DE102005018828B3

DE102005018828B3 - Vordere Rahmenkonstruktion eines Lastkraftwagens mit Kollisionsschutz

Info

Publication number: DE102005018828B3
Application number: DE102005018828A
Authority: DE
Inventors: Harald Dr.-Ing. Mandel; Gerd Dipl.-Ing. Martin; Martin Dipl.-Ing. Merkel (BA)
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2025-04-23
Also published as: US20080284151A1; JP2008536752A; WO2006111311A1

Abstract

Es wird eine vordere Rahmenkonstruktion eines Lastkraftwagens mit oberen Längsträgern (1) und mit unteren Längsträger-Elementen (2) vorgeschlagen, die über vertikale Rahmenstreben (3, 4) miteinander verbunden sind, wobei die unteren Längsträger-Elemente (2) mindestens bereichsweise als eine Kollisionskraft absorbierende Deformationskörper (7) ausgebildet und in die Rahmenkonstruktion vollständig integriert sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine vordere Rahmenkonstruktion eines Lastkraftwagens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 der Anmeldung.

Die herkömmlichen Rahmenkonstruktionen für Lastkraftwagen bestehen aus oberen Längsträgern und unteren Längsträger-Elementen, die über Rahmenstreben miteinander verbunden sind. Als Kollisionsschutzmaßnahme ist es bei solchen auch als Leiterrahmen bezeichneten Rahmenkonstruktionen für Lastkraftwagen bekannt, zusätzlich zu den Trägern Deformationselemente einzubauen. Die Deformationselemente haben den Zweck, im Falle einer frontalen Kollision des Lastkraftwagens die Kollisions-Energie zu absorbieren und dabei übermäßige Beschädigungen im Frontbereich des Lastkraftwagens zu verhindern.

Diese zusätzlich angebrachten Deformationselemente oder Crash-Elemente haben den Nachteil, dass die Herstellungskosten und das Gewicht erhöht werden. Sie erfordern einen zusätzlichen Montageschritt und verbrauchen Bauraum zusätzlich zu der Rahmenkonstruktion selbst.

Aus der CH 301 316 A ist ein Motorfahrzeug mit einer Treibachse mit einzeln geführten Rädern bekannt. Das Getriebege häuse der Treibachse ist als Querträger des Fahrzeugsrahmens ausgebildet, wobei im Bereich der Treibachse jeder Längsträger des Querträgers in ein oberes Längsträgerelement und ein unteres Längsträgerelement verzweigt ist. Die oberen und unteren Längsträgerelemente sind über vertikale Rahmenstreben miteinander verbunden.

Außerdem ist aus der EP 0 591 726 B1 eine vordere Rahmenkonstruktion eines Lastkraftwagens bekannt. Diese weist Längsträger-Abschnitte auf, welche sich in obere und untere Gabel-Teile verzweigen. Dabei weisen die unteren Gabel-Teile Kollisionskraft absorbierende Deformationskörper auf.

Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine vordere Rahmenkonstruktion eines Lastkraftwagens mit einem optimierten Kollisionsschutz bereitzustellen, die bei re duzierten Kosten auf einfache Art und Weise in bestehende Konstruktionen integrierbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die vordere Rahmenkonstruktion eines Lastkraftwagens gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die erfindungsgemäße vordere Rahmenkonstruktion eines Lastkraftwagens weist obere Längsträger und untere Längsträger-Elemente auf, welche über vertikale Rahmenstreben miteinander verbunden sind. Die Rahmenkonstruktion ist dadurch gekennzeichnet, dass die unteren Längsträger-Elemente mindestens bereichsweise als eine Kollisionskraft absorbierende Deformationskörper ausgebildet und in die Rahmenkonstruktion vollständig integriert sind. Auf diese Weise erfüllen die unteren Längsträger-Elemente nicht nur ihre Funktion als Träger, sondern wirken gleichzeitig als Deformationskörper beziehungsweise Crash-Elemente. Die Deformationskörper sind so vollständig in der Rahmenkonstruktion integriert, sodass keine zusätzlichen Bauteile hierfür erforderlich sind. Die erfindungsgemäße Rahmenkonstruktion ist damit vergleichsweise leicht und außerdem kostengünstig herstellbar. Zudem können die unteren Längsträger-Elemente, welche mindestens bereichsweise als Deformationskörper ausgebildet sind, eine hohe Energieaufnahme erdulden, da sie große Verformungswege im Falle einer Kollision bereitstellen. Die unteren Längsträger weisen hierfür einerseits mechanische Eigenschaften als Träger in der Rahmenkonstruktion auf. Andererseits sind die erfindungsgemäßen unteren Längsträger-Elemente gezielt als Deformationskörper oder -bereiche für die Aufnahme von Kollisionskräften ausgebildet. Die integrierte Ausbildung der unteren Längsträger-Elemente als Deformationskörper kann beispielsweise durch die Wanddicken eines Profils oder durch ge zielte Ausnehmungen in dem Profil der unteren Längsträger-Elemente erfolgen. Andere Formen von integrierten Deformationskörpern in den Trägerelementen sind ebenso denkbar.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind Führungsmittel vorgesehen zum gezielten Verformen der Deformationskörper in Richtung ihrer Längsachse. Hierdurch wird verhindert, dass die als Deformationskörper wirkenden unteren Längsträger-Elemente im Falle einer Kollision nach unten oder nach oben hin abknicken. Die Führungsmittel gewährleisten, dass die Deformationskörper sich lediglich in Richtung der Längsachse der unteren Längsträger-Elemente verformen. Hierdurch wird eine maximale Absorption von Energie erreicht, da ein größtmöglicher Verformungsweg – maximal in der Größenordnung der Länge der unteren Längsträger-Elemente – bereitgestellt wird.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine vordere vertikale Rahmenstrebe als ein Führungsträger ausgebildet, der im Kollisionsfall eine gezielt geführte Verformung der unteren Längsträger-Elemente bewirkt. Die vordere vertikale Rahmenstrebe ist dabei so ausgebildet und mit dem unteren Längsträger-Element gekoppelt, dass sie eine Führung für den Deformationskörper im Falle eines frontalen Kollisionsfalles bildet. Unter gezielter Führung ist dabei vorliegend insbesondere eine Führung in einer im Wesentlichen horizontalen Längsrichtung entlang der Längsachse der Längsträger-Elemente zu verstehen. Auf diese Weise wird mit den gegebenen Bauteilen eine maximale Effizienz bei der Absorption von Kollisions-Energie erreicht. Die vordere vertikale Rahmenstrebe erfüllt somit nicht nur eine übliche Haltefunktion in der Rahmenkonstruktion, sondern zudem eine Führungsfunktion im Falle einer Kollision im Zusammenhang mit den mindestens abschnittsweise als Deformationskörper ausgebildeten Längsträger-Elementen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Führungsträger am vorderen Ende der unteren Längsträger-Elemente befestigt und an den oberen Längsträgern bezogen auf die Fahrtrichtung in Richtung nach hinten versetzt befestigt. Auf diese Weise wird eine in Fahrtrichtung gesehen von unten vorne nach oben hinten geneigt angeordnete vordere Rahmenstrebe vorgesehen, die als Führungsträger fungiert. Durch diese nach hinten geneigte Anordnung wird erreicht, dass insgesamt der Deformationskörper im Falle einer frontalen Kollision in Richtung seiner Längsrichtung zusammengeschoben wird und nicht nach oben oder nach unten ausknickt. Der schräg angeordnete Führungsträger bewirkt dabei eine Art Pendelbewegung, wobei zunächst der Deformationskörper in Richtung nach unten leicht ausschwenkt und nach Überschreiten der genau vertikalen Stellung leicht in Richtung nach oben sich bewegt, sodass insgesamt ein im Wesentlichen horizontaler Verformungsweg entlang der Längsachse der unteren Längsträger-Elemente erreicht wird.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Führungsträger derart dimensioniert, dass er im Kollisionsfall unmittelbar unterhalb seiner oberen Anbindung an den oberen Längsträger und unmittelbar oberhalb seiner unteren Anbindung an das untere Längsträger-Element plastifiziert. Durch diese Plastifizierung wird eine Art Schwenkgelenk des Führungsträgers jeweils unmittelbar an den Längsträgern vorgesehen. Die Plastifizierungsbereiche können beispielsweise durch lokale Verjüngungen in den Führungsträgern realisiert sein. Der Führungsträger kann so leicht um einen oberen Punkt um die Fahrzeug-Querachse drehen und die Verformung des Deformationskörpers gezielt führen. Die Wirksamkeit in der Absorption von Kollisions-Energie wird hierdurch verbessert.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die unteren Längsträger-Elemente vollständig als Deformationskörper ausgebildet. Bezogen auf die Einbaulänge der unteren Längsträger-Elemente wird so eine maximale Aufnahme von Kollisions-Energie ermöglicht, da ein maximal möglicher Deformationsweg ausgenutzt wird.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vor dem unteren Längsträger-Element ein Unterfahrschutz montiert, der sich entlang einer Querrichtung des Fahrzeuges vor der vorderen unteren Rahmenkonstruktion erstreckt. Bei einer Kollision wird zunächst der Unterfahrschutz getroffen, der wiederum die Kräfte in den Deformationskörper (beziehungsweise das untere Längsträger-Element) einleitet, das sich gezielt geführt verformen kann. Der Unterfahrschutz verhindert ein direktes Auftreffen auf die vordere Stirnseite des unteren Längsträger-Elementes und verhindert daher größere Beschädigungen und Verletzungen.

