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Die
Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Gattungsgemäße
Kraftfahrzeuge sind aus der
DE
40 22 137 C1 und der
DE 44 06 129 A1 bekannt. Bei diesen Fahrzeugen
wird die Crashlast, die bei einer Kollision des Fahrzeugs auftritt,
an der Fahrgastzelle vorbei geleitet. Hierzu erfolgt bei einem Frontalaufprall
eine Weiterleitung eines Teils der Crashlast in die Heckpartie und
umgekehrt. Durch die partielle Weiterleitung der Crashlast in die
jeweils andere Aufprallzone können beide Aufprallzonen
zum Energieabbau beitragen, wodurch der Insassenschutz verbessert
wird.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die bekannten Kraftfahrzeuge weiterzubilden,
um eine verbesserte Einleitung der Aufprallenergie in ein und denselben Endabschnitt
eines Kraftfahrzeugs zu erreichen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Kerngedanke
der Erfindung ist es, die Aufprallenergie in zwei Längsträger
einzuleiten, wobei beide Längsträger so ausgebildet
sind, dass sie Crashenergie abbauen können. Hierbei erfolgt
der Energieabbau infolge der Kraftweiterleitung vom ersten zum zweiten
Längsträger gleichzeitig, so dass ein deutlich
verbesserter Abbau der Crashenergie an ein und demselben Endabschnitt,
also dem vorderen oder dem hinteren Endabschnitt des Kraftfahrzeugs, erreicht
wird. Während bei bekannten Fahrzeugen nur ein der Crasheinleitungsstelle
zugewandter Abschnitt des Längsträgers als Deformationselement wirkt,
kann durch die Erfindung auch ein weiterer Längsträger
zeitgleich Aufprallenergie abbauen. Somit weist das erfindungsgemäße
Kraftfahrzeug also an ein und demselben Endabschnitt eine Energieabsorptionseinrichtung
mit zwei Lastpfaden auf.
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Die
Kraftweiterleitung kann in besonders vorteilhafter Weise im Inneren
eines als Hohlprofil ausgebildeten ersten Längsträgers
erfolgen, wenn die beiden Längsträger hintereinander
angeordnet sind. Der erste Lastpfad endet dabei am crashabgewandten
freien Endabschnitt des ersten Längsträgers. Der zweite
Lastpfad entsteht – ausgehend von der Krafteinleitungsstelle – durch
einen Durchgriff auf den weiter innen liegenden zweiten Längsträger.
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Bei
den beiden Längsträgern kann es sich um unterschiedlich
gestaltete Träger handeln. Die beiden Längsträger
können aber auch so beschaffen sein, dass der zweite Längsträger
quasi eine Fortsetzung des ersten Längsträgers
darstellt, die beiden Längsträger also an einer
Art „Trennstelle” aneinandergrenzen.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung wird die Crashlast mittels einer Druckstange
vom ersten Längsträger zum zweiten Längsträger
weitergeleitet. Die Druckstange wird mit der Stauchung des Deformationsabschnitts
des ersten Längsträgers in Richtung auf den zweiten
Längsträger verschoben und bewirkt auch am zweiten
Längsträger eine Stauchung seines Deformationsabschnitts.
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Bei
der Auslegung der Deformationsabschnitte an den Längsträgern
können die Besonderheiten unterschiedlicher Fahrzeugvarianten
berücksichtigt werden, insbesondere das Fahrzeuggewicht, die
Motorisierung, die Karosserieform (Limousine, Kombinationsfahrzeug,
Cabrio, geländegängiges Fahrzeug etc.) usw. Aufgrund
der in den einzelnen Ländern gegebenenfalls unterschiedlichen
Zulassungsvorschriften können auch länderspezifische Unterschiede
in einfacher Weise durch entsprechend angepasste Deformationsabschnitte
berücksichtigt werden.
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Durch
eine Druckplatte, die den Querschnitt am freien Ende des ersten
und/oder des zweiten Längsträgers überdeckt,
erfolgt eine großflächig verteilte Krafteinleitung
in den Querschnitt des betreffenden Längsträgers.
