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Vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein zweispuriges Kraftfahrzeug, mit einer crashoptimierten Radaufhängung und einem entsprechend optimierten Vorderachsträger der Karosserie.
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Bei einem Fahrzeug, insbesondere mit kurzem Überhang nach vorne, wird der Deformationsweg in der Knautschzone bei einem Crash im Wesentlichen durch das Rad, das beim Crash auf den Schweller trifft, bestimmt. Der Deformationsweg bestimmt wiederum über die Fahrzeugbeschleunigung die Insassenbelastung.
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Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Fahrzeug anzugeben, dass eine für den Crash optimierte Radaufhängung und Karosserie aufweist. Gleichzeitig soll das Fahrzeug in der Herstellung kostengünstig und leichtbauend sein.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Die abhängigen Ansprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zum Gegenstand.
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Im Rahmen der Erfindung wurde berücksichtigt, dass bei einem Fahrzeug der zur Verfügung stehende Deformationsweg wesentlich dadurch begrenzt wird, dass die Räder an der Karosserie anstehen. Insbesondere ist dies der Fall bei einem Fahrzeug mit einem kurzen Vorbau und/oder bei einem Fahrzeug ohne Frontmotor. Während des Crashs stehen die Räder beispielsweise an dem Schweller der Karosserie oder einer Stirnwand des Radhauses an. Erfindungsgemäß wird ein Fahrzeug vorgeschlagen, insbesondere ein zweispuriges Kraftfahrzeug. An dem Fahrzeug ist eine Längsachse definiert. Die Längsachse erstreckt sich in Fahrzeugmitte und in Fahrtrichtung. Senkrecht auf der Längsachse steht eine horizontale Querachse. Ferner ist eine erste Richtung definiert. Die erste Richtung verläuft diagonal zwischen der Längsachse und der Querachse und in Fahrtrichtung betrachtet von außen nach innen. Die erste Richtung verläuft somit von der linken oder rechten Außenseite des Fahrzeugs nach innen auf die Längsachse zu. Die Karosserie umfasst erfindungsgemäß einen ersten Diagonalträger, der in der ersten Richtung verläuft. Insbesondere sind zwei erste Diagonalträger vorgesehen, jeweils einer für die linke Fahrzeughälfte und für die rechte Fahrzeughälfte.
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Ferner umfasst das Fahrzeug eine Radaufhängung. Die erfinderischen Gedanken können hier anhand einer Radaufhängung, beispielsweise einer vorderen linken Radaufhängung beschrieben werden. Vorteilhafterweise umfasst das Fahrzeug zwei vordere und zwei hintere Radaufhängungen, wobei die beiden vorderen erfindungsgemäß ausgebildet sind. Die einzelne Radaufhängung weist einen Radträger zur Aufnahme eines Rades auf. Des Weiteren ist ein Querlenker zur Verbindung des Radträgers mit dem ersten Diagonalträger vorgesehen. Der Querlenker ist an einem Querlenkeranbindungspunkt mit dem ersten Diagonalträger verbunden. Der erste Diagonalträger ist derart mit der restlichen Karosserie verbunden und innerhalb des Fahrzeugs angeordnet, sodass bei einem Crash und der damit einhergehenden Deformation des Fahrzeuges, sich der Querlenkeranbindungspunkt nach hinten und nach außen verschiebt, um so das Rad gezielt zu lenken. Der Querlenkeranbindungspunkt verschiebt sich beim Crash also bezüglich der Fahrtrichtung nach hinten und seitlich nach außen. Dadurch wirkt über den Querlenker eine Lenkbewegung auf den Radträger und das Rad. Somit kann während des Crashs das Rad gezielt gelenkt werden und in eine für den Crash optimale Stellung gebracht werden.
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Insbesondere wird hier ein Frontalcrash betrachtet, wobei die Crashenergie über ein Stoßfängersystem auf den ersten Diagonalträger übertragen wird. Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug kann durch die diagonale Anordnung des ersten Diagonalträgers der Querlenkeranbindungspunkt im Fall eines Crashs sehr früh nach hinten und außen verschoben werden, sodass es zu einer Lenkbewegung des Rades kommt, noch bevor der vordere Bereich des Fahrzeuges vollständig deformiert ist. Dadurch kann das Rad beispielsweise an einem Schweller vorbeibewegt werden.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Querlenker derart am Radträger angeordnet ist, um bei der Verschiebung des Querlenkeranbindungspunktes das Rad in Richtung Vorspur zu lenken. Bei der Verschiebung des Querlenkeranbindungspunktes nach hinten und außen bewegt sich somit ein vorderer Bereich des Rades nach innen und ein hinterer Bereich des Rades nach außen. Dadurch kann das Rad am Schweller vorbeigeführt werden oder es wird zumindest die Überdeckung von Rad und Schweller reduziert.
