DE102009053369B4

DE102009053369B4 - Motor vehicle

Info

Publication number: DE102009053369B4
Application number: DE102009053369.9A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Peter SCHEUCHER
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2009-11-14
Filing date: 2009-11-14
Publication date: 2024-06-06
Anticipated expiration: 2029-11-15
Also published as: DE102009053369A1

Abstract

Kraftfahrzeug mit einer vorderen Tragstruktur (2) mit einem rechten und einem linken Längsträger (49 sowie einem die Längsträger (4) verbindenden Zugelement (20), wobei zwei Druckstreben (40) vorgesehen sind, die in einer von den Längsträgern (4) aufgespannten Ebene angeordnet sind, wobei die Druckstreben (40) ausgehend von ihren Verbindungsstellen (12, 94) mit den Längsträgern (4) diagonal in Richtung der Längsmittenebene (M) des Kraftfahrzeugs verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstreben (40) zusammen mit dem Zugelement (20) einen Fachwerkverbund bilden, der Crashkräfte, die zwischen den Längsträgern (4) in den Fachwerkverbund eingeleitet werden, in die Längsträger (4) weiterleitet.

Motor vehicle with a front support structure (2) with a right and a left longitudinal member (49) and a tension element (20) connecting the longitudinal members (4), wherein two compression struts (40) are provided which are arranged in a plane spanned by the longitudinal members (4), wherein the compression struts (40) run diagonally from their connection points (12, 94) with the longitudinal members (4) in the direction of the longitudinal center plane (M) of the motor vehicle, characterized in that the compression struts (40) together with the tension element (20) form a lattice structure which transmits crash forces which are introduced into the lattice structure between the longitudinal members (4) to the longitudinal members (4).

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer vorderen Tragstruktur mit einem rechten und einem linken Längsträger sowie einem die Längsträger verbindenden Zugelement.The invention relates to a motor vehicle with a front supporting structure with a right and a left longitudinal member and a tension element connecting the longitudinal members.

Ein derartiges Kraftfahrzeug ist beispielsweise aus der EP 1 355 078 B1 , 1 bis 3 bekannt. Bei einem sogenannten „Pfahlaufprall“ des Kraftfahrzeugs, bei dem ein Hindernis mit einer begrenzten Breitenerstreckung zwischen den vorderen Längsträgern des Kraftfahrzeugs auftrifft, wird die Crashlast über das als Zugband ausgebildete Zugelement auf beide Längsträger übertragen.Such a motor vehicle is, for example, from the EP 1 355 078 B1 , 1 to 3 In the case of a so-called “pole impact” of the motor vehicle, in which an obstacle with a limited width impacts between the front longitudinal members of the motor vehicle, the crash load is transferred to both longitudinal members via the tension element designed as a tension band.

Des Weiteren ist auch aus der US 2001/0013705 A1 ein derartiges Kraftfahrzeug bekannt, dessen Tragstruktur zusätzlich zwei Druckstreben aufweist, die in einer Ebene mit den Längsträgern liegen und, ausgehend von ihren Verbindungsstellen mit den Längsträgern, diagonal in Richtung der Längsmittenebene des Kraftfahrzeugs verlaufen.Furthermore, the US 2001/0013705 A1 Such a motor vehicle is known, the supporting structure of which additionally has two compression struts which lie in a plane with the longitudinal members and, starting from their connection points with the longitudinal members, run diagonally in the direction of the longitudinal center plane of the motor vehicle.

Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von der US 2001/0013705 A1 ein Kraftfahrzeug mit einer verbesserten Übertragung der Crashlast bereitzustellen.The object of the invention is to develop a US 2001/0013705 A1 to provide a motor vehicle with improved crash load transfer.

Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit einer vorderen Tragstruktur mit einem rechten und einem linken Längsträger sowie einem die Längsträger verbindenden Zugelement gelöst, wobei zwei Druckstreben vorgesehen sind, die in einer von den Längsträgern aufgespannten Ebene angeordnet sind, wobei die Druckstreben ausgehend von ihren Verbindungsstellen mit den Längsträgern diagonal in Richtung der Längsmittenebene des Kraftfahrzeugs verlaufen und zusammen mit dem Zugelement einen Fachwerkverbund bilden, der Crashkräfte, die zwischen den Längsträgern in den Fachwerkverbund eingeleitet werden, in die Längsträger weiterleitet.This object is achieved by a motor vehicle with a front support structure with a right and a left longitudinal member and a tension element connecting the longitudinal members, wherein two compression struts are provided which are arranged in a plane spanned by the longitudinal members, wherein the compression struts run diagonally from their connection points with the longitudinal members in the direction of the longitudinal center plane of the motor vehicle and together with the tension element form a lattice structure which transmits crash forces which are introduced into the lattice structure between the longitudinal members to the longitudinal members.

Kerngedanke der Erfindung ist es, aus dem Zugelement und den zwei diagonal verlaufenden Druckstreben einen Fachwerkverbund zu bilden, der im Crashfall den Bereich zwischen den Längsträgern aussteift und Crashkräfte, die zwischen den Längsträgern in den Fachwerkverbund eingeleitet werden, in die Längsträger weiterleitet.The core idea of the invention is to form a lattice structure from the tension element and the two diagonally running compression struts, which stiffens the area between the longitudinal beams in the event of a crash and transfers crash forces that are introduced into the lattice structure between the longitudinal beams to the longitudinal beams.

Durch den zwischen den beiden Längsträgern erfindungsgemäß angeordneten Fachwerkverbund wird bei einem Pfahlaufprall wirksam verhindert, dass das Hindernis in den Bereich zwischen den Längsträgern eintreten kann. Dies ist insbesondere bei solchen Kraftfahrzeugen von Bedeutung, die zwischen den Längsträgern kein Antriebsaggregat aufweisen, so dass dort eine vergleichsweise weiche Struktur vorliegt, die an sich einem Eindringen des pfahlförmigen Hindernisses nur einen geringen Widerstand entgegensetzt. Beim Auftreffen des Kraftfahrzeugs auf ein Hindernis wird die Crashlast erfindungsgemäß in die Druckstreben eingeleitet und hierdurch das Zugelement gespannt und/oder durch die Crashlast das Zugelement gespannt und hierdurch eine Druckkraft in den beiden Druckstreben erzeugt. Wesentlich ist hierbei, dass der Verbund aus den Druckstreben und dem die freien Enden der Druckstreben verbindenden Zugelement unter der Crashlast wie „normale, fest verbundene Fachwerkstreben“ wirkt, wodurch eine Weiterleitung der seitlich versetzt zu den Wirkungslinien der Längsträger auftreffenden Crashlast in die Längsträger erfolgt. Damit können die Längsträger auch bei einem Pfahlaufprall die Crashlasten in analoger Weise zu einem Crashfall mit Überdeckung einer oder beider Längsträger aufnehmen. Die „Verspannung“ des Fachwerkverbundes im Crashfall führt außerdem dazu, dass eine Einwärtsbewegung der Längsträger in Richtung der Fahrzeugmitte, also ein Einklappen, wie es üblicherweise bei einem Pfahlaufprall auftritt, verhindert wird. Die beschriebene „Verspannung“ des Fachwerkverbundes aus Zugelement und Druckstreben unter Last schafft quasi eine „starre Einheit“, vergleichbar mit einem massiv ausgeführten Bauteil mit den Abmessungen des Fachwerkverbundes, wobei sich der Fachwerkverbund aufgrund seiner „tensegren Konstruktion“ jedoch durch ein deutlich geringeres Gewicht auszeichnet.The lattice structure arranged between the two longitudinal beams according to the invention effectively prevents the obstacle from entering the area between the longitudinal beams in the event of a pole impact. This is particularly important for motor vehicles that do not have a drive unit between the longitudinal beams, so that there is a comparatively soft structure there, which in itself offers only little resistance to the penetration of the pole-shaped obstacle. When the motor vehicle hits an obstacle, the crash load is introduced according to the invention into the compression struts, thereby tensioning the tension element and/or the crash load tensions the tension element, thereby generating a compressive force in the two compression struts. It is important here that the combination of the compression struts and the tension element connecting the free ends of the compression struts acts like "normal, firmly connected lattice struts" under the crash load, whereby the crash load, which hits laterally offset from the lines of action of the longitudinal beams, is passed on to the longitudinal beams. This means that even in the event of a pole impact, the longitudinal beams can absorb the crash loads in a similar way to a crash with one or both longitudinal beams overlapping. The "bracing" of the truss in the event of a crash also prevents the longitudinal members from moving inwards towards the middle of the vehicle, i.e. collapsing, as usually occurs in the event of a pole impact. The described "bracing" of the truss made up of tension elements and compression struts under load creates a "rigid unit" that is comparable to a solid component with the dimensions of the truss, although the truss is significantly lighter due to its "tensegren construction".

