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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Vorderbau für
ein Kraftfahrzeug mit Vorderradantrieb sowie ein Fahrzeug, das mit
diesem Vorderbau ausgestattet ist.
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Aus der US-A-5 477 938 ist ein Aufbau
nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt.
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Unter kurzem Motorträger ist
in der gesamten Beschreibung ein Motorträger zu verstehen, der in Längsrichtung
von der Motorantriebseinheit beabstandet ist.
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Ein derartiger Aufbau ist mit zahlreichen Nachteilen
behaftet, insbesondere im Falle eines Frontalzusammenstoßes.
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Bei einem Frontalzusammenstoß gelangt nämlich das
Fahrzeug über
den vorderen Bereich der Längsträger mit
einem Hindernis in Kontakt.
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Diese sind häufig hohen Kräften ausgesetzt, welche
sie in Richtung Fahrzeugheck verformen. Bei einem sehr heftigen
Stoß erfolgt
die Verformung der Längsträger so,
dass die Motorantriebseinheit mit dem Hindernis in Kontakt gelangt.
Da die Motorantriebseinheit mit ihrem oberen Bereich an dem vorderen
Bereich der Längsträger befestigt
ist und die Kräfte
in den unteren Bereich der Antriebsmotoreinheit eingeleitet werden,
wird diese in Richtung Fahrzeugheck um ihre Befestigungen an den
Längsträgern gekippt.
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Damit kommt die Motorantriebseinheit über den
Motorträger
zu liegen, da dieser kurz ausgeführt ist
und damit nicht die Bewegung der Motorantriebseinheit blockiert.
Damit wird ein Durchschlagen von Teilen in den Fahrgastraum des
Fahrzeugs hervorgerufen, was für
die Insassen gefährlich
ist.
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Die Erfindung zielt darauf ab, diese
Nachteile zu beseitigen, indem ein Kraftfahrzeugvorderbau vorgeschlagen
wird, der eine hohe Stoßaufnahmefähigkeit
hat, der es ermöglicht,
im Falle eines Frontalzusammenstoßes den gesamten Fahrgastraum
des Fahrzeugs zu schützen,
indem die Gefahr einer Kippbewegung der Motorantriebseinheit begrenzt
wird, und der es ermöglicht,
gewöhnliche
Motorantriebseinheiten ohne Veränderung
zu verwenden.
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Damit betrifft die Erfindung einen
Kraftfahrzeugvorderbau gemäß Anspruch
1.
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Vorzugsweise enthält diese Stange an ihrer Hinterseite
einen Nasenteil, der dazu bestimmt ist, mit dem Motorträger in Kontakt
zu gelangen.
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Bei bestimmten Arten von Motorantriebseinheiten
weist die Stange vorzugsweise ein leicht gekrümmtes Profil auf, um deren
Einbringen an die Motorantriebseinheit zu erleichtern, bevor sie
an dieser montiert wird.
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Der der Stange gegenüberliegende
Teil des Motorträgers
ist vorteilhaft verstärkt
ausgeführt,
um eine zu starke Beeinträchtigung
des Motorträgers
im Falle eines Stoßes
zu vermeiden und um einen Teil der Stoßenergie auf den Motorträger zu übertragen.
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Vorzugsweise sind die Befestigungen
der Motorantriebseinheit an den Vorderenden der Längsträger über Federkeile
fixiert.
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Bei einer besonderen Ausführungsform
enthält
diese Stange Mittel zum Befestigen am Getriebe und gegebenenfalls
Zapfen zum Zentrieren am Motor.
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Schließlich betrifft die Erfindung
auch ein Kraftfahrzeug, das mit einem Vorderbau nach einem der vorangehend
erwähnten
Merkmale ausgestattet ist.
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Die Erfindung wird beim Lesen der
nachfolgenden näheren
Beschreibung besser verständlich, aus
der sich weitere Ziele, Vorteile und Merkmale der Erfindung anhand
eines Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Vorderbaus
deutlicher ergeben, wobei sich diese Beschreibung auf die beigefügten Zeichnungen
bezieht.
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1 zeigt
eine schematische Seitenansicht im Schnitt durch den erfindungsgemäßen Vorderbau entlang
der Linie I-I aus 2.
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2 ist
eine schematische Draufsicht des erfindungsgemäßen Vorderbaus.
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3 zeigt
schematisch eine perspektivische Ansicht in Pfeilrichtung III-III
aus 1.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht der Stange des erfindungsgemäßen Vorderbaus.