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Dem
ersten und dem zweiten Längsträger kann ein gemeinsames
Prallelement vorgeschaltet sein. Derartige Prallelemente sind auch
als „AZT-Boxen” bekannt und verhindern eine Beschädigung
des dahinter liegenden Längsträgers bei vergleichsweise niedrigen
Aufprallgeschwindigkeiten. Bei der Ausgestaltung der Erfindung wird
das Prallelement für beide Bereiche gleichzeitig „aufgezehrt” und
verhindert bei geringen Aufprallgeschwindigkeiten eine Beschädigung
der beiden Längsträger.
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Besondere
Bedeutung hat die Erfindung an einem Frontbereich eines Kraftfahrzeugs.
Selbstverständlich kann die Erfindung jedoch in gleicher
Weise alternativ oder zusätzlich auch an einem Heckbereich
eines Kraftfahrzeugs angewandt werden.
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Bei
einer Kollision mit einer nur teilweisen Überdeckung zwischen
dem Kraftfahrzeug und dem Hindernis (Offset-Crash) können
die im Kraftfahrzeug vorhandenen Komponenten und Baugruppen mit
ihren Massen grundsätzlich nicht allesamt in direkter Linie
abgestützt werden, da sie zumindest teilweise seitlich
versetzt zum Hindernis im Kraftfahrzeug angeordnet sind. Trifft
das Kraftfahrzeug nur mit seinem seitlich außen liegenden
Bereich auf ein Hindernis, so befindet sich beispielsweise die Masse
des Antriebsaggregats seitlich nach innen versetzt zum Hindernis.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die „vorbeilaufende
Masse” in besonders einfacher Weise an den ersten Längsträger
angekoppelt werden. Hierdurch wird bei einem Offset-Crash eine besonders
gute Einleitung der Aufprallenergie erreicht. Durch die Erfindung
können die Crashlasten gezielt aufgeteilt werden, unabhängig vom Überdeckungsgrad.
Hierdurch ergeben sich Gewichtsvorteile für den betreffenden
Endabschnitt des Kraftfahrzeugs und eine verbesserte Crashcharakteristik.
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Bei
der „vorbeilaufenden Masse” handelt es sich beispielsweise
um die Masse des Antriebsaggregats, also des Antriebsmotors (Verbrennungsmotor
und/oder Elektromotor), gegebenenfalls mit Getriebe und weiteren
Komponenten des Antriebsstrangs oder um einen Fahrwerksträger,
der die Elemente einer Vorder- oder einer Hinterachse aufnimmt.
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In
besonders vorteilhafter Weise kann die Erfindung bei Fahrzeugen
mit einem Chassisrahmen und einem hiervon getrennten Fahrzeugaufbau
eingesetzt werden. Derartige Kraftfahrzeuge sind allgemein bekannt
und beispielsweise in der
AT-PS
208 243 beschrieben (hierbei handelt es sich um das auch
unter dem Namen „Haflinger” bekannte Fahrzeug).
Des Weiteren sind aus der
EP
0 653 344 B1 und der
EP 0 868 338 B1 Kraftfahrzeuge mit einem Chassisrahmen
und einem daran angekoppelten Fahrzeugaufbau bekannt. Das aus der
EP 0 653 344 B1 bekannte
Kraftfahrzeug weist an der Vorder- und Rückseite des Chassisrahmens
jeweils zwei Deformationselemente auf.
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Gegenüber
beispielsweise dem aus der
EP
0 653 344 B1 bekannten Fahrzeug wird durch die erfindungsgemäße
Aufteilung der Krafteinleitung im Crashfall eine Abstützung
sowohl des Chassisrahmens als auch des Fahrzeugaufbaus gegenüber
der Crashlast erreicht. Hierdurch kann sich der zweite Bereich (Fahrzeugaufbau)
parallel und gleichzeitig zum ersten Bereich (Chassisrahmen) abstützen.
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Ein
mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist
in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher
erläutert. Es zeigt:
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1 eine
schematische Seitenansicht auf den vorderen Endbereich eines Kraftfahrzeugs
nach dem Stand der Technik,
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2 eine
der 1 entsprechende Darstellung eines erfindungsgemäßen
Kraftfahrzeugs,
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3 eine
schematische Draufsicht auf den vorderen Endbereich des Kraftfahrzeugs
von 2 und
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4 eine
der 3 entsprechende Darstellung eines erfindungsgemäßen
Kraftfahrzeugs, mit einem Chassisrahmen und einen Fahrzeugaufbau.
