DE3904723C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stützkonstruktion für die Vorderradaufhängung eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine bekannte Stützkonstruktion dieser Art (DE 28 45 548 A1) weist an den oberen vorderen Längsträgern ein Trägerwerk für Abstützelemente der Radaufhängung auf, das im wesentlichen aus einem unteren Längsträger und einem von hinten unten nach vorne oben schräg verlaufenden Verbindungsträger besteht. Der untere Längsträger ist mittelbar oder unmittelbar mit der Fahrgastzelle verbunden und ragt über das Spritzblech bis etwa mittig in den Motorraum nach vorne. Der obere Längsträger erstreckt sich von dem Zusammenschluß mit dem Verbindungsträger aus nach hinten bis zum Spritzblech und ist in diesem Verlauf in seinem Querschnitt vergrößert. Damit ist das Spritzblech bzw. die Fahrgastzelle in dieses Trägerwerk mit einbezogen. Infolge dieser Einbeziehung der Fahrgastzelle selbst werden bei einer Kollision Kräfte in die Fahrgastzelle übertragen. Wenn daher bei einer Kollision das Verformungsverhalten des Trägerwerks ohne eine merkliche Verformung der Fahrgastzelle bzw. des Spritzbleches eintreten soll, erfordert dies eine sehr weiche stauchfreudige Ausbildung des oberen Längsträgers. Eine solche ist aber durch die Verbreiterung des oberen Längsträgers zwischen dem Verbindungsträger und dem Spritzblech gerade unterbunden.

Bei einem Kraftfahrzeug mit vorne liegendem Motor und Frontantrieb ist das aus dem Motor und einem Differential bestehende Antriebsaggregat im allgemeinen quer im Motorraum angeordnet, wobei der Motorschwerpunkt vor den Radzentren der Vorderräder liegt. Das führt zu einer ausgeprägten Untersteuertendenz des Kraftfahrzeuges. Außerdem ist die Freiheit bei der Auslegung des Vorderteils der Karosserie begrenzt und die Radkästen im Bereich der Fahrgastzelle beeinträchtigen die Anordnung des Gaspedals, des Bremspedals und des Kupplungspedals im Insassenraum. Um diesbezüglich Abhilfe zu schaffen, ist bereits vorgeschlagen worden, das Antriebsaggregat so anzuordnen, daß der Motorschwerpunkt hinter den Radzentren der Vorderräder liegt (JP- 63-23 219 U).

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stützkonstruktion der eingangs genannten Art zu schaffen, die mehr Platz und damit eine größere Freiheit bei der Anordnung des Antriebsaggregates zuläßt, trotzdem aber im Fall einer Frontalkollision ein einwandfreies, die Fahrgastzelle weitgehend freihaltendes Kollisionsverhalten ergibt.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch die Ausgestaltung gemäß dem Kennzeichen des Patenanspruches 1.

Die erfindungsgemäße Stützkonstruktion weist keinen unteren Längsträger auf, der mit der Fahrgastzelle fest verbunden ist. Vielmehr wird das sich von dem oberen und einzigen Längsträger aus nach unten erstreckende Trägerwerk durch einen geschlossenen Rahmen gebildet, dessen oberer horizontaler Abschnitt durch den Längsträger selbst gebildet ist. Der ringförmig geschlossene Rahmen bildet eine erhebliche örtliche Versteifung des Längsträgers, die im Fall einer Kollision eine Ausbiegung des Längsträgers nach oben verhindert und Biegemomente aufnimmt, die zu einer Verformung des Rahmens und damit zu einem Abbau der Stoßenergie führen. Der Längsträger wird somit im wesentlichen in horizontaler Richtung verformt, wodurch der Aufprall abgefangen und die Verschieberichtung des Antriebsaggregates nach der Kollision kontrolliert wird.

Durch den Verzicht auf einen unteren Längsträger wird im Motorraum mehr Freiraum zur Unterbringung des Antriebsaggregates geschaffen, wobei der ringförmige Rahmen die Durchgangsöffnung bildet, durch welche hindurch sich die Antriebswelle für die Vorderräder bei einem frontangetriebenen Kraftfahrzeug erstrecken kann. Durch die Lage des Schwerpunktes des Antriebsaggregates hinter den Radzentren der Vorderräder läßt sich eine zu ausgeprägte Untersteuertendenz folglich vermeiden.

