DE102005050951A1

DE102005050951A1 - Anbindungsknoten am Stirnwandbereich eines Karosserievorderbaus eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102005050951A1
Application number: DE200510050951
Authority: DE
Inventors: Werner Holl; Thomas Milde; Tobias Urban
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2005-10-25
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2025-10-26
Also published as: DE102005050951B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Karosserievorderbau (10) eines Kraftfahrzeuges, mit einer den Karosserievorderbau zur Fahrgastzelle hin abschließenden Stirnwand (17), einem Scheibenquerträger (11) am oberen Stirnwandbereich sowie einem Stirnwandquerträger (12) am unteren Stirnwandbereich, wobei an dem Scheibenquerträger (11) und/oder an dem Stirnwandquerträger (12) zumindest einen Anbindungsknoten (13) rohbaufest angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Karosserievorderbau eines Kraftfahrzeuges, mit einer den Karosserievorderbau zur Fahrgastzelle hin abschließenden Stirnwand, einem Scheibenquerträger am oberen Stirnwandbereich sowie einem Stirnwandquerträger am unteren Stirnwandbereich.

Derartige Karosserievorderbauten sind dem Fachmann auf dem Gebiet der Fahrzeugkonstruktion hinreichend bekannt. Teil der Karosserievorderbauten sind Längsträger, die sich von einem vorderen Querträger zum Stirnwandbereich, dass heißt in Richtung Scheibenquerträger oder Stirnwandquerträger, hin erstrecken. Die Längsträger sind in der Regel an den Seitenflanken des Kraftfahrzeuges, parallel zu den Kotflügeln, angeordnet, so dass sie die eingeleiteten Kräfte an die Bodenstruktur, insbesondere die Türschweller, ableiten können. Bei größeren Krafteinleitungen infolge eines Frontalunfalls können die Längsträger jedoch nicht immer eine ausreichende Kraftabstützung bzw. Kraftweiterleitung gewährleisten, so dass der Längsträger sich aufstellen kann und eine Deformation der Stirnwand des Karosserievorderbaus nicht ausgeschlossen und ein Eindringen der Stirnwand in die Fahrgastzelle möglich ist.

Aus der EP 1 234 751 A2 ist ein Karosserievorderbau für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem die Rahmenaufstellung infolge einer durch einen Frontalunfall bedingten Krafteinleitung in den oder die Längsträger des Karosserievorderbaus im wesentlichen reduziert und eine durch das Rahmenverhalten des Karosserievorderbaus hervorgerufene Stirnwand-Intrusion im Wesentlichen ausgeschlossen werden soll. Dies soll bei dem Karosserievorderbau gemäß der EP 1 234 751 A2 dadurch erfolgen, dass zwischen dem Längsträger, hier Rahmenträger genannt, und der oberen Stirnwand eine Druckstrebe vorgesehen ist, wobei die Druckstrebe einen die Stirnwand aussteifenden Druckaufnahmebereich umfasst, der einen zum Karosserievorderbau abschließenden Bereich der Stirnwand wenigstens teilweise flächig bedeckt.

Nachteilig bei einem derartigen Karosserievorderbau ist es, dass die Druckstreben relativ kompliziert und passformgenau ausgebildet sein müssen, um eine hinreichende Unterstützung bei der Kraftableitung infolge eines Frontalunfalls zu bilden. Die Druckstrebe muss bei jedem Fahrzeugtyp individuell an den entsprechenden Karosserievorderbau angepasst sein. Dies erfordert einen hohen Herstellungsaufwand und entsprechend hohe Herstellungskosten. Nachteilig bei einem derartigen Karosserievorderbau ist ferner, dass bei Krafteinwirkungen auf höher angeordnete Trägerelemente, wie beispielsweise einen oberen inneren Längsträger, keine ausreichende Kraftweiterleitung möglich ist, so dass diese höher angeordneten Trägerelemente bei Frontalunfällen oder Zusammenstößen schräg zum Kotflügel durch das Rahmenverhalten des Karosserievorderbaus eine Deformation der Stirnwand des Karosserievorderbaus nicht ausschließen und ein Eindringen der Stirnwand in die Fahrgastzelle nicht hinreichend sicher verhindern können.