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1 zeigt
einen vorderen Abschnitt eines bekannten Kraftfahrzeugs, mit einem
als Motorträger ausgebildeten vorderen Längsträger 101,
der sich anschließend an einen Stirnwandbereich 110 in
einem seitlichen Längsträger 111 (Schweller) fortsetzt. Ein
Vorderrad der nicht näher dargestellten Vorderachse des
Kraftfahrzeugs ist mit 125 bezeichnet. Am vorderen freien
Endabschnitt des Längsträgers 101 ist
eine Prallbox 140 angeordnet.
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Der
Längsträger 101 weist im Bereich vor
der Vorderachse des Kraftfahrzeugs einen Deformationsabschnitt 120 auf,
der bei einer Kollision des Kraftfahrzeugs mit einem Hindernis oder
mit einem anderen Fahrzeug durch Formänderung Crashenergie
abbaut. Hierzu weist der Deformationsabschnitt 120 definierte
Ausgestaltungen 121 auf, die ein gezieltes Beulfalten mit
besonders hohem Energieabbau ermöglichen.
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An
den Deformationsabschnitt 120 schließt sich im
Bereich der Vorderachse ein nur unwesentlich deformierbarer Bereich 122 des
Längsträgers 101 an, in dem ein Fahrwerksträger
(„Fahrschemel”) zur Aufnahme der Komponenten der
Vorderachse angeordnet ist. Der sich an den Bereich 122 anschließende
Abschnitt 123 des Längsträgers 101 eignet sich
grundsätzlich ebenfalls zum Abbau von Crashenergie. In
der Praxis ist ein definiertes Crashverhalten in diesem innen liegenden
Abschnitt 123 des Längsträgers 101 jedoch
nur sehr schwer zu erreichen, da der Abschnitt 123 bei Überschreiten
eines bestimmten Kraftniveaus ausknickt, ohne hierbei in nennenswertem
Maß Crashenergie abzubauen.
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Die 2 und 3 zeigen
den vorderen Endabschnitt eines erfindungsgemäßen
Kraftfahrzeugs, mit einem ersten Längsträger 2 und
einem zweiten Längsträger 3. Die aufeinander
zuweisenden Stirnseiten der beiden Längsträger 2 und 3 sind
im Abstand d zueinander angeordnet. Am frontseitigen Ende des ersten
Längsträgers 2 ist eine Prallbox 40 vorgesehen,
die die eingeleitete Crashlast F über eine erste Druckplatte 4 auf
den ersten Längsträger 2 überträgt.
Am ersten Längsträger 2 ist in schematischer
Darstellung ein in Fahrzeugquerrichtung y einwärts zur
Fahrzeuglängsmittenebene M weisender Arm 5 vorgesehen,
der einen Bereich A, in dem sich ein Antriebsaggregat und ein Vorderachsträger
befindet, an den ersten Längsträger 2 anbindet.
Im Inneren des als Hohlträger ausgebildeten ersten Längsträgers 2 ist
eine Druckstange 7 angeordnet, die – ausgehend
von der ersten Druckplatte 4 – auf eine zweite
Druckplatte 8 am vorderen freien Endabschnitt des zweiten
Längsträgers 3 wirkt.
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Der
Arm 5 ist lediglich als vereinfachte, schematische Darstellung
einer Verbindung zwischen dem ersten Längsträger
und einem ersten Bereich A zu verstehen.
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Der
erste Längsträger 1 weist im Bereich
vor einem Vorderrad 25 einen Deformationsabschnitt 20 mit
definierten Deformationseigenschaften auf. Der Deformationsabschnitt 20 hat
beispielsweise Ausbuchtungen, Vertiefungen, Kerben oder ähnliche Ausgestaltungen 21,
durch die im Crashfall ein gezieltes Beulfalten des Deformationsabschnitts 20 zum
Abbau von Kollisionsenergie erreicht wird.
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Im
Bereich der Anbindung der Vorderachse hat der Längsträger 2 einen
nur unwesentlich deformierbaren Abschnitt 22.
