DE102018208784B4 - Deformationsstruktur für den Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Deformationsstruktur für den Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs Download PDF

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Abstract

Deformationsstruktur für den Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs, wobei die Deformationsstruktur (6, 6.1, 6.2) zwei in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Längsträger (10, 11) und einen einem aufprallenden Hindernis (2.1, 2.2, 2.3) zugewandten ersten Querträger (12) und einen einem aufprallenden Hindernis (2.1, 2.2, 2.3) abgewandten zweiten Querträger (13) aufweist, wobei der erste und der zweite Querträger (12, 13) quer zu den Längsträgern (10, 11) verlaufen und Längsträger (10, 11) und Querträger (12, 13) so zueinander angeordnet und miteinander verbunden sind, dass diese einen Rahmen bilden und der Rahmen durch eine zwischen den beiden Längsträgern (10, 11) angeordnete, die Querträger (12, 13) gegeneinander abstützende Verstärkungsstruktur in Fahrzeuglängsrichtung zusätzlich abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rahmen wenigstens eine Strebenanordnung (15, 24, 15.1, 24.1) und/ oder Hebelanordnung (26 - 33) direkt oder indirekt abgestützt ist, die bei einem Frontalaufprall mit vollständiger Überdeckung auf die Verstärkungsstruktur (20, 14, 21) wirkt, derart dass die Strebenanordnung (15, 24, 15.1, 24.1) und/ oder Hebelanordnung (26 - 33) die Verstärkungsstruktur (20, 14, 21) so verformt und/ oder verlagert, dass deren Abstützwirkung kollabiert und wobei die Strebenanordnung (15, 24, 15.1, 24.1) und/ oder Hebelanordnung (26 - 32) bei einem mittigen Aufprall mit geringer Überdeckung die Abstützwirkung der Verstärkungsstruktur (20, 14, 21) nicht verändert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Deformationsstruktur für den Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Bei Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftfahrzeugen, werden aufgrund der hohen gefahrenen Geschwindigkeiten höchste Anforderungen an den Insassenschutz gestellt. Um bei einem Aufprall der Fahrzeugfront auf ein Hindernis den Insassen ausreichenden Schutz zu bieten, ist üblicherweise eine sehr steif ausgeführte Fahrgastzelle vorgesehen, der eine sogenannte Knautschzone vorgelagert ist. Die Knautschzone muss dabei unterschiedlichen Lastfällen gewachsen sein und die dabei auftretenden Kräfte durch Verformung der die Knautschzone bildenden Struktur abtragen. Die angesprochenen unterschiedlichen Lastfälle lassen sich in drei Kategorien einteilen, das Aufprallen auf ein Hindernis bei geringer seitlicher Überdeckung der Front des Kraftfahrzeugs durch das Hindernis, das mittige Aufprallen der Fahrzeugfront auf ein pfahlförmiges Hindernis und das Aufprallen der Fahrzeugfront auf ein breites, die Fahrzeugfront vollständig überdeckendes Hindernis.
  • Bei konventionellen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor ist häufig neben zwei Längsträgern, die Teil der Karosserie sein konnten, ein Querträger vor dem Aggregat aus Verbrennungsmotor und Getriebe vorgesehen. Weiter ist im Bereich der vorderen Spritzwand ein Tunnel angeordnet, der es dem Aggregat ermöglicht, im Fall eines Frontalaufpralls unterhalb des Tunnels abzutauchen und somit nicht die Fahrgastzelle zu beschädigen. Bei einem mittigen Aufprallen der Fahrzeugfront auf ein pfahlförmiges Hindernis wird das Aggregat, das eine große Massenträgheit aufweist, unter die Fahrgastzelle geschoben und so die Aufprallenergie abgetragen.
  • Im Zuge der Einführung elektrisch betriebener Kraftfahrzeuge fehlt ein Aggregat, das im angesprochen Lastfall für das Abtragen der Aufprallenergie sorgen könnte und muss durch eine Kräfte absorbierende mittige Stützstruktur ersetzt werden, wie sie beispielsweise aus der DE 10 2014 110 687 A1 bekannt ist. Dort ist ein Vorderwagen beschrieben, der als verformbare lastabtragende Struktur im Wesentlichen zwei in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Längsträger vorsieht, die durch zwei Querträger verbunden sind. Zum Abtragen zentral einwirkender Kräfte ist unter anderem eine mittig in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Strebe beschrieben, die den vorderen Querträger gegen den hinteren Querträger abstützt. In der Praxis hat sich jedoch bei derartigen mittigen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Strukturen gezeigt, dass diese für den Lastfall eines mittigen Aufprallens der Fahrzeugfront auf ein pfahlförmiges Hindernis sehr steif ausgelegt werden müssen, um die kinetische Energie durch Verformung abzubauen. Diese steife Auslegung führt aber zu einem Zielkonflikt. Für den Lastfall eines Aufprallens der Fahrzeugfront auf ein breites, die Fahrzeugfront vollständig überdeckendes Hindernis, reichen die auf die mittige, in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende steife Struktur wirkenden Kräfte nicht aus, diese zu verformen, so dass die steife Struktur oder Teile davon in die Fahrgastzelle eindringen können oder unter die Fahrgastzelle geschoben werden und in den bei Elektrofahrzeugen üblicherweise dort angeordneten Traktionsakkumulator eindringt. Im ersten Fall ist eine Gefährdung der Fahrgäste unmittelbar gegeben, im zweiten Fall durch einen sich eventuell entwickelnden Brand oder durch hohe elektrische Spannungen, die Insassen und evtl. Helfer gefährden können.
  • Aus der DE 10 2014 212 050 A1 ist eine Anordnung zum Absorbieren von frontal auf ein Kraftfahrzeug einwirkender Aufprallenergie oder Kraft bekannt. Die DE 10 2007 023 392 A1 offenbart eine gattungsgemäße Deformationsstruktur. Es ist ein Schutzgehäuse für eine Batterie in einem Kraftfahrzeug mit zwei Querwänden und zwei Längswänden vorgesehen, die zusammen eine seitliche Einfassung für einen Batterieaufnahmeraum bilden, wobei das Schutzgehäuse im Einbauzustand in einem Einbauraum des Fahrzeugs an wenigstens einem Längsträger des Fahrzeugs befestigt ist. Um die Gefahr einer Beschädigung der Batterie im Crashfall zu reduzieren, sind die Querwände und die Längswände jeweils durch separate Bauteile gebildet, die zur Einfassung zusammengebaut sind, wobei sich der Einbauraum zwischen zwei Längsträgern des Fahrzeugraums befindet und die Einfassung an beiden Längsträgern befestigt ist. Aus der US 2012 / 0 248 820 A1 ist eine Frontstruktur einer Fahrzeugkarosserie bekannt. Die DE 10 2010 018 729 A1 offenbart eine Zusatzstruktur für eine Knautschzone einer Personenkraftwagen-Karosserie. Aus der US 2012 / 0 313 398 A1 ist eine Frontverbindungsstruktur für eine Fahrzeugkarosserie bekannt.
  • Ausgehend von der vorstehend beschriebenen Situation ist es Aufgabe der Erfindung, unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik eine Deformationsstruktur für den Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, bei der eine die Querträger gegeneinander abstützende, steife Verstärkungsstruktur mittig in Fahrzeuglängsrichtung vorgesehen ist und für den Lastfall eines Aufprallens der Fahrzeugfront auf ein breites, die Fahrzeugfront vollständig überdeckendes Hindernis, Vorkehrungen getroffen sind, ein Eindringen der Verstärkungsstruktur in die Fahrgastzelle oder den Traktionsakkumulator sicher zu verhindern.
