DE102010039109A1

DE102010039109A1 - Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102010039109A1
Application number: DE102010039109A
Authority: DE
Inventors: Markus Goedecke; Marco Hahn; Niklas Eberle; Florian Tesch
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2010-08-10
Filing date: 2010-08-10
Publication date: 2012-02-16

Abstract

Aus der FR 855 002 ist bereits bekannt, dass an einem Ende eines Motorlängsträgers ein Knoten vorgesehen ist, an dem eine Verbindung zu einem seitlichen Längsträger und eine Verbindung zu einem Fahrgastzellen-Längsträger ausgebildet ist. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei dem die bei einem Aufprall am Kraftfahrzeug auftretenden Kräfte gleichförmig verteilt und übertragen werden. Dies wird dadurch erreicht, dass der jeweilige Fahrgastzellen-Längsträger (10a, b, 27a, b, 28a, b, 59a, b, 65a, b) mit seinem jeweiligen hinteren Ende (9a, 9b, 60a, b, 66a, b) an dem Knoten (17a, 17b) befestigt ist, der den jeweiligen Hecklängsträger (14a, b) mit dem jeweiligen seitlichen Längsträgers (16a, b) verbindet, oder dass der jeweilige Fahrgastzellen-Längsträger mit seinem jeweiligen hinteren Ende an einem Abschnitt des jeweiligen seitlichen Längsträgers (16a, b) unter Bildung eines Knotens (63a, b) angeordnet ist, oder dass der jeweilige Fahrgastzellen-Längsträger mit seinem jeweiligen hinteren Ende an dem jeweiligen Querträger (22a, b) unter Bildung eines Knotens (69a, b) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der FR 855 002 ist bereits eine Fahrgastzelle mit einem Boden bekannt, in dem ein Mitteltunnel zur Aufnahme einer Antriebswelle und eines Motorgetriebes ausgebildet ist. Vor einer Stirnwand der Fahrgastzelle sind zwei voneinander beabstandete Motorlängsträger vorgesehen, die symmetrisch zu einer Fahrzeuglängsachse verlaufen. An jeweils einem stirnwandseitigen Ende des jeweiligen Motorlängsträgers erfolgt eine Aufgabelung des jeweiligen Motorlängsträgers in einen seitlichen Längsträger, der zwischen einem vorderen Radhaus und einem hinteren Radhaus des Kraftfahrzeuges verläuft, und in einen Abstützträger, der parallel zu einem benachbarten Seitenrand eines Mitteltunnels verläuft. Der jeweilige Abstützträger endet an einem Querträger, der an dem Boden ausgebildet ist. Der Querträger befindet sich unterhalb von Sitzen, die in der Fahrgastzelle angeordnet sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei dem die bei einem Aufprall am Kraftfahrzeug auftretenden Kräfte gleichförmig verteilt und übertragen werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Bei einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ist ein Vorderbau vorgesehen, der zwei Motorlängsträger aufweist, die symmetrisch zu einer Fahrzeuglängsachse angeordnet sind und die zueinander beabstandet sind. An den Vorderbau schließt sich eine Fahrgastzelle an, die eine Stirnwand und zwei Seitenwände aufweist. Die Seitenwände sind entsprechend der Fahrzeugbreite zueinander beabstandet und symmetrisch zu der Fahrzeuglängsachse angeordnet. An die Fahrgastzelle schließt sich ein Hinterbau an, der zwei Hecklängsträger aufweist, die zueinander beabstandet symmetrisch zu der Fahrzeuglängsachse angeordnet sind. Ferner sind zwei seitliche Längsträger vorgesehen, die zueinander beabstandet symmetrisch zu der Fahrzeuglängsachse angeordnet sind und mit einem Boden der Fahrgastzelle verbunden sind.
Der jeweilige seitliche Längsträger ist mit dem jeweiligen dazu benachbarten Hecklängsträger zur Kraftübertragung verbunden, indem ein hinteres Ende des jeweiligen seitlichen Längsträgers mit einem vorderen Ende des jeweiligen Hecklängsträgers an einem Knoten verbunden ist.
Am jeweiligen Motorträger ist jeweils ein Fahrgastzeilen-Längsträger am Boden der Fahrgastzelle angeordnet. Der jeweilige Fahrgastzellen-Längsträger kann an einem Außenrand eines Mitteltunnels entlang beispielsweise parallel zur Fahrzeuglängsachse x oder in einem spitzen Winkel zur Fahrzeuglängsachse x verlaufen. Beim Stand der Technik endet der jeweilige Fahrgastzellen-Längsträger in der Regel vor oder an einem Querträger (sogenanntes Fersenblech), der unterhalb eines Rücksitzes vor einem Kraftstoffbehälter ausgebildet ist.
