DE10151524C2 - Frontpartie eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
Frontpartie eines KraftfahrzeugsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Frontpartie eines Kraftfahrzeugs,
insbesondere eines Personenkraftwagens.
Aus der DE 195 47 491 C1 ist eine Frontpartie eines
Personenkraftwagens bekannt, die zwei im wesentlichen parallel
zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Längsträger sowie einen
Integralträger aufweist, wobei an diesem Integralträger eine
Antriebseinheit des Personenkraftwagens gelagert ist. Der
Integralträger weist an jeder Fahrzeugseite einen im
wesentlichen parallel zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden
Basisträger auf, der jeweils mit einer vorderen Tragsäule und
mit einer hinteren Tragsäule unten an einem der Längsträger
befestigt ist. Bei der bekannten Frontpartie ist außerdem eine
mittlere Tragsäule vorgesehen, mit welcher der Basisträger
zwischen der vorderen Tragsäule und der hinteren Tragsäule
zusätzlich am Längsträger befestigt ist. Die Längsträger sind
zumindest zwischen der vorderen Tragsäule und der hinteren
Tragsäule in Fahrzeugslängsrichtung deformierbar ausgebildet,
das heißt, im Crashfall kann sich der Längsträger in dafür
vorgesehenen Zonen deformieren, um dadurch Aufprallenergie zu
absorbieren. Durch derartige Maßnahmen kann im Crashfall die
Belastung der Fahrzeuginsassen reduziert werden, wodurch sich
deren Überlebenswahrscheinlichkeit erhöht.
Aus der EP 0 677 436 A1 ist ebenfalls eine Frontpartie eines
Kraftfahrzeugs bekannt. Diese Frontpartie besitzt an jeder
Fahrzeugseite einen Längsträger sowie einen Integralträger zur
Lagerung des Fahrzeugmotors. Der Integralträger besitzt an jeder
Fahrzeugseite einen parallel zur Fahrzeuglängsrichtung
verlaufenden Basisträger, der an seinem vorderen Ende über
eine vordere Tragsäule am Längsträger befesitigt ist. An sei
nem hinteren Ende stützt sich der Basisträger bei der be
kannten Frontpartie direkt an einem Tragrahmen in Fahrzeug
längsrichtung ab.
Die EP 0 714 824 A1 offenbart verschiedene Frontpartien. Bei
der ersten Ausführungsform ist unterhalb der Längsträger ein
Integralträger angeordnet, der einen nicht näher bezeichneten
Basisträger aufweist, der über eine vordere Tragsäule und über
eine hintere Tragsäule am jeweiligen Längsträger befestigt
ist. Dieser Integralträger dient zur Lagerung der Lenksäule.
Bei der zweiten Ausführungsform ist unterhalb der Längsträger
ein Integraträger angeordnet, an dem eine Antriebseinheit des
Fahrzeugs gelagert ist. Dieser Integralträger besitzt an jeder
Fahrzeugseite einen Basisträger, der über eine hintere
Tragsäule an einem Karosseriebauteil, jedoch nicht am
Längsträger und über eine nicht näher bezeichnete vordere
Tragsäule sowie ein nicht näher bezeichnetes Zwischenstück am
Längsträger befestigt ist.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
für eine Frontpartie der eingangs genannten Art eine
Ausführungsform anzugeben, die eine weitere Verbesserung der
Insassensicherheit gewährleistet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch eine Frontpartie mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den
Integralträger so mit den Längsträgern zu koppeln, daß er im
Crashfall relativ zu diesen in Fahrzeugslängsrichtung
verschiebbar ist. Durch diese Maßnahme bewirkt der
Integralträger keine Verstärkung der deformierbaren Zonen des
Längsträgers, so daß sich deren energieabsorbierende Wirkung
im wesentlichen ungehindert entfalten kann. Durch die
Verschiebbarkeit des Integralträgers ergibt sich auch eine
Verschiebbarkeit der daran angebundenen Komponenten, wie z. B.
die Antriebseinheit, wodurch die zur Deformierung vorgesehene
Zone, sogenannte "Knautschzone", in Fahrzeuglängsrichtung
größer dimensioniert werden kann.
