DE4313785A1 - Kraftfahrzeug mit einer zwei Längsträger aufweisenden Tragstruktur - Google Patents
Kraftfahrzeug mit einer zwei Längsträger aufweisenden TragstrukturInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer zwei Längs
träger aufweisenden Tragstruktur und einem in einem Frontbe
reich des Kraftfahrzeugs zwischen den beiden Längsträgern ange
ordneten Antriebsaggregat, sowie mit Kraftübertragungsmitteln
zwischen der Tragstruktur und dem Antriebsaggregat.
Aus der DE 37 10 808 A1 ist es bekannt, ein zwischen zwei
Längsträgern eines Kraftfahrzeugs gelagertes Antriebsaggregat
zusätzlich über Zugbänder mit den beiden Längsträgern zu ver
binden, die nach Abschluß einer vorgesehenen Teilverformung der
Tragstruktur bei einem Frontalaufprall kraftaufnehmend gespannt
sind. Dadurch besitzt der Frontmotor bei einem Frontalaufprall
eine Abstützfunktion weitgehend unabhängig vom Verformungsab
lauf des Vorderwagens.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug der eingangs
genannten Art zu schaffen, das einen vergrößerten, verfügbaren
Verformungsweg der Tragstruktur für eine Verringerung der In
nenraumverzögerungen bei einem seitlich versetzten Frontalauf
prall aufweist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß als Kraftübertragungs
mittel in einem seitlichen Bereich des Antriebsaggregates we
nigstens ein steifes Aufprallelement und am seitlich entspre
chend zugeordneten Längsträger wenigstens ein korrespondieren
des steifes Aufprallelement vorgesehen ist, die einander für
ein formschlüssiges Ineinandergreifen bei einem seitlich ver
setzten Frontalaufprall zugeordnet sind. Dadurch wird die Ver
formungsenergie bei einem (im Rechtsverkehr überwiegenden)
linksseitig versetzten Frontalaufprall von dem linken Längsträ
ger aus über die Aufprallelemente auf das Antriebsaggregat
übertragen und somit die verfügbare Verformungslänge vergrößert.
Bei einem im Linksverkehr häufigen rechtsseitig versetzten
Frontalaufprall wird die Verformungsenergie entsprechend über
den rechten Längsträger in analoger Weise übertragen. Durch
diese Maßnahme werden somit auch die Innenraumverzögerungswerte
gesenkt. Die Tragstruktur kann daher insgesamt gewichtsmäßig
leichter ausgelegt werden, wenn die gleichen, entsprechend ge
setzlicher Vorschriften maximal zulässigen Innenraumverzögerun
gen wie beim Stand der Technik erreicht werden sollen. Durch
das formschlüssige Ineinandergreifen zwischen jeweils einem
Längsträger und Antriebsaggregat wird dieses bereits frühzeitig
schlagartig verzögert, so daß sich die im weiteren Verzögerungs
verlauf noch zu verzögernde Kraftfahrzeugmasse um die Masse des
Antriebsaggregates reduziert.