Vorteilhafterweise ist das jeweilige vordere Ende des jeweiligen Fahrgastzellen-Längsträger mit dem hinteren Ende des jeweiligen Motorlängsträgers verbunden. Der jeweilige Fahrgastzellen-Längsträger erstreckt sich in einer vorteilhaften Ausführungsform bis zu dem Knoten, an dem das jeweilige hintere Ende des jeweiligen seitlichen Längsträgers mit dem jeweiligen vorderen Ende des jeweiligen Hecklängsträgers verbunden ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der jeweilige Fahrgastzellen-Längsträger mit seinem jeweiligen hinteren Ende an einem Abschnitt des jeweiligen seitlichen Längsträgers unter Bildung eines Knotens angeordnet, wobei sich der Knoten in Fahrzeuglängsrichtung x gesehen vor dem Knoten mit einem vorbestimmten Abstand befindet, an dem das jeweilige hintere Ende des jeweiligen seitlichen Längsträgers mit dem jeweiligen vorderen Ende des jeweiligen Hecklängsträgers verbunden ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der jeweilige Fahrgastzellen-Längsträger mit seinem jeweiligen hinteren Ende an dem jeweiligen Querträger unter Bildung eines Knotens angeordnet ist, wobei der Knoten einen vorbestimmten Abstand in Fahrzeugquerrichtung y zu dem Knoten aufweist, an dem das jeweilige hintere Ende des jeweiligen seitlichen Längsträgers mit dem jeweiligen vorderen Ende des jeweiligen Hecklängsträgers verbunden ist.
Durch die durchgängige Verbindung der beiden Motorlängsträger mit dem jeweiligen Fahrgastzellen-Längsträger und dem jeweiligen sich daran direkt oder indirekt anschließenden Hecklängsträger kann eine auf die genannte Längsträger einwirkende Kraft, beispielsweise bei einem Unfall, über alle Längsträger übertragen werden. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau ergibt sich ein optimaler Kraftfluss für elastische Verformungen, sogenannte Steifigkeitslastfälle, und für plastische Verformungen, sogenannte Crashlastfälle.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der jeweilige Fahrgastzellen-Längsträger einen geraden Verlauf oder einen geraden Abschnitt mit einem gebogenen oder abgeknickten Verlauf auf.
Der jeweilige Fahrgastzellen-Längsträger weist vorteilhafterweise einen parallel zur Fahrzeuglängsachse x verlaufenden geraden Abschnitt und einen zur Fahrzeuglängsachse x schräg nach außen ausgebildeten Abschnitt auf, der in Richtung des jeweiligen seitlichen Längsträgers oder in Richtung des Bereichs des jeweiligen Knotens, an dem das jeweilige hintere Ende des jeweiligen seitlichen Längsträgers mit dem jeweiligen vorderen Ende des jeweiligen Hecklängsträgers verbunden ist, oder in Richtung des jeweiligen Querträgers verläuft, der unterhalb eines Rücksitzes vor einem Hohlraum für ein Bauteil, wie einem Kraftstoffbehälter oder dgl., ausgebildet ist, wobei der jeweilige Fahrgastzellen-Längsträger am Boden der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeuges angeordnet ist.
Ein Verbindungsbereich, an der der zur Fahrzeuglängsachse x parallel verlaufende Abschnitt des jeweiligen Fahrgastzellen-Längsträger endet und der zum Bereich des jeweiligen seitlichen Längsträgers, des jeweiligen Knotens, an dem das jeweilige hintere Ende des jeweiligen seitlichen Längsträgers mit dem jeweiligen vorderen Ende des jeweiligen Hecklängsträgers verbunden ist, oder des jeweiligen Querträgers, der unterhalb eines Rücksitzes vor einem Hohlraum für ein Bauteil, wie einem Kraftstoffbehälter oder dgl., ausgebildet ist, verlaufende Abschnitt beginnt, ist in einer vorteilhaften Ausführungsform an einem Querträger oder in unmittelbarer Nähe eines Querträgers mit einem Abstand t ≤ 10 cm in Fahrzeuglängsrichtung x ausgebildet, wobei sich der Querträger in einer vorteilhaften Ausführungsform in Höhe jeweils einer B-Karosseriesäule befindet. Eine B-Karosseriesäule ist eine Karosseriesäule, die sich beispielsweise einen Türausschnitt einer vorderen Seitentür begrenzt.
Vorteilhafterweise ist der jeweilige Fahrgastzellen-Längsträger geradlinig zwischen dem hinteren Ende des jeweiligen Motorlängsträgers und dem jeweiligen hinteren Ende des jeweiligen seitlichen Längsträgers oder dem Bereich des Knotens, an dem das jeweilige hintere Ende des jeweiligen seitlichen Längsträgers mit dem jeweiligen vorderen Ende des jeweiligen Hecklängsträgers verbunden ist, oder dem äußeren Ende des jeweiligen Querträgers, der unterhalb eines Rücksitzes vor einem Hohlraum für ein Bauteil, wie einem Kraftstoffbehälter oder dgl., ausgebildet ist, am Boden der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeuges angeordnet.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der jeweilige Knoten, an dem das jeweilige hintere Ende des jeweiligen seitlichen Längsträgers mit dem jeweiligen vorderen Ende des jeweiligen Hecklängsträgers verbunden ist, in Höhe eines Versteifungsbauteils oder Querträgers angeordnet, der unterhalb eines Rücksitzes vor einem Hohlraum für ein Bauteil, wie einem Kraftstoffbehälter oder dgl., ausgebildet ist. Der Querträger bildet einen Rand für einen Bauraum. Der Bauraum ist seitlich von Abschnitten des jeweiligen Hecklängsträgers begrenzt.
