DE2845548A1

DE2845548A1 - Fahrzeug, insbesondere pkw

Info

Publication number: DE2845548A1
Application number: DE19782845548
Authority: DE
Inventors: Guntram Dipl Ing Huber; Wolfgang Dipl Ing Klie; Hans Dipl Ing Luetze; Dieter Dipl Ing Weidemann; Helmut Weisshappel
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1978-10-19
Filing date: 1978-10-19
Publication date: 1980-04-30
Also published as: FR2439124A1; DE2845548C2; FR2439124B1; IT1164736B; IT7950588A0

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 11 937/4

Stuttgart-Untertürkheim 12. 9. 1978

Fahrzeug, insbesondere PKW

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere einen PKW, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Art.

Bei solchen Fahrzeugen dient das im Vorbau angeordnete Trägerwerk neben der Lagerung von Aggregaten und der Aufnahme im Fahrbetrieb auftretender Beanspruchungen auch der Energie— absorption beim Frontalaufprall und der definierten Einleitung der dabei auftretenden Kräfte in die Fahrgastzelle. Die Fahrgastzelle soll dabei möglichst in ihren räumlichen Abmessungen unverändert bleiben oder nur dort wesentliche Veränderungen erfahren, wo diese für die Fahrzeuginsassen unschädlich sind. Durch konstruktive Gegebenheiten, wie Stoßfängerlage, Art und Anordnung der Vorderachse, des Lenkgetriebes sowie der Lage des Bodens der Fahrgastzelle entsteht zwischen dem auf Stoßfängerhöhe verlaufenden oberen Längsträger und dem am Boden der Fahrgastzelle angreifenden unteren Längsträger ein mehr oder weniger großer Höhenversatz. Dieser wiederum bedingt ungünstige Voraussetzungen für die Einleitung der beim Frontalaufprall im Trägerwerk auftretenden Kräfte in die Fahrgastzelle.

Bei bekannten PKW's der eingangs genannten Art ist üblicherweise zur Verbesserung der Krafteinleitung der den oberen und den unteren Längsträger miteinander verbindende Verbindungsträger unmittelbar an der in Fahrtrichtung weisenden Stirnwand der Fahrgastzelle angeordnet. Hierbei wird gegen Stoßende die Stirnwand beträchtlichen Verformungskräften ausgesetzt, die ihre Schutzfunktion nachteilig beeinflussen.

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Um die Stirnwand hinreichend formsteif auszubilden, ist sie nach vorn ausgebaucht und mit zusätzlichen Trägern verstärkt. Diese Konstruktion hat den Nachteil, daß die Stirnwand nur mit hohem Gewichtseinsatz hinreichend steif ausgebildet werden kann, was sich beträchtlich auf Kosten und Gesamtgewicht des Fahrzeuges auswirkt. Außerdem kann eine Beschädigung oder Zerstörung von vor der Stirnwand liegenden Aggregaten beim Aufprall nicht verhindert werden. Diese werden zudem gegen die Stirnwand vorgeschoben, können dieselbe eindrücken und die Insassen gefährden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug, insbesondere einen PKW, der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß die Stirnwand der Fahrgastzelle bei Frontalaufprall des Fahrzeugs nur wenig verformt und durch geringe Kräfte beaufschlagt wird, womit der Stirnwandverband bei hinreichender Tragfähigkeit leichter dimensioniert werden kann.

