DE3136518C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine vordere stoßabsorbierende Rahmenkonstruktion mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Anordnung dieser Art gemäß den Fig. 1 und 2 ist ein vorderer Längsträger 1 in Längsrichtung beidseitig eines Motorraums 2 angeordnet. Jeder Längsträger 1 hat Kastenquerschnitt, der sich zunehmend mit seiner Erstreckung von der Front des Fahrzeugs nach hinten ausbaucht. Das hintere Ende des vorderen Längsträgers ist sowohl mit dem Armaturenbrett verbunden, welches Teil der vorderen Spritzwand 3 bildet, als auch mit einer Bodenplatte 4 der Fahrgast­ kabine (JP-GM-OS 54 54 016 und 54 59 618).

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 vordere Längsträger 1 in einer relativ hoch­ gelegenen Position im Vergleich zu einem konventionellen F-R- (Front­ motor-Heckantrieb-) Fahrzeug angeordnet werden, um eine gegenseitige Störung bzw. Überschneidung zu vermeiden. Dies führt natürlich zu einem verhältnismäßig großen Höhenversatz "L 1" zwischen dem vorderen Längsträger 1 und dem zugehörigen Verlängerungsträger 8, der an der Unterseite der Bodenplatte 4 innenbords vom Seitenschweller 9 (in Fig. 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 vorderen Längsträger 1 und dem Verlängerungsträger 8 sowie der vorderen Spritzwand 3 zu verstärken und die gewünschte Steifigkeit der Fahrzeugkarosserie zu schaffen, wurden Verstärkungen 11 in die Konstruktion einbezogen, um den großen Höhenversatz L 1 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 Verstärkungen 11 umfassen, 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 Frontkollision der vordere Längsträger 1 anstatt des erwünschten Ausknickens über seine Länge (und somit Absorbierens der Stoßenergie) und Ableitens des Aufprallstoßes auf die sehr steife Konstruktion aus Verlängerungsträger/Bodenplatte/ Querträger/Seitenschweller ein markantes Ausknicken nach aufwärts (gestrichelt in Fig. 1) am Punkt der geringsten Steifigkeit (nämlich im Breich des Punktes Q 1) zeigt. Dies erzeugt im Verein mit dem ziemlich großen, bei F-F-Kraftfahrzeugen erforderlichen Höhenversatz ein ziemlich großes Moment, welches seinerseits die Konstruktion aus Verlängerungsträger/Bodenplatte um einen Punkt Q 2 in Pfeilrichtung ausknicken läßt. Im Ergebnis führt dieses Ausknicken der Fahrzeugstruk­ tur 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 verla­ gert 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.

Es ist eine vordere Rahmenkonstruktion eines Kraftfahrzeuges bekannt (US-PS 37 74 712), bei der die vorderen Längsträger, welche mit einem Seitenversatz und einem Höhenversatz an die unter der Bodenplatte befestigten Verlängerungsträger anschließen, nur bis etwa auf die Höhe der Radmitten, d. h. nicht so weit nach vorn ragen wie die Antriebs­ einheit. Bei einer Frontalkollision findet eine Stauchung und Verbie­ gung, nicht aber ein Ausknicken der vorderen Längsträger statt. Die mit seitlichen Vorsprüngen unter die Längsträger greifende Antriebs­ einheit wird dadurch in Richtung schräg nach unten gegen die Spritzwand verschoben.

