DE10121354A1

DE10121354A1 - Vorderwagen für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10121354A1
Application number: DE10121354A
Authority: DE
Inventors: Stefan Hagen
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2001-05-02
Filing date: 2001-05-02
Publication date: 2002-11-07
Also published as: US20020163211A1; US6655721B2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Vorderwagen für ein Kraftfahrzeug mit einer einen Stoßfängerträger aufweisenden Stoßfängeranordnung zur Aufnahme von Aufprallenergie bei einem Aufprall eines anderen Kraftfahrzeugs und seitlichen Längsträgern mit Längsträgerköpfen, welche jeweils mit den Stoßfängerträgern verbunden sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens einem Längsträger zumindest ein Aufnehmer zur Aufnahme von Aufprallenergie außerhalb der Längsträgerebene zugeordnet ist und dass der Aufnehmer mit einem Wirkmittel zur mittelbaren Übertragung von wenigstens einem Teil der Aufprallenergie auf eine Längsseite des zugeordneten Längsträgers versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Vorderwagen für ein Kraftfahrzeug mit einer einen Stoßfänger aufweisenden Stoßfängeranordnung zur Aufnahme von Aufprallenergie bei einem Aufprall eines anderen Kraftfahrzeugs und seitlichen Längsträgern mit Längsträgerköpfen, welche jeweils mit den Stoßfängerträgern verbunden sind.

Kraftfahrzeuge unterschiedlichen Typs weisen in der Regel unterschiedliche Höhen der Stoßfängeranordnungen auf. Bei Unfällen, bei denen der Frontbereich des Kraftfahrzeugs in den Unfallgegner eindringt, tritt daher häufig der Effekt auf, dass die durch die Trägerkonstruktion der beiden Kraftfahrzeuge mögliche Deformationskapazität unvollständig genutzt wird und die damit verbundene Umwandlung von Aufprallenergie nicht in den dafür vorgesehenen Bauteilen erfolgt. Dadurch wird die Fahrgastzelle in erheblichem Maße mit Aufprallenergie beaufschlagt, so dass bereits bei der Herstellung des Kraftfahrzeugs der Fahrgastraum unter entsprechenden zusätzlichen Aufwendungen für größere Belastungen im Crashfall auszulegen ist.

Um den Fahrgastraum zu schützen wird in der EP 0 235 635 ein in zellen- oder modulbauweise aufgebautes Fahrwerk für Personenkraftwagen vorgeschlagen. Bei diesem Fahrwerk sind die Längsträger des an die Stirnwand der formsteifen Mittelzelle angeschlossenen Hilfsrahmens mit vorbestimmten Sollknickstellen ausgestattet. Die Sollknickstellen sind dabei so an den Längsträgern angeordnet, dass nach Erschöpfung eines gewissen Verformungsweges des Vorderwagens durch die Verformung des Hilfsrahmens entlang der Sollknickstellen das Antriebsaggregat in die Verformung einbezogen wird und die Deformationskapazität vergrößert wird.

Nachteil dieser Anordnung ist, dass bei dem Aufprall von Kraftfahrzeugen mit unterschiedlich hohen Längsträgerebenen die Verformung der dafür vorgesehenen Bauteile, wie beispielsweise den Längsträgern und des Hilfsrahmens, erst dann erfolgt, wenn das Antriebsaggregat mit Aufprallenergie beaufschlagt worden ist. Dabei wird die Aufprallenergie ausschließlich über die Befestigungsmittel des Antriebsaggregats auf die Trägerkonstruktion übertragen.

In der DE 30 26 749 A1 wird daher vorgeschlagen, am Vorderwagen wenigstens ein Abstützglied vorzusehen, welches eine Anschlagfläche aufweist und das einem Längsträger zugeordnet ist. Dadurch wird erreicht, dass die Aufprallenergie auf die für die Deformation vorgesehenen Bauteile geleitet wird.

Nachteil dieser Anordnung ist jedoch, dass die Anschlagfläche ausschließlich in Längsträgernähe wirksam ist und während des gesamten Deformationsvorgangs die Übertragung der Deformationsenergie zu gewährleisten ist.

Ein weiterer Nachteil ist, dass die Längsträgerebene während des Deformationsvorganges im wesentlichen unverändert bleibt, so dass bei großen Aufprallenergien das Abstützglied abgerissen oder deformiert werden kann beziehungsweise sich die Anschlagfläche über oder unter die Längsträgerebene des beteiligten Unfallgegners schieben kann und damit im wesentlichen unwirksam bliebe.

