DE4230669C2 - Frontstruktur eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Frontstruktur eines Kraft­ fahrzeuges mit einem aus im wesentlichen zwei von den Bo­ denschwellern bzw. vom Bodenblech der Fahrgastzelle aus­ gehenden Längsträgern sowie einem oder mehreren Querträ­ gern bestehenden Vorderrahmen sowie einem an diesem un­ terhalb der Längsträger angelenkten Hilfsrahmen, der als Träger eines Antriebsaggregates sowie einer vorderen Achse dient.

Insbesondere bei frontangetriebenen Fahrzeugen sind bei einer Frontstruktur dieser Art infolge der dort unterzu­ bringenden Aggregate wie Lenkung, Antriebswellen, Motor- und Getriebeaggregat umfangreiche Kompromisse bei der räumlichen Gestaltung und beim Verlauf der Träger sowohl des Vorderrahmens als auch des Hilfsrahmens notwendig, die sich in Kontursprüngen und Höhenversatz innerhalb der Kraftleitungszüge zeigen. Bei einem Fahrzeugaufprall kön­ nen die Längsträger somit neben der Druckbelastung, die zu einem gewollten Faltbeulen mit hohem Energieabbau führt, auch so starken Biegebelastungen unterworfen wer­ den, daß die Träger ausknicken. Damit verliert aber der jeweilige Träger seine Festigkeit in axialer Richtung na­ hezu vollständig, und die bei einem Unfall auftretende Energie kann innerhalb der Frontstruktur nicht mehr im erforderlichen Umfang in Verformungsenergie umgesetzt werden.

Um das Ausknicken des Vorderrahmens infolge einer Kraft­ ablenkung durch einen Hilfsrahmen zu vermeiden, ist mit DE 39 25 990 C2 eine Frontstruktur vorgeschlagen, die zwei Längsträger umfaßt, an denen mit einem Endbereich zweier langgestreckter Trägerteile ein als Aggregateträger aus­ gebildeter Hilfsrahmen befestigt ist, wobei die Träger­ teile zur Energieaufnahme bei einem Fahrzeugaufprall herangezogen werden und mit ihren bis zu einer Fahrgast­ zelle ragenden Enden an Seitenlängsträgern des Fahrzeug­ bodens festgelegt sind. Ein Abschnitt der Trägerteile verläuft dabei in Fahrzeuglängsrichtung gegen die Fahr­ zeugzelle und eine stumpfwinklige Abbiegung gegen den Seitenlängsträger des Vorderrahmens. Ein Hilfsrahmenquer­ träger verbindet die Trägerteile. Mit einer solchen Aus­ führung gelingt es zwar, daß bei einem Fahrzeugaufprall der Hilfsrahmen die Verformung der Längsträger zuläßt. Er selbst nimmt jedoch an der Aufnahme der Verformungsarbeit kaum teil. Auch wird damit nur einem Ausknicken in einer horizontalen Ebene vorgebeugt, während Ausknickungen in senkrechter Ebene weiter möglich bleiben.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Frontstruktur eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, bei welcher sowohl die Längsträger des Vorderrahmens als auch die Bauteile eines Hilfsrahmens an der Aufnahme der Verformungsarbeit bei einem Fahrzeugaufprall teilnehmen und bei der insbeson­ dere Ausknickungen der Träger in vertikaler Ebene redu­ ziert sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Frontstruktur der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art dadurch gelöst, daß zwischen den Längsträgern des Vorderrahmens und dem Hilfsrahmen eine biegeelastische Verbindung besteht.

Die biegeelastische Verbindung ist vorteilhaft in Fahrtrichtung gesehen vor dem Antriebsaggregat angeord­ net, wobei sie am Antriebsaggregat an Anlageflächen an­ liegt.

Die biegeelastische Verbindung besteht vorzugsweise aus einem oder mehreren Gurten mit definierter Streckbarkeit.

Bei einem Fahrzeugaufprall können so die Längsträger des Vorderrahmens nicht nach oben und der Hilfsrahmen nicht nach unten ausknicken, da sie daran durch die biegeela­ stische Verbindung gehindert werden. Sie werden mit grö­ ßerer Wahrscheinlichkeit gemeinsam in einer Faltenstruk­ tur verformt und nehmen damit in maximaler Weise und in definierter Größe Arbeit auf. Auch die biegeelastische Verbindung selbst reduziert negative Unfallfolgen, indem sie das Antriebsaggregat als größte im vorderen Fahrzeug­ bereich befindliche Masse zumindest teilweise auffängt und damit den Aufprall auf einen Unfallgegner reduziert. Dieser Effekt kann noch erhöht werden, wenn die biegeela­ stische Verbindung selbst Arbeit aufnehmen kann, indem sie als streckbarer Gurt, z. B. als aus Polyesterfasern gewebter Gurt, hergestellt ist. Eine besonders für diesen Zweck am Antriebsaggregat vorgesehene Anlagefläche si­ chert, daß der Gurt nicht durch scharfe Kanten beschädigt und damit unwirksam wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an­ hand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Frontstruktur;

Fig. 2 die Frontstruktur gemäß Fig. 1 nach einem Fahrzeugaufprall.

