DE2625268A1

DE2625268A1 - Bei aufprallunfaellen verstaerkend wirkende vorrichtung zum schutz von im hinteren bereich von kraftfahrzeugen angeordneten treibstofftanks gegenueber verformungsbeschaedigungen

Info

Publication number: DE2625268A1
Application number: DE19762625268
Authority: DE
Inventors: Torsten Gunnar Lindberg; Sten Henrik Wedin
Original assignee: Volvo AB
Current assignee: Volvo AB
Priority date: 1975-06-13
Filing date: 1976-06-04
Publication date: 1976-12-30
Also published as: SE7506812L; FR2314080B1; SE390930B; JPS51151923A; FR2314080A1; US4090721A; GB1517066A; IT1061865B

Description

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AB Volvo, Göteborg / Schweden

Bei Aufprallunfällen verstärkend wirkende Vorrichtung zum Schutz von im hinteren Bereich von Kraftfahrzeugen angeordneten Treibstofftanks gegenüber Verformungsbeschädigungen

Die Erfindung betrifft eine bei Aufprallunfällen von Kraftfahrzeugen verstärkend wirkende Vorrichtung, die den Treibstofftank des Kraftfahrzeugs und dessen zugehörige Verbindungen gegen eine Verformungsbeschädigung bei Verformung des hinteren Bereichs des Kraftfahrzeugs schützt, wobei der Treibstofftank hinter der Hinterachse des Kraftfahrzeugs zwischen den longitudinalen Rahmenseitenelementen des Chassis angeordnet ist und die Rahmenseitenelemente einen nach oben über die Hinterachse gekrümmten Abschnitt aufweisen.

Derartige Verformungen des hinteren Bereiches eines Kraftfahrzeugs treten beispielsweise auf, wenn ein anderes Kraftfahrzeug von hinten in das vorausgehende eingetrieben wird.

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Bei vielen Arten von Kraftfahrzeugen und insbesondere Personenkraftwagen nehmen die Treibstofftanks (gewöhnlich Benzintanks) und die Verbindungen dafür eine relativ ausgesetzte Stellung insbesondere bei solchen Arten von Kollisionen ein, wenn ein anderes Fahrzeug von hinten auf das vorausgehende auftrifft oder wenn das Fahrzeug zurück gegen ein anderes Fahrzeug oder einen festen Gegenstand rollt. Wenn bei einer solchen Kollision am Treibstofftank oder seinen Verbindungen eine Leckstelle auftritt, kann der austretende Treibstoff (z.B. Benzin) Feuer fangen, wodurch eine erhebliche Beschädigung am Fahrzeug und was noch wesentlicher ist, eine Verletzung der Fahrzeuginsassen eintreten kann.

Wahrscheinlich werden in wenigen Jahren Vorschriften in Kraft treten, die bestimmen, daß nur eine gewisse (sehr begrenzte) Menge an Benzin oder anderem Treibstoff aus dem Tank und seinen Verbindungen austreten darf, wenn das Fahrzeug gewissen Arten von Aufprallunfällen ausgesetzt ist. Unter anderem werden diesbezüglich spezifische Aufprallversuche durchgeführt, bei denen der Aufprall von der Fahrzeughinterseite aus erfolgt.

Gegenwärtige Bauarten von Automobilen erfordern generell Modifikationen, um den gesetzten Normvorschriften bei Aufprallversuchen gerecht zu werden.

Es gilt daher, eine einfache; preisgünstige und vergleichsweise kompakte Verstärkungsvorrichtung zu schaffen, die den Treibstofftank bei einem Aufprallunfall,, insbesondere bei einem Aufprall auf das hintere Ende des Fahrzeugs schützt, wobei die Verstärkungsvorrichtung so aufgebaut sein soll, daß sie in Form einer Modifikation gegenwärtig vorliegenden Fahrzetigkonstruktionen zugefügt werden kann und sich bei der normalen Fahrzeugherstellung anwenden läßt. Die Funktionsprinzipien der neuen,verstärkend wirkenden Vorrichtung soll sich natürlich auf Automobile unterschiedlichen Aufbaus anwenden lassen. Eine diesbezügliche Bedingung ist unter anderem, daß die für die Verstärkungsvorrichtung verwendeten Bauteile an solchen Stellen unter dem Fahrzeug angeordnet

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werden können, die gewöhnlich nicht durch andere Ausrüstungsbauteile schon besetzt sind.

Ausgangspunkt der Erfindung ist somit die Schaffung einer Verstärkungsvorrichtung zum Schutz des Treibstofftanks und seiner zugehörigen Verbindungen, wobei der Treibstofftank am hinteren Ende des Fahrzeugs angeordnet ist, und der Schutz dann eintritt, wenn das Fahrzeug in einen Aufprallunfall verwickelt ist. Das Grundprinzip der Erfindung besteht darin, daß der hintere Bereich des Fahrzeugs in einen relativ mechanisch starken und einen relativ weichen Bereich aufgeteilt wird, wobei der starke Bereich zum Schutz des Tanks dient, während der schwächere Bereich die Aufgabe hat, Energie beim Aufprall zu absorbieren, indem er sich verformt und damit ein nicht unwesentlicher Teil der Stoßenergie verbraucht wird. Die Vorrichtung sollte ferner so ausgelegt sein, daß sie die Trägheitskraft vom Motor und den ÜbertragungsOrganen direkt auf den auftreffenden Gegenstand übertragen kann.

