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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Hilfsrahmen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Ein Hilfsrahmen oder ein Achsträger sind in gängiger Praxis mit der Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie über entsprechende Anbindungsstellen verschraubt. Derartige Hilfsrahmen können sowohl im Bereich der Vorderachse als auch im Bereich der Hinterachse eines zweispurigen Fahrzeugs Anwendung finden.
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Aus der
DE 10 2006 013 548 B4 ist ein gattungsgemäßer Hilfsrahmen für ein Fahrzeug bekannt, der zwei in der Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete, in der Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Hilfsrahmen-Längsträger aufweist. Diese sind über einen Hilfsrahmen-Querträger miteinander verbunden. Der jeweilige Hilfsrahmen-Längsträger ist als ein Hohlprofilteil ausgebildet, der einen im Querschnitt geschlossenen Hohlraum begrenzt.
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Ein solcher Hilfsrahmen-Längsträger kann in der Fahrzeuglängsrichtung unterteilt sein in vordere und hintere Tragabschnitte zur Anbindung an die Fahrzeugkarosserie sowie in einen mittleren Deformationsabschnitt, der zum Beispiel als ein S-Schlag-Profilverlauf im Hilfsrahmen-Längsträger realisiert ist. Bei einer Frontalkollision eines im Vorderwagen verbauten Hilfsrahmens ergibt sich somit der folgende Crashverlauf im Hilfsrahmen: So bleibt sowohl der vordere, crashzugewandte bauteilsteife Tragabschnitt des Hilfsrahmen-Längsträgers als auch der hintere, crashabgewandte bauteilsteife Tragabschnitt des Hilfsrahmen-Längsträgers weitgehend formstabil, während der dazwischen verlaufende Deformationsabschnitt mit einer reduzierten Bauteilsteifigkeit versehen ist und unter plastischer Verformung Crashenergie abbaut, so dass der crashzugewandte vordere Tragabschnitt nach fahrzeughinten verlagert wird.
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Zudem ist bekannt, dass bei einem aktiven Fahrwerkssystem frontseitig am Hilfsrahmen ein Drehaktor für zum Beispiel eine aktive Wankstabilisierung montiert sein kann, wie es aus der
DE 10 2013 013 325 A1 bekannt ist. Das hierzu erforderliche elektronische Steuergerät ist in gängiger Praxis im größeren Abstand zum Drehaktor im Bereich der Fahrzeug-Karosserie angeordnet. Entsprechend groß ist der Aufwand zum Verlegen elektrischer Verbindungskabel vom Steuergerät bis zum Drehaktor. Zudem ist im Kundendienstfall das derart positionierte Steuergerät nur schwer zugänglich.
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Aus der
DE 10 2013 020 563 A1 ist ein Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug bekannt, in dessen Querträger elektronische Bauteile für eine aktive Stabilisatoranordnung angeordnet ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Kraftfahrzeug mit einem Hilfsrahmen bereitzustellen, bei dem ein elektronisches Funktionsteil, insbesondere das oben erwähnte elektronische Steuergerät, in einfacher, bauraumgünstiger sowie crashsicherer Weise positionierbar ist.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ist im bauteilsteifen Tragabschnitt ein elektronisches Funktionsteil im Hohlraum des Hilfsrahmen-Längsträgers angeordnet. Alternativ und/oder zusätzlich ist auch im Deformationsabschnitt zumindest teilweise eine zu dem elektronischen Funktionsteil führende elektrische Versorgungs- und/oder Signalleitung verlegt.
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Die nachfolgenden Erfindungsaspekte sind im Hinblick auf einfacheres Verständnis mit Bezug auf einen speziell im Vorderwagen verbauten Hilfsrahmen und dessen Deformationsverhalten im Frontalcrashfall erläutert: So werden im Frontalcrashfall die Aufprallkräfte zunächst von der Fahrzeugfront über Vorbau-Längsträger in die jeweiligen Hilfsrahmen-Längsträger in der Fahrzeuglängsrichtung nach hinten weitergeleitet. Dessen Deformationsabschnitt wird dabei plastisch verformt, während die im Vergleich zum Deformationsabschnitt bauteilsteiferen Tragabschnitte formstabil, das heißt unverformt bleiben.
