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Die
vorliegende Erfindung betrifft Fahrzeuge in einer Fahrgestellausführung sowie
ein Fahrzeugfahrgestell.
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Viele
moderne Fahrzeuge, insbesondere Limousinen, Schrägheck- und Kombifahrzeuge,
sind in einer Einschalenbauweise ausgeführt, in der die Fahrzeugkarosserie
relativ steife Abschnitte beinhaltet, die ihr Festigkeit und Steifigkeit
verleihen. Einige Fahrzeuge jedoch, insbesondere Nutzfahrzeuge und für Geländeeinsatz
ausgelegte Fahrzeuge, haben eine Fahrgestellausführung, die einen Fahrgestellrahmen
als eine separate Konstruktion mit der daran befestigten Karosserie
umfaßt.
Ein typischer Fahrgestellrahmen eines für Geländeeinsatz ausgelegten Fahrzeugs
ist im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben. Bei einem solchen
Fahrgestellrahmen besteht ein Problem darin, dass es schwierig ist,
die Frontpartie so auszulegen, dass sie im Falle eines Frontalaufpralls
Energie aufnehmen kann, gleichzeitig aber eine für rauhe Geländeverhältnisse ausreichende Festigkeit
und Steifigkeit behält.
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Aus
der
GB-A-259466 ist
die Bereitstellung eines im Wesentlichen flachen Fahrzeugfahrgestells bekannt,
das zwei sekundäre
Längselemente
beinhaltet, die einen Hilfsrahmen bilden. Der Hilfsrahmen ist jedoch
von der Front des Fahrzeugs aus um einiges zurückversetzt und dient offensichtlich
lediglich als eine Montagevorrichtung für den Motor. Des weiteren beinhaltet
das Fahrgestell kein erstes Querelement an den vorderen Enden der
Längsträger, um
die vorderen Enden miteinander zu verbinden. In der
EP-A-0619215 ist ein Fahrzeug
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 beschrieben. Diese Konstruktion beinhaltet jedoch
keine sekundären
Längselemente
und ist offensichtlich lediglich für ein geländegängiges Fahrzeug vorgesehen.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeugfahrgestell
bereitzustellen, das ein vorderes Ende beinhaltet, das im Falle
eines Frontalaufpralls Energie aufnehmen kann, gleichzeitig aber
bei Verwendung in einem für
rauhe Geländeverhältnisse
vorgesehenen Fahrzeug ausreichende Festigkeit und Steifigkeit behält.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Fahrzeugfahrgestell bereit, das
zwei Längsträger mit
jeweils einem zentralen Abschnitt, einem vorderen Abschnitt mit
einem im Gebrauch zur Front des Fahrzeugs hin vorgesehenen vorderen
Ende in gegenüber
dem zentralen Abschnitt höherer
Anordnung sowie einen zwischen dem zentralen Abschnitt und dem vorderen
Abschnitt vorgesehenen geneigten Abschnitt umfaßt, wobei sich ein erstes Querelement in
einer Querrichtung zwischen den vorderen Enden der Längsträger und
ein zweites Querelement in einer Querrichtung zwischen den zentralen
Abschnitten der Längsträger erstrecken,
dadurch gekennzeichnet, dass sich zwei sekundäre Längselemente zwischen dem ersten
Querelement und dem zweiten Querelement erstrecken, wobei die sekundären Längselemente
jeweils mittels eines jeweiligen von zwei zentralen Stützbereichen,
von denen jeder in Längsrichtung
zwischen dem ersten und dem zweiten Querelement beabstandet vorgesehen
ist, mit den Längsträgern verbunden
sind, dass das erste Querelement so vorgesehen ist, dass es sich
im Gebrauch über
einen wesentlichen Teil seiner Länge
unterhalb der vorderen Enden der Längsträger befindet und dass jedes
der sekundären
Längselemente
einen vorderen Abschnitt beinhaltet, der zur Front hin nach oben
geneigt ausgeführt
ist.
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Im
Falle eines Frontalaufpralls wird durch diese Anordnung begünstigt,
dass sich die sekundären
Längselemente
nach unten hin verformen, wodurch einer Neigung der Längsträger, sich
nach oben zu verbiegen, entgegengewirkt werden kann.