Eine bekannte Weise zur Lösung dieses Problems besteht darin, den Treibstofftank mit den zugehörigen Treibstoffrohrverbindungen dadurch zu schützen, daß der Tank an einer Stelle im Fahrzeug angeordnet ,wird, bei der davon ausgegangen werden kann, daß die durch den Aufprall hervorgerufenen Verformungen den Tank nicht erreichen. Dies bedeutet z.B. _t daß der Tank vor oder über der Hinterachse angeordnet wird. Eine solche Anordnung des Tanks ist aus gewissen dründen, unter anderem aus solchen, wie sie nachfolgend erwähnt werden, ungeeignet und in manchen Fällen auch unmöglich. Eine derartige Anordnung des Tanks führt nämlich dazu, da8 die Kardanwelle nicht in der gewöhnlichen Weise angeordnet werden kann, daß der Innenraum im Automobil verkleinert wird, daß eine ungünstige Gewichtsverteilung am Fahrzeug vorliegt,und daß das Treibstoffsystem nicht getrennt vom Fahrzeuginsassenraum,was besonders erwünscht ist, gehalten werden kann. Des weiteren ist damit der Nachteil verbunden, daß der Widerstand des Fahrzeugs gegenüber Aufprallunfällen, die nicht auf das hintere Fahrzeugende wirken, abrimiut, daß schon in Fertigung befindliche Automobile

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modifiziert werden müssen;und daß in manchen Fällen die Bodenhöhe zunimmt, was inbesondere bei Mehrzweckfahrzeugen nachteilig ist.

Eine andere diesbezügliche Lösung besteht darin, daß man ein Teil der Aufprallkräfte über die hinteren Kotflügel von den Umfangen der hinteren Räder aufnehmen läßt. Damit jedoch ist der Nachteil verbunden, daß bei einer Reifenpanne der Tank nur schlecht geschützt ist. Wegen der Notwendigkeit Raum für die normale Reifenausdehnung zu schaffen, Raum im Radgehäuse für Schneeketten (und abgelagertem Schnee) bereitzustellen sowie Radänderungen vornehmen zu können,ist ein großer Abstand zu der kraftabsorbierenden Fläche notwendig, was bedeutet, daß am Fahrzeuggehäuse und Chassis Verschiebungen eintreten können, die für den Tank gefährlich sind.

Eine weitere bekannte Art der Verstärkung des hinteren Teils eines Automobils besteht darin, Versteifungselemente in dessen oberen Bereich einzusetzen, z.B. inseitig der oberen Bereiche der Türflügel. Nur begrenzte Aufprallkräfte können auf diese Weise aufgenommen werden, da andernfalls die Gefahr besteht, daß die Türverriegelungenydie hinteren Sicherheitsgurte, Fenster und dergleichen, außer Funktion geraten oder beschädigt werden, und außerdem Personen verletzt werden können. Diese Art der Verstärkung des hinteren Bereiches eines Automobils kann jedoch zusätzlich zur Verstärkung der Automobilbodenbereiche direkt gegenüber dem Tank vorgesehen werden. Eine gewissen Versteifung der hinteren Tür- oder Kotflügel, die gegenüber der Treibstoffeinfüllstelle liegen, wird hierdurch erzielt, wodurch diese Stelle gegen eine Beschädigung geschützt wird, die zu einer leckstelle bei einem hinteren Aufprallunfall führen kann.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, die bei einem Aufprallunfall Schutz für den Treibstofftank bietet, ohne daß mit ihr die zuvor genannten, mit bekannten Konstruktionen verbundenen Nachteile vorliegen.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an jeder Seite des Treibstofftanks eine Trageinrichtung angeordnet ist, die sich im wesentlichen in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs erstreckt und an dem betreffenden benachbarten Rahmenseitenelement in dem Bereich hinter dessen gekrümmten Abschnitts befestigt ist, wobei die Trageinrichtung an ihrem vorderen Ende eine kraftübertragende Fläche aufweist, die normalerweise unter einem gewissen Abstand von einer zugehörigen, nach hinten weisenden, kraftübertragenden Fläche an einem Tragteil liegt, das gegenüber einer Verformung widerstandsfähig ist, vor dem Treibstofftank angeordnet ist und dem Chassis zugeordnet ist, indem das Tragteil an der Hinterachse und/oder an einem benachbarten Rahmenseitenelement befestigt ist, wobei das Tragteil die Eigenschaft hat, mit nur begrenzter Verformung die durch den Aufprall erzeugten Verformungskräfte aufnehmen zu können, und daß der Abstand so bemessen ist, daß die zusammenwirkenden kraftübertragenden Flächen bei einer gewissen Verformung des hinteren Bereiches des Kraftfahrzeugs miteinander in Berührung kommen, so daß die Verformungskräfte am Treibstofftank und an den gekrümmten Abschnitten der Rahmenseitenelemente vorbeigeleitet werden, und dadurch für den Treibstoff tank gefährliche Verformungen nicht auftreten.

Obschon die erfindungsgemäße Vorrichtung primär für Kraftfahrzeuge mit starren Hinterachsen gedacht ist, ist sie natürlich auch für andere Arten von Hinterachsen anwendbar. Der Ausdruck "Chassis" faßt in seiner Nebenbedeutung den gesamten Fahrzeugbodenbereich mit seinen zugehörigen Maschinenteilen, wie Motor, Kupplung, Getriebe, Gehäuse, Kardanwelle und Hinterachse mit Differentialgetriebe zusammen. Die in Rede stehenden Rahmenseitenelemente können auch bis zu einem mehr oder weniger gxoßen Umfang integrales Bestandteil des Fahrzeugblechgehäuses sein. Der Abstand zwischen den kraftübertragenden Flächen der Trageinrichtung und der Tragteile ist notwendig, damit die Räder und die Hinterachse (z.B. bei ausfedernden Bewegungen) die normalen Bewegungen relativ zum Chassis und Fahrzeuggehäuse vornehmen können.

