DE102007051973B4

DE102007051973B4 - Vorbau für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen

Info

Publication number: DE102007051973B4
Application number: DE200710051973
Authority: DE
Inventors: Dr. Goldhofer Gerhard
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2012-06-14
Anticipated expiration: 2027-11-01
Also published as: DE102007051973A1

Abstract

Die rückwärtigen Endbereiche von zwei Längsträgergliedern (9) im Vorbau (3) eines Personenkraftwagens sind bis nahe an die zugeordneten Querlenker (7) geführt und weisen eine Verbreiterung auf, derart, dass unabhängig von der Position der Querlenker (7) die Endbereiche der Längsträgerglieder (9) in Anlage und/oder in Eingriff mit den zugeordneten Querlenkern (7) gelangen, wenn die Längsträgerglieder (9) aufprallbedingt nach hinten verschoben werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Vorbau für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit Längsträgergliedern, welche sich nach vorne hin bis in den Bereich eines Stoßfängers erstrecken, sowie mit zwei Querlenkern zur Aufnahme von Vorderrädern.
Gattungsgemäße Vorbauten werden eingesetzt, um bei einem größeren Frontaufprall die auftretenden Kräfte in die Karosseriestruktur einzuleiten. Steigende Anforderungen an den Insassenschutz verlangen ein verbessertes Strukturverhalten bei einem Unfall. Dies bedeutet geringe Intrusion und ein definiertes Verzögerungsverhalten. Ein gutes Verzögerungsverhalten ergibt sich dadurch, dass bereits in der Anfangsphase des Unfalls möglichst viel kinetische Energie in Deformationsenergie umgewandelt wird. Um dies zu erreichen, sind die vorderen Längsträgerglieder möglichst weit nach vorne geführt. Üblicherweise nehmen sie einen Stoßfängerquerträger auf, um die bei einem Frontaufprall auftretenden Kräfte auch dann den Längsträgern zuzuführen, wenn die Krafteinleitung nicht unmittelbar im Bereich der Längsträger erfolgt.
Eine effiziente Möglichkeit, um mehr Energie umzuwandeln und dadurch das Verletzungsrisiko der Fahrzeuginsassen zu reduzieren, besteht darin, unter den eigentlichen vorderen Längsträgern ein weiteres Längsträgerpaar anzuordnen. Man spricht dabei von einer unteren Lastebene.
Eine untere Lastebene ist bisher nur in wenigen Fahrzeugen vorzufinden. Falls eine untere Lastebene realisiert wird, dann sind jedoch aus Packagegründen meist keine geraden Lastpfade möglich. Die entsprechenden Längsträgerglieder sind dort gekröpft oder abgewinkelt, wodurch sich für die bei einem Aufprall eingeleitete Kraft ein Hebelarm ergibt. Die Größe des Hebelarmes wird durch den Versatz des vorderen Längsträgerabschnittes zu der Anbindung des Längsträgergliedes an der Karosserie oder einem Hilfsrahmen bestimmt. Durch den Hebelarm wird die Steifigkeit und damit die Effizienz einer unteren Lastebene deutlich reduziert.
Aus der DE 103 09 630 A1 ist eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeuges bekannt, wobei eine Fronttragstruktur über Querträger und zwei Fußraumträger mit einer zwei vordere Längsträger aufweisenden Bodenstruktur verbunden ist. Die beiden Fußraumträger werden über Profilstützen an den vorderen Längsträgern abgestützt, wodurch sich ein steifer Verbund ergibt. Nach vorne hin schliefen sich an die Fußraumträger Radhaus Längsträger an, die sich zu den Fußraumträgern hin verbreitern, so dass die bei einem Frontaufprall auftretenden Kräfte von den Radhaus Längsträgern über die Profilstützen in die zugeordneten vorderen Längsträger eingeleitet werden. Es ist außerdem eine zusätzliche untere Lastebene vorgesehen, gebildet durch zwei untere Frontlängsträger, welche etwa parallel zu Längsträgern Radhaus verlaufen und an einem die unteren Enden der beiden Fußraumträger verbindenden Querträger angeschlossen sind. Diese untere Lastebene begrenzt den Bauraum, bedingt einen höheren Bauaufwand und erhöht das Gewicht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in Verbindung mit einer unteren Lastebene mit einfachen Mitteln einen weitgehend geradlinigen Lastpfad zu ermöglichen.
Die Lösung der Aufgabe besteht bei einem gattungsgemäßen Vorbau für Kraftfahrzeuge darin, dass die rückwärtigen Endbereiche der Längsträgerglieder der unteren Lastebene bis nahe an die Querlenker geführt sind, und dass die Endbereiche der Längsträgerglieder eine Verbreiterung aufweisen, derart, dass unabhängig von der Querlenkerposition die Endbereiche der Längsträgerglieder in Anlage und/oder in Eingriff mit den zugeordneten Querlenkern gelangen wenn die Längsträgerglieder aufprallbedingt nach hinten verschoben werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind also im normalen Fahrbetrieb die rückwärtigen Endbereiche der Längsträgerglieder von den Kraft aufnehmenden Bauteilen beabstandet. Erst wenn bei einem Frontaufprall ab einer vorbestimmten Größenordnung die Längsträgerglieder relativ zu den sich anschließenden Bauteilen nach hinten verschoben werden, wird zur Kraftweiterleitung ein Kraft- und Formschluss erzeugt. Bei der konstruktiven Ausgestaltung ist natürlich darauf zu achten, dass die Endbereiche der Längsträgerglieder in jedem Fall in Anlage und/oder in Eingriff mit den zugeordneten Querlenkern gelangen, welche unterschiedliche Positionen einnehmen können und deren Lage sich auch beim Aufprall noch verändern kann.