Ferner umgibt vorteilhafterweise beabstandet in Richtung zum Fahrzeugheck zu dem genannten vorderen Querträger ein weiterer Querträger den Bauraum.
In dem Bauraum sind vorteilhafterweise Kraftfahrzeugbauteile, wie Energieträger in Form eines Kraftstoffbehälters oder in Form von Batterien oder dergleichen, angeordnet.
Zwischen dem jeweiligen hinteren Ende des jeweiligen Motorlängsträgers und dem jeweiligen vorderen Ende des jeweiligen seitlichen Längsträgers ist in einer vorteilhaften Ausführungsform jeweils ein Verbindungsbauteil angeordnet.
Vorteilhafterweise bildet eine Verbindungsstelle zwischen dem jeweiligen hinteren Ende des jeweiligen Motorlängsträgers, dem jeweiligen vorderen Ende des jeweiligen Fahrgastzellen-Längsträgers und dem jeweiligen vorderen Ende des jeweiligen Verbindungsbauteil einen Knoten.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zeigen:
1 eine Ansicht von unten auf einen Boden eines Kraftfahrzeuges, wobei die Ansicht beabstandet und symmetrisch zu einer Fahrzeuglängsachse jeweils einen Motorlängsträger, eine erste Ausführungsform eines sich daran anschließenden Fahrgastzellen-Längsträger und einen damit verbundenen Hecklängsträger zeigt,
2 eine Ansicht von unten auf einen Boden eines Kraftfahrzeuges entsprechend der 1, wobei in der 2 eine zweite und eine dritte Ausführungsform von Fahrgastzellen-Längsträgern dargestellt sind,
3 eine Ansicht von unten auf einen teilweise dargestellten Boden eines Kraftfahrzeuges entsprechend der 1, wobei in der 3 ein Kraftverlauf bei einem Frontcrash eingezeichnet ist, der den Verlauf der Kraft über den Motorlängsträger, den Fahrgastzellen-Längsträger und den Hecklängsträger zeigt,
4 eine Ansicht von unten auf den teilweise dargestellten Boden eines Kraftfahrzeuges entsprechend der 1, wobei in der 4 der Kraftverlauf bei einem Heckcrash gezeigt ist, der den Verlauf der Kraft über den Hecklängsträger, den damit verbundenen seitlichen Längsträger, und den damit verbundenen Fahrgastzellen-Längsträger und den sich daran anschließenden Motorlängsträger zeigt,
5 eine Ansicht von unten auf den teilweise dargestellten Boden des in der 1 gezeigten Fahrzeuges, wobei die Kraft auf eine B-Karosseriesäule einwirkt und ein sich durch den Seitencrash ergebender Kraftverlauf im seitlichen Längsträger, im Fahrgastzellen-Längsträger, im Hecklängsträger und einen die drei genannten Längsträger verbindenden Knoten gezeigt ist.
6 eine Ansicht von unten auf den teilweise dargestellten Boden des in der 1 gezeigten Fahrzeuges, wobei die Kraft auf eine Tür der Karosserie des Kraftfahrzeuges vor einer B-Karosseriesäule einwirkt, und ein sich durch den Seitencrash ergebender Kraftverlauf im seitlichen Längsträger, im Fahrgastzellen-Längsträger, im Hecklängsträger und einen die drei genannten Längsträger verbindenden Knoten gezeigt ist,
7 eine Ansicht von unten auf den teilweise dargestellten Boden eines Kraftfahrzeuges entsprechend der 1, wobei in der 7 eine vierte Ausführungsform eines Fahrgastzellen-Längsträgers gezeigt ist, bei dem das Ende des schräg verlaufenden Abschnittes des Fahrgastzellen-Längsträgers an dem entsprechenden seitlichen Längsträger unter Bildung eines ersten Knotens und das Ende des Hecklängsträgers an dem entsprechenden seitlichen Längsträger unter Bildung eines zweiten Knotens befestigt sind, wobei der erste Knoten von dem zweiten Knoten um einen vorbestimmten Betrag beabstandet ist, und
8 eine Ansicht von unten auf den teilweise dargestellten Boden eines Kraftfahrzeuges entsprechend der 1, wobei in der 8 eine fünfte Ausführungsform eines Fahrgastzellen-Längsträgers gezeigt ist, bei dem das Ende des schräg verlaufenden Abschnittes des Fahrgastzellen-Längsträgers an einem Querträger (Fersenblech), der unterhalb eines Sitzteils eines Rücksitzes ausgebildet ist, unter Bildung eines ersten Knotens beabstandet zu dem seitlichen Längsträger befestigt ist und das Ende des Hecklängsträgers unter Bildung eines zweiten Knotens an dem seitlichen Längsträger befestigt ist.
Die 1 zeigt eine Ansicht von unten auf einen Boden 2 eines Kraftfahrzeuges 1. An einem vorderen Ende 1a des Kraftfahrzeuges ist ein Motorraum 3 ausgebildet. Im Motorraum 3 sind symmetrisch zu einer Fahrzeuglängsachse 4 zwei voneinander beabstandete Motorträger 5a und 5b ausgebildet. Der Motorraum 3 endet in einer Ausführungform an einer Stirnwand 6 einer nicht weiter dargestellten Fahrgastzelle 7.
