DE19608196A1 - Fahrzeugkonstruktion - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugkonstruktion gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Fahrzeugkonstruktion, die
geeignet ist zur Aufnahme von axialen Druckkräften bei Frontalzusammenstö
ßen.
Bei einer herkömmlichen, vergleichbaren Konstruktion wird eine Antriebs
einheit mit einem Motor, einem Getriebe und dergleichen über isolierende
Halterungen an vorderen Seitenteilen auf beiden Seiten des Motorraums und
des Fahrzeugs abgestützt. An den vorderen Endbereichen tragen die vorderen
Seitenteile eine Stoßstange, und im hinteren Bereich gehen die Seitenteile
einstückig und kontinuierlich in rechte und linke Seitenrahmen über, die
sich einstückig und kontinuierlich vom Motorraum in Richtung der Untersei
te des Fahrzeuginnenraums erstrecken.
Im unteren Randbereich der Spritzwand wird ein Mittelteil angeschlossen,
das die Form eines geschlossenen Querschnitts zusammen mit der Spritz
wand aufweist. Das Mittelteil ist in Querrichtung des Fahrzeugs angeordnet
und an beiden Enden mit den Seitenbereichen der Seitenrahmen verbunden.
Es erstreckt sich im übrigen weiter auswärts in Querrichtung des Fahrzeugs.
Rechte und linke Seitenträger sind außerhalb der Richtung der Seitenrah
men angeordnet. Die Seitenträger erstrecken sich in Vorwärts-Rückwärts-
Richtung des Fahrzeugs nach hinten, und die vorderen Endbereiche der Sei
tenträger sind mit den Seitenrahmen über Torsionskästen verbunden. An
den Torsionskästen sind die beiden Endbereiche des Mittelteils befestigt.
Hinter dem Motorraum befindet sich ein Aufhängungsteil zur Abstützung ei
ner Radaufhängung, das sich in Querrichtung des Fahrzeugs erstreckt. Der
vordere Endbereich des Aufhängungsteils ist mit einer vorderen Verbin
dungseinrichtung verbunden, die nach unten von den Seitenrahmen vor
springt, und der hintere Bereich des Aufhängungsteils ist mit einem rück
wärtigen Verbindungsbereich an der unteren Oberfläche des Mittelteils ver
bunden. Wenn sich das Fahrzeug bewegt, wird die Kraft, die auf die Aufhän
gung ausgeübt wird, durch das Aufhängungsteil aufgenommen, das durch die
Seitenrahmen abgestützt wird.
Im Falle einer Frontalkollision des Fahrzeugs nimmt zunächst die Stoßstange
die Kraft auf. Wenn diese Kraft einen vorgegebenen Wert überschreitet, neh
men die vorderen Seitenteile die Kraft auf, so daß sie verformt werden, und
der Motorraum wird zerdrückt. Wenn der Motorraum in gewissem Maße zer
drückt ist, bewegt sich die Antriebseinheit nach rückwärts, so daß sie in Be
rührung gelangt mit dem Aufhängungsteil. In Abhängigkeit von der Art der
Kollision besteht bei einer Kollision mit einer Geschwindigkeit von mehreren
zehn Kilometern pro Stunde die Möglichkeit, daß die von der Antriebseinheit
auf das Aufhängungsteil übertragene Kraft mehrere hundert Kilo-Newton er
reichen kann.
Da die Seitenrahmen oder die Seitenträger, die hinter den Rahmenteilen an
geordnet sind, tragende Konstruktionsteile mit einem geschlossenen Quer
schnitt sind, die sich in Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs er
strecken, wird die nach rückwärts gerichtete, auf das Fahrzeug ausgeübte
Kraft, die auf das Aufhängungsteil übertragen wird, durch die Seitenrahmen
und die Seitenträger abgeleitet und absorbiert. Dadurch kann die Verformung
des unteren Randbereiches eines Fahrzeuginnenraums bei einer Frontkolli
sion auf ein Minimum gebracht werden.
Da jedoch bei den genannten herkömmlichen Lösungen ein Verbindungs
punkt des Aufhängungsteils im hinteren Verbindungsbereich am Mittelteil
liegt, das sich innerhalb der Fahrzeugbreite, bezogen auf die Längsmittellinie
des Querschnitts der Seitenrahmen befindet, wird die Kraft vom Verbin
dungspunkt exzentrisch in Richtung der Innenseite des Fahrzeugs, bezogen
auf die Seitenrahmen und die Seitenträger, übertragen. Zur Abstützung des
Aufhängungsteils bei dessen Bewegung nach hinten mit einer Kraft von meh
reren hundert Kilo-Newton mußte daher das Mittelteil, der Verbindungsbe
reich des Mittelteils und der Torsionskasten, die Verbindungsbereiche des
Mittelteils und der Seitenrahmen und dergleichen erheblich verstärkt wer
den und die Belastung mußte wirksam auf die Seitenrahmen und die Seiten
träger abgeleitet werden, so daß die Konstruktion insgesamt kompliziert und
schwer wurde.
