DE10042560A1 - Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einem Frontend - Google Patents

Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einem Frontend

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tragestruktur (1) eines Kraftfahrzeugs (2) mit einem Frontend (3), wobei das Frontend (3) Deformationsformteile (7, 17) enthält. Erfindungsgemäß ist das Frontend (3) zweischalig ausgebildet mit einem äußeren bei relativ wenig Krafteinwirkung verformbaren Frontendschalenteil (4) und einem inneren relativ steifen Frontendschalenteil (5). Das innere Frontendschalenteil (5) ist als Strukturteil mit Vorbauträgern der Fronttragstruktur über Deformationselemente verbunden. Ferner ist in einem Spaltraum (6) zwischen dem äußeren Frontendschalenteil (4) und dem inneren Frontendschalenteil (5) zumindest in einem Teilbereich wenigstens ein mit relativ wenig Krafteinwirkung verformbares Deformations-Formteil (7, 17) eingesetzt. Damit wird ein verbesserter Fußgängerschutz in Verbindung mit einer Erhöhung der Strukturstabilität erzielt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einem Front­ end nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine gattungsgemäße vorbekannte Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einem Frontend (US 4 148 505) enthält im Frontendbereich Deformations- Formteile aus Schaummaterial. Damit wird ein relativ steifer Deformationsbe­ reich bei einem Fahrzeugaufprall zum Insassenschutz geschaffen. Bei einer Kollision mit einem Fußgänger oder einem Radfahrer wird dieser Deforma­ tionsbereich wegen der relativ geringen Krafteinwirkung nicht verformt, so dass davon bei solchen Kollisionen keine Schutzwirkung für einen Fußgänger oder Radfahrer ausgeht.
Weiter ist ein nasenartiges Frontendteil bekannt (US 3 836 192), das insgesamt aus stoßabsorbierendem Kunststoffmaterial aufgebaut ist. Ein solches Bauteil ist nicht oder nur bedingt als stabiles und belastbares Strukturbauteil verwend­ bar.
Weiter sind Maßnahmen bekannt, die Stoßfestigkeit von Ecken eines Stoßfän­ gers eines Fahrzeugs zu verbessern (DE 198 56 579 A1). Dazu wird ein Ein­ block-Karosserieteil um die Endbereiche des Stoßfängers herumgeführt, wobei dort als Schutz gegen Stöße und Schrammen Kunststoffmaterial, beispielsweise aus Polyuretanschaum eingesetzt ist. Ein solches Einblock-Karosserieteil bindet unmittelbar die Außenhaut eines Fahrzeugs.
Zudem ist es bekannt, ein stabiles Frontend als Strukturbauteil über Deforma­ tionselemente mit Vorbaulängsträgern zu verbinden (DE 198 03 385 A1).
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Tragstruktur eines Kraft­ fahrzeugs mit einem Frontend so weiterzubilden, dass ein verbesserter Fuß­ gängerschutz in Verbindung mit einer Erhöhung der Strukturstabilität erzielt wird.
Diese Aufgabe wird mit dem Merkmal des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß Anspruch 1 ist das Frontend zweischalig ausgebildet mit einem äuße­ ren, bei relativ wenig Krafteinwirkung verformbaren Frontendschalenteil und einem inneren, relativ steifen Frontendschalenteil. Das innere Frontendscha­ lenteil ist als Strukturbauteil mit Vorbauträgern der Fronttragstruktur über De­ formationselemente, sog. Typschadenelemente verbunden. In einem Spalt­ raum zwischen dem äußeren Frontendschalenteil und dem inneren Frontend­ schalenteil ist zumindest in einem Teilbereich wenigstens ein mit relativ wenig Krafteinwirkung verformbares Deformations-Formteil eingesetzt.
