaustruktur zeichnet sich durch ein Bauteil aus, das zumindest mittelbar an dem benachbart zum Vorderrad angeordneten Längsträger befestigt oder an einem mit dem Rohbau verbundenen Hilfsrahmen vorgesehen und als Abstützstruktur (40, 42) ausgebildet ist, welche -in Vorwärtsfahrtrichtung des Personenkraftwagens gesehen- bis in einen Bereich vor dem Vorderrad hineinragt, so dass bei einem versetzten Frontalanprall die Abstützstruktur sich am Vorderrad abstützen und so eine Lasteinleitung in beziehungsweise über den Hilfsrahmen in die Vorbaustruktur des Rohbaus erfolgen kann.

Description

VORBAUSTRUKTUR EINER PERSONENKRAFTWAGENKAROS SERIE , DIE IM FALL EINES VERSETZTEN FRONTALAUFPRALLS EINE AUF DEM VORDERRAD WIRKENDE ABSTÜTZ STRUKTUR AUFWEIST
Die Erfindung betrifft eine Vorbau struktur einer Personenkraftwagenkarosserie, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
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, das heißt, diese können sich
energieabsorbierend deformieren und tragen so zumindest zu einem Teil zum Abbau von Aufprallenergien bei. Dabei können sowohl Längsträgerstrukturen des Karosserierohbaus sowie Komponenten einer Vorderachse, insbesondere ein auch als Fahrschemel bezeichneter Integral- oder Motorträger zum Energieabbau beitragen. Durch diesen Energieabbau in der beziehungsweise durch die Vorbaustruktur wird eine Fahrgastzelle des Personenkraftwagens weitgehend vor Deformationen und Intrusionen geschützt und die Belastung auf Insassen der Fahrgastzelle kann sehr gering gehalten werden.
Es hat sich gezeigt, dass bekannte Rohbaustrukturen bei einem Frontalanprall mit geringer Überdeckung, bei dem durch den Anprall an einer Barriere beziehungsweise einem Pfahl oder dergleichen die Längsträgerstrukturen im Front-A/orbaubereich nicht beaufschlagt werden, die Barriere also an den vorderen Längsträgerstrukturen
vorbeifährt, nur wenig Energie abbauen können, so dass es zu erhöhten Intrusionen der Fahrgastzelle kommen kann.
Aus der DE 102 23 674 A1 geht eine Stoßfängeranordnung eines Kraftfahrzeugs hervor, die einen Vorbau mit einem Querträger aufweist, der mittels hörnerförmiger Eckteile an inneren Längsträger der Kraftfahrzeugtragstruktur angebracht ist. Im Crashfall ist der Querträger von den Eckteilen abkoppelbar, so dass bei einem auch als Offset-Aufprall bezeichneten versetzten Frontalaufprall nur das jeweils betroffene Eckteil ausgetauscht werden muss.
Aus der DE 10 2006 023 550 A1 geht ein Karosserievorbau hervor, bei dem auf Höhe eines Vorderrades ein Bauteil angeordnet ist, das bei einem Frontalanprall mit geringer Strukturüberdeckung in Richtung des Vorrades verlagert wird, dessen Reifen durchstößt und an der Radfelge angreift, um das Vorderrad zu drehen. Hierdurch soll ein Eindringen des Vorderrads in den Fußbereich der Fahrgastzelle vermieden werden. Das Bauteil ist an einem vor das Vorderrad heruntergezogenen oberen Längsträger befestigt, so dass dieses nur bei einem speziell hierfür ausgerichteten Vorbau einsetzbar ist, nicht aber bei Standard-Rohbauvorbauten.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorbau struktur einer
Personenkraftwagenkarosserie bereitzustellen, welche ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorbaustruktur mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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. Des Weiteren ist ein bei einem versetzten Frontalanprall mit einem Vorderrad des
Personenkraftwagens zusammenwirkendes Bauteil vorgesehen, welches
erfindungsgemäß zumindest mittelbar an dem benachbart zum Vorderrad angeordneten, vorzugsweise inneren, unteren Längsträger befestigt oder an einem mit dem Rohbau verbundenen Hilfsrahmen gehalten und als Abstützstruktur ausgebildet ist, welche -in Vorwärtsfahrtrichtung des Personenkraftwagens gesehen- bis in einem Bereich vor dem Vorderrad hineinragt, so dass bei einem versetzten Frontalanprall die Abstützstruktur sich am Vorderrad abstützen und so eine Lasteinleitung in beziehungsweise über den Hilfsrahmen in die Vorbaustruktur des Rohbaus erfolgen kann.