  • Ausgegangen wurde von einer Deformationsstruktur für den Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs, wobei die Deformationsstruktur zwei in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Längsträger und einen einem aufprallenden Gegenstand zugewandten ersten Querträger und einen einem aufprallenden Gegenstand abgewandten zweiten Querträger aufweist. Der erste und der zweite Querträger verlaufen dabei quer zu den Längsträgern. Längsträger und Querträger sind so zueinander angeordnet und miteinander verbunden, dass diese einen Rahmen bilden und der Rahmen durch eine zwischen den beiden Längsträgern angeordnete, die Querträger gegeneinander abstützende Verstärkungsstruktur in Fahrzeuglängsrichtung zusätzlich abgestützt ist.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass an dem Rahmen wenigstens eine Strebenanordnung und/ oder Hebelanordnung direkt oder indirekt abgestützt ist, die bei einem Frontalaufprall mit vollständiger Überdeckung auf die Verstärkungsstruktur wirkt, derart dass die Strebenanordnung und/ oder Hebelanordnung die Verstärkungsstruktur so verformt und/ oder verlagert, dass deren Abstützwirkung im Wesentlichen kollabiert und wobei die Strebenanordnung und/ oder Hebelanordnung bei einem im Wesentlichen mittigen Aufprall mit geringer Überdeckung die Abstützwirkung der Verstärkungsstruktur nicht verändert.
  • Unter der vorstehend angesprochenen Verformung der Verstärkungsstruktur wird jede Art der Formänderung verstanden. Dies kann auch eine Zerstörung oder Teilzerstörung der Verstärkungsstruktur sein. Entsprechend gilt für den Begriff Verlagerung, dass auch diesbezüglich jede Art von Lageänderung der Verstärkungsstruktur gemeint ist. Dies gilt auch für die nachfolgenden Ausführungen.
  • Der Vorteil einer derartigen Anordnung besteht darin, dass alle drei Kategorien von Lastfällen, das Aufprallen auf ein Hindernis bei geringer seitlicher Überdeckung der Front des Kraftfahrzeugs durch das Hindernis, das mittige Aufprallen der Fahrzeugfront auf ein pfahlförmiges Hindernis und das Aufprallen der Fahrzeugfront auf ein breites, die Fahrzeugfront vollständig überdeckendes Hindernis gleichermaßen abgedeckt sind und ein Eindringen der Verstärkungsstruktur in den Fahrgastraum oder die Traktionsbatterie sicher verhindert wird.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Anordnung ist vorgesehen, dass die Verstärkungsstruktur wenigstens eine in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende, mittig zwischen den Längsträgern und parallel zu diesen, den ersten Querträger gegen den zweiten Querträger abstützende Stützstrebe ist. Die wenigstens eine Strebenanordnung wird durch eine mit ihrem ersten Ende direkt oder indirekt an dem Rahmen, im Bereich eines Verbindungspunktes eines der Längsträger und dem ersten Querträger abgestützte Druckstrebe gebildet. Um das Kollabieren der Abstützwirkung der Stützstrebe zu bewirken, ist die Druckstrebe mit ihrem zweiten Ende an der jeweiligen Stützstrebe Schubkräfte übertragend abgestützt. Bei Deformation des dem ersten Ende der jeweiligen Druckstrebe benachbarten Längsträgers in Richtung Heck des Fahrzeugs übt die Druckstrebe, durch Verlagerung ihres ersten Endes in Richtung Heck des Fahrzeugs, mit ihrem zweiten Ende eine Druckkraft seitlich auf die Stützstrebe aus. Durch diese Druckkraft wird die Stützstrebe quer zu ihrer Stützrichtung verformt und/ oder verlagert. Die Verformung und/ oder Verlagerung quer zur Abstützrichtung bringt die Stützstrebe zum Versagen, ihre Stützwirkung kollabiert.
  • Um eine möglichst große Verformung oder Verlagerung der Stützstrebe zu erreichen, ist eine horizontale Schwenkbewegung der an einem der Verbindungspunkte eines der Längsträger und dem ersten Querträger abgestützten Druckstrebe erforderlich, wenn sich der Verbindungspunkt bei einem Aufprall in Richtung Fahrzugheck verlagert. Um diese Schwenkbewegung im Wesentlichen kraftfrei zu ermöglichen, ist es von Vorteil, dass die Druckstrebe mit ihrem ersten Ende an dem Rahmen schwenkbar abgestützt ist.
  • Damit die besagte Schwenkbewegung möglichst kraftfrei möglich wird, ist es weiter von Vorteil, wenn die Druckstrebe mit ihrem zweiten Ende an der Stützstrebe in Druckrichtung der Stützstrebe und senkrecht zur Druckrichtung der Stützstrebe formschlüssig abgestützt ist. Eine derartige Abstützung kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Widerlager zur Abstützung taschenförmig ausgeführt ist. Auf diese Weise überträgt die Druckstrebe nur Druckkräfte und gelangt beim Ausknicken der Stützstrebe mit dieser außer Eingriff, so dass das Ausknicken oder die Verlagerung der Stützstrebe über die Längenausdehnung der Druckstrebe hinaus erfolgen kann.
  • Um eine möglichst große Verformung oder Verlagerung durch die Wirkung der Druckstrebe zu erreichen ist es vorteilhaft, dass die Abstützung des zweiten Endes der Druckstrebe an der Stützstrebe vorzugsweise im mittleren Drittel der Längserstreckung der Stützstrebe, höchstvorzugsweise in der Mitte der Längserstreckung der Stützstrebe, liegt.
  • Da bei Lastfällen mit geringer seitlicher Überdeckung der größte Eintrag kinetischer Energie von der Seite des Gegenverkehrs droht, ist es von Vorteil, wenn bei Kraftfahrzeugen mit Rechtslenkung die Stützstrebe rechts von der Mitte und bei Kraftfahrzeugen mit Linkslenkung links von der Mitte angeordnet ist. Durch diese Anordnung wird ein Teil der Last mittels der Druckstrebe in die Stützstrebe eingeleitet und durch deren Verformung abgetragen.
  • Um diesen Effekt auf beiden Seiten des Fahrzeugs zu ermöglichen kann es vorteilhaft sein, zwei Stützstreben vorzusehen, die in Fahrzeughochrichtung übereinander in zwei Ebenen angeordnet sind und zwei Druckstreben vorzusehen, wobei jeweils eine der Druckstreben an jeweils einer der Stützstreben angreift und jeweils eine der Druckstreben rechts und eine links von der Längsmittelachse des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Hierdurch wird bei Lastfällen mit geringer seitlicher Überdeckung, unabhängig von der Seite auf der sie auftreten, mittels der Druckstreben ein Teil der Kollisionsenergie in die jeweilige Stützstrebe eingeleitet und durch deren Verformung abgetragen.
  • Die Abstützung der wenigstens einen Stützstrebe an dem ersten Querträger und dem zweiten Querträger kann vorteilhaft formschlüssig oder kraftschlüssig oder stoffschlüssig erfolgen. Welche der Anbindungen zu wählen ist, hängt auch davon ab, ob eine Verformung, eine Verformung und Verlagerung oder eine Verlagerung der Stützstrebe erreicht werden soll.
