Dokumentenidentifikation |
DE19858303B4 10.11.2005 |
Titel |
Vorbaustruktur für eine selbsttragende Rohbaukarosserie eines Personenkraftwagens |
Anmelder |
DaimlerChrysler AG, 70567 Stuttgart, DE |
Erfinder |
Lange, Dieter, Dipl.-Ing. (FH), 71069 Sindelfingen, DE; Guré, Dietmar, Dipl.-Ing., 71120 Grafenau, DE |
DE-Anmeldedatum |
17.12.1998 |
DE-Aktenzeichen |
19858303 |
Offenlegungstag |
29.06.2000 |
Veröffentlichungstag der Patenterteilung |
10.11.2005 |
Veröffentlichungstag im Patentblatt |
10.11.2005 |
IPC-Hauptklasse |
B62D 21/12
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IPC-Nebenklasse |
B62D 21/15
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Beschreibung[de] |
Die Erfindung betrifft eine Vorbaustruktur für eine selbsttragende
Rohbaukarosserie eines Personenkraftwagens mit zwei Vorbaulängsträgern, mit denen
ein Funktionsträger an wenigstens vier Befestigungspunkten kraftübertragend verbunden
ist, wobei der Funktionsträger aus zwei Querträgerabschnitten und zwei Längsträgerabschnitten
aufgebaut ist, wobei der Funktionsträger als wenigstens abschnittsweise deformierbares
Bauteil gestaltet ist, und wobei jeder Längsträgerabschnitt mit wenigstens einem
geometrisch bedingten Solldeformationsbereich versehen ist, der bei einer Deformation
der Vorbaulängsträger in Fahrzeuglängsrichtung plastisch deformierbar ist.
Eine Vorbaustruktur mit einem Funktionsträger ist für Mercedes-Benz-Personenkraftwagen
allgemein bekannt. Die Vorbaustruktur weist zwei Vorbaulängsträger auf, an deren
Unterseite mit Hilfe von jeweils zwei in Fahrzeuglängsrichtung zueinander beabstandeten
Befestigungspunkten ein als Funktionsträger dienender Integralträger festgelegt
ist. Der Integralträger trägt ein Antriebsaggregat sowie andere Fahrzeugfunktions-einheiten.
Bei einem Frontalaufprall eines mit einem solchen Integralträger versehenen Personenkraftwagens
kann es zu einer Blockbildung kommen, die die Energieaufnahmefähigkeit der Vorbaustruktur
reduziert.
Um dies zu vermeiden, ist es auch bereits bekannt, die zwei –
in normaler Fahrtrichtung gesehen – hinteren Befestigungspunkte des Integralträgers
an den Vorbaulängsträgern abscherbar zu gestalten, so dass der Integralträger bei
einem entsprechenden Frontalaufprall an diesen Befestigungspunkten von der Vorbaustruktur
getrennt wird und somit keine Blockbildung mehr verursachen kann.
Weiterhin ist aus der DE 195
10 763 A1 ein Fahrzeugaufbau mit einem Montagerahmen bekannt, der zwei
Längsträger, zwei Querträger und zwei Montagepunkte aufweist. Der Montagerahmen
ist einstückig und als deformierbares Bauteil ausgebildet, wobei die Deformierbarkeit
mittels Solldeformationsbereichen erzielt wird, die durch entsprechende Formgebung
definiert sind. Die Deformation ist plastisch und tritt ab einer bestimmten Belastung
ein, beispielsweise in einer Crash-Situation in Fahrzeuglängs richtung.
Es ist außerdem aus der DE
90 02 839 U1 ein Hilfsrahmen bekannt, der zwei Längsarme und zwei Querarme
aufweist, wobei der Hilfsrahmen einstückig aus einem Kunststoff geformt ist und
einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt mit Verstärkungsrippen aufweist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorbaustruktur der eingangs genannten
Art zu schaffen, die eine gegenüber dem Stand der Technik weiter verbesserte Energieaufnahme
bei einem Fahrzeugaufprall ermöglicht.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Bauteil als einstückiges
Gussbauteil aus einem Metallwerkstoff hergestellt ist, der eine so hohe Duktilität
aufweist, dass bei entsprechenden Vorbaubelastungen plastische Deformationen des
Gussbauteiles in den Solldeformationsbereichen entstehen, bevor es zu einem Materialbruch
kommt, und dass als Solldeformationsbereich jeder Längsträgerabschnitt mit einem
Z-förmig vertikal versetzten Abwinklungsbereich versehen ist.