An jeweils einem hinteren Ende 8a, 8b des jeweiligen Motorlängsträgers 5a, 5b ist jeweils ein vorderes Ende 9a, 9b jeweils eines Fahrgastzellen-Längsträgers 10a, 10b angeordnet. Der jeweilige Fahrgastzellen-Längsträger 10a, 10b überdeckt einen in Fahrzeugquerrichtung y verlaufenden Querträger 11 und einen dazu in Fahrzeuglängsrichtung x nach hinten beabstandeten Querträger 11a und ist mit den Querträgern 11 und 11a verbunden. Die beiden Fahrgastzellen-Längsträger 10a, 10b sind in der gezeigten Ausführungsform beabstandet zu einem Mitteltunnel 1b angeordnet.
Der jeweilige Fahrgastzellen-Längsträger 10a, 10b weist in der gezeigten Ausführungsform einen geraden Abschnitt 29a, 29b auf, der parallel zur Fahrzeuglängsachse x bis zu einer Position 35a, 35b verläuft, an der der zur Fahrzeuglängsachse x parallel verlaufende Abschnitt 29a, 29b endet und ein zum jeweiligen Knoten 17a, 17b nach außen verlaufender Abschnitt 30a, 30b beginnt. Die Position 35a, 35b befindet sich in der in der 1 gezeigten Ausführungsform an dem Querträger 11 oder in unmittelbarer Nähe des Querträgers 11 mit einem Abstand t ≤ 10 cm in Fahrzeuglängsrichtung x in Richtung des jeweiligen Knotens 17a, 17b.
Ein jeweiliges hinteres Ende 13a, 13b des jeweiligen Fahrgastzellen-Längsträgers 10a, 10b ist jeweils mit einem vorderen Ende 12a, 12b eines jeweiligen Hecklängsträgers 14a, 14b verbunden. Die Form des jeweiligen Hecklängsträgers 14a, 14b ist in der gezeigten Ausführungsform in Höhe eines hinteren Radhauses 19a, 19b zwischen zwei Querträgern 23 und 24 verbreitert. In der 1 ist der Hecklängsträgers 14a schraffiert zur Hervorhebung der Form und des Verlaufs schraffiert dargestellt.
Das jeweilige hintere Ende 13a, 13b des jeweiligen Fahrgastzellen-Längsträgers 10a, 10b ist ferner mit einem hinteren Endabschnitt 15a, 15b jeweils eines seitlichen Längsträgers 16a, 16b unter Bildung jeweils eines Knotens 17a, 17b verbunden. Der jeweilige seitliche Längsträger 16a, 16b verläuft zwischen einem vorderen Radhaus 18a, 18b und dem hinteren Radhaus 19a, 19b.
Die Position des jeweiligen Knotens 17a, 17b variiert je nach Ausführungsform des Kraftfahrzeuges 2 in einem Bereich in der x–y Ebene. Der jeweilige Knoten 17a, 17b soll den jeweiligen seitlichen Längsträger 16a, 16b den jeweiligen Fahrgastzellen-Längsträger und den jeweiligen Hecklängsträger 14a, 14b direkt oder indirekt so verbinden, dass sich ein optimaler Kraftfluss zwischen den jeweiligen drei Trägern ergibt.
Der jeweilige Knoten 17a, 17b ist in Höhe eines vorderen Randes 20 eines Hohlraumes 21 ausgebildet. Der Hohlraum 21 dient zur Aufnahme eines Bauteils, insbesondere eines Energieträgers, wie einem Kraftstoffbehälter oder einer Batterieanordnung oder dgl.. Benachbart zu dem in Fahrzeugquerrichtung y verlaufenden Rand 20 des Hohlraums 21 ist ein weiterer Querträger 22 vorgesehen.
Der Querträger 22 kann beispielsweise als ein abgewinkeltes Blech (als sogenanntes Fersenblech) ausgebildet sein. Der Querträger 22 verläuft von der waagrechten Fahrzeugebene x–y des Bodens 2 abgewinkelt nach oben in Fahrzeughochrichtung z in die Fahrgastzelle 7 und dient in einer Ausführungsform als Bestandteil eines Unterteils für das Sitzteil eines Rücksitzes. Der jeweilige hintere Hecklängsträger 14a, 14b ist in der gezeigten Ausführungsform mit jeweils zwei weiteren Querträgern 23, 24 verbunden. In einer Ausführungsform kann nur ein Querträger vorgesehen sein. In einer weiteren Ausführungsform ist auch eine höhere Anzahl von Querträgern möglich, die beispielsweise drei oder vier Querträger aufweisen kann.
In einer weiteren Ausführungsform ist das jeweilige hintere Ende 8a, 8b des jeweiligen Motorlängsträgers 5a, 5b mit jeweils einem vorderen Ende 25a, 25b des jeweiligen seitlichen Längsträgers 16a, 16b über einen entsprechenden schräg verlaufenden Träger 26a, 26b verbunden.