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Mit einer erfindungsgemäß gebauten Verstärkungsvorrichtung ist es somit möglich, in wirksamer Weise den Treibstofftank und seine Verbindungen zu schützen, da die durch einen hinteren Aufprallunfall erzeugten Kräfte bis zu einem wesentlichen Ausmaß an denjenigen Trägerbereichen im Chassis und/oder Fahrzeuggehäuse vorbeigeleitet werden, die mehr oder weniger gekrümmt sind und damit nur schlecht Druckkräfte aufnehmen können. Bei diesen Bereichen handelt es sich z.B. um die Zone oberhalb der Hinterachse. Wenn diese gekrümmten Bereiche der Träger ausbeulen oder in anderer Weise bei einem Aufprallunfall kollabieren, wird der Tank an der in Rede stehenden Stelle versetzt und gegen das Differentialgehäuse und die Hinterachse gedrückt, was eine große Gefahr bezüglich des Auftretens einer Leckstelle bedeutet.

Es erscheint natürlich möglich, die gekrümmten Rahmenseitenele- · mente zu verstärken, so daß diese die gleiche Fähigkeit zur Aufnahme von Druckkräften, wie die erfindungsgemäße Verstärkungsvorrichtung, haben. Eine solche Verstärkung würde jedoch zu einer unzulässigen Erhöhung des Fahrzeuggewichtes führen.

Bezüglich der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielten Vorteile sei unter anderem darauf hingewiesen, daß diese einen einfachen und preisgünstigen Aufbau hat und daß der Bereich, wo der Tank angeordnet ist, im wesentlichen nicht beeinträchtigt wird. Dieser Bereich wird nur einer geringen Formveränderung bei einem Aufprall unterworfen. Des weiteren wird indirekt durch die Extraverstrebung des Fahrzeuggehäuses eine Standortfestlegung für den Tank geschaffen. Die Vorderwand des Tanks wird hierdurch daran gehindert, gegen die Hinterachse gedrückt zu werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat ferner den wesentlichen Vorteil, daß bei einer sehr geringen Gewichtszunahme eine wesentliche Festigkeitserhöhung geschaffen ist.

Bei einem,die erfindungsgemäße Verstärkungsvorrichtung nicht aufweisenden Kraftfahrzeug besteht die ernste Gefahr, daß die geraden Abschnitte der Rahmenseitenelemente des Automobils, die die rück-

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wärtige Verlängerung dieser Elemente hinter den gekrümmten, über die Hinterachse sich erstreckenden Abschnitten darstellen, gegenüber dem Tank bei einem hinteren Aufprallunfall geknickt oder abgebogen werden, so daß der Tank zusammengedrückt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt vorzugsweise eine Verlängerung in longitudinaler Richtung des Fahrzeugs, die etwa der Ausdehnung des Tanks in dieser Richtung entspricht. Die Verstär-" kungsvorrichtung ist an dem Trägersystem gegenüber dem Tank befestigt, so daß das Trägersystem verstärkt wird, und dadurch das Trägersystem den Tank bei einem hinteren Aufprallunfall schützt. Die so durch die erfindungsgemäße Vorrichtung verstärkten Rahmenseitenelemente können hohe Belastungen wesentlich besser als nicht verstärkte Elemente aushalten. Solche Belastungen treten auf, wenn die nicht verstärkten hinteren Bereiche der Elemente bei einem hinteren Aufprallunfall zerdrückt werden, und dadurch ein Teil der Aufprallenergie absorbiert wird.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Verstärkungsvorrichtung liegt ferner darin, daß die Vorrichtung ausreichend weit an die Seiten des Fahrzeugs verlegt . werden kann, so daß sie den für andere Ausrüstungsorgane erforderlichen Raum, z.B. den Raum für das Auspuffrohr, den Treibstofftank, die Benzinpumpe für Querverstrebungen und dergleichen, nicht in unnötiger Weise beengt. Eine Folge davon ist auch, daß die Vorrichtung an irgendeinem bestehenden Automobiltyp angeordnet werden kann, oder daß sie sich in einem fortgeschrittenen Auslegungsstadium als Zusatzausrüstung an neue Automobiltypen " einführen läßt. Die Trageinrichtungen und Tragteile der erfindungsgemäßen Verstärkungsvorrichtung können ferner an den Rahmenseitenelementen oder der Hinterachse und/oder den geraden Abschnitten der Rahmenseitenelemente vor der Hinterachse mit Hilfe konventioneller Schraubverbindungen befestigt werden, so daß sich,wenn eine Beschädigung eintritt, ein leichter Austausch der Teile vornehmen läßt. Die Erfindung läßt sich auch ohne weiteres an verschiedene Arten von Automobilen anpassen. In Fällen, bei denen die Trageinrichtungen und Tragteile

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nicht schwenkbar befestigt werden brauchen, ist es selbstverständlich von Vorteil, wenn die Befestigung mittels Anschweißen erfolgt.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß jede Trageinrichtung aus einer steifen Tragstrebe besteht, die starr an einem zugehörigen Rahmenseitenelement angeordnet ist, wobei die kraftübertragende Fläche der Strebe eine größere Ausdehnung in der Höhe als in der Breite hat, und daß der mit der Strebe zusammenwirkende Tragteil aus einem modifizierten Bremsjoch- oder -dickenmeßgerät besteht, dessen entsprechende kraftübertragende Flächen nach hinten weist.