Dadurch wird vorteilhaft gewährleistet, dass zusätzlich zu den Vorbaulängsträgern
auch der Funktionsträger noch zur Energieabsorption bei einem entsprechenden Fahrzeugaufprall
herangezogen wird. Der Funktionsträger kann insbesondere als Fahrschemel oder als
Integralträger gestaltet sein und somit ein Fahrwerk, ein Antriebsaggregat und/oder
Vorderachsteile tragen. Dabei genügt es erfindungsgemäß, wenn der Funktionsträger
bei einer entsprechenden Vorbaudeformation lediglich über einen Teil des Deformationsweges
zur ergänzenden Energieabsorption beiträgt und anschließend bricht, da aufgrund
der vorhandenen Deformation am Funktionsträger der aufgetretene Bruch eindeutig
auf diese Deformation zurückführbar ist, so dass sich bezüglich Produkthaftungsgründen
keine Schwierigkeiten bei der Ursachenforschung ergeben. Die durch die zusätzliche
Energieabsorption des Funktionsträgers insgesamt erhöhte Energieabsorbierbarkeit
der Vorbaustruktur führt im Bereich einer Fahrgastzelle der Rohbaukarosserie zu
einer reduzierten Fußraumintrusion. Vorzugsweise ist der Funktionsträger im Längsträger-Bereich
mit einer Z-förmig vertikal versetzten Abwinklung versehen, die den geometrisch
bedingten Solldeformationsbereich darstellt. Die Z-Form ist dabei eine besonders
vorteilhafte Ausgestaltung, um gezielte Deformationen des Funktionsträgers zu erzielen.
Die Deformierbarkeit entsteht durch die geometrische Gestaltung, die eine Faltung
oder Stauchung der Längsträgerabschnitte bei entsprechenden Deformationen bewirkt.
Der geometrisch bedingte Solldeformationsbereich zwingt auch einen Funktionsträger
aus nicht duktilem Material unter Längskrafteinfluss zu einer Verformung und damit
zur Energieabsorption.
In Ausgestaltung der Erfindung sind die Querträgerabschnitte und die
Längsträgerabschnitte mit einem – im montierten Zustand – nach unten
offenen, U-artigen Schalenprofil versehen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Funktionsträger von
einer Unterseite her mit den Vorbaulängsträgern verschraubt, wobei die Seitenträgerabschnitte
unterhalb der Vorbaulängsträger positioniert sind.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung, das anhand der Zeichnungen dargestellt ist.
1 zeigt in einer Seitenansicht eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorbaustruktur mit einem anzubindenden Funktionsträger,
und
2 in vergrößerter, perspektivischer Darstellung
den Funktionsträger nach 1.
Ein Personenkraftwagen weist eine selbsttragende Rohbaukarosserie
auf, die gemäß 1 mit einer Vorbaustruktur
1 versehen ist. An die Vorbaustruktur 1 schließt – in normaler
Fahrtrichtung gesehen – nach hinten eine Fahrgastzelle 2 an. Der
Personenkraftwagen kann offen oder geschlossen gestaltet sein. Die Vorbaustruktur
1 weist zwei in Fahrzeuglängsrichtung erstreckte Vorbaulängsträger
3 auf, die jeweils an ihren Unterseiten mit zwei in Fahrzeuglängsrichtung
zueinander beabstandeten Aufnahmebereichen 4, 5 für die Festlegung
eines Funktionsträgers 8 versehen sind.
Der Funktionsträger 8 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel
sowohl zur Aufnahme eines Antriebsaggregates als auch zur Aufnahme von Fahrwerkfunktionseinheiten
ausgestaltet. Er bildet somit zum einen einen Integralträger und zum anderen einen
Fahrschemel. Bei nicht dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung kann der
Funktionsträger 8 jedoch auch für die Aufnahme von lediglich einer einzelnen,
entsprechenden Fahrzeugfunktionseinheit oder für die Aufnahme mehrerer, anders gestalteter
Fahrzeugfunktionseinheiten ausgestaltet sein.
Der Funktionsträger 8 ist als einstückiges Metallgußbauteil
gestaltet und weist einen vorderen Querträgerabschnitt 11, zwei an den
vorderen Querträgerabschnitt 11 anschließende Schenkelabschnitte in Form
von seitlichen Längsträgerabschnitten 9 sowie einen weiteren, die Längsträgerabschnitte
9 rückseitig miteinander verbindenden hinteren Querträgerabschnitt
12 auf. Sowohl die beiden Querträgerabschnitte 11, 12
als auch die Längsträgerabschnitte 9 sind als zu einer Seite – im
montierten Zustand zu einer Unterseite – offenes Schalenprofil P (gestrichelte
Darstellung in 2) gestaltet, wobei die Schalenprofile
etwa U-förmig gestaltet sind. An vorderen und hinteren Eckpunkten des Funktionsträgers
8 sind jeweils zwei vordere Befestigungspunkte 6 und zwei hintere
Befestigungspunkte 7 vorgesehen, die exakt auf die Lage der Aufnahmebereiche
4, 5 an den Unterseiten der Vorbaulängsträger 3 abgestimmt
sind. Mittels dieser Befestigungspunkte 6, 7 ist der Funktionsträger
8 gemäß dem strichpunktierten Linienverlauf in 1
von unten her an den Vorbaulängsträger 3 kraftübertragend anbindbar. Zur
kraftübertragenden Festlegung des Funktionsträgers 8 an die beiden Vorbaulängsträger
3 sind stabile Verschraubungen vorgesehen.
