WO2005102825A1 - Tragststruktur eines kollisionsoptimierten fahrerhauses für ein nutzfahrzeug - Google Patents

Tragststruktur eines kollisionsoptimierten fahrerhauses für ein nutzfahrzeug Download PDF

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WO2005102825A1
WO2005102825A1 PCT/EP2005/003808 EP2005003808W WO2005102825A1 WO 2005102825 A1 WO2005102825 A1 WO 2005102825A1 EP 2005003808 W EP2005003808 W EP 2005003808W WO 2005102825 A1 WO2005102825 A1 WO 2005102825A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
area
support structure
crash boxes
longitudinal
longitudinal beams
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/003808
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan Kramb
Oswald Saiber
Karl-Heinz Schuller
Original Assignee
Daimlerchrysler Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimlerchrysler Ag filed Critical Daimlerchrysler Ag
Publication of WO2005102825A1 publication Critical patent/WO2005102825A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D33/00—Superstructures for load-carrying vehicles
    • B62D33/06—Drivers' cabs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/15—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted having impact absorbing means, e.g. a frame designed to permanently or temporarily change shape or dimension upon impact with another body
    • B62D21/152—Front or rear frames
    • B62D21/155—Sub-frames or underguards

Definitions

  • the invention relates to a support structure or a chassis of a driver's cab for a commercial vehicle according to the features of the preamble of claim 1.
  • Support structures of truck cabs of this type have longitudinal members running parallel to the longitudinal axis of the vehicle for receiving and carrying the passenger cell.
  • the passenger cells of commercial vehicles are relatively poorly protected against deformation in the event of collisions, since an elongated engine area is not located in front of the actual vehicle seat, as is the case with a passenger vehicle.
  • the seating area of the occupants is arranged relatively far forward, with known supporting structures of this type having a base plate, under which, for example, two longitudinal beams running parallel to one another are provided.
  • the longitudinal members of the support structure run higher in the area of the vehicle wheels than in the front area of the driver's cab in order to provide sufficient space for the wheel arches and the drive train below the passenger compartment.
  • the object of the present invention is to provide a support structure for a driver's cab of a commercial vehicle, which is further improved with regard to the stiffening and strength of the support structure in the front seat area of the driver and also withstands severe collisions without substantial damage to this area.
  • the safety of occupants of such passenger cells should also be sufficient in the event of frontal collisions.
  • the support structure according to the invention for a driver's cab of commercial vehicles has longitudinal beams running below the passenger compartment.
  • the side members are designed to absorb impact energy in the event of a vehicle collision and are arranged accordingly. This means that the side members extend essentially over the entire length of the passenger compartment and in particular up to their front end, so that in the event of collisions the side members make a significant contribution to stiffening the entire support structure.
  • the longitudinal beams are provided with deformable crash boxes in the area of the vehicle wheels in such a way that a deformation occurs behind the driver's seating area in the event of a frontal vehicle collision through the crash boxes.
  • the crash boxes or deformation elements are provided on the side members and connected to them in such a way that when the side members are subjected to frontal loading, they deform in a targeted manner in the rear, rear area of the passenger compartment.
  • the resulting crumple zone is thus deliberately moved behind the seat area, so that the driver's footwell, which is critical for injuries, is retained even in the event of a major collision and does not deform.
  • the crash boxes serve to absorb energy from the impact energy, and not specifically in the front front area of the driver's cab, but specifically in the area behind a driver's seat, which is therefore less critical.
  • the support structures can in particular be arranged along a largely horizontal line or can be designed such that the longitudinal members are lower in the front section than the area of the vehicle wheels, that is to say they are lowered. There is usually a risk that the sections of the side members move against each other and buckle in the downwardly bent central area. Because of the downward leading intermediate area there is a weak point with regard to the force absorption and resilience of the carrier. With the provision of crash boxes according to the invention specifically in the rear and upper area of the longitudinal beams, such deformation is effectively prevented.
  • the crash box can be designed to be reversibly or irreversibly deformable as a deformation body.
  • the crash box can also be provided with active energy absorption modules.
  • the longitudinal members in the front area of the passenger compartment are lowered compared to the area behind them in the direction of travel.
  • the side members are cranked in particular between the front and the vehicle wheel area and the crash boxes are located itself in a rear end area of the passenger compartment.
  • the side members are therefore double-folded between the two areas of the passenger compartment in order to be raised in the rear area compared to the front area for the space required for the wheels and the drive train. Since such a shape is weakened here at the bending points of the crank compared to a straight, continuous shape of side members, the supporting structure at the point of the crank would normally bend further in the event of a frontal impact.
  • crash boxes which are arranged in the rear end region of the passenger compartment.
  • the support structure thus has a crumple zone which has been deliberately moved to the rear for major collisions, outside the front seating area which is critical for the occupants.
  • the arrangement on a rear end region of the passenger compartment has the advantage that the crash boxes are easy to assemble and can also be designed to be interchangeable if necessary.