Dadurch ist dem üblichen vorderen Deformationsbereich, der durch Typscha­ denelemente gebildet ist und der dem Fahrzeug- und Insassenschutz dient, ein weiterer mit relativ wenig Krafteinwirkung verformbarer Deformationsbereich als Fußgängeraufprallschutz vorgeschaltet. Das Deformationsverhalten dieses vorgeschalteten Deformationsbereichs kann durch die Wahl der Materialien, der Materialstärke und der Materialstruktur für das äußere Frontendschalenteil und das Deformations-Formteil sowie durch die Spaltweite des Spaltraums an die Erfordernisse eines Fußgängeraufprallschutzes einfach angepasst und optimiert werden. Zudem kann vorteilhaft durch ein solches Deformations- Formteil der Spaltraum zwischen den Schalenteilen ausgesteift werden, wo­ durch die Fronttragstruktur insgesamt versteifbar ist und das äußere Frontend­ schalenteil gegen nicht kollisionsbegründete jedoch betriebsmäßig nicht aus­ zuschließende Krafteinwirkungen abgestützt ist. Eine kollisionsbegründete Verformung des äußeren Frontendschalenteils im Bereich des Spaltraums, kann ggf. auch elastisch erfolgen, so dass bei zusätzlicher Wahl eines an sich bekannten rückstellenden Deformationsformteils, kein bleibender Verfor­ mungsschaden auftritt.
Gemäß Anspruch 2 soll das innere Frontendteil als einstückiges tiefgezogenes Blechteil ausgebildet sein, wobei in Eckbereichen Deformationselemente inte­ gral angeformt sind. Die Deformationselemente sind mit vorderen Enden von Vorbaulängsträgern verbunden. Dadurch wird die Materialvielfalt im Vergleich zu Ausführungen mit separat hergestellten Deformationselementen ebenso wie der Herstellaufwand reduziert. Damit ergibt sich eine insgesamt günstige Frontendanordnung in Verbindung mit einer Fußgänger-Aufprallschutzvorrich­ tung.
In einer bevorzugten konkreten Ausführungsform nach Anspruch 3 ist das innere Frontendteil ein rahmenförmiges tiefgezogenes Blechteil. Im unteren Bereich sind ein Stoßfängerquerträger und im oberen Bereich eine obere Querstrebe ausgebildet. Ggf. kann in einem unteren Bereich eine weitere Querstrebe zur Befestigung eines am äußeren Frontendschalenteil angeform­ ten Frontspoilers oder einer Frontschürze vorgesehen sein. Die Deformations­ elemente können auf einfache Weise als Topfelemente und/oder Faltenbeul­ rohre im seitlichen Bereich des stabilen Stoßfängerquerträgers ausgeformt und integriert sein. Das Deformations-Formteil ist hier im aufprallkritischen Spalt­ raumbereich zwischen dem Stoßfängerquerträger und dem äußeren Frontend­ schalenteil angeordnet.
Deformations-Formteile deren Deformationsverhalten in unterschiedlichen Raumrichtungen unterschiedlich gestaltet ist, sind allgemein bekannt. Mit Anspruch 4 wird vorgeschlagen, dass das wenigstens eine Deformations- Formteil in vertikaler Belastungsrichtung relativ steif und in horizontaler Belas­ tungsrichtung relativ leicht verformbar ausgebildet ist. Insbesondere soll eine solche leichte Verformbarkeit etwa in Fahrzeuglängsrichtung in einem mittleren Frontendbereich als einem häufigen Fußgängeraufprallbereich gegeben sein. In der Richtung mit steifem Materialverhalten kann dann das Deformations- Formteil zu Aussteifungszwecken und/oder zu Stützfunktionen für das äußere Frontendschalenteil herangezogen werden.
Nach Anspruch 5 kann das Frontendschalenteil insbesondere im Bereich des Stoßfängerquerträgers mit einer querverlaufenden Schulterausformung auf dem wenigstens einen am inneren Frontendschalenteil festgelegten oder den oberen Stoßfängerquerträger randübergreifenden Deformations-Formteil ab­ stützbar sein. Eine solche vorspringende Schulterausformung wird häufig von Personen benutzt um darauf z. B. bei einem Blick in den Motorraum zu knien oder darauf zu stellen oder auch schwere Gegenstände abzulegen, so dass dort die Gefahr einer Verformung des Frontendschalenteils besteht, die durch ein entsprechend geformtes und unterlegtes Deformations-Formteil wesentlich reduziert wird. Für eine solche Abstützfunktion im Bereich einer Schulteraus­ formung ist es besonders vorteilhaft, wenn dort die Vertikalkomponente des Deformations-Formteils relativ steif ausgeführt ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 6 weist das innere Front­ endschalenteil Seitenwangenbereiche auf, wobei in einem auch dort ausge­ führten zweischaligen Seitenwangenaufbau entsprechende plattenförmige Deformationsteile eingesetzt sind. Damit wird der vorstehend beschriebene verbesserte Fußgängeraufprallschutz ggf. mit der Möglichkeit einer verbes­ serten Aussteifung auch in den Seitenwangenbereichen erhalten.
