Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
CRASH STRUCTURE FOR AN AUTOMOTIVE SHELL STRUCTURE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/101348
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an automotive shell structure (1) having two longitudinal beams (2) disposed on every side of the shell structure (1), which beams are provided with energy-absorbing elements (3) on their front ends. In order to improve passenger crash protection, additional energy-absorbing means are provided which pass the impact energy in a targeted manner to other areas of the shell structure (1).

Inventors:
SCHEFFZUEK MATTHIAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/003962
Publication Date:
November 25, 2004
Filing Date:
April 15, 2004
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
DAIMLER CHRYSLER AG (DE)
SCHEFFZUEK MATTHIAS (DE)
International Classes:
B62D21/11; B62D21/15; (IPC1-7): B62D21/15
Foreign References:
EP1256510A12002-11-13
EP0926048A21999-06-30
US20030075951A12003-04-24
DE19812701A11999-09-30
DE10036396A12002-02-07
Attorney, Agent or Firm:
Bergen-babinecz, Katja (Intellectual Property Management IPM-C106, Stuttgart, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche
1. KraftwagenRohbaustruktur (1) mit an jeder Seite der Rohbaustruktur (1) angeordneten im Wesentlichen parallel verlaufenden Längsträgern (2), wo bei an den in Fahrtrichtung nach vorne weisenden Enden der Längsträger (2) Energieaufnahmeelemente (3) vorgesehen sind, welche im Falle eines Aufpralls Aufprallenergie ab sorbieren sowie Aufprallenergie in die Längsträger (2) einleiten, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche Mittel zur Energieaufnahme vorgesehen sind, die die Aufprallenergie gezielt in andere Bereiche der Rohbaustruktur (1) einleiten.
2. KraftwagenRohbaustruktur (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen sich zwischen den Längsträgern (2) erstreckenden dienenden Integralträger (5).
3. KraftwagenRohbaustruktur (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Mittel zur Energieaufnahme am in Fahrtrichtung nach vorne weisenden Ende des Integralträ gers (5) angeordnet sind.
4. KraftwagenRohbaustruktur (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Mittel zur Energieaufnahme als Crashbox (13) ausgebildet sind.
5. KraftwagenRohbaustruktur (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Crashbox (13) an jeder Seite des in Fahrtrichtung nach vorne weisenden Endes des Integralträ gers (5) vorgesehen ist.
6. KraftwagenRohbaustruktur (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Integralträger (5) Aufnahmen aufweist, deren Form an die Form der Crashboxen (13) angepasst sind.
7. KraftwagenRohbaustruktur (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Crashboxen (13) über einen Querträger (14) mit einander verbunden sind.
8. KraftwagenRohbaustruktur (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (14) mehrteilig ausgebildet ist.
9. KraftwagenRohbaustruktur (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (14) aus einem rechten und einem lin ken Querträgerteil (15) besteht, wobei die beiden Quer trägerteile (15) mit einem Ende mit der Crashbox (13) und mit dem anderen Ende mit dem Integralträger (5) verbunden sind.
10. KraftwagenRohbaustruktur (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Querträgerteile (15) in der Mitte zwischen den Crashboxen (3) mit dem Integralträger (5) verbunden sind.
11. KraftwagenRohbaustruktur (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (14) so ausgeführt ist, dass nach dem Prinzip einer Hebelanordnung die Aufprallkraft (A) im We sentlichen in Fahrzeuglängsrichtung (B) in die Crashboxen (13) eingeleitet wird.
Description:
Crashstruktur für eine Kraftwagen-Rohbaustruktur Die Erfindung betrifft eine Kraftwagen-Rohbaustruktur mit ei- ner Crashstruktur gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 198 12 701 Al ist eine Kraftwagen-Rohbaustruktur bekannt, die zwei an jeder Seite verlaufende Längsträger auf- weist. An den in Fahrtrichtung nach vorne weisenden Enden der Längsträger ist jeweils ein Energieaufnahmeelement vorgese- hen. Die Energieaufnahmeelemente sind durch einen Querträger miteinander verbunden. Der Querträger ist als Stoßfängerquer- träger ausgebildet. Die bekannte Anordnung bildet eine in Fahrtrichtung nach vorne weisende Aufprallebene, die im Falle eines Aufpralls Kräfte aufnimmt und zu einem gewissen Maß ab- sorbiert sowie die Kräfte auf gezielten Kraftpfaden in den Rohbau, insbesondere in die Längsträger, einleitet.

Des Weiteren ist aus der DE 100 36 396 AI eine Kraftwagen- Rohbaustruktur mit an beiden Seiten verlaufenden Längsträgern bekannt, bei der an den in Fahrtrichtung nach vorne weisenden Enden der Längsträger ein Fahrschemelmodul angeordnet ist.