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5 zeigt
schematisch eine Teilseitenansicht des erfindungsgemäßen Vorderbaus,
die den Kraftweg bei einem Zusammenstoß darstellt.
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6 zeigt
schematisch eine Teildraufsicht des erfindungsgemäßen Vorderbaus,
die auch den Kraftweg bei einem Zusammenstoß darstellt.
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7 zeigt
schematisch eine Teilseitenansicht des erfindungsgemäßen Vorderbaus
nach einem Frontalzusammenstoß.
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8 zeigt
schematisch eine Teildraufsicht des erfindungsgemäßen Vorderbaus
nach einem Frontalzusammenstoß.
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Den verschiedenen Figuren gemeinsame Teile
sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Bei dem in 1 und 2 gezeigten
Ausführungsbeispiel
ist der erfindungsgemäße Vorderbau an
einem Kraftfahrzeug 1 montiert, das eine Motorhaube 10,
eine vordere Stoßstange 11 und
einen vorderen Kotflügel 12 enthält.
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Das Fahrzeug 1 enthält auch
eine Motorantriebseinheit 2, die aus einem Motor 20 und
einem Getriebe 21 besteht.
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Der Motor 20 ist über eine Übersetzung 3 mit den
Traglagern (nicht dargestellt) der Räder 4 verbunden.
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Der Vorderbau enthält auch
ein Tragwerk 5, das aus zwei Längsträgern 50 und 51 besteht,
die symmetrisch zur Mittelebene 13 des Fahrzeugs 1 verlaufen
und mit dem kurzen Motorträger 52 verbunden
sind.
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Jeder der Längsträger enthält ein vorderes, gekrümmtes und
angehobenes Ende, das aus einem zur Motorhaube 10 des Fahrzeugs
geneigt verlaufenden Element 500, 510 und aus
einem geraden Bereich 510, 511 besteht, der das
geneigte Element fortsetzt und im wesentlichen parallel zum restlichen Längsträger 50, 51 verläuft.
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Der hintere Teil eines jeden Längsträgers tritt unter
den Unterbau des Fahrgastraums des Fahrzeugs.
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Die Motorantriebseinheit ist am vorderen Ende
der Längsträger 50 und 51 und
insbesondere an den geraden Bereichen 501 und 511 befestigt.
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Somit enthält der Motor 20 auf
der Seite des rechten Längsträgers 50 eine
Befestigung 200, die über
einen Federkeil 201 am Tragelement 502 fixiert ist,
der am Bereich 501 des Längsträgers 50 befestigt ist.
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Ferner enthält das Getriebe 21 auf
der Seite des linken Längsträgers 51 eine
Befestigung 210, die mit dem Bereich 511 des linken
Längsträgers 51 über ein
Tragteil 211, das allgemein als Lagerbock bezeichnet wird,
und über
einen Federkeil 212 verbunden ist.
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Dieses Tragteil 211 ist
hier deshalb erforderlich, weil das Getriebe 21 tiefer
liegt als der Motor 20.
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Somit erstreckt sich die Motorantriebseinheit 2 quer
zum Fahrzeug entlang der Achse 14 und damit senkrecht zur
Mittelebene 13 des Fahrzeugs, indem sie mit ihrem oberen
Bereich an den beiden Längsträgern 50 und 51 befestigt
ist.
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Der Motorträger 52 enthält in Richtung
Vorderseite des Fahrzeugs an jedem der Längsträger ein Teil 520, 521,
das allgemein als Motorträgerhorn bezeichnet
wird.
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Die beiden Teile 520 und 521 erstrecken
sich vom Motorträger 52 nach
oben und deren dem Motorträger 52 entgegengesetztes
Ende 522, 523 schließt sich an den geneigten Bereich 500, 510 eines
jeden Längsträgers 50, 51 an.
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Ferner enthält der Motorträger 52 auf
der Hinterseite und auch an seinen Längsseiten zwei Fortsätze 524, 525,
die dazu bestimmt sind, unter dem Längsträger 50, 51 durch
jegliches geeignete Mittel 526, 527 befestigt
zu werden.
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Die Aufhängung enthält zwei Aufhängungsdreiecke 60, 61,
die an ihrem einen Ende 600, 610 über jegliches
geeignete Mittel 601, 611 am Motorträger 52 befestigt
und an ihrem gegenüberliegenden Ende 602, 612 gegenüber einem
Rad 4 angelenkt sind.
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Der erfindungsgemäße Vorderbau enthält eine
Lenkzahnstange 7, die auch am Motorträger 52 abgestützt ist.
