DE2358356A1

DE2358356A1 - Aufprallenergieabsorbierende anordnung in einem fahrzeug

Info

Publication number: DE2358356A1
Application number: DE2358356A
Authority: DE
Inventors: Stig Ivar Norlin
Original assignee: Saab Scania AB
Current assignee: Saab AB
Priority date: 1972-11-24
Filing date: 1973-11-23
Publication date: 1974-05-30
Also published as: US3879073A; GB1403508A; SE378389B; JPS4995318A

Description

Dipl.-lng. H. Sauerland · Dr.-ing. R. König · -Dipl.-Ing. K. Bergen Patentanwälte · 4000 Düsseldorf 3α · Cecilienallee 76 ■ Telefon 43273s

22. November 1973 29 042 S

SAAB-SCANIA AB, S-151 87 Södertäl.je, Schweden

"Aufprallenergieabsorbierende Anordnung in einem' Fahrzeug"

Die Erfindung bezieht sich auf eine aufprallenergieabsorbierende Anordnung in einem Fahrzeug mit einer auf einem Fahrwerkrahmen angeordneten Antriebsmaschine und einem mit dem Fahrwerkrahmen verbundenen Fahrzeugaufbau mit Fahrersitz _? insbesondere in Coupebauweise.

In herkömmlichen Fahrzeugen sind bei einem Frontalaufprall der Fahrer, die Fahrgäste und das Fahrzeug großen Verzögerungskräften ausgesetzt, woraus oft sehr ernsthafte Verletzungen herrühreno Einer der Gründe ist darin zu sehen, daß der Motor während des Zusammenpralls ungeschützt in den Insassenraum hineingeschleudert wird. Um den Schutz des Fahrers und der Fahrgäste bei einem Frontalaufprall zu verbessernj, ist es bekannt, die Frontpartien des Fahrzeugs in bestimmter Weise deformierbär auszubilden^ so daß ein stoßenergieaufnehmender Effekt erzielt wird« Es ist weiterhin bekannt^, die Befestigungsmittel für den Motor derart auszubilden;, daß bei einer starken Kollision der Motor gelöst und mithilfe einer.besonderen Anordnung beispielsweise unter den Fahrgastraum geleitet wird«,

Durch diese Maßnahmen iirerden einerseits die Verzögerungszeit vergrößert und damit die Verzögerungskräfte reduziert und andererseits der Fahrgastraum unbeschädigt gehalten. Untersuchungen haben jedoch gezeigt'^ daß diese Maßnahmen im allgemeinen nicht zufriedenstellend sind und es schwie-

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rig ist, hinreichend große aufprallenergieabsorbierende Maßnahmen zu treffen, um ernsthafte Verletzungen der Insassen zu verhindern. In speziellen Sicherheitsfahrzeugen hat man die Länge des Fahrzeugs vor dem Motor vergrößert, um auf diese Weise die deformierbare Länge des Fahrzeugs zu vergrößern. Dies hat jedoch unter anderem den Nachteil, daß die Gesamtlänge des Fahrzeugs vergrößert wird, was wiederum andere Nachteile mit sich bringt»

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Nachteile zu vermeiden, also eine Anordnung zu schaffen, die bei einem Zusammenstoß besser als bisher die Belastungen auf die Insassen reduziert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Fahrwerkrahmen und der Fahrzeugaufbau bei Überschreiten einer auswählbar vorbestimmbaren Belastung, beispielsweise infolge eines Frontalaufpralls, aus einer mehrfach befestigten Normallage heraus in Längsrichtung des Fahrzeugs entlang von am Fahrwerkrahmen und am Fahrzeugaufbau vorgesehenen Führungsflächen relativ zueinander verschiebbar sind, dergestalt, daß die in Längsrichtung wirkenden Aufprallkräfte in zwei seitlich der Längsrichtung des Fahrzeugaufbaus auseinanderlaufende Kraftkomponenten zerlegt und in bezug auf die zentrische Längsachse des Fahrzeugs die beiden Hälften des Fahrzeugaufbaus aufgebogen werden.