In Ausgestaltung der Erfindung sind als Aufprallelemente einan
der in einer zum Längsträger schrägen Achse parallel und gegen
sinnig ausgerichtete nasenförmige Verzahnungselemente vorgese
hen. Diese stellen eine vorteilhafte Ausführung der Aufprall
elemente dar.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Aufprallele
mente - in Fahrtrichtung gesehen - vor einem Schwerpunkt des
Antriebsaggregates angeordnet. Durch die Einleitung der Auf
prallenergie vom linken oder rechten Längsträger im Bereich der
Aufprallelemente zum Antriebsaggregat wird dieses um einen be
stimmten Betrag um seine Schwerpunktachse verschwenkt, wodurch
zusätzliche Verformungslänge gewonnen wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind zwischen dem An
triebsaggregat und dem anderen Längsträger die Aufprallelemente
entsprechend der gegenüberliegenden Übertragungselemente vorge
sehen, die - auf den Schwerpunkt des Antriebsaggregats bezogen
- im gleichen Drehsinn bei einem seitlich versetzten Frontal
aufprall ineinandergreifen, wie die Aufprallelemente. Durch
diese Maßnahme wird ein Teil der Aufprallenergie über das stei
fe Antriebsaggregat auf die verformbare Struktur des anderen
Längsträgers übertragen. Somit wird die Aufprallenergie bei der
Verschiebung des Antriebsaggregates nicht nur über die Gelenk
welle auf die Hinterachse geleitet, sondern zusätzlich auf die
sen Längsträger.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind das wenigstens
eine Aufprall- und das wenigstens eine gegenüberliegende Über
tragungselement am Antriebsaggregat mit einer einen definierten
Verformungsweg zulassenden Verformungsstruktur versehen. Durch
diese Ausführung wird der verfügbare Verformungsweg zusätzlich
verlängert. Zudem kann durch eine entsprechende Ausbildung der
Verformungsstruktur ein definierter Verzögerungsverlauf er
reicht werden. Vorteilhaft sind die Aufprall- und Übertragungs
elemente am Antriebsaggregat lösbar befestigt, wodurch bei ge
ringeren Verformungen ein einfaches Austauschen dieser Elemente
für eine Instandsetzung ausreicht.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung
zweier Ausführungsformen der Erfindung, die anhand der Zeich
nungen dargestellt sind.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine Tragstruk
tur eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs in seinem
Frontbereich, in dem ein aus einem Motor und einem
Getriebe bestehendes Antriebsaggregat zwischen zwei
Längsträgern angeordnet ist und
Fig. 2 in vergrößerter schematischer Darstellung einen Aus
schnitt des Frontbereichs ähnlich Fig. 1, bei dem am
linken Längsträger und korrespondierend am Motor je
ein nasenförmiges Aufprallelement vorgesehen ist, wo
bei das motorseitige Aufprallelement mit einer defi
nierten Verformungsstruktur versehen ist.
Eine Tragstruktur eines Personenkraftwagens nach Fig. 1 weist
zwei zueinander parallele Längsträger (1, 2) auf, zwischen
denen in einem Frontbereich des Personenkraftwagens ein einen
Motor (3) und ein Getriebe (3a) aufweisendes Antriebsaggregat
angeordnet ist. An das Getriebe (3a) schließt zum Heck des
Personenkraftwagens hin eine Gelenkwelle (6) an, die in einem
Hinterachsgetriebe (7) endet. Auf Höhe des Motors (3) sind au
ßerhalb der Längsträger (1, 2) in an sich bekannter Weise zwei
Vorderräder (4) vorgesehen. Rückseitig zum Motor (3) ist eine
einen Innenraum des Personenkraftwagens in Fahrtrichtung nach
vorne begrenzende Stirnwand (8) vorgesehen, die starr mit den
beiden Längsträgern (1, 2) verbunden ist. Im Bereich der front
seitigen Stirnseiten der beiden Längsträger (1, 2) sind defor
mierbare Prallkörper (5) vorgesehen, die bei einem Frontalauf
prall eine bestimmte Verformungsenergie aufnehmen. Das in sich
steife Antriebsaggregat aus Motor (3) und Getriebe (3a) weist
einen Schwerpunkt (8) auf, der sich auf einer Mittellängsachse
(15) des Personenkraftwagens befindet. Der Personenkraftwagen
ist für Rechtsverkehr ausgelegt.
Um bei einem etwa in Richtung des Pfeiles (16) erfolgenden,
linksseitig versetzten Frontalaufprall auf den - in Fahrtrich
tung gesehen - linken Längsträger (1) einen verlängerten Ver
formungsweg und verbesserte Aufprallverzögerungswerte zu er
reichen, ist am linken Längsträger (1) eine als Aufprallelement
dienende steife Nase (10) vorgesehen. Die Nase (10) ragt - in
Fahrtrichtung gesehen - schräg nach innen und nach hinten vom
Längsträger (1) ab. Die Nase (10) weist eine hohe Steifigkeit
auf und ist im Ausführungsbeispiel am Längsträger (1) ange
formt.
Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung ist sie lösbar oder
unlösbar mit dem Längsträger (1), beispielsweise durch Ver
schweißen oder Verschrauben, verbunden. Vom Motor (3) ragt auf
seiner - in Fahrtrichtung gesehen - linken Seite eine als kor
respondierendes Aufprallelement dienende Nase (11) ab. Die bei
den Nasen (10 und. 11) überdecken sich in einer zur Mittellängs
achse (15) parallelen Achse, so daß sie bei einem Frontalauf
prall mit einer Belastungsrichtung gemäß dem Pfeil (16) form
schlüssig ineinandergreifen. Dabei ist die Nase (11) am Motor
(3) als Gegenstück zur Nase (10) ausgebildet und entsprechend
schräg nach vorne und nach außen gerichtet. Auch die Nase (11)
weist eine der Nase (10) entsprechende hohe Steifigkeit auf und
ist starr und lösbar mit dem Motor (3) verbunden. Die beiden
Nasen (10 und 11) stehen sich im normalen Betriebszustand in
einem sehr geringen Abstand von wenigen Millimetern gegenüber.
Auf der zum rechten Längsträger (2) gerichteten rechten Seite
des Motors (3) ist eine als Übertragungselement dienende Nase
(13) vorgesehen, der am rechten Längsträger (2) eine korrespon
dierende, als Übertragungselement dienende Nase (12) zugeordnet
ist. Die Nase (13) ist am Motor (3) in etwa punktsymmetrisch
zum Schwerpunkt (8) in einem hinteren, seitlichen Bereich ange
ordnet. Die Nase (13) entspricht in ihrer Form und ihrer Stei
figkeit der Nase (11), ist jedoch entsprechend einer nachfol
gend noch beschriebenen Kraftrichtung beim Frontalaufprall
schräg nach hinten und nach außen gerichtet. Die Nase (13) ist
daher bezogen auf den Schwerpunkt (8) entgegengerichtet zur
Nase (11) angeordnet. Die Nase (12) bildet zur Nase (13) ein
Gegenstück, indem sie schräg nach vorne und nach innen ge
richtet ist, so daß sich die beiden Nasen (12 und 13) in einer
zur Mittellängsachse (15) parallelen Achse überdecken und so
bei einem linksseitig versetzten Frontalaufprall formschlüssig
ineinandergreifen.
Bei einem linksseitig versetzten Frontalaufprall mit einer Ein
leitung der Aufprallenergie in Richtung des Pfeiles (16) wird
daher abhängig von der Geschwindigkeit des Personenkraftwagens
zunächst der Längsträger (1) über seinen Deformationskörper (5)
verformt. Die Nase (10) greift in die Nase (11) des Motors (3)
ein, wodurch ein Teil der Aufprallenergie durch den weitgehend
steifen Motorblock zu der Nase (13) geleitet wird. Die Nase (13)
greift formschlüssig in die Nase (12) ein, wodurch ein Teil der
Aufprallenergie zum rechnen Längsträger (2) weitergeleitet wird.