Die in das Fahrzeug über den hinteren Stoßdämpfer während eines Aufpralls eingeleiteten Aufprallkräfte werden bei einer Vorrichtung mit dem zuletzt genannten Aufbau in einem wesentlichen Ausmaß auf den vorderen Bereich des Fahrzeugs über die in Form einer Tragstrebe ausgebildete Trageinrichtung, das davorliegende Bremsjoch, die Hinterachse, die oberen und unteren Tragarme und die Kardanwelle übertragen.. Wenn man davon ausgehen kann, daß die Kollisionskraft auf den mittleren Teil des hinteren Stoßfängers einwirkt, wird die Kraft annähernd gleich auf die Verstärkungsvorrichtung an beiden Seiten des Fahrzeugs aufgeteilt. Der Abstand zwischen den betreffenden kraftübertragenden Flächen an der Trageinrichtung und dem Tragteil braucht natürlich nur so groß sein, daß die normalen Federbewegungen der Hinterachse möglich sind. Bei der Erfindung sind die gekrümmten Abschnitte der Rahmenseitenelemente über der Hinterachse bis zu einem wesentlichen Umfang von einer Belastung durch Druckkräfte im Anschluß an einen Aufprall befreit. Die Abschnitte der Elemente, die hinter den Trageinrichtungen liegen, können vorteilhafterweise relativ schwach sein, damit in diesem Bereich des Fahrzeugs absorbierende Deformationen eintreten.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus,, daß jede Trageinrichtung aus einer steifen Tragstrebe

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gebildet ist, die starr an einem zugehörigen Rahmenseitenelement angeordnet ist, wobei die kraftübertragende Oberfläche der Strebe eine größere Höhe als Breite hat, und daß die nach hinten weisende kraftübertragende Fläche des Tragteils, die mit dieser kraftübertragenden Fläche zusammenwirkt, ein außenseitiger Teil der Fahrzeughinterachse darstellt, wobei es sich bei der Hinterachse um eine steife Bauart handelt und die Hinterachse selbst den Tragteil bildet.

Die genannte Höhenausdehnung der Trageinrichtung ist notwendig, damit sichergestellt ist, daß die Hinterachse bei einem hinteren Aufprallunfall unabhängig von der momentanen vertikalen Stellung der Hinterachse damit in Berührung treten kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden beträchtliche Anteile der Kollisionskräfte direkt durch die Vorrichtung auf die Hinterachse übertragen, von der die Kräfte nach vorne in das Fahrzeug zu dessen mittlerem Teil und zur Maschine über die Hinterachsenaufhängung und Kardanwelle geleitet werden. Ein Vorteil bei diesem speziellen Ausführungsbeispiel liegt darin, daß keine besonderen Tragteile erforderlich sind, da die Hinterachse selbst mit einem Oberflächenbereich das Tragteil bildet.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß jede Trageinrichtung aus einem steifen Tragstab besteht, der starr an einem zugehörigen Rahmenseitenelement befestigt ist, wobei' die Stirnfläche des Stabes,die der Hinterachse zugewandt ist, die kraftübertragende Fläche der Einrichtung bildet, und daß der zugehörige Tragteil die Form einer Tragkonsole hat, die an der steifen Hinterachse befestigt ist, wobei die kraftübertragende Fläche der Konsole eine größere Höhe als Breite hat und sich um eine gewisse Wegstrecke von unterhalb der Hinterachse bis zu einer etwa ebenso großen Wegstrecke oberhalb der Hinterachse erstreckt. Da die Trageinrichtung in diesem Fall die Form eines Tragstabes hat, liegt eine relativ kleine kraftübertragende Fläche vor. Das Tragteil muß daher eine relativ große Ausdehnung in Höhenrichtung haben, so daß zwischen den beiden kraftübertra-

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genden, einander zugewandten Flächen unabhängig von der vorliegenden Ausfederung der Hinterachse stets eine berührende Eingriffnahme möglich ist. Die mit diesem Ausführungsbeispiel verbundenen Vorteile sind unter anderem, daß die Tragstäbe an einer hohen Stelle angeordnet werden können, und daß die Tragkonsolen die Bewegungen der Achse relativ ,zum Chassis mitmachen.

Eine Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dc-'^ jede Trageinrichtung aus einer steifen Tragkonsole besteht, dl starr an einem zugehörigen Rahmenseitenelement angeordnet ist, unc daß das Tragteil aus einem im wesentlichen vertikalen Tragfuß gebildet ist, der hinter der Hinterachse angeordnet ist und das freie hintere Pufferende eines Tragarms bildet, der an der Unterseite der starren Hinterachse schwenkbar angelenkt ist, während das vordere Ende des Tragarms schwenkbar mit dem Element an einem geraden Abschnitt desselben verbunden ist, der vor dessen gekrümmten Abschnitt liegt.Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein Teil der Aufprallkräfte direkt auf das Rahmenseitenelement vor der Hinterachse übertragen. Der untere Tragarm bei diesem Ausführungsbeispiel b^t die Aufgabe, die relativ große Aufprallbelastung aufzunehmen, was in manchen Fällen zu Schwierigkeiten führen kann, da die Gefahr eines Ausbeulens und Verbiegens des Tragarmes und sogar des Abscherens seiner Befestigungsschrauben auftreten kann. Folglich wird bei dieser Ausführungsform das Massensysten^ bestehend unter anderem aus der Hinterachse, der Kardanwelle und dergleichen durch den Tragarm nach vorne gezogen und nicht, wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbei— spielen, nach vorne geschoben, so daß das System einige Zentimeter nach hinten in Richtung auf den Tank verbogen wird.

