DE102012219750A1

DE102012219750A1 - Aufprallablenkeinrichtung für Fahrzeugrahmen

Info

Publication number: DE102012219750A1
Application number: DE102012219750A
Authority: DE
Inventors: Bhushan W. Dandekar; Andrew W. White; Young Doe; Marcel R. Cannon
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-11-03
Filing date: 2012-10-29
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2032-10-30
Also published as: DE102012219750B4; US8398153B1

Abstract

Eine Aufprallaufnahmestruktur in einem Kraftfahrzeug umfasst einen Fahrzeugrahmen mit einem linken und einem rechten Rahmenlängsträger, die sich longitudinal erstrecken, und Rahmenquerträgern, die sich quer zwischen dem linken und dem rechten Rahmenlängsträger erstrecken. Eine Fahrzeugkarosserie ist auf dem Fahrzeugrahmen montiert und weist eine Querschottwand und eine linke und eine rechte A-Säule auf, die mit der Schottwand verbunden sind. Ein linker und ein rechter oberer Längsträger erstrecken sich longitudinal über den Vorderrädern und außerhalb des linken und des rechten Rahmenlängsträgers und sind jeweils mit dem linken und dem rechten Rahmenlängsträger durch eine linke und eine rechte Strebe verbunden. Eine linke und eine rechte Ablenkvorrichtung sind am linken und am rechten Rahmenlängsträger vor den Vorderrädern montiert und erstrecken sich auswärts vom linken und vom rechten Rahmenlängsträger, um eine Aufprallkraft aufzunehmen und die Aufprallkraft in den Rahmen zu übertragen, die ansonsten durch die linke und die rechte obere Längsträgerstruktur übertragen werden würde.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Rahmen für ein Kraftfahrzeug und bezieht sich insbesondere auf eine Aufprallablenkeinrichtung, die eine Aufpralllast in den Rahmen überträgt.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Viele Kraftfahrzeuge sind an einem Vollrahmen aufgebaut, der einen linken und einen rechten Rahmenlängsträger umfasst, die durch Querelemente verbunden sind, um eine leiterartige Rahmenstruktur zu bilden. Bei diesem Konstruktionstyp werden der Rahmen und die Fahrzeugkarosserie separat konstruiert, wobei jede allein eine vollständige Einheit ist. Der linke und der rechte Rahmenlängsträger verlaufen auf der Länge des Fahrzeugs zwischen dem vorderen Stoßfänger und dem hinteren Stoßfänger. Die Vorder- und die Hinterachse werden am Rahmen montiert. Der Motor und das Getriebe werden am Rahmen entweder direkt oder durch einen Motorträger, der am Rahmen verschraubt ist, montiert. Die Fahrzeugkarosserie wird mit dem Rahmen vereinigt und umfasst eine Schottwand, die den Fahrgastraum vom Motorraum trennt. Kotflügel und ein Kühlerträger werden dann am Rahmen und an der Schottwand montiert, um den Motor zu umgeben.
In einer Frontalaufprallsituation werden die verschiedenen Strukturen des Fahrzeugs verformt und nehmen dadurch die ihnen auferlegten Aufpralllasten auf und leiten sie ab.
Es wäre erwünscht, alternative Fahrzeugkonstruktionen zu schaffen, die ein neues und anderes Management von Aufpralllasten schaffen würden, wobei Lasten, die ansonsten in die Karosserie übertragen werden würden, stattdessen in den Rahmen übertragen werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufprallaufnahmestruktur in einem Kraftfahrzeug umfasst einen Fahrzeugrahmen mit einem linken und einem rechten Rahmenlängsträger, die sich longitudinal erstrecken, und Rahmenquerträgern, die sich quer zwischen dem linken und dem rechten Rahmenlängsträger erstrecken. Eine Fahrzeugkarosserie ist auf dem Fahrzeugrahmen montiert und weist eine Querschottwand und eine linke und eine rechte A-Säule auf, die mit der Schottwand verbunden sind. Ein linker und ein rechter oberer Längsträger erstrecken sich longitudinal über den Vorderrädern und außerhalb des linken und des rechten Rahmenlängsträgers und sind jeweils mit dem linken und dem rechten Rahmenlängsträger durch eine linke und eine rechte Strebe verbunden. Eine linke und eine rechte Ablenkvorrichtung sind am linken und am rechten Rahmenlängsträger vor den Vorderrädern montiert und erstrecken sich auswärts vom linken und vom rechten Rahmenlängsträger, um eine Aufprallkraft aufzunehmen und die Aufprallkraft in den Rahmen zu übertragen, die ansonsten durch die linke und die rechte obere Längsträgerstruktur übertragen werden würde.