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Vorteilhafterweise umfasst die Karosserie einen zweiten Diagonalträger. Insbesondere ist für die hinke und rechte Fahrzeughälfte jeweils ein zweiter Diagonalträger vorgesehen. Der zweite Diagonalträger verläuft in einer zweiten Richtung. Die zweite Richtung ist diagonal zwischen der Längsachse und der Querachse definiert und verläuft in Fahrtrichtung betrachtet von innen nach außen. Ein hinteres Ende des zweiten Diagonalträgers ist an einem ersten Anbindungspunkt mit dem ersten Diagonalträger verbunden. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der erste Anbindungspunkt in Fahrtrichtung betrachtet vor dem Querlenkeranbindungspunkt liegt. Der zweite Diagonalträger wird genutzt, um den ersten Diagonalträger bei Deformation des Fahrzeugs zu knicken. Dadurch, dass der zweite Diagonalträger den ersten Diagonalträger vor dem Querlenkeranbindungspunkt knickt, bewegt sich der Querlenkeranbindungspunkt nach außen.
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Der erste Diagonalträger und/oder der zweite Diagonalträger sind vorzugsweise an ihren vorderen Enden mit einem Stoßfängersystem des Fahrzeugs verbunden. Insbesondere ragt dabei der zweite Diagonalträger weiter nach vorne, sodass bei einem Frontalcrash zunächst eine Kraft auf den zweiten Diagonalträger wirkt. Dadurch kann der zweite Diagonalträger den ersten Diagonalträger knicken, noch bevor eine wesentliche Krafteinwirkung über das Stoßfängersystem auf den ersten Diagonalträger erfolgt.
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Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Karosserie einen dritten Diagonalträger umfasst. Insbesondere ist jeweils ein dritter Diagonalträger für die linke und rechte Fahrzeughälfte vorgesehen. Der dritte Diagonalträger verläuft in einer dritten Richtung. Die dritte Richtung entspricht in ihrer Orientierung der zweiten Richtung. An einem zweiten Anbindungspunkt ist ein vorderes Ende des dritten Diagonalträgers mit dem ersten Diagonalträger verbunden. An einem dritten Anbindungspunkt ist ein hinteres Ende des dritten Diagonalträgers mit der restlichen Karosserie, insbesondere einem Längsträger der Karosserie, verbunden. Insbesondere ist vorgesehen, dass der zweite Anbindungspunkt in etwa mit dem Querlenkeranbindungspunkt zusammenfällt. Im Betrieb des Fahrzeuges gibt der dritte Diagonalträger dem ersten Diagonalträger und somit dem Querlenkeranbindungspunkt die ausreichende Steifigkeit.
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Vorteilhafterweise ist an einem vierten Anbindungspunkt ein hinteres Ende des ersten Diagonalträgers mit der restlichen Karosserie, insbesondere einem Schweller, verbunden. Auch dieser vierte Anbindungspunkt ist im Wesentlichen aufgrund der benötigten Steifigkeit im Betrieb des Fahrzeuges vorteilhaft.
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Der zweite Anbindungspunkt, der dritte Anbindungspunkt und/oder der vierte Anbindungspunkt sind vorteilhafterweise derart ausgebildet, um sich bei einem Crash vor oder während der Verschiebung des Querlenkeranbindungspunktes zu lösen. Die Verschiebung des Querlenkeranbindungspunktes nach hinten und nach außen wird also zum einen dadurch ermöglicht, dass die unterschiedlichen Diagonalträger sich verformen können. Zum anderen wird diese Bewegung des Querlenkeranbindungspunktes ermöglicht, da der zweite, dritte und/oder vierte Anbindungspunkt sich lösen können.
