DE3136518A1

DE3136518A1 - Stossabsorbierende struktur

Info

Publication number: DE3136518A1
Application number: DE19813136518
Authority: DE
Inventors: Kazutoshi Fujisawa Mizuno; Shigeo Tokyo Ono
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1980-09-22
Filing date: 1981-09-15
Publication date: 1982-04-15
Also published as: GB2085371A; GB2085371B; CA1185295A; US4424986A; DE3136518C2; AU528749B2; FR2490563B1; JPS6119473B2; JPS5758561A; AU7511481A; FR2490563A1

Description

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Telefon (089) 4482496

Telex 5215935

Telegramme patemus münchen

Patentanwalt Dr.-Ing. R. Liesegang

zugelassen beim Europäischen Patentamt — admitted to the European Patent Office — Mandataire agree aupres Γ Office Europeen des Brevets

Stoßabsorbierende Struktur

Die Erfindung betrifft allgemein F-F- (Frontantrieb und Frontmotor-) Kraftfahrzeuge und insbesondere eine Struktur dafür, welche aus einer Frontko-llision resultierende Stoßenergie derart aufnimmt, daß die Verformung der vorderen Schott- oder Spritzwand minimiert wird.

Bei einer älteren Anordnung gemäß den Figuren 1 und 2 ist ein Seitenträger 1 in Längsrichtung beidseitig eines Motorraums 2 angeordnet. Jeder Seitenträger 1 hat Kastenquerschnitt, der sich zunehmend mit seiner Erstreckung von der Front des Fahrzeuges nach hinten ausbaucht. Das hintere Ende des Seitenträgers ist sowohl mit dem Armaturenbrett verbunden, welches Teil der vorderen Spritzwand 3 bildet, als auch mit einer Bodenplatte 4 der Fahrgastkabine.

Um bei einer Anordnung dieser Bauart den Quereinbau des Motors zu ermöglichen, insbesondere bei Anbringung eines Getriebes 7 an einem Ende des Motors, muß der Seitenträger 1 in einer relativ hochgelegenen Position im Vergleich zu einem konventionellen F-R- (Frontmotor-Heckantrieb-) Fahrzeug angeordnet werden, um eine gegenseitige Störung bzw. Oberschnei dung vermeiden. Dies führt natürlich zu einem verhältnismäßig großen Versatz "11" zwischen dem Seitenträger 1 und dem zugehörigen Verlängerungs-

träger 8, der an der Unterseite der Bodenplatte 4 innenbords vom Seitenschweller 9 (in Figur 2 strichpunktiert) befestigt ist. Die Verlängerungsträger 8 (von denen nur einer gezeigt ist) sind vorzugsweise an der Unterseite der Bodenplatte 4 befestigt, so daß sie nicht in den Fußraum des Fahrgastraumes hineinragen, und mit einem vorderen Querträger 10 verbunden, der den Zwischenraum zwischen den beiden sehr steifen Seitenschwellern 9 überbrückt.

Im Bemühen, die Verbindung zwischen dem Seitenträger 1 und dem Verlängerungsträger 8 sowie der vorderen Schutt- oder Spritzwand 3 zu verstärken und die gewünschte Steifigkeit der Fahrzeugkarosserie zu schaffen, wurden Verstärkungen 11 in die Konstruktion einbezogen, um der» großen Versatz (L1) zu kompensieren.

Diese Anordnung hat jedoch eine Reihe von Nachteilen, zu welchen die Kompliziertheit von Herstellung und Montage zählen. Die zahlreichen und verschiedenartigen Teile, welche die Seiten- und Verstärkungsglieder 11 bilden, müssen sehr komplex geformt sein, um einen Ausschuß beim Pressen und Stanzen der entsprechenden Plattenteile zu minimieren und die gewünschte Struktursteifigkeit zu erhalten; dies gestaltet seinerseits das Zusammenfügen der Teile bei der Montage sowohl schwierig als auch zeitraubend.