Gemäß der Erfindung vermag der Fahrzeugaufbau eine vorbestimmte Aufprallkraft zu absorbieren, bevor die relative Verschiebung zum Fahrwerkrahmen stattfindet,, Zu diesem Zweck ist der Fahrzeugaufbau mit einem energieabsorbierenden Stoßfänger versehen, der einen bestimmten Deformationsweg für das Fahrzeug schafft, ohne daß eine Formänderung des Fahrzeugaufbaus oder des Fahrwerkrahmens eintritt. Hierdurch können durch das vordere Ende des Fahrzeugs weni-

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ger schwere Zusammenstöße absorbiert werden₉ während die relative Verschiebung zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem Fahrwerkrahmen nur bei stärkeren Zusammenstößen stattfindet. Bei Anordnung der Antriebsmaschine, beispielsweise eines Motors, auf oder in dem Fahrwerkrahmen erhält man eine wirksame Kraftabsorbierung, da gleichzeitig durch das Aufbiegen bzw. Aufteilen des Fahrzeugs ein vergrößerter Verformungsweg für den Fahrzeugaufbau erreicht wird, ohne daß eine nennenswerte Vergrößerung der Länge des Fahrzeugs erforderlich ist. Dies führt zu einer Reduzierung der Belastungen des Fahrers und der Fahrgäste.

Nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung trägt der Fahrwerkrahmen die Vorderradaufhängung des Fahrzeugs. Diese kann derart ausgebildet sein, daß sich bei der relativen Verschiebung des Fahrzeugaufbaus gegenüber dem Fahrwerkrahmen die Vorderräder in eine zur Längsrichtung des Fahrzeugs im wesentlichen querverlaufende Richtung verdrehen. Auf diese Weise können die Vorderräder zu einem besseren Schutz der Insassen des Fahrzeugs herangezogen werden. Weiterhin wird die Masse desjenigen Teils des Fahrzeugauf baus j der sich nach dem Anhalten des Motors fortbewegt, reduziert, wodurch sich verringerte Anforderungen an die Kraftabsorption ergeben.

Ferner kann der Fahrwerkrahmen eine sich in Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckende Längsachse aufweisen, die im wesentlichen auf der zentralen Längsachse des Fahrzeugs liegt und ferner kann der Fahrwerkrahmen im wesentlichen keilförmig ausgebildet sein, wobei der breitere Teil des Keils nach vorn gerichtet ist» Schließlich kann der rückwärtige Teil des Fahrwerkrahmens innerhalb eines tunnelartig erhöhten Teils befestigt sein, der im Fahrzeugboden liegt und der Gestalt des Keils angepaßt ist. Die Seitenflächen des Keils dienen als Führungsflächen des Fahrwerk-.

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rahmens und sind derart ausgebildet, daß sie mit entsprechenden Seitenflächen innerhalb des Tunnelteils im Boden des Fahrzeugs zusammenwirken können. Diese Konstruktion ermöglicht neben einer einfachen Kraftabsorption ein gutes Aufbiegen des Fahrzeugs.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Seitenansicht eines Fahrzeugs mit den Merkmalen der Erfindung,

Fig. 2 die zu Fig. 1 gehörende Draufsicht,

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Draufsicht mit der relativen Lage des Motors und des Fahrwerkrahmens zueinander nach einem Aufprall,

Fig. 4 in perspektivischer Darstellung einen Teil des Fahrwerkrahmens und des Bodens des Fahrzeugs und

Fig. 5 ebenfalls eine perspektivische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Anordnung gemäß der Erfindung.

Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Fahrzeug 1 hat einen im vorderen Teil angeordneten Motor 2 und einen Vorderradantrieb. Der Motor 2 und die Vorderradaufhängung 3 mit Vorderrädern 4 werden von einem Fahrwerkrahmen 5 getragen, der zusammen mit den genannten Teilen eine Einheit 6 großer Haltbarkeit bildet.

Ein mit 7 bezeichneter Fahrzeugaufbau, der wahlweise als Kabine oder Kasten ausgebildet sein kann, ist mit abscherbaren Befestigungselementen an der Einheit 6 befestigt. Der Fahrwerkrahmen 5 erstreckt sich in Längsrichtung des Fahrzeugs rückwärts zwischen einem Fahrersitz 8 und einem

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Beifahrersitz 9. Eine Hinterradaufhängung 10 mit Hinterrädern 11 wird von dem Fahrzeugaufbau 7 getragen. Der vordere Teil 12 des Fahrzeugs ist mit einem Stoßfänger 13 ausgerüstet, der in bekannter Weise geringere Aufprallkräfte absorbiert und eine kraftabsorbierende Deformation erlaubt, ohne daß eine Einwirkung auf den Insassenraum des Fahrzeugs stattfindet.

