DE10306381B4

DE10306381B4 - Deformierbarer Vorderbau eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE10306381B4
Application number: DE2003106381
Authority: DE
Inventors: Marten Wittorf
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2003-02-15
Filing date: 2003-02-15
Publication date: 2012-10-25
Anticipated expiration: 2023-02-16
Also published as: DE10306381A1

Abstract

Vorderbau eines Kraftfahrzeuges mit einem sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Vorderachsträger (1), an den ein Querlenker (2) einer Radaufhängung angelenkt ist und auf dessen einen Seite eine Antriebseinheit und auf dessen anderen Seite ein von der Antriebseinheit angetriebenes Fahrzeugrad angeordnet ist, wobei die Antriebseinheit mit dem Fahrzeugrad mittels einer den Vorderachsträger kreuzenden Achswelle (3) verbunden ist, für die im Vorderbau ein Bewegungsfenster (4) freigehalten ist, wobei hinter der Achswelle (3) im unmittelbaren Anschluss an das Bewegungsfenster (4) eine im Vorderbau abgestützte Crash-Stütze (5) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Crash-Stütze einen mit dem Vorderachsträger (1) verbundenen Fuß (6) und einen senkrecht dazu ausgerichteten Stützbalken (7) aufweist und dass der Stützbalken (7) frei vom Vorderachsträger (1) absteht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen deformierbaren Vorderbau eines Kraftfahrzeuges mit einem sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Vorderachsträger, an dem ein Querlenker einer Radaufhängung angelenkt ist und auf dessen einen Seite eine Antriebseinheit und auf dessen anderen Seite ein von der Antriebseinheit angetriebenes Fahrzeugrad angeordnet ist, wobei die Antriebseinheit mit dem Fahrzeugrad mittels einer den Vorderachsträger kreuzenden Achswelle verbunden ist, für die im Vorderbau ein Bewegungsfenster freigehalten ist, wobei hinter der Achswelle im unmittelbaren Anschluss an das Bewegungsfenster eine im Vorderbau abgestützte Crash-Stütze vorhanden ist.
Die Erfindung bezieht sich somit auf den typischen Aufbau eines Kraftfahrzeugs, wonach zwischen zwei Vorderachsträgern eine Motorgetriebeeinheit angeordnet ist. Links bzw. rechts von jedem Vorderachsträger befindet sich jeweils ein Rad an einer Radaufhängung. Die Antriebskräfte des Motors werden über die Achswellen mit den Rädern verbunden.
Ein derartiger Vorderbau ist so eingerichtet, dass er in der Lage ist, im Falle einer Frontalkollision Deformationsenergie aufzunehmen, um so eine definierte Verzögerung der Fahrgastzelle zu bewirken. Schwer zu beherrschen sind dabei Kollisionen, bei denen die Fahrzeugfront nicht auf ihrer vollen Breite getroffen wird, sondern die Kraft punktuell in die Fahrzeugmitte oder Fahrzeugseite eingeleitet wird. Derartige Situationen werden mit einem Pfahlaufpralltest bzw. mit einem Offset-Test simuliert. Ziel ist es, den Vorderbau so zu gestalten, dass auch bei einer punktuellen Einleitung von Kräften der Vorderbau möglichst auf seiner ganzen Breite belastet wird.
Aus der GB 2 085 371 ist ein Vorderbau bekannt, bei dem ein Vorderachsträger bis zu einem Motorblock läuft, wobei zwischen der Stirnseite des Vorderachsträgers und dem Motorblock ein Freiraum verbleibt, durch den die Achswelle hindurch läuft. Im Falle eines Aufpralles legt sich zunächst die Achswelle an die Stirnseite des Vorderachsträgers. Anschließend wird der Motorblock dagegen gedrückt.
Aus der US 6,276,484 B1 ist ein Abstützbügel bekannt, der an der Rückseite des Motorblocks befestigt ist und der im Falle eines Unfalles gegen einen Querträger im Motorraum gedrückt wird und damit den Motorblock abstützt.
Die vorgeschlagenen Maßnahmen sind nicht geeignet, eine Anpassung an einen Off-Set Frontaufprall optimal abzustützen. Die Erfindung beruht somit auf der Aufgabe, sowohl im Falle eines Frontalaufpralls, der sich über die Breite des Fahrzeuges erstreckt, als auch bei einem Off-Set Aufprall optimale Verformungen zu gewährleisten.
Das Problem wird mit einem Vorderbau gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gelöst, mit den weiteren Merkmalen, dass die Crash-Stütze einen mit dem Vorderachsträger verbundenen Fuß und einen senkrecht dazu ausgerichteten Stützbalken aufweist und dass der Stützbalken frei vom Vorderachsträger absteht.
Eine solche Crash-Stütze hat den Vorteil, dass bei Krafteinleitungen auf die Antriebseinheit bzw. auf das Rad diese jeweils eine zusätzliche Abstützung über die Achswelle an der Crash-Stütze erfahren, so dass auch über diesen Pfad Kräfte in den Vorderbau eingeleitet werden. Dies trägt auf jeden Fall zur Verbreiterung der Krafteinleitungsbasis bei, so dass die Verformungstiefe reduziert wird.