Ferner und noch gravierender leidet die beschriebene Anordnung unter dem Nachteil, daß bei einer Frontal kollision ο. dgl. der Seitenträger 1 anstatt des erwünschten Ausknickens über seine Länge (und somit Absorbierens der Stoßenergie) und Ableitensdes Aufprallstoßes auf die sehr steife Konstruktion aus Verlängerungsträger/Bodenplatte/Querträger/Seitenschweller ein markantes Ausknicken nach aufwärts (gestrichelt in Figur 1) am Punkt der geringsten Steifigkeit (nämlich im Bereich des Punktes Q1) zeigt . Dies erzeugt im Verein mit dem ziemlich großen, bei F-F-

Kraftfahrzeugen erforderlichen Versatz ein ziemlich großes Moment, welches seinerseits die Konstruktion aus Verlängerungsträger/Bodenplatte um einen Punkt Q2 in Pfeilrichtung ausknicken läßt. Im Ergebnis führt dieses Ausknicken der Fahrzeugstruktur im Bereich der beiden Punkte dazu, daß der Motor 6 und das Getriebe 7 im Motorraum 2 nach oben verschoben werden, so daß die Einheit aus Motor und Getriebe gegen die relativ schwache Spritzwand 3 verlagert werden kann, so daß die Verformung des Fahrgastraumes 5 erhöht wird. Diese zuletzt genannte Verformung ist im hohen Grade unerwünscht, weil sie Körper und Glieder der Passagiere stark gefährdet.

Mit der Erfindung soll eine Struktur geschaffen werden, bei welcher die sich längs und beidseitig des Motorraums erstreckenden Seitenträger so gestaltet und im Fahrzeug angeordnet werden, daß der Querschnitt geringster Steifigkeit bei einer Frontkollision seitlich nach außen ausknickt um den ersten Aufprall stoß zu absorbieren und den Motor mit Getriebe an einer Aufwärts-Verlagerung im Motorraum zu hindern. Hierzu sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Wenn die Kollision stark genug ist, um eine weitere Verformung zu erzeugen, werden Motor und Getriebe direkt nach rückwärts verlagert, wobei sie zuerst die Antriebshai bwell en kontaktieren und Plattenteile, Paneele o. dgl., die beispielsweise Aufhängungstürme bilden, verformen, worauf Motor und Getriebe die Aufhängungsturm-Konstruktion verformt. Somit wird der Aufprall stoß über eine stufenweise Verformung unterschiedlicher Konstruktionsteiie bzw. -platten stufenweise absorbiert und gleichzeitig der Widerstand gegen eine Weiterverformung stufenweise erhöht.

Da Motor und Getriebe nicht in nennenswertem Maße im Motorraum nach oben verlagert werden, kann die nicht durch Teileverformung absorbierte Stoßenergie über die sehr steife Kon-

struktion aus Verlängerungsträger/Querträger/Seitenschweller zur Unterseite des Fahrzeugs abgeleitet werden. Die Verformung der vorderen Schott- bzw. Spritzwand wird folglich merklich verringert, wodurch die Gefährdung im Fahrgastraum abgebaut wird.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen am Stand der Technik und an einem Ausführungsbeispiel mit weiteren Einzelheiten naher erläutert, wobei darstellen: 10

Figuren 1 und 2 eine schematische Seitenansicht und eine

Draufsicht auf das Frontende eines F-F-Kraftfahrzeuges mit einer Chassis-Konstruktion nach dem Stand der Technik; 15

Figuren 3 und 4 in schematischer Seitenansicht und Draufsicht eine Chassis -Konstruktion eines F-F-Kraftfahrzeuges gemäß einer bevorzugten Ausführung gemäß der Erfindung; 20

Figuren 5 und 6 in Ansichten ähnlich wie Figuren 3 und 4

die stufenweise Bauteil verformung, wie sie bei einer Kollision für eine Struktur gemäß der Erfindung charakteristisch ist. 25

Es sei nun zunächst die bevorzugte Ausführung anhand der Figuren 3 und 4 beschrieben. Bei dieser Ausführung erstrecken sich Seitenträger von einer Kühler-Abstützplatte 22 zu einer vorderen Spritzwand 24 längs beiden Seiten eines Motorraumes 25. Der hintere Abschnitt dieses Seitenträgers 20 ist nach unten und einwärts gekrümmt, um nicht nur eine Verbindung mit der vorderen Spritzwand 24 sondern auch jeweils mit einem Verlängerungsträger 26 zu schaffen, der am Boden einer Bodenplatte 28 befestigt ist.

Die Seitenträger 20 und die Verlängerungsträger 26 haben Kastenquerschnitt, welcher in Richtung auf eine Annäherung und/oder Überlappung der beiden zugehörigen Träger zum Ausbauchen tendiert.