Wenn das Fahrzeug 1 einem Frontalzusammenstoß ausgesetzt ist, der den Fahrzeugaufbau 7 verformt, wird der Stoß zunächst durch den Stoßfänger 13 absorbiert, wonach dann der vordere Teil 12 zusammengedrückt und dadurch der Stoß weiter reduziert wird, ohne daß eine Einwirkung auf die relative Lage zwischen der Einheit 6 und dem Fahrzeugaufbau 7 stattfindet. Führt die Aufprallgeschwindigkeit jedoch zu einer ungewöhnlichen Verzögerungsbelastung, so löst sich die Befestigung zwischen dem Fahrzeugaufbau 7 und der Einheit 6, so daß der Fahrzeugaufbau 7 seine Vorwärtsbewegung fortsetzen kann. Bei dieser Vorwärtsbewegung des Fahrzeugaufbaus 7 werden die verbleibenden, in Längsrichtung wirkenden Aufprallkräfte in Kraftkomponenten zerlegt, die auf jeder Seite des Fahrwerkrahmens 5 von diesem fortgeleitet werden. Diese Kraftkomponenten sind bestrebt, die beiden Hälften des Fahrzeugaufbaus 7 in entgegengesetzte Richtungen aufzubiegen, so daß sich der mit Sicherheitsgurten auf den Sitzen 8 und 9 festgeschnallte Fahrer und Beifahrer jeweils seitlich des Motors 2 befinden, wodurch ein Zusammenprall mit dem Motor vermieden wird.

Die Vorderradaufhängung ist vorzugsweise derart ausgebildet, daß bei einer relativen Verschiebung des Fahrzeugaufbaus 7 gegenüber dem Fahrwerkrahmen 5 die Vorderräder 4 in eine zur Längsrichtung des Fahrzeugs im wesentlichen querverlaufende Richtung verdreht werden, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Auf diese Weise bilden die Vorderräder einen

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zusätzlichen Schutz vor dem Fahrer und dem Beifahrer, die sich, wie oben erklärt, seitlich der längs verlauf enden Zentralachse des Fahrzeugs befinden. Um darüber hinaus Verletzungen des Fahrers und des vorderen Beifahrers zu vermeiden, sollte der Fahrzeugaufbau 7 derart ausgebildet sein, daß der erforderliche Beinraum auf beiden Seiten keinen nennenswerten Deformationen ausgesetzt wird. Schließlich sollte ein Brennstofftank 14 im Fahrzeugaufbau 7 derart angeordnet und ausgebildet sein, daß er bei einer relativen Verschiebung des Fahrzeugaufbaus 7 gegenüber dem Fahrwerkrahmen 5 nicht beschädigt wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel· wird, dies dadurch erreicht, daß der Kraftstofftank 14 eine entsprechende Ausnehmung aufweist.

Die erfindungsgemäße Lösung ztir Absorbierung von Aufprallkräften durch eine bestimmte Anordnung des Motors und eines Fahrwerkrahmens mit Aufbiegung: des Fahrzeugaufbaus kann in verschiedener Weise erreicht werden. Im Ausführungsbeispiel gemäß der Zeichnung, insbesondere Fig. 4, hat der Fahrwerkrahmen 5 zwei seitliche Längsträger 15, deren hintere Enden näher aneinanderliegen und somit eine Art Keil bilden. Auf diese Weise bildet der Fahrwerkrahmen 5 von oben gesehen die Gestalt eines Keils. Die rückwärtigen Enden der Längsträger 15 sind normalerweise innerhalb eines tunnelartig und erhöht ausgebildeten Teils 18 des Fahrzeugaufbaus 7 befestigt und innerhalb des Bodens 17 des Fahrzeugs gelegen. Der tunnelartige Teil. 18 dient als Führungselement für die Träger 15. Die Seiten der Längsträger 15 liegen den Innenseiten des Tunnels 13 gegenüber, so daß die Seitenflächen der Längsträger und des Teils 18 zusammenwirkende Führungsflächen für den Fahrwerkrahmen 5 und den Fahrzeugaufbau 7 bilden.

Wenn der Fahrwerkrahmen. 5 unter der Wirkung einer relativen Verschiebebewegimg des Fahrzeugaufbaus 7 nach Art eines

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Keils in den erhöhten tunnelartigen Teil 18 eingeschoben wird, wird zumindest im unteren Bereich der Teil 18 durch die Längsträger 15 seitlich nach außen gedrückt, so daß die relative Bewegung zwischen dem Fahrwerkrahmen 5 und dem Fahrzeugaufbau 7 verzögert wird, weil die in Längsrichtung wirkende Aufprallkraft in zwei nach beiden Seiten verlaufende Kraftkomponenten aufgeteilt wird.