Zwar ist es bereits bekannt, Ausnehmungen in Rahmenträgern von Fahrzeugen zur Durchführung von Antriebswellen vorzusehen (DE-PS  7 30 401). Hierbei handelt es sich jedoch um Ausnehmungen zur Durchführung der Antriebswellen von Hinterrädern, wobei die Ausnehmung entweder durch einen bogenförmig hochgezogenen Teil des Rahmenlängsträgers oder durch eine Öffnung in einer S-förmigen Kröpfung des Rahmenlängsträgers gebildet ist. Hierbei spielen die Beeinflussung des Lenkverhaltens durch die Lage des Antriebsaggregates sowie ein bestimmtes Verformungsverhalten des Rahmenlängsträgers keine Rolle.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungs­ beispielen anhand der Zeichnungen sowie aus den Unteransprüchen. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeuges, das mit einer erfindungsgemäßen Stützkonstruktion für die Radaufhängung ausgestattet ist;

Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Teils der Fig. 1;

Fig. 3 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung, bei der jedoch der vordere seitliche Rahmenteil entfernt ist;

Fig. 4A bis 4D Darstellungen zur Veranschaulichung des Knautsch­ verhaltens des vorderen Rahmenseitenteils und des unteren Rahmens bei einer Kollision, und

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer weiteren Aus­ führungsform der Erfindung.

Das in Fig. 1 dargestellte Fahrzeug weist einen Vorder­ radantrieb und einen vorne liegenden Motor auf und besitzt einen Motorraum E, der unter einer Motorhaube 1 und vor einem Spritzblech 2 liegt. Ein Motor 3 ist querliegend in dem Motorraum E angeordnet; ein Differential 3a liegt vor dem Motor 3. Ein Paar von vorderen seitlichen Längs­ trägern 40 erstreckt sich in Fahrzeuglängsrichtung jeweils an der linken bzw. rechten Seitenwand des Motorraumes E (in Fig. 1 ist nur der linke vordere Längsträger 40 sicht­ bar).

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, weist der vordere seitliche Längsträger 40 einen geraden Abschnitt 41 auf, der sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt, sowie einen abge­ winkelten Abschnitt 42, der breiter als der gerade Ab­ schnitt 41 ist und sich nach hinten und unten vom hinteren Ende des geraden Abschnitts 41 aus erstreckt. An den vorderen seitlichen Längsträger 40 schließt nach unten ein Rahmen 50 an, der mit dem Längsträger 40 einstückig aufgebildet ist und etwa von dem Mittelteil des geraden Abschnitts 41 aus nach unten ragt. Dieser Rahmen 50 weist vordere und hintere Vertikalstreben 51, 52 auf, die ange­ nähert vertikal nach unten verlaufen und in Fahrzeug­ längsrichtung voneinander beabstandet sind. Außerdem sind sie durch eine horizontale Rahmenstrebe 53 an ihren unteren Enden miteinander verbunden. Der Rahmen 50 um­ schreibt auf diese Weise eine Öffnung 54, die oben durch den seitlichen Längsträger 40 begrenzt ist.

Der vordere seitliche Längsträger 40 und der nach unten gerichtete Rahmen 50 sind materialeinheitlich aus einem inneren Flachstück und einem äußeren Profil mit U-Quer­ schnitt aufgebaut, die jeweils zu einem geschlossenen Kastenquerschnitt miteinander verschweißt sind. Der vordere seitliche Längsträger 40 ist an seinem hinteren Ende mit dem Spritzblech 2 und an seinem vorderen Ende mit einem nicht gezeigten Querträger, der quer zur Fahr­ zeuglängsrichtung verläuft, verbunden. Die ringförmige Konstruktion, die durch den nach unten ragenden Rahmen 50 und den vorderen seitlichen Längsträger 40 definiert ist, unterbindet eine Vertikaldeformation des vorderen seitlichen Längsträgers und verursacht bei einer Kollision eine Verformung in horizontaler Richtung, wodurch der Aufprall abgefangen wird und die Bewegungsrichtung des Motors nach erfolgtem Zusammenstoß kontrolliert wird.

Fig. 4A zeigt den Normalzustand des durch den vorderen seitlichen Längsträger 40 und den nach unten ragenden Rahmen 50 gebildeten ringförmigen Aufbaues. Wenn dieser einen Aufprall F erfährt, wird zunächst allein der vordere Endteil des geraden Abschnittes 41 zusammen­ gedrückt, wie aus Fig. 4B hervorgeht. Anschließend werden sowohl der Mittelteil des geraden Abschnittes 41 als auch der nach unten ragende Rahmen 50 gemäß Fig. 4C druckverformt und schließlich wird der gesamte vordere seitliche Längsträger 40 zusammengedrückt, wie aus Fig. 4D hervorgeht. Da sich der ringförmige Aufbau in der geschilderten Weise verformt, wird ein Ausknicken des geraden Abschnittes des vorderen seitlichen Längs­ trägers 40 unterbunden und der Aufprall bei der Kollision aufgefangen.

