DE102013207376A1

DE102013207376A1 - Vorderwagenstruktur für ein zweispuriges Fahrzeug und Fahrzeug mit einer solchen Vorderwagenstruktur

Info

Publication number: DE102013207376A1
Application number: DE201310207376
Authority: DE
Inventors: Ana FERNANDEZ; Markus Lotz
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-04-23
Filing date: 2013-04-23
Publication date: 2014-10-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorderwagenstruktur für ein zweispuriges Fahrzeug umfassend ein Stoßfängersystem, eine Vorderradaufhängung mit einem Rad und ein Radführungsmittel, wobei das Radführungsmittel sich in einem undeformierten Zustand der Vorderwagenstruktur im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung weg vom Stoßfängersystem nach außen erstreckt. Dabei ist das Radführungsmittel solchermaßen ausgebildet, dass es sich mit dem Rad verhakt, wenn eine Verformung der Vorderwagenstruktur infolge eines Aufpralls auf ein Hindernis einen definierten Verformungsschwellwert überschreitet, wobei das Verhaken ausgelöst wird, indem das Radführungsmittel im Fall eines Aufpralls durch die Verformung der Vorderwagenstruktur nach hinten innen zum Rad verlagert wird. Das Verhaken bewirkt, dass durch ein weiteres Verlagern des Radführungsmittels infolge einer weiteren aufprallbedingten Verformung der Vorderwagenstruktur ein Drehmoment derart auf das Rad aufgebracht werden kann, dass eine Einzelspur des Rades vergrößert werden kann. Bevorzugt weist das Radführungsmittel dazu ein Zahnprofils auf. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer solchen Vorderwagenstruktur.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorderwagenstruktur für ein zweispuriges Fahrzeug umfassend ein Stoßfängersystem, das zumindest einen Längsträger sowie ein in Verlängerung des Längsträgers in Fahrzeuglängsrichtung vor dem Längsträger angeordnetes Deformationselement aufweist, eine Vorderradaufhängung, die ein an einem Radträger befestigtes Rad aufweist, und ein Radführungsmittel, wobei das Radführungsmittel zumindest an einem sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Teil des Stoßfängersystems in einem Bereich vor dem Rad an das Stoßfängersystem angebunden ist und sich in einem undeformierten Zustand der Vorderwagenstruktur im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung weg vom Stoßfängersystem nach außen erstreckt. Ferner betrifft die Erfindung ein zweispuriges Fahrzeug mit einer solchen Vorderwagenstruktur.
Ein Fahrzeug, beispielsweise ein Personenkraftwagen (PKW), soll grundsätzlich möglichst sicher gestaltet sein, insbesondere im Fall eines Unfalls, das heißt dann, wenn das Fahrzeug auf ein Hindernis aufprallt. Um das Verletzungsrisiko für die Fahrzeuginsassen im Falle eines solchen Aufpralls zu minimieren, sollte vermieden werden, dass Fahrzeugteile, beispielsweise Teile der Vorderradaufhängung, wie beispielsweise ein Lenker der Vorderradaufhängung oder ein Rad, durch diesen Aufprall in den Fahrzeuginnenraum eindringen. Besonders kritisch ist ein sogenannter Offset-Aufprall mit geringer Überdeckung („Small Overlap Crash”), das heißt mit einem in Relation zur Breite des Fahrzeugs schmalen Hindernis bzw. nur einer geringen Überdeckung des Fahrzeugs in seiner Breite durch das Hindernis. Insbesondere ist ein Frontal-Offset-Aufprall mit geringer Überdeckung kritisch, wenn das Hindernis nicht auf die eigentliche Crash-Struktur des Fahrzeugs, die im Falle üblicher Personenkraftwagen durch einen Achsträger und einen Motorträger bzw. einen Längsträger gebildet wird, auftrifft, so dass ein großer Teil der Aufprallenergie absorbiert werden kann, sondern wenn das Hindernis daran vorbei in den Fahrzeug-Vorderwagen eindringt. Das aufprallbedingte Eindringen des Hindernisses kann möglicherweise derart auf die Vorderradaufhängung des crashseitigen Rades einwirken, dass dieses Vorderrad tendenziell zur Fahrzeugmitte hin verschoben wird, insbesondere mit seiner in Fahrzeuglängsrichtung hinteren Außenkante zur Mitte der Stirnwand hin und damit in Richtung Fahrzeuginnenraum. Dies kann zu einer Intrusion des Rades in den Fahrzeuginnenraum über die Stirnwand führen, wenn die Aufprallenergie bis dahin noch nicht ausreichend absorbiert worden ist. Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Maßnahmen zur Steigerung der Energieabsorption und zur Verringerung des Risikos einer aufprallbedingten Intrusion von Fahrzeugteilen in den Fahrzeuginnenraum bekannt, beispielsweise aus der DE-OS 2 257 940 , der DE 198 36 851 , der DE 10 2011 004 105 A1 oder der EP 0 502 799 A1 und insbesondere aus der DE 10 2004 036 332 A1 .