Wenn es auch möglich ist, den Verbindungspunkt des rückwärtigen Verbin
dungsbereichs im wesentlichen in der Mittellinie des Querschnitts einer der
artigen Konstruktion anzuordnen, konnte die Last doch nicht direkt vom Mit
telteil über den Torsionskasten auf den Seitenträger abgeleitet werden, und
der Verbindungspunkt im wesentlichen in der Mittellinie der Seitenrahmen
erschwerte es, die Last über den Torsionskasten auf den Seitenrahmen zu
übertragen, so daß sich dieselbe Situation ergab wie bei der Abstützung des
Aufhängungsteils durch nur einen Seitenrahmen. Auch hier war daher für den
Fall einer starken Kollision eine erhebliche Verstärkung der Konstruktion
notwendig, so daß die Konstruktion kompliziert und schwer wurde.
Für den Fall einer sogenannten versetzten Frontalkollision, bei der der Stoß
der Kollision auf eine Seite der Fahrzeugform trifft, kommt die Antriebsein
heit mit Aufhängungsglied unter gleichzeitiger Drehung in Berührung, so daß
ein Verbindungspunkt am rückwärtigen Endbereich auf der Kollisionsseite
des Aufhängungsteils bestrebt ist, diagonal nach rückwärts nach innen auf ei
nen Bogen auszuweichen, während der andere Verbindungspunkt auf der
nicht betroffenen Seite den Drehungsmittelpunkt bildet. In diesem Falle wird
bei der herkömmlichen Konstruktion, bei der der Verbindungspunkt in der
Mittellinie eines Querschnitts der Seitenrahmen oder auf deren Innenseite
liegt, die Kraft kaum auf die Seitenträger abgeleitet, so daß es notwendig
wird, den größten Teil der Last diagonal nach rückwärts und innen in bezug
auf die Fahrzeuglängsrichtung über die Biegefestigkeit eines seitlichen Rah
menteils abzuleiten. Zur Unterdrückung der Rückwärtsverschiebung des Auf
hängungsgliedes ist es daher in diesem Falle notwendig, die Biegesteifigkeit
der seitlichen Rahmenteile und dergleichen durch Verstärkung des Mate
rials zu erhöhen, so daß auch hier die Konstruktion schwer und teuer wurde.
Wesentliche Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fahrzeugkonstruktion zu
schaffen, bei der die Rückwärtsbewegung des quergerichteten Aufhängungs
teils mit Hilfe einer einfachen und leichten Konstruktion im Falle einer Fron
talkollision vermieden werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen.
Die erfindungsgemäße Fahrzeugkonstruktion umfaßt rechte und linke Seiten
rahmen, die sich von der Höhe des Motorraumes zur Unterseite des Fahrzeu
ginnenraumes erstrecken, rechte und linke Seitenträger, die an den seitli
chen Rändern des Fahrzeugs in Verlängerung der Seitenrahmen verlaufen,
und ein quergerichtetes Aufhängungsteil zwischen den rechten und linken
Seitenrahmen. Verbindungsglieder zur Verbindung der Seitenrahmen und
der Seitenträger sind auf der rechten und linken Seite des vorderen Be
reichs des Fahrzeuginnenraums vorgesehen. Die beiden Endbereiche des
quergerichteten Aufhängungsteils sind mit den Verbindungsbereichen an den
Seitenrahmen, den Seitenträgern oder den Verbindungsgliedern ausgebildet,
und die Verbindungspunkte dieser Rahmenverbindungsbereiche mit dem
quergerichteten Aufhängungsteil sind außerhalb der Längsmittellinie des
Querschnitts der Seitenrahmen und innerhalb der Längsmittellinie des Quer
schnitts der Seitenträger vorgesehen.
Folglich wird bei einer Frontalkollision des Fahrzeugs, wenn zunächst der
Motorraum in gewissem Maße eingedrückt ist, der Motor zusammen mit dem
Getriebe in Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs verschoben, und sie üben
Druck auf das quergerichtete Aufhängungsteil des Fahrzeugs aus. Da in die
sem Falle die Verbindungspunkte der Rahmenverbindungsbereiche des quer
gerichteten Aufhängungsteils außerhalb der Längsmittellinie der Seitenrah
men und innerhalb der Längsmittellinie der Seitenträger liegen, wird die
Last, die auf die Rahmenverbindungsbereiche ausgeübt wird, wirksam verteilt
und übertragen auf die Rahmenteile und die Seitenträger über die Verbin
dungsglieder.
Weiterhin wird bei einem versetzten Frontalzusammenstoß, bei dem die Kol
lision auf einer Seite der Fahrzeugfront auftrifft, die Verformung konzentriert
auf die Kollisionsseite des Motorraumes, und der Motor mit Zubehör kommt
in Berührung mit dem quergerichteten Aufhängungsteil, während er sich
gleichzeitig dreht. Dadurch verschiebt sich der Endbereich des Aufhängungs
teils auf der Kollisionsseite schräg nach innen und rückwärts in einem Bogen
um den Verbindungspunkt auf der kollisionsfreien Seite. Dieser Abbau der
Kraft in rückwärts gerichteter Diagonalrichtung wirkt auf den Rahmenverbin
dungsbereich auf der Kollisionsseite und hier nach innen, bezogen auf die
Fahrzeugquerrichtung, jedoch wird, wie bei einer nicht versetzten Kollision,
die in Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs wirkende Kraft auf den Rahmenver
bindungsbereich wirksam verteilt und auf die Seitenrahmen und die Seiten
träger über die Verbindungsglieder übertragen. Dabei nimmt der äußere Sei
tenträger die Kraft in Biegerichtung auf, während die Seitenrahmen in einer
weiter innenliegenden Position, bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung, teil
weise die Kompressionslast aufnehmen, so daß die Konstruktion insgesamt
eine hohe Biegefestigkeit aufgrund des Zusammenwirkens der Seitenrahmen
und der Seitenträger bietet.