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Der Hilfsrahmen kann vordere und/oder hintere Eckknoten aufweisen, an denen der jeweilige Hilfsrahmen-Längsträger mit einem Querträger oder einer sonstigen Versteifungsstruktur, etwa einem Schubfeld, zusammenläuft. In diesem Fall kann der bauteilsteife Tragabschnitt des Hilfsrahmen-Längsträgers am vorderen und/oder am hinteren Ende des Hilfsrahmen-Längsträgers ausgebildet sein, und zwar insbesondere unter Bildung des obigen Eckknotens. Demgegenüber kann der Deformationsabschnitt in der Fahrzeuglängsrichtung ein mittlerer Bereich des Hilfsrahmenlängsträgers sein, der zwischen dem vorderen, crashzugewandten Tragabschnitt und dem hinteren, crashabgewandten Tragabschnitt gebildet ist. Der dazwischen befindliche Deformationsabschnitt kann als ein S-Schlag-Profilverlauf im Hilfsrahmen-Längsträger ausgeführt sein.
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Der Hilfsrahmen-Längsträger kann beispielhaft zweischalig aufgebaut sein, und zwar mit einer Oberschale und einer Unterschale, die unter Bildung des im Querschnitt geschlossenen Hohlraums miteinander verbunden sind, zum Beispiel durch Verschweißung oder Verschraubung.
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Zudem kann der Hilfsrahmen-Längsträger zumindest ein Kabelführungselement aufweisen, mittels dem die elektrische Versorgungs- und/oder Signalleitung in fester Anlage mit der Innenseite des Hilfsrahmen-Längsträgers steht. Dadurch wird bei einer crashbedingten Verformung des Deformationsabschnittes gewährleistet, dass die Versorgungs- und/oder Signalleitung gekappt wird. Alternativ und/oder zusätzlich zu dem Kabelführungselement kann der Hilfsrahmen-Längsträger im Deformationsabschnitt eine Durchtrenn-Kontur aufweisen, mittels der bei einer crashbedingten Verformung des Deformationsabschnittes die elektrische Versorgungs- und/oder Signalleitung durchtrennt wird. Eine derartige Durchtrenn-Kontur kann beispielhaft Einkerbungen, Zähne oder sonstige vorscharfkantige Vorsprünge an der Innenseite des Hilfsrahmen-Längsträgers aufweisen. Eine weitere Möglichkeit der Durchtrennung ist die Anbringung einer pyrotechnischen Ladung. Die Ladung kann separat während des Montageprozesses (und auch nachträglich im Kundendienstfall) angebracht werden oder als eine Einheit angeliefert werden.
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Das elektronische Funktionsteil kann beispielhaft an der Ober- oder Unterschale des Hilfsrahmen-Längsträgers montiert werden, und zwar bevorzugt vor dem Zusammenbau der Ober- und Unterschalen. Das elektronische Funktionsteil kann starr mit der Unter- oder Oberschale verschraubt/ vernietet/ werden oder auch elastisch, also schwingungsentkoppelt (Klebeschicht/ Lagerung über GML-Buchsen etc.) zur Unter- oder Oberschale fixiert werden.
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Beispielhaft kann das elektronische Funktionsteil ein elektronisches Steuergerät für eine Fahrzeugfunktion sein, etwa für eine aktive Wankstabilisierung. In diesem Fall kann das Steuergerät bauraumgünstig in zwei voneinander örtlich getrennte Teil-Steuergeräte unterteilt sein, die über elektrische Versorgungs- und/oder Signalleitungen miteinander in elektrischem Kontakt sind. Die beiden Teil-Steuergeräte können bauraumgünstig sowohl im vorderen, crashzugewandten Tragabschnitt als auch im hinteren, crashabgewandten Tragabschnitt des Längsträgers positioniert sein, während die elektrischen Versorgungs- und/oder Signalleitungen durch den mittleren Deformationsabschnitt verlegt sind. Im Frontalcrashfall werden die Versorgungs- und/oder Signalleitungen im sich verformenden Deformationsabschnitt durchtrennt, wodurch das crashzugewandte Teil-Steuergerät elektrisch entkoppelt vom crashabgewandten Teil-Steuergerät ist, an dem weitere, außerhalb des Hilfsrahmens verlaufende Signal- und Versorgungsleitungen angeschlossen sind. Alternativ dazu kann jedoch auch lediglich ein elektronisches Funktionsteil im Hilfsrahmen-Längsträger angeordnet sein, während die elektrischen Signal- und Versorgungsleitungen außerhalb des Deformationsabschnittes verlaufen. Umgekehrt können auch lediglich alleine die elektrischen Signal- und Versorgungsleitungen innerhalb des Deformationsabschnittes verlegt sein, während das elektronische Funktionsteil außerhalb des Hilfsrahmen-Längsträgers positioniert ist (, ... so dass lediglich das crashabgewandte Teil-Steuergerät in Strom- und Signalverbindung mit der Peripherie verbleibt, aufgrund seiner crashsicheren Anordnung).