Aus der letztgenannten DE 10 2004 036 332 A1 ist ein Kraftfahrzeug bekannt, bei welchem bei einem Frontalaufprall mit einer Überdeckung von bis zu 15% ein crashseitiges Vorderrad im Sinne einer Einzelvorspurvergrößerung verschwenkt wird, wobei zum Verschwenken des Vorderrades in der Vorderwagenstruktur Stützelemente, die bei einem Crash auf den Bereich der vorderen Außenkante des Vorderrads drücken, bzw. crashsensitive aktive Verschwenkmittel vorgesehen sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Vorderwagenstruktur bereitzustellen, die im Fall eines Aufpralls, insbesondere eines Frontal-Off-Set-Aufpralls, ein zuverlässiges und ausreichendes Verschwenken des Rades nach außen bewirkt, so dass das Risiko einer Intrusion des Rades in die Stirnwand und damit in den Fahrzeuginnenraum verringert werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorderwagenstruktur mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie durch zweispuriges Fahrzeug mit den Merkmalen von Anspruch 7. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Erfindungsgemäß ist das Radführungsmittel solchermaßen ausgebildet ist, dass es sich mit dem Rad verhakt, wenn eine Verformung der Vorderwagenstruktur infolge eines Aufpralls auf ein Hindernis einen definierten Verformungsschwellwert überschreitet, das heißt bei Erreichen eines definierten Verformungszustands der Vorderwagenstruktur, wobei das Verhaken ausgelöst wird, indem das Radführungsmittel durch die Verformung der Vorderwagenstruktur infolge des Aufpralls, insbesondere infolge eines Frontal-Off-Set-Aufpralls mit geringer Überdeckung, nach hinten innen zum Rad verlagert wird, und wobei das Verhaken bewirkt, dass durch ein weiteres Verlagern des Radführungsmittels nach hinten innen infolge einer weiteren aufprallbedingten Verformung der Vorderwagenstruktur ein Drehmoment derart auf das Rad aufgebracht werden kann, dass eine Einzelspur des Rades vergrößert werden kann.
Das am Stoßfängersystem angebundene Radführungsmittel ist dabei bevorzugt am Deformationselement angebunden. Es kann aber auch am Längsträger oder an einem anderen in diesem Bereich vorhandenen und sich nach vorne in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Bauteil angebunden sein. Wesentlich ist jedoch, dass das Radführungsmittel solchermaßen angebunden ist, dass es im Fall eines Aufpralls nach hinten innen zum Rad verlagert und mit dem Rad in Eingriff gebracht werden kann damit ein Verhaken mit dem Rad herbeigeführt werden kann. Das Radführungsmittel muss dabei nicht nach vorne verlagerbar sein. Wesentlich ist weiter, dass das Radführungsmittel solchermaßen angeordnet und ausgebildet ist, dass nach Erreichen des Verformungsschwellwertes durch eine weitere Verlagerung des Radführungsmittels nach hinten innen über das Radführungsmittel ein Drehmoment auf das Rad übertragen werden kann, das zu einer Einzelspurvergrößerung des Rades führt.
Um das Verhaken herbeizuführen bzw. auszulösen wird das Radführungsmittel vorzugsweise zunächst mit dem Rad in Kontakt gebracht und im weiteren Verlauf des Aufpralls mit dem Rad verhakt. Bevorzugt ist die Vorderwagenstruktur dabei solchermaßen ausgebildet, dass die Verlagerung des Radführungsmittels in Abhängigkeit von der Intrusion des Hindernisses erfolgt bzw. durch die Intrusion des Hindernisses in die Vorderwagenstruktur gesteuert wird.
Das Verhaken kann dabei beispielsweise bewirkt werden, indem das Radführungsmittel derart mit dem Rad in Eingriff gebracht wird, dass es sich mit dem Rad verfängt, verzahnt, formschlüssig mit dem Rad verbunden wird oder eine Kombination aus einer kraft- und formschlüssigen Verbindung mit dem Rad hergestellt wird. Dabei kann sich Radführungsmittel mit dem Reifen, insbesondere dem Reifenprofil, und/oder mit der Felge verhaken, wobei das Radführungsmittel vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass es sich mit der Felge verhakt. Vorteilhaft an dem Verhaken mit der Felge ist, dass größere Kräfte, insbesondere ein höheres Drehmoment, auf das Rad übertragen werden können im Vergleich zu einem Verhaken nur mit dem Reifen aufgrund dessen gummielastischen Verhaltens. Ferner ermöglicht das Verhaken mit der Felge eine bessere und insbesondere gezieltere Steuerung der Radkinematik, weil das Rad der Bewegung des Radführungsmittels besser folgt, wenn das Drehmoment über die im Vergleich zum Reifen steife Felge eingeleitet wird anstatt über den gummielastischen Reifen.