Das Fahrschemelmodul setzt die Längsträger an den in Fahrt- richtung nach vorne weisenden Ende fort und verbindet sie in Fahrzeugquerrichtung miteinander. Vor dem Fahrschemelmodul ist wiederum ein Energieabsorptionselement angeordnet, wel- ches im Falle eines Aufpralls Kraft aufnimmt und zu einem ge- wissen Maß absorbiert sowie auf gezielten Kraftpfaden in den Rohbau, insbesondere in die Längsträger, einleitet.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen zeichnen sich demnach dadurch aus, dass die Kraftaufnahme bei einem Aufprall im Wesentlichen durch die Hauptlängsträger erfolgt.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kraftwagen-Rohbaustruktur zu schaffen, die die Sicherheit von Fahrzeuginsassen im Falle eines Auf- pralls verbessert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kraftwagen- Rohbaustruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ge- löst.

Die erfindungsgemäße Kraftwagen-Rohbaustruktur zeichnet sich dadurch aus, dass neben einer den beiden Hauptlängsträgern zugeordneten Energieaufnahmeanordnung weitere Energieaufnah- memittel vorgesehen sind, die ein Einleiten von Aufprallener- gie in andere Bereiche der Rohbaustruktur ermöglichen. Wenn im Zusammenhang mit der Erfindung von anderen Bereichen der Rohbaustruktur die Rede ist, sind damit Bereiche der Rohbau- struktur gemeint, die außerhalb der Hauptlängsträgerebene liegen. Dadurch wird ein zusätzlicher Kraftpfad zur Energie- aufnahme aktiviert. Dies bewirkt, dass die Rohbaustruktur mehr Energie aufnehmen kann, wodurch einer Intrusion in den Fahrzeuginnenraum vorgebeugt wird.

Es ist denkbar, dass die Mittel zur Energieaufnahme an einem sich zwischen den Längsträgern erstreckenden und zur Aufnahme von Radführungsgliedern dienenden Integralträger angeordnet sind. Der Integralträger stellt einen, ebenso wie die Längs- träger, stabilen und zur Energieaufnahme geeigneten Teil der Rohbaustruktur dar. Das gilt umso mehr, wenn er sich in Fahr- zeugquerrichtung erstreckende Verbindungsglieder aufweist.

Die zusätzlichen Mittel zur Energieaufnahme können als Crash- box ausgebildet sein. Als Crashbox wird im Zusammenhang mit der Erfindung ein Bauteil bezeichnet, welches durch seine Form, konstruktive Ausgestaltung sowie das Material besonders geeignet ist, Energie zu absorbieren. Eine solche Crashbox kann beispielsweise aus Stahl, Aluminium oder Kunststoff aus- gebildet sein. Denkbar ist es, die Crashbox aus einem Alumi- nium-Strangpressprofil herzustellen. Sie kann beispielsweise nach dem Prinzip des Faltenbeulens, der Rollbiegung oder, wie dies insbesondere bei Kunststoffen möglich ist, nach dem Zer- störungsprinzip wirken. Bei allen genannten Prinzipien wird während der Deformation bzw. der Zerstörung in erhöhtem Maße Energie absorbiert. Zusätzlich kann die Crashbox gezielt an- geordnete Sicken aufweisen, die das Deformationsverhalten der Crashbox in einer bestimmten Art und Weise beeinflussen. Die Crashbox kann sowohl einteilig als auch mehrteilig ausgeführt sein.

Eine derartige Crashbox kann beispielsweise an jeder Seite des in Fahrtrichtung nach vorne weisenden Endes des Integral- trägers vorgesehen sein. Auf diese Weise wäre die Kraftwagen- Rohbaustruktur mit zwei zusätzlichen energieaufnehmenden Mit- teln ausgerichtet. Die Anordnung auf jeder Seite des Inte- gralträgers bringt den Vorteil mit sich, dass ein symmetri- scher Aufbau der Kraftwagen-Rohbaustruktur gewahrt ist, der für eine gleichmäßige Einleitung der Aufprallenergie sorgt, die dem Auftreten von Spannungsspitzen entgegenwirkt.

Der Integralträger kann Aufnahmen für die Crashboxen aufwei- sen. Diese Aufnahmen können beispielsweise in ihrer Form an die Form der Crashboxen angepasst sein, so dass diese form- schlüssig von dem Integralträger aufgenommen werden. Denkbar ist weiterhin eine lösbare Verbindung zwischen Crashbox und Integralträger, beispielsweise über eine Verschraubung, her- zustellen. Eine derartige Verbindung bringt den Vorteil mit sich, dass die Crashboxen, je nach Stärke des Aufpralls, auf einfache Art und Weise ausgetauscht werden können, was die Reparaturfähigkeit der Kraftwagen-Rohbaustruktur erhöht.