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Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können - außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen - einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination zur Anwendung kommen.
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Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 in einer Seitenansicht einen Vorderwagenbereich einer Fahrzeugkarosserie mit daran montiertem Hilfsrahmen;
- 2 in einer perspektivischen Darstellung den Hilfsrahmen in Alleinstellung;
- 3 den Hilfsrahmen in einem teilweise auseinandergebauten Zustand; und
- 4 einen Hilfsrahmen-Längsträger in einer Schnittdarstellung entlang einer Längsschnittebene.
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In der 1 ist eine Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie für ein zweispuriges Kraftfahrzeug im Vorderwagenbereich mit strichpunktierten Linien angedeutet. Die Tragstruktur weist eine obere Kotflügelbank 1 sowie einen in der Fahrzeuglängsrichtung x verlaufenden Karosserie-Längsträger 3 auf. Die Kotflügelbank 1 ist im Bereich oberhalb nicht dargestellter Radkästen an die A-Säule 5 angebunden, während der Karosserie-Längsträger 3 bodenseitig in einem Knotenpunkt 7 mit der A-Säule 5 zusammengeführt ist. Im Bereich des Knotenpunktes 7 schließen sich die jeweiligen seitlichen Schweller einer nicht gezeigten Fahrgastzelle an.
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Wie weiter aus der 1 hervorgeht, ist im Vorderwagenbereich ein Hilfsrahmen 9 integriert, der in der Fahrzeuglängsrichtung x zwei seitliche vordere Knotenelemente 11 aufweist, die beispielhaft als kastenförmige Aluminium-Gussknoten gebildet sind. Die beiden Knotenelemente 11 sind in der Fahrzeugquerrichtung y mittels eines Hilfsrahmen-Querträgers 13 miteinander verbunden. Die beiden vorderen Knotenelemente 11 des Hilfsrahmens 9 sind an Schraubstellen 15 an die beiden Karosserie-Längsträger 3 angebunden. In der Fahrzeuglängsrichtung x nach hinten schließt sich an jedem der beiden vorderen Knotenelemente 11 ein Hilfsrahmen-Längsträger 16 an, der gemäß der 2 zusammen mit dem Hilfsrahmen-Querträger 13 ein flächiges, plattenförmiges Verstärkungselement 17 (das heißt Schubfeld) umschließt. Das flächige Verstärkungselement 17 ist in etwa fachwerkartig mit längs-, quer sowie diagonal verlaufenden Streben ausgeführt. Am hinteren Ende des Verstärkungselementes 17 sind weitere Knotenelemente 19 angeformt, über die der Hilfsrahmen 9 am Fahrzeugaufbau montiert ist. Unterhalb der Schraubstellen 15 weist das in der 1 gezeigte Knotenelement 11 eine Lenkungsgasse 21 für ein nicht gezeigtes Lenkgetriebe sowie eine Lenkerkonsole 23 auf, an denen jeweils nicht gezeigte Lenker anlenkbar sind, die Bestandteil einer Radaufhängung bilden.
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Zudem kann in der 1 der Hilfsrahmen 9 in der Fahrzeuglängsrichtung x nach vorne (das heißt in der Fahrtrichtung FR) mit nicht gezeigten Vorbau-Längsträgern verlängert sein, die frontseitig an einem nicht gezeigten Frontendmodul des Fahrzeugs angebunden sind. Bei einer Frontalkollision bilden die Vorbau-Längsträger 36 zusammen mit den Hilfsrahmen-Längsträgern 16 einen Kraftpfad, über den eingeleitete Aufprallkräfte in Richtung Fahrzeugheck geleitet werden.