Das Verhaken bewirkt, dass bei einer erfindungsgemäßen Vorderwagenstruktur über das Radführungsmittel ein Drehmoment als Teil der Aufprallenergie derart auf das Rad übertragen werden kann, dass die Einzelspur des Rades vergrößert werden kann.
Als Einzelspur wird dabei der Winkel bezeichnet, um den das Rad zur Fahrzeuglängsachse in Geradeausstellung angeordnet bzw. angestellt ist, wobei dieser Winkel zwischen einer Fahrzeugmittelebene in Fahrzeuglängsrichtung und einer Radmittelebene gemessen wird bzw. zwischen einer zur Fahrzeugmittelebene parallelen Ebene und der Radmittelebene. Das bedeutet mit anderen Worten ausgedrückt, dass das Rad durch das Verhaken und die infolgedessen ermöglichte Drehmomentübertragung infolge eines Aufpralls eingedreht bzw. mit seiner hinteren Außenkante weg vom Fahrzeuginnenraum nach außen geschwenkt werden kann weg von der Stirnwandmitte hin zum Schweller.
Vorzugsweise wird der Verformungsschwellwert, das heißt der Verformungszustand der Vorderwagenstruktur bzw. der Zeitpunkt, an dem sich das Radführungsmittel mit dem Rad verhaken soll, bei einer erfindungsgemäßen Vorderwagenstruktur solchermaßen gewählt bzw. definiert, dass nach Erreichen des Verformungsschwellwertes für das Rad noch genügend Raum bzw. Weg für die gewünschte Radbewegung zur Verfügung steht, dass das Rad bei weiterer aufprallbedingter Verformung soweit nach außen bewegt werden kann und die Einzelspur ausreichend vergrößert werden kann, dass ein Auftreffen des Rades im Bereich des Fußraums verhindert und eine Intrusion Rades in den Fahrzeuginnenraum vermieden wird.
Dazu kann der Verformungsschwellwert vorteilhaft auf einfache Art und Weise eingestellt werden kann, indem das Radführungsmittel entsprechend gestaltet und angeordnet wird, vorzugsweise in Abhängigkeit von der Kinematik, dem Verformungsverhalten der Vorderwagenstruktur und dem Werkstoffverhalten der beteiligten Komponenten. Um ein Verhaken des Radführungsmittels bei einem niedrigeren Verformungsschwellwert, also in einem geringeren Verformungszustand, zu erreichen, kann beispielsweise der Abstand des Radführungsmittels zum Rad verringert werden, so dass der erforderliche Verlagerungsweg des Radführungsmittels verkürzt wird und damit das Radführungsmittel früher mit dem Rad verhakt und früher ein Drehmoment zum Verschwenken des Rades auf das Rad übertragbar ist. Beispielsweise kann auch die Geometrie des Radführungsmittels dahingehend verändert werden, dass bei gleichem Verlagerungsweg ein festeres Verhaken bewirkt wird, so dass ein größeres Drehmoment übertragen werden kann bzw. dass günstigere Hebelverhältnisse zum Verschwenken des Rades entstehen aufgrund einer anderen Kontaktangriffsposition des Radführungsmittels am Rad.
Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Vorderradaufhängung ist, dass die Radkinematik durch eine geeignete Wahl des Verformungsschwellwerts bzw. durch eine entsprechende Ausgestaltung der Vorderwagenstruktur, insbesondere des Radführungsmittels, gezielt beeinflusst bzw. derart gesteuert werden kann, dass eine Intrusion des Rades bzw. der durch das Rad verformten Teile, in den Fahrzeuginnenraum vermieden werden kann und die Absorption der Aufprallenergie gesteigert bzw. gezielt auf ausgewählte Bereiche des Fahrzeugs, wie beispielsweise auf den Schweller oder andere ausgewählte Lastpfade, gelenkt werden kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorderwagenstruktur wird das Radführungsmittel durch die Verformung der Vorderwagenstruktur infolge des Aufpralls nach hinten innen zum Rad verlagert, indem es um eine im Wesentlichen senkrecht zur Fahrbahnebene verlaufende Drehachse nach hinten innen verschwenkt wird bzw. nach hinten geklappt wird. Dabei verläuft die Drehachse vorzugsweise durch einen Anbindungsbereich, an dem das Radführungsmittel an dem sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Teil des Stoßfängersystems angebunden ist.
