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Die Erfindung betrifft eine Frontstruktur eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit einem bodennahen, frontseitigen Spoilerelement, das bei einer in das Spoilerelement eingeleiteten Aufprallkraft durch ein rückwärtiges Abstützelement abgestützt ist, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Durch in jüngster Zeit verschärfte Bestimmungen zum Schutz von Fußgängern bei Unfällen mit Kraftfahrzeugen muss die Frontstruktur eines Kraftfahrzeugs derart konstruiert sein, dass bei Aufprall eines Fußgängers bestimmte Belastungen nicht überschritten werden. Zu Testzwecken wird ein sogenannter Impaktor verwendet, der aus einem unteren und einem oberen Beinteil besteht, wobei die Beinteile über ein ein Kniegelenk simulierendes Teil miteinander verbunden sind. Bei Aufprall des Impaktors auf die Frontstruktur eines Kraftfahrzeugs dürfen bestimmte Beschleunigungswerte nicht überschritten werden. Ferner darf der Winkel, um den sich das untere und das obere Beinteil bei einem Aufprall zueinander biegen, der sogenannte Kniebiegewinkel, einen Maximalwert nicht überschreiten.
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Aus verschiedenen Druckschriften ist es bekannt, zusätzlich zu dem in etwa auf Kniehöhe angeordneten Stoßfänger ein bodennahes Spoilerelement zu verwenden, mit dem das untere Beinteil des Impaktors zur Minimierung des Kniebiegewinkels abgestützt werden kann.
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So ist es beispielsweise aus der
DE 199 56 561 A1 bekannt, einen sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Querholm zu verwenden, der unterhalb eines Querträgers mit Stoßfängerfunktion angeordnet ist.
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Aus der
DE 101 54 113 A1 ist eine Frontstruktur eines Kraftfahrzeugs bekannt, die ebenfalls eine obere Stoßfängerstruktur und eine untere Stoßfängerstruktur aufweist. Auch aus der
DE 100 37 051 A1 ist ein bodennahes Spoilerelement bekannt.
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Um die in das Spoilerelement bei einem Aufprall eingeleiteten Kräfte in rückwärtiger Richtung abstützen zu können, ist aus der
DE 100 02 499 A1 bekannt, unterhalb eines Stoßfängers eine separate, als Fußgängerschutz bezeichnete Struktur vorzusehen. Diese weist ein sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckendes Profil auf, das über eine Vielzahl von Armen mit einem Frontendmodul verbunden ist.
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Aus der
DE 199 34 141 A1 ist es bekannt, einen bodennahen Spoiler an einer vergleichsweise einfachen, beispielsweise als Blech ausgebildeten Abstützung abzustützen.
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Aus der
DE 101 12 424 A1 ist es bekannt, einen bodennahen Spoilerbereich über ein frontseitiges Luftführungsteil mit Längs- oder Querträgern einer Fahrzeugstruktur zu verbinden.
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Aus der
WO 2004/071822 A1 geht eine gattungsgemäße Frontstruktur eines Kraftfahrzeugs hervor, welche ein bodennahes, frontseitiges Spoilerelement umfasst, das bei einer in das Spoilerelement eingeleiteten Aufprallkraft, insbesondere beim Anprall eines Fußgängers mit einem Unterschenkelbereich, durch ein rückwärtiges Abstützelement abgestützt ist, welches als Motorraumverkleidung ausgebildet ist. Das Spoilerelement weist eine Aufnahme für den vorderen Rand der Motorraumverkleidung auf, die in diese Aufnahme eingreift und mittels einer Rastverbindung fest mit dem Spoilerelement verbunden ist.
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Da die Motorraumverkleidung an ihrem in Fahrtrichtung gesehen hinteren Bereich über ein Halterungselement an einem Integralträger und somit an der Karosserietragstruktur befestigt ist, müssen enge Toleranzen eingehalten werden, was insbesondere für die Montage problematisch ist und insgesamt die Kosten für die Konstruktion erhöht.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Frontstruktur eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, mit der, wie aus dem Stand der Technik bekannt, ein bodennahes Spoilerelement wirksam abgestützt werden kann, bei dem jedoch auf die Verwendung zusätzlicher Bauteile weitestgehend verzichtet werden kann und die darüber hinaus toleranzunempfindlich ist.