Im einfachsten Fall ist die Crash-Stütze mit dem Vorderachsträger verbunden, der z. B. Teil eines Längsträgers des Fahrzeuges sein kann. In diesem Fall ergibt sich eine unmittelbare Krafteinleitung in den Längsträger, der konstruktiv so gestaltet ist, dass er den Hauptteil der Deformationsenergie aufzunehmen vermag.
Häufig ist der Vorderachsträger aber auch Teil eines am Fahrzeuglängsträger befestigten Hilfsrahmens. Auch in diesem Fall ergibt sich eine Einleitung der Kollisionskräfte in den Längsträger, wenn auch über den Umweg des Hilfsrahmens, der seinerseits aber schon zuvor einen Teil der Deformationsenergie aufgenommen hat.
Die Crash-Stütze hat die Aufgabe, die Achswelle im Falle einer Kollision abzustützen. Weitere Aufgaben werden ihr nicht zugeordnet. Dies hat den Vorteil, dass sie in bestehende Vorderbaukonzepte problemlos eingefügt werden kann.
Zwar könnte daran gedacht werden, die Crash-Stütze auch zur Verbindung des Hilfsrahmens mit dem Fahrzeuglängsträger zu nutzen. Dies würde sicherlich die Abstützwirkung verbessern, hätte aber den Nachteil, dass weitere Parameter berücksichtigt werden müssten, die nicht unbedingt mit der Stützfunktion in Einklang gebracht werden können.
Damit der Stützbalken bei Belastung nicht nach hinten wegknickt, sondern tatsächlich die Kräfte in den Vorderachsträger einleitet, ist er gegenüber dem Fuß mit einer Versteifungsrippe abgestützt.
Der Fuß muss natürlich fest mit dem Vorderachsträger verbunden sein. Eine Lösung sieht vor, dass die Crash-Stütze den Vorderachsträger U-förmig umgreift und dass mindestens ein Schraubbolzen, mit dem ein Lager des Querlenkers am Vorderachsträger befestigt ist, eine Seitenwand der Crash-Stütze durchdringt.
Das Bewegungsfenster, das für die Achswelle frei gelassen werden muss, ist relativ groß, da auch extreme Auslenkungen berücksichtigt werden müssen, wie sie z. B. auftreten, wenn sich das Fahrzeug auf einer Hebebühne befindet und die Querlenker unter dem Gewicht der Räder bzw. unter der Kraft der Radaufhängungsfeder nach unten gedrückt werden. Die Höhe des Stützbalkens braucht aber lediglich auf solche Situationen abgestellt zu werden, wie sie typischerweise bei einer Frontalkollision auftreten.
Zur Verdeutlichung des Erfindungsgedankens wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels die Erfindung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt die Einbausituation der Crash-Stütze anhand einer Seitenansicht.
Diese zeigt einen Vorderachsträger 1, der Teil eines Hilfsrahmens oder eines Fahrzeuglängsträgers ist.
An der Außenseite des Vorderachsträgers 1 ist ein Querlenker 2 in zwei Lagern befestigt. Damit befindet sich vor der Bildebene ein hier nicht näher dargestellte Vorderrad und hinter der Bildebene eine hier ebenfalls nicht näher dargestellte Antriebseinheit.
Eine Achswelle 3 verbindet die Antriebseinheit mit dem Vorderrad und kreuzt dabei den Vorderachsträger 1. Die Achswelle 3 ist dazu einmal in ihrer höchsten und in ihrer niedrigsten Position (3') dargestellt. Damit ist ein Bewegungsfenster 4 (hier strichpunktiert dargestellt) gegeben, das frei von weiteren Bauteilen sein muss, damit sich die Achswelle 3 in der angegebenen Weise bewegen kann. In Fahrtrichtung gesehen hinter dem Bewegungsfenster 4 befindet sich eine Crash-Stütze 5. Diese besteht aus einem Fuß 6 und einem Stützbalken 7, der sich senkrecht dazu erhebt, wobei seine Höhe der Höhe des Bewegungsfensters 4 entspricht.
Der Fuß bildet eine U-förmige Kappe, die den Vorderachsträger 1 von oben umgreift und mit diesem verschweißt ist. Als zusätzliche Befestigung kann ein Schraubbolzen 8, der der Befestigung des einen Lagers 9 des Vorderachsträgers 1 dient, den Fuß 6 durchdringen.
Damit der Stützbalken 7 bei Belastung nicht nach hinten wegknickt, ist eine Versteifungsrippe 10 vorgesehen. Hinter der Crash-Stütze 5 ist noch ein Bewegungsfenster 11 für eine Spurstange 12 angedeutet.
Bei einer Krafteinleitung von vorne auf die Antriebseinheit oder auf das Fahrzeugrad bewegen sich diese nach hinten, wobei die Achswelle 3 entsprechend dem Pfeil 13 mitgenommen wird und sich an die Crash-Stütze 5 anlegt. Die auf die Antriebseinheit bzw. das Vorderrad eingeleiteten Kräfte werden damit über die Achswelle 3 in den Stützbalken 7 eingeleitet und über die Versteifungsrippe 8 in den Fuß 6 und damit in den Vorderachsträger 1 eingeleitet, der so eingerichtet ist, dass er sich in Längsrichtung definiert verformt, so dass der Verzögerungsverlauf der Fahrgastzelle unter einer definierten, die Verletzung der Insassen gering haltenden Grenze bleibt.
Bezugszeichenliste