Auf diese Weise kann die Kraft bei einer Frontalkollision einschließlich einer
versetzten Frontalkollision zuverlässig durch die Seitenrahmen und die Sei
tenträger aufgefangen werden, und die Rückwärtsverschiebung des Aufhän
gungsteils kann mit einer verhältnismäßig leichten und einfachen Konstruk
tion eingeschränkt werden, ohne daß die Konstruktion schwer und kompli
ziert werden müßte, indem beispielsweise gesonderte Verstärkungsglieder,
größere Materialstärken für die Seitenrahmen etc. verwendet werden müß
ten.
Das Aufhängungsteil zur Abstützung der Aufhängung der vorderen Räder des
Fahrzeugs bildet hier ein quergerichtetes Rahmenteil, und die Verbindungs
glieder sind Torsionskästen, die sich unterhalb der Spritzwand befinden, die
den Motorraum und den Fahrzeuginnenraum trennt, und die Rahmenverbin
dungsbereiche können in oder an den Torsionskästen ausgebildet sein.
Da die Torsionskästen, die vorgesehen sind zur Erhöhung der Steifigkeit der
Seitenrahmen und der Seitenträger, als Verbindungsglieder genutzt werden,
wird die Konstruktion weiter vereinfacht.
Beim Fahren des Fahrzeugs wird die Kraft von der Aufhängung zuverlässig
durch die Torsionskästen aufgenommen.
Die Seitenrahmen weisen einen oberen waagerechten Bereich auf der Seite
des Motorraums, einen unteren waagerechten Bereich auf der Seite des Fahr
zeuginnenraums und einen gebogen Bereich auf, der kontinuierlich von dem
oberen in den unteren Bereich übergeht. Die Verbindungsglieder verbinden
den unteren waagerechten Bereich mit den Seitenträgern, und der Rahmen
verbindungsbereich kann in dem unteren waagerechten Bereich der Seiten
rahmen vorgesehen sein.
Als Ergebnis kann der Abstand zwischen den linken und rechten Verbin
dungspunkten klein sein, und das Moment, das auf den Rahmenverbindungs
bereich auf der Kollisionsseite einwirkt, kann bei einer versetzten Frontalkol
lision gering sein, und die Verbindungspunkte und die Verbindungsglieder
können nahe beieinander angeordnet sein und die Kraft von den Verbin
dungspunkten auf die Verbindungsglieder wirksam übertragen, so daß die
Konstruktion weiter erleichtert werden kann.
Im übrigen kann der Verbindungspunkt des Rahmenverbindungsbereichs vor
dem rückwärtigen Ende des Verbindungsgliedes vorgesehen sein.
Daher befinden sich die Verbindungspunkte der Rahmenverbindungsbereiche
vor dem rückwärtigen Ende der Verbindungsglieder, so daß die rückwärts
gerichtete Kraft, die auf die Rahmenverbindungsbereiche ausgeübt wird,
wirksamer auf die Seitenrahmen und die Seitenträger über die Verbindungs
glieder verteilt werden kann, so daß eine leichte Bauweise möglich ist.
Weiterhin können die Rahmenverbindungsbereiche eine Gegenfläche aufwei
sen, die die Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs schneidet und den
rückwärtigen Seitenbereichen der Endbereiche des quergerichteten Rah
mens, d. h., des Aufhängungsteils, gegenüberliegt.
Bei der Rückwärtsbewegung des Aufhängungsteils wird dieses durch die Ge
genfläche abgestützt, und die Verbindungspunkte können sowohl durch die
Festigkeit der Seitenrahmen als auch durch die Stabilität der Gegenfläche ab
gestützt werden, so daß die Rückwärtsverschiebung des Aufhängungsteils
auch durch die Gegenfläche unterdrückt werden kann und weiter eine leich
te Bauweise möglich ist.
Schließlich kann sich ein Verstärkungsglied diagonal nach rückwärts in
Richtung der Mittellinie des Fahrzeugs erstrecken, das in der Nähe des Rah
menverbindungsbereichs des Seitenrahmens angeschlossen ist.
Dieses Verstärkungsglied, das sich diagonal nach rückwärts erstreckt, ist in
der Nähe des Rahmenverbindungsbereichs der Seitenrahmen angeschlossen,
so daß die bei der Frontalkollision und bei der versetzten Frontalkollision
eingeleiteten Kräfte wirksam durch das Verstärkungsglied aufgenommen und
absorbiert werden können. Auch dadurch wird die Rückwärtsverschiebung
des Aufhängungsteils zusätzlich durch das Verstärkungsglied unterdrückt.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 ist eine Unteransicht eines Fahrzeugs mit einem Kon
struktionsteil nach einer ersten Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 2 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Aus
führungsform gemäß Fig. 1;
Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung des Hauptbereichs
der Fig. 1;
Fig. 4 ist eine vergrößerte Darstellung des Bereichs P in Fig.