Außerdem wird ein Teil der auftretenden Crashlast von den beiden Druckstreben aufgenommen und durch elastische und/oder plastische Verformung abgebaut. Auch das Zugelement ist in der Lage, durch elastische und/oder plastische Verformung Energie aufzunehmen.In addition, part of the crash load is absorbed by the two compression struts and reduced through elastic and/or plastic deformation. The tension element is also able to absorb energy through elastic and/or plastic deformation.

Das System aus Druckstreben und Zugelement wird einem konventionellen Kraftfahrzeug mit einer herkömmlichen Vorderwagenstruktur beispielsweise dann hinzugefügt, wenn kein Antriebsaggregat zwischen den vorderen Längsträgern vorgesehen ist, ohne dass dabei nennenswerte Veränderungen der bestehenden Tragstruktur des Kraftfahrzeugs erforderlich sind. Dies ist zum Beispiel bei einer Kraftfahrzeug-Baureihe der Fall, die neben einer Variante mit einer Antriebseinheit (beispielsweise Verbrennungs- oder Elektromotor) an der Vorderachse auch eine Variante mit einer Antriebseinheit im Heck des Kraftfahrzeugs oder eine Variante mit Radnabenmotoren aufweist.The system of compression struts and tension element is added to a conventional motor vehicle with a conventional front-end structure, for example, when no drive unit is provided between the front longitudinal members, without any significant changes to the existing supporting structure of the motor vehicle being necessary. This is the case, for example, with a motor vehicle series that, in addition to a variant with a drive unit (for example a combustion engine or electric motor) on the front axle, also has a variant with a drive unit in the rear of the motor vehicle or a variant with wheel hub motors.

Maßgeblich ist ferner, dass bei einem Aufprall mit teilweiser Überdeckung und bei einem Aufprall mit vollständiger Überdeckung die Crashlast unverändert direkt in die Längsträger eingeleitet wird, ohne nennenswerte Einbeziehung des „Zusatzsystems“ aus Druckstreben und Zugelement, so dass die konventionelle Tragstruktur des Kraftfahrzeugs in bestimmungsgemäßer Weise unverändert die Crashenergie abbauen kann.It is also important that in the case of a partial overlap impact and a full overlap impact, the crash load is introduced directly into the longitudinal members without any significant involvement of the “additional systems" consisting of compression struts and tension elements, so that the conventional supporting structure of the motor vehicle can continue to dissipate the crash energy in the intended manner.

Bei einem Kraftfahrzeug, das grundsätzlich einen „leeren Vorderwagen“ hat, also in keiner der Fahrzeugvarianten ein Antriebsaggregat zwischen den vorderen Längsträgern aufweist, kann das System aus Zugelement und Druckstreben so ausgelegt werden, dass die Druckstreben unter Zugspannung dauerhaft wirksame Aussteifungen im regulären Fahrbetrieb darstellen, also auch ohne Deformation des Vorderwagens permanent kraftführend sind. Dies setzt eine entsprechende Vorspannung des Zugelements voraus, was in besonders vorteilhafter Weise mit einem seil- oder bandförmigen Zugelement realisiert werden kann.In a motor vehicle that basically has an "empty front end", i.e. does not have a drive unit between the front longitudinal members in any of the vehicle variants, the system of tension element and compression struts can be designed in such a way that the compression struts represent permanently effective stiffeners under tension during normal driving, i.e. they are permanently force-conducting even without deformation of the front end. This requires a corresponding pre-tension of the tension element, which can be achieved in a particularly advantageous manner with a rope or band-shaped tension element.

In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff „Zugelement“ jedes langgestreckte Element verstanden, das in der Lage ist, in nennenswertem Maße Zugkräfte zu übertragen. Das Zugelement kann je nach Ausgestaltung der Erfindung als biegesteife Zugstange oder als biegeelastisches (flexibles) Zugband oder Zugseil ausgebildet sein. Bei Ausgestaltung als Zugband oder Zugseil ist eine Richtungsänderung des Zugelementes mittels einer Umlenkeinrichtung möglich. Das Zugelement weist eine ausreichende Zugfestigkeit und idealerweise entsprechend gute Energieabsorptionseigenschaften auf. Die „Druckstreben“ sind bevorzugt als stabförmige Elemente ausgebildet und in der Lage, in hohem Maße Druckkräfte aufzunehmen. Die „Längsträger“ sind tragende Strukturbauteile, zur Einleitung von Crashlasten und zur Aufnahme von Elementen des Fahrwerks, die beispielsweise auf einem Hilfsrahmen angeordnet sind. Ebenso dienen die Längsträger gegebenenfalls der Aufnahme eines Antriebsaggregates. Bevorzugt sind an den Längsträgern Deformationselemente zum Abbau der Crashenergie vorgesehen.In connection with the present invention, the term "tension element" is understood to mean any elongated element that is able to transmit tensile forces to a significant extent. Depending on the design of the invention, the tension element can be designed as a rigid tension rod or as a flexible tension band or tension cable. If designed as a tension band or tension cable, a change in direction of the tension element is possible by means of a deflection device. The tension element has sufficient tensile strength and ideally correspondingly good energy absorption properties. The "pressure struts" are preferably designed as rod-shaped elements and are able to absorb compressive forces to a high degree. The "longitudinal members" are load-bearing structural components for introducing crash loads and for accommodating elements of the chassis that are arranged on a subframe, for example. The longitudinal members also serve to accommodate a drive unit if necessary. Deformation elements are preferably provided on the longitudinal members to dissipate the crash energy.

Druckstreben und/oder Zugelement und/oder Längsträger sind gelenkig miteinander verbunden, so dass unter Krafteinleitung eine Winkeländerung der einzelnen Komponenten zueinander möglich ist.Compression struts and/or tension elements and/or longitudinal beams are connected to one another in an articulated manner so that an angle change between the individual components is possible when force is introduced.

Aus Gründen der sprachlichen Vereinfachung ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ausschließlich Bezug genommen auf eine „vordere Tragstruktur“. Demzufolge zielen auch die weiteren Bezugnahmen auf die vordere Tragstruktur ab, so dass beispielsweise die freien (äußeren) Endabschnitte der Längsträger als „vordere Endabschnitte“ bezeichnet sind. Auch die übrigen geometrischen Angaben beziehen sich auf eine vordere Tragstruktur des Kraftfahrzeugs. Unabhängig von dieser sprachlichen Vereinfachung umfasst die Erfindung gleichermaßen auch solche Tragstrukturen, die am hinteren Endabschnitt eines Kraftfahrzeugs angeordnet sind, wobei die Positionsangaben zu den einzelnen Elementen sinngemäß anzupassen sind.For reasons of linguistic simplification, reference is made exclusively to a "front support structure" in connection with the present invention. Accordingly, the further references also refer to the front support structure, so that, for example, the free (outer) end sections of the longitudinal members are referred to as "front end sections". The other geometric details also refer to a front support structure of the motor vehicle. Irrespective of this linguistic simplification, the invention equally also includes support structures that are arranged at the rear end section of a motor vehicle, with the position details for the individual elements being adapted accordingly.

