DE102008015182A1

DE102008015182A1 - Anordnung eines Hilfsrahmens an einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102008015182A1
Application number: DE200810015182
Authority: DE
Inventors: Pierre Talkowsky; Ingo Kuwalefsky; Yvonne Laschinsky
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2008-03-20
Filing date: 2008-03-20
Publication date: 2009-09-24

Abstract

Die Aufgabe, eine Anordnung eines Hilfsrahmens (1) an einem Fahrzeug zu schaffen, die vornehmlich geeignet ist, die Krafteinleitung in den Fußraum der Fahrgastzelle (6) bzw. in das Bodenblech und demgemäß für Fahrzeuginsassen nachteilige Deformationen des Fußraumes bzw. des Bodenbleches infolge eines Crashereignisses, insbesondere Frontal- bzw. Heckcrashes, wesentlich zu minimieren, wird im Wesentlichen dadurch gelöst, dass der Hilfsrahmen (1) vermittels zumindest einer weitestgehend starren, jedoch beidenends drehbar gelagerten Strebe (7) derart an einem tragenden und/oder kraftaufnehmend verstärkten Bauteil der Fahrzeugkarosserie abgestützt ist, dass infolge besagten Crashereignisses und Brechens von Befestigungselementen (3) auf den Hilfsrahmen (1) ein Moment aufbringbar und derselbe auf einer durch die zumindest eine Strebe (7) definierten Bahn nach unten ablenkbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Hilfsrahmens an einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Hilfsrahmen an Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, sind in den unterschiedlichsten Ausführungsformen einschlägig bekannt. Sie bestehen im Wesentlichen aus einer geschlossenen Rahmenstruktur und dienen dazu, eine oder mehrere Fahrzeugkomponenten, wie Radaufhängungen, ein Lenkgetriebe, ein Aggregat u. a. vorzumontieren und diese vormontierten Fahrzeugkomponenten samt Hilfsrahmen dann vermittels mechanischer Befestigungselemente, insbesondere Befestigungsschrauben, mit der Fahrzeugkarosserie, insbesondere Längsträgern derselben zu verbinden.
Mit der DE 100 58 115 A1 wird beispielsweise ein Hilfsrahmenmodul in Form eines sogenannten Vollhilfsrahmens offenbart, der sich seinerseits aus einer vorderen und einer hinteren Quertraverse, die vermittels Längstraversen zu einem geschlossenen Hilfsrahmen verbunden sind, zusammensetzt. Der Hilfsrahmen ist seinerseits über eine Mehrzahl von Befestigungsstellen von unten an zwei Längsträgern fest jedoch lösbar befestigt. Die beiden Längsträger sind ihrerseits höhenversetzt ausgebildet und erstrecken sich vom Vorderwagen nach hinten unter das Bodenblech. Frontseitig tragen sie einen Stoßfänger und bilden mit diesem eine erste obere Crashebene der Fahrzeugkarosserie aus. Der unter den Längsträgern beabstandet angeordnete Hilfsrahmen bildet hierbei eine zweite Crashebene aus, wobei er den Boden der Fahrzeugkarosserie weitestgehend horizontal fortsetzt.
Aus der Praxis ist es bekannt, dass im Falle eines Frontal- bzw. Offsetcrashes erhebliche Fußraum-/Bodendeformationen festzustellen sind, da die einwirkenden Kräfte über die Längsträger in das Bodenblech geleitet werden, indem der Hilfsrahmen üblicherweise direkt an den Längsträgern und dem Bodenblech befestigt ist und während des in Rede stehenden Crashereignisses im Bereich der durch die Höhenversetzung der Längsträger durch dieselben gebildeten Kurbel auf diese auftrifft. Ferner ist eine zusätzliche Belastung des Hilfsrahmens durch das Antriebsaggregat und etwaige Nebenaggregate zu verzeichnen, welche den Hilfsrahmen nach hinten in das Bodenblech drücken. Sowohl die über die Längsträger als auch über den Hilfsrahmen in das Bodenblech eingeleiteten Kräfte addieren sich demgemäß und führen zu den besagten erhebliche Fußraum-/Bodendeformationen.