Bevorzugt wird das Radführungsmittel erst bei Erreichen einer Mindest-Aufprallenergie bzw. einer Mindest-Aufprallkraft verlagert bzw. verschwenkt.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Radführungsmittel auf seiner radzugewandten Seite zumindest ein Mittel zum Verhaken auf, vorzugsweise ein Zahnprofil. Als Mittel zum Verhaken sind aber beispielsweise auch Krallen, Nägel oder dergleichen geeignet, wobei diese vorzugsweise aus Metall sind. Besonders bevorzugt ist das Mittel zum Verhaken solchermaßen ausgebildet, dass es tief in den Reifen des Rades eindringt, insbesondere so tief, dass es bis in die Felge des Rades eindringt und sich mit dieser verhakt. Das Radführungsmittel kann aber auch so ausgebildet sein, dass es sich unmittelbar mit der Felge verhakt, ohne erst den Reifen zu durchdringen.
Das Mittel zum Verhaken ist dabei bevorzugt ein am Radführungsmittel angeordnetes Anbauteil, wobei das Anbauteil vorzugsweise mittels einer Schraubverbindung am Radführungsmittel befestigt ist. Das Anbauteil kann aber auch mittels einer Klebverbindung, einer Schweißverbindung, einer Nietverbindung oder dergleichen, oder auch einer Kombination daraus, am Radführungsmittel befestigt sein. Die Ausbildung als Anbauteil hat den Vorteil, dass auf einfache Weise Fahrzeuge mit einer geeigneten Vorderwagenstruktur entsprechend nachgerüstet werden können.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das Radführungsmittel ein Teil eines Kühlergehäuses, insbesondere ein Teil des Motorkühlergehäuses. Die Verwendung eines bereits in der Vorderwagenstruktur vorhandenen Bauteils als Radführungsmittel wie beispielsweise eines Teils des Kühlergehäuses oder eines anderen, bereits vorhandenen Strukturbauteils, hat den Vorteil, dass kein zusätzlicher Bauraum für das Radführungsmittel bereitzustellen ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Vorderradaufhängung zumindest einen Lenker auf, durch den der Radträger mit dem Längsträger oder einem daran befestigten Achsträger gekoppelt ist, wobei der Lenker jeweils mit Gelenkverbindungen mit dem Radträger oder dem Achsträger verbunden ist, und die Vorderradaufhängung derart ausgebildet ist, dass bei Erreichen eines Einzelspurschwellwertes zumindest eine Gelenkverbindung des Lenkers gelöst wird. Dabei bewirkt das Lösen der Gelenkverbindung, dass der Lenker an dieser Gelenkverbindung freigelegt wird, das heißt im Rahmen des zur Verfügung stehenden Bauraums frei beweglich wird, so dass das Rad bei noch weiterer aufprallbedingter Verformung der Vorderwagenstruktur nach Erreichen des Einzelspurschwellwerts weg vom Fahrzeuginnenraum in Fahrzeuglängsrichtung bewegt werden kann und die Einzelspur noch weiter vergrößert werden kann. Das Lösen der Gelenkverbindung kann dabei durch ein Versagen der Gelenkverbindung aufgrund zu hoher Gelenkbelastungen ausgelöst werden bzw. indem im Bereich der Gelenkverbindung eine Sollbruchstelle vorgesehen ist, oder durch gezielte Maßnahmen, wie sie beispielsweise in der nicht vorveröffentlichten DE 10 2012 204 032 A1 oder der ebenfalls noch nicht veröffentlichten DE 10 2013 207 144.2 derselben Anmelderin beschrieben sind. Vorzugsweise wird dabei eine Gelenkverbindung eines Querlenkers gelöst, insbesondere die fahrzeugseitige Gelenkverbindung, das heißt die Gelenkverbindung am Achsträger bzw. am Längsträger.
Ein erfindungsgemäßes zweispuriges Fahrzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass es eine erfindungsgemäße Vorderwagenstruktur aufweist.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung auch aus den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels weiter erläutert, wobei die Erfindung dazu in den beigefügten Zeichnungen schematisch dargestellt ist. 1 zeigt einen Ausschnitt eines rechten Teils eines Vorderwagens eines Fahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorderwagenstruktur in Draufsicht mit einem erfindungsgemäßen Radführungsmittel in einem funktionsgemäßen Zustand der Vorderwagenstruktur vor einem Aufprall auf ein Hindernis, 2 die erfindungsgemäße Vorderwagenstruktur aus 1 in einem Verformungszustand bei Erreichen des Verformungsschwellwertes, und die 3 bis 5 einen gewünschten Verlauf der Radbewegung bei einer erfindungsgemäßen Vorderwagenstruktur aus den 1 und 2 infolge einer weiteren aufprallbedingten Verformung nach Überschreiten des Verformungsschwellwertes.
