DE4230722B4

DE4230722B4 - Kraftfahrzeug-Vorderwagen mit einem steifen Hilfsrahmen

Info

Publication number: DE4230722B4
Application number: DE4230722A
Authority: DE
Inventors: Paulus Dipl.-Ing. Heidemeyer; Dag-Arnulf Dipl.-Ing. Schlaf
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1991-09-26
Filing date: 1992-09-14
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2012-09-15
Also published as: DE4230722A1

Abstract

Kraftfahrzeug-Vorderwagen, umfassend ein Tragwerk, ein Antriebsaggregat (6), das im Crashfall über Gleitflächen (18, 19, 20) nach unten ablenkbar ist, und einen steifen Hilfsrahmen (4), der als Träger einer Vormontageeinheit mit Radaufhängungen und Lenkung einschließlich Lenkgetriebe (5) des Fahrzeugs fest mit dem Tragwerk verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsrahmen (4) an einem hinter dem Antriebsaggregat (6) liegenden Bereich mindestens eine schräg nach hinten unten weisende Gleitfläche (18) aufweist, und daß das Antriebsaggregat (6) eine jeweils korrespondierende Gegengleitfläche (19, 20) derart ausbildet, daß in einem normalen Betriebszustand zwischen den Gleitflächen (18, 19, 20) des Hilfsrahmens (4) und des Antriebsaggregats (6) ein Längsabstand (21) besteht und bei einem Crash nach einem Verschwinden des Längsabstandes (21) das hilfsrahmenseitige Ende des Antriebsaggregats (6) nach unten abgelenkt wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeug-Vorderwagen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiger Kraftfahrzeug-Vorderwagen ist aus der US 3,774,712 bekannt.

Kraftfahrzeug-Vorderwagen mit einer Hilfsrahmenkonstruktion sind allgemein bekannt. Eine solche Konstruktion, wie sie beispielsweise auch in der DE 31 46 554 A1 offenbart ist, bietet die vorteilhafte Möglichkeit, Fahrzeuglenkung und Vorderradaufhängungen sowie gegebenenfalls weitere spritzwandnahe Bauteile oder Baugruppen zu einer Vormontageeinheit zusammenzufassen, die als solche in das Fahrzeug eingesetzt und dort festgelegt wird.

Im Crashfall kommt bei der Verkürzung des Vorderwagens ein Aggregatgehäuse, in der Regel ein Getriebe- oder Differentialgehäuse, in Kontakt mit dem starren Hilfsrahmen, wodurch eine Verzögerungsspitze entsteht, die für die Fahrzeuginsassen gefährlich werden kann. Außerdem wird der Hilfsrahmen nach hinten in Richtung des Fahrgastraums gedrückt, wodurch die Aufbaustruktur kollabieren kann.

Zur Vermeidung des Eindringens des Antriebsaggregats in die Fahrgastzelle bei einem Crash sind verschiedene Konstruktionen bekannt, die im Prinzip darauf hinauslaufen, beim Crash das Antriebsaggregat zumindest mit einem spritzwandnahen, eine geringere Höhe als der Rest des Antriebsaggregats besitzenden Bereich gleichsam unter das Fahrzeug zu führen, also "tauchen" zu lassen. Aus der US 3,347,501 und der DE 21 52 136 A bekannte Konstruktionen verwenden in vertikalen Ebenen schwenkbare Schwenkarme zur entsprechenden Führung des Antriebsaggregats nach einer crashbedingten Zerstörung seiner üblichen Aggregatlager.

Die Konstruktion nach der eingangs genannten US 3,774,712 sieht demgegenüber seitlich des hinteren Bereichs des – dort quer eingebauten – Antriebsaggregats hochgezogene Längsträgerfortsätze vor, deren untere Flächen Gleitflächen für seitliche Vorsprünge am Antriebsaggregat bilden. Bei einer crashbedingten Rückverlagerung des Antriebsaggregats kommen diese Vorsprünge in Kontakt mit diesen Führungs- oder Gleitflächen, die so verlaufen, daß sie mit zunehmender Rückverlagerung ein Tauchen des Antriebsaggregats bewirken.

Eine Konstruktion nach der US 3,827,525 verwendet ebenfalls derart ausgebildete, im wesentlichen längsverlaufende Träger, so daß das dort längs eingebaute Antriebsaggregat mit seinem Getriebe in den Tunnel verlagert wird.

Gemeinsam ist diesen Konstruktionen eine störende Empfindlichkeit gegen Abweichungen der Richtung der beim Crash auftretenden Kräfte von der Längsrichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Kraftfahrzeug-Vorderwagen unter Wahrung seiner Vorteile – Verwendung eines Hilfsrahmens zur Bildung einer Vormontageeinheit insbesondere für die Lenkeinrichtung – zu schaffen, der hinsichtlich seines Crashverhaltens optimiert ist.