Bei dieser Deformation entsteht ein zusätzlicher Verformungsweg
durch die Rotation des aus Motor (3) und Getriebe (3a) bestehen
den Antriebsaggregates um eine durch den Schwerpunkt (8) verlau
fende, im wesentlichen vertikale Rotationsachse. Ein weiterer
Teil der Aufprallenergie wird über den Motor (3), das Getriebe
(3a) sowie die Gelenkwelle (6) zum Hinterradgetriebe (7) weiter
geleitet. Durch die längeren Verformungswege ergibt sich eine
geringere Verformung der Stirnwand (8) und insgesamt geringere
Aufbauverzögerungswerte. Wird die Tragstruktur entsprechend den
maximal zulässigen Aufbauverzögerungswerten ausgelegt, so kann
die Tragstruktur insgesamt mit einer leichteren Bauweise kon
zeptioniert werden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Nase (11) mittels
einer definierten Verformungsstruktur (14) mit dem Motor (3)
verbunden. Bei einem Aufprall kann die Nase (11) daher zum Er
reichen eines definierten Verzögerungsverlaufes zunächst nach
hinten in eine Position (11′) verschoben werden, wodurch sich
eine Art "Knautschzone" ergibt. Die Nase (11) ist mittels ihrer
Verformungsstruktur (14) lösbar am Motor (3) befestigt, so daß
sie bei geringeren Aufprallenergien ausgetauscht werden kann,
ohne daß eine Verdrehung des Motors (3) erfolgt ist.
Die für Linksverkehr ausgelegten Ausführungsformen entsprechen
im wesentlichen den zuvor beschriebenen Ausführungsformen, sind
jedoch auf die Mittellängsachse (15) bezogen entsprechend sym
metrisch angeordnet.
Claims (7)
1. Kraftfahrzeug mit einer zwei Längsträger aufweisenden Trag
struktur und einem in einem Frontbereich des Kraftfahrzeugs
zwischen den beiden Längsträgern angeordneten Antriebsaggregat,
sowie mit Kraftübertragungsmitteln zwischen der Tragstruktur
und dem Antriebsaggregat,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Kraftübertragungsmittel in einem seitlichen Bereich des
Antriebsaggregates (3, 3a) wenigstens ein steifes Aufprallele
ment (11) und am seitlich entsprechend zugeordneten Längsträger
(1) wenigstens ein korrespondierendes steifes Aufprallelement
(10) vorgesehen ist, die einander für ein formschlüssiges In
einandergreifen bei einem seitlich versetzten Frontalaufprall
zugeordnet sind.
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Aufprallelemente einander in einer zum Längsträger (1)
schrägen Achse parallel und gegensinnig zugeordnete nasenförmi
ge Verzahnungselemente (10, 11) vorgesehen sind.
3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Aufprallelemente (10, 11) in Abstand zu einem Schwer
punkt (8) des Antriebsaggregates (3, 3a) angeordnet sind.
4. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Antriebsaggregat (3, 3a) und dem anderen Längs
träger (2) den Aufprallelementen (10, 11) entsprechende gegen
überliegende Übertragungselemente (12, 13) vorgesehen sind, die
- auf den Schwerpunkt (8) des Antriebsaggregates (3, 3a) bezo
gen - im gleichen Drehsinn bei einem seitlich versetzten Fron
talaufprall ineinandergreifen, wie die Aufprallelemente (10,
11).
5. Kraftfahrzeug nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Aufprallelemente (10, 11) und die Übertragungselemente
(12, 13) relativ zum Schwerpunkt (8) des Antriebsaggregates (3,
3a) so angeordnet sind, daß die Berührungspunkte der Aufprall
elemente (10, 11) und der gegenüberliegenden Übertragungsele
mente (12, 13) beim Frontalaufprall auf einer in etwa durch den
Schwerpunkt (8) verlaufenden gemeinsamen Diagonale befindlich
sind.
6. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das wenigstens eine Aufprall- und das wenigstens eine ge
genüberliegende Übertragungselement (11, 13) am Antriebsaggre
gat (3, 3a) mit einer einen definierten Verformungsweg zulas
senden Verformungsstruktur (14) versehen sind.
7. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Aufprallelement (10) am Längsträger (1) eine so hohe
Steifigkeit aufweist, daß bei einem Frontalaufprall mit einer
Geschwindigkeit größer als 20 km/h wenigstens die Hälfte der
Aufprallenergie auf das Antriebsaggregat (3, 3a)
geleitet wird.
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