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Erfindungsgemäß weist
auch der zweite Längsträger 3 einen Deformationsabschnitt 30 mit definierten
Deformationseigenschaften auf und hat ebenfalls Ausbuchtungen, Vertiefungen,
Kerben oder ähnliche Ausgestaltungen 21 für
ein gezieltes Beulfalten. Der zweite Längsträger 3 setzt
sich – anschließend an einen Stirnwandbereich 10 – in
einem seitlichen Längsträger 11 sowie
einem inneren Längsträger 12 fort.
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Während
bei einer Krafteinleitung infolge eines Frontalaufpralls bei einem
bekannten Kraftfahrzeug gemäß 1 die
Crashlast unter Deformation der Prallbox 140 in den Längsträger 101 und
weiter in den Schweller 111 (sowie gegebenenfalls weitere Strukturbauteile)
eingeleitet wird, erfolgt bei dem erfindungsgemäßen
Kraftfahrzeug gemäß den 2 und 3 eine
Einleitung der Crashlast F parallel und gleichzeitig in beide Längsträger 2 und 3.
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In
dem Maße, in dem der Deformationsabschnitt 20 des
ersten Längsträgers 2 gestaucht wird, verlagert
sich die Druckplatte 4 und damit die Druckstange 7 in
Richtung auf den zweiten Längsträger 3 zu.
Damit wirkt die Druckstange 7 über die Druckplatte 8 auf
zweiten Längsträger 3 und bewirkt ein
Stauchen des Deformationsabschnitts 30, parallel zur Stauchung
des Deformationsabschnitts 20 des ersten Längsträgers 2.
Somit kann – im Unterschied zum Stand der Technik – auch
der zweite Längsträger 3 gezielt zum
Abbau von Crashenergie beitragen.
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Die
beiden Längsträger 2 und 3 stützen
seitlich zueinander versetzte Bereiche A und B des Kraftfahrzeugs
ab. Im Bereich A befinden sich das Antriebsaggregat sowie ein Vorderachsträger.
Der Bereich B ist der Teil der Karosseriestruktur, die sich an den
Längsträgers 3 in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung)
anschließt.
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In
der schematischen Darstellung der 3 ist ein
Offsetcrash mit einem Kollisionsobjekt K bei einer Überdeckung
von nur etwa 30% dargestellt. Bei diesem Kollisionsfall befinden
sich die Längsträger 2 und 3 mit
ihren Längsachsen L im Überdeckungsbereich mit
dem Kollisionsobjekt K, während sich die Massen von Antriebsaggregat
und Vorderachsträger im Bereich A außerhalb der
Projektion des Kollisionsobjekt K in x-Richtung befinden. Durch
die erfindungsgemäße Aufteilung der Crashlast
F auf die beiden Längsträger 2 und 3 stützt
die Crashlast F über den ersten Längsträger 2 und
den Arm 5 auch den Bereich A mit dem Antriebsaggregat und
dem Vorderachsträger eigenständig gegen die Crashlast
F ab.
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Zusätzlich
nimmt auch auf der der Crashlast F gegenüber liegenden
Seite des Kraftfahrzeugs der zweite Längsträger 3 mit
seinem Deformationsabschnitt 30 infolge der Vorverlagerung
der Fahrzeugstruktur einen Teil der Crashlast F auf.
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Die
Erfindung findet gemäß 4 eine besonders
vorteilhafte Anwendung bei einem Kraftfahrzeug mit einem Chassisrahmen
CR und einem hiervon getrennten Fahrzeugaufbau FA. Die in 4 dargestellte
Ausführungsform der Erfindung entspricht im Wesentlichen
der Darstellung der 3, wobei gleiche und gleichwirkende
Komponenten mit denselben Bezugszahlen wie in 3 versehen sind.
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Der
Chassisrahmen CR ist eine torsions- und biegesteife Tragstruktur
zur Aufnahme der Vorder- und Hinterachse (wovon lediglich ein schematisch dargestellter
Vorderachsträger 225 abgebildet ist) sowie des
Antriebsaggregats 226 mit dem nicht dargestellten Antriebsstrang.
Der Fahrzeugaufbau FA dient der Aufnahme der Fahrzeuginsassen. Der
erste Längsträger 2 ist gemäß 4 über
schematisch dargestellte Verbindungen 205 mit dem Chassisrahmen
CR verbunden. Der zweite Längsträger 3 ist
Bestandteil des Fahrzeugaufbaus FA.