Der Fahrzeugaufbau 7 ist - wie oben erwähnt - derart mit dem Fahrwerkrahmen 5 verbunden, daß sich die Befestigungselemente bei einer gewissen Stoßbeanspruchung lösen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Längsträger 15 mit dem Teil 18 über eine Anzahl von Bolzen 19 verbunden, die so ausgebildet sind, daß sie bei einer bestimmten Belastung abscheren. Die Bolzen 19 können entweder im Fahrwerkrahmen 5 oder im Fahrzeugaufbau 7 oder in beiden elastisch montiert sein, beispielsweise mittels .Gummibüchsen. Die Befestigung kann auch mithilfe anderer spezieller Befestigungsmittel erfolgen, die beispielsweise mit zusätzlichen kraftabsorbierenden Einrichtungen mechanischer oder hydraulischer Art oder einer Kombination davon versehen sein können.

Die gewünschte Aufteilung der Aufprallkraft in zwei seitlich nach außen wirkende Kraftkomponenten kann auch in anderer Weise als durch den keilförmig ausgebildeten Fahrwerkrahmen 5 erzielt werden. So ist es beispielsweise möglich, anstelle der zwei parallel verlaufenden Elemente des Fahrwerkrahmens 5 diesen mit einer Anzahl geneigt verlaufender Kontaktflächen zu versehen, die zusammen mit entsprechenden Kontaktflächen des Fahrzeugaufbaus 7 zusammenwirken; ebenso ist es denkbar, den Fahrwerkrahmen und den Fahrzeugaufbau derart über Kontaktflächen aufeinander einwirken zu lassen, daß diese ihrerseits wieder auf Hebel oder ein Hebelsystem hydraulischer oder mechanischer Art

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einwirken können.

In Fig. 5 ist ein Fahrzeug 1 gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Der vordere Teil 12, der mit dem Stoßfänger 13 und dem Radgehäuse 20 versehen ist, ist fest mit dem Fahrzeugaufbau 7 verbunden und bildet einen Rahmen um den Motor 2, der zusammen mit der Vorderradaufhängung 3 und einem Kühler 21 und anderen, nicht dargestellten Motoreinheiten auf dem Fahrwerkrahmen 5 befestigt ist.

Durcia Ausbildung des oberen Teils des Tunnels 1.8 und der nicht dargestellten Haubenverkleidung mit Nuten oder Schlitzen ist es möglich, die Gefahr zu reduzieren oder möglicherweise zu vermeiden, daß bei einem Zusammenprall das Fahrzeug derart verformt wird, daß die Windschutzscheibe bricht. Der untere Teil der Haubenverkleidung sollte sich dann der Verschxebebewegung des Fahrzeugaufbaus 7 anschließen, wenn der obere Teil, an dem die Windschutzscheibe befestigt ist, im wesentlichen in seiner Lage verbleiben kann. Ferner kann der Fahrzeugaufbau 7 auch derart ausgebildet sein, daß verschiedene Sektionen intakt bleiben, zerbrechen oder bei einer bestimmten Belastung deformiert werden. Im Motorraum des Fahrzeugs sollten die zum Motor gehörenden Komponenten in solchen Zonen untergebracht werden, daß sie einerseits im wesentlichen vom Motor oder dem Fahrwerkrahmen 5 getragen oder in sogenannten Sicherheitszonen untergebracht werden, und daß sie andererseits bei einem Zusammenprall eine bestimmte Deformation des Fahrzeugs nicht behindern und keine Feuergefahr entstehen lassen.

Die dargestellte und beschriebene Anordnung ist weder auf vorderradangetriebene Fahrzeuge, noch auf Fahrzeuge mit vorn gelegenem Motor beschränkt. Die Erfindung kann ohne weiteres bei Fahrzeugen mit unterschiedlicher Konstruktion und Anwendung Verwendung finden.