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Der erfindungsgemäße Vorderbau enthält auch
eine Stange 8, die sich in Längsrichtung im wesentlichen
parallel zu den Längsträgern 50 und 51 erstreckt.
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Auch kann auf 3 Bezug genommen werden, welche jeweils
die Stellung des Motors 20, des Getriebes 21,
des Motorträgers 52 und
der Stange 8 darstellt.
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Ferner zeigt 4 diese Stange 8 genauer, wobei
der linke Teil der Zeichnung demjenigen Teil der Stange 8 entspricht,
der sich im vorderen Bereich des Fahrzeugs befindet, wenn die Stange
an der Motorantriebseinheit 2 montiert ist, und der rechte
Teil dieser 4 denjenigen
Teil der Stange 8 zeigt, der sich nach deren Montage in
Richtung Fahrzeugheck befindet.
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Diese Stange 8 ist relativ
dünn, um
das Gewicht des Fahrzeugs nicht zu sehr zu erhöhen.
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Sie muss jedoch in Längsrichtung
eine ausreichende Festigkeit aufweisen, um in dieser Richtung im
wesentlichen unverformbar zu sein, die der Richtung der Kräfte bei
einem Frontalzusammenstoß des
Fahrzeugs 1 entspricht.
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Bei einem Frontalzusammenstoß des Fahrzeugs
kann nach Verformung der Längsträger 50, 51 die
Vorderseite 80 des Balkens 8 mit einem Hindernis in
Kontakt geraten.
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Die Hinterseite 81 des Balkens 8 enthält einen
Nasenteil 82, der so ausgelegt ist, dass er besonders widerstandsfähig ist.
Bei einem Frontalzusammenstoß kann
nämlich
dieser Teil 82 mit dem Motorträger in Kontakt geraten, wie
nachfolgend beschrieben wird.
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3 und 4 zeigen, dass die Stange 8 bei diesem
Beispiel ein leicht gekrümmtes
Profil aufweist. Bei bestimmten Arten von Antriebsmotoreinheiten
ermöglicht
dieses Profil, das Einführen
der Stange 8 unter die Motorantriebseinheit 2 zu
erleichtern.
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In der Praxis wird die Stange 8 insbesondere über zwei
Zentrierzapfen 83, 84 am Motor positioniert, die
sich am oberen Bereich der Stange 8 in montierter Stellung
dieser Stange befinden und in Öffnungen
(nicht dargestellt) eingreifen, die im Motorgehäuse des Motors 20 ausgeführt sind.
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Die Befestigung der Stange 8 an
der Motorantriebseinheit 2 erfolgt hier über Befestigungsflansche 85, 86,
die Öffnungen 850, 860, 861 aufweisen, die
dazu bestimmt sind, Mittel (nicht dargestellt) zur Befestigung am
Getriebe 21 aufzunehmen.
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1 bis 3 zeigen, dass die Abmessungen der
Stange 8 und deren Stellung gegenüber den Längsträgern 50 und 51 und
der Motorantriebseinheit 2 so gewählt sind, dass die Vorderseite 80 der
Stange 8 gegenüber
den Vorderseiten 503, 513 der Längsträger 50,
51 zum Fahrzeugheck versetzt sind, wobei sich diese Vorderseite 80 jedoch
vor der Vorderseite 220 der Motorantriebseinheit 2 befindet.
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Somit liegt die Vorderseite der Stange
in Längsrichtung
gesehen zwischen der Vorderseite der Längsträger und der Vorderseite der
Motorantriebseinheit.
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Ferner ist die Nase 82 der
Stange 8 gegenüber
dem Motorträger 52 und
insbesondere gegenüber
seiner Vorderseite 528 nach vorne versetzt.
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Somit besteht zwischen der Nase 82 und
der Vorderseite 528 des Motorträgers 52 ein Freiraum.
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1 bis 3 zeigen, dass an der Vorderseite 528 des
Motorträgers 52 der
Nase 82 der Stange 8 gegenüberliegend Verstärkungsmittel 529 befestigt sind.
Diese Verstärkungsmittel
können
insbesondere die Form eines Metallwinkels annehmen.
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Bereits an dieser Stelle sei angemerkt,
dass die Stange 8 auf jegliche Art von gewöhnlichen
Motorantriebseinheiten abgestimmt werden kann, ohne dass diese dabei
verändert
werden müssen.
Das Profil der Stange 8 wird einfach an die Form der betreffenden
Motorantriebseinheit angepasst.
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Nachfolgend sei auf 5 und 6 Bezug
genommen, die vereinfacht die vorangehend beschriebenen 1 und 2 wiedergeben.