Die erfindungsgemäße Abstützstruktur ist insbesondere bei Lastfällen mit sehr geringer Überdeckung vorteilhaft, also wenn der jeweilige, seitlich neben dem Vorderrad angeordnete innere, untere Längsträger von dem Kollisionspartner gerade nicht mehr aktiviert beaufschlagt wird. In diesem Fall wird die am Rohbau und/oder am Hilfsrahmen, insbesondere Integralträger vorgesehene Abstützstruktur gegen das Vorderrad verlagert, stützt sich dort quasi ab und bildet dadurch einen zusätzlichen Lastpfad beziehungsweise einen Verbund zwischen Vorderrad und Hilfsrahmen, insbesondere Integralträger. Ziel dabei ist, durch die seitliche Abstützstruktur eine Lasteinleitung in den Integralträger beziehungsweise über den Integralträger in die Rohbaustruktur zu ermöglichen und somit zum Energieabbau beizutragen.
Alternativ oder zusätzlich zur Anbindung am Integralträger kann die seitliche
Abstützstruktur beispielsweise auch an den vorhandenen Längsträgerstrukturen angebunden werden. Eine Anbindung der seitlichen Abstützstruktur an ihrer Außenseite zu einer Radhausstruktur kann zusätzlich vorgesehen werden. Alternativ oder zusätzlich hierzu können weitere Strukturen wie zum Beispiel Längs- und Querträger zur Anbindung der Abstützstrukturen genutzt werden. Damit soll eine Stabilisierung der seitlichen Struktur im Fahrbetrieb sichergestellt und gleichzeitig einer Erhöhung der Steifigkeit im Vorbau erzielt werden.
Festzuhalten bleibt also, dass die Abstützstruktur die Aufnahme zumindest eines Teils der Aufprallenergien und die Aktivierung von im Crashfall nicht direkt von der Barriere aktivierten Rohbaustrukturen der Vorbau struktur ermöglicht, indem die Aufprallenergien über die Abstützstruktur in den Rohbau eingeleitet werden, auch wenn die hierfür vorgesehene Vorbaustruktur aufgrund der geringen Überdeckung mit dem
Kollisionspartner nicht direkt aktiviert wird, weil sich die Barriere daran vorbeibewegt.
Mittels der Abstützstruktur wird also auch bei einem solchen Lastfall mit nur geringer Überdeckung die Fahrgastzelle weitgehend vor Deformationen und Intrusionen geschützt, so dass die auf Insassen der Fahrgastzelle wirkenden Belastungen gering gehalten werden können.
Bei dem durch die Abstützstruktur vorteilhafterweise aktivierten Teil der Vorbaustruktur handelt es sich beispielsweise um Längsträgerstrukturen, die die in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandeten Längsträger umfassen, in welche die Aufprallenergien bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung der Abstützstruktur eingeleitet werden können.
Ferner können die Längsträger die eingeleiteten Aufprallkräfte 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
(Haupt-)Lastpfade mindestens ein 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.
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 Halten 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 beziehungsweise über die Abstützstruktur und den Integralträger in den Rohbau ermöglicht ist. Somit kann der Rohbau zum Abbau der Aufprallenergien beitragen und die Insassen schützen.
Alternativ oder zusätzlich zur Anbindung am Integralträger kann die Abstützstruktur an den Längsträgerstrukturen, insbesondere an einem Längsträger, angebunden sein.
