DE3302564A1

DE3302564A1 - Rahmenaufbau fuer ein viersitziges personenkraftfahrzeug

Info

Publication number: DE3302564A1
Application number: DE19833302564
Authority: DE
Inventors: Herbert A. 19083 Havertown Pa. Jahnle
Original assignee: Budd Co
Current assignee: ThyssenKrupp Budd Co
Priority date: 1982-02-01
Filing date: 1983-01-26
Publication date: 1983-08-11
Also published as: GB8302635D0; IT8347639A0; SE458440B; US4428599A; NL8300346A; JPS58133966A; GB2114068A; GB2114068B; FR2520690A1; IT1169054B; SE8300494D0; FR2520690B1; SE8300494L

Description

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RAHMENAUFBAU FÜR EIN VIERSITZIGES PERSONENKRAFTFAHRZEUG

Die Erfindung betrifft einen Rahmenaufbau für ein viersitziges Personenkraftfahrzeug.

Es sind bereits den Hauptunterrahmen für Automobile bildende Plattenkonstruktionen bekannt, die eine starre Basis haben, an welcher obere Rahmenelemente des Fahrzeugs befestigt werden (US-PS 3,423,123). Solche Plattformkonstruktionen haben Bodenbereiche, eine Feuerwand bzw. eine Feuerschottung und Paare von sich nach vorne und nach hinten erstreckenden Seitenschienen, an denen eine vordere bzw. hintere Stoßstange angebracht ist.

Die Verwendung einer solchen Plattformkonstruktion und eines offenen oberen daran befestigten Rahmens hat den Vorteil, daß dieser Aufbau dem Fahrzeug die Grundfestigkeit gibt. Die verschiedenen äußeren, an dem offenen Rahmen befestigten Platten können als Schmutzbleche angesehen werden, die aus jeder Art von Material hergestellt werden können, um Aufwand und Herstellung zu vereinfachen, einen Korrosionswiderstand zu bieten und um das Aussehen zu verbessern, das Gewicht zu verringern und anderen Faktoren zu genügen.

Obwohl derartige Aufbauten mit einer Plattformkonstruktion und einem offenen Rahmen insgesamt so ausgelegt werden können, daß sie ausreichend steif sind, muß auch das Verhalten bei Zusammenstößen unter dem Gesichtspunkt der Fahrgastsicherheit, der Position des Kraftstofftanks und anderer Faktoren berücksichtigt werden.

Bei der Auslegung eines relativ kleinen viersitzigen Personenkraftfahrzeugs ist der Schutz des Kraftstofftanks

gegenüber Aufprallstößen besonders wichtig. Da in dem Personenkraftfahrzeug zwei Fahrgäste vorne und zwei Fahrgäste hinten sitzen, müssen sowohl Frontkollisionen als auch Heckkollisionen im Hinblick auf die Fahrgastsicherheit sowie die Position des Kraftstofftanks in die Betrachtungen einbezogen werden.

Zum Stand der Technik gehört eine breite Vielfalt von Energieabsorptionseinrichtungen bei Kraftfahrzeugen. Diese Einrichtungen werden mit den vorderen Stoßfangeinrichtungen zum Absorbieren von Aufprall- *»*■> stoßen verbunden, um dadurch den Schaden am Hauptkörper des Kraftfahrzeugs auf ein Minimum zu reduzieren und Schutz für die Fahrgäste zu bieten.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, einen Fahrzeugrahmen für ein viersitziges Fahrzeug zu schaffen, der einen Front- und Heckkollisionsschutz für die Fahrgäste aufweist, die im vorderen oder hinteren Fahrgastbereich des Fahrzeugs sitzen, wobei verbesserte Energieabsorptionseinrichtungen sowohl im vorderen als auch im hinteren Abschnitt des Fahrzeugs verwendet werden sollen, um die Fahrgäste und den Kraft stofftank gegenüber Front- und Heckkollisionen zu schützen.