1 zeigt in schematischer Darstellung in Draufsicht einen Ausschnitt eines rechten Teils eines Vorderwagens eines erfindungsgemäßen zweispurigen Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Vorderwagenstruktur 1, mit einem Stoßfängersystem 2 mit einem Stoßfänger 13 und einer Vorderradaufhängung 5 in einem funktionsgemäßen Zustand der Vorderwagenstruktur 1 kurz vor einem Frontal-Off-Set-Aufprall des Fahrzeugs auf ein Hindernis H. In der in 1 dargestellten Situation überdeckt das Hindernis H nur einen geringen Teil der Fahrzeugbreite, in etwa nur 20% der Fahrzeugbreite. Insbesondere erstreckt sich das Hindernis H in Richtung Fahrzeugmitte nicht bis zum Deformationselement 4 und dem Längsträger 3, so dass das Hindernis H bei dem zu erwartenden Aufprall nicht auf das Deformationselement 4 und den Längsträger 3 treffen wird, sondern vielmehr daran vorbei und je nach Aufprallgeschwindigkeit mehr oder weniger tief in den Vorderwagen des Fahrzeugs eindringen wird, bis die Aufprallenergie vollständig absorbiert ist, was zu einer deutlichen Verformung der Vorderwagenstruktur 1 führen wird. Mit Hilfe der 2 bis 5 wird das Verhalten der erfindungsgemäßen Vorderwagenstruktur 1 für den in 1 gezeigten Aufprall im Folgenden erläutert, wobei in den 2 bis 5 das Hindernis H sowie der Stoßfänger 13 der besseren Übersicht wegen nicht mehr dargestellt sind.
Wie aus 1 ersichtlich ist, ist die Vorderradaufhängung 5 in Fahrzeuglängsrichtung L hinter dem rechtsseitigen Teil des Stoßfängers 13 und vor einem Fahrzeuginnenraum 12, der nach vorne hin im Wesentlichen durch eine Stirnwand 15 und nach außen hin durch einen Schweller 14 als Teil der Fahrzeugkarosserie begrenzt wird, angeordnet. In Fahrzeuglängsrichtung L linksseitig von der Vorderradaufhängung 5 befinden sich der Längsträger 3 sowie das Deformationselement 4. Die Vorderradaufhängung 5 umfasst einen Radträger 6, an dem ein rechtes Vorderrad 7 des Fahrzeugs befestigt ist, einen Querlenker 10 sowie einen Lenker 11, der als Zugstrebe wirkt.
Der Radträger 6 nimmt die hier nicht dargestellte Radlagerung und das Rad 7 auf und legt in Abhängigkeit von der Kinematik der unter anderem durch den Querlenker 10 und die Zugstrebe 11 bewirkten Kopplung des Radträgers 6 mit dem Längsträger 3 die Stellung des Rades 7 gegenüber dem Fahrzeug fest. Der Querlenker 10 und die Zugstrebe 11 sind dabei mittels Gelenkverbindungen 10a, 10b bzw. 11a, 11b auf bekannte Art und Weise, beispielsweise durch aus dem Stand der Technik bekannte Gummi- bzw. Elastomerlager, mit dem Längsträger 3 bzw. dem Radträger 6 verbunden.
Das Rad 7 ist der Einfachheit halber im Wesentlichen in einer Geradeausstellung dargestellt, obwohl es üblicherweise um eine geringe Einzelvorspur δ_v angestellt ist, insbesondere um δ_v = +10' bis +20', wobei die Einzelspur δ_v, das heißt der Winkel zwischen einer Radmittelebene 16 und einer parallel zur Fahrzeugmittelebene in Fahrzeuglängsrichtung L verlaufenden Ebene 17, des Rades 4 positiv ist (Vorspur), wenn die Radmittelebene 16 nach vorne hin zur Fahrzeugmittelebene hin verläuft (vgl. beispielsweise 3), das heißt nach vorne innen, und negativ (Nachspur), wenn sie nach vorne hin von der Fahrzeugmittelebene weg verläuft, das heißt nach vorne außen.