Alternativ oder zusätzlich ist es ebenso möglich, dass die Abstützstruktur insbesondere auf ihrer in Fahrzeugquerrichtung äußeren Seite am Rohbau und insbesondere an einem die jeweiligen Radhäuser zumindest bereichsweise begrenzenden Rohbauteil angebunden ist.
Alternativ oder zusätzlich ist es darüber hinaus möglich, die Abstützstruktur an Längsund/oder Querträgern der Vorbaustruktur bzw. des Rohbaus anzubinden, um dadurch eine besonders vorteilhafte Energieeinleitung in den Rohbau zu realisieren, damit der Rohbau möglichst frühzeitig im Verlauf des Anpralls an der Fahrzeugfront 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.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Abstützstruktur einstückig mit dem Integralträger ausgebildet. Der Integralträger kann beispielsweise an der Vorbaustruktur, insbesondere an den inneren unteren Längsträgern gehalten sein. Mit anderen Worten ist die Abstützstruktur fester und integraler Bestandteil des
Integralträgers, was die Teileanzahl und das Gewicht der Vorbaustruktur gering hält.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Abstützstruktur als jeweiliges von dem Integralträger und dem Rohbau separates Element ausgebildet und als
Montageumfang an dem Integralträger und dem Rohbau befestigt. Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Abstützstruktur als von den Längsträgern und von
Energieabsorptionselementen der Vorbaustruktur, über die beispielsweise der
Biegequerträger an den Längsträgern gehalten ist, separates Element ausgebildet und als Montageumfang an den Längsträgern und/oder an den Energieabsorptionselementen befestigt ist.
Zur Realisierung eines gewünschten Energieabsorptionsvermögens umfasst die
Abstützstruktur beispielsweise mindestens ein Abstützelement, das zumindest
bereichsweise einen Hohlquerschnitt aufweist. Dabei kann das Abstützelement zumindest im Wesentlichen rohrförmig und/oder flächig und/oder schalenförmig ausgebildet sein.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist das Abstützelement zumindest im Wesentlichen aus einem metallischen Werkstoff wie beispielsweise einem Stahl oder einem
Leichtmetall, insbesondere einer Aluminiumlegierung, gebildet. Ebenso ist es möglich, dass die Abstützstruktur aus einem Verbundwerkstoff, insbesondere einem Faserverbund, oder aus einem Kunststoffwerkstoff gebildet ist. Ferner kann in einem Bereich bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung zwischen jeweiligen Federbeindomen der Vorbaustruktur und jeweiligen Frontscheinwerfern wenigstens ein, insbesondere flächiges
Absorptionselement integriert sein, das bei unterschiedlichen Frontalaufprallszenarien jedoch insbesondere bei einem Frontalaufprall mit geringer Überdeckung für eine sehr vorteilhafte Energieabsorption sorgt.
Festzuhalten bleibt noch, dass die erfindungsgemäße Vorbaustruktur mindestens eine Abstützstruktur, wie sie vorstehend beschriebenen ist beziehungsweise gemäß
wenigstens einem der Patentansprüche ausgebildet ist, aufweist. In diesem Fall ist die Abstützstruktur vorzugsweise auf der Fahrerseite angeordnet. Sollte auf beiden Seiten des Personenkraftwagens eine derartige Abstützstruktur gefordert sein, so sind diese vorzugsweise identisch ausgebildet.
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.
Dabei zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Vorderansicht eines
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen, lediglich teilweise dargestellten Vorbaustruktur einer Personenkraftwagenkarosserie;
Fig. 2 eine schematische Perspektivansicht der Vorbaustruktur gemäß Fig. 1 von schräg vorne auf die linke Seite des Personenkraftwagens und
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht der Vorbaustruktur gemäß den Fig. 1 und
2.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Vorbaustruktur 10 einer Karosserie 12 eines
Personenkraftwagens 14. Die Vorbaustruktur 10 umfasst eine Stoßfängereinrichtung mit einem Biegequerträger 16, welcher an inneren, unteren Längsträger 18 und 20 einer ersten Längsträgerebene, vorzugsweise unteren Längsträgerebene, des Rohbaus 22 der Vorbaustruktur 10 gehalten ist. Die Längsträger 18, 20 sind in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandet.