In der oberen Hälfte der 2 ist eine zweite Ausführungsform eines Fahrgastzellen-Längsträgers 27 dargestellt, der geradlinig zwischen dem hinteren Ende 8a des Motorlängsträgers 5a und dem Knoten 17a verläuft. Der in der oberen Hälfte der 2 dargestellte Fahrgastzellen-Längsträger 10a fällt in einer Ausführungsform weg.
In der unteren Hälfte der 2 ist eine dritte Ausführungsform eines Fahrgastzellen-Längsträgers 28 dargestellt. Der Fahrgastzellen-Längsträger 28 verläuft bis zu einer Position 35b' in Höhe des Querträgers 11a mit einem geradlinigen Längsträgerabschnitt 29'. Ab der Position 35b' weist der Fahrgastzellen-Längsträger 28b einen schräg nach außen verlaufenden Längsträgerabschnitt 30'b auf, dessen freies Ende 31' am Knoten 17b angeordnet ist. In einer anderen Ausführungsform ist nur ein Querträger 11 oder 11a vorgesehen, dessen Lage am Boden 2 des Kraftfahrzeuges 1 variieren kann.
Die 3 zeigt einen Lastpfad oder Kräfteverlauf bei einem Frontcrash in den am Boden 2 angeordneten Trägern oder in den Trägern, die mit dem Boden 2 verbunden sind.
Ein erster Pfeil 32 betrifft die in den Motorlängsträger 5a über dessen vorderes Ende 39a einwirkende Kraft F₁. Die Kraft F₁ wird über das hintere Ende 8a des Motorlängsträgers 5a in das vordere Ende 9a des geraden Abschnittes 29'a des Fahrgastzellen-Längsträgers 28a der in der 3 gezeigten dritten Ausführungsform eingeleitet, wie dies durch einen Pfeil 34 dargestellt ist.
Die Aufprallkraft F₁ wird durch den geraden Abschnitt 29'a des Fahrgastzellen-Längsträgers 28a bis zu der Verbindungsstelle 35'a zwischen dem geraden Abschnitt 29'a und dem schräg nach außen verlaufenden Abschnitt 30'a des Fahrgastzellen-Längsträgers 28a weitergeleitet, wie dies durch den dritten Pfeil 36 dargestellt ist.
Die Kraft F₁ wird entsprechend dem vierten Pfeil 37 von der Verbindungsstelle 35'2 über den schräg nach außen verlaufenden Abschnitt 30'a des Fahrgastzellen-Längsträgers 28a bis zu dem Knoten 17a weitergeführt. Ein fünfter Pfeil 38 zeigt den Kraftverlauf zwischen dem Knoten 17a und dem Hecklängsträger 14a. Ein sechster Pfeil 38' zeigt den Kraftverlauf im Anschluss an den fünften Pfeil 38 und dem Ende 40a des Hecklängsträgers 14a.
Die auf den Motorlängsträger 5a einwirkende Kraft F₁ kann somit vom vorderen Ende 39a des Motorlängsträgers 5a bis zum hinteren Ende 40 des Hecklängsträgers 14a in einer festen Trägerstruktur übertragen werden.
Beim Stand der Technik endet in der Regel der jeweilige Fahrgastzellen-Längsträger in Höhe der Position 35a, b in Höhe des Querträgers 22 vor dem Hohlraum 21. Die Kraft F₁ wird dann in das Bodenblech 2 und den Querträger 22 eingeleitet.
Die 4 zeigt den Lastpfad oder den Kraftverlauf bei einem Heckcrash in den am Boden 2 angeordneten Trägern oder in den Trägern, die mit dem Boden 2 verbunden sind.
Ein Pfeil 41 steht für eine Kraft F₂, die auf ein Fahrzeugheck 42 des Kraftfahrzeuges 1 einwirkt. Die Kraft F₂ wird von einem nicht dargestellten Stoßfänger auf das Ende 40a des Hecklängsträgers 14a übertragen. Die Kraft F₂ wird entsprechend dem zweiten Pfeil 43 auf den Bereich des Knotens 17a weitergeleitet. Die Kraft F₂ spaltet sich dann in eine Kraft F_{2, 16a} und in eine Kraft F_{2, 28} auf, wie dies in den Pfeilen 43 und 44 gezeigt ist. Die Kraft F_{2, 16a} wird im seitlichen Längsträger 16a bis zu einem vorderen Ende 25a des seitlichen Längsträgers 16a weitergeleitet.
In der in der 4 gezeigten Ausführungsform ist zwischen dem vorderen Ende 25a des seitlichen Längsträgers 16a und dem hinteren Ende 8a des Motorlängsträgers 5a ein schräg verlaufender Verbindungsträger 26a vorgesehen, über den die Kraft F_{2, 16a} entsprechend dem Pfeil 45 zum hinteren Ende 8a des Motorlängsträgers 5a weitergeleitet wird. Die eingeleitete Kraft F₂ wird über die Trägerstruktur auf den Boden 2 und sonstige Blechflächen der Fahrgastzelle 7 verteilt und verringert sich dadurch mit der Entfernung zur Einleitungsstelle 40a. Die in die Motorträgerstruktur der Motorlängsträger 5a, 5b ankommende Kraft ist daher gering.