Die zuvor beschriebenen Nachteile des aus der EP 1 234 751 A2 bekannten Karosserievorderbaus sollen durch die nachfolgend beschriebene Erfindung vermieden werden. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde auf einfache und kostengünstige Weise eine effektive Kraftweiterleitung der bei einem Frontalunfall oder Unfall mit teilweise Überdeckung bedingten Krafteinleitung auf verschiedene tragende Bauteile des Karosserievorderbaus im Stirnwandbereich, um eine Intrusion der Stirnwand in die Fahrgastzelle des Kraftfahrzeuges zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch einen Karosserievorderbau eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch einen Karosserievorderbau eines Kraftfahrzeuges, mit einer den Karosserievorderbau zur Fahrgastzelle hin abschließenden Stirnwand, einem Scheibenquerträger am oberen Stirnwandbereich sowie einem Stirnwandquerträger am unteren Stirnwandbereich, bei dem an dem Scheibenquerträger und/oder an dem Stirnwandquerträger zumindest ein Anbindungsknoten, insbesondere zur Anbindung von Profilen, rohbaufest angeordnet ist. Hierdurch wird auf eine einfache und kostengünstige Weise eine effektive Kraftweiterleitung der bei einem Frontalunfall oder Unfall mit teilweise Überdeckung bedingten Krafteinleitung auf verschiedene tragende Bauteile des Karosserievorderbaus im Stirnwandbereich ermöglicht, so dass eine Intrusion der Stirnwand in die Fahrgastzelle des Kraftfahrzeuges verhindert wird.

Rohbaufest bedeutet im Sinne dieser Erfindung, dass das oder die erfindungsgemäße(n) Anbindungsknoten stoffschlüssig mit dem Scheibenquerträger und/oder dem Stirnwandquerträger verbunden sind. Als Stoffschluss ist eine Schweißverbindung vorgesehen. Durch die Schweißverbindung des Anbindungsknotens mit dem Scheibenquerträger und/oder dem Stirnwandquerträger ist eine hohe Steifigkeit zwischen diesen Bauteilen gegeben. Insbesondere sind keine Verstärkungselemente, beispielsweise Verstärkungsbleche und dergleichen, notwendig, die bei einer Schraubverbindung an den Verbindungsstellen vorzusehen wäre.

Bevorzugt weist der Anbindungsknoten mindestens drei, besonders bevorzugt mindestens fünf, Anbindungsstellen auf. Mindestens eine der Anbindungsstellen wird über eine Schweißverbindung mit dem Scheibenquerträger verbunden und dadurch die rohbaufeste Anbindung erzeugt. Die weiterhin vorgesehenen Anbindungsstellen können insbesondere Aufnahmen beziehungsweise Aussparungen sein, über die Schraubverbindungen zu dem Anbindungsknoten geschaffen werden können. Die Anbindungsstelle kann aber beispielsweise auch ein Verbindungsblech darstellen. Weiterhin kann die Anbindungsstelle eine Fläche zur Erzeugung einer weiteren Schweißverbindung sein. Die Anbindungsstellen dienen insbesondere zur Anbindung an den Scheibenquerträger, sowie zur Anbindung an Domstreben und zur Anbindung weiterer Abstützungen, insbesondere Abstützungen zwischen dem Scheibenträger und dem Stirnwandquerträger.