Schließlich zeichnet sich, eine andere, in Beziehung auf das letzte Ausführungsbeispiel bestehende Weiterbildung der Erfindung dadurch aus, daß jede Trageinrichtung aus einer Tragstütze besteht, die in einer vertikalen Ebene auf und ab bewegbar und ihrem hinteren Ende an einem zugehörigen Rahmenseitenelement angelenkt ist, während das vordere Ende der Stütze mittels eines Langloches von

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einem Tragstift gehalten ist, der an einem verlängerten, nach hinten von der Hinterachse abstehenden Bereich eines unteren Tragarms befestigt ist, der wiederum an der Unterseite der starren Hinterachse angelenkt ist, während das vordere Ende des Tragarms schwenkbar mit einem geraden Abschnitt des zugehörigen Rahmenseitenelementes verbunden ist, der von dem gekrümmten Abschnitt des Elementes liegt. Die mit diesem Ausführungsbeispiel erzielten Vorteile sind unter anderem große Bodenfreiheit, geringer Raum- ' bedarf und Vorliegen keines Biegemomentes in der Trageinrichtung, die als Tragstütze ausgebildet ist. Die Verstärkung im Bereich oberhalb der Hinterachse des gekrümmten Abschnitts des Rahmenseitenelementes, die mit diesem Ausführungsbeispiel erzielt wird, ist jedoch im Vergleich zu der erzielbaren Verstärkung mit einer Trageinrichtung in Form einer Konsole oder Strebe, die starr an einem Rahmenseitenelement entsprechend den zuvor erwähnten Ausführungsbeispielen befestigt ist, relativ begrenzt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine sehr schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verstärkungsvorrichtung am linken hinteren Bereich eines Kraftfahrzeugs, wobei die Verstärkungsvorrichtung an den Rahmenseitenelementen (von denen nur eines gezeigt ist) vorgesehen ist,

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche schematische, perspektivische Ansicht des linken hinteren Bereiches eines Fahrzeugs bei schräger Betrachtung von gegenüberliegender Seite aus mit Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche perspektivische Ansicht von einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

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Fig. 4 eine der Fig. 3 ähnliche perspektivische Ansicht von einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 5 eine Seitenansicht des hinteren Bereiches eines mit einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung versehenen Fahrzeugs, und

Fig. 6 eine schematische Ansicht der Kraftübertragungswege bei einem mit einer Vorrichtung nach Fig. 1 ausgestatteten Fahrzeug.

Aus Gründen der Einfachheit zeigt Fig. 1 nur den linken Teil eines Kraftfahrzeugs, das mit einer Verstärkungsvorrichtung längs der kürzeren Seite eines Kraftstofftanks 1 versehen ist. Die Verstärkungsvorrichtung an der nicht gezeigten,rechten Seite des Fahrzeugs entspricht derjenigen nach Fig. 1 und braucht daher nicht weiter erläutert zu werden. Die Beschränkung der Beschreibung der Verstärkungsvorrichtung auf eine Seite des Fahrzeugs erfolgt auch bei den übrigen,nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen.

Mit dem Bezugszeichen 2 ist in der Zeichnung der hintere Stoßfänger des Fahrzeugs versehen, der an dem hinteren Ende des linken Rahmenseitenelementes 4 des Fahrzeugs über eine Befestigungseinrichtung 3 befestigt ist. Das Bezugszeichen 5 betrifft eine Kardanwelle, das Bezugszeichen 6 ein Differentialgetriebe und das Bezugszeichen 7 eine steife hintere Achse. Die hintere Achse 7 trägt ein Rad 8, das nur teilweise abgebildet ist. In bekannter Weise weist die starre Hinterachse eine obere Befestigung 9 und eine untere Befestigung 10 für obere bzw. untere Tragarme 11 und 12 auf (vergleiche auch Fig. 2 und 3). Im Bereich über der Hinterachse 7 besitzt das Rahmenseitenelement 4 einen nach oben gekrümmten Abschnitt 13 mit geringerem Beul- oder Knickwiderstand als der des Elementes 4.

Die die Verstärkungsvorrichtung bildenden hauptsächlichen Bauteile sind einerseits eine mit dem Element 4 verbundene Trageinrichtung, -

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die in Form einer Tragstrebe 14 ausgebildet ist, und andererseits ein Tragteil 15, das in einem Abstand χ vor der Tragstrebe 14 liegt. Das Tragteil 15 stellt ein modifiziertes Bremsjoch an der Bremse für das Rad 8 dar. Die Tragstrebe 14 ist über Bohrungen mit dem Element 4 z.B. mittels Schrauben verbunden. Die Tragstrebe könnte auch mit dem Element verschweißt sein. Die Tragstrebe besteht im wesentlichen aus zwei Stäben oder Rohren 16 und 16', die miteinander und an eine Tragplatte 17 verschweißt sind, die gewichtsverringernde Löcher 18 und einen oberen Flansch 19 aufweist, durch den die Tragstrebe mit dem Seitenrahmenelement 4 verbunden wird. Der Abstand χ zwischen den kraftübertragenden Oberflächen von Tragstrebe und Tragteil ist notwendig für die normale Federbewegung des Rades 8 relativ zum Fahrzeug und damit zum Element 4. Der Stab oder das Rohr 16' besitzt eine größere Ausdehnung in Höhenrichtung als das in Form einer Tragkonsole 15 gestaltete Tragteil, so daß zwischen den kraftübertragenden Oberflächen von Tragstrebe 14 und Tragteil 15 bei sämtlichen Federstellungen des Rades 8 und der Hinterachse 7 eine berührende Eingriff nähme möglich ist. Durch Vorsehen der Tragstrebe 14 befindet sich der Tank 1 in einer Zone, in der das Seitenelement 4 verstärkt ist, und dies bedeutet, daß der Tank gegenüber einem Zusammendrücken, beispielsweise bei einem Aufprallunfall auf das hintere Ende,geschützt ist. Wegen der Verstärkungsvorrichtung werden die in das Fahrzeug bei einem solchen Aufprallunfall eingeleiteten Kräfte bis zu einem wesentlichen Umfang unter Umgehung des nur einen geringen Widerstand gegen Ausbeulen aufweisenden Abschnitts 13 des Elementes 4 über die Tragstrebe 14, das Tragteil 15, die Hinterachse 7, das Differential 6 und die Kardanwelle 5 aufgenommen. Die oberen und unteren Tragarme 11 und 12 nehmen ebenfalls an der übertragung der Stoßkraft vom Tragteil 15 nach vorne in das Fahrzeug,genauer gesagt über den geraden Abschnitt des Elementes 4 teil, der vor dem Hinterrad 8 gelegen ist. Diese Kraftübertragungswege sind schematisch in Fig. 6 gezeigt.//En dem weiteren Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Verstärkungsvorrichtung gemäß Fig. 2 sind gleiche Teile, wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