2;
Fig. 5 ist eine Unteransicht und zeigt den Zustand im Zeit
punkt einer versetzten Frontkollision bei der ersten
Ausführungsform;
Fig. 6 ist eine Unteransicht eines Fahrzeug mit einem Kon
struktionsteil nach einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 7 ist eine perspektivische Darstellung des Hauptbereichs
der Fig. 6;
Fig. 8 ist eine vergrößerte Darstellung des Bereichs Q in Fig.
7;
Fig. 9 ist eine Unteransicht und zeigt den Zustand zum Zeit
punkt einer versetzten Frontalkollision bei der zweiten
Ausführungsform;
Fig. 10 ist eine Unteransicht eines Fahrzeugs mit einem Kon
struktionsteil nach einer dritten Ausführungsform;
Fig. 11 ist eine perspektivische Darstellung des Hauptbereichs
der Fig. 10; und
Fig. 12 ist eine Unteransicht und zeigt den Zustand zum Zeit
punkt einer versetzten Frontalkollision bei der dritten
Ausführungsform.
Die erste bevorzugte Ausführungsform der Konstruktion des Fahrzeugs gemäß
Anspruch 1, 2 oder 4 soll nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnung be
schrieben werden.
Fig. 1 ist eine Unteransicht eines Fahrzeugs mit Konstruktionsteilen entspre
chend der vorliegenden Ausführungsform. Fig. 2 zeigt eine teilweise geschnit
tene Seitenansicht zu Fig. 1, Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung des
Hauptbereichs der Fig. 1 und Fig. 4 ist eine vergrößerte Darstellung des Be
reichs P in Fig. 2.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, befinden sich auf beiden Seiten eines Motorraumes
10, bezogen auf die Breitenrichtung des Fahrzeugs, im vorderen Bereich ei
nes Fahrzeugs rechte und linke vordere Seitenteile 1, die Konstruktionsteile
des Fahrzeugaufbaus bilden. Die rechten und linken vorderen Seitenteile 1
weisen einen geschlossenen Querschnitt auf, und sie stützen eine Antriebs
einheit 5 mit einem Motor und einem Getriebe und dergleichen über schwin
gungsisolierende Halterungen 7 ab. Die vorderen Endbereiche 1a der vorde
ren Seitenteile 1 tragen eine Stoßstange 9, und an den hinteren Endberei
chen 1b der Seitenteile 1 sind rechte und linke Verlängerungs-Seitenrah
men 3 ausgebildet, die einstückige und kontinuierlich durchlaufende Kon
struktionsteile darstellen. Diese Verlängerungs-Seitenrahmen 3 erstrecken
sich vom Motorraum 10 zur Unterseite eines Gehäuses 20.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, erstrecken sich die vorderen Seitenteile im wesent
lichen zu derselben Höhe wie die Stoßstange 9. Die Seitenrahmen 3 liegen
im Bereich des Motorraumes 10 im wesentlichen in derselben Höhe wie die
Stoßstange 9, verlaufen gegen die Spritzwand 11, die den Motorraum 10 und
das Gehäuse 20 unterteilt, und nach einer Biegung in Richtung der Untersei
te der Spritzwand 11 unterhalb der unteren Seite des Gehäuses 20, und sie
erstrecken sich entlang der unteren Oberfläche der Bodenplatte 13, die mit
der Spritzwand 11 verbunden ist. In Richtung des hinteren Teils des Fahr
zeugs verlaufen die Seitenrahmen 3 als Boden-Seitenteile 15, die Konstruk
tionsteile des Fahrzeugs bilden. Mit dem unteren Randbereich 11a der
Spritzwand 11 ist ein Mittelteil 17 verbunden, das mit der äußeren Fläche
der Spritzwand 11 einen geschlossenen Querschnitt bildet.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, erstreckt sich das Mittelteil 17 in Querrichtung des
Fahrzeugs, und beide Endbereiche des Mittelteils 17 laufen gegen die Seiten
bereiche der Seitenrahmen 3 und sind mit diesen verbunden. Auf der Außen
seite der Seitenrahmen 3, bezogen auf die Querrichtung des Fahrzeugs, er
strecken sich rechte und linke Seitenträger 19 als weitere Konstruktionstei
le in Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs. Die Seitenträger 19 und
die Seitenrahmen 3 bilden ein Konstruktionsteil mit geschlossenem Quer
schnitt, das sich in Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs erstreckt,
und der vordere Endbereich 19a der Seitenträger 19 ist mit den Seitenrah
men 3 über einen Torsionskasten 21 verbunden. Durch diesen Torsionska
sten 21 wird die Steifigkeit der Seitenrahmen 3 und der Seitenträger 19
verbessert.