  • Im Falle einer Verlagerung oder Verformung und Verlagerung ist es von Vorteil, wenn die wenigstens eine Stützstrebe an dem ersten Querträger formschlüssig oder kraftschlüssig oder stoffschlüssig angeordnet ist und an dem zweiten Querträger formschlüssig angeordnet ist und die Druckstrebe, bei Verformung des ihr benachbarten Längsträgers in Richtung Heck des Kraftfahrzeugs, die Stützstrebe aus ihrer formschlüssigen Lagerung an dem zweiten Querträger löst.
  • In einer zweiten, alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung ist vorteilhaft vorgesehen, dass an Stelle der Druckstrebe eine Hebelanordnung eingesetzt ist. Bei dieser Anordnung ist wiederum vorgesehen, dass die Verstärkungsstruktur wenigstens eine in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende, mittig zwischen den Längsträgern und parallel zu diesen angeordnete, den ersten Querträger gegen den zweiten Querträger abstützende Stützstrebe ist. Die wenigstens eine Hebelanordnung umfasst einen zweiarmigen Hebel und eine Schwenkstrebe, wobei der zweiarmige Hebel an einem Ausleger drehbar gelagert ist, der an dem zweiten Querträger direkt oder indirekt angeordnet ist. Die Schwenkstrebe ist mit ihrem ersten Ende an dem Rahmen, im Bereich eines Verbindungspunktes eines der Längsträger und dem ersten Querträger abgestützt und wirkt mit ihrem zweiten Ende auf den ersten Hebelarm des zweiarmigen Hebels, derart dass die Schwenkstrebe bei Deformation des ihrem ersten Ende benachbarten Längsträgers in Richtung Heck des Fahrzeugs den zweiarmigen Hebel verschwenkt. Der Lagerpunkt und die Ausgestaltung des zweiarmigen Hebels ist dabei so gewählt, dass bei dessen Verschwenken das Ende des zweiten Hebelarms eine Druckkraft seitlich auf die Stützstrebe ausübt, derart dass diese quer zu ihrer Stützrichtung verformt und/ oder verlagert wird. Mit der alternativen Ausgestaltung der Deformationsstruktur, also mit einer Hebelanordnung an Stelle einer Druckstrebe, werden alle Effekte erreicht, wie sie auch bei der ersten Ausführungsform gegeben sind. Die Hebelanordnung kann in Fahrzeuglängsrichtung gesehen sowohl rechts als auch links von der Stützstrebe angeordnet sein.
  • Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 Drei Kategorien von Lastfällen bei einer Frontalkollision eines Personenkraftwagens mit einem Hindernis
    • 2a bis 2b Prinzipdarstellung einer ersten Ausführungsform der Deformationsstruktur für den Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs
    • 3a bis 3b Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungsform der Deformationsstruktur für den Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs
    • 4a bis 4b Prinzipdarstellung einer dritten Ausführungsform der Deformationsstruktur für den Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs
  • Wie oben erwähnt, werden heute üblicherweise bei einer frontalen Kollision eines Personenkraftfahrzeugs mit einem Hindernis drei Kategorien von Lastfällen unterschieden. Diese sind in 1, jeweils mit Blickrichtung von oben, in drei untereinander dargestellten Abbildungen gezeigt. Die dargestellten Lastfälle I, II und III werden für Tests von Personenkraftfahrzeugen herangezogenen. Dabei bewegt sich das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit von 64,4 km/h auf das jeweilige Hindernis zu, wie dies jeweils durch einen Bewegungspfeil 4 angedeutet ist. Dargestellt ist jeweils die Situation unmittelbar vor der Kollision.
  • Bei dem in 1 oben gezeigten Lastfall I handelt es sich um einen Aufprall eines Personenkraftfahrzeugs 1 auf ein Hindernis 2.1 bei geringer seitlicher Überdeckung der Fahrzeugfront 3 durch das Hindernis 2.1. Dieser Lastfall kann auf beiden Seiten des Fahrzeugs 1 auftreten, was in der Darstellung dadurch kenntlich gemacht ist, dass das untere Hindernis 2.1 in gestrichelter Linie dargestellt ist.
  • In der in 1 mittleren Abbildung ist ein Lastfall II gezeigt, bei dem das Personenkraftfahrzeug 1 mit einem pfahlförmigen Hindernis 2.2 kollidiert und der Aufprall in der Mitte der Fahrzeugfront 3 erfolgt. Die seitliche Überdeckung der Fahrzeugfront 3 durch das pfahlförmige Hindernis 2.2 ist dabei ebenfalls gering.
  • Der in 1 in der unteren Abbildung dargestellte Lastfall III zeigt eine Kollision des Personenkraftfahrzeugs 1 mit einem, die gesamte Fahrzeugfront 3 überdeckenden mauerähnlichen Hindernis 2.3.
  • Die vorstehend beschriebenen Lastfälle I, II, III stellen jeweils spezifische Anforderungen an die Ausgestaltung eines die Front-Knautschzone des Personenkraftfahrzeugs 1 bildenden Vorderwagens 5, um die Folgen einer Kollision für die Fahrzeuginsassen möglichst gering zu halten. Im Folgenden wird daher auf diese vorstehend beschriebenen Lastfälle I, II, und III Bezug genommen.
  • Wie bereits ausgeführt, ist im Zuge der Einführung elektrisch betriebener Kraftfahrzeuge der Vorderwagen eines Personenkraftfahrzeugs anders aufgebaut, insbesondere fehlt das Antriebsaggregat, das bei konventionellen Personenkraftfahrzeugen üblicherweise im Vorderwagen untergebracht ist und das insbesondere im Lastfall II mit für das Abtragen der Aufprallenergie sorgt, wie dies eingangs beschrieben ist. Wird das Fehlen des Aggregats durch eine steife Mittelstruktur ersetzt, ergibt sich ein Zielkonflikt. Einerseits muss eine solche Mittelstruktur für den Lastfall II steif ausgelegt werden um die hohe Aufprallenergie bei geringer Überdeckung durch Verformung zu absorbieren, andererseits führt eine solche steife Auslegung im Lastfall III, also bei vollständiger Überdeckung der Fahrzeugfront durch das Hindernis dazu, dass Teile der steifen Mittelstruktur auf die Fahrgastzelle oder den Traktionsakkumulator einwirken können und diese gegebenenfalls verformen oder penetrieren. Um das sicher zu verhindern, wird eine Deformationsstruktur vorgeschlagen, wie sie in unterschiedlichen Ausführungsformen nachfolgend in Verbindung mit den Darstellungen in 2a bis 4b beschrieben ist. Dabei zeigen die Darstellungen in den Zeichnungen 2a, 3a, 4a jeweils links eine realitätsnahe Darstellung der jeweiligen Deformationsstruktur 6, 6.1, 6.2, und jeweils rechts eine rein schematische Darstellung der jeweils links gezeigten Deformationsstruktur. Anhand der rein schematischen Darstellungen der verschiedenen Ausgestaltungsformen der Deformationsstruktur ist in 2b, 3b, 4b das Deformationsverhalten der jeweiligen Deformationsstruktur in den verschiedenen Lastfällen I, II, und II beispielhaft aufgezeigt. Das Koordinatenkreuz im oberen Teil der Zeichnungen 2a, 3a, 4a dient lediglich der Orientierung in Bezug auf die Lage der Front, des Hecks und der rechten, sowie der linken Seite des Personenkraftfahrzeugs 1. Die Darstellungen zeigen die Situation jeweils aus dem Blickwinkel von oben auf das Personenkraftfahrzeug 1. Soweit es sich in den Darstellungen gemäß 2a bis 4b um gleiche Bauteile handelt, sind gleiche Bezugszeichen verwendet, gleich ob sie in realitätsnaher Darstellung oder rein schematisch gezeigt sind und gleich ob die Bauteile in normalem Zustand oder deformiertem Zustand gezeigt sind.