Eine erste grundsätzliche Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die vorderen Enden der Druckstreben im Bereich der Längsmittenebene des Kraftfahrzeugs zusammenlaufen und in Fahrtrichtung vor dem Zugelement angeordnet sind. Hierbei sind die Druckstreben in Form eines in Fahrtrichtung weisenden V-förmigen Gebildes angeordnet, das rückseitig durch das Zugelement zu einem Dreieck geschlossen wird, das sich zwischen den Längsträgern in der durch die Längsträger aufgespannten Ebene erstreckt. Trifft das Kraftfahrzeug so auf ein Hindernis, dass keine Überdeckung mit wenigstens einem Längsträger vorliegt („Pfahlaufprall“), wird eine Druckkraft in die Druckstreben eingebracht, die aufgrund der diagonal zur Fahrzeugaußenseite gerichteten Druckstreben in dem Zugelement, das die beiden hinteren Enden der Druckstreben miteinander verbindet, eine Zugspannung erzeugt. Hierdurch erfolgt die oben beschriebene „Verspannung“ des dreieckförmigen Fachwerkverbundes aus Druckstreben und Zugelement zu einem quasi starren Gebilde, das ein Eindringen des Hindernisses zwischen die Längsträger verhindert, die Crashlast über die Verbindungspunkte des Fachwerkverbundes mit den Längsträgern in die Längsträger einleitet und einem Einwärtsknicken der Längsträger entgegenwirkt.A first basic embodiment of the invention is characterized in that the front ends of the compression struts converge in the region of the longitudinal center plane of the motor vehicle and are arranged in front of the tension element in the direction of travel. The compression struts are arranged in the form of a V-shaped structure pointing in the direction of travel, which is closed at the back by the tension element to form a triangle that extends between the longitudinal members in the plane spanned by the longitudinal members. If the motor vehicle encounters an obstacle in such a way that there is no overlap with at least one longitudinal member ("pole impact"), a compressive force is introduced into the compression struts, which generates a tensile stress due to the compression struts directed diagonally to the outside of the vehicle in the tension element that connects the two rear ends of the compression struts to one another. This results in the above-described “bracing” of the triangular truss assembly consisting of compression struts and tension element to form a quasi-rigid structure that prevents the obstacle from penetrating between the longitudinal beams, transfers the crash load to the longitudinal beams via the connection points of the truss assembly with the longitudinal beams and counteracts inward buckling of the longitudinal beams.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass an den vorderen Endabschnitten der Längsträger Deformationselemente vorgesehen sind und das Zugelement mit den Längsträgern jeweils im Anbindungsbereich der Deformationselemente an die Längsträger oder hinter dem Anbindungsbereich der Deformationselemente an die Längsträger angebunden ist. Hierbei ist der dreieckförmige Fachwerkverbund im Bereich vor der eigentlichen tragenden Struktur des Kraftfahrzeugs angeordnet. In diesem Bereich sind in an sich bekannter Weise Deformationselemente den Längsträgern vorgeschaltet. Diese Deformationselemente, häufig als „Prallboxen“ bezeichnet, absorbieren im Fall einer leichten Kollision die Aufprallenergie vollständig und verhindern eine Deformation der dahinter liegenden Längsträger. Die Deformationselemente können im Unterschied zu den Längsträgern mit geringem Aufwand ausgetauscht werden. Da sich in demjenigen vordersten Bereich eines Kraftfahrzeugs, in dem die Deformationselemente angeordnet sind, üblicherweise relativ wenige Einbauten befinden, kann der erfindungsgemäße Fachwerkverbund aus Druckstreben und Zugelement in einfacher Weise untergebracht werden.A particularly advantageous embodiment of the invention is characterized in that deformation elements are provided on the front end sections of the longitudinal members and the tension element is connected to the longitudinal members in the connection area of the deformation elements to the longitudinal members or behind the connection area of the deformation elements to the longitudinal members. In this case, the triangular lattice assembly is arranged in the area in front of the actual load-bearing structure of the motor vehicle. In this area, deformation elements are arranged in front of the longitudinal members in a manner known per se. In the event of a minor collision, these deformation elements, often referred to as "impact boxes", completely absorb the impact energy and prevent deformation of the longitudinal members behind them. In contrast to the longitudinal members, the deformation elements can be replaced with little effort. Since there are usually relatively few installations in the frontmost area of a motor vehicle in which the deformation elements are arranged, the lattice assembly according to the invention made up of compression struts and tension element can be easily accommodated.

In vorteilhafter Weise sind die vorderen Enden der Druckstreben an einem quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufenden Stoßfänger angeordnet. Derartige Stoßfänger bilden die vorderste Fahrzeugbegrenzung und weisen in der Regel einen stabilen Stoßfängerquerträger auf, der außenseitig verkleidet ist. Bei einer crashbedingten Krafteinleitung in den Stoßfängerquerträger erfolgt somit eine Kraftweiterleitung in die Druckstreben.The front ends of the struts are advantageously arranged on a bumper that runs transversely to the direction of travel of the vehicle. Such bumpers form the frontmost boundary of the vehicle and usually have a stable bumper cross member that is covered on the outside. If a crash-related force is introduced into the bumper cross member, the force is thus transmitted to the struts.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, die vorderen Enden der Druckstreben nicht unmittelbar zusammenzuführen, sondern im Bereich der Längsmittenebene des Kraftfahrzeugs ein Ausgleichselement vorzusehen, das die „Spitze“ des von den Druckstreben gebildeten „V“ abflacht und bei bestimmten Kollisionsfällen die Krafteinleitung in die beiden Druckstreben verbessert. Das Ausgleichselement kann als separates Bauteil ausgebildet oder beispielsweise einstückig mit dem Stoßfängerquerträger ausgebildet sein. Das Ausgleichselement hat eine im Vergleich zur Breite des Kraftfahrzeugs geringe Ausdehnung.In a further development of the invention, the front ends of the pressure struts are not brought together directly, but a compensating element is provided in the area of the longitudinal center plane of the motor vehicle, which flattens the "tip" of the "V" formed by the pressure struts and improves the introduction of force into the two pressure struts in certain collision cases. The compensating element can be designed as a separate component or, for example, can be designed in one piece with the bumper cross member. The compensating element has a small extension compared to the width of the motor vehicle.

In einer zweiten grundsätzlichen Ausführungsform der Erfindung ist das Zugelement als Zugband (oder Zugseil) ausgeführt. Das Zugband verbindet die beiden vorderen, Crash zugewandten Endabschnitte der Längsträger und ist nach hinten verlängert, wobei die nach hinten geführten Abschnitte des Zugbands zu einer geschlossenen Schleife zusammen geführt sind. Im Inneren der Schleife sind die beiden Druckstreben angeordnet. Die hinteren Enden der Druckstreben stützen sich ebenso wie die vorderen Enden der Druckstreben mittelbar oder unmittelbar an der Zugband-Schleife ab.In a second basic embodiment of the invention, the tension element is designed as a tension band (or tension cable). The tension band connects the two front end sections of the longitudinal members facing the crash and is extended to the rear, with the sections of the tension band leading to the rear being brought together to form a closed loop. The two compression struts are arranged inside the loop. The rear ends of the compression struts, like the front ends of the compression struts, are supported directly or indirectly on the tension band loop.

Damit liegt ein Fachwerkverbund in der durch die beiden Längsträger aufgespannten Ebene vor, der sich aus einer geschlossenen Zugband-Schleife und zwei im Inneren der Zugband-Schleife diagonal verlaufenden Druckstreben zusammensetzt. Die beiden Druckstreben bilden ein nach vorne offenes „V“. Bei einem „Pfahlaufprall“ wird die Zugband-Schleife gespannt und übt dadurch eine Druckkraft auf die beiden Druckstreben aus, so dass der Verbund aus Druckstreben und Zugband unter Druckspannung wie „normale, fest verbundene Fachwerkstreben“ wirkt, der den Vorderwagen aussteift und ein Eindringen des pfahlförmigen Hindernisses verhindert. Durch das Spannen der Zugband-Schleife werden die diagonal verlaufenden Druckstreben derart nach außen gedrückt, dass sie einer Einwärtsbewegung der Längsträger in Richtung der Fahrzeugmitte im Crashfall entgegenwirken. Ein Teil der auftretenden Crashlast wird von den beiden Druckstreben aufgenommen und gegebenenfalls durch elastische und/oder plastische Verformung abgebaut. Außerdem nimmt auch das Zugband durch elastische und/oder plastische Verformung Energie auf.This creates a lattice structure in the plane spanned by the two longitudinal members, which is made up of a closed tension band loop and two compression struts running diagonally inside the tension band loop. The two compression struts form a "V" that is open at the front. In the event of a "pole impact", the tension band loop is tensioned and thereby exerts a compressive force on the two compression struts, so that the combination of compression struts and tension band under compressive stress acts like "normal, firmly connected lattice struts", which stiffens the front of the vehicle and prevents the pole-shaped obstacle from penetrating. By tensioning the tension band loop, the diagonal compression struts are pressed outwards in such a way that they counteract an inward movement of the longitudinal members towards the middle of the vehicle in the event of a crash. Part of the crash load that occurs is absorbed by the two compression struts and, if necessary, reduced by elastic and/or plastic deformation. In addition, the tension band also absorbs energy through elastic and/or plastic deformation.

Bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs auf ein Hindernis mit Überdeckung eines oder beider Längsträger wird die Zugband-Schleife nicht gespannt, da die Umlenkeinrichtung am vorderen Endabschnitt des Längsträgers, in der das Zugband geführt ist, infolge der Stauchung des Längsträgers nach hinten verlagert wird.If the motor vehicle collides with an obstacle that covers one or both longitudinal members, the tension band loop is not tensioned because the deflection device at the front end section of the longitudinal member, in which the tension band is guided, is displaced rearward as a result of the compression of the longitudinal member.

Somit ergibt sich als Vorteil, dass unabhängig von der Art des Aufpralls in jedem Fall eine angemessene Verzögerung des Kraftfahrzeugs über Verformung der Längsträger (gegebenenfalls in Verbindung mit an den Längsträgern vorgesehenen spezifischen Deformationselementen) erfolgt. Dies ermöglicht eine einheitliche Auslegung der Längsträger und deren Crashelemente für eine Mehrzahl von Fahrzeugvarianten, beispielsweise mit unterschiedlichen Antriebskonzepten.The advantage is that, regardless of the type of impact, the vehicle is always adequately decelerated by deforming the longitudinal members (if necessary in conjunction with specific deformation elements provided on the longitudinal members). This enables a uniform design of the longitudinal members and their crash elements for a number of vehicle variants, for example with different drive concepts.

Die Druckstreben sind mit ihren vorderen Enden beispielsweise in die Umlenkeinrichtungen für das Zugband an den vorderen Endabschnitten der Längsträger so eingebracht, dass in die Druckstreben überwiegend nur Druckkräfte eingeleitet werden. Die Gelenke, mit denen sich die hinteren Enden der Druckstreben an der Zugband-Schleife abstützen, sind so gestaltet, dass eine Winkelbewegung der Druckstreben ermöglicht wird. Die Gelenke können beispielsweise nach Art eines Kugel-Pfanne-Gelenkes ausgeführt sein.The front ends of the compression struts are inserted, for example, into the deflection devices for the tension band at the front end sections of the longitudinal members in such a way that predominantly only compression forces are introduced into the compression struts. The joints with which the rear ends of the compression struts are supported on the tension band loop are designed in such a way that an angular movement of the compression struts is possible. The joints can, for example, be designed in the form of a ball-and-socket joint.

Die hinteren Enden der Druckstreben können in einem gemeinsamen winkeltoleranten Gelenk zusammengeführt sein, das etwa im Bereich der Längsmittenebene des Kraftfahrzeugs liegt. Alternativ können die beiden hinteren Enden der Druckstreben auch in jeweils eigenen winkeltoleranten Gelenken enden.The rear ends of the compression struts can be brought together in a common angle-tolerant joint, which is located approximately in the area of the longitudinal center plane of the motor vehicle. Alternatively, the two rear ends of the compression struts can also each end in their own angle-tolerant joints.

Das Gelenk oder die Gelenke zur Aufnahme der hinteren Enden der Druckstreben kann bzw. können am Zugband ortsfest fixiert oder in Längsrichtung des Zugbands verschieblich geführt sein.The joint or joints for receiving the rear ends of the compression struts can be fixed in place on the tension band or can be guided so as to be movable in the longitudinal direction of the tension band.

Wesentlich ist, dass der Fachwerkverbund so aufgebaut ist, dass im Offset-Crash und/oder bei vollständiger Überdeckung „Seillänge freigegeben“ werden kann.It is essential that the truss structure is constructed in such a way that the rope length can be released in the event of an offset crash and/or complete coverage.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform der Erfindung verläuft das Zugband, ausgehend von den vorderen Endabschnitten der Längsträger, etwa parallel zu den Druckstreben. Damit bildet die Zugband-Schleife ein gleichseitiges Dreieck, mit einer Basis zwischen den beiden vorderen Endabschnitten der Längsträger und zwei Schenkeln, die von den vorderen Endabschnitten der Längsträger ausgehend nach hinten zur Längsmittenebene des Kraftfahrzeugs führen.In a preferred embodiment of the second embodiment of the invention, the tension band runs from the front end sections of the longitudinal beams approximately parallel to the compression struts. The tension band loop thus forms an equilateral triangle, with a base between the two front ternary end sections of the longitudinal members and two legs which lead from the front end sections of the longitudinal members rearwards to the longitudinal centre plane of the motor vehicle.

Alternativ kann das Zugband, ausgehend von den vorderen Endabschnitten der Längsträger, auch parallel zu den Längsträgern geführt sein, außerhalb der Längsträger oder im Inneren derselben. Hierbei ergibt sich eine rechteckförmige Zugband-Schleife, mit insgesamt vier Umlenkeinrichtungen, von denen jeweils eine Umlenkeinrichtung an dem vorderen und an dem hinteren Endabschnitt des linken und des rechten Längsträgers angeordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung sind die Längsträger in den von dem Zugelement und den Druckstreben gebildeten Fachwerkverbund einbezogen.Alternatively, the tension band can also be guided parallel to the longitudinal beams, starting from the front end sections of the longitudinal beams, outside the longitudinal beams or inside them. This results in a rectangular tension band loop with a total of four deflection devices, one deflection device of which is arranged at the front and rear end sections of the left and right longitudinal beams. In this embodiment of the invention, the longitudinal beams are included in the framework formed by the tension element and the compression struts.

Durch das Zugband zwischen den nach vorne offenen, V-förmig angeordneten Druckstreben wird zudem erreicht, dass ein unmittelbar benachbart zum Längsträger auftreffendes pfahlförmiges Hindernis tendenziell in Richtung der Längsmittenebene des Kraftfahrzeugs geleitet wird, also selbsttätig vom Beifahrer bzw. vom Fahrer und dem ihm zugeordneten Lenkrad und Fußhebelwerk weggeleitet wird, indem das Zugband ein Abgleiten des Hindernisses in Richtung der Längsmittenebene des Kraftfahrzeugs bewirkt.The tension band between the V-shaped pressure struts, which are open at the front, also ensures that a pole-shaped obstacle that hits the side member immediately adjacent to it tends to be directed in the direction of the longitudinal center plane of the motor vehicle, i.e. it is automatically directed away from the passenger or the driver and the steering wheel and foot pedals assigned to them, as the tension band causes the obstacle to slide in the direction of the longitudinal center plane of the motor vehicle.

Die Erfindung kann wie folgt zusammengefasst werden: Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einem Zugelement zwischen den Längsträgern der vorderen Tragstruktur des Kraftfahrzeugs weist diagonal zur Längsmittenebene des Kraftfahrzeugs verlaufende Druckstreben auf. Bei Einleitung einer Crashlast außerhalb der Wirkungslinien der Längsträger bilden die Druckstreben zusammen mit dem Zugelement einen stabilen Fachwerkverbund, der die Crashlast in die Längsträger weiterleitet und den Bereich zwischen den Längsträgern aussteift.The invention can be summarized as follows: A motor vehicle according to the invention with a tension element between the longitudinal members of the front support structure of the motor vehicle has compression struts running diagonally to the longitudinal center plane of the motor vehicle. When a crash load is introduced outside the lines of action of the longitudinal members, the compression struts together with the tension element form a stable framework that transfers the crash load to the longitudinal members and stiffens the area between the longitudinal members.

Mögliche Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Vorderwagens eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, mit einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine vergrößerte Detaildarstellung aus 1,
3 eine der 1 entsprechende Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung und
4 eine der 2 entsprechende Darstellung einer Variante des zweiten Ausführungsbeispiels.

Possible embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail below. It shows:

1 a schematic representation of a front end of a motor vehicle according to the invention, with a first embodiment of the invention,
2 an enlarged detailed view of 1 ,
3 one of the 1 corresponding representation of a second embodiment of the invention and
4 one of the 2 corresponding representation of a variant of the second embodiment.

Die 1 bis 4 zeigen einen in seiner Gesamtheit mit 2 bezeichneten Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs. Der Vorderwagen 2 weist einen rechten und einen linken Längsträger 4 auf. Die hinteren Endabschnitte 6 der Längsträger 4 sind über eine sich über die Fahrzeugbreite erstreckende Tragstruktur 8, beispielsweise eine Tragstruktur 8 im Bereich der Stirnwand, miteinander verbunden. Die vorderen Endabschnitte der Längsträger 4 sind mit 10 bezeichnet.The 1 to 4 show a front end of a motor vehicle, designated in its entirety by 2. The front end 2 has a right and a left longitudinal member 4. The rear end sections 6 of the longitudinal members 4 are connected to one another via a support structure 8 extending across the width of the vehicle, for example a support structure 8 in the area of the front wall. The front end sections of the longitudinal members 4 are designated by 10.