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Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht die Trageinrichtung aus einer steifen Tragstrebe 20, die an dem hinteren geraden Abschnitt des Rahmenseiteneleitientes 4 befestigt ist. Das vordere Ende der Strebe 20 ist mit einem Verstärkungsstab 21 mit einer vorderen gekrümmten Oberfläche versehen, die die kraftübertragende Fläche dieser Strebe darstellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht das Tragteil aus der Hinterachse 7 selbst, d.h. die hintere gekrümmte Oberfläche der Achse bildet die betreffende kraftübertragende Fläche. Der Stab 21 hat selbstverständlich eine solche Längenausdehnung, daß ein Teil des Stabes stets gegenüber der Hinterachse 7 unabhängig von der Federstellung der Hinterachse relativ zum Rahmenseitenelement 4 steht. In der Zeichnung ist mit dem Bezugszeichen 22 eine Ouerstütze gekennzeichnet, während das Bezugszeichen 23 eine Haltekonsole für die Stütze darstellt. Wie zu erkennen ist, sind bei diesem Ausführungsbeispiel keine speziellen Tragteile erforderlich, da die Hinterachse 7 selbst das Tragteil darstellt. Um die notwendige Länge des Stabes 21 zu verringern, kann natürlich ein Tragteil in Form einer Tragkonsole an die Hinterachse 7 gegenüber dem Stab 21 angeschweißt werden.

In Fig. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Verstärkungsvorrichtung gezeigt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind Teile, die dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In diesem Fall hat die Trageinrichtung die Form eines steifen Tragstabes 24, dessen vorderes Ende die kraftübertragende Fläche der Trageinrichtung bildet. In diesem Fall nimmt das Tragteil, das mit dem Tragstab 24 zusammenwirkt, die Gestalt von einer Tragkonsole 25 an, die an die Hinterachse 7 angeschweißt ist. Die Tragkonsole 25 hat eine ausreichende Höhenausdehnung, um unter allen Betriebszustand en in berührender Eingriffnähme mit der kraftübertragenden Fläche des Tragstabes 24 zu treten. Unter anderem hat dieses Ausführungsbeispiel den Vorteil, daß eine gute Bodenfreiheit vorliegt, da die Tragstäbe 24 relativ hoch angeordnet sind und die Tragkonsolen 25 die Auf-und Abwärtsbewegung der Radachse bei einem Ausfedern mitmachen, wenn das Fahrzeug über unebene Bodenverhältnisse

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läuft. Da die Tragstäbe 24 eine etwas gebogene Gestalt haben, bieten sie an der Seite des Tanks 1 Raum,, ohne im Weg der übrigen Konstruktionsteile zu liegen. Die geringe Biegung der Tragstäbe 24 erhöht jedoch die Gefahr, daß sie bei einem Aufprall auf das hintere Ende des Fahrzeugs ausbeulen. Leicht gebogene Tragstäbe werden jedoch in manchen Fällen bevorzugt, da gerade Tragstäbe in nc-.ativer Weise Einfluß auf den Tankraum nehmen.

Ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 4 gezeigt, wobei ebenfalls solche Teile,die dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Eine Schraubenfeder mit stoßabsorbierender Funktion, die in der Radaufhängung eingebaut ist, trägt das Bezugszeichen 26. Hier besteht die Trageinrichtung aus einer steifen Tragkonsole 27, die mit dem hinteren geraden Abschnitt des Rahmenseitenelements 4 verbunden ist. Das Tragteil besteht in diesem Fall aus dem freien hinteren Pufferende 28 des unteren Tragarms 12. Der Tragarm 12 ist an der Konsole 10 an der Unterseite der Hinterachse 7 angelenkt. Der Tragteil 28 ist in Form eines vertikal sich erstreckenden Tragfußes solcher Höhenausdehnung gestaltet, daß die vordere kraftübertragende Fläche der Tragkonsole 27 stets gegenüber einem Teil des Tragfußes unabhängig von der vertikalen Stellung der Hinterachse 7 steht. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Teil"der Aufprallkräfte direkt auf das Element 4 über den unteren Tragarm 12 übertragen. Dieses Ausführungsbeispiel hat jedoch den Nachteil ? daß der untere Tragarm ausreichend fest sein muß, um die von der Tragkonsole 27 eingeleiteten Stoßkräfte ohne Ausbeulen, Verbiegen oder andersartiger Verformung aushalten zu können.