  • the longitudinal members are formed with a stiffened offset between the area of the vehicle wheels and the front area, which is lowered in comparison. This will surely avoid that the side members deform on the crank in the event of an impact.
  • the impact energy is transmitted through the side members to the crash boxes, and only through the latter is the energy reduced by deformation or deformation and active countermeasures. The safety of the occupants in the event of a frontal impact is further increased.
  • the crash boxes are integrated as plastically deformable longitudinal beam sections in the longitudinal beams.
  • the integrated arrangement in the longitudinal beams themselves does not require any additional space for the crash boxes and their assembly equipment.
  • the supporting structure does not have to be changed compared to existing structures in the vicinity of the crash boxes.
  • the plastically deformable side member sections can already be built in when the side members are manufactured.
  • the crash boxes can be mounted as additional components on fastening flanges or similar means at one end of the side members.
  • the deformation elements or crash boxes can have any shape known to the person skilled in the art for this purpose and can consist, for example, of wall sections in the longitudinal beams, which are easier to deform in the longitudinal direction than in the transverse direction.
  • crash boxes can be produced, for example, via meandering shaped wall sections, targeted constrictions of a hollow profile or the like.
  • flexible composite materials such as honeycomb-shaped sheet metal or plastic bodies or the like.
  • the crash boxes are reversibly deformable. It is therefore not necessary to replace the side members and / or the crash boxes in the event of a vehicle collision and deformation in this area.
  • the longitudinal members have a section at the front end of the utility vehicle which is angled upwards and to which a cross member is fastened.
  • the support structure is formed, for example, by a base plate, under which the longitudinal beams run essentially parallel to one another and are extended beyond the front edge and angled upwards.
  • L-shaped longitudinal members the mean an additional 'frontal protection for the occupants of the passenger compartment.
  • a stable and rigid front structure of the driver's cab is provided by the cross member. In the event of a frontal impact, the entire impact energy is passed on via the cross member and the side members to the crash boxes and is largely destroyed by them. The entire front area of the cab remains protected before a strong deformation, so that the safety of the occupants is guaranteed even in the event of major vehicle collisions.
  • additional crash boxes are provided in the angular area, that is to say at the front end, of the side members, which are more easily deformable than the crash boxes behind the seating area.
  • the crash boxes are first deformed in the angular region of the side members, and only in the event of major collisions which would mean serious damage to the seat area are the crash boxes behind the seat area deformed. This means that minor accidents and the resulting impact energies can be absorbed by the support structure, as well as stronger vehicle collisions.
  • the support structure thus has a staggered, targeted impact energy absorption capacity.
  • the crash boxes can be designed in any form known to the person skilled in the art and can be fastened to the side members, for example by means of screwed flanges or by welding.
  • Figure 1 is an oblique view of a passenger compartment of a commercial vehicle with an embodiment of a support structure according to the present invention.
  • FIG. 2 shows an oblique view from below of an exemplary embodiment of a support structure according to the invention two parallel side members below a base plate; 3 shows a schematic side view of a second exemplary embodiment of a support structure according to the invention for a passenger compartment of a truck; and
  • Fig. 4 is a schematic side view of a third embodiment of a support structure according to the invention.
  • the passenger compartment 1 shows an oblique view from the front of a passenger cell 1 of a truck or commercial vehicle of an exemplary embodiment of a support structure 10 according to the invention in the floor area of the passenger cell 1.
  • Such commercial vehicles are provided with a passenger cell 1 in the area of the front wheels 5, in front of the passenger cell 1 in There is essentially no body area extending to the front or no elongated bonnet, as is the case with passenger cars. Therefore, in frontal accidents or collisions there is an increased risk for the occupants and especially the driver of such commercial vehicles.
  • the passenger compartment 1 is essentially rectangular and has a base-side support structure 10 which, in this exemplary embodiment, is raised in the area of the front wheels 5, which is also the seating area 2, compared to the front area 12 or footwell.
  • the wheel housings of the front wheels 5 can be accommodated by the increase which is not necessarily to be provided.
  • the support structure 10 can also not provide an elevation, but rather be formed along one plane (i.e. rectilinear).
  • the drive train (not shown) can generally also be arranged below the rear region of the passenger compartment 1.
  • the support structure 10 of such a passenger compartment 1 can therefore have a general, cranked shape shown in more detail in FIG. 2, that is to say a base plate 13 and Side members 3, 4 are raised in the rear area 2 compared to the front footwell area 12.
  • the longitudinal beams 3, 4 are attached in this embodiment below a base plate 13 and have at the front end at right angles upwards sections 8 which are located behind the front front of the passenger compartment 1 (see FIG. 1) in the installed state. Additional protection of the footwell area 12 is provided by the sections 8 angled upwards, since frontal collisions are absorbed by the angled sections 8.
  • the longitudinal beams 3, 4 are each provided with a crank 11 approximately in the middle, that is to say they are bent twice in order to provide a rear, raised section in the rear region 2 of the passenger compartment 1.