Bei der Erfindung wird diese gezielte Verschwenkbarkeit oder
Verschiebbarkeit des Integralträgers dadurch erreicht, daß
dessen Basisträger bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung
besonders formstabil ausgebildet sind und so eine größere
Steifigkeit aufweisen, als der jeweils zugeordnete
Längsträger. Des weiteren ist jeder Basisträger nur über seine
vordere Tragsäule und über seine hintere Tragsäule mit dem
zugeordneten Längsträger verbunden. Im Crashfall bewirkt somit
eine Frontalbelastung der Frontpartie, daß sich die
Längsträger in Fahrzeuglängsrichtung deformieren und daß sich
die Basisträger zusammen mit den daran angebundenen Aggregaten
und Komponenten nach hinten verschieben, wobei die Tragsäulen
so versagen bzw. sich so deformieren, daß sich für die
Tragsäulen eine Schwenkbewegung um im wesentlichen quer zur
Fahrzeugslängsrichtung verlaufende Schwenkachsen ergibt. Diese
Schwenkverstellung der Tragsäulen ermöglicht eine nahezu
parallele Verstellung oder Verschiebung der Basisträger nach
hinten. Üblicherweise sind die beiden Basisträger über
Querträger miteinander verbunden und bilden somit einen
Tragrahmen, an dem die genannten Aggregate oder Komponenten
des Motorraums angebracht sind. Dementsprechend bildet der
Integralträger zusammen mit den daran angebundenen Aggregaten
und Komponenten eine Einheit, die sich im Crashfall im
wesentlichen komplett nach hinten bewegen kann.
Entsprechend einer besonderen Ausführungsform ist ein
Fahrzeugrahmen des Fahrzeugs im Bereich des Integralträgers so
ausgebildet, daß jede hintere Tragsäule in
Fahrzeuglängsrichtung nach hinten einen Freiraum bis zum
Fahrzeugrahmen aufweist. Durch diese Bauweise wird auch
rahmenseitig die Verschiebbarkeit der Basisträger
gewährleistet.
Bei einer speziellen Ausführungsform können an jedem
Basisträger ein vorderes Lager und ein hinteres Lager für
einen Querlenker eines Vorderrades ausgebildet sein. Derartige
Querlenker sind besonders formstabil, wodurch sich die
Stabilität des jeweiligen Basisträgers durch den daran
gelagerten Querlenker deutlich erhöht. Diese Bauweise
unterstützt somit die von der Erfindung beabsichtigte
Wirkungsweise, den Integralträger im Bereich der Basisträger
im Crashfall nahezu undeformiert nach hinten verstellen zu
können.
Zweckmäßig sind dabei das vordere Lager unterhalb der vorderen
Tragsäule und das hintere Lager unterhalb der hinteren
Tragsäule angeordnet, wodurch der Basisträger im Bereich
seiner höchsten Steifigkeit über die Anbindung an den
Tragsäulen im Crashfall geführt verschwenkbar ist.
Entsprechend einer zweckmäßigen Ausführungsform kann bei einem
Fahrzeug mit antreibbaren Vorderrädern eine Antriebstripode
zwischen den Tragsäulen und zwischen Basisträger und
Längsträger von der Antriebseinheit zum jeweiligen Vorderrad
durchgeführt sein. Bei einer Antriebstripode handelt es sich
um eine gelenkige Welle, die von einem Getriebe der
Antriebseinheit zum Vorderrad führt. Durch die gewählte
Anordnung der Antriebstripode, insbesondere wenn diese nahe
der hinteren Tragsäule positioniert ist, kann im Crashfall
eine nachteilige Kollision der Antriebstripode mit einer
Tragsäulen vermieden werden.