Bei allen vorbeschriebenen Konstruktionen des Standes der Technik ist von Nachteil, dass Sollknickstellen bereits bei der Herstellung des Kraftfahrzeugs an den vorgesehenen Stellen angebracht werden müssen, wodurch die Steifigkeit der damit versehenen Bauteile reduziert ist und somit die gesamte Trägerkonstruktion verminderte Steifigkeit aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und insbesondere zu gewährleisten, dass die Aufprallenergie der beteiligten Unfallfahrzeuge auch bei Kraftfahrzeugen mit konstruktiv inkompatiblen Fahrwerken frühzeitig von den für die Deformation vorgesehenen Bauteilen aufgenommen wird.

Eine Lösung wird dadurch bereitgestellt, dass wenigstens einem Längsträger zumindest ein Aufnehmer zur Aufnahme von Aufprallenergie außerhalb der Längsträgerebene zugeordnet ist und dass der Aufnehmer mit einem Wirkmittel zur mittelbaren Übertragung von wenigstens einem Teil der Aufprallenergie auf eine Längsträgerseite des zugeordneten Längsträgers versehen ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Aufprallenergie in Form von Stoßenergie über das Wirkmittel auf die Längsseite des zugeordneten Längsträgers übertragen wird. Dort wird die Stoßenergie in Deformationsenergie umgewandelt. Der Längsträger wird somit an der Stoßstelle des Wirkmittels mit einer Vorschädigung versehen, so dass er an dieser Stelle knickt. Vorteilhaft wirkt sich weiterhin aus, dass die axiale Steifigkeit des Längsträgers in diesem Falle gesenkt werden kann und somit Differenzen der Vorderwagensteifigkeiten der am Unfall beteiligten Kraftfahrzeuge ausgeglichen werden können, ohne die Steifigkeit des Längsträgers durch Sollknickstellen bereits bei der Herstellung senken zu müssen. Beim Knicken des Längsträgers wird erreicht, dass die Längsträgerebenen der am Unfall beteiligten Kraftfahrzeuge sich verändern.

Es hat sich gezeigt, dass die Längsträger jeweils aufgrund der bewirkten Vorschädigungen kollabieren. Bei dem so bewirkten Biegekollaps wird auf beiden Seiten der Unfallgegner Aufprallenergie in Deformationsenergie umgewandelt. Es hat sich des Weiteren erwiesen, dass sich durch die erfindungsgemäße Anordnung das Strukturverhalten der Längsträger durch Streuung der aufgenommenen Energie beim Biegekollaps günstig auswirkt. Die Deformationsmodi des Faltenbeulens bleiben wegen der hohen Steifigkeit der Längsträger beim Frontalaufprall mit einem starren Hindernis unbeeinträchtigt, da sich hierbei das Wirkmittel zusammen mit dem Faltenblock parallel in Richtung der Längsträgermittellinie verschiebt, weil der Aufnehmer nicht deformiert wird. Dies wird insbesondere dadurch begünstigt, dass auf Sollknickstellen zur Veränderung der Längsträgerebene beim Crash verzichtet werden kann.

Durch die Vorschädigung des Längsträgerkopfes wird darüber hinaus bei größeren Fahrzeugen die Steifigkeit des Vorderwagens reduziert, was bei Kollisionen zweier Fahrzeuge mit unterschiedlicher Steifigkeit des Fahrwerks zu einem günstigeren Deformationsverhalten gegenüber dem schwächeren Unfallgegner führt, wohingegen bei Alleinunfällen durch die herstellungsbedingte Steifigkeit beim Faltenbeulprozess das ungeminderte Energieaufnahmevermögen zur Verfügung steht.

Die erfindungsgemäße Anordnung lässt sich darüber hinaus in vorteilhafter Weise durch einen einfachen konstruktiven Aufbau realisieren.

Eine erfindungsgemäße Weiterbildung wird dadurch bereitgestellt, dass der Aufnehmer mit dem Längsträgerkopf des zugeordneten Längsträgers verbunden ist und/oder dem Längsträgerkopf nachgeordnet am Längsträger befestigt ist. Es ist damit möglich, je nach Ausgestaltung der Vorderwagenstruktur den Aufnehmer vor dem Längsträger am Längsträgerkopf anzuordnen, womit erreicht wird, dass beim Aufprall bereits frühzeitig die Vorschädigung erzeugt und somit der Längsträger deformiert wird. Im Bedarfsfall kann der Aufnehmer erfindungsgemäß dem Längsträgerkopf nachgeordnet am Längsträger angeordnet sein.

Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass das Wirkmittel oberhalb und/oder unterhalb der Längsträgerebene des Vorderwagens angeordnet ist. Je nach der konstruktiv vorgesehenen Höhe der Längsträgerebene ist es somit möglich, die erfindungsgemäße Wirkung bei Unfallgegnern zu erreichen, welche Längsträgerebenen aufweisen, die über bzw. unter der eigenen Längsträgerebene liegen.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass der Aufnehmer im wesentlichen plattenförmig ausgebildet ist. Es wird damit gewährleistet, dass das Wirkmittel in vorgesehener Weise auf die Längsseite des zugeordneten Längsträgers wirkt, da der Aufnehmer somit in einer vorbestimmten Weise einknickt und das Wirkmittel auf die dafür vorgesehene Stoßstelle auf der Längsseite des Längsträgers führt. Hierzu ist des Weiteren vorgesehen, dass der Aufnehmer im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des zugeordneten Längsträgers angeordnet ist.

In einfacher Weise kann die Anordnung dadurch hergestellt werden, dass das Wirkmittel vorzugsweise einstückig mit dem Aufnehmer verbunden ist. Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, dass das Wirkmittel biegesteif und in einem Eindringwinkel zur Längsseite des Längsträgers angeordnet ist und bei Beaufschlagung des Aufnehmers mit Aufprallenergie in den Längsträger eindringt. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Wirkmittel beim Eindringen formstabil ist, das heißt seine Gestalt im wesentlichen beibehält.

Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung wird dadurch erreicht, dass das Wirkmittel einen vorbestimmten Abstand zur Längsseite des Längsträgers aufweist. Hierdurch wird vermieden, dass bereits Unfälle mit geringer Aufprallenergie zu einer Deformation der Längsträger führt beziehungsweise bereits einfache Stöße einen hohen Schaden am Kraftfahrzeug erzeugen.

Erfindungsgemäß ist des Weiteren vorgesehen, dass das Wirkmittel plattenförmig ausgebildet ist. In vorteilhafter Weise wird damit erreicht, dass auch seitliche Einwirkungen auf den Aufnehmer dazu führen, dass das Wirkmittel auf eine Längsseite des zugeordneten Längsträgers wirkt. Von der Erfindung selbstverständlich umfaßt, ist auch eine Ausgestaltung des Wirkmittels als Strebe oder in sonstiger Form, welche im Crashfalle die erfindungsgemäße Wirkung erzeugt.

Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass die Kompatibilität der Vorderwagengeometrien verbessert werden kann und die Vorderwagensteifigkeit bei diesbezüglich verschiedenen Unfallgegnern ausgleichbar ist.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Stoßfängeranordnung mit Längsträger und der erfindungsgemäßen Aufnehmeranordnung im nicht deformierten Zustand;

Fig. 2 Stoßfängeranordnungen zweier Unfallgegner mit Längsträgern, wobei ein Kraftfahrzeug die erfindungsgemäße Aufnehmeranordnung im deformierten Zustand aufweist.

In Fig. 1 ist eine Stoßfängeranordnung 1 mit einem Aufnehmer 2 und einem Stoßfängerquerträger 3 im nicht deformierten Zustand dargestellt. Zwischen dem Aufnehmer 2 und dem Stoßfängerquerträger 3 ist die Crashbox 4 angeordnet. Der Aufnehmer 2 ist am Längsträgerkopf 5 mit dem Längsträger 6 verbunden und weist ein als biegefesten Haken ausgebildetes Wirkmittel 7 auf, welches in der Zeichnung in einem Winkel zur unteren Längsträgerseite 8 angeordnet ist. Von der Erfindung ist selbstverständlich auch eine Anordnung umfaßt, bei welcher das Wirkmittel 7 in einem Winkel zu einer anderen Längsträgerseite 8 des Längsträgers 6 angeordnet ist, beziehungsweise auch eine Anordnung mit mehreren Aufnehmern 2 mit jeweils einem Wirkmittel 7, welche jeweils auf eine Längsträgerseite 8 gerichtet sind.

Im nicht deformierten Zustand weist die Spitze des Wirkmittels 7 einen Abstand von der Längsträgerseite 8 des Längsträgers auf, so dass bei einem Aufprall zweier Kraftfahrzeuge mit im wesentlichen kompatiblen Trägergeometrie, eine Schädigung des Längsträgers 6 bei dessen Deformation in Längsträgerebene, welche in der Zeichnung senkrecht zur Zeichenebene liegt, vermieden wird.