Diese Aufgabe wird durch einen Rahmenaufbau für ein viersitziges Personenkraftfahrzeug gelöst, der eine Plattform und einen daran befestigten oberen Rahmen für die Aufnahme von Platten aufweist. Zwischen der vorderen Stoßstange und der Feuerwand des Fahrzeugs ist dabei ein Paar von sich nach vorne erstreckenden Seitenschienen mit energieabsorbierenden Einrichtungen eingesetzt. Zwischen die hintere Stoßstange und eine Querwand, die für den Schutz des Kraftstofftanks vorgesehen ist, ist ein Paar von sich nach hinten erstrekkenden Seitenschienen mit energieabsorbierenden Ein-

richtungen eingesetzt. Die Plattform weist auf den gegenüberliegenden Seiten der Querwand Bodenbereiche für die Fahrgäste auf.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1: auseinandergezogen eine Hauptplattenanordnung,

einen offenen oberen Rahmen und einen Plattformunterrahmen eines Personenkraftfahrzeugs gemäß der Erfindung,

Fig. 2: isometrisch den Haupttragaufbau des Personenkraftfahrzeugs, wobei der obere Rahmen an dem Plattformunterrahmen befestigt ist,

Fig. 3: auseinandergezogen Teile des Plattformaufbaus von Fig. 2 und

Fig. 4: den Schnitt längs der Linie 4-4 von Fig. 3.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, wird das Aussehen des viersitzigen Fahrzeugs von einer Plattenanordnung 10 bestimmt. Die Platten bzw. Tafeln der Anordnung können übliche Tafeln sein, wie sie bei herkömmlichen Personenkraftfahrzeugen verwendet werden. Da diese äußeren Tafeln nicht in direktem Zusammenhang mit der Erfindung stehen, werden sie nicht näher erläutert. Der Hauptstützaufbau, mit dem zusammen die Tafelanordnung 10 verwendet wird, hat einen offenen Rahmen 12 und eine Plattform 14.

Der obere Rahmen 12 ist ein räumlicher Rahmen oder Käfig aus Stahl oder anderen Metallen, wobei alle Elemente dieses Basisaufbaus über dem Bodenniveau des Kraftfahrzeugs einen Rahmen aus einem speziellen Material bilden, an welchem Platten, beispielsweise die Plattenanordnung 10, befestigt werden können. Die Festigkeit und Steifig-

keit des Fahrzeugs ergibt sich hauptsächlich aufgrund des offenen Rahmens 12 und des plattenförmigen Bodens 14. Wenn der obere Rahmen 12 an dem plattenförmigen Boden 14 durch geeignete Verschweißung befestigt ist, ist der Hauptrahmenaufbau des Fahrzeugs fertiggestellt-An diesem Grundrahmen können nun entsprechend den unterschiedlichen Auslegungen verschiedene Arten von Außenhaupttafein befestigt werden.

Der obere Rahmen 12 und der Bodenrahmen 14 können aus Aluminiumlegierungen hergestellt werden. Die Plattenanordnung 10 kann aus einer Kombination von Plattenspritzguß, Polycarbonat oder dergleichen gefertigt werden. Für die Windschutzscheibe kann Glas verwendet werden. Der Einsatz von Aluminium beim oberen Rahmen 12 und dem plattenförmigen Rahmen 14 ergibt einen Rahmen mit relativ geringem Gewicht. Gleichzeitig gibt der obere Seitenrahmen, der an einen Unterkörper bildenden Plattenrahmen befestigt ist, dem Fahrzeug mehr Steifigkeit und Festigkeit.

Fig. 2 zeigt den zusammengebauten hauptsächlichen Fahrzeugstützaufbau 16, bei welchem der obere Rahmen 12 an dem unteren plattformartigen Aufbau 14 befestigt ist. Der obere Rahmen 12 hat obere A-Pfosten 18 und 19, B-Pfosten 20 und 21 und hintere Vertikalaufbauten 22 und 23. Die verschiedenen Pfosten werden von zwei Dachseitenschienen 24 und 25 sowie von Winkelschienen 26 und 27 verbunden.

Zwischen den Dachseitenschienen 24 ist ein Paar von Dachkopfträgern 28 und 30·angeordnet. Zwischen den ' hinteren Vertikalaufbauten 22 und 23 ist ein hinteres Türquerelement eingesetzt. Die hinteren Gurtauskleidungen 34 und 35 sind zwischen die B-Pfosten 20 und 21 und die hinteren Vertikalaufbauten 22 und 23 eingesetzt. Die hinteren Gurtauskleidungselemente oder Schienen sind

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im wesentlichen parallel zu den hinteren Schienen 52 und 54 angeordnet. Zwischen einem als Feuerwand 38 dienenden Aufbau und einer Kraftstoffabschottung in Form einer Querwand 40 sind Seitenschwellen 36 und 37 eingesetzt.

Die Plattform 14 hat einen vorderen Bodenbereich 42 und einen hinteren Bodenbereich 44. Der Bodenbereich 4 2 bietet einen Raum für zwei Fahrgäste im nicht gezeigten Vordersitz des Fahrzeugs. Der hintere Bodenbereich 44 bietet Raum für zwei Fahrgäste im nicht gezeigten Rücksitz des Fahrzeugs. Die Bodenfläche 42 befindet sich zwischen der Feuerwand 38 und der Querwand 40. Die Bodenfläche 44 liegt zwischen dem Heck des Fahrzeugs und der Querwand 40.