Weitere Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden detaillierten Beschreibung zu entnehmen, in welcher die Erfindung mehr im Detail in Bezug auf das in der beigefügten Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel beschrieben wird.
Die Figur zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen vorderen Rahmenkonstruktion eines Lastkraftwagens, welche als Tragstruktur unterhalb eines Fahrerhauses (nicht dargestellt) des Lastkraftwagens vorgesehen ist. Die Rahmenkonstruktion weist eine Lagerungskonsole 9 auf für ein kippbares Fahrerhaus, die an oberen Längsträgern 1 montiert ist. Im unteren Bereich weist die Rahmenkonstruktion untere Längsträger-Elemente 2 auf, die mit den oberen Längsträgern 1 über vertikale Rahmenstreben 3, 4 miteinander verbunden sind. Die unteren Längsträger-Elemente 2 sind erfindungsgemäß mindestens bereichsweise als eine Kollisionskraft absorbierende Deformationskörper 7 ausgebildet und in die Rahmenkonstruktion vollständig integriert. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die unteren Längsträger-Elemente 2 vollständig als Deformationskörper 7 ausgebildet, sodass sich eine maximale Verformung über die gesamte Länge einstellen kann. Im Falle einer frontalen Kollision des Lastkraftwagens im unteren Bereich der Rahmenkonstruktion wirkt eine Kollisionskraft FK auf einen Unterfahrschutz 5, der den unteren Längsträger-Elementen 2 vorgeschaltet ist. Die Kollisionskraft FK bewirkt eine Zusammenstauchung der als Deformationskörper 7 ausgebildeten unteren Längsträger-Elemente 2 in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die vordere Rahmenstrebe 3 als ein Führungsträger 6 ausgebildet ist, der als gezieltes Führungsmittel bei einer Verformung des Deformationskörpers 7 wirkt. Die Führungsstrebe 6 ist hierfür in Fahrtrichtung gesehen von unten nach oben schräg nach hinten versetzt eingebaut, das heißt, der obere Anbindungspunkt des Führungsträgers 6 befindet sich hinter dem unteren Anbindungspunkt. Der Führungsträger 6 bewirkt auf diese Weise eine gezielt gerichtete Verformung entlang des Verformungsweges B, wie er in der Figur mit einem Pfeil eingezeichnet ist. Durch plastische Verformungsbereiche 8 des Führungsträgers 6 an seiner oberen Anbindung und seiner unteren Anbindung wird beim Verformen der Deformationskörper 7 zunächst leicht nach unten geführt und anschließend nach Überschreiten der genau vertikalen Stellung wieder leicht nach oben geführt. Insgesamt ergibt sich so ein im Wesentlichen entlang der Längs richtung des unteren Längsträger-Elementes 2 geführter Verformungsweg B, sodass eine maximale Aufnahme von Absorptionsenergie durch den Deformationskörper 7 ermöglicht wird. Der obere und untere Plastifizierungsbereich 8 des Führungsträgers 6 wirken dabei als Anlenkungspunkte. Es wird so verhindert, dass der Deformationskörper 7 beziehungsweise das untere Längsträger-Element 2 nach oben oder nach unten hin unkontrolliert ausknickt. Erfindungsgemäß ist das untere Längsträger-Element 2 selbst mindestens bereichsweise als ein Deformationskörper 7 ausgebildet, sodass keine zusätzlichen Crash-Elemente oder Deformationsteile in die bestehende Rahmenkonstruktion eingebaut werden müssen. Die leichte Schrägstellung des Führungsträgers 6 und dessen spezifische Ausbildung mit lokalen Plastifizierungsbereichen 8 bildet ein Führungsmittel für den Verformungsvorgang des Deformationskörpers 7, ohne dass separate Bauteile vorgesehen werden müssen. Damit ist das erfindungsgemäße Crash-Konzept vollständig in eine bestehende Rahmenkonstruktion eines Lastkraftwagens integriert, wodurch eine leichte Bauweise realisiert ist. Die erfindungsgemäße Crash-Konstruktion ist bei geringen Kosten und einem reduzierten Montageaufwand gegenüber herkömmlichen derartigen Rahmenkonstruktionen mit separaten Anti-Kollisionsmitteln gekennzeichnet. Auf diese Weise ist eine wirksame Aufnahme von Kollisionskräften FK im unteren Bereich der vorderen Rahmenkonstruktion gewährleistet, ohne dass bestehende Konstruktionen wesentlich verändert werden müssen. Im Zusammenwirken mit dem frontalen Unterfahrschutz 5 bietet die erfindungsgemäße Rahmenkonstruktion ein beträchtlich verbessertes Kollisionsverhalten gegenüber vorbekannten derartigen Konstruktionen.
Der Deformationskörper 7 kann verschiedene, an sich hierfür bekannte Formen und Ausgestaltungen aufweisen und beispielsweise durch eine spezifische Materialwahl realisiert werden.