Bauartbedingt lassen sich gerade Lastpfade meist nur umsetzen, wenn diese relativ weit außen am Fahrzeug verlaufen. Eine Anbindung an den weiter zur Fahrzeugmitte hin angeordneten Hilfsrahmen ist dann nicht möglich, wenn in vorteilhafter Weise ein im Wesentlichen gerader Lastpfad und nicht ein Lastpfad mit einem Hebelarm umgesetzt werden soll. Die vorliegende Erfindung schafft hier Abhilfe, indem der Querlenker zur Krafteinleitung genutzt wird. Anders als bei Längs-trägergliedern, welche bei entsprechend großem Hebelarm ausknicken können, besteht diese Gefahr bei einem Querlenker weniger bzw. kann ganz ausgeschlossen werden, wenn eine geeignete Verstärkungsmaßnahme getroffen wird. Somit kann die volle Länge des Längsträgergliedes zur Energieumwandlung durch Verformung genutzt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die den Querlenkern zugewandten Endbereiche der Längsträgerglieder in vertikaler Richtung gabelförmig aufgeweitet sein. Dadurch ist in einfacher Weise sichergestellt, dass unabhängig von der jeweiligen Stellung des Querlenkers eine Verbindung mit dem zugeordneten Längsträgerglied zustande kommt. Die gabelförmige Aufweitung sorgt auch dafür, dass der Querlenker bei einem Aufprall eine zum entsprechenden Längsträgerglied optimale Höhenposition einnimmt.
Den obigen Ausführungen folgend ist es zweckmäßig, wenn die Längsträgerglieder sowohl in seitlicher, als auch in vertikaler Richtung im Wesentlichen geradlinig ausgebildet sind. Dies schließt natürlich kleinere Anpassungen nicht aus, die aufgrund baulicher Gegebenheiten notwendig sind. Es ist jedoch sicherzustellen, dass auch hier bei den zu erwartenden Kräften das Ausknicken der Längsträgerglieder vermieden wird.
Eine verbesserte Stabilisierung und Krafteinleitung wird auch dadurch erreicht, wenn Streben die Längsträgerglieder nach oben hin abstützen. Durch diese Ausgestaltung wird ein stabiler Verbund zwischen der oberen und der unteren Lastebene erzeugt, ohne dass das Verformungsverhalten wesentlich beeinträchtigt wird. Dem gleichem Zweck dient es, wenn die Längsträgerglieder durch einen Querträger miteinander verbunden sind. Die beiden Streben und auch der Querträger sorgen dafür, dass die vorderen Endbereiche der Längsträgerglieder, welche in Anlage und/oder in Eingriff mit den zugeordneten Querlenkern gelangen sollen, eine definierte und stabile Position einnehmen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können zur Aufnahme von Kräften bis zu einem vorgegebenen Niveau an den vorderen Enden der Längsträgerglieder Deformationselemente angeordnet sein. Diese Deformationselemente, oftmals auch als Tyschadenelemente bezeichnet, sorgen dafür, dass bei einem Aufprall mit geringerer Geschwindigkeit sich nur diese Deformationselemente verformen und keine Beschädigung von Tragteilen, wie beispielsweise auch den Längsträgerglieder, erfolgt. Im Reparaturfall sind demnach nur des Stoßfängersystem und die genannten Deformationselemente auszutauschen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen
1 in perspektivischer Ansicht den unteren Bereich des Vorbaus eines Personenkraftwagens und
2 die Anordnung aus 1 in einer Ansicht von unten.
Ein Vorbau 3 eines Personenkraftwagens nimmt einen Hilfsrahmen 5 auf in dessen seitlichen Randbereichen schwenkbar Querlenker 7 angeordnet sind. Zur Bildung einer unteren Lastebene sind auf jeder Fahrzeugseite Längsträgerglieder 9 vorgesehen. Jedes Längsträgerglied 9 (in 1 ist pur die linke Seite des Vorbaus 3 dargestellt) ist nach oben hin durch eine Strebe 11 abgestützt. Beide Längsträgerglieder 9 sind außerdem durch einen Querträger 13 miteinander verbunden.
Wie aus 1 unmittelbar ersichtlich, ist das rückwärtige Ende des Längsträgergliedes 9 von dem Querlenker 7 beabstandet und weißt eine gabelförmig ausgebildete Auffangvorrichtung 15 auf. Die Auffangvorrichtung 15 dient dazu, dass dann, wenn das Längsträgerglied 9 aufprallbedingt nach hinten verschoben wird, unabhängig von der Stellung des Querlenkers 7 dieser erfasst und zentriert wird. Durch die Auffangvorrichtung 15 wird in diesem Fall also nicht nur eine Verbindung zwischen dem Längsträgerglied 9 und dem Querlenker 7 geschaffen, sondern auch eine Zentrierung vorgenommen, um eine exakte Positonierung zur Krafteinleitung zu schaffen. Nach erfolgter Koppelung können die auftretenden Kräfte über den Querlenker 7, welcher bevorzugt verstärkt ausgeführt ist, in den Hilfsrahmen 5 und darüber in die Karosserie eingeleitet werden. Das Längsträgerglied 9 selbst ist so konzipiert, dass es nicht nur die Kräfte ohne auszuknicken weiterleiten kann, sonder dass es auch durch Verformung, beispielsweise durch so genanntes Faltbeulen, Energie umwandeln kann.
Der Kraftverlauf bei einem Frontaufprall lässt sich der 2 entnehmen, die eine Seite des Vorbaus von unten zeigt. Darin ist das Längsträgerglied 9 entsprechend der Erfindung und der Darstellung in 1 mit durchgehenden Linien wiedergegeben. Durch gestrichelte Linien ist angedeutet, in welcher Weise bei den vorhandenen baulichen Gegebenheiten ein Längsträgerglied ausgeführt sein müsste, wenn es am Hilfsrahmen 5 befestigt werden würde. Der sich dadurch ergebende Hebelarm H führt dazu, dass der rückwärtige Abschnitt des Längsträgergliedes bei entsprechend hoher Kraft ausknicken kann.