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Zur Lösung der Aufgabe wird eine Frontstruktur mit dem Merkmal des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Bei dieser ist das bodennahe, frontseitige Spoilerelement rückwärtig durch die Motorraumverkleidung abgestützt. Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass auf eine zusätzliche Abstützstruktur verzichtet werden kann. Die Motorraumverkleidung dient im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nicht nur dazu, den Motorraum zu verkleiden oder ein Kraftfahrzeug möglichst strömungsgünstig zu gestalten, sondern auch dazu, im Falle eines Frontaufpralls das Spoilerelement abstützen zu können.
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Das Spoilerelement weist ein Anschlagelement für die Motorraumverkleidung auf. Hierdurch kann besonders gut sichergestellt werden, dass bei einem Aufprall die Aufprallkraft oder ein Teil der Aufprallkraft in definierter Weise in die Motorraumverkleidung eingeleitet werden kann. Das Anschlagelement dient also als Krafteinleitungselement für die Motorraumverkleidung.
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Das Anschlagelement ist in Fahrzeughochrichtung oberhalb des frontseitigen Endes der Motorraumverkleidung angeordnet. Dies ermöglicht es, dass die Motorraumverkleidung in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne und dabei ansteigend mit seinem frontseitigen Ende an das Anschlagelement herangeführt werden kann. Hierdurch bleibt der vordere Teil der Motorraumverkleidung für einen Betrachter von außen weitestgehend unsichtbar. Gleichzeitig kann eine für das Kraftfahrzeug strömungsgünstige Form geschaffen werden.
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Die Krafteinleitung wird weiter verbessert, indem die Motorverkleidung einen sich in Fahrzeughochrichtung bis unterhalb des Anschlagelements erstreckenden Anschlagabschnitt aufweist. Dieser kann durch Anlage an dem Anschlagelement des Spoilerelements eine gleichmäßige Kraftübertragung und somit Krafteinleitung in die Motorraumverkleidung gewährleisten.
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Es ist ferner vorgesehen, dass das Anschlagelement des Spoilerelements und der Anschlagabschnitt der Motorraumverkleidung im unbelasteten Zustand des Spoilerelements voneinander beabstandet sind. Hierdurch wird eine besonders montagegünstige, toleranzunempfindliche Konstruktion geschaffen. Das Spoilerelement kann dann Teil eines Frontmoduls sein, das vormontiert wird, so dass diese Montagegruppe der Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs zugeführt werden kann. An dieser Karosseriestruktur kann die Motorraumverkleidung unabhängig von der das Spoilerelement umfassenden Montagegruppe montiert werden. Im normalen, d. h. unbelasteten Zustand des Spoilerelements kann somit auch ein verschleißintensives Reiben zwischen dem Spoilerelement und der Motorraumverkleidung vermieden werden.
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Mit der erfindungsgemäßen Frontstruktur wird eine montagefreundliche Lösung geschaffen, die zudem preiswert ist und einen optimalen Fußgängerschutz gewährleistet.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Spoilerelement ein umfangseitig geschlossenes Profil auf. Hierdurch kann das Spoilerelement vergleichsweise steif ausgebildet sein, so dass auch das Spoilerelement ein gewisses Energieaufnahmevermögen bereitstellen kann. Somit kann sich bei einem Aufprall eines Fußgängers zunächst das Spoilerelement deformieren, wodurch ein erster Energieanteil abgebaut wird. Anschließend kann das deformierte Spoilerelement sich an der Motorraumverkleidung abstützen, wobei die Motorraumverkleidung wiederum abschnittsweise deformierbare Bereiche aufweist, wodurch ein weiterer Energieabbau erfolgen kann.
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Es ist vorteilhaft, wenn das Spoilerelement zumindest abschnittsweise mit Schaum hinterfüttert oder gefüllt ist. Hierdurch kann eine Deformationscharakteristik bestimmt werden, die so geschaffen ist, dass das untere Beinteil eines Impaktors bei einem Aufprall eine möglichst geringe Beschleunigung erfährt.
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Um die Steifigkeit und das Deformationsverhalten des Spoilerelements besonders gut definieren zu können, kann das Spoilerelement durch Verrippungen verstärkt sein.
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Eine besonders zuverlässige Krafteinleitung in die Motorraumverkleidung ist gewährleistet, wenn das Anschlagelement als sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Leiste ausgebildet ist. Diese Leiste kann abschnittsweise unterbrochen sein, jedoch ist es vorteilhaft, wenn in Fahrzeugquerrichtung ausgehend vom Spoilerelement mehrere Krafteinleitungspunkte oder Bereiche für die Motorraumverkleidung zur Verfügung stehen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Motorraumverkleidung zweischalig ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass eine steife Motorraumverkleidung geschaffen werden kann, dessen Deformationscharakteristik gut einstellbar ist.