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Das
erste Querelement kann mittels sich vertikal erstreckender vorderer
Stützbereiche
mit den Längsträgern verbunden
sein. Alternativ kann es an seinen Enden bogenförmig nach oben verlaufen, um mit
den Längsträgern verbunden
zu werden.
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Die
sekundären
Längselemente
sind vorzugsweise an jeweiligen Verbindungspunkten, die niedriger
als die vorderen Enden der Längsträger liegen,
mit dem ersten Querelement verbunden. Dies trägt auch dazu bei, die Aufprallbelastungen
zu verteilen.
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Vorzugsweise
beinhaltet jedes sekundäre Längselement
weiterhin einen im Wesentlichen horizontalen hinteren Abschnitt.
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Jedes
sekundäre
Längselement
hat vorzugsweise an der Verbindung zwischen dem vorderen und dem
hinteren Abschnitt einen geschwächten Biegebereich,
wodurch im Falle eines Frontalaufpralls begünstigt wird, dass sich das
sekundäre Längselement
nach unten verbiegt.
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Das
Fahrgestell umfaßt
vorzugsweise weiterhin ein drittes Querelement, das sich in einer
Querrichtung in einer in Längsrichtung
zwischen dem ersten und dem zweiten Querelement beabstandeten Position
zwischen den sekundären
Längselementen erstreckt.
Dies trägt
dazu bei, die sekundären
Längselemente
in der seitlichen Richtung abzustützen.
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Das
dritte Querelement liegt in der Längsrichtung vorzugsweise in
etwa auf dem gleichen Niveau wie die zentralen Stützbereiche,
so dass diese seitlich abgestützt
werden.
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Die
zentralen Stützbereiche
stellen vorzugsweise jeweils eine Abstützung für eine Aufhängungsmontagevorrichtung bereit.
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Die
Aufhängungsmontagevorrichtung
kann am zentralen Stützbereich
angrenzend an eines der sekundären
Längselemente
positioniert sein, so dass das sekundäre Längselement für eine Längsabstützung der
Aufhängungsmontagevorrichtung
sorgt. Alternativ kann sie am sekundären Längselement angrenzend an den
zentralen Stützbereich
montiert werden.
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Die
Aufhängungsmontagevorrichtung
ist in der vertikalen Richtung vorzugsweise auf dem gleichen Niveau
wie die sekundären
Längselemente
vorgesehen.
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Das
Fahrgestell umfaßt
vorzugsweise weiterhin eine Abschleppanbauvorrichtung, beispielsweise
eine Abschleppöse,
die im Wesentlichen am Mittelpunkt des ersten Querelements befestigt
ist.
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Es
ist erwünscht,
dass die sekundären
Längselemente
an jeweiligen Punkten, im Verhältnis
zu den Längsträgern innenliegend,
mit dem ersten Querelement verbunden sind.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nunmehr lediglich beispielhaft
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben; dabei
sind:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Fahrgestells gemäß der Erfindung;
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2 eine
teilweise Seitenansicht des Fahrgestells von 1;
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3 eine
teilweise Draufsicht des Fahrgestells von 1; und
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4 eine
teilweise perspektivische Ansicht des Fahrgestells von 1.
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Wie
aus 1 ersichtlich, umfaßt ein Fahrgestell 1 ein
Paar Längsträger 10, 12,
die jeweils einen unteren zentralen Abschnitt 10a, 12a,
der im Wesentlichen horizontal vorgesehen ist und sich in einem
Bereich des Fahrzeugs allgemein angrenzend an die Türen des
Fahrzeugs erstreckt, einen vorderen Abschnitt 10b, 12b,
der allgemein horizontal vorgesehen ist und sich zum vorderen Ende
des Fahrzeugs im Bereich des Motorraums hin erstreckt, sowie einen
mittleren Abschnitt oder einen Schwanenhals 10c, 12c haben,
der zum hinteren Ende des vorderen Abschnitts 10b, 12b hin
mit dem vorderen Ende des zentralen Abschnitts 10a, 12a verbunden und
zur Front hin nach oben geneigt vorgesehen ist. Jeder Längsträger hat
daher zwei Krümmungen 11a, 11b (siehe 2),
d.h. eine an jedem Ende des Schwanenhalses 10c, 12c.
Die Längsträger 10, 12 erstrecken
sich auch zum hinteren Ende des Fahrgestells 1. Eine Anzahl
von Querelementen 2, 3, 4, 5, 6 erstrecken
sich zwischen den zentralen Abschnitten 10a, 12a und
den hinteren Abschnitten 10d, 12d der Längsträger 10, 12.