Claims

Vordere Rahmenkonstruktion eines Lastkraftwagens mit oberen Längsträgern (1) und mit unteren Längsträger-Elementen (2), die über vertikale Rahmenstreben (3, 4) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die unteren Längsträger-Elemente (2) mindestens bereichsweise als eine Kollisionskraft absorbierende Deformationskörper (7) ausgebildet und in die Rahmenkonstruktion vollständig integriert sind.
Rahmenkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Führungsmittel zum gezielten Verformen der Deformationskörper (7) in Richtung ihrer Längsachse vorgesehen sind.
Rahmenkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine vordere vertikale Rahmenstrebe als ein Führungsträger (6) ausgebildet ist, der im Kollisionsfall eine gezielt geführte Verformung der unteren Längsträger-Elemente (2) bewirkt.
Rahmenkonstruktion nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsträger (6) am vorderen Ende der unteren Längsträger-Elemente (2) befestigt ist und an den oberen Längsträgern (1) bezogen auf die Fahrtrichtung in Richtung nach hinten versetzt befestigt ist.
Rahmenkonstruktion nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsträger (6) derart dimensioniert ist, dass er im Kollisionsfall unmittelbar unterhalb seiner oberen Anbindung an den oberen Längsträgern (1) und unmittelbar oberhalb seiner unteren Anbindung an die unteren Längsträger-Elemente (2) plastifiziert.
Rahmenkonstruktion nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die unteren Längsträger-Elemente (2) vollständig als Deformationskörper (7) ausgebildet sind.
Rahmenkonstruktion nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor den unteren Längsträger-Elementen (2) ein Unterfahrschutz (5) montiert ist.