Es ist an sich bekannt, einen Träger zu einer gezielten Deformation unter Belastung so zu gestalten, d. h., daß er bei einer axialen Belastung seitlich ausknickt (DE-OS 21 48 108).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rahmenkonstruktion der eingangs beschriebenen Art so zu gestalten, daß bei einer Front­ kollision auftretende Kräfte weitestgehend vom Fahrgastraum ferngehal­ ten werden. Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der Rahmenkonstruktion nach der Erfindung sind die vorderen Längs­ träger so gestaltet und im Fahrzeug angeordnet, daß ihr Querschnitt geringster Steifigkeit bei einer Frontkollision seitlich nach außen ausknickt, um den ersten Aufprallstoß zu absorbieren und die Antriebs­ einheit an einer Aufwärts-Verlagerung im Motorraum zu hindern. Wenn die Kollision stark genug ist, um eine weitere Verformung zu erzeugen, wird die Antriebseinheit direkt nach rückwärts verlagert, wobei sie zuerst die Antriebshalbwellen kontaktiert und Plattenteile, Paneele od. dgl., die beispielsweise Aufhängungstürme bilden, verformt, worauf die Antriebseinheit die Aufhängungstürme für die Federbeine verformt. Somit wird der Aufprallstoß über eine stufenweise Verformung unter­ schiedlicher Konstruktionsteile stufenweise absorbiert und gleichzeitig der Widerstand gegen eine Weiterverformung stufenweise erhöht.

Da die Antriebseinheit nicht in nennenswertem Maße im Motorraum nach oben verlagert wird, kann die nicht durch Teileverformung absorbierte Stoßenergie über die sehr steife Konstruktion aus Verlängerungsträger/ Querträger/Seitenschweller zur Unterseite des Fahrzeugs abgeleitet werden. Die Verformung der vorderen Spritzwand wird folglich merklich verringert, wodurch die Gefährdung im Fahrgastraum abgebaut wird.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichungen am Stand der Technik und an einem Ausführungsbeispiel mit weiteren Einzel­ heiten näher erläutert, wobei darstellt

Fig. 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;

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

Fig. 5 und 6 in Ansichten ähnlich wie Fig. 3 und 4 die stufenweise Bauteilverformung, wie sie bei einer Kollision für eine Struktur gemäß der Erfindung charakteristisch ist.

Es sei nun zunächst die bevorzugte Ausführung anhand der Fig. 3 und 4 beschrieben. Bei dieser Ausführung erstrecken sich vordere Längs­ träger von einer Kühler-Abstützplatte 22 zu einer vorderen Spritzwand 24 längs beiden Seiten eines Motorraumes 25. Der hintere Abschnitt jedes Längsträgers 20 ist nach unten und einwärts gekrümmt, um nicht nur eine Verbindung mit der vorderen Spritzwand 24 sondern auch je­ weils mit einem Verlängerungsträger 26 zu schaffen, der am Boden einer Bodenplatte 28 befestigt ist. Die vorderen Längsträger 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 Fig. 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 (strich­ punktiert 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 Fig. 3 überlappen sich die vorderen Längsträger und die Verlänge­ rungsträger 20 und 26 und sind durch Punktschweißen miteinander ver­ bunden. Es ist jedoch zu bemerken, daß der dargestellte Flansch 36 des Verlängerungsträgers, der an den Längsträger 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 vorderen Längsträgern 20 und den Verlängerungsträgern 26 als auch mit der vorderen Spritzwand 24 ist ein Aufhängungsturm 38 zur Aufnahme eines Federbeins od. dgl. (nicht gezeigt) verbunden. Dieser Aufhängungsturm 38 liegt etwas weiter innenbords als der Verlän­ gerungsträger 26. Am Boden des Aufhängungsturms ist eine Grund- bzw. Knotenplatte 40 angebracht, an der Montagearme 42 für Stützarme 44 montiert sind.

Gemäß Fig. 3 sind die Sümpfe 46 sowohl des Motors als auch des Getrie­ bes fluchtend mit der Achse angeordnet, um welche der Stützarm 44 schwenkt; die Verlängerung dieser Achse liegt unterhalb des Höhenver­ satzes "L 1" zwischen den Mittellinien des vorderen Längsträgers 20 und des Verlängerungsträgers 26. Die Fahrzeugstruktur ist also so beschaffen, daß sowohl in Draufsicht als auch in Seitenansicht die die Rahmenkonstruktion gemäß der Erfindung bildenden Bauteile mit horizontalem und vertikalem Versatz zueinander angeordnet sind und deshalb (in Frontansicht des Fahrzeuges gesehen) diagonal nach ein­ wärts 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 Öffnungen 52 in dem Aufhängungsturm 38 hindurchragen.