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Somit zeigen diese Figuren die relative
Stellung der verschiedenen Bestandteile des erfindungsgemäßen Vorderbaus
vor jeglichem Frontalzusammenstoß des Fahrzeugs.
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In 5 und 6 sind jedoch durch Pfeile
die Kraftwege bei einem Frontalzusammenstoß dargestellt. Dies wird anhand
von 7 und 8 näher erläutert, welche die relative
Stellung der verschiedenen, in 5 und 6 dargestellten Teile nach
einem Frontalzusammenstoß zeigen.
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Bei dem in 7 und 8 dargestellten
Beispiel wurde der Stoß auf
den Vorderbereich des Fahrzeugs im Rahmen eines Versuchs ausgeführt, wobei
mit dem Bezugszeichen 9 die Stoßwand und mit dem Bezugszeichen 90 eine
verformbare Barriere bezeichnet sind, die zur Simulation eines Zusammenstoßes verwendet
wurde.
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Somit werden durch Zusammenstoß des erfindungsgemäßen Vorderbaus
mit der Wand 9 Kräfte in
die Längsträger 50 und 51 eingeleitet,
die sich in Längsrichtung
entlang dieser Längsträger (Pfeile
F1) ausbreiten.
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Wenn der Stoß heftig genug ist, verformen sich
die Längsträger. 7 und 8 zeigen den Teil 501, 511 des
Längsträgers 50, 51 mit
einem vorderen Bereich 504, 514, der in Richtung
Fahrzeugheck verformt wird.
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In diesem Fall gerät das Hindernis,
mit dem der Zusammenstoß erfolgt,
hier die Barriere 90, mit der Vorderseite 80 der
Stange 8 in Kontakt. Letztere unterliegt damit auch Längskräften, wie
in 5 und 6 (Pfeile F2) veranschaulicht ist.
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Diese Längskräfte auf die Stange 8 rufen eine
Kippbewegung der Motorantriebseinheit 2 um deren Befestigungen
an den Vorderenden der Längsträger 50 und 51 hervor
(Pfeil B).
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Die Nase 82 der Stange 8 gelangt
damit mit der Vorderseite 528 des Motorträgers 52 und
insbesondere mit den an dieser Vorderseite befestigten Verstärkungsmitteln
529 in
Kontakt.
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Wenn die Stange 8 mit dem
Motorträger 52 in
Kontakt gelangt, blockiert sie im wesentlichen jegliche spätere Kippbewegung
der Motorantriebseinheit. Sie wirkt nämlich wie eine Verstrebung
zwischen der Barriere 90 und dem Motorträger 52.
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Aufgrund des Kontakts zwischen Stange 8 und
Motorträger 52 breiten
sich die mit dem Frontalzusammenstoß des Fahrzeugs einhergehenden Kräfte entlang
des Motorträgers 52 und
dann auf die Längsträger 50 (Pfeile
F3) aus.
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Die Stange 8 behält diese
Verstrebungsfunktion bei, da sie so ausgelegt ist, dass sie in Längsrichtung
praktisch unverformbar ist.
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Somit wird durch diese vorhandene
Stange 8 die Kippbewegung der Motorantriebseinheit im wesentlichen
begrenzt, wodurch jegliche Gefahr eines Durchschlags der Motorantriebseinheit
in den Fahrgastraum des Fahrzeugs bei einem Frontalzusammenstoß vermieden
wird.
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Ferner ermöglicht es die Stange 8,
im wesentlichen sämtliche
Kräfte
aufzunehmen, denen die Motorantriebseinheit bei Fehlen dieser Stange
unterliegen würde,
und zwar ohne dass der Motor 20 und das Getriebe 21 verstärkt ausgeführt werden.
Dadurch ist es also möglich,
standardmäßige Motorgehäuse und
Getriebe zu verwenden.
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Ferner ermöglicht es die vorhandene Stange 8,
den Kraftweg bei einem Frontalzusammenstoß des Fahrzeugs zu steuern
und auch die Kräfte
zwischen den Vorderenden der Längsträger und
dem Motorträger
auszugleichen.
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In der gesamten Beschreibung wurden
die Ausdrücke
vorn, hinten, oben, unten, rechts, links, längs und quer in Bezug auf das
Kraftfahrzeug verwendet, das mit dem erfindungsgemäßen Vorderbau ausgestattet
ist.
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Die nach den technischen Merkmalen
der Ansprüche
eingefügten
Bezugszeichen haben allein den Zweck, das Verständnis dafür zu erleichtern und schränken keineswegs
deren Umfang ein.