Eine Anzahl von Karosseriemontageelementen 9 sind am Fahrgestell
vorgesehen, mit denen die Fahrzeugkarosserie am Fahrgestell montiert
werden kann.
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Der
vordere Abschnitt 8 des Fahrgestells 1, den die
vorliegende Erfindung in erster Linie betrifft, wird nunmehr unter
Bezugnahme auf die 2 bis 4 ausführlicher
beschrieben. Ein vorderes Querelement 14 erstreckt sich
horizontal und quer vorne über
das Fahrgestell und ist mittels eines sich vertikal erstreckenden
vorderen Stützbereichs 16, 18 an
jedem Ende mit dem vorderen Ende von einem der Längsträger 10, 12 verbunden.
Das vordere Querelement 14 wird daher unterhalb der vorderen
Enden der Längsträger 10, 12 abgestützt.
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Ein
hinteres Querelement 20 erstreckt sich horizontal und quer über das
Fahrgestell zwischen den Längsträgern, wobei
jedes Ende mit einem jeweiligen der Längsträger 10, 12 im
Bereich der Krümmung 11b am unteren
Ende des Schwanenhalses 10c, 12c verbunden ist.
Das untere Querelement 20 liegt daher in der vertikalen
Richtung im Wesentlichen auf dem gleichen Niveau wie die zentralen
Abschnitte 10a, 12a der Längsträger 10, 12.
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Ein
Paar sekundärer
Längselemente 22, 24, eines
auf jeder Seite des Fahrgestells, erstrecken sich im Wesentlichen
horizontal zwischen den vorderen und den hinteren Querelementen 14, 20.
Die sekundären
Längselemente
sind, im Verhältnis
zu den Längsträgern 10, 12 innenliegend,
unterhalb dieser Längsträger vorgesehen,
ihre hinteren Enden 22a, 24a sind, im Verhältnis zu
den Längsträgern 10, 12 innenliegend,
mit den hinteren Querelementen 20 verbunden, und ihre vorderen
Enden 22b, 24b sind, im Verhältnis zu den Längsträgern 10, 12 innenliegend,
mit dem vorderen Querelement 14 verbunden. Jedes der sekundären Längselemente 22, 24 hat
einen hinteren Abschnitt 22c, 24c, der im Wesentlichen horizontal
vorgesehen ist und sich von seinem hinteren Ende 22a, 24a aus
nach vorne zu einem Punkt hin erstreckt, der in etwa auf halbem
Weg entlang den vorderen Abschnitten 10b, 12b der
Längsträger liegt,
sowie einen vorderen Abschnitt 22d, 24d, der geringfügig nach
oben geneigt ist, um sich mit dem vorderen Querelement 14 zu
verbinden.
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Ein
drittes, zentrales Querelement 26 erstreckt sich horizontal
zwischen den zwei sekundären
Längselementen
und ist mit diesen vorne an ihren horizontalen hinteren Abschnitten 22c, 24c verbunden.
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Zentrale
Stützbereiche 28, 30 verbinden
das Zentrum eines jeden der sekundären Längselemente 22, 24 hin
zum Ende ihrer horizontalen vorderen Abschnitte 10b, 12b mit
den Längsträgern 10, 12.
Die zentralen Stützbereiche
liegen daher in der Längsrichtung,
jedoch gerade zum Ende des zentralen Querelements 26 hin,
in etwa auf dem gleichen Niveau wie dieses zentrale Querelement.
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Die
Längsträger 10, 12,
die sekundären Längselemente 22, 24,
die drei Querelemente 14, 20, 26 sowie
die zentralen Stützbereiche 16, 18, 28, 30 sind
alle steif miteinander verbunden, in diesem Fall durch Verschweißen und
Verschrauben, um eine einzelne steife einheitliche Konstruktion
zu bilden.
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Das
untere Ende eines jeden der zentralen Stützbereiche 28, 30 stellt
einen Aufhängungsmontagepunkt 28a, 30a zur
Verfügung,
der vorgesehen ist, um eine vordere Montagemöglichkeit für einen (nicht dargestellten)
unteren Aufhängungslenker
bereitzustellen. Die Enden des hinteren Querelements 20,
die sich nach unten unterhalb der Längsträger 10, 12 erstrecken,
stellen weitere Aufhängungsmontagepunkte 20a, 20b zur
Verfügung,
die vorgesehen sind, um hintere Montagemöglichkeiten für die unteren
Aufhängungslenker
zur Verfügung
zu stellen. Montagepunkte 32 für einen (nicht dargestellten)
oberen Aufhängungslenker
sind an den vorderen Enden der Zwischenabschnitte 10c, 12c der
Längsträger 10, 12 vorgesehen.