Im rückwärtigen Bereich des Motorraums 10 ist ein Aufhängungsteil 27 als
Querrahmen über die Breite des Fahrzeugs angeordnet, und eine nicht ge
zeigte Aufhängung der Vorderräder 23 des Fahrzeugs wird durch dieses Auf
hängungsteil 27 abgestützt. Unterhalb der Spritzwand 11 sind die hinteren
Endbereiche 27b an den rechten und linken Enden des Aufhängungsteils 27
mit einem hinteren Verbindungsbereich 43 als Rahmenverbindungsbereich
in den Torsionskasten 21 als Verbindungsglied verbunden. Der Verbindungs
punkt 30 zwischen dem Aufhängungsteil 27 und dem hinteren Verbindungs
bereich 23 liegt außerhalb der Mitte des Querschnitts Me des Seitenrahmens
3 und innerhalb der Mitte des Querschnitts S der Seitenträger 19, bezogen
auf die Querrichtung des Fahrzeugs, und vor dem rückwärtigen Ende 21b des
Torsionskastens 21.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist der Torsionskasten 21 mit beiden seitlichen un
teren Endbereichen 11b der Spritzwand 11 verbunden, die den hinteren Be
reich des Radkastens 25 der Vorderräder 23 bildet (Fig. 1), und der Tor
sionskasten bildet einen geschlossenen Querschnitt zusammen mit der
Spritzwand 11.
Der Seitenrahmen 3 weist einen oberen, waagerechten Bereich 35 auf der
Seite des Motorraums 10, einen unteren waagerechten Bereich 37 auf der
Seite des Gehäuses 20, und einen gebogenen Bereich 39 auf, der von dem
oberen waagerechten Bereich 35 zu dem unteren Bereich 37 überleitet, und
ist somit im wesentlichen S-förmig ausgebildet, betrachtet von der Seite des
Fahrzeugs. Der obere waagerechte Bereich 35 und der gebogene Bereich 39
bestehen aus einem Hauptrahmenteil 31 mit etwa hutförmigem Querschnitt
und einem Plattenteil 33, das die offene Seite des Hauptrahmenteils 31
schließt, und sie sind durch diese beiden Teile 33, 31 zu einem Kastenprofil
geschlossen. Mit dem gebogenen Bereich 39 sind das Mittelteil 17 und der
Torsionskasten 21 verbunden. Der untere waagerechte Bereich 37 besitzt ei
nen hutförmigen Querschnitt und ist mit der Bodenplatte 13 verbunden und
bildet einen geschlossenen Querschnitt mit dieser.
Die rückwärtigen Endbereiche 27b des Aufhängungsteils 27 sind mit dem
hinteren Verbindungsbereich 23 verbunden, und die vorderen Endbereiche
27a des Aufhängungsteils 27 sind mit vorderen Verbindungsbereichen 41
verbunden. Die vorderen Verbindungsbereiche 41 befinden sich an der unte
ren Oberfläche 35a des oberen waagerechten Bereichs 35 der Seitenrahmen
3.
Ein Bolzen 45 springt am Verbindungspunkt 30 des hinteren Kupplungsbe
reichs 43 vor, und ein Bohrloch 47 ist im hinteren Endbereich 27b des Auf
hängungsteils 27 vorgesehen. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist der hintere Endbe
reich 27b des Aufhängungsteils 27 mit dem hinteren Verbindungsbereich 43
durch Anziehen einer Mutter 51 auf einem Bolzen 45 verbunden. Ein Gummi-
Isolator 49 liegt zwischen dem hinteren Endbereich 27b des Aufhängungs
teils 27 und dem hinteren Kupplungsbereich 43.
Anschließend soll die Wirkungsweise der Konstruktion beschrieben werden.
Während der Fahrt wird die auf die Aufhängung ausgeübte Kraft durch das
Aufhängungsteil 27 aufgenommen, das durch den Seitenrahmen 3 getragen
wird.
In diesem Zustand wird ein Teil der Last der Aufhängung direkt von dem Auf
hängungsteil 27 auf den Torsionskasten 21 übertragen, so daß eine sichere
Abstützung möglich ist.
Bei einem Frontalzusammenstoß des Fahrzeugs nimmt zunächst die Stoßstan
ge 9 die Kollisionskraft auf. Wenn diese Kraft eine vorgegebene Größe er
reicht hat, nimmt das vordere Seitenteil 1 die Last auf, so daß es verformt
wird, und der Motorraum wird zusammengedrückt. Wenn der Motorraum 10
teilweise zusammengedrückt ist, bewegt sich die Antriebseinheit 5 nach
rückwärts, so daß sie in Berührung mit dem Aufhängungsteil 27 kommt, und
drückt das Aufhängungsteil 27 nach rückwärts.
Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der Verbindungspunkt 30 des hinteren
Verbindungsbereichs 43 des Aufhängungsteils 27 außerhalb der Mittellinie
des Querschnitts 81 des Seitenrahmens 3 und innerhalb der Mittellinie 83
der Seitenträger 19, jeweils bezogen auf die Fahrzeugbreite, sowie vor dem
hinteren Ende 21b des Torsionskastens 21. Daher wirkt die nach rückwärts
gerichtete Last auf beide als Kompressionskraft von dem Verbindungspunkt
30 zwischen dem Seitenrahmen 3 und dem seitlichen Längsträger 19 ein,
die tragende Konstruktionsteile sind. Die Last, die auf den Verbindungspunkt
30 ausgeübt wird, wird wirksam über den Torsionskasten 21 verteilt und
über den Seitenrahmen 3 und den Seitenträger 19 übertragen. Auf diese Wei
se absorbieren der Seitenrahmen 3 und der Seitenträger 19 die nach rück
wärts auf das Fahrzeug einwirkende Kraft, so daß sie die Verformung der Un
terseite des Gehäuses 20 beim Frontalzusammenstoß reduzieren.