Um vorstehendem Problem zu begegnen ist es bereits bekannt, die Befestigungsstellen im Crashfall lösbar auszubilden, indem die verwendeten Befestigungselemente derart ausgelegt sind, dass diese entweder bei Überschreiten einer bestimmten Stoßkraft brechen oder aktiv mittels beispielsweise eines Sprengsatzes gelöst werden. Durch diese Maßnahme soll im Wesentlichen im Motorraum mehr Verformungsraum geschaffen werden, der mit einer erhöhten Energieabsorption einhergeht ( EP 1 036 689 B1 ).
Weitere Maßnahmen zur Schaffung von erhöhtem Verformungsraum im Motorraum stellen insbesondere darauf ab, im Crashfall das Antriebsaggregat nach unten zu befördern, indem am Hilfsrahmen oder an einem Bremskraftverstärker Gleitschrägen vorgesehen werden, an denen das Antriebsaggregat vermittels korrespondierender Gleitschräge nach unten abgleitet ( DE 42 30 722 B4 , DE 100 31 165 C2 , DE 195 23 931 C1 , DE 20 2004 008 647 A1 , US 3,827,525 ). Andere Lösungen sehen vor, besagtes Antriebsaggregat derart an einem Querträger abzustützen, dass im Falle eines Crashereignisses das Antriebsaggregat sich zumindest teilweise von seinen Befestigungen löst und eine Schwenkbewegung nach unten erfährt ( DE 199 15 279 A1 , DE 199 26 605 B4 ). Ferner ist es aus der DE 100 28 704 A1 bekannt, die ein Antriebsaggregat tragenden Längsträger derart mit Sollknickstellen auszustatten, dass diese im Crashfall respektive bei Auftreten von unzulässigen Schubbelastungen der Längsträger ein Abknicken derselben und demgemäß eine Überführung des Antriebsaggregats nach unten bewirken. Schließlich ist es bekannt, das Antriebsaggregat vermittels als Lenker ausgebildeter Gelenklager bzw. vermittels geneigter Streben zumindest an der Fahrzeugkarosserie abzustützen. Bei einem Frontalaufprall des Fahrzeugs, der einen bestimmten Kraftwert übersteigt, veranlassen die geneigten Streben eine zwangsweise Bewegung des Antriebsaggregats im Fahrzeug nach hinten und nach unten, welche mit einer Winkelbewegung zwischen mindestens einem Ende jeder Strebe und ihrem Befestigungspunkt einhergeht ( EP 0 098 401 A1 , DE 43 18 254 B4 , DE 699 19 140 T2 ).
Für besagte Antriebsaggregate mögen die beschriebenen Lösungen ihren Zweck erfüllen, jedoch besteht nach wie vor die Gefahr, dass infolge eines Crashereeignisses der Hilfsrahmen in nachteiliger Weise in den Bodenbereich der Fahrgastzelle eindringt, welches durch die vorstehend bewirkte Bewegung des Antriebsaggregates nach unten und nach hinten noch verstärkt werden könnte. Zwar ist es gemäß internem Stand der Technik der Anmelderin bekannt, mit einer möglichst flachen Längsträgerkurbel obigem Umstand derart Rechnung zu tragen, dass im Crashfall nach einem selbständigen Lösen von Befestigungsstellen des Hilfsrahmens derselbe auf der gebildeten Schräge der Längsträgerkurbel nach unten geführt wird, jedoch hat sich in der Praxis diese Maßnahme als noch nicht ausreichend erwiesen. Hier setzt die nachfolgend beschriebene Erfindung an.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung eines Hilfsrahmens an einem Fahrzeug zu schaffen, die vornehmlich geeignet ist, die Krafteinleitung in den Fußraum der Fahrgastzelle bzw. in das Bodenblech und demgemäß für Fahrzeuginsassen nachteilige Deformationen des Fußraumes bzw. des Bodenbleches infolge eines Crashereignisses, insbesondere Frontal- bzw. Heckcrashes, wesentlich zu minimieren.
