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  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Es wird eine Tragstruktur für einen Personenkraftwagen offenbart mit einem sich im Mittellängsbereich der Fahrgastzelle 8 des Personenkraftwagens erstreckenden Mitteltunnel 14 sowie mit sich im Bereich des Vorderwagens 2 des Personenkraftwagens erstreckenden Längsträgern 3, 4, 5, 6, wobei der Mitteltunnel 14 zumindest in seinem dem Vorderwagen 2 benachbarten Längenabschnitt wenigstens einen Deformationsbereich 15 mit reduziertem Verformungswiderstand bzw. herabgesetzer Härte besitzt. Die Tragstruktur besteht vorzugsweise aus einem hochfesten oder höchstfesten Stahlwerkstoff.
    公开号:DE102004027783A1
    申请号:DE200410027783
    申请日:2004-06-08
    公开日:2006-01-19
    发明作者:Jochem Fischer
    申请人:Benteler Automobiltechnik GmbH；
    IPC主号:B62D21-15
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine Tragstruktur für einen Personenkraftwagenmit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
    [0002] Eszählt durchdie DE 298 00 768U1 ein Vorderwagen füreinen Personenkraftwagen zum Stand der Technik, bei welchem dieLängsträger einesaus an die Stirnwand einer formsteifen Mittelzelle angeschlossenenHilfsrahmens mit vorgezeichneten Sollknickstellen ausgestattet sind.Die Sollknickstellen könnenz.B. nach außengerichtete Ausprägungen, Freischnitteoder Faltungen sein. Diese Konstruktion soll einen optimalen Abbauvon Aufprallenergie gewährleistenund andererseits bei einem Frontalaufprall des Fahrzeugs ein Eindringendes Antriebsaggregats in den Fahrgastraum ausschließen.
    [0003] SicherheitsrelevanteKarosseriekomponenten von Kraftfahrzeugen, insbesondere solche der Fahrgastzelle,sind häufigwerkzeugvergüteteFormbauteile mit angepassten Werkstoffeigenschaften. Grundsätzlich wirdangestrebt, Karosserien steifer, leichter und kostengünstigerzu gestalten, wobei hochfeste Stahlwerkstoffe zum Einsatz kommen. Durchdie fertigungstechnisch bedingte Umformung gewinnt das Stahlblechzwar zusätzlichan Festigkeit, allerdings geht in der Regel ein Verlust an Duktilität einher,was sich nachteilig auf das Crashenergie-Aufnahmevermögen auswirkt.
    [0004] Hiervonausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Tragstrukturfür einenPersonenkraftwagen aufzuzeigen, welche ein definiertes Crashenergie-Aufnahmevermögen besitzt,selbst wenn sehr feste Werkstoffe mit geringer Duktilität und großer Härte zumEinsatz kommen.
    [0005] DieseAufgabe wird bei einer Tragstruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs1 dadurch gelöst,dass der Mitteltunnel zumindest in seinem dem Vorderwagen benachbartenLängenabschnittwenigstens einen Deformationsbereich mit reduziertem Verformungswiderstandaufweist.