Wie weiter in Fig. 5 gezeigt ist, wird bei einem sogenannten versetzten Fron
talzusammenstoß, bei dem Kollision auf eine Seite des vorderen Endes des
Fahrzeugs einwirkt, die Verformung auf eine Seite des Motorraums 10 kon
zentriert, und die Antriebseinheit 5 kommt in Berührung mit dem Aufhän
gungsteil 27, während sie sich dreht, so daß der rückwärtige Endbereich
27b (Verbindungspunkt 30a) auf der Kollisionsseite des Aufhängungsteils
nach innen, bezogen auf die Fahrzeugbreite, drückt und dabei einen Bogen
beschreibt, dessen Mittelpunkt der Verbindungspunkt 30b auf der kollisions
freien Seite bildet, wie durch den Pfeil F in Fig. 5 angedeutet ist. Folglich be
wirkt die diagonal nach rückwärts gerichtete Kraft, daß der Verbindungs
punkt 30a auf der Kollisionsseite nach innen, bezogen auf die Querrichtung
des Fahrzeugs, belastet wird, während bei einer nicht versetzten Frontalkolli
sion die Last auf den hinteren Verbindungsbereich 43 (Verbindungspunkt
30a) gleichmäßig verteilt und auf den Seitenrahmen 3 und den Seitenträger
19 über den Torsionskasten 21 übertragen wird.
Durch diese Kraft wird der Seitenträger 19, der in bezug auf den Verbin
dungspunkt 30a nach außen versetzt angeordnet ist, jeweils bezogen auf die
Fahrzeugquerrichtung, in Biegerichtung belastet, während der Seitenrahmen
3 auf der Innenseite des Verbindungspunktes 30a auf der Wirkungslinie der
Kraft liegt und bei der Aufnahme der Druckkraft mitwirkt. Auf diese Weise
besitzt die Konstruktion eine hohe Biegesteifigkeit aufgrund des Zusammen
wirkens des Seitenrahmens 3 und des Seitenträgers 19.
Der Seitenrahmen 3 und der Seitenträger 19 absorbieren die Kraft und stüt
zen in Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs ab, so daß die Verformung der Un
terseite des Gehäuses 20 bei einem versetzten Frontalzusammenstoß redu
ziert werden kann.
Folglich kann die Kraft bei einem Frontalzusammenstoß einschließlich eines
versetzten Frontalzusammenstoßes durch den Seitenrahmen 3 und den Sei
tenträger 19 zuverlässig abgestützt werden, ohne daß es notwendig ist, die
Konstruktion durch besondere Verstärkungsglieder, Verstärkung der Seiten
rahmen 3 etc. schwerer und komplizierter zu machen. Die Rückwärtsbewe
gung des Aufhängungsteils 27 kann mit einer einfachen und leichten Kon
struktion unterdrückt werden, und damit kann zugleich die Verformung der
Unterseite des Gehäuses 20 eingeschränkt werden.
Da im übrigen der Torsionskasten 21 zur Erhöhung der Steifigkeit des Sei
tenrahmens 3 und des Seitenträgers 19 als Verbindungsteil zum Verbinden
des Seitenrahmens 3 und des Seitenträgers 19 vorgesehen ist, sind spezielle
Verbindungsteile nicht notwendig, und die Rückwärtsbewegung des Aufhän
gungsteils 27 kann mit einer einfachen Konstruktion unterdrückt werden.
Anschließend soll die zweite Ausführungsform gemäß Anspruch 3 und 5 be
schrieben werden.
Fig. 6 ist eine Unteransicht des Fahrzeugs mit wesentlichen Konstruktions
teilen dieser Ausführungsform. Fig. 7 ist eine perspektivische Darstellung des
Hauptbereichs der Fig. 6, und Fig. 8 ist eine vergrößerte Darstellung des Be
reichs Q in Fig. 7. Für Teile, die bereits bei der ersten Ausführungsform vor
gesehen waren, werden deren Bezugsziffern verwendet, und eine erneute Be
schreibung wird fortgelassen.
Wie in Fig. 6 und 7 gezeigt ist, ist der hintere Verbindungsbereich 61 am vor
deren Ende des unteren waagerechten Bereichs 37 des Seitenrahmens 3 vor
gesehen. Der hintere Verbindungsbereich 61 ist gebogen und so geformt, daß
ein Hohlraum gebildet wird, der von der unteren Oberfläche 37a des unteren
waagerechten Bereichs 37 nach oben gerichtet ist. Der Verbindungsbereich
besitzt eine Gegenfläche 61a, die die Vorwärts-Rückwärts-Richtung des
Fahrzeugs schneidet, eine Bodenfläche 61b, die im wesentlichen waagerecht
von der Gegenfläche 61a abgebogen ist, und eine Seitenfläche 61c, die die
Querrichtung des Fahrzeugs schneidet. Nach vorne und außen ist der Verbin
dungsbereich 61 offen.