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehend gegebenen ausführlichen Beschreibung ersichtlich. Selbstverständlich sind die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele, obwohl sie beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung angeben, nur für Erläuterungszwecke bestimmt und begrenzen den Schutzbereich der Erfindung nicht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird aus der ausführlichen Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen vollständiger verständlich, in denen:
1 eine perspektivische Ansicht ist, die die Vorderendstruktur der Fahrzeugkarosserie mit einem Rahmenlängsträger mit einer Aufprallablenkeinrichtung zeigt.
2 ein vereinfachtes Diagramm des Fahrzeugrahmens und der Vorderendstruktur ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung von bestimmten beispielhaften Ausführungsformen ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft und soll die Erfindung, ihre Anwendung oder Verwendungen nicht begrenzen.
2 ist eine vereinfachte schematische Darstellung eines Fahrzeugkarosserierahmens und einer Vorderendstruktur. Ein leiterartiger Fahrzeugrahmen 10 umfasst einen linken Rahmenlängsträger 12 und einen rechten Rahmenlängsträger 14, die sich longitudinal am Fahrzeug erstrecken und durch ein vorderes Querelement 16 und ein hinteres Querelement 18, die sich quer zwischen den sich longitudinal erstreckenden Rahmenlängsträgern 12 und 14 erstrecken, miteinander verbunden sind. Zusätzliche Querelemente können vorgesehen sein, um den Rahmen 10 zu verstärken.
Folglich bezieht sich der Begriff longitudinal auf ein Element, das sich in der Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckt, der Begriff quer bezieht sich auf ein Element, das sich quer zum Fahrzeug erstreckt, und der hier verwendete Begriff diagonal bezieht sich auf ein Element, das sich in einem Winkel zur Längs- und zur Querrichtung erstreckt.
Eine Fahrzeugkarosserie ist am Fahrzeugrahmen 10 montiert und umfasst eine Schottwand 24, die eine Wand zwischen einem Motorraum, der vor der Schottwand 24 liegt, und einem Fahrgastraum, der hinter der Schottwand 24 liegt, bildet. Die Fahrzeugkarosserie umfasst auch eine linke A-Säule 20 und eine rechte A-Säule 22. Die A-Säulen 20 und 22 stützen die Enden der Schottwand 24 ab und sorgen auch für die Montage der Vordertürscharniere des Fahrzeugs und der Windschutzscheibe.
Ein Fahrzeugmotor und ein Fahrzeuggetriebe 26 sind am Fahrzeugrahmen 10 durch einen Motorträger 28 montiert, der einen linken Motorträgerlängsträger 30 und einen rechten Motorträgerlängsträger 32 umfasst. Diese Motorträgerlängsträger 30 und 32 erstrecken sich longitudinal und sind durch Trägerquerelemente 34 und 35 verbunden.
Eine zusätzliche Struktur für das Fahrzeugvorderende ist zum Montieren der vorderen Kotflügel vorgesehen und umfasst einen linken oberen Längsträger 36, der sich longitudinal über dem linken Vorderrad 40 erstreckt und ein Hinterende 42, das an der Schottwand 24 befestigt ist, und eine Strebe 46, die sich zwischen dem linken oberen Längsträger 36 und dem Vorderende des linken Rahmenlängsträgers 12 erstreckt, aufweist. Es ist gezeigt, dass sich die Strebe 46 diagonal in 2 erstreckt, kann sich jedoch auch quer erstrecken. Ebenso erstreckt sich ein rechter oberer Längsträger 52 longitudinal über dem rechten Vorderrad 56 und ist mit dem Vorderende des rechten Rahmenlängsträgers 14 durch eine Strebe 60 verbunden.
Eine linke Ablenkvorrichtung 66 ist am linken Rahmenlängsträger 12 montiert und erstreckt sich vom linken Rahmenlängsträger 12 vor dem linken Vorderrad 40 nach außen. Eine ähnliche rechte Ablenkvorrichtung 68 ist am rechten Rahmenlängsträger 14 vor dem rechten Vorderrad 56 montiert.
1 ist eine perspektivische Ansicht des Kraftfahrzeugs, die die vorstehend beschriebenen verschiedenen Komponenten zeigt. Es ist zu sehen, dass der linke Motorträgerlängsträger 30 im Allgemeinen unter dem linken Rahmenlängsträger 12 liegt und ein Trägerstützelement 70 sich vom linken Rahmenlängsträger 12 nach unten erstreckt, um den linken Motorträgerlängsträger 30 am linken Rahmenlängsträger 12 zu befestigen. Der linke obere Längsträger 36 ist an seiner Stelle gezeigt, an der er sich longitudinal über dem linken Vorderrad 40 erstreckt, und die Strebe 46 ist geeignet an das Vorderende des linken oberen Längsträgers 36 und des linken Rahmenlängsträgers 12 geschweißt. Die in 1 gezeigte zusätzliche Struktur umfasst einen Kühler 74, der an einer unteren Kühlerquerstütze 76 und einer oberen Kühlerquerstütze 78 montiert ist. Die untere Kühlerquerstütze 76 ist geeignet an der Vorderseite des linken Motorträgerlängsträgers 30 befestigt. Die obere Kühlerquerstütze 78 ist geeignet am linken Rahmenlängsträger 12 durch eine Kühlerverbindungsstütze 80 befestigt.