Sofern bei einer besonderen Ausführungsform des Kraftfahrzeugs
hinter den hinteren Tragsäulen eine Lenkstange angeordnet ist,
kann diese bei einer zweckmäßigen Weiterbildung in
Fahrzeuglängsrichtung nach hinten einen Freiraum bis zum
Fahrzeugrahmen aufweisen, wodurch gewährleistet werden kann,
daß die Lenkstange im Crashfall vom sich verschiebenden
Integralträger mit bewegt werden kann.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der
zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die
nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der
jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den
Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den
Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung in einer
Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Frontpartie bei
einem undeformierten Zustand und
Fig. 2 eine Ansicht wie in Fig. 1, jedoch bei einem
deformierten Zustand.
Entsprechend den Fig. 1 und 2 weist eine Frontpartie 1 eines
im übrigen nicht dargestellten Kraftfahrzeugs, insbesondere
eines Personenkraftwagens, an jeder Fahrzeugseite einen
Längsträger 2 auf, der sich im wesentlichen parallel zu einer
durch einen Pfeil symbolisierten Fahrzeugslängsrichtung 3
erstreckt. Unterhalb der Längsträger 2 ist ein Integralträger
4 angeordnet, der sich im wesentlichen über die gesamte
Fahrzeugbreite erstreckt. Der Integralträger 4 weist an jeder
Fahrzeugseite einen Basisträger 5 auf, der sich mit einem
vertikalen Abstand zum zugeordneten Längsträger 2 im
wesentlichen parallel zur Fahrzeuglängsrichtung 3 erstreckt.
Beide Basisträger 5 sind üblicherweise über nicht gezeigte
Querträger miteinander fest verbunden und bilden dadurch einen
Tragrahmen, an dem verschiedene Aggregate und Komponenten des
Fahrzeugs gelagert sind. Beispielsweise ist eine
Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs an diesem Tragrahmen, z. B.
über entsprechende Motorlager, gelagert.
Jeder Basisträger 5 ist über eine vordere Tragsäule 6 und über
eine hintere Tragsäule 7 fest mit dem zugehörigen Längsträger
2 verbunden. Die entsprechenden Verbindungsstellen sind mit 8
und 9 bezeichnet und jeweils nur symbolisch dargestellt. Die
vordere Tragsäule 6 besitzt im undeformierten Zustand gemäß
Fig. 1 eine nach vorn gerichtete Neigung, während die hintere
Tragsäule 7 ausgehend vom Basisträger 5 nach hinten geneigt
ist. Zwischen den Tragsäulen 6 und 7 und zwischen dem
Längsträger 2 und dem Basisträger 5 ist ein Fenster 10
ausgebildet, in dem eine Antriebstripode 11 von innen nach
außen hindurchgeführt ist, um so die Antriebseinheit mit einem
nicht gezeigten, angetriebenen Vorderrad zu verbinden. Die
Antriebstripode 11 ist im Fenster 11 nahe der hinteren
Tragsäule 7 positioniert.
Des weiteren ist ein Fahrzeugrahmen 12 so ausgebildet, daß in
Fahrzeugslängsrichtung 3 zwischen der hinteren Tragsäule 7 und
dem Fahrzeugrahmen 12 ein Freiraum 13 ausgebildet ist. In
diesem Freiraum 13 ist nahe der hinteren Tragsäulen 7 eine
Lenkstange 14 angeordnet, die einen Bestandteil einer im
übrigen nicht gezeigten Fahrzeuglenkung bildet.
Bei der hier gezeigten bevorzugten Ausführungsform besitzt
jeder Basisträger 5 unterhalb der vorderen Tragsäule 6 ein
vorderes Lager 15 und unterhalb der hinteren Tragsäule ein
hinteres Lager 16. Die beiden Lager 15 und 16 dienen zur
Lagerung eines nicht dargestellten Querlenkers des Vorderrads.
Ein derartiger Querlenker ist üblicherweise als Bauteil mit
hoher Steifigkeit ausgebildet, das im Rahmen üblicher
Crashfälle quasi undeformierbar ist.
Jeder Längsträger 2 ist zumindest in einem Abschnitt 17, der
sich zwischen den Tragsäulen 6 und 7 erstreckt, so
ausgestaltet, daß er im Crashfall in Fahrzeuglängsrichtung 3
deformiert ist. Der hier gezeigte Längsträger 2 ist außerdem
in einem Frontbereich 18 in Fahrzeugslängsrichtung 3
deformierbar ausgestaltet.