Von der Feuerwand 38 aus erstreckt sich ein Paar von nach vorne gehenden Seitenschienen 46 und 48, die mit der Feuerwand 38 verbunden sind. In den Seitenschienen 46 und 48 sind Radkästenaufbauten vorgesehen, von denen nur der Aufbau 49 dargestellt ist. Zwischen den sich nach vorne erstreckenden Enden der Seitenschienen 46 und 4 8 ist eine vordere Stoßstange 50 angeordnet. Ausgehend von der Querwand 40 erstreckt sich ein Paar von nach hinten verlaufenden Seitenschienen 52 und 54, die mit der Querwand 40 verbunden sind. Mit den Enden der Seitenschienen 52 und 54 ist eine hintere Stoßstange 56 verbunden. Mit den hinteren Seitenschienen 52 und sind zwischen der Querwand 40 und der hinteren Stoßstange 56 Radkastenaufbauten 58 und 60 verbunden.

Die nicht gezeigte Antriebsmaschine für das Personenkraftfahrzeug kann in dem Bereich zwischen den sich nach vorne erstreckenden Seitenschienen 46 und 48, zwischen der Stoßstange 50 und der Feuerwand 38 angeordnet werden. Der nicht gezeigte Kraftstofftank kann in der Querwand 4 0 positioniert werden. Für den Antrieb

der Hinterräder des Fahrzeugs von dem Antriebsmotor aus können verschiedene Mechanismen über einen Tunnel 62 in dem Bodenbereich 4 2 der Plattform 14 gespeist werden. Die bei den üblichen Kraftfahrzeugen vorhandenen Bauelemente sind nicht gezeigt, da sie an sich bekannt sind und nicht zur Erfindung gehören. Beispielsweise sind Einrichtungen zum Halten der verschiedenen Vorder- und Rücksitze bekannt. Bei dem gezeigten Fahrzeug schauen die am Rücksitz des Fahrzeugs über dem Bodenraum 44 sitzenden Passagiere nach hinten, wobei ihre Füße auf der Stoßstange stehen. Die dafür vorgesehenen Sitze befinden sich in unmittelbarer Nähe der Querwand 40.

Zusätzlich zu der Schaffung eines grundsätzlich starken Rahmenaufbaus, der eine breite Vielfalt unterschiedlicher Arten von Auslegung der Außenhaut ermöglicht, wird erfindungsgemäß ein Fahrzeug geschaffen, das in der Lage ist, die gesamte kinetische Energie eines Fahrzeugs zu absorbieren, das sich mit einer vorher festgelegten Geschwindigkeit gegen eine Barriere bewegt, ehe die Barriere selbst getroffen wird. Beispielsweise ist das Fahrzeug in der Lage, einen Vorwärtsoder Frontalaufprall auf eine ortsfeste Barriere bei etwa 50 Km/h auszuhalten. Im Heck ist das Fahrzeug so ausgelegt, daß es einen Heckaufprall mit einem Fahrzeug aushält, das sich mit etwas mehr als 40 Km/h bewegt. Dieses ist möglich, ohne daß ein Kraftstoffleck am Kraftstofftank auftritt, der von der Querwand 40 geschützt sitzt,oder ohne daß Fahrgäste in den Vordersitzen oder Rücksitzen ernsthaft verletzt werden. Der Hecktest wird in vielen Fällen als wesentlicher angesehen, und zwar aufgrund einer Kraftstoffleckage . wegen eines starken Aufpralls. Um einen verbesserten Fahrgastschutz zu erhalten und um eine Kraftstoffleckage 5 zu verhindern, wird erfindungsgemäß ein Energieabsorptionssystem vorgesehen, um frontale und von hinten korn-

mende Stöße aushalten zu können.