Durch den Rohbau 22 sind zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Radhäuser 24, 26 zumindest teilweise gebildet, die in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandet sind. Wie aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlich, 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.
Die Vorbaustruktur 10 umfasst jeweilige Abstützstrukturen 40 und 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. Der Biegequerträger 16 weist mit Blickrichtung auf die Vorderräder eine nur sehr geringe Überdeckung mit diesen auf.
Die vorzugsweise einteiligen Abstützelemente 44, 46 sind bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen L-förmig ausgebildet und weisen einen im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung verlaufenden ersten Längenbereich 48 beziehungsweise 50 und einen im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden zweiten Längenbereich 52 beziehungsweise 54 auf. Der Übergangsbereich zwischen den ersten und zweiten Längenbereich ist gekrümmt ausgebildet. Da beide Abstützelemente 44 und 46 identisch ausgebildet und in gleicher Weise am Karosserierohbau befestigt sind, wird deren Befestigung im Folgenden anhand des Abstützelements 44 näher erläutert.
Das Abstützelement 44 ist mit dem freien Ende beziehungsweise Schenkel seines zweiten Längenbereichs 52, der im Wesentlichen parallel zu einer gedachten
Horizontalen und in Fahrzeugquerrichtung ausgerichtet ist, an einem auch als
Hilfsrahmen bezeichneten Integralträger 60 der Vorbau struktur 10 befestigt und zwar an einem vorderen Querträgerelement des Integralträgers 60. Der Integralträger 60 dient dabei dazu, ein Antriebsaggregat, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine, zum Antreiben des Personenkraftwagens 14 an der Vorbaustruktur 10 zu halten. Dazu ist der Integralträger 60 an dem Rohbau 22 angebracht.
Wie aus Figur 1 ersichtlich, ist der erste Längenbereich 48 des Abstützelements 44 im Wesentlichen mittig zum Vorderrad 28 angeordnet und in seinem Endbereich mit einer Halterung gekoppelt, die wiederum im Bereich des freien Endes des Biegequerträgers 16 an diesem und auch am Radhaus 24 beziehungsweise einem einen Teil des Radhauses 24 bildenden Rohbau-Strukturbauteil 56 befestigt ist. Dieses gekrümmte, die Form des Radhauses 24 mit ausprägende Strukturbauteil 56 verläuft hoch bis zu einer oberen Längsträgerebene und ist dort entsprechend befestigt. Das Strukturbauteil 56 selbst ist nahe seines Anbindungsbereichs an das Abstützelement 44 mittels einer Verbindungsund Abstützstrebe seitlich auch am inneren Längsträger 18 angebunden.
Wichtig ist, dass das Abstützelement 44 -mit Blickrichtung auf die Fahrzeugfront gesehen- in Überdeckung mit dem Vorderrad 28 angeordnet ist, so dass bei einer crashbedingten Rückverlagerung des Abstützelements 44 auch das Vorderrad 28 getroffen wird beziehungsweise das Abstützelement 44 sich am Vorderrad 28 abstützen kann. Wie vorstehend beschrieben, ist das Abstützelement 44 so in die Vorbaustruktur integriert, dass es obwohl es ein Montageteil ist beziehungsweise ein Montageteil sein könnte einen Teil derselben bildet und im Crashfall die Kräfte seitlich in den Rohbau beziehungsweise die Rohbaustrukturen, insbesondere direkt in die Längsträgerstrukturen oder über den Integralträger in die Vorbaustrukturen ein- beziehungsweise weiterleitet, wo sie zumindest teilweise absorbiert werden können.
In den Fig. 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.