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Claims

SAAB-SCANIA AB, S-151 87 Södertäl.je, Schweden

Patentansprüche:

1. Aufprallenergieabsorbierende Anordnung in einem Fahrzeug — mit einer auf einem Fahrwerkrahmen angeordneten Antriebsmaschine und einem mit dem Fahrwerkrahmen verbundenen, einen Fahrersitz aufweisenden -Fahrzeugaufbau,, insbesondere in CoupSbauweise, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrwerkrahmen (5) und der Fahrzeugaufbau (7) bei Überschreiten einer auswählbar vorbestimmbaren Belastung, beispielsweise infolge eines Frontalaufpralls, aus einer mehrfach befestigten Normallage heraus in Längsrichtung des Fahrzeugs (1) entlang von am Fahrwerkrahmen (5) und am Fahrzeugaufbau (7) vorgesehenen Führungsflächen relativ zueinander verschiebbar sind^ dergestalt^ daß die in Längsrichtung wirkenden Aufprallkräfte in zwei seitlich der Längsrichtung des Fahrzeugaufbaus (7) auseinanderlaufende Kraftkomponenten zerlegt und - bezogen auf die zentrische Längsachse des Fahrzeugs (1) ■= die beiden Hälften des Fahrzeugaufbaus (7) aufgebogen werden₀

Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrzeugaufbau (7) eine vorbestimmte Aufprallkraft zu absorbieren vermag _s bevor die relative Verschiebung zum Fahrwerkrahmen (5) stattfindet.

3» Anordnung nach Anspruch 1 oder 2_S dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrzeugaufbau (7) mit einem energieabsorbierenden Stoßfänger (13) versehen ist, der eine vorbestimmte Deformation des Fahrzeugs (1) zuläßt, ohne daß eine Formänderung des Fahrzeugaufbaus (7) oder des Fahrwerkrahmens (5) eintritt.

Anordnung nach Anspruch 1 oder 2_S dadurch g e -

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kennzeichnet , daß der Fahrzeugaufbau (7) die Hinterradaufhängung (10) des Fahrzeugs (1) trägt.

5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrwerkrahmen (5) die Vorderradaufhängung (3) des Fahrzeugs (1) trägt.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorderradaufhängung (3) derart ausgebildet ist, daß sich bei einer relativen Verschiebung des Fahrzeugaufbaus (7) gegenüber dem Fahrwerkrahmen (5) die Vorderräder (4) in eine zur Längsrichtung des Fahrzeugs (1) im wesentlichen querverlaufende Richtung drehen.

7. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2_S dadurch gekennzeichnet , daß der Fahrwerkrahmen (5) eine sich in Längsrichtung des Fahrzeugs (1) erstreckende Längsachse aufweist, die im wesentlichen auf der zentralen Längsachse des Fahrzeugs (1) liegt, und daß der Fahrwerkrahmen (5) im wesentlichen keilförmig ausgebildet ist, wobei der breitere Teil des Keils nach vorn gerichtet ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der rückwärtige Teil des Fahrwerkrahmens (5) innerhalb eines tunnelartig erhöhten Teils (18) befestigt ist, welcher der vorspringenden Gestaltung des Bodens (17) des Aufbaus (7) angepaßt ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrwerkrahmen (5) zwei äußere Längsträger (15) aufweist, deren Seitenflächen Führungsflächen zum Zusammenwirken mit den inneren Seitenflächen des erhöhten Teils (18) darstellen.

10. Anordnung nach einem der- Ansprüche 1 bis 9, dadurch

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gekennzeichnet, daß die Antriebsmaschine , ein Motor (2) ist, der auf dem vorderen Teil des Fahrwerkrahmens (5) befestigt ist.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge'kennzeichnet , daß der Fahrzeugaufbau (7) über hinter dem Motor (2) angeordnete Befestigungsmittel
(19) am Fahrwerkrahmen (5) befestigt ist.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß zum Motor (2) gehörende Einrichtungen innerhalb des Motorraums mit dem Motor
und/oder dem Fahrwerkrahmen (5) verbunden und derart im
Motorraum untergebracht sind, daß sie eine Deformation des vorderen Teils des Fahrzeugs (1) erlauben, ohne dabei in
den Insassenraum des Fahrzeugaufbaus (7) geschleudert zu
werden.

13. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrzeugaufbau (7)
einen Brennstofftank (14) aufnimmt, der derart ausgebildet und angeordnet ist, daß bei einer Relativbewegung des Fahrzeugaufbaus (7) gegenüber dem Fahrwerkrahmen (5) der Brennstofftank (14) keine Beschädigung erleidet.

14. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmaschine (2) aus einem am rückwärtigen Teil des Fahrwerkrahmens (5) oder des Fahrzeugaufbaus (7) befestigten Motor besteht«

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