Erfindungsgemäß ist nun jeder Basisträger 5 so ausgestaltet,
daß er in Fahrzeugslängsrichtung 3 eine größere Steifigkeit
aufweist als der jeweils zugeordnete Längsträger 2.
Im Falle eines Frontalaufpralls des Fahrzeugs gegen ein
Hindernis kommt zu einer frontalen Krafteinwirkung, die
entsprechend Fig. 2 eine Deformation der Abschnitte 17 und 18
des Längsträgers 2 in Fahrzeuglängsrichtung 3 bewirkt. Dabei
verkürzt sich die in der Fahrzeuglängsrichtung 3 gemessene
Länge des Längsträgers 2. Eine entsprechende Faltenbildung 19,
die im Crashfall in den Deformationszonen 17 und 18 auftritt,
ist in Fig. 2 symbolisch dargestellt. Durch den zwischen den
Tragsäulen 6 und 7 angeordneten deformierbaren Abschnitt 17
nimmt der Abstand der Befestigungsstellen 8 und 9, an denen
die Tragsäulen 6 und 7 fest mit dem Längsträger 2 verbunden
sind, entsprechend der Deformation ab. Durch die wirksamen
Kräfte wird außerdem der Integralträger 4 bzw. dessen
Tragrahmen mit den Basisträgern 5 parallel zu sich selbst nach
hinten verschoben, wobei die hohe Steifigkeit der Basisträger
5, ggf. unterstützt durch die daran angelenkten, steifen
Querträger, gewährleistet, daß sich die Basisträger 5 und
somit der Tragrahmen dabei im wesentlichen nicht verformen.
Insbesondere können die am Tragrahmen bzw. am Integralträger 4
angelenkten Aggregate und Komponente mit nach hinten verstellt
werden.
Von besonderer Bedeutung ist hierbei die Ausgestaltung der
Tragsäulen 6 und 7, die im Bereich ihrer Anbindung an den
Längsträger 2 sowie im Bereich ihrer Anbindung an den
jeweiligen Basisträger 5 verformbar ausgestaltet sind, derart,
daß die Tragsäulen 6 und 7 im Verlauf des Crashs
Schwenkbewegungen durchführen können, um Schwenkachsen, die
quer zur Fahrzeuglängsrichtung 3 verlaufen und sich durch die
jeweiligen Anbindungsstellen der Tragsäulen 6 und 7
hindurcherstrecken. Die jeweiligen Schwenkachsen sind in Fig.
2 symbolisch darstellt und mit 20, 21, 22 bzw. 23 bezeichnet.
Entsprechend Fig. 2 besitzt die vordere Tragsäule 6 nach dem
Crash daher eine bezüglich des Basisträgers 5 nach hinten
gerichtete Neigung. Das bedeutet, daß sich durch den Crash das
obere Ende der vorderen Tragsäule 6 nach hinten am unteren
Ende der vorderen Tragsäule 6 vorbei bewegt hat. In
entsprechender Weise hat sich beim Crash das untere Ende der
hinteren Tragsäule 7 am oberen Ende der hinteren Tragsäule 7
nach hinten vorbeibewegt, so daß die hintere Tragsäule 7 nach
dem Crash bezüglich des Basisträgers 5 eine nach vorn
gerichtete Neigung besitzt. Durch den Crash ist ein unteres
Ende des Basisträgers 5 in den Freiraum 13 eingedrungen, wobei
der sich verschiebende Integralträger 4 ggf. die Lenkstange 14
mit bewegt hat.
Im Unterschied dazu kann - bedingt durch ihre Anbindung - die
Antriebstripode 11 beim Crash bezüglich des Längsträgers 2
relativ ortsfest bleiben. Durch die Anordnung dieser
Antriebstripode 11 im Fenster 10 nahe der hinteren Tragsäule 7
kann sich der Integralträger 4 relativ zur Antriebstripode 11
nach hinten verschieben, ohne daß es zu einer Kollision
zwischen Integralträger 4 und Antriebstripode 11 kommt.