Diese Aufgabe ist bei einem Fahrzeug, insbesondere PKW, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten- Gattung gemäß der Erfindung durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug wird ein Teil der beim Frontalaufprall auftretenden Kräfte durch das Trägerwerk weit vor der Stirnwand von dem Stoßfängerniveau auf das Niveau des Bodens der Fahrgastzelle über- und hier definiert in die letztere eingeleitet. Die Stirnwand wird dabei weniger belastet. Selbst bei Ausknickung des Verbindungsträgers oder bei übermäßiger Verformung des unteren Längsträgers bleibt die Stirnwand der Fahrgastzelle bei sorgfältiger Abstimmung der einzelnen Formänderungswiderstände unversehrt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich aus Anspruch 2. Durch den zwischen der Stirnwand der Fahrgastzelle einerseits und dem Verbindungspunkt von oberem Längsträger und Verbindungsträger andererseits angreifenden Kraftbegrenzer wird die angestrebte Funktion

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des Trägerwerks unter Beibehaltung der gewünschten Entlastung der Stirnwand wesentlich verbessert.

Eine bevorzugte, besonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich dabei aus Anspruch 3. Durch den hier vorgesehenen Stützträger wird die Steifigkeit des Trägerwerks günstig beeinflußt. Dies ist nicht nur für einen Frontalaufprall von Vorteil, sondern auch für den Fährbetrieb. Die durch den Stützträger entstehende sog. zweite Ebene von übereinanderliegenden, in etwa parallel verlaufenden Trägern macht das Trägerwerk in erheblichem Maße verwindungssteif und leitet somit die im Fahrbetrieb auftretenden Beanspruchungen recht günstig in die Fahrgastzelle ein. Bei Frontalaufprall hingegen sorgt dieser Stützträger mit dem vorzugsweise als eine in ihm enthaltene Deformations— zone ausgebildeten Kraftbegrenzer dafür, daß der Verbindungsträger nur in einer bestimmten Richtung ausknicken und der untere Längsträger sich nur definiert verformen kann. Gleichzeitig werden Verformungskräfte von der Stirnwand der Fahrgastzelle abgehalten.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht Anspruch 4 vor. Bei dieser Ausbildung der Deforma— tionszone wird ein optimales Verhalten des Trägerwerks bei Frontalaufprall erzielt. Zusätzlich wird zwischen der Deformationszone und der Stirnwand ein bei Frontalaufprall unverformt bleibender Trägerabschnitt geschaffen, der vorteilhaft für die Befestigung von zu schützenden Einzelaggregaten im Frontteil des Kraftfahrzeugs genutzt werden kann.

Vorteilhaft ist dabei die Ausführungsform nach Anspruch 6, bei welcher das Lenkgetriebe in diesem bei Frontalaufprall unverformbaren Abschnitt am Stützträger gehalten ist. Dadurch treten bei Frontalaufprall keine Kräfte am Lenkgetriebe auf, die dieses in Richtung Fahrgastzelle

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verschieben. Damit wird automatisch der Fahrzeuglenker vor dem ihn besonders gefährdenden Verschieben von Lenksäule und Lenkrad geschützt -da dies wegen des erfindungsgemäß unterbundenen Verschiebens des Lenkgetriebes nicht auftreten kann -, und zwar ohne zusätzliche Maßnahmen.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich aus Anspruch 5. Durch diese Ausbildung des Stützträgers kann die Deformationszone mit technisch einfachen Mitteln exakt bestimmt und festgelegt werden.

Der vollständige Wortlaut der Ansprüche ist vorstehend allein zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht wiedergegeben, sondern statt dessai lediglich durch Nennung der Anspruchsnummern darauf Bezug genommen. Alle Anspruchs— merkmale haben jedoch durch diese Bezugnahme als an dieser Stelle ausdrücklich und erfindungswesentlich offenbart zu gelten.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung mit vorteilhaften Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand weiterer Unteransprüche, auf die hier ausdrücklich als an dieser Stelle erfindungswesentlich offenbart Bezug genommen wird.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Frontteils eines PKW¹S,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Trägerwerks im Frontteil des PKW in Fig. 1,

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Fig. 3 die gleiche Seitenansicht des

Trägerwerks in Fig. 2 nach Verformung infolge eines Frontalaufpralls.