Bei einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß 1 schließen sich an die vorderen Endabschnitte 10 der Längsträger 4 Deformationselemente 90 an, die beispielsweise über Flansche 92 mit den Längsträgern 4 verbunden sind. In dem in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs von den Deformationselementen 90 belegten Deformationsbereich D, der nach vorne durch einen Stoßfänger 80 mit einer vorderseitigen Verkleidung 82 und einem dahinter angeordneten Stoßfängerquerträger 84 begrenzt wird, ist erfindungsgemäß eine fachwerkartige Konstruktion aus zwei Druckstreben 40 und einem Zugelement 20 vorgesehen. Dieser Fachwerkverbund befindet sich außerhalb des Einbauraums E zwischen den beiden Längsträgern 4, der üblicherweise für die Anordnung eines Antriebsaggregats vorgesehen ist. Falls das Antriebsaggregat anderweitig im Kraftfahrzeug angeordnet ist, steht der Einbauraum E für andere Zwecke zur Verfügung, beispielsweise als Gepäckraum.In a first embodiment of the invention according to 1 adjoin the front end sections 10 of the longitudinal members 4 are deformation elements 90, which are connected to the longitudinal members 4, for example, via flanges 92. In the deformation area D occupied by the deformation elements 90 in the longitudinal direction of the motor vehicle, which is delimited at the front by a bumper 80 with a front panel 82 and a bumper cross member 84 arranged behind it, a lattice-like construction made up of two compression struts 40 and a tension element 20 is provided according to the invention. This lattice structure is located outside the installation space E between the two longitudinal members 4, which is usually provided for the arrangement of a drive unit. If the drive unit is arranged elsewhere in the motor vehicle, the installation space E is available for other purposes, for example as a luggage compartment.

Die Deformationselemente 90 dienen der Absorption von Crashlasten, die bei vergleichsweise geringen Kollisionsgeschwindigkeiten auftreten, und schützen hierdurch die dahinter liegenden Längsträger 4 vor Beschädigung, beispielsweise bei Parkremplern und anderen Bagatellunfällen. Dieser Lastfall wird zum Beispiel durch einen Pendelschlagtest gemäß FMVSS 581 oder ECE-R 42 nachgebildet.The deformation elements 90 serve to absorb crash loads that occur at comparatively low collision speeds and thereby protect the longitudinal members 4 behind them from damage, for example in the event of parking bumps and other minor accidents. This load case is simulated, for example, by a pendulum impact test in accordance with FMVSS 581 or ECE-R 42.

Die beiden Druckstreben 40 sind mit ihren vorderen Enden 42 im Bereich der Fahrzeugmittenebene M mit dem Stoßfängerquerträger 84 gelenkig verbunden (Verbindungsstelle 86) und bilden so ein entgegen der Fahrtrichtung FR geöffnetes „V“. Die hinteren Enden 44 der Druckstreben 40 sind gelenkig mit den Flanschen 92 verbunden (Verbindungsstellen 94). Zwischen den hinteren Enden 44 der Druckstreben 40 erstreckt sich das als Zugstrebe 20 ausgebildete Zugelement. Die Zugstrebe 20 ist ebenfalls gelenkig an die Flansche 92 angebunden (Verbindungsstellen 96). Somit bilden die beiden Druckstreben 40 und die Zugstrebe 20 einen Fachwerkverbund in Form eines gleichseitigen Dreiecks. Die Verbindungsstellen 94 und 96 können auch zu einer gemeinsamen Verbindungsstelle zusammengeführt sein.The two compression struts 40 are connected with their front ends 42 in the area of the vehicle center plane M to the bumper cross member 84 in an articulated manner (connection point 86) and thus form a "V" that is open against the direction of travel FR. The rear ends 44 of the compression struts 40 are connected with an articulated manner to the flanges 92 (connection points 94). The tension element designed as a tension strut 20 extends between the rear ends 44 of the compression struts 40. The tension strut 20 is also connected with an articulated manner to the flanges 92 (connection points 96). The two compression struts 40 and the tension strut 20 thus form a lattice structure in the shape of an equilateral triangle. The connection points 94 and 96 can also be combined to form a common connection point.

Beim Auftreffen des Vorderwagens 2 auf ein pfahlförmiges Hindernis PM etwa im Bereich der Längsmittenebene M des Kraftfahrzeugs hat das oben beschriebene Dreieck unter der Einwirkung der Crashlast die Tendenz, zu einem Dreieck mit geringerer Höhe gestaucht zu werden. Hierdurch werden in die beiden Druckstreben 40 Druckkräfte eingeleitet, mit der Folge einer Verlagerung der Druckstreben 40 nach schräg hinten außen gemäß den Pfeilen 56. Dieser Verlagerung wirkt jedoch die Zugstrebe 20 entgegen, die die beiden hinteren Enden 44 der Druckstreben 40 verbindet. Hierdurch entsteht in der Zugstrebe 20 eine Zugspannung, symbolisiert durch den Doppelpfeil 58. Unter Wirkung dieser Druck- und Zugspannungen „verspannt“ sich das dreieckförmige fachwerkartige Gebilde aus den beiden Druckstreben 40 und der Zugstrebe 20 zu einem quasi steifen Gebilde, vergleichbar mit einer starren dreieckförmigen Platte. Hierdurch wird die pfahlförmig außerhalb der Wirkungslinien W der Längsträger 4 eingeleitete Crashlast über die Verbindungsstellen 94 und/oder 96 an den Flanschen 92 annähern gleichmäßig in die beiden Längsträger 4 eingeleitet. Somit steht bei einem Pfahlaufprall des Kraftfahrzeugs die tragende Struktur des Vorderwagens 2 für einen Energieabbau in vollem Umfang zur Verfügung. Zusätzlich wird das Eindringen des pfahlförmigen Hindernisses PM in den Einbauraum E zwischen den beiden Längsträgern 4 verhindert.When the front of the vehicle 2 hits a pole-shaped obstacle PM approximately in the area of the longitudinal center plane M of the motor vehicle, the triangle described above has a tendency to be compressed into a triangle of lower height under the effect of the crash load. As a result, compressive forces are introduced into the two compression struts 40, with the result that the compression struts 40 are displaced diagonally rearward and outward as shown by the arrows 56. However, this displacement is counteracted by the tension strut 20, which connects the two rear ends 44 of the compression struts 40. This creates a tensile stress in the tension strut 20, symbolized by the double arrow 58. Under the effect of these compressive and tensile stresses, the triangular lattice-like structure made up of the two compression struts 40 and the tension strut 20 "tensions" into a quasi-rigid structure, comparable to a rigid triangular plate. As a result, the crash load introduced in the form of a pile outside the lines of action W of the longitudinal members 4 is introduced almost evenly into the two longitudinal members 4 via the connection points 94 and/or 96 on the flanges 92. In the event of a pole impact of the motor vehicle, the load-bearing structure of the front end 2 is thus fully available for energy dissipation. In addition, the penetration of the pile-shaped obstacle PM into the installation space E between the two longitudinal members 4 is prevented.

Auch bei einem Aufprall auf ein pfahlförmiges Hindernis PA im Bereich unmittelbar benachbart zu einem vorderen Endabschnitt 10 eines Längsträgers 4 wirkt sich der Fachwerkverbund aus Druckstreben 40 und Zugstrebe 20 grundsätzlich so aus wie oben beschrieben. Der Stoßfängerquerträger 84 leitet bei diesem Lastfall über die Verbindungsstelle 86 einen Teil der Crashlast in den Fachwerkverbund ein. Ein anderer Kraftanteil wird in das Deformationselement 90 und gegebenenfalls weiter in den Längsträger 4 eingeleitet.Even in the event of an impact with a pole-shaped obstacle PA in the area immediately adjacent to a front end section 10 of a longitudinal member 4, the lattice assembly made up of compression struts 40 and tension strut 20 basically acts as described above. In this load case, the bumper cross member 84 transfers part of the crash load into the lattice assembly via the connection point 86. Another portion of the force is transferred to the deformation element 90 and, if necessary, further into the longitudinal member 4.