Die Energieabsorption bei einem Frontalstoß ergibt sich aufgrund von energieabsorbierenden Einrichtungen, die in den sich nach vorne erstreckenden Seitenschienen und 48 vorgesehen sind. Die energieabsorbierende Einrichtung hat Einbuchtungen oder Verformungen 6 4 und in der Seitenschiene 46. In gleicher Weise hat die Seitenschiene 48 Verformungen 65 und 67. Die Verfor-, mungen in den Seitenschienen 46 und 48 liegen in unmittelbarer Nähe der Stoßstange 50. Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, hat jede der Seitenschienen 46 und 48 drei Stücke für eine zusätzliche Festigkeit. Jedes der drei Stücke hat gleiche Verformungen, die als Knautschzonen oder Störungen in der Säule angesehen werden können, welche sich um die Abschnitte der Seitenschienen herum erstrecken, welche gestaucht werden. Die Seitenschienen 46 und 48 verlaufen horizontal auf im wesentlichen geraden Linien von der Vorderseite des Fahrzeugs aus, wo sie mit der Stoßstange 50 verbunden sind, nach hinten zur Feuerwand 38. Die geradlinige Anordnung verhindert ein Wegbiegen der Konstruktion, wenn das Fahrzeug auf eine Barriere trifft, und ermöglicht ein ordnungsgemäßes Kollabieren bzw. Zusammendrücken des Aufbaus, wenn beim Auftreffen auf die Barriere Energie absorbiert wird.

Um sicherzustellen, daß keine anfänglichen hohen Spitzenlasten auftreten, wenn das Fahrzeug auf die Barriere trifft, und um die Bereiche zu fixieren, in denen das Zusammenklappen beginnen soll, werden Verformungen, Einbuchtungen oder Vertiefungen in den Seitenschienen 46 und 48 in der gezeigten Weise ausgebildet.

In gleicher Weise hat die hintere Seitenschiene 52 Einbuchtungen 68 und 70, welche eine hohe Anfangsspitzenlast ausschließen und den Bereich festlegen, in welchem die Energieabsorbiereinrichtung wirksam zu

werden beginnt. Die Seitenschiene 54 hat Einbuchtungen 69 und 71, die in gleicher Weise wirken. Die hinteren Seitenschienen 52 und 54 sind zwischen der hinteren Stoßstange 56 und der Querwand 40 angeordnet. Der Mechanismus oder Vorgang des Zusammendrückens bzw. Kollabierens am hinteren Ende des Wagens wird so gesteuert, daß das stärkste Zusammendrücken zwischen den Radkasten 58 und 6 0 und der Querwand 4 0 für den Kraftstofftank erfolgt. Man möchte das Zusammendrücken des Fahrzeugs bei einem Heckaufprall nahe am hinteren Ende haben und von den Fahrgästen aus nach hinten verlegen, die nach hinten schauen und deren Füße zur Stoßstange 56 gerichtet sind. Bei dem Heckaufprall erfolgt das anfängliche Zusammendrücken zwischen den Radkästen 58, 60 und der Querwand 40. Das Zusammendrücken der hinteren Schiene 52 wird durch die Verformungen oder Einbuchtungen 68 bzw. 70 ausgelöst. Das Zusammendrücken der hinteren Schiene 54 wird durch die Verformungen 69 und 71 ausgelöst. Die geradlinige Anordnung der Seitenschiene 52 und 54 ermöglicht ein ordnungsgemäßes Kollabieren bzw. Zusammendrücken des Aufbaus während einer Heckkollision. Das Zusammendrücken sowohl der vorderen als auch der hinteren Seitenschienen führt dazu, daß in den Aufbauten Energie absorbiert wird. Die Einbuchtungen bilden die Stellen, wo der Beginn des Zusammendrückens ausgelöst wird und außerdem sorgen sie für einen frühzeitigen Ablauf des Zusammendrückens bei einer Kollision. In den hinteren Gurtauskleidungsschienen 34 und 3 5 sind kritische Paare von Einbuchtungen 72 bzw. 74 eingesetzt, die weiterhin dazu beitragen, daß das Zusammendrücken frühzeitig bei der Kollision während eines Heckaufpralls eintritt. Die Einbuchtungen 72 und 74 sind im wesentlichen vertikal fluchtend zu den Einbuchtungen in den hinteren Schienen 52 bzw. 54 ausgerichtet.

Fig.4 zeigt einen geradlinigen Abschnitt eines Profilaufbaus 76 mit Einbuchtungen 77 und 79. Die Einbuchtungen sind wesentlich für das Knautschen oder Fehler in der Säule, die den Aufbau 76 bildet. Die Einbuchtungen erstrecken sich um die Säule 76 herum, um sie zu schwächen.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, hat die sich nach vorne erstreckende Seitenschiene 48 ein Hauptprofil 76 mit Einbuchtungen 77 und 79, ein oberes Profil 78 mit Einbuchtungen 81 und 83 und ein Seitenprofil 80 mit Einbuchtungen 85 und 87. Die Bauteile der Seitenschiene 4 6 entsprechen der der Schiene 48. Für eine zusätzliche Festigkeit sind Mehrfachstücke eingesetzt. Die Einbuchtungen 77, 81 und 85 bilden die Verformung 65 in Fig. 2. Die Einbuchtungen 79, 83 und 8 7 bilden die Verformung 6 7 von Fig. 2. Die Bezugszeichen 65 und 67 sind also für drei Teile für die Erläuterung in Fig. 2 benutzt. Die Einbuchtungen in den drei Profilstücken 76, 78 und 80 erstrecken sich von einem Rand der jeweiligen Profile bis zum anderen Rand.