Die Frontstruktur 1 eines Kraftfahrzeuges weist links und rechts je einen Längsträger 2 eines Vorderrahmens auf. Der Vorderrahmen trägt in an sich bekannter Weise Aggre­ gate wie den Wärmetauscher 3 das Lenkgetriebe und dgl. Mit ihm ist auch die obere Federbeinanlenkung 4 verbun­ den. An den vorderen Enden 5 der Längsträger 2 ist eine quer vor dem Fahrzeug angeordnete Stoßstange 6 befestigt, die nach vorn mit einem Frontspoiler 7 verkleidet ist. Unterhalb der Längsträger 2 ist ein Hilfsrahmen 8 ange­ ordnet, der über elastische Elemente 9 sowohl nahe der Fahrgastzelle 10 als auch nahe der vorderen Enden 5 am Vorderrahmen befestigt ist. Der Hilfsrahmen 8 trägt wie an sich bekannt das Antriebsaggregat 11, bestehend aus Motor und Getriebe sowie die Elemente der Achsaufhängung 12. Infolge der Vielzahl der funktionell einander zuge­ ordneten Aggregate im vorderen Bereich eines Kraftfahr­ zeuges können sowohl die Längsträger 2 des Vorderrahmens als auch die Träger des Hilfsrahmens 8 nicht geradlinig ausgeführt werden; sie müssen vielmehr in einer Kompro­ mißlösung Krümmungen 13 aufweisen, welche im vorderen und hinteren Bereich von Vorderrahmen und Hilfsrahmen 8 zu einem divergierenden Verlauf der entsprechenden Träger führt. Nach der Erfindung sind zwischen den in Normallage auseinander strebenden Trägern von Vorderrahmen und Hilfsrahmen links und rechts vom Antriebsaggregat 11 bie­ geelastische Verbindungen 14 in Form eines Gurtes ange­ lenkt. Die Verbindung 14 ist am Punkt 16 mit dem Längs­ träger 2 und am Punkt 15 mit dem Hilfsrahmen 8 verbunden. Ein mit dem Antriebsaggregat 11 verbundenes Anlageelement 17 liegt im Verlauf der bei normalem Fahrzeugbetrieb loc­ keren Verbindung 16 an der Verbindung 16 lose an. Damit kann sich der Hilfsrahmen 8 an den elastischen Elementen 9 gegenüber dem Vorderrahmen des Fahrzeuges weiterhin wie gewollt bewegen. Bei einem Fahrzeugaufprall wirken in­ folge der technisch notwendigen Krümmungen 13 im Verlauf der Längsträger 2 und der Träger des Hilfsrahmens 8 nicht nur die an sich günstigen Stauchkräfte auf die Träger, sondern in hohem Maße auch Biegekräfte. Diese Biegekräfte verursachen ein Ausknicken der Längsträger 2 nach oben und des Hilfsrahmens 8 nach unten (Fig. 2). Bei weiterem Ausknicken dieser Bauteile würde das Arbeitsaufnahmever­ mögen durch die Verformung sprunghaft abnehmen, d. h. daß beim Frontaufprall nicht ausreichend Energie und diese auch nicht im gewünschten Zeitverlauf absorbiert würde.

Die Verbindung 14 kann jedoch in erheblichem Umfang ein zu weites Ausknicken der Längsträger 2 sowie des Hilfs­ rahmens 8 verhindern, indem in der Verbindung 14 eine Zugkraft übertragen wird. Damit kann trotz vorhandener Krümmungen 13 im Verlauf der Längsträger 2 und des Hilfs­ rahmens 8 das gewünschte Faltbeulen 18 der Längsträger 2 erzielt werden (siehe Fig. 2). Die Verbindung 14 verhin­ dert darüber hinaus auch, daß bei einem Unfall ein aus seinen Befestigungspunkten gerissenes Antriebsaggregat 11 ungebremst auf einen Unfallgegner trifft. Das Antriebsag­ gregat 11 wird vielmehr an den Anlageelementen 17 von der Verbindung 14 zurückgehalten. Die sich dabei zusätzlich aufbauende Spannung in der biegeelastischen Verbindung 14 wirkt sich positiv auf das Stabilisieren der Lage von Längsträger 2 und Hilfsrahmen 8 aus. Durch gezielte Aus­ wahl der Werkstoffe für die Verbindung 14, beispielsweise ein Gurtmaterial, kann ein gewolltes Dehnvermögen ähnlich wie bei den Sicherheitsgurten zum Angurten von Personen im Fahrzeug erzielt werden, so daß auch vermittels der Verbindung 14 Energie aufgenommen werden kann.

Claims (3)

1. Frontstruktur eines Kraftfahrzeuges mit einem aus im wesentlichen zwei von den Bodenschwellern bzw. vom Bodenblech der Fahrgastzelle ausgehenden Längsträ­ gern sowie einem oder mehreren Querträgern bestehen­ den Vorderrahmen sowie einem an diesem unterhalb der Längsträger angelenkten Hilfsrahmen, der als Träger eines Antriebsaggregates sowie einer vorderen Achse dient, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Längsträgern (2) des Vorderrahmens und dem Hilfsrah­ men (8) eine biegeelastische Verbindung (14) be­ steht.

2. Frontstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die biegeelastische Verbindung (14) vor ei­ nem mit dem Antriebsaggregat (11) verbundenen Anla­ geelement (17) angeordnet ist und an diesem lose an­ liegt.

3. Frontstruktur nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die biegeelastische Verbindung (14) aus einem oder mehreren elastischen Gurten mit defi­ nierter Streckbarkeit besteht.