    [0006] Obwohleine Fahrgast- oder auch Sicherheitszelle grundsätzlich eine hohe Steifigkeitbesitzen muss, um die Insassen schützen zu können, kann beim Stahlleichtbauunter Verwendung von hochfesten Materialien die Situation entstehen,dass stark belastete Komponenten, insbesondere im Bereich des Mitteltunnels,eine zu geringe Duktilitätbesitzen, was sich hinsichtlich des Crashenergie-Aufnahmevermögens beieinem Frontalanprall negativ auswirken kann. Zwar muss im Mitteltunnelgrundsätzlicheine relativ hohe Steifigkeit besitzen, um insbesondere eine hinreichendeWiderstandskraft gegen das Eindringen des Antriebsaggregats beieinem Frontalaufprall aufbringen zu können, allerdings kann die beieinem Frontalanprall gewünschteDeformationscharakteristik der Vorderwagenstruktur des Personenkraftwagensnur dann erreicht werden, wenn die dem Vorderwagen benachbartenAbschnitte der Fahrgastzelle und insbesondere des Mitteltunnels aufdas Deformationsvermögendes Vorderwagens bestimmt sind. Eine im Bereich der Spritzwand ausgebildeteextrem starre Ausbildung des Mitteltunnels könnte sogar kontraproduktivsein und zu unerwünschthohen Verzögerungswertender Insassen bei einem Unfall führen.Es kommt folglich wesentlich darauf an, dass der Verformungswiderstandim dem vorderen Waren benachbarten Längenabschnitt des Mitteltunnelsauf die Tragstruktur des Vorderwagens abgestimmt ist. Daher istgemäß den Merkmalendes Patentanspruchs 2 auch vorgesehen, dass auch die Längsträger wenigstenseinen Deformationsbereich mit reduziertem Verformungswiderstandaufweisen. Vorzugsweise sind sowohl im Bereich der Längsträger alsauch im Bereich des Mitteltunnels mehrere im Abstand zueinanderangeordnete Deformationsbereiche vorgesehen (Patentanspruch 3).
    [0007] Deformationsbereichim Sinne der Erfindung ist ein Längenabschnittdes Mitteltunnels bzw. eines Längsträgers, derals Sollknickstelle konfiguriert ist, wobei insbesondere eine verringerteHärte desWerkstoffs einem reduzierten Verformungswiderstand gleichzusetzenist.
    [0008] Grundsätzlich sollim Rahmen der Erfindung das Crashenergie-Aufnahmevermögen durchdie Bereiche unterschiedlicher Härteverbessert werden. Zusätzlichist es möglich,mit geometrischen VeränderungenSollbiegestellen zu schaffen. In diesem Zusammenhang ist gemäß Patentanspruch4 vorgesehen, dass die Deformationsbereiche jeweils zumindest eineSicke aufweisen. Sicken im Sinne der Erfindung sind aus einer ebenenFlächeherausragende nach innen oder außen gerichtete Ausprägungen,die gemäß den Merkmalendes Patentanspruchs 5 sowohl an den Längsseiten als auch an der Oberseite desMitteltunnels ausgebildet sein können.Dadurch kann der Mitteltunnel eine wellenartige Oberflächenstrukturbesitzen (Patentanspruch 6). Eine solche wellenartige Oberflächenstrukturin Kombination mit einem ohnehin reduzierten Verformungswiderstand inderart definierten Deformationsbereich ermöglicht eine zwar hinreichendbiegesteife Ausbildung des Mitteltunnels, wobei dennoch die gewünschte Stauchungdes Mitteltunnels möglichist, um das angestrebte Crashenergie-Aufnahmevermögen bzw.die angestrebte Verzögerungscharakteristikzu realisieren.
    [0009] Gemäß Patentanspruch7 besteht der Mitteltunnel aus einem härtbaren Stahl, wobei die Deformationsbereicheein anderes Werkstoffgefügebesitzen, als die den Deformationsbereichen benachbarten Längenabschnitte.Das unterschiedliche Werkstoffgefüge führt zu unterschiedlichen Festigkeiten bzw.abweichenden Verformungswiderständen.Die unterschiedliche Gefügestrukturwird gemäß den Merkmalendes Patentanspruchs 8 insbesondere dadurch erreicht, dass die Härte derDeformationsbereiche mittels eines einen Wärmeeintrag bewirkenden Verfahrensherabgesetzt und/oder die Härteder den Deformationsbereichen benachbarten Längenabschnitte mittels eineseine Härtungbewirkenden Verfahrens erhöhtist. Die spezielle Vergü tungdes Mitteltunnels erfolgt vorzugsweise bereits im Umformwerkzeug.Hier könnengezielt diejenigen Bereiche, die eine reduzierte Festigkeit besitzensollen bzw. beibehalten sollen, von einem Härtevorgang ausgenommen werden.Durch numerische Berechnungen kann vorab bestimmt werden, welcheAbschnitte des Mitteltunnels mit entsprechend großer Härte ausgestaltetsein sollen und welche nicht. Im Umformwerkzeug kann eine gezieltesehr schnelle Abkühlungbeispielsweise durch einen Wasserstrahl oder durch einen Wassernebelvorgenommen werden, um eine gezielte Härtung von partiellen Bereichenzu erzielen. Eine partielle Erweichung bzw. Herabsetzung des Verformungswiderstandsist ebenso möglich,um im Ergebnis Bereiche unterschiedlicher Festigkeit bzw. unterschiedlicherHärte zuerzielen.