Diese Aufgabe wird durch einen Kraftfahrzeug-Vorderwagen mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist eine solche Gestaltung des Hilfsrahmens, daß er sich gleichsam selber gegen eine kritische Kraftbeaufschlagung im Crashfalle durch das sich dann nach hinten verlagernde Antriebsaggregat schützt, wobei das Lenkgetriebe so angeordnet ist, daß es diese Schutzwirkung nicht nachteilig beeinflußt. Durch die Erfindung wird vermieden, daß durch Kraftbeaufschlagung des starren Hilfsrahmens eine gefährliche Verzögerungsspitze auftritt. Auch wird der Hilfsrahmen durch das Antriebsaggregat nicht nach hinten gedrückt, so daß dadurch sonst auftretende gefährliche Beeinflussungen der Struktur des Fahrzeugs ausgeschlossen sind.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, daß infolge des Ablenkens des Antriebsaggregats durch die entsprechende Ausbildung des starren Hilfsrahmens in Richtung nach unten die Deformationslänge des Vorderwagens vergrößert wird gegenüber dem Fall, daß das Antriebsaggregat sich auf dem Hilfsrahmen gleichsam abstützt. Diese Vergrößerung des zur Verfügung stehenden Deformationswegs des Vorderwagens erfordert also keine konstruktive Verlängerung desselben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, wobei 1 eine Draufsicht und 2 eine Seitenansicht wiedergibt. Die Darstellung ist dabei auf die hier interessierenden Teile und Baugruppen beschränkt.
In Fahrtrichtung 1 vor dem an den Längsträgern 2 und 3 gehaltenen Hilfsrahmen 4, der auf einer oberen Fläche das Lenkgetriebe 5 trägt, erkennt man das allgemein mit 6 bezeichnete Antriebsaggregat. Es ist zusammengesetzt aus der Brennkraftmaschine 7, dem Getriebe 8 und einer Einheit 9, die bei einem Schaltgetriebe das Differential darstellt, dagegen bei einem CVT-Getriebe etwa entsprechend der DE 37 03 759 A1 den zweiten Scheibensatz beinhaltet. Insbesondere in der Darstellung der 2 ist angenommen, daß es sich um ein derartiges CVT-Getriebe handelt. Dieses bietet in vorteilhafter Weise im oberen Bereich einen langen Deformationsweg bis zum Auftreffen auf die Fahrgastzelle. Ein nach vorn geneigtes Aggregat erfährt bei Crashbeaufschlagung in seinem oberen Bereich ein die Tauchbewegung unter stützendes Moment. Zur Unterstützung kann im Ansaugsystem bei 22 eine Sollbruchstelle vorgesehen sein.
Den Ausgang des Antriebsaggregats 6, das also einen an sich bekannten Aufbau besitzt und mit ebenfalls bekannten Aggregatlagern 10 und 11 zumindest während des üblichen Betriebs an den Längsträgern 2 und 3 gelagert ist, bilden die beiden zu den angetriebenen Vorderrädern 12 und 13 führenden Halbwellen 14 und 15. Die zur Radaufhängung dienenden Querlenker 16 und 17 sind als Bestandteil der Vormontageeinheit am Hilfsrahmen 4 gelagert.
In einem dem Antriebsaggregat 6 gegenüberstehenden Bereich ist der Hilfsrahmen 4 als schräg nach hinten unten weisende Gleitfläche 18 ausgebildet, der im Normalbetrieb in diesem Ausführungsbeispiel zwei Gegengleitflächen 19 und 20 an einem Gehäuse des Antriebsaggregats 6 mit Abstand 21 gegenüberstehen, so daß im Normalbetrieb an dieser Stelle keine Schallbrücke vorliegt. Sobald jedoch ein Crash auftritt, der auch in einem gewissen Bereich unter einem Winkel zur Längsrichtung des Fahrzeugs erfolgen kann, gelangen infolge deformationsbedingter Verkürzung des Vorderwagens die Gegengleitflächen 19 und 20 zur Auflage auf der Gleitfläche 18, so daß ein hinterer Bereich des Antriebsaggregats 6 unter den Hilfsrahmen 4 gelenkt wird, dieser also gegen übermäßige Kraftbeaufschlagung geschützt ist. Dabei ist es zweckmäßig, daß die Halbwellen 14 und 15 unterhalb des Hilfsrahmens 4 verlaufen.
Je breiter die Gleit- und Gegengleitflächen sind, desto besser ist die Einhaltung der angestrebten Wirkung bei einem schrägen Crash.
Mit der Erfindung ist demgemäß mit einfachen Mitteln ein gattungsgemäßer Vorderwagen geschaffen, der hinsichtlich seines Crashverhaltens optimiert ist.

Claims

Kraftfahrzeug-Vorderwagen, umfassend ein Tragwerk, ein Antriebsaggregat (6), das im Crashfall über Gleitflächen (18, 19, 20) nach unten ablenkbar ist, und einen steifen Hilfsrahmen (4), der als Träger einer Vormontageeinheit mit Radaufhängungen und Lenkung einschließlich Lenkgetriebe (5) des Fahrzeugs fest mit dem Tragwerk verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsrahmen (4) an einem hinter dem Antriebsaggregat (6) liegenden Bereich mindestens eine schräg nach hinten unten weisende Gleitfläche (18) aufweist, und daß das Antriebsaggregat (6) eine jeweils korrespondierende Gegengleitfläche (19, 20) derart ausbildet, daß in einem normalen Betriebszustand zwischen den Gleitflächen (18, 19, 20) des Hilfsrahmens (4) und des Antriebsaggregats (6) ein Längsabstand (21) besteht und bei einem Crash nach einem Verschwinden des Längsabstandes (21) das hilfsrahmenseitige Ende des Antriebsaggregats (6) nach unten abgelenkt wird.
Kraftfahrzeug-Vorderwagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkgetriebe (5) auf einem oberen Bereich des Hilfsrahmens (4) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug-Vorderwagen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsaggregat (6) eine in Richtung nach hinten abnehmende Höhe aufweist.
Kraftfahrzeug-Vorderwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein quer eingebautes Antriebsaggregat (6) mit drehmomentübertragenden Halbwellen (14, 15) vorgesehen ist, und der Hilfsrahmen (4) oberhalb des Bewegungsbereichs der Halbwellen (14, 15) bei einem Crash verläuft.
Kraftfahrzeug-Vorderwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsaggregat (6) quer und schräg nach vorne weisend eingebaut ist.
Kraftfahrzeug-Vorderwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsaggregat (6) ein nach hinten weisendes Ansaugsystem aufweist, und daß in dem Ansaugsystem eine Sollbruchstelle (22) vorgesehen ist.