Der Gußwerkstoff des einstückigen Funktionsträgers 8 ist
mit einer derartigen Duktilität und Zähigkeit versehen, daß er wenigstens in gewissen
Grenzen plastisch deformierbar ist. Die plastische Deformierbarkeit des Funktionsträgers
8 muß so groß gewählt sein, daß auf Höhe von Solldeformationsbereichen
10 der Längsträgerabschnitte 9 bei einer Deformation der Vorbaulängsträger
3 wenigstens über einen Teil des Defomationsweges eine ergänzende plastische
Deformation des Funktionsträgers 8 im Bereich der Längsträgerabschnitte
9 erfolgt, bevor die Längsträgerabschnitte 9 durch Bruch versagen.
Die beiden Solldeformationsbereiche 10 der Längsträgerabschnitte
9 sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel als Z-förmig vertikal versetzte
Abwinklungsbereiche vorgesehen. Dabei befinden sich die Längsträgerabschnitte
9 nahezu exakt unterhalb der Vorbaulängsträger 3. Bei einer Deformation
der Vorbaulängsträger 3 wird somit aufgrund der Kraftübertragung über die
Befestigungspunkte 6 auf die Längsträgerabschnitte 9. eine Z-artige
Stauchung oder Faltung der Längsträgerabschnitte 9 erfolgen, bevor diese
durch Bruch versagen. Selbstverständlich kann der Funktionsträger 8 auch
noch in seinen übrigen Bereichen plastisch deformierbar gestaltet sein.
Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist
der Funktionsträger als Aufnahmeträger für ein Frontantriebsaggregat gestaltet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die seitlichen Längsträgerabschnitte derart
zu den Unterseiten der Vorbaulängsträger beabstandet, daß sich zwischen den Vorbaulängsträgern
und den zugeordneten Längsträgerabschnitten des Funktionsträgers ein ausreichender
Zwischenraum ergibt, der die Hindurchführung von jeweils einer vorderen Gelenkwelle
des Frontantriebsaggregates für die Aufnahme der Radnaben gewährleistet.
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Anspruch[de] |
- Vorbaustruktur für eine selbsttragende Rohbaukarosserie eines Personenkraftwagens
mit zwei Vorbaulängsträgern, mit denen ein Funktionsträger an wenigstens vier Befestigungspunkten
kraftübertragend verbunden ist, wobei der Funktionsträger aus zwei
Querträgerabschnitten und zwei Längsträgerabschnitten aufgebaut ist, wobei der Funktionsträger
(8) als wenigstens abschnittsweise deformierbares Bauteil gestaltet ist,
und wobei jeder Längsträgerabschnitt (9) mit wenigstens einem geometrisch
bedingten Solldeformationsbereich (10) versehen ist, der bei einer Deformation
der Vorbaulängsträger (3) in Fahrzeuglängsrichtung plastisch deformierbar
ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil als einstückiges Gußbauteil
aus einem Metallwerkstoff hergestellt ist, der eine so hohe Duktilität aufweist,
dass bei entsprechenden Vorbaubelastungen plastische Deformationen des Gußbauteiles
in den Solldeformationsbereichen (10) entstehen, bevor es zu einem Materialbruch
kommt, und dass als Solldeformationsbereich (10) jeder Längsträgerabschnitt
(9) mit einem Z-förmig vertikal versetzten Abwinklungsbereich versehen
ist.
- Vorbaustruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querträgerabschnitte
(12) und die Längsträgerabschnitte (9) mit einem – im montierten
Zustand – nach unten offenen, U-artigen Schalenprofil (P) versehen sind.
- Vorbaustruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Funktionsträger
(8) von einer Unterseite her mit den Vorbaulängsträgern (3) verschraubt
ist, wobei die seitlichen Längsträgerabschnitte (9) unterhalb der Vorbaulängsträger
(3) positioniert sind.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen
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Patent Zeichnungen (PDF)
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