Selbstverständlich ist es auch denkbar, eine nicht lösbare Verbindung, beispielsweise über Schweißen, herzustellen.

Die Aufnahmen bzw. Anbindungsstellen am Integralträger können besonders steif ausgeführt werden, wodurch eine sichere Ver- bindung zwischen Crashbox und Integralträger gewährleistet ist. Diese bringt den Vorteil mit sich, dass die bei einem Aufprall in die Integralträger-Crashboxen eingeleitete Auf- prallkraft sicher in den Integralträger eingeleitet wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Crashboxen über einen Querträger miteinander verbunden sein. Durch den Querträger wird eine breitflächige Energieaufnahme ermög- licht, die unabhängig von der Ausrichtung der durch den Auf- prall eingeleiteten Aufprallkraft ist.

Der Querträger kann mehrteilig ausgebildet sein und aus einem rechten sowie einem linken Querträgerteil bestehen. Dabei ist es denkbar, dass die beiden Querträgerteile jeweils mit einem Ende mit dem Integralträger und mit dem anderen Ende mit der Crashbox verbunden sind. Die Verbindung der Querträgerteile mit dem Integralträger kann in der Mitte des Integralträgers zwischen den beiden Crashboxen erfolgen. Wenn die beiden Querträgerteile zusätzlich in Form einer Schwinge angeordnet sind, ergibt sich durch die Hebelwirkung, unabhängig von der Richtung der Einleitung der Aufprallkraft, jeweils eine Ein- leitung der Kräfte in die Crashbox in Fahrzeuglängsrichtung.

Diese bewirkt eine Deformation der Crashbox in Fahrzeuglängs- richtung und damit eine maximale Energieaufnahme. Mit anderen Worten wird die Energieabsorption dadurch erhöht, dass eine Deformation bzw. eine Zerstörung der Crashbox ohne Ausknicken möglich ist. Diese Wirkungsweise kann durch eine optimierte Ausrichtung der Crashbox in Bezug auf die Querträgerteile verbessert werden.

Sowohl der Crashquerträger als auch die Crashbox absorbieren zusätzliche Energie, wodurch die Energieaufnahme insgesamt erhöht wird. Weiterhin eröffnen sie neben der Hauptlängsträ- gerebene einen zusätzlichen Kraftpfad in der Kraftwagen- Rohbaustruktur, wodurch weitere Energie absorbiert wird.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zei- gen : Fig. 1 eine Seitenansicht einer Kraftwagen-Rohbaustruktur mit einer Hauptlängsträgerebene sowie einem Integral- träger ; Fig. 2 eine dreidimensionale Ansicht eines Integralträgers mit erfindungsgemäßen Crashboxen ; Fig. 3 eine dreidimensionale Ansicht eines Integralträgers mit erfindungsgemäßen Crashboxen sowie Querträgertei- len und Fig. 4 eine Draufsicht auf den Integralträger gemäß Figur 3.

In Figur 1 ist der Frontbereich einer Kraftwagen-Rohbau- struktur 1 dargestellt. In der Darstellung quer verläuft ein Hauptlängsträger 2, an dessen in Fahrtrichtung nach vorne weisenden Ende (hier auf der linken Seite) sich eine Crashbox 3 anschließt. Derartige Hauptlängsträger 2 sind in einem Kraftwagen zwei vorgesehen, die an jeder Seite der Rohbau- struktur angeordnet sind. Die Crashbox 3 ist mit einem Fron- tend, welches beispielsweise einen Querträger 4 aufweist, verbunden. Unterhalb des Hauptlängsträgers 2 ist ein Integ- ralträger 5 angeordnet. Der Integralträger 5 erstreckt sich zwischen den beiden Hauptlängsträgern 2 und dient u. a. zur Aufnahme von nicht dargestellten Radführungsgliedern. Weiter- hin erkennbar in Figur 1 ist die Vorderachse 6. An das nach vorne weisende Ende des Integralträgers 5 schließt sich die erfindungsgemäße Crashstruktur 7 an, die im Zusammenhang mit den folgenden Figuren näher erläutert wird.

In der Figur 2 ist der Integralträger 5 dreidimensional dar- gestellt. Er besteht im Wesentlichen aus zwei sich in Fahr- zeuglängsrichtung erstreckenden Trägern 8 sowie zwei die Trä- ger 8 miteinander verbindende, sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Verbindungsträger 9. Die Träger 8 und die Ver- bindungsträger 9 bilden ein Rechteck.