Das Stoßfängersystem 2 der erfindungsgemäßen Vorderwagenstruktur 1 umfasst dabei einen in dieser Darstellung nur angedeuteten Stoßfänger 13, einen Längsträger 3, ein in Verlängerung des Längsträgers 3 in Fahrzeuglängsrichtung L angeordnetes Deformationselement 4 sowie ein erfindungsgemäßes Radführungsmittel 8, das sich, wie in 1 gut erkennbar ist, in einem undeformierten Zustand der Vorderwagenstruktur im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung Q nach außen erstreckt und in einem Bereich vor dem Rad 7 angeordnet ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Radführungsmittel 8 durch einen Teil eines Kühlergehäuses eines Motorkühlers gebildet, das am Deformationselement 4 als einem sich in Fahrzeuglängsrichtung L erstreckenden Teil der Vorderwagenstruktur 1 befestigt ist. Das Kühlergehäuse 8 bzw. das Radführungsmittel 8 ist dabei solchermaßen am Deformationselement 4 befestigt bzw. angebunden, das es im Fall des hier beschriebenen Frontal-Off-Set-Aufpralls um eine Drehachse Z nach hinten innen in Richtung Rad 7 verschwenkt bzw. geklappt werden kann. Die Drehachse Z verläuft dabei im Wesentlichen senkrecht zur Fahrbahnebene und bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel außerdem in vorteilhafter Weise durch den Anbindungsbereich, in dem das Kühlergehäuse 8 bzw. das Radführungsmittel 8 an das Deformationselement 4 angebunden ist.
Auf einer radzugewandten Seite 8a des erfindungsgemäßen Radführungsmittels 8 ist bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel im Bereich des äußeren Endes des Radführungsmittels 8 bzw. des Kühlergehäuses 8 ein Anbauteil angeschraubt mit Mitteln 9 zum Verhaken des Radführungsmittels 8 mit dem Rad 7 in Form eines Zahnprofils 9. Das Zahnprofil 9 weist in diesem Fall Zähne aus gehärtetem Stahl auf, wobei die Zähne jeweils pyramidenförmig ausgebildet sind und scharfkantig bzw. spitz angeschliffen sind, so dass ein einfaches Eindringen bzw. Durchdringen in den Reifen bzw. durch das Reifenprofil ermöglicht wird. Dabei sind die Zähne so lang, dass sie bis zur Felge reichen und sich mit dieser verhaken. Mit dem beschriebenen Radführungsmittel 8 kann somit auf einfache Art und Weise ein Verhaken mit dem Rad 7 und dadurch ebenfalls auf einfache Art und Weise ein Verschwenken des Rades 7 bewirkt werden.
2 zeigt die erfindungsgemäße Vorderwagenstruktur 1 aus 1 nach dem Aufprall auf das Hindernis H bei Erreichen des Verformungsschwellwertes, bei dem sich erfindungsgemäß das Mittel 9 zum Verhaken bzw. das Zahnprofil 9 bei Erreichen des Verformungsschwellwertes mit dem Rad 7 verhakt hat. Durch das Auftreffen des Hindernisses H auf die Vorderwagenstruktur 1 und eine dadurch wirkende Aufprallkraft F ist die Vorderwagenstruktur 1 bzw. sind Teile davon solchermaßen verformt worden, dass das Kühlergehäuse 8 und damit das Radführungsmittel 8 um die Drehachse Z nach hinten innen verschwenkt bzw. geklappt worden ist. Dadurch ist das Zahnprofil 9 mit dem Rad 7, genauer mit einem hier nicht gezeigten Reifen bzw. dem Reifenprofil und der Felge in Eingriff gebracht worden und hat sich mit dem Rad 7 verhakt.
Das mittels der durch das Zahnprofil 9 bewirkte Verhaken des Radführungsmittels 8 mit dem Rad 7 führt dazu, dass bei weiterer aufprallbedingter Verformung, also nach Erreichen des Verformungsschwellwertes bzw. bei dessen Überschreiten, durch die weiterhin wirkende Aufprallkraft F ein auf das Kühlergehäuse 8 bzw. das Radführungsmittel 8 um die Drehachse Z aufgebrachtes Drehmoment M auf das Rad 7 übertragen wird. Dadurch entsteht aufgrund der Kinematik der Vorderradaufhängung 5 ein Drehmoment M' am Rad 7, das eine Rotation des Rades 7 um eine hier nicht dargestellte Spreizachse der Vorderradaufhängung 5 bewirkt, so dass die Einzelspur δ_v des Rades 7 vergrößert wird (δ_v > 0), wie in 3 dargestellt ist. Das Rad 7 dreht also ein bzw. eine vordere Außenkante des Rades 7 wird nach innen bewegt und eine hintere Außenkante des Rades 7 wird weg vom Fahrzeuginnenraum 12 in Richtung Schweller 14 verlagert bzw. verschwenkt.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Zähne dabei solchermaßen am Radführungsmittel 8 angeordnet, dass sie beim Verschwenken des Radführungsmittels 8 mit der vorderen Außenkante des Rades 7 in Eingriff gebracht werden und sich dort verhaken. Das Radführungsmittel 8 kann aber auch derart ausgebildet sein, dass es sich beispielsweise mit dem Rad 7 an der vorderen äußeren Flanke des Reifens bzw. der Felge in diesem Bereich des Rades 7 verhakt. Wesentlich ist nur, dass das Verhaken bewirkt, das ein aufprallbedingtes, die Einzelspur δ_v des Rades 7 vergrößerndes Drehmoment M' auf das Rad 7 übertragbar ist, so dass das Rad 7 nach außen verschwenkt werden kann und das Risiko einer Intrusion des Rades 7 in die Stirnwand 15 und damit den Fahrzeuginnenraum 12 verringert werden kann.