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, bei der der benachbart angeordnete Längsträger 18 von der Barriere gerade nicht getroffen und damit nicht aktiviert wird und sich an dieser vorbei in Richtung auf das Vorderrad 28 bewegt, 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, beispielsweise auch in den Längsträger 18, an dem der Integralträger 60 unter anderem befestigt ist, so dass der Rohbau frühzeitig zum Energieabbau beitragen kann. Ein zweiter Lastpfad vom Abstützelement 44 in die Vorbaustruktur, nämlich den Biegequerträger 16, wird mittels der Halterung gebildet, über die das Abstützelement 44 am Biegequerträger angebracht ist, der seinerseits vorzugsweise über Crashboxen mit den Längsträgern 18, 20 gekoppelt ist. Weitere Lastpfade vom Abstützelement 44 in die Vorbaustruktur, insbesondere die Längsträgerstrukturen werden über die Anbindung des Rohbau-Strukturbauteils 56 des Radhauses und der seitlichen Abstützung beziehungsweise Anbindung dieses
Strukturbauteils 56 mittels der Verbindungs- und Abstützstrebe am seitlich benachbart angeordneten, inneren unteren Längsträger 18 realisiert.
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.
Die Abstützelemente 44, 46 sind dabei zumindest im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet und ermöglichen eine besonders vorteilhafte Aufnahme und Einleitung der Aufprallenergie insbesondere in den Integralträger 60, über den dann die Aufprallenergie in den Rohbau 22 eingeleitet und in diesem verteilt werden kann.

Claims

Patentansprüche
1 . Vorbaustruktur (10) einer Personenkraftwagenkarosserie (12) mit einem an zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandeten Längsträgern (18,20) des Rohbaus (22) der Vorbaustruktur (10) gehaltenen Biegequerträger (16) und mit einem, bei einem versetzten Frontalanprall mit einem Vorderrad
zusammenwirkendes Bauteil,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Bauteil zumindest mittelbar an dem benachbart zum Vorderrad angeordneten Längsträger befestigt und/oder an einem mit dem Rohbau verbundenen Hilfsrahmen vorgesehen und als Abstützstruktur (40,42) ausgebildet ist, welche -in
Vorwärtsfahrtrichtung des Personenkraftwagens gesehen- bis in einen Bereich vor dem Vorderrad hineinragt, so dass bei einem versetzten Frontalanprall die
Abstützstruktur (40,42) sich am Vorderrad abstützen und so eine Lasteinleitung zumindest in beziehungsweise über den Hilfsrahmen in die Vorbaustruktur des Rohbaus erfolgen kann.
2. Vorbaustruktur (10) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abstützstruktur (40,42) integraler Bestandteil des Hilfsrahmen, insbesondere Integralträgers (60) zum Halten eines Antriebsaggregats an der Vorbaustruktur (10) ist.
3. Vorbaustruktur (10) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abstützstruktur (40,42) einstückig mit dem Integralträger (60) ausgebildet ist.
4. Vorbaustruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Abstützstruktur (40,42) ein Montageteil zur Anbringung am Hilfsrahmen und/oder Rohbau ist.
5. Vorbaustruktur (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abstützstruktur (40,42) an einem der Längsträger (18,20) der Vorbau struktur (10) und/oder an einem Energieabsorptionselement der Vorbaustruktur (10) befestigt ist.
6. Vorbaustruktur (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abstützstruktur (40,42) am Rohbau (22), insbesondere im Bereich der
Radhäuser (24, 26), befestigt ist.
7. Vorbaustruktur (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abstützstruktur (40,42) mindestens eine Flächenelement und/oder zumindest ein im Wesentlichen rohrförmiges Profil (44,46) und/oder Schalenelement umfasst.
8. Vorbaustruktur (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen jeweiligen, in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandeten
Federbeindomen (36, 38) und jeweiligen Frontscheinwerfern der Vorbaustruktur (10) jeweils zumindest ein, insbesondere flächiges, Energieabsorptionselement angeordnet ist.
PCT/EP2012/002177 2011-05-28 2012-05-23 Vorbaustruktur einer personenkraftwagenkarosserie, die im fall eines versetzten frontalaufpralls eine auf dem vorderrad wirkende abstützstruktur aufweist WO2012163487A1 (de)

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