  • the crank 11 can be produced, for example, by bending or shaping, or profile sections can be added and welded again in the appropriate shape.
  • two parallel longitudinal beams 3, 4 are provided, but a different number or only a single central, central longitudinal beam can also be provided.
  • the longitudinal beams 3, 4 are provided at their rear end in the direction of travel with two crash boxes 6, 7, which are identical in cross section to the longitudinal beams 3, 4.
  • the crash boxes 6, 7 are less stiff than the side members 3, 4 and relatively easily deformable in the longitudinal direction of the side members 3, 4. They provide a specific crumple section in the rear end region of the passenger compartment 1, so that in the event of a frontal vehicle collision, the impact energy which is transmitted through the sections 8 to the side members 3, 4 does not lead to a deformation in front of or on the crank 11, but instead Impact can be absorbed by deformation of the crash boxes 6, 7. This prevents the longitudinal members 3 from buckling in the cranked region 11 and from this resulting in a considerable shortening and deformation of the front footwell region 12.
  • the driver's seat is usually also the steering column and pedal mechanisms (not shown), which can be pressed towards the driver's feet in the event of a frontal impact.
  • a deformation is deliberately moved into the rear area of the passenger compartment 1 by the crash boxes 6, 7, this can contribute to a considerable increase in the safety of occupants of the passenger compartment 1.
  • the longitudinal beams 3, 4 are not specially connected to one another, but rather are mounted on the base plate 13.
  • a cross member connecting them can be provided at the front end of the angled sections 8 of the longitudinal members 3.
  • the crash boxes 6, 7 can - as shown in Fig.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a support structure according to the invention for a passenger compartment in a schematic side view.
  • the longitudinal member 3 below the driver's seat 14 is raised in the rear seat area 2 compared to the front area 12.
  • An offset 11 connects the two sections of the longitudinal beam 3.
  • the supporting structure is provided with sections 8 of the longitudinal beam 3 which are extended towards the front and angled upwards.
  • a cross member 9 is fixedly connected, which additionally protects the front area 12 from deformation.
  • a targeted crumple zone is also provided behind the vehicle seat 14 in that a crash box 6 is installed in this longitudinal member section.
  • the crash box 6 is inserted here in front of the actual end of the side member 3 and extends over a certain length of the side member, so that there is an area in this area will set sufficient and targeted deformation in the event of a frontal impact.
  • the area behind the vehicle seat 14 is usually used in conventional passenger cells for commercial vehicles for a sleeping facility or couchette bed (not shown), which can also be folded away if necessary. This area is therefore not used when driving the commercial vehicle, and deformation of the crash box 6 does not lead to personal injury.
  • the crash box 6 can be reversibly deformable, for example by providing an elastically deformable material section.
  • the crank 11 is stiffened with respect to the other sections of the side member 3.
  • the bending-resistant design of the crank 11 is realized here by means of a sleeve 15 attached from the outside.
  • the cuff 15 can be formed from two shell-shaped halves.
  • a stiffening can also be realized via lateral flange sections or the like.
  • the stiffening compared to a bending deformation of the crank 11 has the advantage that the side members 3 do not "buckle" or be damaged there even in the event of violent collisions of the vehicle.
  • the footwell area 12 is therefore also retained in this case, and the impact energy is completely absorbed by the deforming crash box 6, which is located behind the vehicle seat 14.
  • the longitudinal beams 3, 4 can have a box-shaped hollow profile or a U-profile made of sheet metal that is open on one side.
  • the crash box 6 can also be formed from metal wall sections or from a composite of plastic and metal layers.
  • the crash box 6 can be firmly connected to the side member 3 or in a detachable manner, by screws or the like. In the latter case, the crash box can be exchanged in the event of an accident without the complete support structure 10 having to be replaced.
  • FIG. 4 shows an alternative embodiment of the invention with straight longitudinal beams 3, 4 without cranking fung.
  • the connecting or stiffening sleeve 15 is also straight in shape in order to connect the two sections of the side members to one another.
  • the side members 3, 4 can also be formed in one piece and continuously: in any case, here too, crash boxes 5 are specifically arranged behind the area of the occupants, i.e. the seating area, whereby the zone of deformation in the event of an accident is, according to the invention, behind the critical area for the Driver (or occupant) is misplaced.

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Abstract

Es wird eine Tragstruktur (10) eines Fahrerhauses für ein Nutzfahrzeug mit unterhalb einer Fahrgastzelle (1) verlaufen­den Längsträgern (3, 4) vorgeschlagen, wobei die Längsträger (3, 4) zur Aufnahme von Aufprallenergie im Falle einer Fahr­zeugkollision des Fahrzeugs angeordnet und ausgebildet sind, wobei die Längsträger (3, 4) mit deformierbaren Crash-Boxen (6, 7) im Bereich der Fahrzeugräder (5) versehen sind zu ih­rer gezielten Verformung hinter einem Sitzbereich (2) des Fahrers im Falle einer frontalen Fahrzeugkollision.