  • Die Darstellung in 2a zeigt im linken Teil der Darstellung den als Kontur schematisch eingezeichneten Vorderwagen 7 eines Personenkraftfahrzeugs 1, dieser gliedert sich in eine Deformationszone 8 und eine deformationsfreie Zone 9. Die quasi transparente Darstellung des Vorderwagens 7 gibt den Blick auf eine Deformationsstruktur 6 frei, die im Wesentlichen aus zwei in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Längsträgern 10, 11, einem der Fahrzeugfront 3 zugewandten, quer zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden ersten Querträger 12, einem der Fahrzeugfront 3 abgewandten quer zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden zweiten Querträger 13, einer Stützstrebe 14 und einer Druckstrebe 15 besteht. Die Längsträger 10, 11 und die Querträger 12, 13 sind an den Stellen an denen sie aufeinander treffen stoffschlüssig verbunden, so dass sich ein näherungsweise rechteckiger Rahmen ergibt. Durch die stoffschlüssige Verbindung der Längsträger 10, 11 mit den Querträgern 12, 13 sind an den Verbindungstellen ein rechter vorderer Knoten 16, ein rechter hinterer Knoten 17, ein linker vorderer Knoten 18 und ein linker hinterer Knoten 19 der Deformationsstruktur 6 ausgebildet. Mittig zwischen den Querträgern 12, 13 ist parallel zu diesen die Stützstrebe 14 angeordnet, derart dass sie einerseits durch ein erstes Lager 20 mit dem ersten Querträger 12 und andererseits durch ein zweites Lager 21 mit dem zweiten Querträger 13 formschlüssig verbunden ist und die Querträger 12, 13 gegeneinander abstützt. Die Stützstrebe 14, das erste Lager 20 und das zweite Lager 21 bilden dabei die Verstärkungsstruktur. Selbstverständlich ist auch eine stoffschlüssige oder Kraftschlüssige Anbindung der Stützstrebe 14 an die Querträger 12, 13 möglich, dies gilt auch für die unten beschriebenen Beispiele, ohne dass es dort eigens erwähnt ist.
  • Die Druckstrebe 15 ist mit ihrem ersten Ende 22 im Bereich des rechten vorderen Knoten 16 drehbar gelagert, derart dass die Druckstrebe 15 eine Schwenkbewegung in der Zeichenebene ausführen kann. Mit ihrem zweiten Ende 23 ist die Druckstrebe 15 mit der Stützstrebe 14 in Eingriff, derart dass sie sich an der Stützstrebe 14, gehalten durch ein daran angeordnetes Widerlager 24 formschlüssig abstützt. Das Widerlager 24 kann dabei taschenförmig ausgebildet sein und die Druckstrebe 15 in diese Tasche (nicht dargestellt) eingreifen, so dass sich eine Abstützung in Druckrichtung der Druckstrebe 15 und senkrecht zur Druckrichtung ergibt. Die Abstützung ist weiter so ausgebildet, dass die Druckstrebe 15 Druckkräfte auf die Stützstrebe 14 überträgt, Zugkräfte jedoch nicht. Die Druckstrebe 15 und das Widerlager 24 bilden somit die Strebenanordnung 15, 24.
  • In Abweichung zum beschriebenen Beispiel ist auch denkbar, das erste Ende 22 im Bereich des rechten vorderen Knoten 16 stoffschlüssig am Rahmen festzulegen. In diesem Fall wird die Drehbarkeit der Druckstrebe 15 am Anbindungspunkt durch geeignete Ausgestaltung der Druckstrebe 15 erreicht. Dies gilt auch für die unten beschriebenen Beispiele, ohne dass dies eigens erwähnt ist.
  • Die vorstehend beschriebene Deformationsstruktur 6 ist in 2a rechts nochmals als schematische Strichdarstellung gezeigt. Hier ist ein Bewegungskreis 25 in strichpunktierter Linie um den Lagerpunkt es ersten Endes 22 der Druckstrebe 15 eingezeichnet, um zu verdeutlichen, dass die Druckstrebe 15 mit ihrem zweiten Ende 23 eine Schwenkbewegung um diesen Lagerpunkt ausführt, wenn sich der vordere rechte Knoten 16 die Druckstrebe 15 druckbeaufschlagend in Richtung Heck verlagert. Hierzu sind in 2b die oben erwähnten drei Lastfälle I, II, III und die damit verbundenen Verformungen der Deformationsstruktur 6 dargestellt. Wie aus der in 2b linken Zeichnung ersichtlich, tritt im Lastfall I, also bei einer Kollision mit einem Hindernis, bei kleiner seitlicher Überdeckung der Fahrzeugfront durch das Hindernis 2.1, eine Deformation des rechten Längsträgers 10 in Richtung Heck des Fahrzeugs ein. Durch diese Deformation wird der rechte vordere Knoten 16 in Richtung Heck verlagert, wodurch eine Schubkraft auf das erste Ende 22 der Druckstrebe 15 aufgebracht wird. Die Druckstrebe 15 drückt dadurch mit ihrem zweiten Ende 23, abgestützt durch das Widerlager 24 seitlich gegen die Stützstrebe 14 und verformt diese. Im Lastfall I wird demnach durch die Verformung der Stützstrebe 14 ein Teil der Last abgetragen. Um diesen Effekt optimal zu nutzen ist es von Vorteil, wenn die Druckstrebe 15 auf der Seite des Fahrzeugs angeordnet ist, auf der ein Zusammenprall mit Fahrzeugen aus dem Gegenverkehr am wahrscheinlichsten ist. Bei Personenkraftfahrzeugen mit Rechtslenkung ist dies die rechte Seite, die Druckstrebe 15 ist also bei Rechtslenkern, wie im vorstehend beschriebenen Beispiel beschrieben, auf der rechten Seite der Deformationsstruktur 6 abzustützen. Bei Fahrzeugen mit Linkslenkung ist dagegen für diesen Lastfall I eine Anordnung vorzuziehen, wie sie in Verbindung mit 3a und 3b beschrieben ist.
  • Die Darstellung in der Mitte der 2b zeigt den Lastfall II, also eine mittige Kollision des Personenkraftwagens mit einem pfahlähnlichen Hindernis 2.2. In diesem Fall erfolgt, aufgrund der hohen mittig an der Fahrzeugfront 3 (2a) und damit an dem ersten Querträger 12 im Bereich des ersten Lagers 20 angreifenden Kraft, eine starke Verformung des ersten Querträgers 12 in Richtung Heck des Fahrzeugs. Im Zuge dieser Verformung wird die Stützstrebe 14 in Richtung Heck des Fahrzeugs verformt, wodurch auch das Widerlager 24 in Richtung Heck verlagert wird, so dass die Abstützung des zweiten Endes 23 der Druckstrebe 15 an der Stützstrebe 14 aufgehoben wird. Durch die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Querträger 12 und den Längsträgern 10, 11 werden deren an dem ersten Querträger 12 befestigten Enden zwar nach innen gebogen und durch diese Bewegung wird auch der vordere, rechte Knoten 16 geringfügig in Richtung Heck des Fahrzeugs verlagert und damit eine Druckkraft auf das erste Ende 22 der Druckstrebe 15 ausgeübt, diese geht aber ins Leere, weil gleichzeitig das Widerlager 24 in Richtung Heck des Fahrzeugs ausweicht. Die aufgrund des Aufpralls des Personenkraftfahrzeugs 1 auf das pfahlförmige Hindernis 2.2 auf die Stützstrebe 14 einwirkende Kraft wird also vollständig durch deren Deformation abgetragen. Eine Beeinflussung durch die Druckstrebe 15 ist in diesem Lastfall II nicht gegeben.