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Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass am zweiten, dritten und/oder vierten Anbindungspunkt eine pyrotechnische Vorrichtung angeordnet ist. Im Crashfall kann diese pyrotechnische Vorrichtung durch eine lokale und gezielte Explosion den jeweiligen Anbindungspunkt lösen.
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Die drei Diagonalträger sind vorteilhafterweise Bestandteile eines Vorderachsträgers der Karosserie. Dieser Vorderachsträger ist über die entsprechenden Anbindungspunkte mit der restlichen Karosserie, insbesondere den Längsträgern und Schwellern der Karosserie verbunden.
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Vorteilhafterweise umfasst das beschriebene Fahrzeug keinen Frontmotor. Insbesondere bei diesen Fahrzeugen kommt es zu einer relativ schnellen Deformation des vorderen Bereichs des Fahrzeuges und somit zu einem Anstehen des Rades am Schweller. Bei dieser Art von Fahrzeugen wird die Erfindung besonders bevorzugt angewendet.
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Das Fahrzeug umfasst vorteilhafterweise eine Lenkanordnung, beispielsweise mit einem Lenkgetriebe, die über entsprechende Spurstangen mit den beiden vorderen Radaufhängungen verbunden ist. Neben dem Querlenker umfasst die einzelne Radaufhängung vorteilhafterweise eine Zugstange zur Verbindung des Radträgers mit der Karosserie.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
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1 eine schematische Draufsicht eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen Fahrzeuges gemäß einem Ausführungsbeispiel vor einer Deformation,
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2 das Fahrzeug nach 1 nach einer ersten Deformationsphase,
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3 das Fahrzeug nach 1 nach einer zweiten Deformationsphase, und
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4 das Fahrzeug nach 1 nach einer dritten Deformationsphase.
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Anhand der 1 bis 4 wird ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeuges 1 beschrieben. 1 zeigt in schematisch vereinfachter Ansicht einen vorderen Bereich des Fahrzeuges 1 vor einer Deformation. In den 2, 3, und 4 werden drei unterschiedliche Zustände des Fahrzeuges beschrieben, die während einem Frontalcrash des Fahrzeuges 1 mit dem dargestellten Hindernis 26 auftreten.
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Gemäß den Figuren umfasst das Fahrzeug 1 eine Karosserie 2. Von der Karosserie 2 sind die Schweller 6, zwei Längsträger 27 und ein Vorderachsträger 3 dargestellt.
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Entsprechend der Fahrtrichtung ist eine Längsachse 4 in der Mitte des Fahrzeuges 1 definiert. Senkrecht zur Längsachse 4 steht eine Querachse 5.
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Des Weiteren ist eine erste Richtung 7 definiert. Die erste Richtung 7 verläuft diagonal zwischen der Längsachse 4 und der Querachse 5 sowie von außen nach innen in Fahrtrichtung betrachtet. Eine zweite und dritte Richtung 8, 28 verlaufen ebenfalls diagonal zwischen der Längsachse 4 und der Querachse 5. Allerdings sind die zweite und dritte Richtung 8, 28 in Fahrtrichtung betrachtet von innen nach außen definiert. Insbesondere schneiden sich die erste und zweite Richtung 7, 8 mit einem Winkel zwischen 20 und 60 Grad.
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Im Folgenden wird im Wesentlichen der Aufbau des Fahrzeuges 1 in der vorderen linken Hälfte beschrieben. Wie die Figuren zeigen, ist jedoch auch die vordere rechte Hälfte des Fahrzeuges 1 entsprechend symmetrisch zur linken Hälfte aufgebaut.
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Der Vorderachsträger 3 der Karosserie 2 weist einen ersten Diagonalträger 9 auf. Der erste Diagonalträger 9 verläuft in der ersten Richtung 7. Des Weiteren ist ein zweiter Diagonalträger 10 vorgesehen. Der zweite Diagonalträger 10 verläuft in der zweiten Richtung 8. Darüber hinaus ist ein dritter Diagonalträger 11 in der dritten Richtung 28 vorgesehen.
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Der erste Diagonalträger 9 der linken Fahrzeughälfte ist über einen Querträger 21 mit dem ersten Diagonalträger 9 der rechten Fahrzeughälfte verbunden.