Wie in Fig. 8 gezeigt ist, ist die Seitenfläche des unteren waagerechten Be
reichs 37, die den hinteren Verbindungsbereich 61 einschließt, in einer
dreidimensionalen, konkaven und konvexen Form ausgebildet, derart, daß
die Querschnittsbreite 63a auf der Fahrzeugaußenseite kleiner ist als die
Querschnittshöhe 63b auf der Fahrzeuginnenseite. Der Verbindungspunkt 30
liegt außerhalb der Querschnittsmittellinie Me des unteren waagerechten Be
reichs 37, und in der Bodenfläche 61b des hinteren Verbindungsbereichs 61,
die sich vor dem rückwärtigen Ende 21b des Torsionskastens 21 befindet.
Ein Bolzen 45 springt am Verbindungspunkt 30 vor. Die Gegenfläche 61a
liegt im rückwärtigen Seitenbereich des rückwärtigen Endbereichs 27b ge
genüber, wenn der rückwärtige Endbereich 27b des Aufhängungsteils 27 mit
dem rückwärtigen Verbindungsbereich 61 verbunden ist.
Anschließend soll die Wirkungsweise dieser Ausführungsform beschrieben
werden.
Da bei dieser Ausführungsform der rückwärtige Verbindungsbereich 61 in
dem unteren waagerechten Bereich 37 des Seitenrahmens 3 liegt, ist zusätz
lich zu der ersten Ausführungsform der Abstand zwischen dem Verbindungs
punkt 30 des rechten und linken Verbindungsbereichs 61 verkleinert. Wenn
daher bei einer versetzten Frontalkollision gemäß Fig. 9 der rückwärtige
Endbereich 61 auf der Kollisionsseite (Verbindungspunkt 30a) des Aufhän
gungsteils 27 bestrebt ist, nach innen in bezug auf die Fahrzeugbreite ver
schoben zu werden, und damit einen Bogen um den Verbindungspunkt 30b
auf der kollisionsfreien Seite beschreibt, kann das Moment, das auf den rück
wärtigen Verbindungsbereich 61 auf der Kollisionsseite (Verbindungspunkt
30a) einwirkt, auf ein geringes Maß reduziert werden.
Da der untere waagerechte Bereich 37 den hinteren Verbindungsbereich 61
aufweist, und der Seitenträger 19 über den Torsionskasten 21 angeschlossen
ist, können der Verbindungspunkt 30 des unteren waagerechten Abschnitts
37 und der Torsionskasten 21 nah beieinander angeordnet werden, und die
Übertragung der Last von dem Verbindungspunkt 30 auf den Torsionskasten
21 kann wirksamer erfolgen.
Da im übrigen der rückwärtige Verbindungsbereich 61 eine Gegenfläche 61b
aufweist, wird der Rückstoß des Aufhängungsteils durch die Gegenfläche 61b
aufgefangen. Der Verbindungspunkt wird daher durch die Festigkeit des Sei
tenträgers 19 in Vorwärts-Rückwärts-Richtung und die Festigkeit eines Ab
schnitts der Gegenfläche 61b abgestützt, so daß die Rückwärtsbewegung des
Aufhängungsteils 27 weiter reduziert werden kann.
Wie oben beschrieben wurde, kann die Rückwärtsbewegung des Aufhän
gungsteils 27 unterdrückt und damit die Verformung an der Unterseite des
Gehäuses 20 mit einer einfachen und leichten Konstruktion reduziert wer
den.
Anschließend soll eine dritte Ausführungsform gemäß Anspruch 6 beschrie
ben werden.
Fig. 10 ist eine Unteransicht eines Fahrzeugs mit den Konstruktionsteilen
der vorliegenden Ausführungsform. Fig. 11 ist eine perspektivische Darstel
lung des Hauptbereichs der Fig. 10. Für Teile, die bereits bei den ersten bei
den Ausführungsformen vorgesehen waren, werden deren Bezugsziffern ver
wendet, und eine erneute Beschreibung unterbleibt.
Wie in Fig. 10 und 11 gezeigt ist, ist bei dieser Ausführungsform ein rückwär
tiger Verbindungsbereich 71 an der unteren Oberfläche 37a des vorderen
Endes des unteren waagerechten Bereichs 37 des Seitenrahmens 3 vorgese
hen.
Der Verbindungspunkt 30 befindet sich außerhalb der Mittellinie des Quer
schnitts Me des unteren waagerechten Bereichs 37 und vor dem rückwärti
gen Ende 21b des Torsionskastens 21. Ein Bolzen 47 springt am Verbin
dungspunkt 30 vor.
In der Nähe des rückwärtigen Verbindungsbereichs 71 des unteren waage
rechten Bereichs 37 ist ein Verstärkungsglied 73 angebracht, das einen hut
förmigen Querschnitt aufweist und diagonal nach rückwärts zur Mitte der
Fahrzeugquerrichtung verläuft. Das Verstärkungsglied 73 ist mit der unteren
Oberfläche der Bodenplatte 13 verbunden und bildet mit der Bodenplatte ei
ne geschlossene Fläche. Das vordere Ende des Verstärkungsgliedes 73 läuft
gegen den inneren Seitenbereich des unteren waagerechten Bereichs 37 und
ist mit diesem verbunden.