  • Der in 2b rechts dargestellte Lastfall III zeigt eine Kollision des Personenkraftfahrzeugs 1 mit einem die gesamte Fahrzeugfront 3 (3a) überdeckenden, mauerähnlichen Hindernis 2.3. Die vollständige Überdeckung der Fahrzeugfront durch das mauerähnliche Hindernis 2.3 bedingt, dass unter Verformung beider Längsträger 10, 11 der erste Querträger 12 und mit ihm die vorderen Knoten 16, 18 in Richtung Heck des Fahrzeugs verlagert werden, so dass mit dem Einsetzen der Verformung der Längsträger 10, 11, durch die Verlagerung des rechten vorderen Knoten 16 in Richtung Heck eine Schubkraft auf das erste Ende 22 der Druckstrebe 15 aufgebracht wird, wodurch diese mit ihrem zweiten Ende 23 abgestützt am Widerlager 24 seitlich gegen die Stützstrebe 14 drückt und diese verformt. Die gleichzeitig über den ersten Querträger 12 auf das erste Lager 20 ausgeübte und durch dieses in die Stützstrebe eingeleitete Druckkraft in Verbindung mit dem Anstieg der mittels der Druckstrebe 15 seitlich auf die Stützstrebe 14 aufgebrachten Druckkraft, bringt die Stützwirkung der zwischen erstem Querträger 12 und zweitem Querträger 13 wirkenden Stützstrebe 14 jedoch schnell zum Versagen, indem diese aufgrund der seitlichen Belastung ausknickt. Dadurch dass die Stützwirkung der Stützstrebe 14 kollabiert, wird ein Eindringen der Stützstrebe in die deformationsfreie Zone 9 verhindert.
  • Um den Beginn der seitlichen Verformung der Stützstrebe 14 durch die Druckstrebe 15 deutlich vor den Druckaufbau in Längsrichtung der Stützstrebe 14 zu legen, kann vorgesehen sein, dass die Stützstrebe 14 einen Freigang aufweist, dergestalt dass diese über eine kleine Wegstrecke teleskopartig zusammenschiebbar ist, und erst nach Zurücklegen dieser kleinen Wegstrecke blockiert und ihre Stützwirkung in Längsrichtung entfaltet. Durch diese Maßnahme kann im Lastfall III sichergestellt werden, dass auch bei ungünstigen Verhältnissen ein Ausknicken der Stützstrebe 14 und damit ein Kollabieren ihrer Stützwirkung erreicht wird. Der Freigang ist natürlich bei der Auslegung hinsichtlich des zweiten Lastfalls II zu berücksichtigen.
  • Die Darstellung in 3a zeigt im linken Teil der Darstellung wiederum den als Kontur schematisch eingezeichneten Vorderwagen 7 eines Personenkraftfahrzeugs 1. Nachdem sich die Darstellung nur in wenigen Punkten von der Darstellung gemäß 2a unterscheidet, wird nachfolgend nur auf diese Unterschiede eingegangen. Die Deformationsstruktur 6.1 gemäß 3a weist an Stelle der Druckstrebe 15 (2a) eine Druckstrebe 15.1 auf. Diese ist in Fahrzeuglängsrichtung gesehen linksseitig von der Stützstrebe 14 angeordnet und mit ihrem ersten Ende 22.1 im Bereich des linken vorderen Knoten 18 drehbar gelagert, derart dass die Druckstrebe 15.1 eine Schwenkbewegung in der Zeichenebene ausführen kann. Mit ihrem zweiten Ende 23.1 ist die Druckstrebe 15.1 mit der Stützstrebe 14 in Eingriff, derart dass sie sich an der Stützstrebe 14, gehalten durch ein daran angeordnetes Widerlager 24.1 formschlüssig abstützt. Das Widerlager 24.1 kann auch hier taschenförmig ausgebildet sein und die Druckstrebe 15.1 in diese Tasche (nicht dargestellt) eingreifen, so dass sich eine Abstützung in Druckrichtung der Druckstrebe 15.1 und senkrecht zur Druckrichtung ergibt. Die Abstützung ist weiter so ausgebildet, dass die Druckstrebe 15.1 Druckkräfte auf die Stützstrebe 14 überträgt, Zugkräfte jedoch nicht. Druckstrebe 15.1 und Stützstrebe 14 bilden auch hier die Strebenanordnung 15.1, 24.1. Die übrigen in 3a dargestellten Teile und ihre Anordnung sind identisch zum Beispiel nach 2a gestaltet und angeordnet. Um Wiederholungen zu vermeiden wird hierzu auf 2a und die zugehörige Beschreibung verwiesen.
  • Auch in 3a ist die Deformationsstruktur 6.1 rechts nochmals als schematische Strichdarstellung gezeigt. Hier ist ein Bewegungskreis 25.1 in strichpunktierter Linie um den Lagerpunkt des ersten Endes 22.1 der Druckstrebe 15.1 eingezeichnet um zu verdeutlichen, dass die Druckstrebe 15.1 mit ihrem zweiten Ende 23.1 eine Schwenkbewegung um diesen Lagerpunkt ausführt, wenn sich der vordere linke Knoten 18, die Druckstrebe 15.1 druckbeaufschlagend, in Richtung Heck des Personenkraftfahrzeugs verlagert.
  • Hierzu sind in 3b die oben erwähnten drei Lastfälle I, II, III und die damit verbundenen Verformungen der Deformationsstruktur 6.1 dargestellt. Wie aus der in 3b linken Zeichnung ersichtlich, tritt im Lastfall I, also bei einer Kollision mit einem Hindernis 2.1, bei kleiner seitlicher Überdeckung der Fahrzeugfront durch das Hindernis 2.1, eine Deformation des linken Längsträgers 11 in Richtung Heck des Fahrzeugs ein. Durch diese Deformation wird der linke vordere Knoten 18 in Richtung Heck verlagert, wodurch eine Schubkraft auf das erste Ende 22.1 der Druckstrebe 15.1 aufgebracht wird. Die Druckstrebe 15.1 drückt dadurch mit ihrem zweiten Ende 23.1, abgestützt durch das Widerlager 24.1 seitlich gegen die Stützstrebe 14 und verformt diese. Im Lastfall I wird demnach durch die Verformung der Stützstrebe 14 ein Teil der Last abgetragen. Die in 3a gezeigte Ausgestaltung der Deformationsstruktur ist demnach bei Fahrzeugen mit Linkslenkung besonders vorteilhaft einzusetzen.