Ausgehend von einer Anordnung eines Hilfsrahmens an einem Fahrzeug, wobei der Hilfsrahmen der Aufnahme und/oder Abstützung eines oder mehrerer Fahrzeugkomponenten dient und mittels eines oder mehrerer mechanischer Befestigungselemente zumindest an Längsträgern der Fahrzeugkarosserie festgelegt ist, und wobei die Befestigungselemente derart ausgelegt sind, dass diese bei Überschreiten einer bestimmten Stoßkraft „F” infolge eines etwaigen Crashereeignisses brechen, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass der Hilfsrahmen vermittels zumindest einer weitestgehend starren, jedoch beidenends drehbar gelagerten Strebe derart an einem tragenden und/oder kraftaufnehmend verstärkten Bauteil der Fahrzeugkarosserie abgestützt ist, dass infolge besagten Crashereignisses und Brechens der Befestigungselemente auf den Hilfsrahmen ein Moment aufbringbar und derselbe auf einer durch die zumindest eine Strebe definierten Bahn nach unten ablenkbar ist.
Infolge dieser Maßnahme wird der Hilfsrahmen im Crashfall definiert nach unten bewegt, wodurch in vorteilhafter Weise eine Intrusion desselben in den Fußraum der Fahrgastzelle weitestgehend vermieden ist. Ferner ist durch diese Maßnahme auch der erforderliche Ausweichraum für ein Antriebsaggregat geschaffen, sofern dieses sich im Crashfall nach unten bewegt bzw. nach unten zwangsgeführt wird.
Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
Danach ist die karosserieseitige Lagerung der zumindest einen Strebe höher als die hilfsrahmenseitige Lagerung angeordnet, wodurch die Zwangsführung nach unten vorteilhaft unterstützt ist. Im Rahmen umfangreicher Versuche hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die karosserieseitige Lagerung der zumindest einen Strebe ausgehend von der hilfsrahmenseitigen Lagerung um einen Winkel von etwa 35° bis etwa 65°, vorzugsweise um einen Winkel von etwa 45° nach oben versetzt angeordnet ist. Weiter vorteilhaft kann die zumindest eine Strebe als im Wesentlichen Druckkräfte aufnehmendes beidenends geöffnetes Pleuel ausgebildet und auf einer Achse der jeweiligen Lagerung abgestützt sein, welches eine einfache Herstellung und Montage der besagten Strebe gestattet. Die Strebe kann als Schweiß-, Press- oder Gussteil und aus Metall und/oder Kunststoff hergestellt sein.
Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
1a äußerst schematisch eine Schnittansicht des Anbindungsbereiches eines Hilfsrahmens an einem Längsträger im Vorderwagen eines Fahrzeugs nach dem Stand der Technik,
1b den Anbindungsbereich des Hilfsrahmens nach 1a während bzw. nach einem Crashereignis (Frontalcrash),
2a äußerst schematisch eine Schnittansicht des Anbindungsbereiches eines erfindungsgemäß angeordneten Hilfsrahmens an einem Längsträger im Vorderwagen eines Fahrzeugs,
2b den Anbindungsbereich des Hilfsrahmens nach 2a während bzw. nach einem Crashereignis (Frontalcrash),
3 die erfindungsgemäße Anordnung eines Hilfsrahmens an einem Längsträger im Vorderwagen eines Fahrzeugs in einer perspektivischen Ansicht von unten, und
4 einen wesentlichen Bestandteil der erfindungsgemäßen Anordnung nach 2a–3 in Form einer Strebe in einer perspektivischen Einzelteilansicht.