Description

Tragstruktur eines kollisionsopti ierten Fahrerhauses für ein Nutzfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Tragstruktur oder ein Chassis eines Fahrerhauses für ein Nutzfahrzeug gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Derartige Tragstrukturen von Lkw-Fahrerhäusern weisen zum Aufnehmen und Tragen der Fahrgastzelle parallel zur Längsachse des Fahrzeuges verlaufende Längsträger auf . Die Fahrgastzellen von Nutzfahrzeugen sind dabei gegenüber einer Verformung bei Kollisionen relativ schlecht geschützt, da sich nicht wie bei einem Personenkraftfahrzeug ein langgestreckter Motorbereich vor dem eigentlichen Fahrzeugsitz befindet. Der Sitzbereich der Insassen ist relativ weit vorne angeordnet, wobei bekannte derartige Tragstrukturen eine Bodenplatte aufweisen, unter welcher beispielsweise zwei parallel zueinander verlaufende Längsträger vorgesehen sind. Die Längsträger der Tragstruktur verlaufen im Bereich der Fahrzeugrader gegenüber dem vorderen Bereich des Fahrerhauses erhöht, um ausreichend Raum für die Radkästen und den Antriebsstrang unterhalb der Fahrgastzelle zu bieten.
Im Falle von frontalen Kollisionen solcher Nutzfahrzeuge besteht eine erhöhte Gefahr einer Verformung des Fahrerhauses insbesondere in dem für die Insassen kritischen Bereich vor dem Fahrzeugsitz, das heißt dem Fußraum des Fahrers. Demgemäß wurde zum Erhöhen des Schutzes von Insassen derartiger Nutzfahrzeuge eine Tragstruktur gemäß der deutschen Patentanmel- dung DE 101 24 271.9 des gleichen Anmelders vorgeschlagen, wobei zwei parallel zueinander sich erstreckende Längsträger über eine Bodenplatte hinaus verlängert und winkelförmig nach oben sich über die Bodenplatte hinaus erstrecken. Durch die winkelförmige Ausgestaltung der Längsträger ist der Frontbereich des Fahrerhauses besonders steif ausgebildet, und eine Aufprallenergie im Falle einer Kollision kann direkt über die vorragenden Längsträgerabschnitte in die bodenseitige Tragstruktur weitergeleitet werden. Der Fußbereich bzw. vordere Bereich der Fahrgastzelle ist so besser geschützt. Jedoch besteht im Falle von starken Kollisionen die Gefahr, dass sich die gesamte Fahrgastzelle mitsamt dem Längsträger dennoch im für den Fahrer kritischen Bereich verformen kann.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Tragstruktur für ein Fahrerhaus eines Nutzfahrzeuges bereitzustellen, die hinsichtlich der Versteifung und Festigkeit der Tragstruktur im vorderen Sitzbereich des Fahrers weiter verbessert ist und auch stärkeren Kollisionen ohne wesentliche Beschädigung dieses Bereichs standhält. Die Sicherheit von Insassen solcher Fahrgastzellen soll auch bei frontalen Kollisionen ausreichend gegeben sein.
Diese Aufgabe wird mit einer Tragstruktur eines Fahrerhauses für ein Nutzfahrzeug mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße Tragstruktur für ein Fahrerhaus von Nutzfahrzeugen weist unterhalb der Fahrgastzelle verlaufende Längsträger auf. Die Längsträger sind zur Aufnahme von Aufprallenergie im Falle einer Fahrzeugkollision ausgebildet und dementsprechend angeordnet. Das heißt, dass die Längsträger sich im Wesentlichen über die gesamte Länge der Fahrgastzelle und insbesondere bis an ihr vorderes Ende hin erstrecken, so- dass im Falle von Kollisionen die Längsträger zur Versteifung der gesamten Tragstruktur einen wesentlichen Beitrag leisten. Die Längsträger sind mit deformierbaren Crash-Boxen im Bereich der Fahrzeugrader derart versehen, dass gezielt eine Verformung hinter einem Sitzbereich des Fahrers im Falle einer frontalen Fahrzeugkollision durch die Crash-Boxen entsteht . Die Crash-Boxen oder Deformationselemente sind an den Längsträgern derart vorgesehen und mit diesen verbunden, dass bei einer frontalen Beanspruchung der Längsträger sich diese im hinteren, rückwärtigen Bereich der Fahrgastzelle gezielt verformen. Die entstehende Knautschzone wird somit gezielt hinter den Sitzbereich verlegt, sodass insbesondere der für Verletzungen kritische Fußraum des Fahrers auch bei stärkeren Kollisionen erhalten bleibt und sich nicht verformt. Die Crash-Boxen dienen einer Energieabsorption der Aufprallenergie, und zwar dies nicht wie gewöhnlich im vorderen Frontbereich des Fahrerhauses, sondern gezielt in dem