In Fig. 5 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verstärkungsvorrichtung gezeigt, wobei wiederum des Ausführungsbeispiel nach Fig.1 entsprechende Teile mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat die Trageinrichtung die Form einer Tragstütze 29, die an dem geraden hinteren Abschnitt des Elements 4 angelenkt ist. Diese Tragstütze, die in einer vertikalen Ebene unter dem Element 4 auf und ab bewegbar ist, weist an ihrem vorderen Ende ein Langloch 30 auf, des-

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sen hintere Endfläche die kraftübertragende Fläche der Tragstütze bildet. In das Langloch 30 der Stütze 29 erstreckt sich ein Stift 31, der mit seinem äußeren Ende an einem nach hinten abstehenden, verlängerten Teil des unteren Tragarms 12 befestigt ist. Die Stütze 29 wird somit von dem Stift 31 gehalten. Eine in der Radaufhängung eingebaute Schraubenfeder trägt das Bezugszeichen 26. Durch eine Befestigung 32 wird der untere Tragarm schwenkbar an der Unterseite eines geraden Abschnitts des Elementes 4 vor dem nach oben gekrümmten Abschnitt 13 gehalten. Die Tragstütze 29 besteht in zweckmäßiger Weise aus einem einzelnen Rohr oder aus einer Teleskoprohrkonstruktion. Die Vorteile dieser Ausführungsform liegen unter anderem in deren großen Bodenabstand, der kompakten Konstruktion und dem geringen Gewicht der Vorrichtung, obgleich mit dieser Konstruktion keine eigentliche Trägerabstützung im Bereich des nach oben gekrümmten Abschnitts 13 des Rahmenseitenelementes 4 erzielt wird.

Zusammengefaßt kann festgestellt werden, daß die erfindungsgemäße Verstärkungsvorrichtung,die bei Zusammenstößen verstärkend wirkt, dem Treibstoffsystem insbesondere bei hinteren Aufprallunfällen einen wirksamen Schutz verleiht, wenn der Treibstofftank etwa in der in Fig. 1 gezeigten Weise angeordnet wird. Die Verstärkungsvorrichtung funktioniert so, daß der Teil des hinteren Fahrzeugendes, in dem der Treibstofftank angeordnet ist, keinen größeren Verformungen ausgesetzt wird, da unter anderem der gekrümmte Abschnitt des Rahmenseitenelementes im Bereich über der Hinterachse von einem wesentlichen Teil der Aufprallkräfte befreit wird, indem diese an dem gekrümmten Abschnitt vorbei über die Verstärkungsvorrichtung aufgenommen werden. Dies ist insbesondere bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 bis 3 der Fall. Die großen aus dem Aufprallunfail resultierenden Trägheitskräfte, die hauptsächlich vom Motor und der Kraftübertragung stammen, werden längs eines besonderen Weges an der empfindlichen Zone entlang geführt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 erstreckt sich der Weg der Trägheitskräfte über die Kardanwelle , die Hinterachse, die Bremsgöchs und die steife an dem

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Rahmenseitenelement befestigte Trageinrichtung direkt'zu dem aufprallenden Gegenstand. Diese Anordnung nimmt daher Teile der Kollisionskräfte auf, ohne daß dabei die Hinterachsaufhängung äußeren Beanspruchungen ausgesetzt ist, wobei davon ausgegangen wird, daß die Hinterachse gegenüber einem Verbiegen relativ widerstandsfähig ist.

In Fig. 6 ist schließlich sehr schematisch dargestellt, wie eine auf den hinteren Stoßfänger von einem Kraftfahrzeug einwirkende Kollisionskraft F nach vorne in das Fahrzeug übertragen wird. Dabei sei davon ausgegangen, daß die Kraft F den hinteren Stoßfänger 2 an dessen mittlerer Stelle beaufschlagt, so daß eine Kraft 0,5 F längs des linksseitigen Rahmenseitenelementes 4 des Kraftfahrzeugs übertragen wird. Das Ausführungsbeispiel für die Verstärkungsvorrichtung in Fig. 6 entspricht im wesentlichen dem nach Fig. 1. Der Teil der Kraft F, d.h. mit dem Betrag 0,5 F, der nach vorne in das Fahrzeug über die in Fig. 6 gezeigte Verstärkungsvorrichtung übertragen wird, und der auf den linken hinteren Teil des Fahrzeugs einwirkt, folgt zwei Wegen. Zunächst handelt es sich dabei um einen oberen Weg, über den der Teil F-. der Aufprallkraft nach vorne in das Fahrzeug geleitet wird. Dieser Kraftübertragungsweg erstreckt sich somit über den nach oben gekrümmten Abschnitt 13 des Elementes 4. Ein wesentlicher Teil der aufgegebenen Aufprallkraft folgt jedoch einem zweiten unteren Weg über die Verstärkungsvorrichtung nach der Erfindung. Der Teil der Aufprallkraft, der über diesen unteren Weg geleitet wird, ist der Teil F₂ +F₃ + F.. Dieser Teil wird auf die Hinterachse 7 übertragen, wenn die Tragstrebe 14 in Berührung mit dem Tragteil 15 (das ein modifiziertes Bremsjoch darstellt) gelangt ist. Von der Hinterachse 7 folgt die Kraft drei unterschiedlichen Wegen nach vorne in das Fahrzeug. Ein erster Teil F₂ wird auf den vorderen Abschnitt des Elementes 4 über den oberen Tragarm 11, und ein zweiter Abschnitt F₃ auf dasselbe Rahmenseitenelement über den unteren Tragarm 12 übertragen. Dagegen wird der dritte, über die Verstärkungsvorrichtung übertragene Teil F* der Kraft nach vorne in das Fahrzeug in die Kardan-

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welle 5 geleitet. Mit der Erfindung wird daher die Wirkung erzielt, daß ein beträchtlicher Teil der bei einem hinteren Aufprallunfall entstehenden Stoßenergie in das Fahrzeug weitergeleitet wird, ohne daß die Zone am hinteren Fahrzeugende beträchtliche Verformungen erleidet, innerhalb der der Treibstofftank angeordnet ist.