An dem in Fahrtrichtung nach vorne weisenden Ende des Inte- gralträgers 5 sind in Verlängerung der Träger 8 Aufnahmen 11 vorgesehen. Die Aufnahmen 11 sind jeweils am äußersten Ende des Integralträgers 5 vorgesehen. Die Aufnahmen 11 weisen ei- nen rechteckigen Querschnitt auf. Zudem sind in den Aufnahmen 11 Bohrungen 12 für Befestigungselemente, wie Schrauben oder Nieten, vorgesehen.

In den Aufnahmen 11 sind jeweils Crashboxen 13 angeordnet, die über geeignete Verbindungselemente durch die Bohrungen 12 mit dem Integralträger 5 verbunden werden können. Der Quer- schnitt der Crashboxen 13 ist ebenfalls. rechteckig ausge- führt, so dass die Crashboxen 13 formschlüssig von den Auf- nahmen 11 aufgenommen werden. Diese formschlüssige Aufnahme begünstigt ein sicheres Weiterleiten von Kräften von den Crashboxen 13 auf den Integralträger 5.

In Figur 3 ist wiederum ein Integralträger 5 mit zwei Trägern 8 sowie zwei Verbindungsträger 9 in perspektivischer Darstel- lung zu sehen. Zusätzlich zu dem im Zusammenhang mit Figur 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel weist der in Figur 3 darge- stellte Integralträger eine Querträgeranordnung 14 auf. Die Querträgeranordnung 14 weist zwei Querträgerteile 15 auf. Die Querträgerteile 15 erstrecken sich im Wesentlichen parallel zu dem vorderen Verbindungsträger 9, wobei ein Querträgerteil 15 auf der in Fahrtrichtung rechten Seite des Integralträgers und ein Querträgerteil 15 auf der in Fahrtrichtung linken Seite des Integralträgers angeordnet ist.

Die Querträgerteile 15 sind in etwa S-förmig ausgebildet. Das zur Mitte weisende Ende der Querträgerteile 15 ist über eine Aufnahme 16 mit dem Verbindungsträger 9 des Integralträgers 5 verbunden. Das nach außen weisende Ende der Querträgerteile 15 ist hingegen jeweils mit einer Crashbox 13 verbunden. Die Verbindung der Querträgerteile 15 mit der Aufnahme 16 erfolgt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel über eine Schraub- verbindung. Das gleiche gilt für die Verbindung zwischen dem Querträgerteil 15 und der Crashbox 13. Dazu weisen sowohl die Aufnahme 16 als auch die Crashbox 13 speziell gestaltete Auf- nahmen mit Bohrungen 17 zur Aufnahme der Verbindungselemente auf. Die Querträgerteile sind so ausgeführt, dass sie sich nach außen über die Crashboxen 13 hinaus erstrecken, so dass die Querträgeranordnung 14 insgesamt breiter ist als der In- tegralträger 5. Die S-förmige Ausgestaltung der Querträger- teile 15 bewirkt, dass die Querträgeranordnung 14 in der Mit- te sehr nah an dem Integralträger 5 verläuft und nach außen hin der Abstand zwischen Integralträger 5 und Querträgeran- ordnung 14 kontinuierlich größer wird, bis er auf die Länge der Crashbox 13 herangewachsen ist. Das sich über die Crash- boxen hinaus erstreckende Ende in Richtung Integralträger 5 der Querträgerteile 15 ist wieder etwas weiter zurückgebogen.

Im Folgenden wird die Wirkungsweise der Querträgeranordnung 14 im Zusammenhang mit den Crashboxen 13 im Falle eines Auf- pralls näher erläutert. Die Ausgestaltung der Querträgerteile 15 als Schwingen bewirkt, dass die Crashbox 13 unabhängig von der Richtung der bei einem Aufprall eingeleiteten Aufprall- kraft immer im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung belastet wird. Die evtl. anfallenden Querkräfte werden direkt durch die Abstützung der Querträgerteile über die Aufnahme 16 am Integralträger 5 durch diesen aufgenommen. Dieses Wirkprinzip ist in Figur 4 dargestellt. Wenn eine Aufprallkraft schräg gemäß dem Pfeil A in die erfindungsgemäße Struktur eingelei- tet wird, so wird der in Längsrichtung wirkende Teil der Auf- prallkraft über die Crashbox 13 in den Integralträger 5 wei- tergeleitet (vgl. Pfeil B). Die in Querrichtung wirkenden Kräfte hingegen werden gemäß dem Pfeil C über das Querträger- teil 15 in Richtung Aufnahme 16 und darüber in den Integral- träger 5 eingeleitet. Somit erfolgt die Beaufschlagung der Crashbox 13 immer im Wesentlichen in Richtung Fahrzeuglängs- richtung. Dadurch wird ein Ausknicken der Crashbox 13 während der Belastung verhindert, wodurch sichergestellt wird, dass immer ein maximales Maß an Energie aufgenommen wird.