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Wie aus der 1 weiter hervorgeht, weist der Hilfsrahmen-Längsträger 16 im Bereich des vorderen Knotenelementes 11 einen bauteilsteifen Tragabschnitt T1 und im Bereich seines hinteren Knotenelementes 19 einen weiteren bauteilsteifen Tragabschnitt T2 auf, während der mittlere Bereich des Hilfsrahmen-Längsträgers 16 einen Deformationsabschnitt D mit reduzierter Bauteilsteifigkeit aufweist. Bei einer Frontalkollision baut der Deformationsabschnitt D unter plastischer Verformung Crashenergie ab. Der crashzugewandte vordere bauteilsteife Tragabschnitt T1 und der crashabgewandte hintere bauteilsteife Tragabschnitt T2 bleiben dagegen weitgehend unverformt, wobei der crashzugewandte vordere bauteilsteife Tragabschnitt T1 nach fahrzeughinten verlagert wird. Zur Steifigkeitsreduzierung ist der Deformationsabschnitt D als ein S-Schlag realisiert.
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Der Hilfsrahmen-Längsträger 16 ist als ein Hohlprofilteil ausgeführt, das einen im Querschnitt geschlossenen Hohlraum 37 (3 oder 4) aufweist. Hierzu ist der Hilfsrahmen-Längsträger 16 mit einer oberen Blechschale 39 und einer unteren Blechschale 41 aufgebaut, die randseitig miteinander verschweißt oder verschraubt sind.
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Gemäß der 3 oder 4 ist im Hohlraum 37 des Hilfsrahmen-Längsträgers 16 ein Steuergerät 43 für eine Fahrzeugfunktion, zum Beispiel für eine aktive Wankstabilisierung, angeordnet. Das Steuergerät 43 ist in der 3 zweiteilig aus einem vorderen Teil-Steuergerät 45 und einem hinteren Teil-Steuergerät 47 aufgebaut, die über eine elektrische Versorgungs- und/oder Signalleitung 49 miteinander in elektrischem Kontakt sind. Das hintere Teil-Steuergerät 47 ist zudem über einen Kabelstrang 51, der außerhalb des Hilfsrahmens 9 verläuft, in elektrischem Kontakt mit der Peripherie, zum Beispiel mit einer Stromversorgungsquelle oder einem übergeordneten Steuergerät.
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In der 3 ist das vordere Teil-Steuergerät 45 im vorderen bauteilsteifen Tragabschnitt T1 des Hilfsrahmen-Längsträgers 16 montiert, während das hintere Teil-Steuergerät 47 im hinteren bauteilsteifen Tragabschnitt T2 des Hilfsrahmen-Längsträgers 16 montiert ist, während die Versorgungs- und/oder Signalleitung 49 durch den Deformationsabschnitt D des Hilfsrahmen-Längsträgers 16 verlegt ist. In der 4 ist die Leitung 49 mittels angedeuteter Kabelführungselemente 53 in fester Anlage mit der Innenseite des Hilfsrahmen-Längsträgers 16 verlegt.
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Bei einer Frontalkollision werden die Aufprallkräfte von der Fahrzeugfront über die nicht gezeigten Vorbau-Längsträger in die jeweiligen Hilfsrahmen-Längsträger 16 eingeleitet. Dessen Deformationsabschnitt D wird unter Abbau von Crashenergie plastisch verformt, während die vorderen und hinteren Tragabschnitt T1, T2 weitgehend formstabil verbleiben. Bei einer solchen Unfallsituation ist das hintere Teil-Steuergerät 47 weitgehend crashsicher im hinteren Tragabschnitt T2 des Hilfsrahmen-Längsträgers 16 angeordnet, während das vordere Teil-Steuergerät 45 im crashzugewandten vorderen Tragabschnitt T1 mit den Aufprallkräften beaufschlagt wird. Um das Risiko von Fehlfunktion des vorderen Teil-Steuergerätes 45 zu vermeiden, wird bei der crashbedingten Verformung des Deformationsabschnittes D aufgrund der festen Anbindung der Leitung 49 innenseitig am Hilfsrahmen-Längsträger 16 eine Durchtrennung der Leitung 49 bewerkstelligt. Dadurch wird im Kollisionsfall das vordere Teil-Steuergerät 45 stromlos, während die das hintere Teil-Steuergerät 47 über einen Kabelstrang 51 (4) nach wie vor mit der Peripherie in elektrischem Kontakt bleibt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006013548 B4 [0003]
- DE 102013013325 A1 [0005]
- DE 102013020563 A1 [0006]