hinter einem Fahrersitz liegenden und daher unkritischeren Bereich. Die Tragkonstruktionen können insbesondere entlang einer weitgehend horizontalen Line angeordnet oder derart ausgebildet sein, dass die Längsträger gegenüber dem Bereich der Fahrzeugrader im vorderen Abschnitt tiefer liegen, das heißt abgesenkt sind. Normalerweise besteht die Gefahr, dass sich die Abschnitte der Längsträger gegeneinander verschieben und im nach unten gebogenen Mittenbereich einknicken. Durch den nach unten führenden Zwischenbereich besteht nämlich hinsichtlich der Kraftaufnahme und Belastbarkeit des Trägers hier eine Schwachstelle. Mit dem erfindungsgemäßen Bereitstellen von Crash-Boxen gezielt im hinteren und oberen Bereich der Längs- träger wird ein solches Verformen wirksam verhindert. Die Crash-Box kann als ein Deformationskörper reversibel oder irreversibel verformbar ausgebildet sein. Die Crash-Box kann auch mit aktiven Energieabsorptions-Modulen versehen sein.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Längsträger im vorderen Bereich der Fahrgastzelle gegenüber dem in Fahrtrichtung dahinterliegenden Bereich abgesenkt. Die Längsträger sind insbesondere zwischen dem vorderen und dem Fahrzeugräderbereich gekröpft und die Crash-Boxen befinden sich in einem rückseitigen Endbereich der Fahrgastzelle. Die Längsträger sind also zwischen den beiden Bereichen der Fahrgastzelle doppelt geknickt, um im hinteren Bereich gegenüber dem vorderen Bereich erhöht zu sein für den erforderlichen Raum für die Räder und den Antriebsstrang. Da eine derartige Form an den Biegestellen der Kröpfung gegenüber einer geradlinigen, durchgehenden Form von Längsträgern hier geschwächt ist, würde normalerweise bei einem frontalen Aufprall die Tragstruktur an der Stelle der Kröpfung sich weiter verbiegen. Dies wird erfindungsgemäß durch Deformationselemente o- der Crash-Boxen vermieden, die im rückseitigen Endbereich der Fahrgastzelle angeordnet sind. Die Tragstruktur weist somit eine gezielt nach hinten verlegte Knautschzone für stärkere Kollisionen auf, außerhalb des für die Insassen kritischen vorderen Sitzbereichs. Die Anordnung an einem rückseitigen Endbereich der Fahrgastzelle hat den Vorteil, dass die Crash- Boxen leicht zu montieren sind und gegebenenfalls auch austauschbar ausgebildet sein können.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Längsträger mit einer versteiften Kröpfung zwischen dem Bereich der Fahrzeugrader und dem demgegenüber abgesenkten, vorderen Bereich ausgebildet. Hierdurch wird sicher vermieden, dass die Längsträger sich an der Kröpfung im Falle eines Aufpralls verformen. Die Aufprallenergie wird durch die Längsträger bis an die Crash-Boxen weitergeleitet, und erst durch letztere wird die Energie durch Verformung oder Verformung und aktive Gegensteuerung abgebaut. Die Sicherheit der Insassen bei einem frontalen Aufprall ist weiter erhöht.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Crash-Boxen als plastisch verformbare Längsträgerabschnitte in den Längsträgern integriert . Die integrierte Anordnung in den Längsträgem selbst erfordert keinen zusätzlichen Raumbedarf für die Crash-Boxen und ihre Montagemittel. Die Tragstruktur muss gegenüber bestehenden Konstruktionen in der Umgebung der Crash-Boxen nicht verändert werden. Außerdem können die plastisch verformbaren Längsträgerabschnitte bereits beim Herstellen der Längsträger miteingebaut werden. Alternativ können die Crash-Boxen als zusätzliche Bauteile über Befestigungsflansche oder ähnliche Mittel an einem Ende der Längsträger montiert sein. Die Deformationselemente oder Crash-Boxen können jede dem Fachmann hierfür bekannte Form aufweisen und beispielsweise aus Wandabschnitten in den Längsträgern bestehen, die gegenüber der Längsrichtung leichter verformbar sind als gegenüber einer Querrichtung. Die Ausbildung der Crash-Boxen kann beispielsweise über mäander- förmig geformte Wandabschnitte, gezielte Einschnürungen eines Hohlprofils oder Ähnliches hergestellt werden. Alternativ ist es auch möglich, die Crash-Boxen durch nachgiebige Verbundmaterialien, wie zum Beispiel wabenförmige Blech- oder Kunst- stoffkörper oder dergleichen, zu realisieren.