In Fig. 1 ist in dem Frontteil des PKW lediglich das zum Verständnis der Erfindung Wesentliche eingezeichnet. Angedeutet ist die Fahrgastzelle 10, die in Fahrtrichtung durch ihre Stirnwand 11 begrenzt ist. Außerdem sind noch das linke Vorderrad 12 zu sehen, sowie von der Vorderachse deren unterer Querlenker 13 und Zug-Druck-Strebe 14.Der Stoßdämpfer 15 für das Vorderrad 12 ist strichpunktiert angedeutet.

Der Fahrgastzelle 10 ist in Fahrtrichtung ein Stoßfänger vorgelagert. Zwischen diesem und der Fahrgastzelle 10 sind zwei Trägerwerke symmetrisch zur Längsachse des Fahrzeuges in Querabstand zueinander und parallel verlaufend angeordnet, die sich im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken und von denen nur das linke Trägerwerk 17 in Fig. zu sehen ist. Beide Trägerwerke 17 sind über einen Querträger 18 miteinander verbunden. Der Stoßfänger 16 greift an beiden Trägerwerken 17 an.

Jedes Trägerwerk 17 weist einen in Höhe des Stoßfängers 16, diesen endseitig tragend, im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung zur Fahrgastzelle 10 hin verlaufenden oberen Längsträger 19, einen an der Fahrgastzelle 10 mittelbar oder unmittelbar angreifenden unteren Längsträger 20 und einen die beiden Längsträger 19 und 20 miteinander verbindenden Verbindungstrager 21 auf. Letzterer verläuft vom unteren Längsträger 20 zum oberen Längsträger 19 und schräg nach vorn in Richtung des Stoßfängers 16. Der untere Längsträger 20 erstreckt sich im wesentlichen

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in Höhe des Bodens 22 der Fahrgastzelle 10 und ist im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet. Er steht über die Stirnwand 11 hinaus nach vorn vor und endet hier in einem wesentlichen Abstand von dieser. Der Verbindungsträger 21 ist ebenfalls in einem wesentlichen Abstand von der Stirnwand 11, vorzugsweise im Bereich der Fahrzeugvorderachse, angeordnet.

Zwischen der Verbindungsstelle 23 des oberen Längsträgers 19 mit dem Verbindungsträger 21 und der Stirnwand 11 der Fahrgastzelle 10 erstreckt sich ein Stützträger 24. Der Stützträger 24 stützt sich dabei einerseits an der Stirnwand 11 und andererseits an dem oberen Längsträger 19 ab und fluchtet im wesentlichen mit letzterem. Der Stützträger 24 enthält einen Kraftbegrenzer, der in dem Ausführungsbeispiel als Deformationszone 25 des letzteren ausgebildet ist. Die Deformationszone 25 ist vorzugsweise nahe der Verbindungsstelle 23 angeordnet. Diese definierte Deformationszone ist derart ausgebildet, daß sie sich bei frontaler Krafteinwirkung auf den oberen Längsträger 19 zeitlich nach diesem,aber vor dem unteren Längsträger 20 verformt.

Der Stützträger 24 nimmt in seinem Querschnitt von der Deformationszone 25 aus zur Stirnwand 11 der Fahrgastzelle 10 hin zu. Diese Zunahme des Querschnitts erfolgt dadurch, daß die Höhe des Stützträgers 24 in dem vorgenannten Abschnitt zur Stirnwand 11 hin anwächst. An diesem Abschnitt des Stützträgers 24 zwischen Deformationszone 25 und Stirnwand 11 ist das Lenkgetriebe 26 befestigt. Dieses ist in Fig. 1 strichpunktiert eingezeichnet. Weiter ist in Fig. 1 noch zusätzlich das vom Lenkgetriebe 26 zum Vorderrad 12 führende Lenkgestänge 27 strichpunktiert dargestellt.