Claims

Vorbau für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit Längsträgergliedern, welche sich nach vorne hin bis in den Bereich eines Stoßfängers erstrecken, sowie mit zwei Querlenkern zur Aufnahme von Vorderrädern, dadurch gekennzeichnet, dass die rückwärtigen Endbereiche der Längsträgerglieder (9) bis nahe an die Querlenker (7) geführt sind, und dass die Endbereiche der Längsträgerglieder (9) eine Verbreiterung aufweisen, derart, dass unabhängig von der Querlenkerposition die Endbereiche der Längsträgerglieder (9) in Anlage und/oder in Eingriff mit den zugeordneten Querlenkern (7) gelangen wenn die Längsträgerglieder (9) aufprallbedingt nach hinten verschoben werden.
Vorbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Querlenkern (7) zugewandten Endbereiche der Längsträgerglieder (9) in vertikaler Richtung gabelförmig aufgeweitet sind.
Vorbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträgerglieder (9) sowohl in seitlicher, als auch in vertikaler Richtung im Wesentlichen geradlinig ausgebildet sind.
Vorbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Streben (11) die Längsträgerglieder (9) nach oben hin abstützen.
Vorbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, das die Längsträgerglieder (9) durch einen Querträger (13) miteinander verbunden sind.
Vorbau nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme von Kräften bis zu einem vorgegebenen Niveau an den vorderen Enden der Längsträgerglieder (9) Deformationselemente angeordnet sind.