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Auch die Motorraumverkleidung kann zumindest abschnittsweise mit Schaum hinterfüttert oder gefüllt sein. Insbesondere bei einer zumindest abschnittsweise geschlossenen, mehrschaligen Konstruktion ergibt sich so eine steife und leichte Struktur mit einem hohen Flächenträgheitsmoment.
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Um das Deformationsverhalten der Motorraumverkleidung optimal einstellen zu können, ist es auch bei dieser möglich, Verrippungen vorzusehen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Verrippungen auf der dem Motorraum zugewandten Seite der Motorraumverkleidung angeordnet sind. Hierdurch bleiben die Verrippungen für einen Betrachter unsichtbar und beeinflussen die Strömungscharakteristik des Kraftfahrzeugs nicht oder nur unwesentlich.
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Wenn die dem Motorraum abgewandte Seite der Motorraumverkleidung glattflächig ausgebildet ist, kann eine Form mit geringem Strömungswiderstand geschaffen werden.
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Es ist vorgesehen, dass sich die Motorraumverkleidung zumindest abschnittsweise unterhalb des Motorraums erstreckt. Es ist im Rahmen der Erfindung aber auch möglich, dass sich die Motorraumverkleidung zumindest abschnittsweise in Fahrzeuglängsrichtung vor, hinter und/oder seitlich des Motorraums erstreckt.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in der Zeichnung dargestellt sind, näher beschrieben.
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Dabei zeigen:
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1 in perspektivischer Ansicht eine Schnittdarstellung einer Frontstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einem vor der Frontstruktur des Kraftfahrzeugs angeordneten Beinimpaktor;
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2 eine der 1 entsprechende Ansicht während des Aufpralls des Beinimpaktors auf die Frontstruktur; und
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3 eine Schnittansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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In 1 ist die Frontstruktur eines Kraftfahrzeugs insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet. Der in 1 gewählte Schnitt verläuft in einer Ebene, die durch die Fahrzeuglängsrichtung 4 und die Fahrzeughochrichtung 8 aufgespannt ist. In 1 ist die in Fahrtrichtung vordere, rechte Hälfte der Frontstruktur 2 dargestellt.
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Die Frontstruktur 2 weist ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnetes Frontend auf. Dieses umfasst einen oberen Stoßfänger 12 und ein bodennahes Spoilerelement 14. Der Stoßfänger 12 und das Spoilerelement 14 sind an einer gemeinsamen Tragstruktur 16 angeordnet. Die Tragstruktur 16 stützt sich auf Höhe des Stoßfängers 12 an einem in Fahrzeugquerrichtung 6 verlaufenden Querträger 18 ab. Der Querträger 18 wiederum stützt sich an einem in Fahrzeuglängsrichtung 4 verlaufenden Längsträger 20 ab. An dem Längsträger 20 ist eine Haltestruktur 22 befestigt, an der eine Motorraumverkleidung 24 befestigt ist.
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Der Stoßfänger 12 weist eine beispielsweise aus Kunststoff bestehende Außenhaut 26 auf, die einen Hohlraum zur Aufnahme eines Schaumkerns 28 begrenzt. Das Spoilerelement 14 ist ähnlich aufgebaut und weist eine Außenhaut 30, die beispielsweise aus Kunststoff bestehen kann, auf, die einen Hohlraum begrenzt, in dem ein Schaumkern 32 aufgenommen ist. Auf der in Fahrzeuglängsrichtung 4 hinteren Seite des Spoilerelements 14 ist ein rückwärtiges Profil 34 vorgesehen, dass mit der Außenhaut 30 verbunden ist, so dass insgesamt ein geschlossenes Profil entsteht, in dem der Schaumkern 32 aufgenommen ist. An das rückwärtige Profil 34 erstreckt sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung 6 und am oberen, rückwärtigen Ende des Spoilerelements 14 angeordnet, ein leistenförmiges Anschlagelement 36. Das Anschlagelement 36 ist über kleinere Rippen 38 gegenüber dem rückwärtigen Profil 34 versteift.