Das wenigstens eine Deformations-Formteil kann ggf. nur durch Einlegen in den Spaltraum gehalten werden, wenn dieser entsprechende Aufnahmebe­ reiche und/oder Halteelemente aufweist. Für eine verbesserte Festlegung und Halterung wird mit Anspruch 7 vorgeschlagen, dass wenigstens ein Deforma­ tions-Formteil mit dem inneren Frontendschalenteil und/oder mit dem äußeren Frontendschalenteil zu verbinden. Vorzugsweise werden Klebeverbindungen verwendet. Es können jedoch auch andere an sich bekannten Verbindungs­ arten verwendet werden.
Nach Anspruch 8 werden vorteilhafte Deformations-Formteile aus Kunststoff­ material verwendet, die aufgrund einer Schaum- und/oder Gitter- und/oder Wabenstruktur vorteilhaft wenig Gewicht und gute Deformationseigenschaften mit hoher Energieabsorption aufweisen, wobei ggf. ein unterschiedliches De­ formationsverhalten in unterschiedlichen Raumrichtungen vorgebbar ist.
Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt schematisch und perspektivisch eine Tragstruktur 1 eines Kraftfahrzeugs 2 mit einem Frontend 3. Das Frontend 3 ist hier zwei­ schalig ausgebildet und weist ein äußeres Frontendschalenteil 4, das bei rela­ tiv wenig Krafteinwirkung verformbar ist, sowie ein inneres Frontendschalenteil 5, das relativ steif ausgebildet ist, auf.
Das innere Frontendschalenteil 5 ist als Strukturteil mit hier nicht dargestellten Vorbauträgern der Fronttragstruktur über hier nicht im Detail dargestellte De­ formationselemente verbunden. Das innere Frontendteil 5 ist dabei vorzugs­ weise als einstückiges, tiefgezogenes Blechteil ausgebildet, wobei in den Eck­ bereichen die Deformationselemente integral angeformt sind. Der Eckbereich in dem die Deformationselemente angebracht, sind ist hier mit dem Bezugszei­ chen 8 versehen.
Wie dies der einzigen Figur zudem weiter zu entnehmen ist, ist das innere Frontendschalenteil 5 ferner rahmenförmig ausgebildet, wobei im unteren Bereich ein Stoßfängerquerträger 9 und im oberen Bereich eine obere Quer­ strebe 10 ausgebildet sind. Ferner ist im Bereich unterhalb des Stoßfänger­ querträgers 9 eine untere Querstrebe 11 ausgebildet, an der eine Frontstütze des äußeren Frontendschalenteils 4 eingehängt werden kann.
Wie dies aus der einzigen Figur weiter ersichtlich ist, ist in einem Spaltraum zwischen dem äußeren Frontendschalenteil 4 und dem inneren Frontendscha­ lenteil 5 hier lediglich in einem Teilbereich ein mit relativ wenig Krafteinwirkung verformbares Deformations-Formteil 7 eingesetzt.
Das Deformations-Formteil 7 ist plattenförmig in dem Spaltraum zwischen dem Stoßfängerquerträger 9 und dem äußeren Frontendschalenteil 4 angeordnet, wobei das Deformations-Formteil 7 in vertikaler Belastungsrichtung 12 relativ steif und in horizontaler Belastungsrichtung 13 relativ leicht verformbar ausge­ bildet ist.
Das Deformations-Formteil 7 übergreift einen oberen Stoßfängerquerträger­ rand 14 dergestalt, dass das äußere Frontendschalenteil 4 mit einer querver­ laufenden Schulterausformung 14 auf dem Deformations-Formteil 7 abgestützt werden kann. In diesem Abstützungsbereich 15 ist die Vertikalkomponente des Deformations-Formteils relativ steif ausgeführt, um die Abstützfunktion sicher­ zustellen, wenn auf die querverlaufende Schulterausformung 14 eine Kraft mit relativ hoher nach unten gerichteter Vertikalkraftkomponente einwirkt, wie dies z. B. beim Abstellen von Gegenständen oder beim Knien auf diesem Bereich der Fall sein kann.