    [0010] Vorzugsweisekommen bei dem Mitteltunnel der erfindungsgemäßen Tragstruktur höherfesteoder höchstfesteStählezum Einsatz, wobei die Festigkeit vorzugsweise über 800 N/mm2,insbesondere über 1000N/mm2 und insbesondere über 1200 N/mm2, liegt.Dahingegen soll die Festigkeit der Deformationsbereiche gegenüber denzuvor genannten Werten auf weniger als 70% reduziert sein.
    [0011] Invorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist in den Ausführungsformender Patentansprüche 10bis 13 vorgesehen, dass auch die Längsträger aus einem härtbarenStahl bestehen und Bereiche mit voneinander abweichenden Werkstoffgefügen besitzen.Die unterschiedlichen Werkstoffgefüge sind ebenso wie bei demMitteltunnel mittels eines einen Wärmeeintrag bewirkenden Verfahrenserzeugt und/oder mittels eines eine Härtung bewirkenden Verfahrens.Um die Verformungscharakteristik des Vorderwagens an die des benachbartenMitteltunnelabschnitts anzupassen, kann die Festigkeit der Deformationsbereicheder Längsträger ebenfallsauf weniger als 70% der Festigkeit der übrigen Längenabschnitte der Längsträger herabgesetztsein. Auch fürdie Längsträger können hochfesteund höchstfesteStahlwerkstoffe zum Einsatz kommen. In der Ausführungsform des Patentanspruchs13 besitzen auch die Längsträger in denDeformationsbereichen Sicken.
    [0012] Gemäß Patentanspruch14 ist eine Spritzwand aus einem ebenfalls hochfesten oder höchstfestenWerkstoff vorgesehen. Die Spritzwand zwischen Fahrgastzelle undVorderwagen bildet zumindest fürdie oberen Längsträger einzusätzlichesWiderlager mit hohem Verformungswiderstand. Die in die Spritzwandeingeleitete Anprall kraft kann dadurch z.B. in den Mitteltunneleingeleitet werden, wobei sowohl die Längsträger als auch der Tunnel ingewisser Weise als Federelement mit zwischengeschalteter Spritzwanddienen.
    [0013] Dieerfindungsgemäße Tragstrukturfür einen Personenkraftwagenverbindet die Vorteile des Stahlleichtbaus unter Verwendung vonhochfesten Stählenmit der Möglichkeit,Crashenergie gezielt aufnehmen zu können, um dadurch eine gewünschte Deformationscharakteristikzu erzielen. Wesentliches Element ist die Schaffung von Deformationsbereichen andem Mitteltunnel, wobei die Kombination mit entsprechend gestaltetenLängsträgern imVorderwagenbereich als besonders vorteilhaft angesehen wird.