Ein Ende eines unteren Dreieck-Querlenkers 5 einer Trapez-Querlenker-Radaufhängung (wishbone), ist an der Unterseite der horizontalen Rahmenstrebe 53 mittels Stützlaschen 57 angelenkt. Entsprechend ist ein Ende eines oberen Dreieck-Querlenkers 6 der Radaufhängung an der Oberseite des geraden Abschnittes 41 direkt über dem unteren Dreieck-Querlenker 5 mittels einer Stütz­ lasche 47 gelenkig gelagert. Die Dreieck-Querlenker 5 und 6 ragen nach außen und sind mit ihren anderen Enden mit einem Nabenarm 8 verbunden, der hierdurch gelenkig abgestützt ist und seinerseits eine drehbare Antriebs­ welle 9 lagert. Die Antriebswelle 9 ragt durch die von dem ringförmigen Rahmen 50 gebildete Öffnung 54 hindurch und ist mit einem entsprechenden Vorderrad W verbunden (das in Fig. 2 das linke Vorderrad ist). Ein Ende einer Dämpferfeder 10 ist an der Oberseite des unteren Dreieck-Querlenkers 5 befestigt; deren anderes Ende ist an der äußeren Seitenfläche des vorderen seitlichen Längsträgers 40 mittels einer Lager­ lasche fixiert. Ein Ende einer Spurstange 58 ist mit einer Zahnstangenlenkung verbunden. (Nur ein Ende der mit einer Verzahnung versehenen Stange 59 ist in Fig. 2 gezeigt.) Die Stange 59 ist mit ihren gegenüberliegenden Enden an dem linken bzw. rechten vorderen Längsträger 40 befestigt. Das andere Ende der Spurstange 58 ist drehbar mit einem Spurhebel 8a verbunden, der an der Nabe 8 be­ festigt ist, um das Vorderrad W an der Antriebswelle 9 in Abhängigkeit von der Betätigung eines nicht gezeigten Lenkrades einzuschlagen. Außerdem ist an dem unteren Dreieck-Querlenker 5 mit einem Ende ein Torsionsstab 60 befestigt, der mit seinem anderen Ende an dem nicht gezeigten Bodenblech des Fahrzeugkörpers festgelegt ist.

In den Fig. 1 und 3 sind mit Bezugszeichen 11 bis 15 jeweils ein Kühler, ein Kühlgebläse, ein Kondensator für eine Klimaanlage, ein Auspuffrohr und eine Wind­ schutzscheibe bezeichnet. Ein hinterer unterer Quer­ träger 62 verbindet linke und rechte vordere seitliche Längsträger in deren nahe dem Spritzblech 2 gelegenen Abschnitt. Ein nicht gezeigter vorderer unterer Quer­ träger verbindet linke und rechte vordere seitliche Längsträger in einem Abschnitt nahe deren vorderen Enden und ein mittlerer unterer Längsträger verläuft in Fahrzeuglängsrichtung und verbindet die Mitten des hinteren unteren Querträgers und des vorderen unteren Querträgers.

Mit der vorstehend beschriebenen Anordnung läßt sich der Abstand zwischen dem Spritzblech 2 und den Rad­ zentren O der Vorderräder W vergrößern, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, und demzufolge können der Motor 3 und das Differential 3a so angeordnet werden, daß der Schwerpunkt G des Motors und der Schwerpunkt G_d des Differentials 3a hinter den Radzentren O der Vorder­ räder W liegen. Da außerdem der untere Dreieck-Quer­ lenker 5 und der obere Dreieck-Querlenker 6 an dem vorderen seitlichen Längsträger 40 und dem damit ein­ stückigen, nach unten ragenden Rahmen 50 montiert sind, erhöht sich die Einbaugenauigkeit und lassen sich die Herstellungskosten verringern.

Anstelle der bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel gewählten Einstückigkeit des nach unten ragenden Rahmens 50 mit dem vorderen seitlichen Längsträger 40 kann gemäß Fig. 5 auch ein Rahmen 50′ getrennt von dem vorderen seitlichen Längsträger 40′ vorgesehen und mit dem Längsträger 40′ in der aus Fig. 5 erkennbaren Weise verbunden sein.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, läßt sich der Motor so anordnen, daß sein Schwerpunkt hinter den Radzentren der Vorderräder liegt, d. h. der Schwer­ punkt des schweren Motors liegt durch den Einsatz der geschilderten erfindungsgemäßen Stützkonstruktion für die Radaufhängung innerhalb des Radstandes, wodurch dem­ entsprechend die Fahrstabilität des Fahrzeuges verbessert wird. Da außerdem der Motor nahe dem hinteren Ende des Motorraumes liegt, entsteht ein großer Raum hinter dem Kühler, wodurch eine bessere Belüftung erzielbar ist und/oder Hilfseinrichtungen günstiger untergebracht werden können. Da außerdem der Zylinderkopf des Motors, der am weitesten nach oben steht, an der Rückseite angeordnet ist, kann der vordere Endteil der Motorhaube 1 tiefer gezogen werden als dies bei Motorhauben her­ kömmlicher Vorderradantrieb-Bauart der Fall ist, bei der der Motor querliegend eingebaut ist. Der Umriß von Motorhauben herkömmlicher Fahrzeuge mit Frontantrieb und vorne liegendem Motor ist strichpunktiert in Fig. 3 eingezeichnet. Durch die Neigung des Kühlers kann somit die Fahrzeugkontur keilförmig gehalten und dadurch der Luftwiderstand verringert werden.