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Der untere Längsträger 20 weist Aufnahmen 28 und 29 für die Fahrzeugvorderachse auf. Er ist hierbei über seine Verbindungsstelle mit dem Verbindungsträger 21 nach vorn in Richtung Stoßfänger 16 vorgezogen und trägt in diesem Vorsprung 30 eine der Aufnahmen für die Fahrzeugvorderachse, nämlich die Aufnahme 28 für den unteren Querlenker 13. Die andere Aufnahme 29 für die Zug-Druck-Strebe 14 ist im Bereich zwischen der Stirnwand 11 und der Verbindungsstelle des unteren Längsträgers 20 mit dem Verbindungsträger 21 angeordnet, und zwar - wie aus Fig. 3 besonders gut zu sehen ist - vorzugsweise in dem Abschnitt des unteren Längsträgers 20, der sich bei Frontalaufprall nur wenig oder überhaupt nicht verformt.

Der Verbindungsträger 21 trägt eine Halterung 31 für den Motor des Fahrzeugs, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist. An dieser Halterung ist der Motor federnd abgestützt oder aufgehängt.

Das gesamte Trägerwerk 17 ist, wie aus Fig. 1-3 ersichtlich, einteilig ausgebildet. Der untere Längsträger kann aber auch als vom Trägerwerk 17 getrennte Baueinheit ausgebildet und Teil des Fahrschemels des Fahrzeugs sein. Zweckmäßig kann aber auch sein, Längsträger 20 und Verbindungsträger 21 als vom Trägerwerk 17 getrennte Baueinheit und als Teil des montierbaren Fahrschemels auszubilden.

In Fig. 2 ist das Trägerwerk 17 unverformt zu sehen. Im Vergleich hierzu ist in Fig. 3 das gleiche Trägerwerk nach einem Frontalaufprall dargestellt. Deutlich ist zu sehen, daß sich bei einem Frontalaufprall zunächst der obere Längsträger 19 nahezu über seiner gesamten Länge verformt. Zeitlich nach dessen Verformung setzt nunmehr die Verformung der Deformationszone 25 im Stützträger ein. Dabei richtet sich der Verbindungsträger 21 etwas auf,

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so daß er nahezu im rechten Winkel zu dem oberen und unteren Längsträger 19 bzw. 20 verläuft. Die Deformationszone 25 wirkt als Kraftbegrenzer und entlastet die Stirnwand der Fahrgastzelle 10. Zeitlich nach der Verformung der Deformationszone 25 gibt nunmehr der untere Längsträger 20 nach und verformt sich - wie in Fig. 3 schematisch dargestellt - ebenfalls. Bei weitergehender Verformung kann dann der untere Längsträger 20 nur zur Fahrbahn hin abbiegen.

Wie in Fig. 3 deutlich zu erkennen ist, bleibt der Abschnitt des Stützträgers 24 zwischen Deformationszone 25 und der Stirnwand 11 der Fahrgastzelle 10 beim Frontalauf— prall unverformt. Das hier befestigte Lenkgetriebe 26 bleibt in seiner räumlichen Zuordnung zu der Fahrgastzelle unverändert. Dadurch kann sich die in Fig. 1-3 strichpunktiert dargestellte Lenksäule 32, die ja in die Fahrgastzelle 10 hineinragt, zu keinem Zeitpunkt des Frontalaufpralls weiter in das Innere der Fahrgastzelle hinein verschieben und somit den Fahrzeuglenker gefährden.

Wie in Fig. 3 ebenfalls schematisch angedeutet ist, erfolgt die Verformung des unteren Längsträgers 20 hauptsächlich nahe dessen Verbindungsstelle mit dem Verbindungsträger Die beiden Aufnahmen 28 und 29 für die Fahrzeugvorderachse (unterer Querlenker 13 und Zugstrebe 14) liegen in einem Abschnitt des unteren Längsträgers 20, der in den meisten Fällen beim Aufprall nicht verformt wird. Dies ergibt den Vorteil, daß das Fahrzeug zumindest bei einem leichteren Frontalaufprall nach dem Aufprall noch bedingt bewegbar und lenkbar ist, was in manchen VerkehrsSituationen von wesentlichem Vorteil sein kann.