Wie am besten in Figur.4 zu erkennen ist, ist der Verlängerungsträger 20 an der Unterseite der Bodenplatte 24 so befestigt, daß er sich innenbords und im wesentlichen parallel zu Seitenschwellern 30 (strichpunktiert gezeichnet) der Fahrzeugkarosserie 32 erstreckt. Die Enden jedes Verlängerungsträgers sind fest mit einem vorderen Querträger 34 (strichpunktiert gezeichnet) verbunden, welcher sich quer über die obere Seite der Bodenplatte erstreckt und mit seinen Enden an den beiden Seitenschwellern 30 angeschlossen ist.

Gemäß Figur 3 überlappen sich die Seitenträger und die Verlängerungsträger 20 und 26 und sind durch Punktschweißen miteinander verbunden. Es ist jedoch zu bemerken, daß der dargestellte Flansch 36 des Verlängerungsträgers, der an den Seitenträger 20 punktgeschweißt ist, auf einer Oberfläche liegt, welche sowohl einwärts als auch nach unten gekrümmt und nur im Hinblick auf größere Klarheit wie gezeigt dargestellt ist.

Sowohl mit den Seitenträgern 20 und den Verlängerungsträgern 26 als auch mit der vorderen Spritzwand 24 ist ein Konstruktionsteil 38 zur Aufnahme eines Federbeins o. dgl. (nicht gezeigt) verbunden. Dieses Konstruktionsteil, das in dieser Anmeldung als "Aufhängungsturm" 38 bezeichnet ist, liegt etwas weiter innenbords als der Verlängerungsträger 26. Am Boden des Aufhängungsturms ist eine Grund- bzw. Knotenplatte 40 angebracht, an der Montagearme 42 für Stützarme 44 montiert sind.

Gemäß Figur 3 sind die Sümpfe 46 sowohl des Motors als auch des Getriebes fluchtend mit der Achse angeordnet, um welche der . Stützarm 44 schwenkt; die Verlängerung dieser Achse liegt unterhalb des Versatzes "L1" zwischen den Mittellinien des Seiten-

trägers 20 und des Verlängerungsträgers 26. Die Fahrzeugstruktur ist also so beschaffen, daß sowohl in Draufsicht als auch in Seitenansicht die die Struktur gemäß der Erfindung bildenden Bauteile mit horizontalem und vertikalem Versatz zueinander angeordnet sind und deshalb (in Frontansicht des Fahrzeuges gesehen) diagonal nach einwärts weisen.

An der vorderen Spritzwand 24 ist eine Lenkanlage 48 befestigt und so angeordnet, daß zu den Vorderrädern 51 des Fahrzeuges führende Lenker 50 durch Offnungen 52 in dem Aufhängungsturm 38 hindurchragen.

Die Figuren 5 und 6 stellen in Ansichten ähnlich Figuren 3 und die wahrscheinliche Verformung dar, welche bei einer Frontalkollision des Fahrzeuges auftritt. In diesen Zeichnungen sind die wesentlichen Bauteile wie der Seitenträger 20 und der Verlängerungsträger 26 durchgezogen dargestellt, während sie in verformten! Zustand auch mit anderen Bauteilen,

welche bei einer Kollision sich verlagern, strichpunktiert dargestellt sind.

Gemäß Figur 5 knickt der Seitenträger 20 während der ersten Stufe einer-Kollision seitlich nach außen aus,und wenn die Kollision einen vergleichsweise schwachen Stoß ausübt, ist keine weitere Verformung zu erwarten. Bei einem starken Stoß werden Motor 6 und Getriebe 7 in Richtung der Hohl-Pfeile zu den strichpunktiert markierten Positionen in Figur 6 verlagert. Die ersten Bauteile

von Motor und Getriebe, die mit einem Bauteil kollidieren, sind die Halbwellen 54, welche die den Aufhängungsturm 38 bildende Platte oder Platten verformen. Darauf kann erwartet werden, daß Motor und Getriebe selbst an dem vorderen Montagearm und/oder den vorderen Enden der Stützarme 44 auflaufen, um diese zu verformen. Danach können auch die Lenker 50 der Lenkung

zu einer weiteren Verformung der Aufhängungsturm-Platten führen, obgleich dies nicht in der Figur gezeigt ist.

Mit der beschriebenen Anordnung wird erreicht, daß die Stoßbelastungen im wesentlichen in Richtung des Hohlpfeiles A unter die Bodenplatte, nämlich über den Verlängerungsträger zum Querträger und zu den Seitenschwellern,zum Stoßenergieverzehr abgeleitet werden.