1: Vorderachsträger
2: Querlenker
3: Achswelle
4: Bewegungsfenster
5: Crash-Stütze
6: Fuß
7: Stützbalken
8: Schraubbolzen
9: Lager
10: Versteifungsrippe
11: Bewegungsfenster
12: Spurstange
13: Pfeil

Claims

Vorderbau eines Kraftfahrzeuges mit einem sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Vorderachsträger (1), an den ein Querlenker (2) einer Radaufhängung angelenkt ist und auf dessen einen Seite eine Antriebseinheit und auf dessen anderen Seite ein von der Antriebseinheit angetriebenes Fahrzeugrad angeordnet ist, wobei die Antriebseinheit mit dem Fahrzeugrad mittels einer den Vorderachsträger kreuzenden Achswelle (3) verbunden ist, für die im Vorderbau ein Bewegungsfenster (4) freigehalten ist, wobei hinter der Achswelle (3) im unmittelbaren Anschluss an das Bewegungsfenster (4) eine im Vorderbau abgestützte Crash-Stütze (5) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Crash-Stütze einen mit dem Vorderachsträger (1) verbundenen Fuß (6) und einen senkrecht dazu ausgerichteten Stützbalken (7) aufweist und dass der Stützbalken (7) frei vom Vorderachsträger (1) absteht.
Vorderbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorderachsträger (1) Teil eines an Fahrzeuglängsträgern befestigten Hilfsrahmens ist.
Vorderbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stützbalken (7) und dem Fuß (6) eine Versteifungsrippe (10) ausgebildet ist.
Vorderbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Crash-Stütze den Vorderachsträger (1) U-förmig umgreift und dass mindestens ein Schraubbolzen (8), mit der ein Lager (9) des Querlenkers (2) am Vorderachsträger (1) befestigt ist, eine Seitenwand der Crash-Stütze (5) durchdringt.
Vorderbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Stützbalkens (7) auf die bei einem Unfall zu erwartende Lage der Achswelle (3) im Bewegungsfenster (4) abgestimmt ist.