Bei einem pfahlförmigen Hindernis etwa in der Mitte einer Hälfte des Vorderwagens 2 kann es zu einer Durchbiegung des Stoßfängerquerträgers 84 kommen, mit direkter Anlage an der betreffenden Druckstrebe 40. Unter der Voraussetzung einer ausreichenden Steifigkeit der Druckstrebe 40 ist die Wirkung des Fachwerkverbundes jedoch die gleiche wie oben beschrieben, da auch bei dieser Krafteinleitung das Dreieck aus Druckstreben 40 und Zugstrebe 20 gestaucht wird und somit ein „Verspannen“ des Fachwerkverbundes eintritt.If there is a pole-shaped obstacle approximately in the middle of one half of the front end of the vehicle 2, the bumper cross member 84 may bend, with direct contact with the relevant compression strut 40. However, provided that the compression strut 40 is sufficiently rigid, the effect of the lattice structure is the same as described above, since the triangle formed by the compression struts 40 and the tension strut 20 is also compressed when this force is introduced, thus causing the lattice structure to become “tight”.

Zusätzlich erfolgt ein Energieabbau durch elastische und/oder plastische Verformung in den Druckstreben 40 und in der Zugstrebe 20. Vorteilhaft wirkt sich weiterhin aus, dass der unter Last sehr steife Fachwerkverbund innerhalb des Vorderwagens 2 ein Einklappen der Längsträger 4 in Richtung der Längsmittenebene M des Kraftfahrzeugs verhindert.In addition, energy is dissipated by elastic and/or plastic deformation in the compression struts 40 and in the tension strut 20. Another advantageous feature is that the lattice structure within the front end 2, which is very rigid under load, prevents the longitudinal members 4 from collapsing in the direction of the longitudinal center plane M of the motor vehicle.

Im Fall eines Aufpralls mit vollständiger Überdeckung durch ein Hindernis V erfolgt eine direkte Krafteinleitung entlang der Wirkungslinien W der Längsträger 4. Um hierbei die Wirksamkeit der Deformationselemente 90 für den Pendelschlagtest zu erhalten, ist die Verbindungsstelle 86 so ausgeführt, dass eine Relativbewegung der beiden vorderen Enden 42 der Druckstreben 40 erfolgen kann, wie aus der Detaildarstellung der 2 näher hervorgeht.In the event of an impact with complete coverage by an obstacle V, a direct force is introduced along the lines of action W of the longitudinal members 4. In order to maintain the effectiveness of the deformation elements 90 for the pendulum impact test, the connection point 86 is designed in such a way that a relative movement of the two front ends 42 of the compression struts 40 can take place, as can be seen from the detailed illustration of the 2 more clearly.

Hierzu sind die vorderen Enden 42 der Druckstreben 40 im Ausgangszustand zueinander um das Maß y beabstandet. Bei einer Stauchung der Deformationselemente 90 können sich die beiden vorderen Enden 42 der Druckstreben 40 aufeinander zu bewegen, um die Verkürzung der Höhe des Dreieckes aus den Druckstreben 40 und dem Zugelement 20 auszugleichen, wie in 2 mit gestrichelten Linien dargestellt. Der Verschiebeweg y ist so auszulegen, dass er mit der Längenverkürzung der Deformationselemente 90 korreliert.For this purpose, the front ends 42 of the compression struts 40 are spaced apart from each other by the dimension y in the initial state. When the deformation elements 90 are compressed, the two front ends 42 of the compression struts 40 can move towards each other in order to compensate for the shortening of the height of the triangle made up of the compression struts 40 and the tension element 20, as shown in 2 shown with dashed lines. The displacement path y is to be designed so that it correlates with the shortening of the deformation elements 90.

Hierzu kann ein Ausgleichselement 88 zwischen den Enden 42 der Druckstreben 40 vorgesehen sein, das bei entsprechender Druckkraft gestaucht wird. Hierzu ist in 2 beispielhaft ein Ausgleichselement 88 mit Kammern nach Art einer Ziehharmonika dargestellt, wobei sich die Trennwände der Kammern unter Einwirkung einer Druckkraft aneinanderlegen. Alternativ ist es beispielsweise möglich, im Stoßfängerquerträger 84 einen Schiebesitz in Form eines Langloches 89 vorzusehen, der durch entsprechend bemessene Reibkräfte der Schraubverbindungen 87 im Langloch 89 eine Verschiebung ermöglicht.For this purpose, a compensating element 88 can be provided between the ends 42 of the compression struts 40, which is compressed when the corresponding compressive force is applied. 2 For example, a compensating element 88 with chambers in the manner of an accordion is shown, with the dividing walls of the chambers coming together under the influence of a compressive force. Alternatively, it is possible, for example, to provide a sliding seat in the form of an elongated hole 89 in the bumper cross member 84, which enables displacement by means of appropriately dimensioned friction forces of the screw connections 87 in the elongated hole 89.

Das Ausgleichselement 88 kann insbesondere auch so ausgelegt werden, dass es eine vergleichsweise geringe, punktförmig im Bereich der Längsmittenebene M eingebrachte Last aufnimmt und damit eine Beschädigung der betroffenen Druckstrebe 40 verhindert. Dieser Lastfall wird beispielsweise durch einen Pendelschlagtest gemäß FMVSS 581 oder ECE-R 42 simuliert.The compensation element 88 can also be designed in particular such that it absorbs a comparatively small load applied at a point in the region of the longitudinal center plane M and thus prevents damage to the affected compression strut 40. This load case is simulated, for example, by a pendulum impact test in accordance with FMVSS 581 or ECE-R 42.

Die Aufnahme der Energie bei einer Kollision des Kraftfahrzeugs kann grundsätzlich durch einander ergänzende, gleichzeitig oder nacheinander wirkende Systeme erfolgen, so dass also durch elastische und/oder plastische Verformung von Stoßfängerquerträger 84 und/oder Ausgleichselement 88 und/oder Deformationselement 90 und/oder Druckstreben 40 die Crashenergie oder ein Teil der Crashenergie abgebaut wird, bevor gegebenenfalls die Krafteinleitung in den oder die Längsträger 4 erfolgt. So kann beispielsweise bei einer auf Durchbiegung des Stoßfängerquerträgers 84 gerichteten Auslegung für den Abbau von Crashenergie bei mittiger Krafteinleitung der Anteil der Energieaufnahme durch das Ausgleichselement 88 reduziert werden, so dass hauptsächlich der Stoßfängerquerträger 84 wirken kann und die Deformationselemente 90 nicht nennenswert beaufschlagt werden.The absorption of energy in the event of a collision of the motor vehicle can in principle be carried out by systems that complement each other and act simultaneously or in succession, so that the crash energy or part of the crash energy is reduced by elastic and/or plastic deformation of the bumper cross member 84 and/or compensation element 88 and/or deformation element 90 and/or pressure struts 40 before the force is introduced into the longitudinal member(s) 4. For example, in the case of a collision on The proportion of energy absorption by the compensating element 88 can be reduced by the design directed towards the bending of the bumper cross member 84 for the reduction of crash energy with central force introduction, so that the bumper cross member 84 can mainly act and the deformation elements 90 are not significantly stressed.

Aus der Detaildarstellung der 2 geht weiter hervor, dass die hinteren Enden 44 der Druckstreben 40 und die Endabschnitte des Zugelements 20 in gemeinsamen Durchgangslöchern der Flansche 92 festgelegt sind, so dass die Verbindungsstellen 94 und 96 unmittelbar übereinander liegen.From the detailed representation of the 2 It can further be seen that the rear ends 44 of the compression struts 40 and the end sections of the tension element 20 are fixed in common through holes of the flanges 92, so that the connection points 94 and 96 lie directly above one another.

Auch bei einem Offset-Crash, also einem Aufprall des Vorderwagens 2 des Kraftfahrzeugs auf ein Hindernis O, das nur einen der Längsträger 4 überdeckt, hier den rechten Längsträger 4, wirkt das System aus Stoßfängerquerträger 84, Druckstreben 40 und Zugelement 20 in vorteilhafter Weise. Mit geringer werdendem Überdeckungsgrad nimmt dabei die Bedeutung der Druckstreben 40 ab. Nach Aufzehrung des Verformungswegs des Deformationselements 90 auf der Aufprallseite übernimmt das Zugelement 20 die Krafteinleitung in die crashabgewandte Seite des Kraftfahrzeugs und bindet damit die tragende Struktur des gesamten Vorderwagens 2 in den Lastpfad ein.Even in the case of an offset crash, i.e. an impact of the front end 2 of the motor vehicle on an obstacle O that only covers one of the longitudinal members 4, here the right longitudinal member 4, the system comprising the bumper cross member 84, compression struts 40 and tension element 20 has an advantageous effect. As the degree of overlap decreases, the importance of the compression struts 40 decreases. After the deformation path of the deformation element 90 on the impact side has been used up, the tension element 20 takes over the introduction of force into the side of the motor vehicle facing away from the crash and thus integrates the load-bearing structure of the entire front end 2 into the load path.