4 zeigt die erfindungsgemäße Vorderwagenstruktur 1 aus den 1 bis 3 in einem noch späteren Verformungszustand nach einer noch weiteren aufprallbedingten Verformung der Vorderwagenstruktur 1 gegenüber der Darstellung in 3, wobei die Vorderwagenstruktur 1 dabei in einem Verformungszustand bei Erreichen eines Einzelspurschwellenwertes δ_vSchwell dargestellt ist. Aufgrund der bei Erreichen des Einzelspurschwellwerts δ_vSchwell an der Gelenkverbindung 10a auftretenden großen Kräfte ist dabei die Gelenkverbindung 10a gelöst worden bzw. ist insbesondere die fahrzeugseitige Lageraufnahme des Querlenkers 10 gebrochen, was in 4 prinzipartig dargestellt ist. Das Vergrößern der Einzelspur δ_v bis auf den Einzelspurschwellwert δ_vSchwell hat eine große Zugbelastung auf die fahrzeugseitige Lageraufnahme des Querlenkers 10 im Bereich der Gelenkverbindung 10a bewirkt und letztendlich zum Versagen der Lageraufnahme und damit zum Lösen der Gelenkverbindung 10a geführt.
Dadurch ist der Querlenker 10 im Bereich der Gelenkverbindung 10a freigelegt worden, das heißt frei beweglich geworden und nicht mehr mit dem Längsträger verbunden, so dass das Rad 7 bei einer weiteren aufprallbedingten Verformung der Vorderwagenstruktur 1 weg vom Fahrzeuginnenraum 12 in Fahrzeuglängsrichtung L nach hinten bewegt werden kann und die hintere Außenkante des Rades 7 nicht mehr durch den Querlenker 10 nach innen gezogen wird. Dadurch kann die Einzelspur δ_v noch weiter vergrößert werden, was im Ergebnis beispielhaft in 5 dargestellt ist.
Dabei zeigt 5 die erfindungsgemäße Vorderwagenstruktur 1 aus den 1 bis 4 in einem Verformungszustand, bei dem das Rad 7 infolge des Aufpralls in Fahrzeuglängsrichtung L bereits nach hinten verschoben worden ist und dabei so weit nach außen geschwenkt worden ist bzw. die Einzelspur δ_v so weit vergrößert worden ist, dass das Rad 7 bei noch weiterer aufprallbedingter Verformung nach hinten außen am Fahrzeug abgleiten bzw. am Fahrzeug vorbei gleiten kann, was eine weitere und damit erhöhte bzw. verbesserte Absorption der Aufprallenergie ermöglicht. Dies wurde durch ein gezieltes Vergrößern der Einzelspur δ_v des Rades 7 in Verbindung mit dem Lösen der Gelenkverbindung 10a und einer entsprechenden Kinematik der Vorderradaufhängung 5 erreicht. Dadurch kann eine Intrusion des Rades 7 in den Fahrzeuginnenraum 12 wirkungsvoll verhindert werden.