  • Das in der mittleren Abbildung der 3b für den Lastfall II gezeigte Deformationsverhalten unterscheidet sich im Prinzip nicht von dem vorstehend in Verbindung mit 2b zum Lastfall II beschriebenen Deformationsverhalten. Aufgrund der hohen mittig an der Fahrzeugfront 3 (3a) und damit an dem ersten Querträger 12 im Bereich des ersten Lagers 20 angreifenden Kraft kommt es zu einer starker Verformung des ersten Querträgers 12 in Richtung Heck des Fahrzeugs. Im Zuge dieser Verformung wird die Stützstrebe 14 in Richtung Heck des Fahrzeugs verformt, wodurch auch das Widerlager 24.1 in Richtung Heck verlagert wird, so dass die Abstützung des zweiten Endes 23.1 der Druckstrebe 15.1 an der Stützstrebe 14 aufgehoben wird. Durch die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Querträger 12 und den Längsträgern 10, 11 werden deren an dem ersten Querträger 12 befestigten Enden zwar nach innen gebogen und durch diese Bewegung wird auch der vordere, linke Knoten 18 geringfügig in Richtung Heck des Fahrzeugs verlagert und damit eine Druckkraft auf das erste Ende 22.1 der Druckstrebe 15.1 ausgeübt, diese geht aber ins Leere, weil gleichzeitig das Widerlager 24.1 in Richtung Heck des Fahrzeugs ausweicht. Die aufgrund des Aufpralls des Personenkraftfahrzeugs 1 auf das pfahlförmige Hindernis 2.2 auf die Stützstrebe 14 einwirkende Kraft wird also vollständig durch deren Deformation abgetragen. Eine Beeinflussung durch die Druckstrebe 15.1 ist in diesem Lastfall II nicht gegeben.
  • Auch für den in 3b rechts dargestellten Lastfall III entspricht das Kollisionsverhalten der Deformationsstruktur 6.1 dem in Verbindung mit 2b für den Lastfall III beschriebenen. Die vollständige Überdeckung der Fahrzeugfront durch das mauerähnliche Hindernis 2.3 bedingt, dass unter Verformung beider Längsträger 10, 11 der erste Querträger 12 und mit ihm die vorderen Knoten 16, 18 in Richtung Heck des Fahrzeugs verlagert werden, so dass mit dem Einsetzen der Verformung der Längsträger 10, 11, durch die Verlagerung des linken vorderen Knoten 18 in Richtung Heck eine Schubkraft auf das erste Ende 22.1 der Druckstrebe 15.1 aufgebracht wird, wodurch diese mit ihrem zweiten Ende 23.1 abgestützt am Widerlager 24.1 seitlich gegen die Stützstrebe 14 drückt und diese verformt. Die gleichzeitig über den ersten Querträger 12 auf das erste Lager 20 ausgeübte und durch dieses in die Stützstrebe eingeleitete Druckkraft in Verbindung mit dem Anstieg der mittels der Druckstrebe 15.1 seitlich auf die Stützstrebe 14 aufgebrachten Druckraft, bringt die Stützwirkung der zwischen erstem Querträger 12 und zweiten Querträger 13 wirkenden Stützstrebe 14 jedoch schnell zum Versagen, indem diese aufgrund der seitlichen Belastung ausknickt. Dadurch dass die Stützwirkung der Stützstrebe 14 kollabiert, wird ein Eindringen der Stützstrebe in die deformationsfreie Zone 9 verhindert.
  • Auch hier kann vorgesehen sein, dass die Stützstrebe 14 einen Freigang aufweist, dergestalt dass diese über eine kleine Wegstrecke teleskopartig zusammenschiebbar ist, nach Zurücklegen dieser kleinen Wegstrecke blockiert und ihre Stützwirkung in Längsrichtung entfaltet. Wie bereits in Verbindung mit der Anordnung nach 2a, 2b beschrieben, wird auch bei der Anordnung nach 3a durch diese Maßnahme sichergestellt, dass die Stützstrebe 14 im Lastfall III auch bei ungünstigen Verhältnissen ausknickt und damit ihre Stützwirkung kollabiert.
  • Für den Fall, dass der unterstützende Effekt der Druckstrebe 15.1 beim Abbau von im Lastfall I auf die Deformationsstruktur einwirkenden Kräfte für beide Seiten des Personenkraftfahrzeugs 1 realisiert werden soll, ist eine Kombination aus der Deformationsstruktur 6 gemäß 2a und der Deformationsstruktur 6.1 gemäß 3a vorstellbar. Hierzu muss allerdings die Stützstrebe 14 doppelt vorhanden sein und die Stützstreben 14 müssen in Hochrichtung des Personenkraftfahrzeugs 1 übereinander angeordnet sein. Greift nun die Druckstrebe 15 aus 2a an der ersten in Hochrichtung gesehen unteren Stützstrebe 14 und die Druckstrebe 15.1 aus 3a an der in Hochrichtung gesehen oberen Stützstrebe an, kann jede der beiden Stützstreben 14, unabhängig davon auf welcher Seite des Personenkraftfahrzeugs der Lastfalls I auftritt, einen Teil der Aufprallenergie abbauen. Im kritischen Lastfall III wird durch die Anordnung in zwei Ebenen erreicht, dass das Ausknicken der beiden Stützstreben 14 in unterschiedliche Richtungen ungehindert erfolgt, so dass ein Eindringen der Stützstreben 14 in die deformationsfreie Zone 9 sicher unterbunden ist. Im Lastfall II wird die in der Fahrzeugmitte einwirkende Kollisionsenergie parallel in beide Stützstreben 14 eingeleitet und durch deren Verformung abgetragen.
  • Eine von den vorstehend beschriebenen Beispielen abweichende, alternative Ausführungsform einer Deformationsstruktur für den Vorderwagen eines Personenkraftwagens ist in 4a gezeigt. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass an Stelle der Druckstrebe 15 (2a) eine Hebelanordnung eingesetzt wird. Alle anderen Elemente und ihre Zuordnung zueinander entsprechen dem Beispiel nach 2a, so dass bezüglich dieser Teile, die gleichen Bezugszeichen wie in 2a verwendet sind. Die Darstellung gemäß 4a zeigt im linken Teil der Darstellung den als Kontur schematisch eingezeichneten Vorderwagen 7 eines Personenkraftfahrzeugs 1. Dieser gliedert sich auch hier in eine Deformationszone 8 und eine deformationsfreie Zone 9. Die quasi transparente Darstellung des Vorderwagens 7 gibt den Blick auf eine Deformationsstruktur 6.2 frei, die im Wesentlichen aus zwei in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Längsträgern 10, 11, einem der Fahrzeugfront 3 zugewandten, quer zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden ersten Querträger 12, einem der Fahrzeugfront 3 abgewandten quer zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden zweiten Querträger 13 und einer Hebelanordnung 26 - 33 besteht.
  • Die Längsträger 10, 11 und die Querträger 12, 13 sind an den Stellen an denen sie aufeinander treffen stoffschlüssig verbunden, so dass sich ein näherungsweise rechteckiger Rahmen ergibt. Durch die stoffschlüssige Verbindung der Längsträgern 10, 11 mit den Querträger 12, 13 sind an den Verbindungstellen ein rechter vorderer Konten 16, ein rechter hinterer Knoten 17 ein linker vorderer Knoten 18 und ein linker hinterer Knoten 19 der Deformationsstruktur 6.2 ausgebildet. Mittig zwischen den Querträgern 10, 11 ist parallel zu diesen die Stützstrebe 14 angeordnet, derart dass sie einerseits durch ein erstes Lager 20 mit dem ersten Querträger 12 und andererseits durch ein zweites Lager 21 mit dem zweiten Querträger 13 formschlüssig verbunden ist und die Querträger 10, 11 gegeneinander abstützt. Auch hier wird die Verstärkungsstruktur durch das erste Lager 20, die Stützstrebe 14 und das zweite Lager 21 gebildet.