Die Ablenkvorrichtung 66 ist in 1 gezeigt und es ist zu sehen, dass sie aus einem U-förmigen oder V-förmigen röhrenförmigen Element 84 mit einem vorderen Schenkel 86 mit einem vorderen Innenende 88, das geeignet an den linken Rahmenlängsträger 12 geschweißt ist, und einem hinteren Schenkel 92 mit einem hinteren Innenende 94, das geeignet an den linken Rahmenlängsträger 12 hinter dem Vorderende 88 geschweißt ist, besteht. Das röhrenförmige Element 84 weist ein Außenende 98 an der Verbindungsstelle des vorderen Schenkels 86 und des hinteren Schenkels 92 auf. In 2 erstreckt sich der vordere Schenkel 86 diagonal und schafft eine nach vorn gewandte Aufpralloberfläche 100, die etwas nach hinten abgewinkelt ist. Der hintere Schenkel 92 erstreckt sich in 2 quer.
Mit erneutem Bezug auf 2 ist ein Hindernis wie z. B. ein Mast 104 gezeigt. Der Mast 104 ist für die vielen Typen von Hindernissen oder Objekten repräsentativ, denen das Fahrzeug in einer Aufprallsituation begegnen kann. Der Mast 104 ist von der Mittellinie des Fahrzeugs versetzt und liegt außerhalb des linken Rahmenlängsträgers 12. Im Fall eines Aufpralls auf den Mast 104 würde die Aufpralllast gewöhnlich im Wesentlichen durch einen Weg mit der Strebe 46, dem linken oberen Längsträger 36 und in die Schottwand 24 und die A-Säule 20 übertragen werden. Wie in 2 am besten zu sehen ist, ist jedoch die Ablenkvorrichtung 66, insbesondere ihre nach vorn gewandte Aufpralloberfläche 100, so angeordnet, dass sie einen beträchtlichen Teil des Aufpralls des Masts 104 übernimmt. Beim Aufnehmen des Aufpralls funktioniert der hintere Schenkel 92 zum Abstützen und Verstärken der Position des vorderen Schenkels 86 und zum Übertragen der Aufpralllast in den linken Rahmenlängsträger 12. Außerdem verursacht der Rückwärtswinkel der nach vorn gewandten Aufpralloberfläche 100, dass der Aufprall seitlich abgelenkt wird, und kann tatsächlich das Fahrzeug nach rechts vom Mast 104 weg ablenken. Aufpralllasten, die durch den linken oberen Längsträger 36 und in die Fahrzeugkarosserie über die Schottwand 24 und die A-Säule 20 übertragen worden wären, werden folglich stattdessen innerhalb der Struktur des Fahrzeugrahmens 10 aufgenommen und gemanagt.
Es ist zu erkennen, dass die Leistung der Aufprallaufnahme-Ablenkvorrichtung 66 durch Verändern der Abmessungen und des Orts der Ablenkvorrichtung 66 abgestimmt werden kann. In 2 erstreckt sich die Ablenkvorrichtung 66 beispielsweise vom Rahmenlängsträger 12 nach außen, so dass das Außenende 98 der Ablenkvorrichtung 66 im Allgemeinen auf die Innenkante des linken Vorderrades 40 ausgerichtet ist. Das Außenende 98 könnte jedoch entweder weiter außen angeordnet sein, so dass es mehr mit dem linken Vorderrad 40 überlappt, oder das Außenende 98 könnte näher am linken Rahmenlängsträger 12 liegen. Ferner zeigt 2 die Ablenkvorrichtung 66 hinter der Strebe 46 angeordnet. Die Ablenkvorrichtung 66 kann jedoch weiter vorn am Rahmenlängsträger 12 angeordnet sein, so dass sie auch näher an der Strebe 46 liegt. Die Ablenkvorrichtung 66 kann vor der Strebe 46 oder in einer Linie mit der Strebe 46 oder hinter der Strebe 46 angeordnet sein. Außerdem kann der Winkel der Aufprallaufnahmevorrichtung 66 verändert werden, um die Aufprallaufnahmewirksamkeit abzustimmen. An der vertikalen Stelle kann die Aufprallaufnahmevorrichtung 66 ferner auch durch vertikales Anheben oder Absenken ihres Befestigungspunkts am linken Rahmenlängsträger 12 verändert werden. Beim Bestimmen der Größe und des Orts der Ablenkvorrichtung 66 ist es wichtig zu erkennen, dass das linke Vorderrad 40 sich nach links und rechts dreht, wenn das Fahrzeug gewendet wird, und auch auf und ab federt, wenn das Fahrzeug gefahren wird. Folglich muss die Ablenkvorrichtung 66 derart bemessen und positioniert sein, dass sie die erforderliche und geeignete Bewegung des linken Vorderrades nicht stört.
Es ist zu verstehen, dass es in einer Aufprallsituation eine allgemeine Verformung der Vorderendstruktur gibt, wobei jedes der sich verformenden Elemente zum Management der Aufpralllasten beiträgt. Die hier beschriebene Aufprallaufnahmevorrichtung 66 kann jedoch abgestimmt werden, um einen beträchtlichen Teil der Aufpralllasten in den Fahrzeugrahmen zu übertragen, die ansonsten in die Fahrzeugkarosserie übertragen werden würden.