Die sich nach hinten erstreckenden Seitenschienen 52 und 54 haben Einbuchtungen 68, 70 sowie 69, 71, die ebenfalls von einem Rand der jeweiligen Seitenschiene zum gegenüberliegenden Rand verlaufen. Die Seitenschienen 52 und 54 sind L-förmig ausgebildet und nehmen die Radkästen 58 und 60 auf.

Claims

FDNER E B.:R "U.'fsl &.T-(.k U -6*-** FINCK PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT ATTORNEYS MARIAHILFPLATZ 2 Ä 3, MÖNCHEN ΘΟ POSTADRESSE: POSTFACH Θ5Ο16Ο, D - 8OOO MÖNCHEN i)V> THE BUDD COMPANY 26. Januar 1983 DEAC-30611 RAHMENAUFBAU FÜR EIN VIERSITZIGES PERSONENKRAFTFAHRZEUG Patentansprüche

1. Rahmenaufbau für ein viersitziges Personenkraftfahr-

g mit einem Hauptboden mit einem vorderen und hinteren Bereich, einer Feuerwand und einer zwischen dem vorderen-und hinteren Bereich angeordneten Querwand, gekennzeichnet durch einen an dem Hauptboden (14) befestigten, für die Aufnahme von Platten vorgesehenen offenen Rahmen (12), ein Paar von vorderen Seitenschienen (46 , 48), die sich von der Feuerwand (38) aus erstrecken, eine an den vorderen Seitenschienen (46 , 48) befestigte vordere Stoßstange (50), wobei die vorderen Seitenschienen (46 , 48) vordere Einbuchtungen (64, 66; 65, 67) in den Bereichen aufweisen, die in unmittelbarer Nähe der Stoßstange (50) liegen, ein Paar von hinteren Seitenschienen (52 , 54), die sich von der Querwand (40) aus erstrecken, und eine an den hinteren Seitenschienen (52 , 54) befestigte hintere Stoßstange (56), wobei die hinteren Seitenschienen (52 , 54) hintere Einbuchtungen (68 , 70); (69 , 71) in den Bereichen haben, die in unmittelbarer Nähe der Querwand (40) liegen.

2. Rahmenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß an den hinteren Seitenschienen (52 , 54) zwischen der Querwand (40) und der Stoßstange (56) Radkasten (58 , 60) befestigt sind, wobei die hinteren Einbuchtungen zwischen den Radkasten (58 , SO ) und der Querwand (40) angeordnet sind.

3. Rahmenaufbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Paar von vorderen Seitenschienen (46 , 48) Radkasten (49) aufweist, die zwischen den vorderen Einbuchtungen (64 , 66); (65 , 67) und der Feuerwand (38) angeordnet sind.

4. Rahmenaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , daß sich die vorderen und hinteren Seitenschienen (46 , 48); (52 , 54) im wesentlichen horizontal geradlinig von der Vorderseite und der Hinterseite des Fahrzeugs erstrecken, so daß sie geordnet und zusammengedrückt werden, wenn bei Front- und Heckstößen Energie absorbiert wird.

5. Rahmenaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , daß die hinteren Einbuchtungen (68 , 70 / 69 , 71) zwischen den Radkasten (58 , 60) und der Querwand (40) angeordnet sind.

6. Rahmenaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der offene Rahmen (12) ein Paar von hinteren Gurtauskleid elementen (30 , 35) aufweist, die im Abstand über den hinteren Seitenschienen (52 , 54) parallel dazu angeordnet sind und jeweils Einbuchtungen (72 , 74) in im wesentlichen vertikaler fluchtender Ausrichtung zu den Einbuchtungen

(68 , 70 ; 69 , 71) in den hinteren Seitenschienen (52 , 54) aufweisen.

7. Rahmenaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche/ ge kennzeichnet durch eine am offenen Rahmen (12) befestigte Plattenanordnung (10).

8. Rahmenaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen zwischen den vorderen Seitenschienen (46 , 48) der vorderen Stoßstange (50) und der Feuerwand (38) angeordneten offenen Bereich für die Aufnahme eines Antriebsmotors.