Zusammenfassend ist eine Struktur angegeben, bei der auf eine Frontal kollision zuerst die Seitenträger seitlich bezüglich des Fahrzeuges ausknicken und darauf (bei einem starken Aufprall) Motor und Getriebe nach hinten verlagert werden, so daß dahinter angeordnete Konstruktionsteile stufenweise gebrochen oder deformiert werden, um Stoßenergie zu absorbieren. Weitere durch die Bauteil-Verformung nicht absorbierte Energie wird an der starren Konstruktion aus vorderem Querträger/Seitenschwellern des Fahrzeugschassis aufgezehrt, weil der Motor nicht in eine Position aufwärts bewegt wird, in weicherer aufdie vordere Spritzwand, welche die Front des Fahrgastraumes bildet, auftreffen und diese verformen kann.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß in unverformtem Zustand der Fahrzeugkarosserie die Antriebshalbwellen 54 sich oberhalb der Montagearme 42 des Motors erstrecken, so daß beim Freikommen eines Endes der Antriebshalbwelle diese an einem zufälligen Herabfallen auf die Oberfläche der Straße gehindert ist.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1./Stoßabsorbierende Struktur bei einem Kraftfahrzeug mit einer Karosserie und einem Motor, der in einem Frontmotorraum untergebracht ist und die Vorderräder des Fahrzeuges antreibt, gekennzeichnet durch

ein Paar Seitenträger (20), die längs der Seiten des Motorraumes (25) angeordnet sind, und

ein Paar Verlängerungsträger (26), von denen jeder an einem Seitenträger (20) und an der Unterseite einer Bodenplatte (28) des Fahrgastraumes befestigt und dabei tiefer als der zugehörige Seitenträger (20) und innenbords davon angeordnet ist, wobei jeder Verlängerungsträger einen vorderen, nach oben und außen gekrümmten Abschnitt aufweist, der mit einem rückwärtigen Abschnitt des Seitenträgers verbunden ist, welcher nach unten einwärts bezüglich des Fahrzeuges gekrümmt ist;

wobei jeder Seitenträger (20) zum Ausknicken seitlich nach

außen bei einer Frontkollision gestaltet ist, wodurch der Motor nach rückwärts verschoben werden kann, um stufenweise hinter dem Motor angeordnete Paneele zu verformen, derart, daß Stoßenergie über die Verlängerungsträger (26) auf andere steife Konstruktionsteile der Fahrzeugkarosserie übertragen wird.

2. Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzei c h -

n e t, daß jeder Seitenträger (20) und jeder Verlängerungsträger (26) Kastenquerschnitt haben und daß der Verlängerungsträger den Seitenträger an der Stelle überlappt, wo der Verlängerungsträger nach oben und außen gekrümmt ist.

3. Struktur nach Anspruch 1 oder 2 für ein Kraftfahrzeug, bei dem ferner ein Paar Aufhängungstürme zur Aufnahme von Federbeinen o. dgl. vorgesehen sind, dadurch gekennzei c h n e t, daß jeder Aufhängungsturm (38) einen oder mehrere Paneele aufweist, die an mindestens einem der drei Teile: Seitenträger (20), Verlängerungsträger (26) und vordere Spritzwand

(24) befestigt sind, und daß Montagearme (42) für Stützarme am Boden jedes Aufhängungsturmes (38) befestigt und auf einem solchen Niveau angeordnet sind, daß sie bei einer ersten vorbestimmten Verlagerung des Motors nach hinten bei einer Kollision von dem Motor getroffen und deformiert werden.

4. Struktur nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein Paar Grundplatten (40), von denen jede am Boden eines Aufhängungsturmes (38) befestigt ist und zum Anbringen der Montagearme (42) sowie zur Verstärkung von deren Anbringungsstellen dient.

5. Struktur nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagearme (42) mit den Verlängerungsträgern (42) fluchtend angeordnet sind.

6. Struktur nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der Motor (6) ein Getriebe (7) an einem Ende des Motors und einen Achsantrieb umfaßt, von welchem Antriebshalbwellen (54) zu je einem Vorderrad (51) geführt sind, dadurch g e k e η η zeichnet, daß jede Antriebshalbwelle (54) neben einem Aufhängungsturm (38) angebracht ist, so daß bei einer zweiten vorbestimmten Verlagerung des Motors nach hinten, die kleiner als die erste vorbestimmte Verlagerung ist, die Antriebshalbwelle (54) an dem betreffenden Aufhängungsturm (38) anläuft und diesen deformiert, um Stoßenergie aufzunehmen.

7. Struktur nach Anspruch 6, dadurch gekennzei chnet, daß jede Antriebshalbwelle (54) sich normalerweise oberhalb eines Montagearmes (52) erstreckt.