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Durch
diese Ausgestaltung können sich im Crashfall sowohl der
Chassisrahmen CR als auch der Fahrzeugaufbau FA simultan an einer
gemeinsamen Krafteinleitungsstelle (Prallbox 40) abstützen.
Durch die Deformationsabschnitte 20 und 30 an
den beiden Längsträgern 2 und 3 werden
Chassisrahmen CR und Fahrzeugaufbau FA gleichzeitig verzögert.
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Das
Kraftfahrzeug gemäß 4 weist
ein steif ausgeführtes Zentralrohr 260 auf, in
dem beispielsweise ein Kraftstoffbehälter oder Batterien
zur Speicherung elektrischer Energie angeordnet ist. Das Zentralrohr 260 verbindet
beispielsweise ein Frontmodul 270, das unter anderem den
Vorderachsträger 225 und das Antriebsaggregat 226 aufnimmt, mit
einem nicht dargestellten Heckmodul, das zum Beispiel einen Hinterachsträger
beinhaltet. Das Zentralrohr 260 stützt den Vorderachsträger 225 und
das Antriebsaggregat 226 ab und wirkt einer Verdrehung des
Vorderachsträgers 225 und des Antriebsaggregats 226 bei
einem außermittigen Angriff der Crashlast F entgegen.
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Bei
einem Kraftfahrzeug gemäß 4 kann ein
Achsträger 225 und/oder ein Antriebsaggregat 226 an
einen Chassisrahmen CR grundsätzlich in sehr einfacher
Weise ohne akustische und schwingungstechnische Entkopplung angebunden
werden. Die Entkopplung wird durch entsprechend ausgelegte Lagerelemente
zwischen Chassisrahmen CR und Fahrzeugaufbau FA bewerkstelligt.
Im Unterschied hierzu sind bei einem Kraftfahrzeug mit einer selbsttragenden
Karosserie beispielsweise der Vorderachsträger und das
Antriebsaggregat an vorderen Längsträgern angebunden, über
die gleichzeitig die Crashlast bei einem Fahrzeugaufprall eingeleitet wird.
Eine erfindungsgemäße Aufteilung der Längsträger 1 bei
einem Kraftfahrzeug mit einer selbsttragenden Karosserie in zwei
separate Längsträger 2 und 3 ist
daher mit einem entsprechenden konstruktiven Aufwand verbunden.
Daher eignet sich die vorliegende Erfindung besonders für
Kraftfahrzeuge mit Chassisrahmen CR und separatem Fahrzeugaufbau FA
gemäß 4.
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Zusammenfassend
lässt sich die vorliegende Erfindung wie folgt beschreiben:
Ein Kraftfahrzeug setzt sich aus einem Chassisrahmen CR und einem über
Lagerelemente am Chassisrahmen CR befestigten Fahrzeugaufbau FA
zusammen.
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An
einem endseitigen Abschnitt des Kraftfahrzeugs sind ein erster und
ein zweiter Längsträger 2 bzw. 3 vorgesehen.
Beide Längsträger 2 und 3 weisen
zumindest über einem Teil ihrer Längserstreckung
einen Deformationsabschnitt 20 bzw. 30 zur Absorption
der Crashenergie auf. Der erste Längsträger 2 ist
mit dem Chassisrahmen CR, der zweite Längsträger 3 mit
dem Fahrzeugaufbau FA verbunden. Bei einer Kollision des Kraftfahrzeugs
mit einem Hindernis wird die auftretende Crashlast F gleichzeitig
in den ersten und in den zweiten Längsträger 2 bzw. 3 eingeleitet.
Erreicht wird dies durch ein Kraft-Weiterleitungs-Element 7,
beispielweise durch einen im Inneren des ersten Längsträgers 2 angeordneten
Druckstab 7. Durch die Erfindung wird im Crashfall eine
gleichzeitige Abstützung sowohl des Chassisrahmens CR als
auch des Fahrzeugaufbaus FA erreicht, mit einem Energieabbau in
den durch die separaten Längsträger 2 und 3 geschaffenen
beiden Lastpfaden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 4022137
C1 [0002]
- - DE 4406129 A1 [0002]
- - AT 208243 [0016]
- - EP 0653344 B1 [0016, 0016, 0017]
- - EP 0868338 B1 [0016]