1a zeigt demnach eine nach dem Stand der Technik ausgeführte Anordnung eines Hilfsrahmens 1 im Vorderwagen 2 eines nicht näher dargestellten Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs. Vorliegend ist besagter Hilfsrahmen 1, der seinerseits bekanntermaßen der Aufnahme und/oder Abstützung eines oder mehrerer hier nicht näher dargestellter Fahrzeugkomponenten, wie der Radaufhängungen, eines Lenkgetriebe, eines Aggregates u. a., dient, mittels eines oder mehrerer an sich bekannter mechanischer Befestigungselemente 3, vorzugsweise Befestigungsschrauben, zumindest an zwei in Fahrzeugquerrichtung gesehen parallel gegenüberliegend angeordneten Längsträgern 4 (hier der Einfachheit halber nur ein Längsträger 4 gezeigt) fest jedoch lösbar festgelegt. Die beiden Längsträger 4 sind ihrerseits höhenversetzt ausgebildet und erstrecken sich vom Vorderwagen 2 nach hinten unter das nicht näher dargestellte Bodenblech, wodurch eine sogenannte Längsträgerkurbel 5 ausgebildet ist. Die Befestigungselemente 3 sind des Weiteren derart ausgelegt sind, dass diese bei Überschreiten einer bestimmten Stoßkraft „F” infolge eines etwaigen Crashereeignisses brechen
Gesetzt den Fall, es ist ein Frontalcrash zu verzeichnen, so wirkt gemäß 1b eine bestimmte erhöhte Stoßkraft „F” auf den Hilfsrahmen 1, die dazu führt, dass die Befestigungselemente 3 brechen. Nach dem Brechen der Befestigungselemente 3 stützt sich der Hilfsrahmen 1 gegen die Längsträgerkurbel 5 ab und verformt diese und demgemäß auch den Fußraum der Fahrgastzelle 6, respektive das in diesem Bereich befindliche Bodenblech, welches sich nachteilig auf Fahrzeuginsassen auswirken kann.
Um diesem Problem nunmehr wirkungsvoll zu begegnen, ist gemäß den 2a und 2b dem Hilfsrahmen 1 zumindest eine weitestgehend starre Strebe 7 zugeordnet, die ihrerseits, beidenends drehbar gelagert, derart am Hilfsrahmen 1 und an einem tragenden und/oder kraftaufnehmend verstärkten Bauteil der Fahrzeugkarosserie abgestützt ist, dass infolge eines etwaigen Crashereignisses, vorliegend eines Frontalcrashes, und Brechens der Befestigungselemente 3 auf den Hilfsrahmen 1 ein Moment aufbringbar ist und derselbe auf einer durch die zumindest eine Strebe 7 definierten Bahn nach unten ablenkbar ist.
Gemäß 3 ist das tragende und/oder kraftaufnehmend verstärkte Bauteil durch einen Längsträger 4 gebildet. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diese Ausführungsform, sondern umfasst jedwedes geeignete tragende und/oder kraftaufnehmend verstärkte Bauteil der Fahrzeugkarosserie. So ist es beispielsweise auch denkbar, die Strebe 7 im vorliegenden Fall karosserieseitig an einem Karosseriequerträger oder an einer verstärkten Spritzwand abzustützen (nicht näher dargestellt).
Wie insbesondere der 3 weiter zu entnehmen ist, ist die Strebe 7 beidenends jeweils in einer am Hilfsrahmen 1 bzw. Längsträger 4 fest angeordneten Lagerung 8a, 8b in Form von Lagerböcken schwenkgelagert, wobei die karosserieseitige Lagerung 8b höher als die hilfsrahmenseitige Lagerung 8a angeordnet ist, wodurch, wie bereits oben ausgeführt, die Zwangsführung des Hilfsrahmens 1 auf einer durch die Strebe 7 definierten Bahn nach unten vorteilhaft unterstützt ist.
Es wird als vorteilhaft erachtet, wenn die karosserieseitige Lagerung 8b der Strebe 7 ausgehend von der hilfsrahmenseitigen Lagerung 8a um einen Winkel von etwa 35° bis etwa 65° nach oben versetzt angeordnet ist. Als besonders vorteilhaft wird eingeschätzt, wenn die karosserieseitige Lagerung 8b der Strebe 7 ausgehend von der hilfsrahmenseitigen Lagerung 8a um einen Winkel von etwa 45° nach oben versetzt angeordnet ist.