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Crash-Boxen reversibel verformbar. Somit ist es nicht erforderlich, im Falle einer Fahrzeugkollision und der Verformung in diesem Bereich die Längsträger und/oder die Crash-Boxen auszutauschen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Längsträger einen am vorderen Ende des Nutzfahrzeugs nach oben hin abgewinkelten Abschnitt auf, an welchem ein Querträger befestigt ist. Die Tragstruktur ist beispielsweise durch eine Bodenplatte gebildet, unter welcher die Längsträger im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen und über die vordere Kante hinaus verlängert und nach oben abgewinkelt sind. Es werden so etwa L-förmige Längsträger gebildet, die einen zusätzlichen 'frontalen Schutz der Insassen der Fahrgastzelle bedeuten. Durch den Querträger wird eine stabile und steife Frontstruktur des Fahrerhauses bereitgestellt. Bei einem frontalen Aufprall wird die gesamte Aufprallenergie über den Querträger und die Längsträger bis hin zu den Crash- Boxen weitergeleitet und von diesen weitestgehend vernichtet. Der gesamte vordere Bereich des Fahrerhauses bleibt geschützt vor einer starken Verformung, sodass die Sicherheit der Insassen auch bei stärkeren Fahrzeugkollisionen gewährleistet ist.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind im Winkelbereich, das heißt am vorderen Ende, der Längsträger zusätzliche Crash-Boxen vorgesehen, die leichter verformbar sind als die Crash-Boxen hinter dem Sitzbereich. Bei leichten Fahrzeugkollisionen werden zunächst die Crash-Boxen im Winkelbereich der Längsträger verformt, und erst bei stärkeren Kollisionen, die eine Gefahr einer erheblichen Beschädigung im Sitzbereich bedeuten würden, werden die erfindungsgemäßen Crash-Boxen hinter dem Sitzbereich verformt. Somit können gleichermaßen leichte Unfälle und daraus resultierende Aufprallenergien durch die Tragstruktur gezielt aufgefangen werden, wie auch stärkere Fahrzeugkollisionen. Die Trag- struktur weist somit eine gestaffelte, gezielte Aufprall- energie-Absorptionsfähigkeit auf. Die Crash-Boxen können auch hier in jeder dem Fachmann bekannten Form ausgebildet sein und an den Längsträgern beispielsweise über Verschraubungs- flansche oder durch Verschweißung befestigt sein.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung zu entnehmen, in welcher die Erfindung mehr im Detail in Bezug auf die in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben wird.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Schrägansicht einer Fahrgastzelle eines Nutzfahrzeuges mit einem Ausführungsbeispiel einer Tragstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Schrägansicht von unten eines Ausführungsbei- spiels einer Tragstruktur gemäß der Erfindung mit zwei parallelen Längsträgern unterhalb einer Bodenplatte; Fig. 3 eine schematische Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Tragstruktur für eine Fahrgastzelle eines Lkw; und
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Tragstruktur.
Die Fig. 1 zeigt in einer Schrägansicht von vorne eine Fahrgastzelle 1 eines Lastkraftwagens bzw. Nutzfahrzeuges eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Tragstruktur 10 im Bodenbereich der Fahrgastzelle 1. Derartige Nutzfahrzeuge sind mit einer Fahrgastzelle 1 im Bereich der Vorderräder 5 versehen, wobei vor der Fahrgastzelle 1 im Wesentlichen kein sich nach vorne erstreckender Karosseriebereich bzw. keine langgestreckte Motorhaube vorhanden ist, wie es bei Personenkraftwagen der Fall ist. Daher besteht bei frontalen Unfällen oder Kollisionen eine erhöhte Gefahr für die Insassen und insbesondere den Fahrer derartiger Nutzfahrzeuge . Die Fahrgastzelle 1 ist im Wesentlichen rechteckig aufgebaut und weist eine bodenseitige Tragstruktur 10 auf, die bei diesem Ausführungsbeispiel im Bereich der Vorderräder 5, welcher gleichzeitig der Sitzbereich 2 ist, gegenüber dem vorderen Bereich 12 oder Fußraum erhöht ist. Durch die nicht .zwingend vorzusehende Erhöhung können die Radkästen der Vorderräder 5 untergebracht werden. Erfindungsgemäß kann die Tragstruktur 10 auch keine Erhöhung vorsehen, sondern entlang einer Ebene (d.h. geradlinig) ausgebildet sein. Außerdem kann in der Regel der Antriebsstrang (nicht dargestellt) unterhalb des hinteren Bereichs der Fahrgastzelle 1 ebenfalls angeordnet sein.