In einer Ausführungsform bildet das hintere Ende 8a des Motorlängsträgers 5a, das vordere Ende 46a des Verbindungsträgers 26a und das vordere Ende 9a des Fahrgastzellen-Längsträgers 28 einen Knoten 47a.
Vom Knoten 17a kommend wird die Kraft F_{2, 28} entsprechend dem Pfeil 44 in dem schrägen Abschnitt 30'a des Fahrgastzellen-Längsträgers 28a und anschließend entsprechend dem Pfeil 49 in dem gerade verlaufenden Abschnitt 29' des Fahrgastzellen-Längsträgers 28 bis zu dem Knoten 47a weitergeleitet. Ab dem Knoten 47a gelangt ein Bruchteil der Kraft F₂ entsprechend dem Pfeil 50 in den Motorlängsträger 5a.
Gegenüber dem Stand der Technik ist es bei der gezeigten Tragstruktur möglich, dass über den Knotenbereich 17a zusätzlich zum Lastpfad über den seitlichen Längsträger 16a ein zweiter Lastpfad über den schrägen Träger 28a in den Längsträger 29' vorhanden ist. Dadurch können die eingeleiteten Kräfte auf eine größere (Blech-)Fläche sowie eine größere Anzahl von verbindenden Elementen wie Schweißpunkte, Schweißnähte und/oder Kleber verteilt werden und das eingeleitete Kraftniveau sinkt somit.
Die 5 zeigt einen Lastpfad oder Kräfteverlauf bei einem Seitencrash in den am Boden 2 angeordneten Trägern oder in den Trägern, die mit dem Boden 2 verbunden sind. Die Bedingungen für den Seitencrash werden in der Regel durch den Verbraucherschutz und/oder durch den Gesetzgeber festgelegt. Beispielsweise fährt das Fahrzeug 2 seitlich unter 90° oder mit einem Winkel von 75° zur Fahrzeuglängsachse x mit bis zu 32 km/h gegen einen Normpfahl.
Die 5 zeigt eine Ansicht von unten auf die obere Hälfte des Bodens 2 des in der 1 gezeigten Fahrzeuges 1, wobei die Kraft auf eine nicht abgebildete B-Karosseriesäule einwirkt. Der sich durch den Seitencrash ergebende Kraftverlauf im seitlichen Längsträger 16a, im Fahrgastzellen-Längsträger 28a, im Hecklängsträger 14a und einen die drei genannten Längsträger 14a, 16a, 28a verbindenden Knoten 17a ist in der 5 dargestellt.
Ein Pfeil 51 symbolisiert eine Seitenkraft F₃. Die Seitenkraft F₃ wirkt auf den seitlichen Längsträger 16a entsprechend dem Pfeil 52 mit einem Kraftanteil F_{3, 16a}, auf den Fahrgastzeilen-Längsträger 28 entsprechend den Pfeilen 53 (F_{3, 30'a}) und 54 (F_{3, 29'a}) mit einem Kraftanteil F_{3, 28} und auf den Hecklängsträger 14a entsprechend dem Pfeil 55 mit einem Kraftanteil F_{3, 14a}.
Der Pfeil 53 zeigt den auf den schräg verlaufenden Abschnitt 30'a des Fahrgastzellen-Längsträgers 28a wirkenden Kraftanteil F_3,30'a. Der Pfeil 54 symbolisiert den Kraftanteil F_{3, 29'a} in dem geradverlaufenden Abschnitt 29'a des Fahrgastzellen-Längsträgers 28a. Die Gesamtkraft F_{3, 28} ergibt sich aus der Summe der Kräfte in dem geradverlaufenden Abschnitt 29'a und dem schräg verlaufenden Abschnitt 30'a des Fahrgastzellen-Längsträgers 28a, d. h. F_3,28 = F_{3, 29'a} + F_3,30'2.
Ferner wird die auf eine in der Seitenwand 56 integrierte B-Säule und den Schweller 16 der Fahrgastzelle 7 bzw. Karosserie einwirkende Seitenkraft F₃ mit einem Kraftanteil F_{3, 14a} über den Knoten 17a in den Hecklängsträger 14a übertragen, wie dies durch den Pfeil 55 gezeigt ist.
Der Fahrgastzelten-Längsträger 28a bildet mit seiner Verbindung mit dem Motorlängsträger 5a und dem Knoten 17a einen direkten Lastpfad. Die durch die Seitenkraft F₃ bewirkte Belastung des Bodenblechs 2 wird durch den Fahrgastzellen-Längsträger 28a gemindert. Dadurch wird das Kraftaufnahmevermögen der Verbindungselemente wie Schweißpunkte, Kleber, usw. und die Steifigkeit der Fahrgastzelle erhöht.