  • Die Hebelanordnung weist einen Ausleger 26 auf, der zwischen Stützstrebe 14 und rechtem Längsträger 10 an dem zweiten Querträger 13 gestellfest angeordnet ist. Auf dem Ausleger 26 ist mittels eines ersten Drehlagers 27 ein zweiarmiger Hebel 28 drehbar gelagert. An dem ersten Hebelarm 29 des zweiarmigen Hebels 28 ist mittels eines zweiten Drehlagers 30 eine Schwenkstrebe 31 angelenkt, deren anderes Ende im Bereich des vorderen rechten Knoten 16 mittels eines dritten Drehlagers 32 drehbar gelagert ist, derart dass die Schwenkstrebe 31 eine Bewegung in der Zeichenebene ausführt und dabei eine Schubkraft auf den ersten Hebelarm 29 des zweiarmigen Hebels 28 überträgt, wenn der ersten Knoten 16 durch Deformation des rechten Längsträgers 10 in Richtung Heck des Personenkraftfahrzeugs 1 verlagert wird. Aufgrund dieser Schubkraft wird der zweiarmige Hebel 28 verschwenkt, so dass dessen im Grundzustand an der Stützstrebe seitlich anliegender zweiter Hebelarm 33 seitlich auf die Stützstrebe 14 einwirkt. Der Drehpunkt des ersten Drehlagers 27 und die Länge des zweiten Hebelarms 33 des zweiarmigen Hebels 28 sind dabei so gewählt, dass bei einem vorgegebenen Verlagerungsweg des rechten vorderen Knotens 16 der zweite Hebelarm 33 des zweiarmigen Hebels 28 die Stützstrebe 14 so stark seitlich verformt, dass diese im wesentlichen keine Stützwirkung mehr entfaltet.
  • Die vorstehend beschriebene Deformationsstruktur 6.2 ist in 4a rechts nochmals als schematische Strichdarstellung gezeigt. Hier ist ein Bewegungskreis 34 in strichpunktierter Linie um das erste Drehlager 27 des zweiarmigen Hebels 28 eingezeichnet. Führt der zweiarmige Hebel 28 eine Schwenkbewegung um dieses erste Drehlager aus, bewegt sich das Ende des zweiten Hebelarms 33 auf diesem Bewegungskreis 34. Aus der Darstellung ist unschwer ersichtlich, dass dann, wenn der vordere rechte Knoten 16 in Richtung Heck des Personenkraftfahrzeugs verlagert wird indem sich der rechte Längsträger 10 in Folge eines Aufpralls entsprechend verformt, die Schwenkstrebe 31 den zweiarmigen Hebel 28 verschwenkt.
  • Auch für dieses alternative Ausführungsbeispiel sind in 4b die oben erwähnten drei Lastfälle I, II, III und die damit verbundenen Verformungen der Deformationsstruktur 6.2 dargestellt. Wie aus der in 4b linken Zeichnung ersichtlich, tritt im Lastfall I, also bei einer Kollision mit einem Hindernis bei kleiner seitlicher Überdeckung der Fahrzeugfront durch das Hindernis 2.1, eine Deformation des rechten Längsträgers 10 in Richtung Heck des Fahrzeugs ein. Durch diese Deformation wird der rechte vordere Knoten 16 in Richtung Heck verlagert, wodurch über die Schwenkstrebe 31 der zweiarmige Hebel 28 verschwenkt wird. Im Zuge dieses Verschwenkens drückt das Ende des zweiten Hebelarms 33 des zweiarmigen Hebels 28 seitlich gegen die Stützstrebe 14 und verformt diese. Im Lastfall I wird demnach auf der Seite auf der die Hebelanordnung angeordnet ist, ein Teil der Last durch die Verformung der Stützstrebe 14 abgetragen. Um diesen Effekt optimal zu nutzen ist es von Vorteil, wenn die Hebelanordnung auf der Seite des Fahrzeugs angeordnet ist, auf der ein Zusammenprall mit Fahrzeugen aus dem Gegenverkehr am wahrscheinlichsten ist. Bei Personenkraftfahrzeugen mit Rechtslenkung ist dies die rechte Seite, die Hebelanordnung ist also bei Rechtslenkern, wie im vorstehend beschriebenen Beispiel beschrieben, auf der rechten Seite der Deformationsstruktur 6.2, also rechts von der Stützstrebe 14 anzuordnen. Bei Fahrzeugen mit Linkslenkung ist dagegen eine Anordnung links von der Stützstrebe 14 vorzusehen.
  • In der Mitte der 4b ist der Lastfall II dargestellt, also eine mittige Kollision des Personenkraftwagens mit einem pfahlähnlichen Hindernis 2.2. In diesem Fall erfolgt aufgrund der hohen mittig an der Fahrzeugfront 3 (4a) und damit an dem ersten Querträger 12 im Bereich des ersten Lagers 20 angreifenden Kraft eine starke Verformung des ersten Querträgers 12 in Richtung Heck des Fahrzeugs. Im Zuge dieser Verformung wird die Stützstrebe 14 in Richtung Heck des Fahrzeugs verformt. Durch die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Querträger 12 und den Längsträgern 10, 11 werden deren an dem ersten Querträger 12 befestigten Enden zwar nach innen gebogen und durch diese Bewegung wird auch der vordere, rechte Knoten 16 geringfügig in Richtung Heck des Fahrzeugs verlagert und damit ein Verschwenken des zweiarmigen Hebels 28 bewirkt, diese beeinträchtigt die Abstützwirkung der Stützstrebe 14 nicht. Die aufgrund des Aufpralls des Personenkraftfahrzeugs 1 auf das pfahlförmige Hindernis 2.2 auf die Stützstrebe 14 einwirkende Kraft wird also vollständig durch deren Deformation abgetragen. Eine Beeinflussung durch die Hebelanordnung ist in diesem Lastfall II nicht gegeben.
  • Der in 4b rechts dargestellte Lastfall III zeigt eine Kollision des Personenkraftfahrzeugs 1 mit einem die gesamte Fahrzeugfront 3 (4a) überdeckenden, mauerähnliche Hindernis 2.3. Die vollständige Überdeckung der Fahrzeugfront durch das mauerähnlichen Hindernis 2.3 bedingt, dass unter Verformung beider Längsträger 10, 11 der erste Querträger und mit ihm die vorderen Knoten 16, 18 in Richtung Heck des Fahrzeugs verlagert werden, so dass mit dem Einsetzen der Verformung der Längsträger 10, 11, durch die Verlagerung des rechten vorderen Knoten 16 in Richtung Heck eine Schubkraft auf die Schwenkstrebe 31 aufgebracht wird, wodurch diese den zweiarmigen Hebel 28 so verschwenkt, dass dessen zweiter Hebelarm 33 mit seinem Ende seitlich gegen die Stützstrebe 14 drückt und diese verformt. Die gleichzeitig über den ersten Querträger 12 auf das erste Lager 20 ausgeübte und durch dieses in die Stützstrebe 14 eingeleitete Druckkraft in Verbindung mit dem Anstieg der mittels der Hebelanordnung auf die Stützstrebe 14 aufgebrachten Druckkraft, bringt die Stützwirkung der zwischen erstem Querträger 12 und zweiten Querträger 13 wirkenden Stützstrebe 14 jedoch schnell zum Versagen, indem diese aufgrund der seitlichen Belastung ausknickt. Dadurch dass die Stützwirkung der Stützstrebe 14 kollabiert, wird ein Eindringen der Stützstrebe 14 in die deformationsfreie Zone 9 verhindert.