Das Zugelement 20 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als biegesteife Zugstrebe ausgebildet. Da das Zugelement 20 hauptsächlich nur zur Aufnahme von Zugkräften vorgesehen ist, kann es gleichwirkend auch als biegeelastisches Zugband oder Zugseil ausgeführt sein. In der Ausgestaltung als Zugstrebe ergeben sich im Vergleich zu einem Zugband oder Zugseil jedoch Vorteile hinsichtlich des Schwingungs- und Geräuschverhaltens.In the present embodiment, the tension element 20 is designed as a rigid tension strut. Since the tension element 20 is mainly intended only to absorb tensile forces, it can also be designed as a flexible tension band or tension cable with the same effect. However, the design as a tension strut offers advantages in terms of vibration and noise behavior compared to a tension band or tension cable.

Die 3 und 4 zeigen Varianten eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Hierbei ist jeweils an den vorderen Endabschnitten 10 der Längsträger 4 eine rechte und eine linke Umlenkeinrichtung 12 vorgesehen, durch die ein in seiner Gesamtheit mit 20 bezeichnetes Zugelement hindurchgeführt ist. Das Zugelement 20 ist als biegeelastisches Zugband ausgeführt. Die Umlenkeinrichtungen 12 sind verschiebe- und verdrehfest mit den Längsträgern 4 verbunden.The 3 and 4 show variants of a second embodiment of the invention. In this case, a right and a left deflection device 12 is provided at the front end sections 10 of the longitudinal beams 4, through which a tension element, designated in its entirety by 20, is passed. The tension element 20 is designed as a flexible tension band. The deflection devices 12 are connected to the longitudinal beams 4 in a displacement- and rotation-proof manner.

Bei der ersten Variante gemäß 3 ist das Zugband 20, ausgehend von den Umlenkeinrichtungen 12, schräg einwärts entgegen der Fahrtrichtung FR nach hinten geführt, bis in den Bereich der Längsmittenebene M des Kraftfahrzeugs. Am hintersten Punkt der Zugband-Schleife 20 ist eine weitere Umlenkeinrichtung 30 für das Zugband 20 vorgesehen, die dem Zugband 20 insgesamt einen geschlossenen dreieckförmigen Verlauf gibt. Damit weist die Zugband-Schleife 20 einen vorderen Abschnitt 22, im Sinn einer Basis des vom Zugband 20 gebildeten Dreiecks, sowie zwei schenkelartige Abschnitte 24 auf.In the first variant according to 3 the tension band 20, starting from the deflection devices 12, is guided diagonally inwards against the direction of travel FR to the rear, up to the area of the longitudinal center plane M of the motor vehicle. At the rearmost point of the tension band loop 20, a further deflection device 30 is provided for the tension band 20, which gives the tension band 20 an overall closed triangular course. The tension band loop 20 thus has a front section 22, in the sense of a base of the triangle formed by the tension band 20, as well as two leg-like sections 24.

Im Inneren der von dem Zugband 20 gebildeten Schleife sind zwei Druckstreben 40 vorgesehen, die sich mit ihren vorderen Enden 42 winkeltolerant an den Umlenkeinrichtungen 12 abstützen. Die hinteren Enden 44 der Druckstreben 40 laufen im Bereich der Umlenkeinrichtung 30 zusammen, derart, dass die beiden Druckstreben 40 sowohl zueinander als auch in Bezug auf die Umlenkeinrichtung 30 winkelbeweglich sind. Somit bilden die Druckstreben 40 ein nach vorne offenes „V“, das durch den vorderen Abschnitt 22 des Zugbandes 20 zu einem Dreieck geschlossen wird.Two compression struts 40 are provided inside the loop formed by the tension band 20, which are supported with their front ends 42 in an angle-tolerant manner on the deflection devices 12. The rear ends 44 of the compression struts 40 converge in the area of the deflection device 30 in such a way that the two compression struts 40 are angularly movable both in relation to each other and in relation to the deflection device 30. The compression struts 40 thus form a "V" that is open at the front and is closed into a triangle by the front section 22 of the tension band 20.

Beim Auftreffen des Vorderwagens 2 auf ein pfahlförmiges Hindernis PM etwa im Bereich der Längsmittenebene M des Kraftfahrzeugs wird der vordere Bereich 22 des Zugbands 20 nach hinten in Richtung des Pfeils 50 gedrückt. Hierdurch wird über die Umlenkeinrichtungen 12 das Zugband 20 auch in seinen seitlichen Abschnitten 24 gespannt. Dadurch wird eine Druckkraft auf die beiden Druckstreben 40 ausgeübt, die zwischen den Umlenkeinrichtungen 12 und 30 verlaufen, indem die Umlenkeinrichtung 30 über die Zugspannung im Zugband 20 in Fahrtrichtung FR nach vorne gezogen wird. Hierdurch verspannt sich der Fachwerkverbund aus Zugband 20 und Druckstreben 40 zu einem steifen Gebilde. Vorteilhaft wirkt sich weiterhin aus, dass die Druckstreben 40 durch den Fachwerkverbund innerhalb des Vorderwagens 2 nach außen in Richtung der Pfeile 52 gedrückt werden und hierdurch die Längsträger 4 von einem Einklappen in Richtung der Längsmittenebene M des Kraftfahrzeugs abgehalten werden. Außerdem kann im Zugband 20 ein Energieabbau durch elastische und/oder plastische Verformung erfolgen. Die Druckstreben 24 können durch elastische und/oder plastische Verformung ebenfalls Crashenergie abbauen.When the front of the vehicle 2 hits a post-shaped obstacle PM approximately in the area of the longitudinal center plane M of the motor vehicle, the front area 22 of the tension band 20 is pressed backwards in the direction of the arrow 50. As a result, the tension band 20 is also tensioned in its lateral sections 24 via the deflection devices 12. As a result, a compressive force is exerted on the two compression struts 40 which run between the deflection devices 12 and 30, in that the deflection device 30 is pulled forwards in the direction of travel FR via the tensile stress in the tension band 20. As a result, the lattice structure made up of the tension band 20 and compression struts 40 is tensioned to form a rigid structure. It is also advantageous that the compression struts 40 are pressed outwards in the direction of the arrows 52 by the lattice structure within the front of the vehicle 2, thereby preventing the longitudinal members 4 from collapsing in the direction of the longitudinal center plane M of the motor vehicle. In addition, energy can be dissipated in the tension band 20 through elastic and/or plastic deformation. The compression struts 24 can also dissipate crash energy through elastic and/or plastic deformation.

Trifft der Vorderwagen 2 des Kraftfahrzeugs mit geringem seitlichen Versatz zu einem vorderen Endabschnitt 10 eines Längsträgers 4 auf ein pfahlförmiges Hindernis PA auf, so wird durch die Ausbauchung des Zugbandes 20, dargestellt durch die gestrichelte Linie 22a, das Hindernis PA - relativ betrachtet - in Richtung der Längsmittenebene M des Kraftfahrzeugs abgelenkt.If the front end 2 of the motor vehicle encounters a pole-shaped obstacle PA with a slight lateral offset from a front end section 10 of a longitudinal member 4, the bulging of the tension band 20, shown by the dashed line 22a, deflects the obstacle PA - relatively speaking - in the direction of the longitudinal center plane M of the motor vehicle.

Bei dem Aufprall des Vorderwagens 2 des Kraftfahrzeugs auf ein Hindernis O, das einen der Längsträger 4 überdeckt (Offset-Crash), wird mit dem Stauchen des Längsträgers 4 entsprechend dem Pfeil 54 auch die zugehörige Umlenkeinrichtung 12 nach hinten in Richtung des Pfeils 54 bewegt, wodurch das Zugband 20 nicht gespannt wird. Damit ist die zugehörige Druckstrebe 40 ohne Funktion. Der Abbau der Crashkraft erfolgt alleine durch den Längsträger 4.When the front end 2 of the motor vehicle impacts an obstacle O that covers one of the longitudinal members 4 (offset crash), the compression of the longitudinal member 4 according to the arrow 54 also moves the associated deflection device 12 rearward in the direction of the arrow 54, whereby the tension band 20 is not tensioned. This means that the associated compression strut 40 is not functional. The crash force is dissipated solely by the longitudinal member 4.