Selbstverständlich ist eine Vielzahl konstruktiver Abwandlungen zu dem erläuterten Ausführungsbeispiel möglich, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Vorderwagenstruktur
2: Stoßfängersystem
3: Längsträger
4: Deformationselement
5: Vorderradaufhängung
6: Radträger
7: Rad
8: Kühlergehäuse als Radführungsmittel
8a: radzugewandte Seite des Radführungsmittels
9: Mittel zum Verhaken in Form eines Zahnprofils
10: Querlenker
10a: fahrzeugseitige Gelenkverbindung des Querlenkers
10b: radseitige Gelenkverbindung des Querlenkers
11: Zugstrebe
11a: fahrzeugseitige Gelenkverbindung der Zugstrebe
11b: radseitige Gelenkverbindung der Zugstrebe
12: Fahrzeuginnenraum
13: Stoßfänger
14: Schweller
15: Stirnwand
16: Radmittelebene
17: Ebene parallel zu einer Fahrzeugmittelebene
F: Aufprallkraft
H: Hindernis
L: Fahrzeuglängsrichtung
M: Drehmoment, das auf das Radführungsmittel wirkt
M': Drehmoment, das vom Radführungsmittel auf das Rad übertragen wird
Q: Fahrzeugquerrichtung
Z: Drehachse des Radführungsmittels
δ_v: Einzelspur
δ_vSchwell: Einzelspurschwellwert

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 2257940 A [0002]
DE 19836851 [0002]
DE 102011004105 A1 [0002]
EP 0502799 A1 [0002]
DE 102004036332 A1 [0002, 0003]
DE 102012204032 A1 [0020]
DE 102013207144 [0020]

Claims

Vorderwagenstruktur (1) für ein zweispuriges Fahrzeug umfassend – ein Stoßfängersystem (2), das zumindest einen Längsträger (3) sowie ein in Verlängerung des Längsträgers (3) in Fahrzeuglängsrichtung (L) vor dem Längsträger (3) angeordnetes Deformationselement (4) aufweist, – eine Vorderradaufhängung (5), die ein an einem Radträger (6) befestigtes Rad (7) aufweist, und – ein Radführungsmittel (8), wobei das Radführungsmittel (8) zumindest an einem sich in Fahrzeuglängsrichtung (L) erstreckenden Teil des Stoßfängersystems (2) in einem Bereich vor dem Rad (7) an das Stoßfängersystem (2) angebunden ist und sich in einem undeformierten Zustand der Vorderwagenstruktur (1) im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung (Q) weg vom Stoßfängersystem (2) nach außen erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass das Radführungsmittel (8) solchermaßen ausgebildet ist, dass es sich mit dem Rad (7) verhakt, wenn eine Verformung der Vorderwagenstruktur (1) infolge eines Aufpralls auf ein Hindernis (H) einen definierten Verformungsschwellwert überschreitet, wobei das Verhaken ausgelöst wird, indem das Radführungsmittel (8) durch die Verformung der Vorderwagenstruktur (1) infolge des Aufpralls nach hinten innen zum Rad (7) verlagert wird, und wobei das Verhaken bewirkt, dass durch ein weiteres Verlagern des Radführungsmittels (8) infolge einer weiteren aufprallbedingten Verformung der Vorderwagenstruktur (1) ein Drehmoment (M') derart auf das Rad (7) aufbringbar ist, dass eine Einzelspur (δ_v) des Rades vergrößerbar ist.
Vorderwagenstruktur (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Radführungsmittel (8) durch die Verformung der Vorderwagenstruktur (1) infolge des Aufpralls nach hinten innen zum Rad (7) verlagert wird, indem das Radführungsmittel (8) um eine im Wesentlichen senkrecht zur Fahrbahnebene verlaufende Drehachse (Z) nach hinten innen verschwenkt wird, wobei vorzugsweise die Drehachse (Z) durch einen Anbindungsbereich verläuft, an dem das Radführungsmittel (8) an dem sich in Fahrzeuglängsrichtung (L) erstreckenden Teil des Stoßfängersystems (2) angebunden ist.
Vorderwagenstruktur (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Radführungsmittel (8) auf seiner radzugewandten Seite (8a) zumindest ein Mittel (9) zum Verhaken mit dem Rad (7) aufweist, vorzugsweise ein Zahnprofil.
Vorderwagenstruktur (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (9) zum Verhaken mit dem Rad (7) ein am Radführungsmittel (8) angeordnetes Anbauteil ist.
Vorderwagenstruktur (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Radführungsmittel (8) ein Teil eines Kühlergehäuses ist, insbesondere ein Teil des Motorkühlergehäuses.
Vorderwagenstruktur (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderradaufhängung (5) zumindest einen Lenker (10) aufweist, durch den der Radträger (6) mit dem Längsträger (3) oder einem daran befestigten Achsträger gekoppelt ist, wobei der Lenker (10) jeweils mittels Gelenkverbindungen (10a, 10b) mit dem Radträger (6) und dem Längsträger (3) oder dem Achsträger verbunden ist, und die Vorderradaufhängung (5) derart ausgebildet ist, dass bei Erreichen eines Einzelspurschwellwertes δ_vSchwell zumindest eine der Gelenkverbindungen (10a, 10b) des Lenkers (10) gelöst wird, wobei das Lösen der Gelenkverbindung (10a) bewirkt, dass das Rad (7) bei noch weiterer aufprallbedingter Verformung der Vorderwagenstruktur (1) nach Erreichen des Einzelspurschwellwerts δ_vSchwell weg vom Fahrzeuginnenraum (12) in Fahrzeuglängsrichtung (L) nach hinten bewegbar ist und die Einzelspur (δ_v) noch weiter vergrößerbar ist.
Zweispuriges Fahrzeug mit einer Vorderwagenstruktur (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderwagenstruktur (1) nach Anspruch 1 ausgebildet ist.