  • Wie schon zu den vorangegangenen Beispielen beschrieben kann auch hier vorgesehen sein, dass die Stützstrebe 14 einen Freigang aufweist, dergestalt, dass diese über eine kleine Wegstrecke teleskopartig zusammenschiebbar ist, nach Zurücklegen dieser kleinen Wegstrecke blockiert und ihre Stützwirkung in Längsrichtung entfaltet. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, dass die Stützstrebe 14 im Lastfall III auch bei ungünstigen Verhältnissen ausknickt und damit ihre Stützwirkung kollabiert.

Claims (10)

  1. Deformationsstruktur für den Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs, wobei die Deformationsstruktur (6, 6.1, 6.2) zwei in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Längsträger (10, 11) und einen einem aufprallenden Hindernis (2.1, 2.2, 2.3) zugewandten ersten Querträger (12) und einen einem aufprallenden Hindernis (2.1, 2.2, 2.3) abgewandten zweiten Querträger (13) aufweist, wobei der erste und der zweite Querträger (12, 13) quer zu den Längsträgern (10, 11) verlaufen und Längsträger (10, 11) und Querträger (12, 13) so zueinander angeordnet und miteinander verbunden sind, dass diese einen Rahmen bilden und der Rahmen durch eine zwischen den beiden Längsträgern (10, 11) angeordnete, die Querträger (12, 13) gegeneinander abstützende Verstärkungsstruktur in Fahrzeuglängsrichtung zusätzlich abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rahmen wenigstens eine Strebenanordnung (15, 24, 15.1, 24.1) und/ oder Hebelanordnung (26 - 33) direkt oder indirekt abgestützt ist, die bei einem Frontalaufprall mit vollständiger Überdeckung auf die Verstärkungsstruktur (20, 14, 21) wirkt, derart dass die Strebenanordnung (15, 24, 15.1, 24.1) und/ oder Hebelanordnung (26 - 33) die Verstärkungsstruktur (20, 14, 21) so verformt und/ oder verlagert, dass deren Abstützwirkung kollabiert und wobei die Strebenanordnung (15, 24, 15.1, 24.1) und/ oder Hebelanordnung (26 - 32) bei einem mittigen Aufprall mit geringer Überdeckung die Abstützwirkung der Verstärkungsstruktur (20, 14, 21) nicht verändert.
  2. Deformationsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die Verstärkungsstruktur (20, 14, 21) wenigstens eine in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende, mittig zwischen den Längsträgern (10, 11) und parallel zu diesen, den ersten Querträger (12) gegen den zweiten Querträger (13) abstützende Stützstrebe (14) aufweist, - die wenigstens eine Strebenanordnung (15, 24, 15.1, 24.1) ein mit ihrem ersten Ende (22, 22.1) direkt oder indirekt an dem Rahmen, im Bereich eines Verbindungspunktes eines der Längsträger (10, 11) und dem ersten Querträger (12, 13) abgestützte Druckstrebe (15, 15.1) aufweist, - die Druckstrebe (15, 15.1) mit ihrem zweiten Ende (23, 23.1) an der jeweiligen Stützstrebe (14) Schubkräfte übertragend abgestützt ist, - bei Deformation des dem ersten Ende (22, 22.1) der jeweiligen Druckstrebe (15, 15.1) benachbarten Längsträgers (10, 11) in Richtung Heck des Fahrzeugs die Druckstrebe (15, 15.1) durch Verlagerung ihres ersten Endes (22, 22.1) in Richtung Heck des Fahrzeugs mit ihrem zweiten Ende (23, 23.1) eine Druckkraft seitlich auf die Stützstrebe (14) ausübt, derart dass sie diese quer zu ihrer Stützrichtung verformt und/ oder verlagert.
  3. Deformationsstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstrebe (15, 15.1) mit ihrem ersten Ende (22, 22.1) an dem Rahmen schwenkbar abgestützt ist.
  4. Deformationsstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstrebe (15, 15.1) mit ihrem zweiten Ende an der Stützstrebe (14) in Druckrichtung der Stützstrebe und senkrecht zur Druckrichtung der Stützstrebe formschlüssig abgestützt ist.
  5. Deformationsstruktur nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützung des zweiten Endes (23, 23.1) der Druckstrebe (15, 15.1) an der Stützstrebe (14) im mittleren Drittel der Längserstreckung der Stützstrebe (14) liegt.
  6. Deformationsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Kraftfahrzeugen mit Rechtslenkung die Stützstrebe (15, 15.1) rechts von der Mitte und bei Kraftfahrzeugen mit Linkslenkung links von der Mitte angeordnet ist.
  7. Deformationsstruktur nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Stützstreben vorgesehen sind, die in Fahrzeughochrichtung übereinander in zwei Ebenen angeordnet sind und dass zwei Druckstreben vorgesehen sind wobei jeweils eine der Druckstreben an einer der Stützstreben gelagert ist und jeweils eine der Druckstreben rechts und eine links von der Längsmittelachse des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
  8. Deformationsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Stützstrebe (14) an dem ersten Querträger (12) und dem zweiten Querträger (13) formschlüssig oder kraftschlüssig oder stoffschlüssig angeordnet ist.
  9. Deformationsstruktur nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Stützstrebe (14) an dem ersten Querträger (12) formschlüssig oder kraftschlüssig oder stoffschlüssig angeordnet ist und dass die wenigstens eine Stützstrebe (14) an dem zweiten Querträger (13) formschlüssig angeordnet ist und die Druckstrebe (15, 15.1) bei Verformung des ihr benachbarten Längsträgers (10, 11) in Richtung Heck des Kraftfahrzeugs die Stützstrebe (14) aus ihrer formschlüssigen Lagerung an dem zweiten Querträger (13) löst.
  10. Deformationsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die Verstärkungsstruktur (20, 14, 21) wenigstens eine in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende, mittig zwischen den Längsträgern (10, 11) und parallel zu diesen, den ersten Querträger (12) gegen den zweiten Querträger (13) abstützende Stützstrebe (14) ist, - die wenigstens eine Hebelanordnung (26 bis 33) einen Ausleger (26), eine zweiarmigen Hebel (28) eine Schwenkstrebe (31) und Drehlager (27, 30, 32) umfasst, - ein Ausleger (26) an dem zweiten Querträger (13) direkt oder indirekt angeordnet ist, - der zweiarmige Hebel (28) an dem Ausleger (26) mittels des ersten Drehlagers (27) drehbar gelagert ist, - die Schwenkstrebe (31) mittels des dritten Drehlagers (32) mit ihrem ersten Ende an dem Rahmen, im Bereich eines Verbindungspunktes eines der Längsträger (10, 11) und dem ersten Querträger (12) abgestützt ist und mit ihrem zweiten Ende mittels des zweiten Drehlagers (27) auf den ersten Hebelarm (29) des zweiarmigen Hebels (28) wirkt, - die Schwenkstrebe (31) bei Deformation des ihrem ersten Ende benachbarten Längsträgers (10) in Richtung Heck des Fahrzeugs den zweiarmigen Hebel (28) verschwenkt, - der Lagerpunkt und die Ausgestaltung des zweiarmigen Hebels (28) so gewählt ist, dass bei dessen Verschwenken das Ende des zweiten Hebelarms (33) des zweiarmigen Hebels (28) eine Druckkraft seitlich auf die Stützstrebe (14) ausübt, derart dass sie diese quer zu ihrer Stützrichtung verformt und/ oder verlagert.
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