Im Fall der vollständigen Überdeckung durch ein Hindernis V werden beide Längsträger 4 entsprechend den Pfeilen 54 entgegen der Fahrtrichtung FR gestaucht. Da sich auch hier mit der Verkürzung der Längsträger 4 die beiden zugeordneten Umlenkeinrichtungen 12 nach hinten in Richtung des Pfeils 54 bewegen, bleiben die beiden Druckstreben 40 frei von Druckkräften.In the case of complete coverage by an obstacle V, both longitudinal members 4 are compressed in accordance with the arrows 54 against the direction of travel FR. Since here too, with the shortening of the longitudinal members 4, the two associated deflection devices 12 move rearward in the direction of the arrow 54, the two compression struts 40 remain free of compressive forces.

Bei der Variante des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß 4 verlaufen die nach hinten gerichteten Abschnitte des Zugbandes 20 parallel zu den Längsträgern 4. Hierdurch ergibt sich eine etwa rechteckförmige Zugband-Schleife, mit einem vorderen Abschnitt 22 des Zugbandes 20, parallel zu den Längsträgern 4 verlaufenden Abschnitten 26 sowie einem parallel zum vorderen Abschnitt 22 verlaufenden hinteren Abschnitt 28 des Zugbandes 20. Der hintere Abschnitt 28 endet in seitlichen Umlenkeinrichtungen 14, die sich im hinteren Endabschnitt 6 der Längsträger 4 befinden. Die Druckstreben 40 laufen in einer hinteren Aufnahme 60 zusammen, die räumlich getrennt die beiden hinteren Enden 44 der Druckstreben 40 in Kugel-Pfanne-Gelenken 62 aufnimmt. Die Aufnahme 60 ist unverschieblich mit dem Zugband 20 verbunden.In the variant of the second embodiment according to 4 the rearward-facing sections of the tension band 20 run parallel to the longitudinal members 4. This results in an approximately rectangular tension band loop, with a front section 22 of the tension band 20, sections 26 running parallel to the longitudinal members 4 and a rear section 28 of the tension band 20 running parallel to the front section 22. The rear section 28 ends in lateral deflection devices 14, which are located in the rear end section 6 of the longitudinal members 4. The compression struts 40 converge in a rear receptacle 60, which spatially separates the two rear ends 44 of the compression struts 40 in ball-socket joints 62. The receptacle 60 is immovably connected to the tension band 20.

Bei einem Aufprall auf ein pfahlförmiges Hindernis PM oder PA wird der vordere Abschnitt 22 des Zugbandes 20 gespannt. Dadurch zieht sich die Zugband-Schleife zusammen, wodurch über die Umlenkeinrichtungen 12 und 14 eine Druckkraft auf die Druckstreben 40 ausgeübt wird, in analoger Weise wie oben stehend zu 3 erläutert. Im Fall einer außermittigen Kollision mit einem pfahlförmigen Hindernis PA wird der Vorderwagen 2 des Kraftfahrzeugs in Richtung der Längsmittenebene M abgelenkt.In the event of an impact with a pole-shaped obstacle PM or PA, the front section 22 of the tension band 20 is tensioned. This causes the tension band loop to contract, whereby a compressive force is exerted on the compression struts 40 via the deflection devices 12 and 14, in a manner analogous to that described above. 3 explained. In the event of an off-center collision with a pole-shaped obstacle PA, the front end 2 of the motor vehicle is deflected in the direction of the longitudinal center plane M.

Bei Kollision des Kraftfahrzeugs mit einem Hindernis O, das nur einen der beiden Längsträger 4 erfasst (Offset-Crash), erfolgt durch die Verlagerung der Umlenkeinrichtung 12 am betreffenden vorderen Endabschnitt 10 des Längsträgers 4 mit dessen Stauchung in Richtung des Pfeils 54 wiederum eine Rückwärtsverlagerung der Umlenkeinrichtung 12 entsprechend dem Pfeil 54, so dass die Aufnahme 60 ausweichen kann. Da die Aufnahme 60 in Längserstreckung des Zugbandes 20 ortsfest fixiert ist, erfolgt eine Drehung der Zugband-Schleife 20 im Uhrzeigersinn gemäß dem Pfeil 70, wodurch in die zugehörige Druckstrebe 40 keine Druckkräfte eingeleitet werden. In gleicher Weise ergibt sich bei einem Offsetaufprall an dem gegenüberliegenden linken Längsträger 4 eine Verdrehung der Schleife des Zugbandes 20 entgegen dem Uhrzeigersinn gemäß Pfeil 72.If the motor vehicle collides with an obstacle O that only affects one of the two longitudinal members 4 (offset crash), the displacement of the deflection device 12 at the relevant front end section 10 of the longitudinal member 4 with its compression in the direction of arrow 54 causes the deflection device 12 to be displaced backwards in accordance with arrow 54, so that the holder 60 can give way. Since the holder 60 is fixed in place in the longitudinal extension of the tension band 20, the tension band loop 20 rotates clockwise in accordance with arrow 70, whereby no compressive forces are introduced into the associated compression strut 40. In the same way, in the event of an offset impact on the opposite left longitudinal member 4, the loop of the tension band 20 is twisted counterclockwise in accordance with arrow 72.

Beim Aufprall auf ein Hindernis V mit Überdeckung beider Längsträger 4 werden beide Umlenkeinrichtungen 12 in Richtung der Pfeile 54 verlagert, wodurch keine Spannung auf das Zugband 20 aufgebracht wird.When impacting an obstacle V with overlapping longitudinal members 4, both deflection devices 12 are displaced in the direction of the arrows 54, whereby no tension is applied to the tension band 20.

Claims

Motor vehicle with a front support structure (2) with a right and a left longitudinal member (49) and a tension element (20) connecting the longitudinal members (4), wherein two compression struts (40) are provided which are arranged in a plane spanned by the longitudinal members (4), wherein the compression struts (40) run diagonally from their connection points (12, 94) with the longitudinal members (4) in the direction of the longitudinal center plane (M) of the motor vehicle, characterized in that the compression struts (40) together with the tension element (20) form a lattice structure which transmits crash forces which are introduced into the lattice structure between the longitudinal members (4) to the longitudinal members (4).

Motor vehicle according to Claim 1 , characterized in that the front ends (42) of the pressure struts (40) converge in the region of the longitudinal center plane (M) of the motor vehicle and are arranged in front of the tension element (20) in the direction of travel (FR).

Motor vehicle according to Claim 2 , characterized in that deformation elements (90) are provided on the front end sections (10) of the longitudinal members (4) and the tension element (20) is connected to the longitudinal members (4) in the connection area (92) of the deformation elements (90) to the longitudinal members (4) or behind the connection area (92) of the deformation elements (90) to the longitudinal members (4).

Motor vehicle according to Claim 2 or 3 , characterized in that the front ends (42) of the pressure struts (40) are arranged on a bumper cross member (80) connecting the longitudinal members (4).

Motor vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the front ends (42) of the pressure struts (40) are connected via a compensating element (88; 89, 87) running in the transverse direction of the motor vehicle.

Motor vehicle according to Claim 1 , characterized in that the front ends (42) of the pressure struts (40) in the region of the front end sections (10) of the longitudinal members (4) and the rear ends (44) of the compression struts (40) converge in the region of the longitudinal center plane (M) of the motor vehicle, wherein the tension element (20) forms a closed loop which encloses the front and rear ends (42, 44) of the compression struts (40).

Motor vehicle according to Claim 6 , characterized in that the rear ends (44) of the pressure struts (40) are brought together in a common joint (30).

Motor vehicle according to Claim 6 , characterized in that the rear ends (44) of the pressure struts (40) end in separate, mutually adjacent joints (62).

Motor vehicle according to Claim 7 or 8th , characterized in that the rear ends (44) of the pressure struts (40) are connected to the tension element (20) via at least one joint (30; 62) which enables an angular movement of the pressure struts (40).

Motor vehicle according to one of the Claims 7 until 9 , characterized in that the joint (62) is fixed in relation to the longitudinal extension of the tension element (20).

Motor vehicle according to one of the Claims 6 until 10 , characterized in that the tension element (20) extends from the front end sections (10) of the longitudinal members (4) parallel to the compression struts (40).

Motor vehicle according to one of the Claims 6 until 10 , characterized in that the tension element (40) runs from the front end sections (10) of the longitudinal members (4) parallel to the longitudinal members (4) and is guided via a deflection device (14) in the region of the rear end sections (6) of the longitudinal members (4) in the direction of the longitudinal center plane (M) of the motor vehicle.