    [0014] Nachfolgendwird die Erfindung anhand der schematischen Darstellung näher erläutert. Dieperspektivische Darstellung zeigt eine Tragstruktur 1 für einenPersonenkraftwagen, wobei lediglich der vordere untere Bereich einerFahrgastzelle sowie die tragenden Elemente des Vorderwagens 2 dargestellt sind.Neben sich in Längsrichtungdes Personenkraftwagens erstreckenden unteren Längsträgern 3, 4 sindbei diesem Ausführungsbeispielobere Längsträger 5, 6 vorgesehen,die an einer Spritzwand 7 abgestützt sind. Die Spritzwand 7 trenntdie Fahrgastzelle 8 von dem Vorderwagenbereich 2.Die oberen und unteren Längsträger 3, 4, 5, 6 sindmit mehreren im Abstand zueinander angeordneten Deformationsbereichen 9 versehen,die in dieser Darstellung lediglich durch die Geometrie der Sicken 10 zuerkennen sind. Grundsätzlichist jeder Deformationsbereich 9 durch einen reduziertenVerformungswiderstand, das heißtdurch eine reduzierte Härtegekennzeichnet, wobei die dargestellten Sicken 10 zusätzlich vorgesehensein können.
    [0015] Indiesem Ausführungsbeispielsind die Längsträger 3, 4, 5, 6 alsHohlprofile konfiguriert mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt.Die Deformationsbereiche 9 und damit auch die Sicken 10 sindsowohl an den Längsseiten 11 alsauch an der Ober- undUnterseite 12, 13 der Längsträger 3, 4, 5, 6 ausgebildet.Dadurch besitzen die Längsträger 3, 4, 5, 6 ingewisser Weise eine Wellenstruktur, die ein definiertes Crashenergie-Aufnahmevermögen schafft.Diese Wellenstruktur setzt sich an den unteren Längsträgern 3, 4 bishinter die Spritzwand 7 fort, und zwar etwa so weit, wieauch an dem sich im Mittellängsbereichder Fahrgastzelle 8 erstreckenden Mitteltun nel 14 Deformationsbereiche 15 vorgesehen sind.Die Deformationsbereiche 15 sind am Mitteltunnel 14 optischdurch zusätzlicheSicken 16 zu erkennen, die in diesem Ausführungsbeispielsowohl an den Längsseiten 17 alsauch an der Oberseite 18 des Mitteltunnels 14 angeordnetsind. Dadurch besitzt der Mitteltunnel 14 ebenfalls ingewisser Weise eine wellenartige Strukturierung. Der Mitteltunnel 14 ist zumVorderwagen 2 hin durch die Spritzwand 7 begrenzt,die auch als Feuerwand dient. Er ist im Wesentlichen rechteckigkonfiguriert und verläuftim Bereich zur Spritzwand 7 im vertikalen Abstand zu den unterenLängsträgern 3, 4 bzw.zum Bodenblech 19 der Fahrgastzelle 8.
    1 Tragstruktur 2 Vorderwagen 3 untererLängsträger 4 untererLängsträger 5 obererLängsträger 6 obererLängsträger 7 Spritzwand 8 Fahrgastzelle 9 Deformationsbereichv. 3, 4, 5, 6 10 Sickenv. 9 11 Längsseitenv. 3, 4, 5, 6 12 Oberseitev. 3, 4, 5, 6, 13 Unterseitev. 3, 4, 5, 6 14 Mitteltunnel 15 Deformationsbereichv. 14 16 Sickenin 15 17 Längsseitev. 14 18 Oberseitev. 14 19 Bodenblechv. 8
    权利要求:
    Claims (14)
    [1] Tragstruktur für einen Personenkraftwagenmit einem sich im Mittellängsbereichder Fahrgastzelle (8) des Personenkraftwagens erstreckendenMitteltunnel (14) sowie mit sich im Bereich des Vorderwagens(2) des Personenkraftwagens erstreckenden Längsträgern (3, 4, 5, 6), dadurchgekennzeichnet, dass der Mitteltunnel (14) zumindestin seinem dem Vorderwagen (2) benachbarten Längenabschnittwenigstens einen Deformationsbereich (15) mit reduziertemVerformungswiderstand aufweist.