Claims

Aufprallaufnahmestruktur in einem Kraftfahrzeug mit einem linken und einem rechten Vorderrad, die umfasst: einen Fahrzeugrahmen mit einem linken und einem rechten Rahmenlängsträger, die sich longitudinal erstrecken, und Rahmenquerträgern, die sich quer zwischen dem linken und dem rechten Rahmenlängsträger erstrecken; eine Fahrzeugkarosserie, die am Fahrzeugrahmen montiert ist und eine Querschottwand und eine linke und eine rechte A-Säule aufweist, die mit der Schottwand verbunden sind; einen linken und einen rechten oberen Längsträger, die sich longitudinal über den Vorderrädern und außerhalb des linken und des rechten Rahmenlängsträgers erstrecken und jeweils mit dem linken und dem rechten Rahmenlängsträger durch eine linke und eine rechte Strebe verbunden sind; und eine linke und eine rechte Ablenkvorrichtung, die am linken und am rechten Rahmenlängsträger vor den Vorderrädern montiert sind und sich vom linken und vom rechten Rahmenlängsträger auswärts erstrecken, um eine Aufprallkraft aufzunehmen und die Aufprallkraft in den Rahmen zu übertragen, die ansonsten durch die linke und die rechte obere Längsträgerstruktur übertragen werden würde.
Aufprallaufnahmestruktur nach Anspruch 1, die ferner umfasst, dass jede Ablenkvorrichtung einen vorderen Schenkel und einen hinteren Schenkel aufweist, wobei jeder der Schenkel ein Innenende aufweist, das am Rahmenlängsträger befestigt ist.
Aufprallaufnahmestruktur nach Anspruch 2, die ferner umfasst, dass die Ablenkvorrichtung eine röhrenförmige Konstruktion aufweist..
Aufprallaufnahmestruktur nach Anspruch 2, die ferner umfasst, dass die Ablenkvorrichtung U-förmig oder V-förmig ist.
Aufprallaufnahmestruktur nach Anspruch 2, die ferner umfasst, dass die Ablenkvorrichtung eine röhrenförmige Konstruktion aufweist und der vordere Schenkel sich diagonal zum Fahrzeug erstreckt und der hintere Schenkel sich quer zum Fahrzeug erstreckt.
Aufprallaufnahmestruktur nach Anspruch 2, die ferner umfasst, dass der vordere Schenkel hinter der Strebe, vor der Strebe oder in einer Linie mit der Strebe angeordnet ist.
Aufprallaufnahmestruktur nach Anspruch 1, die ferner umfasst, dass die linke und die rechte Ablenkvorrichtung jeweils eine U-förmige röhrenförmige Konstruktion aufweisen und vordere und hintere Schenkel aufweisen, die am Rahmenlängsträger befestigt sind, wobei sich der vordere Schenkel diagonal erstreckt und eine Aufprallaufnahmeoberfläche bereitstellt.
Aufprallaufnahmestruktur nach Anspruch 7, die ferner umfasst, dass sich der hintere Schenkel quer erstreckt, um den vorderen Schenkel abzustützen und die Aufpralllast in den Rahmenlängsträger zu übertragen.
Aufprallaufnahmestruktur nach Anspruch 8, die ferner umfasst, dass die Aufprallaufnahmeoberfläche des vorderen Schenkels hinter der Strebe, vor der Strebe oder in einer Linie mit der Strebe angeordnet ist.
Aufprallaufnahmestruktur nach Anspruch 8, die ferner umfasst, dass das Ausmaß der Aufprallkraft, die jeweils in den Rahmen und in die linke und die rechte obere Längsträgerstruktur übertragen wird, durch die Auswahl der Form, Position und Größe der Ablenkvorrichtung abgestimmt wird.