Die Längsträger 10, 12 haben
in ihren außenliegenden
Seiten ausgebildete Rücksprünge 36, 38 auf
dem gleichen Niveau wie die zentralen Stützbereiche 28, 30,
um Federbeine unterzubringen, und obere Montagevorrichtungen 40 für die Federbeine,
wie in 1 schematisch dargestellt, sind mit den Längsträgern 10, 12 oberhalb
der Rücksprünge 36, 38 verbunden.
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Eine
Abschleppöse 42 ist
mit dem Zentrum des vorderen Querelements 14 verbunden
und erstreckt sich von diesem aus nach vorne. Die Abschleppöse 42 ist
zur Horizontalen geringfügig
winklig ausgebildet, so dass sie nach vorne hin im Wesentlichen
parallel zu den vorderen Abschnitten 22d, 24d der
sekundären Längselemente 22, 24 nach
unten geneigt ausgebildet ist.
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Montagepunkte 44, 46 für ein Differential sind
an den linken und den rechten sekundären Längselementen 22 bzw. 24 vorgesehen.
Der hintere Abschnitt 22c des linken sekundären Längselements 22 ist
ausbaubar ausgeführt
und am Rest der Fahrgestellkonstruktion mittels Schrauben 52 gesichert, so
dass sich das Differential ausbauen läßt.
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Montagepunkte 48, 50 für einen
Stabilisator sind zu den Enden des hinteren Querelements 20 hin vorgesehen.
Die Lenkungszahnstange ist direkt an Konsolen 54, 56 an
der Außenseite
der sekundären Längselemente
angrenzend an das Querelement 26 montiert.
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Die
sekundären
Längselemente 22, 24 dienen
dazu, die Fahrgestellkonstruktion auf verschiedene Weise zu versteifen
und zu verstärken.
Da sie die unteren Enden der zentralen Stützbereiche 28, 30 in
der Längsrichtung
abstützen,
sorgen sie insbesondere für
eine Längsabstützung der
vorderen unteren Aufhängungslenkermontagepunkte 28a, 30a.
Wenn daher das Fahrzeug auf unebenem Gelände bewegt wird und dabei Stoßkräfte auf
die zentralen Stützbereiche 28, 30 oder
die unteren Aufhängungslenker einwirken,
wird die Wahrscheinlichkeit einer ernsthaften Verformung des Fahrgestells
und einer sich daraus ergebenden Fehleinstellung der Aufhängung reduziert.
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Eine
weitere Funktion der sekundären
Längselemente 22, 24 besteht
darin, dass, wenn das Fahrzeug auf ein großes niedriges Hindernis, beispielsweise
einen großen
Felsbrocken oder einen Holzklotz, trifft, die sekundären Längselemente 22, 24,
insbesondere aufgrund ihrer nach oben geneigten vorderen Abschnitte 22d, 24d,
das Hindernis überfahren
können,
wodurch das Fahrzeug angehoben oder das Hindernis nach unten weggedrückt wird,
so dass das Einwirken heftiger Stoßkräfte zwischen dem Hindernis
und den Aufhängungsmontagepunkten
oder sogar den Aufhängungslenkern
vermieden wird. In solchen Situationen tragen die zentralen Stützbereiche 28, 30 dazu
bei, eine ernsthafte, nach oben erfolgende Verformung der sekundären Längselemente 22, 24 zu
verhindern.
