DE10042560B4

DE10042560B4 - Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einem Frontend

Info

Publication number: DE10042560B4
Application number: DE2000142560
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl.-Ing. Haberer
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2000-08-30
Filing date: 2000-08-30
Publication date: 2005-11-17
Anticipated expiration: 2020-08-31
Also published as: DE10042560A1

Abstract

Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einem Frontend, wobei
das Frontend (3) zweischalig ausgebildet ist mit einem äußeren bei relativ wenig Krafteinwirkung verformbaren Frontendschalenteil (4) und einem inneren relativ steifen Frontendschalenteil (5),
das innere Frontendschalenteil (5) als Strukturteil mit Vorbauträgern der Fronttragstruktur über Deformationselemente verbunden ist, und
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 ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das innere Frontendteil (5) ein rahmenförmig tiefgezogenes Blechteil 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,
dass das Deformations-Formteil (7, 17) plattenförmig in einem Spaltraum zwischen dem Stoßfängerquerträger (9) und dem äußeren Frontend schalenteil (4) angeordnet ist und den oberen...

Description

Die Erfindung betrifft eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einem Frontend 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 Deformationsbereich bei einem Fahrzeugaufprall zum Insassenschutz geschaffen. Bei einer Kollision mit einem Fußgänger oder einem Radfahrer wird dieser Deformationsbereich 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 verwendbar.

Weiter sind Maßnahmen bekannt, die Stoßfestigkeit von Ecken eines Stoßfängers eines Fahrzeugs zu verbessern ( DE 198 56 579 A1 ). Dazu wird ein Einblock-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 Deformationselemente mit Vorbaulängsträgern zu verbinden ( DE 198 03 385 A1 ).

Ein weiter bekannter Energieabsorber für Stoßfänger von Kraftfahrzeugen ( DE 198 61 026 A1 ) enthält eine Mehrzahl von Versteifungselementen, die von einer Haltestruktur wegweisende, freistehende Vorderseiten aufweisen.

Bei einer gattungsgemäßen, bekannten Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einem Frontend ( DE 199 11 833 A1 ) ist das Frontend zweischalig ausgebildet mit einem äußeren, bei relativ wenig Krafteinwirkung verformbaren Frontendschalenteil und einem inneren, relativ steifen Frontendschalenteil, das als Strukturteil mit Vorbauträgern der Fronttragstruktur über Deformationselemente verbunden ist. In einem Spaltraum zwischen dem äußeren Frontendschalenteil und dem inneren Frontendschalenteil ist zumindest in einem Teilbereich wenigstens ein mit relativ wenig Krafteinwirkung verformbares Deformations-Formteil eingesetzt.

Das innere Frontendschalenteil ist hier mehrteilig ausgebildet und besteht aus einer schildrahmenförmigen Tragkonstruktion, an der ein Kühlaggregat befestigt ist, das seinerseits über separate Deformationselemente mit Vorbauträgern der Fronttragstruktur verbunden ist. Ein solcher Aufbau des inneren Frontendschalenteils ist in der Herstellung und Montage aufwendig. Zudem ist das Kühlaggregat hier vor den Typschadenelementen angeordnet, so dass es bei einem Frontaufprall bereits bei geringer Aufprallenergie zusammen mit den Typschadenelementen beschädigt wird und ungünstig ausgetauscht werden muss.

Für einen wirksamen Fußgängeraufprallschutz soll das äußere Frontendschalenteil schon bei einer relativ geringen Krafteinwirkung verformbar sein. Dies kann dazu führen, dass sich das äußere Frontendschalenteil unzulässig auch dann verformen kann, wenn ohne einen Fußgängeraufprall eine andere relativ geringe Krafteinwirkung darauf erfolgt, insbesondere wenn Gegenstände auf einer querverlaufenden Schulterausformung abgestellt werden oder wenn sich eine Person auf eine solche Schulterausformung stellt oder kniet, um beispielsweise in den Motorraum hineinzusehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einem Frontend so weiterzubilden, dass bei einfachem Aufbau und einfacher Montage ein guter Fußgängeraufprallschutz in Verbindung mit einer Erhöhung der Strukturstabilität erzielt wird.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 ist das innere Frontendteil ein rahmenförmig tiefgezogenes Blechteil, wobei im unteren Bereich ein Stoßfängerquerträger und im oberen Bereich eine obere Querstrebe ausgebildet sind und die Deformationselemente als Topfelemente und/oder Faltenbeulrohre in den seitlichen Bereichen des Stoßfängerquerträgers integriert sind. Das Deformations-Formteil ist plattenförmig ausgebildet und in einem Spaltraum zwischen dem Stoßfängerquerträger und dem äußeren Frontendschalenteil angeordnet dergestalt, dass es den oberen Stoßfängerquerträgerrand übergreift.

Das wenigstens eine Deformations-Formteil ist in vertikaler Belastungsrichtung relativ steif und in horizontaler Richtung, insbesondere im mittleren Frontendbereich in Fahrzeuglängsrichtung relativ leicht verformbar ausgebildet. Zudem ist das äußere Frontendschalenteil mit einer querverlaufenden Schulterausformung auf dem wenigstens einen am inneren Frontendschalenteil festgelegten und den oberen Stoßfängerquerträgerrand übergreifenden Deformations-Formteil abstützbar.