Die Fig. 5 und 6 stellen in Ansichten ähnlich Fig. 3 und 4 die voraus­ sichtliche Verformung dar, welche bei einer Frontalkollison des Fahrzeuges auftritt. In diesen Zeichnungen sind die wesentlichen Bauteile wie der vordere Längsträger 20 und der Verlängerungsträger 26 durchgezogen dargestellt, während sie in verformtem Zustand auch mit anderen Bauteilen, welche bei einer Kollision sich verlagern, strichpunktiert dargestellt sind.

Gemäß Fig. 5 knickt der vordere Längsträger 20 während der ersten Stufe einer Kollision seitlich nach außen aus, und wenn die Kollision einen vergleichsweise schwachen Stoß ausübt, ist keine weitere Verfor­ mung zu erwarten. Bei einem starken Stoß wird die Antriebseinheit mit Motor 6 und Getriebe 7 in Richtung der Hohl-Pfeile zu den strich­ punktiert markierten Positionen in Fig. 6 verlagert. Die ersten Bauteile der Antriebseinheit, die mit einem Bauteil kollidieren, sind die Halbwellen 54, welche die den Aufhängungsturm 38 bildenden Platten verformen. Danach 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 verbleibende, nicht durch Deformation aufgezehrte Stoßenergie 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 Rahmenkonstruktion angegeben, bei der auf eine Frontalkollision zuerst die vorderen Längsträger 20 seitlich bezüglich des Fahrzeuges ausknicken und darauf (bei einem starken Aufprall) die Antriebseinheit nach hinten verlagert wird, so daß dahinter angeordnete Konstruktionsteile 38, 42 stufenweise gebrochen oder deformiert werden, um Stoßenergie zu absorbieren. Weitere durch die Bauteilverformung nicht absorbierte Energie wird an der starren Konstruktion aus vorderem Querträger/Seitenschwellern des Fahrzeug­ chassis aufgezehrt, weil der Motor nicht in eine Position aufwärts bewegt wird, in welcher er auf die vordere Spritzwand, welche die Front des Fahrgastraumes bildet, auftreffen und diese verformen kann.

Wichtig ist ferner, 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.

Claims (5)

1. Vordere stoßabsorbierende Rahmenkonstruktion eines Kraftfahrzeuges mit vorderer Antriebseinheit und Vorderradantrieb, wobei die Rahmen­ konstruktion ein Paar vordere Längsträger (20), die längs der Motorseiten (25) angeordnet sind und über die Antriebseinheit (6) hinaus nach vorne ragen, und ein Paar Verlängerungsträger (26) aufweist, von denen jeder an einen vorderen Längsträger (20) mit einem seitlichen Versatz zur Innenbordseite und einem Höhenver­ satz anschließt und an der Unterseite einer Bodenplatte (28) des Fahrgastraumes befestigt ist, so daß jeder Verlängerungsträger (26) tiefer als der zugehörige vordere Längsträger (20) und innenbords davon liegt, wobei zwischen der Antriebseinheit (6) und der Spritzwand (24) verformbare, mit den vorderen Längsträgern (20) verbundene Konstruktionsteile (38, 42) angeordnet sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder vordere Längsträger (20) so gestaltet ist, daß er bei einer Frontkollision seitlich nach außen ausknickt.

2. Rahmenkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß jeder vordere Längsträger (20) und jeder Verlängerungs­ träger (26) Kastenquerschnitt haben und daß der Verlängerungsträger den Längsträger an der Stelle überlappt, wo der Verlängerungsträger nach oben und außen gekrümmt ist.

3. Rahmenkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Konstruktionsteile Montagearme (42) zur Halterung der Radabstützung umfassen, die vorzugsweise mit den Verlängerungsträgern (26) fluchtend angeordnet sind.

4. Rahmenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,daß die Konstruktionsteile Antriebs­ halbwellen ( 54) und Aufhängungstürme (38) für Federbeine umfassen.

5. Rahmenkonstruktion nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß jede Antriebshalbwelle ( 54) über dem zugehörigen Montagearm (42) angeordnet ist.