Der einzigen Figur kann zudem weiter entnommen werden, dass in einem entsprechend zweischalig ausgeführtem Seitenwangenaufbau 16 des Frontends 3 ein entsprechend ausgebildetes, plattenförmiges Deformationsteil 17 eingesetzt werden kann.
Mit einem derartigen Aufbau der Tragstruktur 1 wird erreicht, dass durch die Deformationsformteile 7, 17 einerseits die Tragstruktur 1 am Frontend 3 ins­ gesamt versteift werden kann und andererseits zudem auch bei einem Fuß­ gängeraufprall auf das Frontend 3 in etwa in Fahrzeuglängsrichtung eine leichte Verformbarkeit für einen Fußgängerschutz gegeben ist. Die jeweilige Materialstärke des Deformations-Formteils 7, 17 bestimmt dabei den zur Verfügung stehenden Verformungsweg, wie dies anhand des Deformations­ formteils 7 durch die Doppelpfeile schematisch angedeutet ist.
Wie dies in der einzigen Figur zudem schematisch dargestellt ist, können die Deformations-Formteile 7, 17 eine Schaum- und/oder Gitter- und/oder Waben­ struktur aufweisen sowie ggf. aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein. Die Deformations-Formteile 7, 17 sind zudem mit dem inneren Frontendscha­ lenteil 5 bzw. mit dem äußeren Frontendschalenteil 4 verklebt.

Claims (8)

1. Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einem Frontend, wobei das Frontend Deformations-Formteile enthält, dadurch gekennzeichnet,
dass das Frontend (3) zweischalig ausgebildet ist mit einem äußeren bei relativ wenig Krafteinwirkung verformbaren Frontendschalenteil (4) und einem inneren relativ steifen Frontendschalenteil (5),
dass das innere Frontendschalenteil (5) als Strukturteil mit Vorbauträ­ gern der Fronttragstruktur über Deformationselemente verbunden ist, und
dass in einem Spaltraum (6) zwischen dem äußeren Frontendschalenteil (4) und dem inneren Frontendschalenteil (5) zumindest in einem Teilbe­ reich wenigstens ein mit relativ wenig Krafteinwirkung verformbares De­ formations-Formteil (7, 17) eingesetzt ist.
2. Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einem Frontend nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Frontendteil (5) als einstückiges, tiefgezogenes Blechteil ausgebildet ist, wobei in Eckbereichen (8) Deformationselemente inte­ gral angeformt sind, über die das innere Frontendteil (5) mit vorderen Enden von Vorbaulängsträgern verbunden sind.
3. Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einem Frontend nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass das innere Frontendteil (5) ein rahmenförmig tiefgezogenes Blech­ teil ist, wobei im unteren Bereich ein Stoßfängerquerträger (9) und im oberen Bereich eine obere Querstrebe (10) ausgebildet sind und die Deformationselemente als Topfelemente und/oder Faltenbeulrohre in den seitlichen Bereichen des Stoßfängerquerträgers (9) integriert sind, und
dass das Deformations-Formteil (7, 17) plattenförmig in einem Spaltraum zwischen dem Stoßfängerquerträger (9) und dem äußeren Frontend­ schalenteil (4) angeordnet ist.
4. Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einem Frontend nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Deformations-Formteil (7, 17) in vertikaler Be­ lastungsrichtung relativ steif und in horizontaler Richtung insbesondere im mittleren Frontendbereich in Fahrzeuglängsrichtung relativ leicht ver­ formbar ausgebildet ist.
5. Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einem Frontend nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Frontendschalenteil (4) mit einer querverlaufenden Schulterausformung (14) auf dem wenigstens einen am inneren Front­ endschalenteil (5) festgelegten, insbesondere einen oberen Stoßfänger­ querträgerrand übergreifenden Deformations-Formteil (7) abstützbar ist.
6. Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einem Frontend nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Frontendschalenteil (5) Seitenwangenbereiche aufweist und in einem zweischaligen Seitenwangenaufbau (16) entsprechende plattenförmige Deformations-Formteile (17) eingesetzt sind.
7. Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einem Frontend nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Deformations-Formteil (7, 17) mit dem inneren Frontendschalenteil (5) und/oder mit dem äußeren Frontendschalenteil (4) verbunden, vorzugsweise verklebt ist.
8. Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einem Frontend nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Deformations-Formteil (7, 17) eine Schaum- und/oder Gitter- und/oder Wabenstruktur aufweist und aus Kunststoff­ material besteht.
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