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Im
Falle eines Frontalaufpralls tragen das vordere Querelement 14 und
die sekundären
Längselemente 22, 24 dazu
bei, Stoßbelastungen
durch das Fahrgestell 8 zu verteilen und aufzunehmen. Bei einem
Frontalaufprall neigen die Längsträger 10, 12 dazu,
sich an der Krümmung 11b nach
oben zu biegen. In einem herkömmlichen
Fahrgestell ohne die sekundären
Längselemente 22, 24 besteht
dabei die Tendenz, dass die Längsträger bei
einem Aufprall nach oben gedrückt
werden, wodurch ihre Fähigkeit, Energie
durch Verformung in der Längsrichtung
aufzunehmen, verringert werden kann. Wegen des Neigungswinkels der
vorderen Abschnitte 22d, 24d der sekundären Längselemente
neigen im erfindungsgemäßen Fahrgestell 8 die
in die sekundären
Längselemente
einwirkenden Kräfte
jedoch dazu, entlang der Richtung dieser vorderen Abschnitte 22d, 24d in
einer geringfügig
nach unten verlaufenden Richtung einzuwirken. Der nach unten verlaufende
Winkel der Abschleppöse 42 hat
zur Folge, dass sich auf diese Öse
einwirkende Aufprallkräfte
ebenfalls nach unten auswirken. Somit besteht die Tendenz, dass
die hinteren Abschnitte 22c, 24c nach unten gedrückt werden,
wobei sie sich um ihre hinteren Enden 22a, 24a drehen.
Dies wird weiterhin durch eine leichte Verengung 22e, 24e in
den sekundären
Längselementen zwischen
ihren vorderen und hinteren Abschnitten 22d, 24d, 22c, 24c begünstigt.
Da die Längsträger 10, 12 und
die sekundären
Längselemente 22, 24 durch
die zentralen Stützbereiche 28, 30 miteinander verbunden
sind, können
sie sich vertikal nicht auseinanderbiegen, und die Gesamtwirkung besteht
darin, der Aufwärtstendenz
der Längsträger 10, 12 entgegenzuwirken,
so dass die gesamte Fahrgestellkonstruktion 8 in einer
kontrollierten Weise nach hinten gestaucht wird.
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Wenn
der Frontalzusammenprall mit einem anderen Fahrzeug erfolgt, trägt die Konstruktion
des Fahrgestells 8 auch dazu bei, die auf das andere Fahrzeug
einwirkenden Aufprallkräfte
zu verteilen. Wenn insbesondere das Fahrgestell 8 Bestandteil
eines SUV- oder
Geländefahrzeugs
ist, liegt das vordere Ende der Längsträger 10, 12,
verglichen mit einer Limousine oder einem anderen Fahrzeugtyp, allgemein
relativ weit oben. Herkömmlicherweise
hat diese Höhendifferenz
zur Folge, dass die beiden Fahrzeuge für einen Zusammenprall inkompatibel
sind. Die niedrige Position des vorderen Querelements 14, in
Kombination mit den sekundären
Längselementen 22, 24,
die es in der Längsrichtung
abstützen,
trägt dazu
bei, den Hauptaufprallpunkt auf ein Niveau abzusenken und zu verteilen,
das für
Limousinen und andere Fahrzeuge kompatibler ist.
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Die
Konstruktion des Fahrgestells 8 verleiht diesem ein hohes
Maß an
Steifigkeit, das sich als nützlich
erweist, wenn die Abschleppöse 42 hohen Belastungen
ausgesetzt ist. Dies gilt insbesondere für Geländefahrzeuge, wenn das Fahrzeug
aus einer Position, in der es sich festgefahren hat, in einer "Bergungsaktion" mittels einer Winde
herausgezogen werden muß.
Da das vordere Querelement 14 an im Verhältnis zu
den Längsträgern 10, 12 innenliegenden
Punkten durch die sekundären
Längselemente 22, 24 abgestützt wird,
ist die Distanz zwischen den Abstützungspunkten des vorderen
Querelements 14 wesentlich geringer als die Distanz zwischen
den Längsträgern, wobei
sie in diesem Fall etwa der Hälfte
dieser Distanz entspricht. Dies trägt dazu bei, das Durchbiegen
des vorderen Querelements 14 unter der Einwirkung hoher,
auf die Abschleppöse 42 einwirkender
Belastungen zu verhindern. Außerdem über tragen
die sekundären
Längselemente 22, 24 die
auf die Abschleppöse
einwirkenden Belastungen zurück
in die zentralen Abschnitte 10a, 12a der Längsträger, wodurch
die Belastung weg vom vorderen Ende des Fahrzeugs verteilt wird.
Die zentrale Position der Abschleppöse 42 in der seitlichen
Richtung trägt
ebenfalls dazu bei, dass das Fahrgestell 8 hohen Belastungen,
die auf das Fahrgestell einwirken, widerstehen kann.