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Die Motorraumverkleidung 24 weist eine dem Motorraum abgewandte untere Schale 40 und eine dem Motorraum zugewandte obere Schale 42 auf. Die Schalen 40 und 42 sind miteinander verbunden und bilden eine vergleichsweise steife Struktur. Die Motorraumverkleidung 24 ist in einem mittleren, sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung 6 erstreckenden Bereich 44 versteift. Von diesem Versteifungsbereich 44 erstrecken sich in Fahrzeugslängsrichtung 4 nach vorne in Richtung auf das Spoilerelement 14 und in Fahrzeugslängsrichtung 4 nach hinten in Richtung auf die Haltestruktur 22 Verstärkungsrippen 46. Benachbart zum in Fahrzeugslängsrichtung vorderen Ende der in Fahrtrichtung vorderen Rippen 46 ist ein kantenförmig ausgebildeter Anschlagabschnitt 48 vorgesehen.
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In 1 ist direkt benachbart zum Frontend 10 ein insgesamt mit 50 bezeichneter Beinimpaktor symbolisch dargestellt. Dieser weist ein unteres Beinteil 52 auf, das über einen nicht näher dargestellten Gelenkbereich 54, das den Eigenschaften eines menschlichen Knies nachgebildet ist, mit einem oberen Beinteil 56 verbunden ist.
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Der Aufprall des Beinimpaktors 50 auf die Frontstruktur 2 ist in 2 dargestellt. Die Aufprallkraft auf das bodennahe Spoilerelement 14 ist mit dem Pfeil 58 symbolisiert.
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Das untere Beinteil 52 des Beinimpaktors 50 prallt in einem unteren Bereich auf das bodennahe Spoilerelement 14. Ein oberer Bereich des unteren Beinteils 52 (zum Gelenkbereich 54 benachbart) prallt auf den oberen Stoßfänger 12. Durch die Abstützung des unteren Beinteils 52 auf Höhe des Spoilerelements 14 ist der Kniebiegewinkel zwischen dem unteren Beinteil 52 und dem oberen Beinteil 56 vergleichsweise klein.
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Wenn das untere Beinteil 52 auf das Spoilerelement 14 prallt, verformt sich dessen Außenhaut 30 und dessen Schaumkern 32. Hierdurch kann ein erster Energieanteil abgebaut werden. Gleichzeitig bewegt sich das Spoilerelement 14 in Fahrzeuglängsrichtung 4 nach hinten. Hierdurch wird auch das Anschlagelement 36 nach hinten in Richtung auf die Motorraumverkleidung 24 bewegt. Das Spoilerelement 14 kann sich unabhangig von der Motorraumverkleidung 24 nach hinten bewegen, bis der Anschlagabschnitt 48 der Motorraumverkleidung 24 in Anlage mit dem Anschlagelement 36 kommt. Der Anschlagabschnitt 48 der Motorraumverkleidung 24 ist dann in dem zwischen dem rückwärtigen Profil 34 und dem Anschlagelement 36 gebildeten Eckbereich gefangen, so dass die Aufprallkraft 58 über das Spoilerelement 14 in die Motorraumverkleidung 24 eingeleitet werden kann.
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Ein weiterer Abbau der Aufprallenergie kann unter Verformung der mehrschaligen Motorraumverkleidung 24 erfolgen. Diese Verformung setzt sich bei einem besonders starken Aufprall bis zur Haltestruktur 22 fort, die ebenfalls verformt werden kann und somit imstande ist, Energie abzubauen.
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Die in 3 dargestellte Frontstruktur 2' unterscheidet sich von der Frontstruktur 2 gemäß 1 und 2 im Wesentlichen durch die Ausgestaltung des Spoilerelements 14'. Anstelle des rückwärtigen Profils 34 ist ein sich in Fahrzeugquerrichtung 6 erstreckender Einsatz 60 vorgesehen, der über einen Verbindungsabschnitt 62 an der Außenhaut 30' des Spoilerelements 14' fixiert ist. An den Verbindungsbereich 62 schließt sich ein Abschnitt 64 des Einsatzes an, der der Form der Außenhaut 30' im Wesentlichen angepasst ist. An den Abschnitt 64 schließt ein vertikaler Abschnitt 66 an, von dem horizontale, als Rippen 68 ausgebildete Rippen 68 abgehen, die das Spoilerelement 14' verstärken. Die oberste, der Motorraumverkleidung 24' zugewandte Rippe 68 bildet an ihrem freien Ende ein Anschlagelement 36', dass das Gegenstück zu einem Anschlagabschnitt 48' der Motorraumverkleidung 24' bildet.
