DE4313785A1 - Kraftfahrzeug mit einer zwei Längsträger aufweisenden Tragstruktur - Google Patents

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.