Die 6 unterscheidet sich von der 5 dadurch, dass die Kraft F₃ auf eine vordere Tür der Karosserie des Kraftfahrzeuges vor einer mittleren Karosseriesäule (B-Karosseriesäule) einwirkt und in Höhe der (Sitz-)Querträger 11 und 11a in den seitlichen Längsträger 16a eingeleitet wird. Die Kraft F₃ wird entsprechend den Pfeilen 52, 53, 54, 55 in den seitlichen Längsträger 16a, den Fahrgastzellen-Längsträger 28a, den Hecklängsträger 14a und den Boden 2 übertragen. Die Sitzquerträger 11, 11a sind gestrichelt eingezeichnet, da sich die Sitzquerträger 11, 11a in der gezeichneten Ausführungsform auf der zur Fahrgastzelle 7 zeigenden Oberfläche des Bodens 2 angeordnet sind.
In der 7 ist eine vierte Ausführungsform eines Fahrgastzellen-Längsträgers 59a gezeigt, bei dem das Ende 60a des schräg verlaufenden Abschnittes 61a des Fahrgastzellen-Längsträgers 59a an einem Abschnitt des seitlichen Längsträgers 16a in Höhe oder in der Nähe des Querträgers 11a unter Bildung eines Knotens 63a befestigt ist. Das Ende 12a des Hecklängsträgers 14a ist an dem Ende 15a des seitlichen Längsträgers 16a in Höhe oder in der Nähe des Querträgers 22a unter Bildung des Knotens 17a angeordnet.
Der Knoten 63a ist von dem Knoten 17a um einen vorbestimmten Betrag x_{63, 17} in Fahrzeuglängsrichtung x beabstandet, wobei der Betrag x_{63, 17} in einem Bereich von beispielsweise 5 cm ≤ x_{63, 17} ≤ 50 cm liegt.
Die Doppel-Pfeile 52, 5263, 17, 53, 54, 55, 56 und 58 im seitlichen Längsträger 16a, im schräg verlaufenden Abschnittes 61a und im geraden Abschnitt 62a des Fahrgastzellen-Längsträgers 59a, im schräg verlaufenden Abschnittes und im geraden Abschnitt Hecklängsträgers 14a und im Motorträger 5a zeigen den möglichen Kraftverlauf oder die möglichen Lastpfade an.
Eine fünfte Ausführungsform eines Fahrgastzellen-Längsträgers 65a ist in der 8 gezeigt ist. Des Ende 66a des schräg verlaufenden Abschnittes 67a des Fahrgastzellen-Längsträgers 65a ist an einem äußeren Ende 68a des Querträgers 22a (Fersenblech), der unterhalb eines Sitzteils eines Rücksitzes ausgebildet ist, unter Bildung eines Knotens 69a angeordnet.
Das Ende 12a des Hecklängsträgers 14a ist an dem Ende 15a des seitlichen Längsträgers 16a in Höhe oder in der Nähe des Querträgers 22a unter Bildung des Knotens 17a angeordnet.
Der Knoten 69a ist von dem Knoten 17a um einen vorbestimmten Betrag y_69,17 in Fahrzeugquerrichtung y beabstandet ist, wobei der Betrag y_69,17 in einem Bereich von beispielsweise 2 cm ≤ y_{69, 17} ≤ 20 cm liegt.
Die Pfeile 52, 53, 54, 55, 56, 58 und 71 im seitlichen Längsträger 16a, im schräg verlaufenden Abschnitt 67a und im geraden Abschnitt 72a des Fahrgastzellen-Längsträgers 59a, im schräg verlaufenden Abschnitt und im geraden Abschnitt Hecklängsträgers 14a, im Motorträger 5a und im Querträger 22a zeigen den möglichen Kraftverlauf oder die möglichen Lastpfade an.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

FR 855002 [0002]

Claims

Kraftfahrzeug mit einem Vorderbau, der zwei Motorlängsträger aufweist, mit einer sich an den Vorderbau anschließenden Fahrgastzelle, die mit einer Stirnwand und zwei Seitenwänden versehen ist, mit einem Hinterbau, der sich an die Fahrgastzelle anschließt und zwei Hecklängsträger aufweist, mit zwei seitlichen Längsträgern, die mit einem Boden der Fahrgastzelle verbunden sind, wobei der jeweilige seitliche Längsträger mit dem jeweiligen dazu benachbarten Hecklängsträger zur Kraftübertragung verbunden ist, indem ein hinteres Ende des jeweiligen seitlichen Längsträgers mit einem vorderen Ende des jeweiligen Hecklängsträgers an einem Knoten verbunden ist, wobei vom jeweiligen Motorträger jeweils ein Fahrgastzellen-Längsträger am Boden der Fahrgastzelle angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, – dass das jeweilige vordere Ende (9a, 9b) des jeweiligen Fahrgastzeilen-Längsträger (10a, b, 27a, b, 28a, b, 59a, b, 65a, b) mit dem hinteren Ende (8a, 8b) des jeweiligen Motorlängsträgers (5a, 5b) verbunden ist und – dass der jeweilige Fahrgastzellen-Längsträger (10a, b, 27a, b, 28a, b, 59a, b, 65a, b) mit seinem jeweiligen hinteren Ende (9a, 9b, 60a, b, 66a, b) an dem Knoten (17a, 17b) befestigt ist, der den jeweiligen Hecklängsträger (14a, b) mit dem jeweiligen seitlichen Längsträgers (16a, b) verbindet, oder – dass der jeweilige Fahrgastzellen-Längsträger (10a, b, 27a, b, 28a, b, 59a, b, 65a, b) mit seinem jeweiligen hinteren Ende (9a, 9b, 60a, b, 66a, b) an einem Abschnitt des jeweiligen seitlichen Längsträgers (16a, b) unter Bildung eines Knotens (63a, b) angeordnet ist, wobei sich der Knoten (63a, b) in Fahrzeuglängsrichtung x gesehen vor dem Knoten (17a, 17b) mit einem vorbestimmten Abstand x_{63, 17} befindet oder – dass der jeweilige Fahrgastzellen-Längsträger (10a, b, 27a, b, 28a, b, 59a, b, 65a, b) mit seinem jeweiligen hinteren Ende (9a, 9b, 60a, b, 66a, b) an dem jeweiligen Querträger (22a, b) unter Bildung eines Knotens (69a, b) angeordnet ist, wobei der Knoten (69a, b) einen vorbestimmten Abstand y_{69, 17} in Fahrzeugquerrichtung y zu dem Knoten (17a, 17b) aufweist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Fahrgastzellen-Längsträger (10a, b, 27a, b, 28a, b, 59a, b, 65a, b) einen geraden Verlauf (27) oder einen geraden Abschnitt (29a, 29b, 29'a, 29'b, 62a, b, 72a, b) mit einem gebogenen oder abgeknickten Verlauf (30a, b, 61a, b, 67a, b) aufweist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Fahrgastzellen-Längsträger (10a, b, 27a, b, 28a, b, 59a, b, 65a, b) einen parallel zur Fahrzeuglängsachse x verlaufenden geraden Abschnitt (29a, 29b, 29'a, 29'b, 62a, b, 72a, b) und einen zur Fahrzeuglängsachse x schräg nach außen ausgebildeten Abschnitt (30a, 30b, 30'a, 30'b, 61a, b, 67a, b) aufweist, der in Richtung des jeweiligen seitlichen Längsträgers (16a, 16b) oder in Richtung des Bereichs des jeweiligen Knotens (17a, 17b) oder in Richtung des jeweiligen Querträgers (22a, b) verläuft, und am Boden (2) der Fahrgastzelle (7) des Kraftfahrzeuges angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungsbereich (35a, 35b, 35'a, 35'b), an der der zur Fahrzeuglängsachse x parallel verlaufende Abschnitt (29a, 29b, 29'a, 29'b, 62a, b, 72a, b) des jeweiligen Fahrgastzellen-Längsträgers (10a, b, 27a, b, 28a, b, 59a, b, 65a, b) endet und der zum Bereich des jeweiligen seitlichen Längsträgers (16a, 16b), des jeweiligen Knotens (17a, 17b), oder des jeweiligen Querträgers (22a, b) verlaufende Abschnitt (30a, 30b, 30'a, 30'b, 61a, b, 67a, b) beginnt, an einem Querträger (11, 11a) oder in unmittelbarer Nähe eines Querträgers (11, 11a) mit einem Abstand t ≤ 10 cm in Fahrzeuglängsrichtung x ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Fahrgastzellen-Längsträger (27) geradlinig zwischen dem hinteren Ende (8a, 8b) des jeweiligen Motorlängsträgers (5a, 5b) und dem jeweiligen hinteren Ende (15a, 15b) des jeweiligen seitlichen Längsträgers (16a, 16b) oder dem Bereich des Knotens (17a, 17b) oder dem äußeren Ende des jeweiligen Querträgers (22a, b) am Boden (2) der Fahrgastzelle (7) des Kraftfahrzeuges angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Bereich des Knotens (17a, 17b) in Höhe eines Versteifungsbauteils oder Querträgers (22) angeordnet ist, dass der Querträger (22) einen Rand (20) für einen Bauraum (21) bildet, dass der Bauraum (21) seitlich von Abschnitten des jeweiligen Hecklängsträgers (14a, 14b) begrenzt ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 6, dass beabstandet zu dem Querträger (22) ein weiterer Querträger (23) den Bauraum (21) begrenzt.
Kraftfahrzeug nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bauraum (21) Kraftfahrzeugbauteile, wie Energieträger in Form eines Kraftstoffbehälters oder in Form von Batterien oder dergleichen, angeordnet sind.
Kraftfahrzeug nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem jeweiligen hinteren Ende (8a) des jeweiligen Motorlängsträgers (5a, 5b) und dem jeweiligen vorderen Ende (25a, 25b) des jeweiligen seitlichen Längsträgers (16a, 16b) jeweils ein Verbindungsbauteil (26a, 26b) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindungsstelle zwischen dem jeweiligen hinteren Ende (8a, 8b) des jeweiligen Motorlängsträgers (5a, 5b), dem jeweiligen vorderen Ende (9a, 9b) des jeweiligen Fahrgastzellen-Längsträgers (10a, b, 27a, b, 28a, b, 59a, b, 65a, b) und dem jeweiligen vorderen Ende (46a, b) des jeweiligen Verbindungsbauteils (26a, b) einen Knoten (47a, b) bildet.