Claims (11)

1. Stützkonstruktion für die Vorderradaufhängung eines Kraftfahrzeuges mit einem in einem Motorraum im vorderen Fahrzeugteil angeordneten Antriebsaggregat, mit einem Paar von vorderen Längsträgern, die sich längs der rechten bzw. linken Seitenwand des Motorraums in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken und von deren Mittelabschnitt je ein Trägerwerk mit Abstützungen für die Vorderradaufhängung nach unten vorspringt, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Trägerwerk ein ringförmig geschlossener Rahmen (50) ist, durch den die Antriebswelle (9) für das jeweilige Vorderrad hindurchführbar ist und der vor dem Antriebsaggregat (3, 3a) des Kraftfahrzeuges angeordnet ist.

2. Stützkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der vorderen seitlichen Längsträger (40) einen sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden geraden Abschnitt (41) sowie einen sich nach hinten und unten vom hinteren Ende des geraden Abschnittes (41) aus erstreckenden geneigten Abschnitt (42) auf­ weist und daß jeder Rahmen (50) durch vordere bzw. hintere Vertikalstreben (51, 52), die von dem geraden Abschnitt (41) aus weitgehend vertikal nach unten ragen und in Fahrzeuglängsrichtung einen Abstand voneinander haben, sowie durch eine Horizontalstrebe (53) gebildet ist, die die unteren Enden der Vertikal­ streben (51, 52) miteinander verbindet, so daß die Öffnung (54) zur Durchführung der Antriebswelle (9) zwischen dem vorderen seitlichen Längsträger (40) und dem Rahmen (50) gebildet ist.

3. Stützkonstruktion nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (50) einstückig mit dem vorderen seit­ lichen Längsträger (40) ausgebildet ist.

4. Stützkonstruktion nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere seitliche Längsträger (40) und der Rahmen (50) aus einer weitgehend ebenen inneren Quer­ schnittswand und einem äußeren Profil mit U-Quer­ schnitt aufgebaut sind.

5. Stützkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsaggregat einen Motor (3) und ein Differential (3a) umfaßt und der Schwerpunkt (G_d) des Differentials (3a) vor dem Motorschwerpunkt (G) liegt.

6. Stützkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsaggregat einen Motor, ein Differential und ein Getriebe umfaßt und das Differential mit den Antriebswellen (9) verbunden und vor dem Motor angeordnet ist.

7. Stützkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Radaufhängung obere und untere Querlenker (6, 5) aufweist, von denen der untere Querlenker (5) an der Horizontalstrebe (53) des Rahmens (50) und der obere Querlenker (6) an dem geraden Abschnitt (41) des vorderen seitlichen Längsträgers (40) direkt über dem unteren Querlenker (5) angelenkt ist.

8. Stützkonstruktion nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende einer Stoßdämpfereinheit (10) an dem geraden Abschnitt (41) des vorderen seitlichen Längsträgers (40) und das andere Ende der Stoßdämpfer­ einheit an dem unteren Querlenker (5) der Radauf­ hängung befestigt ist.

9. Stützkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lenksystem zum Einschlagen der Vorderräder vor der Antriebswelle (9) angeordnet ist.

10. Stützkonstruktion nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenksystem eine mit einer Zahnstangenverzahnung versehene Stange (59) aufweist, die mit einem Ritzel kämmt, welches mit einem Lenkrad verbunden ist, und quer zum Fahrzeugkörper in Abhängigkeit von der Lenk­ radbetätigung verstellbar ist, und daß ein Paar von sich nach hinten erstreckenden Spurstangen (58) jeweils über Spurhebel (8a) mit Radnaben (8) verbunden sind.

11. Stützkonstruktion nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Zahnstangenverzahnung versehene Stange (59) an den einander gegenüberliegenden Enden des rechten und linken vorderen seitlichen Längsträgers (40) befestigt ist.