Anschließend soll die Wirkungsweise dieser Ausführungsform beschrieben
werden.
Da das Verstärkungsglied 73 sich diagonal nach rückwärts zur Längsmittelli
nie des Fahrzeugs erstreckt und in der Nähe des rückwärtigen Verbindungs
punktes 71 angeschlossen ist, wird ein Teil der Last bei einer Frontalkolli
sion und einer versetzten Frontalkollision des Fahrzeugs in das Verstärkungs
glied 73 eingeleitet. Da die Last zu diesem Zeitpunkt zusätzlich auch auf den
Verbindungsbereich 71 übertragen wird, wird die Rückwärtsbewegung des
Aufhängungsteils 27 auch durch das Verstärkungsglied 37 unterdrückt.
Da insbesondere zum Zeitpunkt einer versetzten Frontalkollision gemäß Fig.
12 die Einwirkungsrichtung der Kraft in bezug auf den Verbindungspunkt
30a diagonal nach rückwärts zum Inneren des Fahrzeugs, bezogen auf die
Querrichtung, gerichtet ist (Pfeil F), da jedoch das Verstärkungsglied 73 im
wesentlichen in dieser verläuft (Pfeil N in der Zeichnung), nimmt das Ver
stärkungsglied 73 die Druckkraft auf. Die Last in der diagonal-rückwärtigen
Richtung zur Innenseite des Fahrzeugs hin kann daher wirksam durch das
Verstärkungsglied aufgenommen und verteilt werden. Durch das Verstär
kungsglied 73 kann daher die Rückwärtsbewegung des Aufhängungsteils 27
noch besser eingeschränkt werden.
Wie oben beschrieben wurde, kann die Rückwärtsverschiebung des Aufhän
gungsteils 27 unterdrückt und damit die Verformung der Unterseite des Ge
häuses 20 mit einer einfachen und leichten Konstruktion verringert werden.
Claims (6)
1. Fahrzeugkonstruktion mit rechten und linken, längsgerichteten Seiten
rahmen, die sich vom Motorraum zur Unterseite des Fahrzeuginnenraumes
erstrecken, rechten und linken, seitlich äußeren Längsträgern in Vorwärts-
Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs, und einem quergerichteten Aufhän
gungsteil zwischen den rechten und linken Seitenrahmen (1), dadurch ge
kennzeichnet, daß Verbindungsglieder (21) zum Verbinden der Seitenrah
men (1) und der Seitenträger (19) auf der rechten und linken Seite des vor
deren Bereichs des Fahrzeuginnenraumes vorgesehen sind, daß die beiden
Endbereiche des quergerichteten Aufhängungsteils (27) mit Rahmenverbin
dungsbereichen verbunden sind, die an den Seitenrahmen (1), den Seiten
trägern (19) oder den Verbindungsgliedern (21) vorgesehen sind, und daß
Verbindungspunkte dieser Rahmenverbindungsbereiche mit dem quergerich
teten Aufhängungsteil (27) seitlich außerhalb der Längsmittellinie des Quer
schnitts der Seitenrahmen (1) und seitlich innerhalb der Längsmittellinie
des Querschnitts der Seitenträger (19) vorgesehen sind.
2. Fahrzeugkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das quergerichtete Aufhängungsteil (27) ein Aufhängungsteil zum Abstützen
der Aufhängung der Vorderräder des Fahrzeugs ist, daß die Verbindungsglie
der Torsionskästen (21) sind, die unterhalb der Spritzwand angeordnet sind,
die den Motorraum von dem Fahrzeuginnenraum trennt und daß die Rah
menverbindungsbereiche (43; 61; 71) an den Torsionskästen (21) ausgebildet
sind.
3. Fahrzeugkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Seitenrahmen (1) einen oberen waagerechten Bereich (35) auf der
Seite des Motorraumes (10), einen unteren waagerechten Bereich (37) auf
der Seite des Fahrzeuginnenraums (20) und einen gebogenen Bereich (35)
umfassen, der von dem oberen waagerechten Bereich in den unteren waage
rechten Bereich übergeht, daß die Verbindungsglieder (43; 61; 71) den unte
ren waagerechten Bereich (37) und die Seitenträger (19) verbinden, und daß
der Rahmenverbindungsbereich in dem unteren waagerechten Bereich (37)
des Seitenrahmens (1) ausgebildet ist.
4. Fahrzeugkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Verbindungspunkt (30) des Rahmenverbindungsbe
reichs vor dem hinteren Ende des Verbindungsgliedes (21) vorgesehen ist.
5. Fahrzeugkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Seitenrahmen-Verbindungsbereich (61) eine Gegenfläche (61a) aufweist,
die die Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs schneidet und dem
rückwärtigen seitlichen Bereich der beiden Endbereiche des quergerichte
ten Aufhängungsteils (27) gegenüberliegt.
6. Fahrzeugkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß ein Verstärkungsglied (73) diagonal nach rück
wärts oder zur Längsmittellinie des Fahrzeugs gerichtet und in der Nähe des
Rahmenverbindungsbereichs des Seitenrahmens (1) angeschlossen ist.
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