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Die Figuren zeigen im Detail die Ausgestaltung einer linken Radaufhängung 12. Die rechte Radaufhängung ist entsprechend gleich aufgebaut:
Die Radaufhängung 12 umfasst einen Radträger 13. An dem Radträger 13 ist ein Rad 14 befestigt. Über einen Querlenker 15 ist der Radträger 13 mit dem ersten Diagonalträger 9 verbunden. Des Weiteren ist eine Zugstange 16 vorgesehen, die den Radträger 13 mit der Karosserie 2 verbindet. In Fahrzeugmitte befindet sich ein Lenkgetriebe 17. Das Lenkgetriebe 17 ist über zwei Spurstangen 18 mit der linken und rechten Radaufhängung 13 verbunden.
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An einem Querlenkeranbindungspunkt 19 ist der Querlenker 15 mit dem ersten Diagonalträger 9 verbunden. An einem ersten Anbindungspunkt 20 ist ein hinteres Ende des zweiten Diagonalträgers 10 mit dem ersten Diagonalträger 9 verbunden. An einem zweiten Anbindungspunkt 22 ist ein vorderes Ende des dritten Diagonalträgers 11 mit dem ersten Diagonalträger 9 verbunden. An einem dritten Anbindungspunkt 23 ist das hintere Ende des dritten Diagonalträgers 11 mit einem der Längsträger 27 verbunden. An einem vierten Anbindungspunkt 24 ist ein hinteres Ende des ersten Diagonalträgers 9 mit der Karosserie 2, insbesondere dem Schweller 6, verbunden. Die ersten und zweiten Diagonalträger 9, 10 gehen an ihren vorderen Enden in ein Stoßfängersystem 25 über.
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Der zweite Anbindungspunkt 20 befindet sich in Fahrtrichtung betrachtet vor dem Querlenkeranbindungspunkt 19. Bei einer auf den zweiten Diagonalträger 10 wirkenden Kraft, beispielsweise bei einem Frontalcrash auf das dargestellte Hindernis 26, kann der zweite Diagonalträger 10 den ersten Diagonalträger 9 am ersten Anbindungspunkt 20 nach innen deformieren, insbesondere knicken.
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2 zeigt die erste Phase einer Deformation bei einem Crash gegen das Hindernis 26. In dieser ersten Phase wird lediglich das Stoßfängersystem 25 deformiert.
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In einer zweiten Phase gemäß 3 erfolgt über den zweiten Diagonalträger 10 eine Krafteinwirkung auf den ersten Anbindungspunkt 20. Dadurch wird der erste Diagonalträger 9 nach innen geknickt. Gleichzeitig erfolgt eine Verschiebung des gesamten Vorderachsträgers nach hinten. Des Weiteren erfolgt in dieser Phase ein Loslösen des dritten Anbindungspunktes 23 und des vierten Anbindungspunktes 24 von der Karosserie 2. Durch die beschriebene Deformation bewegt sich der Querlenkeranbindungspunkt 19 nach hinten und nach außen. Diese Bewegung wird über den Querlenker 15 auf den Radträger 13 übertragen. Somit kommt es zu einem Lenken des Rades 14.
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4 zeigt eine noch weiter fortgeschrittene Deformation. Bei einem herkömmlichen Fahrzeug würde in diesem Zustand das Rad 14 am Schweller 6 anstehen. Dadurch, dass jedoch erfindungsgemäß das Rad 14 über die Verschiebung des Querlenkeranbindungspunktes 19 gelenkt wurde, kann bei dieser fortgeschrittenen Deformation gemäß 4 das Rad 14 am Schweller 6 vorbeigeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Karosserie
- 3
- Vorderachsträger
- 4
- Längsachse
- 5
- Querachse
- 6
- Schweller
- 7
- erste Richtung
- 8
- zweite Richtung
- 9
- erster Diagonalträger
- 10
- zweiter Diagonalträger
- 11
- dritter Diagonalträger
- 12
- Radaufhängung
- 13
- Radträger
- 14
- Rad
- 15
- Querlenker
- 16
- Zugstange
- 17
- Lenkgetriebe
- 18
- Spurstange
- 19
- Querlenkeranbindungspunkt
- 20
- erster Anbindungspunkt
- 21
- Querträger
- 22
- zweiter Anbindungspunkt
- 23
- dritter Anbindungspunkt
- 24
- vierter Anbindungspunkt
- 25
- Stoßfängersystem
- 26
- Hindernis
- 27
- Längsträger