    [2] Tragstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Längsträger (3, 4, 5, 6)wenigstens einen Deformationsbereich (9) mit reduziertemVerformungswiderstand aufweisen.
    [3] Tragstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass der Mitteltunnel (14) mehrere im Abstand zueinanderangeordnete Deformationsbereiche (15) aufweist.
    [4] Tragstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass die Deformationsbereiche (9, 15) jeweilszumindest eine Sicke (10, 16) aufweisen.
    [5] Tragstruktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass die Sicken (16) an den Längsseiten (17) undan der Oberseite (18) des Mitteltunnels (14) ausgebildetsind.
    [6] Tragstruktur nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,dass der Mitteltunnel (14) durch die Sicken (15)eine wellenartige Oberflächenstruktur besitzt.
    [7] Tragstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,dass der Mitteltunnel (14) aus einem härtbaren Stahl besteht, wobeidie Defor mationsbereiche (15) ein anderes Werkstoffgefüge besitzenals die den Deformationsbereichen (15) benachbarten Längenabschnitte.
    [8] Tragstruktur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass die Härteder Deformationsbereiche (15) des Mitteltunnels (14)mittels eines einen Wärmeeintragbewirkenden Verfahrens herabgesetzt ist und/oder die Härte derden Deformationsbereichen (15) benachbarten Längenabschnittemittels eines eine Härtungbewirkenden Verfahrens erhöhtist.
    [9] Tragstruktur nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,dass die Festigkeit der Deformationsbereiche (15) wenigerals 70% der Festigkeit der übrigenLängenabschnittedes Mitteltunnels (14) beträgt, wobei die Festigkeit der übrigen Längenabschnitte über 800N/mm2, insbesondere über 1000 N/mm2,insbesondere über1200 N/mm2 liegt.
    [10] Tragstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9,dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträger (3, 4, 5, 6)aus einem härtbarenStahl bestehen, wobei die Deformationsbereiche (9) einanderes Werkstoffgefügebesitzen als die den Deformationsbereichen (9) benachbartenLängenabschnitte.
    [11] Tragstruktur nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,dass die Härteder Deformationsbereiche (9) der Längsträger (3, 4, 5, 6)mittels eines einen Wärmeeintragbewirkenden Verfahrens herabgesetzt ist und/oder die Härte derden Deformationsbereichen (9) benachbarten Längenabschnittemittels eines eine Härtungbewirkenden Verfahrens erhöhtist.
    [12] Tragstruktur nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet,dass die Festigkeit der Deformationsbereiche (9) wenigerals 70% der Festigkeit der übrigenLängenabschnitteder Längsträger (3, 4, 5, 6)beträgt,wobei die Festigkeit der übrigenLängenabschnitte über 800N/mm2, insbesondere über 1000 N/mm2,insbesondere über1200 N/mm2 liegt.
    [13] Tragstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 12,dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Deformationsbereich(9) der Längsträger (3, 4, 5, 6) mitSicken (10) versehen ist.
    [14] Tragstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 13,dadurch gekennzeichnet, dass im Mitteltunnel (14) sowieim Vorderwagen (2) im Abstand zu unteren Längsträgern (3, 4)verlaufende obere Längsträger (5, 6)an einer zwischen Fahrgastzelle (8) und Vorderwagen (2)angeordneten Spritzwand aus einem Werkstoff mit einer Festigkeitvon mehr als 600 N/mm2, insbesondere vonmehr als 1000 N/mm2, insbesondere von mehrals 1200 N/mm2.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2006-01-19| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2011-03-17| 8364| No opposition during term of opposition|
    2013-04-18| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|Effective date: 20130101 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410027783|DE102004027783B4|2004-06-08|2004-06-08|Tragstruktur für einen Personenkraftwagen|DE200410027783| DE102004027783B4|2004-06-08|2004-06-08|Tragstruktur für einen Personenkraftwagen|
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