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Claims

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Ansprüche

'"!·) Fahrzeug, insbesondere PKW, mit einer Fahrgastzelle, ^—^ einem dieser in'Fahrtrichtung vorgelagerten Stoßfänger und mit mindestens einem zwischen dem Stoßfänger und der Fahrgastzelle angeordneten, sich im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Trägerwerk, das einen in Höhe des Stoßfängers » diesen endseitig tragend, im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung zur Fahrgastzelle hin verlaufenden oberen Längsträger, einen an der Fahrgastzelle mittelbar oder unmittelbar angreifenden und in deren Bodenhöhe im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichteten unteren Längsträger und einen die beiden Längsträger miteinander verbindenden, vom unteren zum oberen Längsträger und schräg nach vorn verlaufenden Verbindungsträger aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Längsträger (20) über die Stirnwand (11) der Fahrgastzelle (10) hinaus nach vorn vorsteht und hier in einem wesentlichen Abstand von dieser endet und daß der Ver— bindungsträger (21) in einem wesentlichen Abstand von der Stirnwand (11), vorzugsweise im Bereich der Fahrzeug-Vorderachse (13, 14), angeordnet ist.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der Verbindungsstelle (23) des oberen Längsträgers (19) mit dem Verbindungsträger (21) und der Stirnwand (11) der Fahrgastzelle (10) ein an letzterer und an dem oberen Längsträger (19) angreifender Kraftbegrenzer erstreckt.

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3. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich jeweils an der Stirnwand (11) der Fahrgastzelle (10) und an dem oberen Längsträger (19) ein mit letzterem im wesentlichen fluchtender, den Kraftbegrenzer enthaltender Stützträger (24) abstützt und daß vorzugsweise der Kraftbegrenzer von einer definierten Deformationszone (25) im Stützträger (24) gebildet ist, die insbesondere nahe der Verbindungsstelle (23) des oberen Längsträgers (19) mit dem Verbindungsträger (21) angeordnet ist.
4. Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Deformationszone (25) derart ausgebildet ist, daß sie sich bei frontaler Kraft— einwirkung auf den oberen Längsträger (19) zeitlich nach diesem,aber vor dem unteren Längsträger (20) verformt .
5. Fahrzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützträger (24) in seinem Querschnitt, vorzugsweise in seiner Höhe, von der Deformationszone (25) aus zur Stirnwand (11) der Fahrgas tzelle (10) hin zunimmt·
6. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Stützträger (24) im Abschnitt zwischen Deformationszone (25) und Stirnwand (11) der Fahrgastzelle (10) das Lenkgetriebe (26) gehalten ist.
7. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet , daß der untere Längsträger (20) Aufnahmen (28, 29) für die Fahrzeug-Vorderachse (13, 14), wie Querlenker oder Querlenker (13) mit Zug-Druck-Strebe (14), aufweist und vorzugsweise dabei über

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seine Verbindungsstelle mit dem Verbindungsträger (21) nach vorn vorsteht und hier eine dieser Aufnahmen (28) trägt.
8. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsträger (21) mindestens eine Halterung (31) für den Motor trägt.
9. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerwerk (17) einteilig ausgebildet ist.
10. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der untere Längsträger (20), vorzugsweise der untere Längsträger (20) und der Verbindungsträger (21), als vom Trägerwerk (17) getrennte Baueinheit ausgebildet und Teil des Fahrschemels ist.
11. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet , daß zwei parallel zueinander verlaufende Trägerwerke (17) in Querabstand zueinander angeordnet und über mindestens einen sich im wesentlichen quer zur Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Querträger (18) miteinander verbunden sind und daß der Stoßfänger (16) an beiden Trägerwerken (17) angreift.

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