Dementsprechend besitzt der Verlauf der im Crashfall am
Fahrzeug angreifenden Verzögerungen eine für die Passagiere
günstige Kennlinie.
Fig. 2 zeigt deutlich, daß der Integralträger 4 im Bereich
seiner Basisträger 5 auch nach dem Crash im wesentlichen
unverformt ist, so daß mit einer relativ hohen Sicherheit
gewährleistet werden kann, daß sich die am Integralträger 4
angebundenen Komponenten und Aggregate beim Crash nach hinten
mitverstellen und so eine relativ weite Verformung des
Längsträgers 2 zur Energieabsorption ermöglichen.
Da zwischen der vorderen Tragsäule 6 und der hinteren
Tragsäule 7 keine weitere Tragsäule oder dergleichen
angeordnet ist, besitzt das Fenster 10 eine relativ große
Fläche, wodurch die durch dieses Fenster 10 hindurchragende
Komponenten, wie z. B. die Antriebstripode 11, einen relativ
großen Verstellweg besitzen.
Claims (7)
1. Frontpartie eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personen
kraftwagens,
- 1. A: mit zwei im wesentlichen parallel zur Fahrzeugslängsrichtung (3) verlaufenden Längsträgern (2) und mit einem Integralträ ger (4), an dem eine Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs ge lagert ist und der an jeder Fahrzeugseite einen im wesentli chen parallel zur Fahrzeuglängsrichtung (3) verlaufenden Ba sisträger (5) aufweist, der jeweils mit einer vorderen Trag säule (6) und mit einer hinteren Tragsäule (7) unten an ei nem der Längsträger (2) befestigt ist,
- 2. B: wobei jeder Längsträger (2) zumindest zwischen den Tragsäu len (6, 7) in Fahrzeuglängsrichtung (3) deformierbar ausge bildet ist,
- 3. C: wobei jeder Basisträger (5) ausschließlich über seine vorde re Tragsäule (6) und seine hintere Tragsäule (7) unten am zugehörigen Längsträger (2) befestigt ist,
- 4. D: wobei jeder Basisträger (5) so ausgebildet ist, daß er in Fahrzeugslängsrichtung (3) eine größere Steifigkeit aufweist als der jeweils zugeordnete Längsträger (2),
- 5. E: wobei die Tragsäulen (6, 7) so ausgebildet und mit dem zuge hörigen Längsträger (2) und/oder mit dem zugehörigen Ba sisträger (5) verbunden sind, das sie bei einer Relativver stellung zwischen Basisträger (5) und Längsträger (2) in Fahrzeuglängsrichtung (3) um im wesentlichen quer zur Fahr zeuglängsrichtung verlaufende Schwenkachsen (20,21, 22, 23) verschwenken.
2. Frontpartie nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß jede hintere Tragsäule (7) in Fahrzeuglängsrichtung (3)
nach hinten einen Freiraum (13) bis zum Fahrzeugrahmen (12)
aufweist.
3. Frontpartie nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß an jedem Basisträger (5) ein vorderes Lager (15) und ein
hinteres Lager (16) für einen Querlenker eines Vorderrades
ausgebildet ist.
4. Frontpartie nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das vordere Lager (15) unterhalb der vorderen Tragsäule
(6) und das hintere Lager (16) unterhalb der hinteren
Tragsäule (7) angeordnet ist.
5. Frontpartie nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einem Fahrzeug mit antreibbaren Vorderrädern eine
Antriebstripode (11) zwischen den Tragsäulen (6, 7) und
zwischen Basisträger (5) und Längsträger (2) von der
Antriebseinheit zum jeweiligen Vorderrad durchgeführt ist.
6. Frontpartie nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Antriebstripode (11) nahe der hinteren Tragsäule (7)
angeordnet ist.
7. Frontpartie nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine hinter den hinteren Tragsäulen (7) angeordnete
Lenkstange (14) in Fahrzeuglängsrichtung (3) nach hinten einen
Freiraum (13) bis zum Fahrzeugrahmen (2) aufweist.
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