Die Tragstruktur 10 einer solchen Fahrgastzelle 1 kann deshalb bodenseitig eine in Fig. 2 näher gezeigte, allgemeine, gekröpfte Form aufweisen, das heißt, eine Bodenplatte 13 und Längsträger 3, 4 sind im hinteren Bereich 2 gegenüber dem vorderen Fußraumbereich 12 erhöht. Die Längsträger 3, 4 sind bei diesem Ausführungsbeispiel unterhalb einer Bodenplatte 13 angebracht und weisen am vorderen Ende rechtwinklig nach oben abgewinkelte Abschnitte 8 auf, die sich hinter der vorderen Front der Fahrgastzelle 1 (vgl. Fig. 1) im eingebauten Zustand befinden. Durch die nach oben abgewinkelten Abschnitte 8 wird ein zusätzlicher Schutz des Fußraumbereichs 12 bereitgestellt, da frontale Kollisionen von den abgewinkelten Abschnitten 8 aufgefangen werden. Die Längsträger 3, 4 sind hier in etwa der Mitte mit jeweils einer Kröpfung 11 versehen, das heißt, sie sind doppelt gebogen, um einen hinteren, erhöhten Abschnitt im hinteren Bereich 2 der Fahrgastzelle 1 bereitzustellen. Die Kröpfung 11 kann beispielsweise durch Biegen oder Umformen hergestellt werden, oder es können Profilabschnitte zuges gt und in der entsprechenden Form wieder verschweißt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei parallele Längsträger 3, 4 vorgesehen, es kann jedoch auch eine andere Anzahl oder lediglich ein einziger zentraler, mittiger Längsträger vorgesehen sein.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Längsträger 3, 4 an ihrem in Fahrtrichtung rückwärtigen Ende mit zwei Crash-Boxen 6, 7 versehen, die im Querschnitt zu den Längsträgern 3, 4 gleich sind. Die Crash-Boxen 6, 7 sind gegenüber den Längsträgern 3, 4 weniger steif und in Längsrichtung der Längsträger 3, 4 relativ leicht verformbar. Sie stellen einen spezifischen Knautschabschnitt im hinteren Endbereich der Fahrgastzelle 1 bereit, sodass im Falle einer frontalen Fahrzeugkollision die Aufprallenergie, welche durch die Abschnitte 8 auf die Längsträger 3, 4 übertragen wird, nicht zu einer Verformung vor oder an der Kröpfung 11 führt, sondern der Aufprall durch eine Verformung der Crash-Boxen 6, 7 aufgefangen werden kann. Hierdurch wird vermieden, dass in dem gekröpften Bereich 11 die Längsträger 3 einknicken können und eine erhebliche Verkürzung und Deformierung des vorderen Fußraumbereichs 12 hierdurch entstehen kann. Im Fußraumbereich vor dem Fahrersitz befinden sich normalerweise auch die Lenksäule und die Pedalmechaniken (nicht gezeigt) , welche beim Frontalaufprall zu den Füßen des Fahrers hin gedrückt werden können. Da erfindungsgemäß jedoch eine Verformung gezielt in den hinteren Bereich der Fahrgastzelle 1 durch die Crash-Boxen 6, 7 verlegt wird, kann dies zu einer erheblichen Erhöhung der Sicherheit von Insassen der Fahrgastzelle 1 beitragen. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Längsträger 3, 4 nicht extra miteinander verbunden, sondern über die Bodenplatte 13 montiert. Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit kann am vorderen Ende der abgewinkelten Abschnitte 8 der Längsträger 3 ein sie verbindender Querträger vorgesehen sein. Die Crash-Boxen 6, 7 können - wie in Fig. 2 dargestellt - endseitig an den Längsträgern 3, 4 montiert sein oder in einem Zwischenbereich des erhöhten hinteren Abschnitts von diesen oder als integraler Bestandteil in den Längsträgern mit ausgeformt sein. Auch eine teleskopförmige Ausgestaltung der Längsträger 3, 4 ist denkbar, wobei dann die Crashboxen 6, 7 auch im Inneren angeordnet sein können.
In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Tragstruktur für eine Fahrgastzelle in einer schematischen Seitenansicht wiedergegeben. Der Längsträger 3 unterhalb des Fahrersitzes 14 ist im hinteren Sitzbereich 2 gegenüber dem vorderen Bereich 12 erhöht. Eine Kröpfung 11 verbindet die beiden Abschnitte des Längsträgers 3. Die Tragstruktur ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel mit nach vorne hin verlängerten und nach oben hin abgewinkelten Abschnitten 8 des Längsträgers 3 versehen. Am Ende des abgewinkelten Abschnitts 8 ist ein Querträger 9 fest verbunden, der den vorderen Bereich 12 zusätzlich vor einer Verformung schützt. Erfindungsgemäß ist auch hier eine gezielte Knautschzone hinter dem Fahrzeugsitz 14 vorgesehen, indem eine Crash-Box 6 in diesem Längsträgerabschnitt eingebaut ist. Die Crash-Box 6 ist hier vor dem eigentlichen Ende des Längs- trägers 3 eingesetzt und erstreckt sich über eine gewisse Länge des Längsträgers, sodass sich in diesem Bereich eine gezielte und verstärkte Verformung im Falle eines frontalen Aufpralls ausreichend einstellen wird. Der Bereich hinter dem Fahrzeugsitz 14 dient gewöhnlicherweise bei herkömmlichen Fahrgastzellen für Nutzfahrzeuge für eine Schlafmöglichkeit oder Liegepritsche (nicht gezeigt) , die bei Bedarf auch weggeklappt werden kann. Beim Fahren des Nutzfahrzeuges ist dieser Bereich somit nicht genutzt, und eine Verformung der Crash-Box 6 führt nicht zu Personenschäden. Die Crash-Box 6 kann reversibel verformbar sein, beispielsweise durch Vorsehen eines elastisch verformbaren Materialabschnitts.