Durch die Ausführung des inneren Frontendschalenteils als rahmenförmig tiefgezogenes Blechteil mit integrierten Deformationselementen ist eine einfache einteilige Herstellung in Verbindung mit einer schnellen und kosten günstigen Montage möglich. Bei dieser Ausführung wird das innere Frontendschalenteil unmittelbar an den Vorbauträgern der Fronttragstruktur abgestützt. Das plattenförmige im Spaltraum zwischen dem Stoßfängerquerträger und dem äußeren Frontendschalenteil angeordnete und gehaltene Deformations-Formteil soll in horizontaler Belastungsrichtung für einen geeigneten Fußgängeraufprallschutz relativ weich verformen und in vertikaler Belastungsrichtung relativ steif sein. In der vertikalen Richtung mit steifem Materialverhalten kann dann das Deformations-Formteil zu Aussteifungszwecken und/oder zu Stützfunktionen für das äußere Frontendschalenteil herangezogen werden, wobei insbesondere durch unerwünschte Verformungen gefährdete querverlaufende Schulterausnehmungen des äußeren Frontendschalenteils von unten her durch den oberen Rand des Deformations-Formteils, welcher auf dem oberen Stoßfängerquerträgerrand aufliegt, abgestützt werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 2 weist das innere Frontendschalenteil Seitenwangenbereiche auf, wobei in einem auch dort ausgeführten zweischaligen Seitenwangenaufbau entsprechende plattenförmige Deformationsteile eingesetzt sind. Damit wird der vorstehend beschriebene verbesserte Fußgängeraufprallschutz ggf. mit der Möglichkeit einer verbesserten Aussteifung auch in den Seitenwangenbereichen erhalten.

Das wenigstens eine Deformations-Formteil kann ggf. nur durch Einlegen in den Spaltraum gehalten werden, wenn dieser entsprechende Aufnahmebereiche und/oder Halteelemente aufweist. Für eine verbesserte Festlegung und Halterung wird mit Anspruch 3 vorgeschlagen, dass wenigstens ein Deformations-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 Verbindungsarten verwendet werden.

Nach Anspruch 4 werden vorteilhafte Deformations-Formteile aus Kunststoffmaterial 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 Deformationsverhalten 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 zweischalig ausgebildet und weist ein äußeres Frontendschalenteil 4, das bei relativ 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 Deformationselemente verbunden. Das innere Frontendteil 5 ist dabei vorzugsweise als einstückiges, tiefgezogenes Blechteil ausgebildet, wobei in den Eckbereichen die Deformationselemente integral angeformt sind. Der Eckbereich in dem die Deformationselemente angebracht, sind ist hier mit dem Bezugszeichen 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 Querstrebe 10 ausgebildet sind. Ferner ist im Bereich unterhalb des Stoßfängerquerträgers 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 Frontendschalenteil 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 ausgebildet ist.
Das Deformations-Formteil 7 übergreift einen oberen Stoßfängerquerträgerrand 14 dergestalt, dass das äußere Frontendschalenteil 4 mit einer querverlaufenden 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 sicherzustellen, 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 Front ends 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 insgesamt versteift werden kann und andererseits zudem auch bei einem Fußgängeraufprall 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 Deformationsformteils 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 Wabenstruktur aufweisen sowie ggf. aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein. Die Deformations-Formteile 7, 17 sind zudem mit dem inneren Frontendschalenteil 5 bzw. mit dem äußeren Frontendschalenteil 4 verklebt.

Claims

Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einem Frontend, wobei das Frontend (3) zweischalig ausgebildet ist mit einem äußeren bei relativ wenig Krafteinwirkung verformbaren Frontendschalenteil (4) und einem inneren relativ steifen Frontendschalenteil (5), das innere Frontendschalenteil (5) als Strukturteil mit Vorbauträgern der Fronttragstruktur über Deformationselemente verbunden ist, und 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 ist, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Frontendteil (5) ein rahmenförmig tiefgezogenes Blechteil 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, dass das Deformations-Formteil (7, 17) plattenförmig in einem Spaltraum zwischen dem Stoßfängerquerträger (9) und dem äußeren Frontend schalenteil (4) angeordnet ist und den oberen Stoßfängerquerträgerrand übergreift, dass das wenigstens eine Deformations-Formteil (7, 17) in vertikaler Belastungsrichtung relativ steif und in horizontaler Richtung insbesondere im mittleren Frontendbereich in Fahrzeuglängsrichtung relativ leicht verformbar ausgebildet ist und dass das äußere Frontendschalenteil (4) mit einer querverlaufenden Schulterausformung (14) auf dem wenigstens einen am inneren Frontendschalenteil (5) festgelegten und den oberen Stoßfängerquerträgerrand übergreifenden Deformations-Formteil (7) abstützbar ist.
Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einem Frontend nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Frontendschalenteil (5) Seitenwangenbereiche aufweist und in einem zweischaligen Seitenwangenaufbau (16) entsprechende plattenförmige Deformations-Formteile (17) eingesetzt sind.
Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einem Frontend nach Anspruch 1 oder 2, 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.
Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einem Frontend nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Deformations-Formteil (7, 17) eine Schaum- und/oder Gitter- und/oder Wabenstruktur aufweist und aus Kunststoffmaterial besteht.