Die 4 zeigt eine Strebe 7 in einer bevorzugten Ausführungsform, die ihrerseits für den Fachmann leicht nachvollziehbar im Crashfall im Wesentlichen nur Druckkräfte aufzunehmen hat. Diese Strebe 7 ist zumindest einenends, vorliegend beidenends als geöffnetes Pleuel ausgebildet und gem. 3 auf einer Achse 9 der jeweiligen Lagerung 8a, 8b abgestützt. Durch diese besondere Ausbildung ist gestattet, dass die Strebe 7 respektive das Pleuel sich im Crashfall bei genügender Auslenkung von der Fahrzeugkarosserie lösen und/oder den Hilfsrahmen 1 freigeben kann, wodurch sich die Fahrzeugkarosserie im Falle eines Crashes weitestgehend ungehindert über den nach unten geführten Hilfsrahmen 1 bewegen kann, ohne durch denselben in nachteiliger Weise wesentlich verformt bzw. anderweitig nachteilig beeinflusst zu werden. Eine derartig ausgebildete Strebe 7 ist äußerst einfach und kostengünstig als Schweiß-, Press- oder Gussteil aus Metall, vorzugsweise Leichtmetall, oder auch aus Kunststoff herstellbar, da aufwendige Schwenklagerungen vorteilhaft vermieden sind.
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel stellt auf eine Hilfsrahmenanordnung im Vorderwagen 2 eines Fahrzeugs ab. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diese konkrete Anordnung, sondern erfasst auch eine im Falle eines Heckcrashes zur vorbeschriebenen Anordnung gleichwirkende Hilfsrahmenanordnung im Hinterwagen eines Fahrzeugs (nicht näher dargestellt).

1: Hilfsrahmen
2: Vorderwagen
3: Befestigungselement
4: Längsträger
5: Längsträgerkurbel
6: Fahrgastzelle
7: Strebe
8a: Lagerung (hilfsrahmenseitig)
8b: Lagerung (karosserieseitig)
9: Achse (Lagerung 8a, 8b)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10058115 A1 [0003]
- EP 1036689 B1 [0005]
- DE 4230722 B4 [0006]
- DE 10031165 C2 [0006]
- DE 19523931 C1 [0006]
- DE 202004008647 A1 [0006]
- US 3827525 [0006]
- DE 19915279 A1 [0006]
- DE 19926605 B4 [0006]
- DE 10028704 A1 [0006]
- EP 0098401 A1 [0006]
- DE 4318254 B4 [0006]
- DE 69919140 T2 [0006]

Claims

Anordnung eines Hilfsrahmens (1) an einem Fahrzeug, wobei der Hilfsrahmen (1) der Aufnahme und/oder Abstützung eines oder mehrerer Fahrzeugkomponenten dient und mittels eines oder mehrerer mechanischer Befestigungselemente (3) zumindest an Längsträgern (4) der Fahrzeugkarosserie festgelegt ist, und wobei die Befestigungselemente (3) derart ausgelegt sind, dass diese bei Überschreiten einer bestimmten Stoßkraft „F” infolge eines etwaigen Crashereignisses brechen, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsrahmen (1) vermittels zumindest einer weitestgehend starren, jedoch beidenends drehbar gelagerten Strebe (7) derart an einem tragenden und/oder kraftaufnehmend verstärkten Bauteil der Fahrzeugkarosserie abgestützt ist, dass infolge besagten Crashereignisses und Brechens der Befestigungselemente (3) auf den Hilfsrahmen (1) ein Moment aufbringbar und derselbe auf einer durch die zumindest eine Strebe (7) definierten Bahn nach unten ablenkbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die karosserieseitige Lagerung (8b) der zumindest einen Strebe (7) höher als die hilfsrahmenseitige Lagerung (8a) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die karosserieseitige Lagerung (8b) der zumindest einen Strebe (7) ausgehend von der hilfsrahmenseitigen Lagerung (8a) um einen Winkel von etwa 35° bis etwa 65°, vorzugsweise um einen Winkel von etwa 45° nach oben versetzt angeordnet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Strebe (7) als im Wesentlichen Druckkräfte aufnehmendes beidenends geöffnetes Pleuel ausgebildet und auf einer Achse (9) der jeweiligen Lagerung (8a, 8b) abgestützt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Strebe (7) als Schweiß-, Press- oder Gussteil und aus Metall und/oder Kunststoff hergestellt ist.