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kröpfung 11 versteift ausgebildet gegenüber den anderen Abschnitten des Längsträgers 3. Die biegesteife Ausbildung der Kröpfung 11 ist hier über eine von außen aufgesetzte Manschette 15 realisiert. Die Manschette 15 kann aus zwei schalenförmi- gen Hälften gebildet sein. Eine Versteifung kann ebenso auch über seitliche Flanschabschnitte oder dergleichen realisiert werden. Die Versteifung gegenüber einer Biegeverformung der Kröpfung 11 hat den Vorteil, dass die Längsträger 3 auch bei heftigen Kollisionen des Fahrzeuges an dieser Stelle nicht "einknicken" bzw. dort beschädigt werden. Der Fußraumbereich 12 bleibt daher auch in diesem Fall erhalten, und die Aufprallenergie wird durch die sich verformende Crash-Box 6 vollständig aufgefangen, die sich hinter dem Fahrzeugsitz 14 befindet. Die Längsträger 3, 4 können ein kastenförmiges Hohlprofil oder ein einseitig offenes U-Profil aus Metall- blech aufweisen. Die Crash-Box 6 kann ebenso aus Metallwandabschnitten gebildet sein oder aus einem Verbund aus Kunststoff- und Metallschichten. Die Crash-Box 6 kann fest mit dem Längsträger 3 verbunden sein oder auf lösbar Weise, durch Schrauben oder Ähnliches. In letztem Fall kann im Falle eines Unfalls die Crash-Box ausgewechselt werden, ohne dass die vollständige Tragstruktur 10 ausgetauscht werden muss.
Die Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung mit gerade ausgebildeten Längsträgern 3 , 4 ohne Abkröp- fung. Die Verbindungs- oder Versteifungsmanschette 15 ist e- benfalls gerade geformt, um die beiden Abschnitte der Längsträger miteinander zu verbinden. Die Längsträger 3, 4 können auch einstückig und durchgehend ausgebildet sein: Jedenfalls sind auch hier Crash-Boxen 5 gezielt hinter dem Bereich der Insassen, d.h. dem Sitzbereich, angeordnet, wodurch die Zone einer Verformung im Falle eines Unfalls erfindungsgemäß hinter den kritischen Bereich für den Fahrer (bzw. Insassen) verlegt ist.
Sämtliche in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen sowie in der Zeichnung dargestellten Merkmale und Elemente können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims

Patentansprüche
1. Tragstruktur (10) eines Fahrerhauses für ein Nutzfahrzeug mit unterhalb einer Fahrgastzelle (1) verlaufenden Längsträgern (3, 4), wobei die Längsträger (3, 4) zur Aufnahme von Aufprallenergie im Falle einer Fahrseugkollision angeordnet und ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträger (3, 4) im Bereich der Fahrzeugrader (5) mit deformierbaren Crash-Boxen (6, 7) zu ihrer gezielten Verformung hinter einem Sitzbereich (2) des Fahrers im Falle einer frontalen Fahrzeugkollision versehen sind.
2. Tragstruktur (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträger (3, 4) im vorderen Bereich (12) der Fahrgastzelle (1) gegenüber dem dahinter liegenden Bereich der Fahrzeugrader (5) abgesenkt sind.
3. Tragstruktur (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem vorderen Bereich (12) und dem Bereich der Fahrzeugrader (5) gekröpft sind und dass sich die Crash-Boxen (6, 7) in einem rückseitigen Endbereich der Fahrgastzelle (1) befinden.
4. Tragstruktur (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträger (3, 4) mit einer versteiften Kröpfung (11) zwischen dem Bereich der Fahrzeugrader (5) und dem demgegenüber abgesenkten vorderen Bereich (12) ausgebildet sind.
5. Tragstruktur (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Crash-Boxen (6, 7) als plastisch verformbare Längsträgerabschnitte in den Längsträgern (3, 4) integriert ausgebildet sind.
6. Tragstruktur (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Crash-Boxen (6, 7) aus in Längsrichtung der Längsträger (3, 4) leichter verformbaren Wandabschnitten bestehen gegenüber der Querrichtung.
7. Tragstruktur (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Crash-Boxen (6, 7) reversibel verformbar sind.
8. Tragstruktur (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträger (3, 4) aus mindestens bereichsweise nach unten offenen Hohlprofilen gebildet sind.
9. Tragstruktur (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträger (3, 4) einen am vorderen Ende nach oben abgewinkelten Abschnitt (8) aufweisen, an welchem ein Querträger (9) befestigt ist.
10. Tragstruktur (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im vorderen Winkelbereich der Längsträger (3, 4) zusätzliche Crash-Boxen vorgesehen sind, die leichter ver- formbar sind als die Crash-Boxen (6, 7) hinter dem Sitzbereich (2) .
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