Es versteht sich, daß die beschriebenen und gezeigten Ausführungsbeispiele der Erfindung nicht den Schutzbereich der Erfindung einschränken. Dieser Schutzbereich ist vielmehr durch die nachfolgenden Patentansprüche gegeben.

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Claims

- 19 Patentansprüche

1 .) Bei Aufprallunfällen von Kraftfahrzeugen verstärkend wirkende Vorrichtung, die den Treibstofftank des Kraftfahrzeugs und dessen zugehörige Verbindungen gegen eine Verformungsbeschädigung bei Verformung des hinteren Bereiches des Kraftfahrzeugs schützt, wobei der Treibstofftank hinter der Hinterachse des Kraftfahrzeugs zwischen den longitudinalen Rahmenseitenelementen des Chassis angeordnet ist und die Rahmenseitenelemente einen nach oben über die Hinterachse gekrümmten Abschnitt aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Seite des Treibstofftanks (1) eine Trageinrichtung (14, 20, 24, 27, 29) angeordnet ist, die sich im wesentlichen in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs erstreckt und an dem betreffenden benachbarten Rahmenseitenelement (4) in dem Bereich hinter dessen gekrümmten Abschnitts befestigt ist, wobei die Trageinrichtung an ihrem vorderen Ende eine kraftübertragende Fläche aufweist, die normalerweise unter einem gewissen Abstand (x) von einer zugehörigen,nach hinten weisenden, kraftübertragenden Fläche an einem Tragteil (15, 7, 25, 28, 12) liegt, das gegenüber einer Verformung widerstandsfähig ist, vor dem Treibstofftank angeordnet ist und dem Chassis zugeordnet ist, indem das Tragteil an der Hinterachse und/oder an einem benachbarten Rahmenseitenelement befestigt ist, wobei das Tragteil die Eigenschaft hat, mit nur begrenzter Verformung die durch den Aufprall erzeugten Verformungskräfte aufnehmen zu können, und daß der Abstand (x) so bemessen ist, daß die zusammenwirkenden kraftübertragenden Flächen bei einer gewissen Verformung des hinteren Bereiches des Kraftfahrzeugs miteinander in Berührung kommen, so daß die Verformungskräfte am Treibstofftank und an den gekrümmten Abschnitten der Rahmenseitenelemente vorbeigeleitet werden, und dadurch für den Treibstoff tank gefährliche Verformungen nicht auftreten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Trageinrichtung aus einer steifen Trag-

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strebe (14) besteht, die starr an einem zugehörigen Rahmenseitenelement angeordnet ist, wobei die kraftübertragende Fläche der Strebe eine größere Ausdehnung in der Höhe als in der Breite hat,und daß der mit der Strebe zusammenwirkende Tragteil· aus einem modifizierten Bremsjoch (15) besteht, dessen entsprechende kraftübertragende Fiäche nach hinten weist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Trageinrichtung aus einer steifen Tragstrebe (20) gebiidet ist, die starr an einem zugehörigen Rahmenseiteneiement angeordnet ist, wobei die kraftübertragende überwache der Strebe eine größere Höhe ais Breite hat,und daß die nach hinten weisende,kraftübertragende Fiäche des Tragteiis_rdie mit dieser kraftübertragenden Fiäche zusammenwirkt, ein außenseitiger Teil· der Fahrzeughinterachse (7) darsteiit, wobei es sich bei der Hinterachse um eine steife Bauart handeit und die Hinterachse seibst den Tragteil· biidet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Trageinrichtung aus einem steifen Tragstab (24) besteht, der starr an einem zugehörigen Rahmenseitenel·ement (4) befestigt ist, wobei die Stirnfiäche des Stabes, die der Hinterachse zugewandt ist, die kraftübertragende Fl·äche der Einrichtung biidet, und daß der zugehörige Tragteil· die Form einer Tragkonsc^e (25) hat, die an der steifen Hinterachse befestigt ist, wobei die kraftübertragende Fiäche der Konsol·e eine größere Höhe ais Breite hat und sich um eine gewisse Wegstrecke von unterhat der Hinterachse (7) bis zu einer etwa ebenso großen Wegstrecke oberha^ der Hinterachse erstreckt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Trageinrichtung aus einer steifen Tragkonsol·e (27) besteht, die starr an einem zugehörigen Rahmenseitenel·ement angeordnet ist, und daß das Tragteil· aus einem im wesentiichen vertikal·en Tragfuß (28) gebiidet ist, der hinter der Hinterachse angeordnet ist und das freie hintere Pufferende eines

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Tragarms (12) bildet, der an der Unterseite der starren Hinterachse (7) schwenkbar angelenkt ist, während das vordere Ende des Tragarms (12) schwenkbar mit dem Element (4) an einem geraden Abschnitt desselben verbunden ist, der vor dessen gekrümmten Abschnitt (13) liegt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Trageinrichtung aus einer Tragstütze (29) besteht, die in einer vertikalen Ebene auf und ab bewegbar und an ihrem hinteren Ende an einem zugehörigen Rahmenseitenelement (4) angelenkt ist, während das vordere Ende der Stütze mittels eines Langloches (30) von einem Tragstift (31) gehalten ist, der an einem verlängerten, nach hinten von der Hinterachse (7) abstehenden Bereich eines unteren Tragarms (12) befestigt ist, der wiederum an der Unterseite der starren Hinterachse angelenkt ist, während das vordere Ende des Tragarms (12) schwenkbar mit einem geraden Abschnitt des zugehörigen Rahmenseitenelements (4) verbunden ist, der vor dem gekrümmten Abschnitt (13) des Elementes liegt.

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