Bei einem Aufprall eines anderen Kraftfahrzeugs mit im wesentlichen gleicher Trägergeometrie hinsichtlich der Höhe der Längsträgerebene wird der Aufnehmer 2 und das Wirkmittel 7 weitgehend parallel zur Längsträgerebene verschoben und die Längsträger 6, 6' verformen sich in vorgesehener Weise, wobei die Aufprallenergie in Deformationsenergie umgewandelt wird.

In Fig. 2 ist eine Aufprallsituation mit zwei Kraftfahrzeugen 9, 9' dargestellt, wobei die Stoßfängeranordnungen 1, 1' der Unfallgegner mit Längsträgern 6, 6' unterschiedliche Trägergeometrien hinsichtlich der Höhe der Längsträgerebenen aufweisen. Dies wird in der Zeichnung durch unterschiedliche Höhen der Längsträger 6, 6' dargestellt. Dabei weist das Kraftfahrzeug 9 die erfindungsgemäße Aufnehmeranordnung 7 auf, welche im deformierten Zustand gezeigt ist. Der Längsträger 6' des anderen Kraftfahrzeugs 9' hat sich bei dem Aufprall unter den Längsträger 6 des mit der erfindungsgemäßen Aufnehmeranordnung 7 versehenen Kraftfahrzeugs 9 geschoben. Der Aufnehmer 2 ist vom Stoßfängerquerträgers 3' des Unfallgegners in der Weise deformiert worden, dass das Wirkmittel 7 in die Längsseite 8 des Längsträgers 6 eingedrungen ist und eine Vorschädigung 10 erzeugt hat.

Sobald nun die Deformation weiter fortschreitet und weitere Aufprallenergie auf den Längsträger 6 mit dem Aufnehmer 2 einwirkt, wird der Längsträger 6 an der Stelle der Vorschädigung 10 einknicken und im Folgenden kollabieren. Dabei senkt sich der Längsträgerkopf 4 und die Crashbox 4 mit dem Stoßfängerquerträger 4 in Richtung des Längsträgers 6' des Unfallgegners. Im günstigsten Fall verkeilen sich die Längsträgerköpfe 4, 4' beim Aufprall ineinander, so dass sie sich beim weiteren Verlauf der Deformation ineinander wickeln.

Im weiteren Verlauf der Deformation wirken die Kräfte unmittelbar auf die für die Deformation vorgesehenen Längsträger 6, 6', wobei die Unterschiede bezüglich der Höhen der Längsträgerebenen ausgeglichen sind.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

,

1

' Stoßfängeranordnung

2

Aufnehmer

3

,

3

' Stoßfängerquerträger

4

,

4

' Crashbox

5

Längsträgerkopf

6

,

6

' Längsträger

7

Wirkmittel

8

Längsträgerseite

9

,

9

' Kraftfahrzeug

10

Vorschädigung

Claims

1. Vorderwagen für ein Kraftfahrzeug mit einer einen Stoßfängerträger aufweisenden Stoßfängeranordnung zur Aufnahme von Aufprallenergie bei einem Aufprall eines anderen Kraftfahrzeugs und seitlichen Längsträgern mit Längsträgerköpfen, welche jeweils mit den Stoßfängerträgern verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einem Längsträger zumindest ein Aufnehmer zur Aufnahme von Aufprallenergie außerhalb der Längsträgerebene zugeordnet ist und dass der Aufnehmer mit einem Wirkmittel zur mittelbaren Übertragung von wenigstens einem Teil der Aufprallenergie auf eine Längsseite des zugeordneten Längsträger versehen ist.

2. Vorderwagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnehmer mit dem Längsträgerkopf des zugeordneten Längsträgers verbunden ist und/oder dem Längsträgerkopf nachgeordnet am Längsträger befestigt ist.

3. Vorderwagen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirkmittel oberhalb und/oder unterhalb der Längsträgerebene des Vorderwagens angeordnet ist.

4. Vorderwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnehmer im wesentlichen plattenförmig ausgebildet ist.

5. Vorderwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnehmer im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des zugeordneten Längsträgers angeordnet ist.

6. Vorderwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirkmittel vorzugsweise einstückig mit dem Aufnehmer verbunden ist.

7. Vorderwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirkmittel biegesteif und/oder formstabil in einem Eindringwinkel zu einer Längsseite des Längsträgers angeordnet ist und bei Beaufschlagung des Aufnehmers mit Aufprallenergie in den Längsträger eindringt.

8. Vorderwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirkmittel einen vorbestimmten Abstand zur Längsseite des Längsträgers aufweist.

9. Vorderwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirkmittel plattenförmig ausgebildet ist.