Der Anbindungsknoten weist vorteilhafter Weise mindestens drei Seitenflächen auf. Diese Flächen können insbesondere ebene Flächen oder aber eine, einem Profil, insbesondere dem Scheibenquerträgerprofil angepasste, Form aufweisen. Hierdurch lässt sich dieses zu einen leicht an dem Scheibenquerträger und/oder dem Stirnwandquerträger verschweißen. Zum anderen können Druckstreben, beispielsweise die Domstreben, und insbesondere die Abstützungen zwischen dem Scheibenquerträger und dem Stirnwandquerträger leicht an der Anbindungsknoten befestigt werden. Die Druckstreben und die Abstützungen können dabei ebenfalls an dem Anbindungsknoten verschweißt werden, um eine besonders hohe Steifigkeit der Karosserie zu erlangen. Sie können aber auch als Montageteile ausgebildet sein, so dass sie besonders leicht an dem Anbindungsknoten befestigt und entsprechend gelöst werden können. Idealerweise weist der Anbindungsknoten Löcher zur Aufnahme von Schraubelementen auf. Hierdurch können die Druckstreben und die Abstützungen oder auch Verbindungsbleche, die jeweils entsprechende fluchtende Löcher aufweisen, durch Schraubverbindungen leicht an dem Anbindungsknoten lösbar befestigt werden. Die Druckstreben und die Abstützungen sind vorteilhafter Weise als Hohlprofile ausgebildet.

Der Anbindungsknoten ermöglicht auf einfache Art und Weise die Verbindung von Abstützungen und Druckstreben innerhalb des Motorraumes mit den Karosserieteilen im Stirnwandbereich, das heißt dem Scheibenquerträger und/oder dem Stirnwandquerträger. Der Anbindungsknoten dient als Verbindungsknoten von zusätzlichen Abstützungen und Druckstreben, wie beispielsweise Domstreben, zu dem Scheibenquerträger und/oder dem Stirnwandquerträger. Der Anbindungsknoten, der so genannte Verbindungsknoten, kann hierbei zum einen über vorgesehene Domstreben, die kraft- und/oder stoffschlüssig mit dem Anbindungsknoten verbunden sind, Lastpfade zu dem Scheibenquerträger bilden und kann zum anderen die auftretenden Kräfte über eine oder mehrere Abstützungen, die kraft- und/oder stoffschlüssig mit dem Anbindungsknoten und dem Stirnwandquerträger verbunden sind, in den Stirnwandquerträger weiterleiten. Vorzugsweise werden die Domstreben an dem Anbindungsknoten über Schraubverbindungen befestigt, da dadurch eine einfache Demontage zur Service-Zwecken möglich ist.

Durch den erfindungsgemäßen Anbindungsknoten ist eine einfache und effektive Verteilung der Kräfte, die durch einen Frontcrash über die Domstrebe(n) eingeleitet werden, in einem oberen und in einen unteren Lastpfad möglich. Des Weiteren wirken sich die zusätzlichen Abstützungen, die vorzugsweise an dem Anbindungsknoten angeordnet sind, positiv auf die Karosseriesteifigkeit aus. Abhängig von der Position des Anbindungsknotens, dass heißt am Scheibenquerträger oder am Stirnwandquerträger, verlaufen die zusätzlichen Abstützungen nach oben oder nach unten. Sitzt der Anbindungsknoten an dem Stirnwandquerträger, so verlaufen die Abstützungen von dem Anbindungsknoten zu dem höher angeordneten Scheibenquerträger. Sitzt der Anbindungsknoten an dem Scheibenquerträger, so verlaufen die Abstützungen von dem Anbindungsknoten zu dem tiefer angeordneten Stirnwandquerträger. Die Abstützungen können beispielsweise auch direkt zu den A-Säulen der Karosserie des Kraftfahrzeuges verlaufen.

Die Abstützungen stellen vorzugsweise Profilabstützungen dar. Diese können ein Gussprofil, ein Strangpressprofil oder aber ein Blechprofil darstelle. Durch die Bereitstellung einer solchen Profilabstützung, die an dem erfindungsgemäßen Anbindungsknoten befestigt werden kann und zwischen dem Scheibenquerträger und dem Stirnwandquerträger verläuft, wird eine im wesentlichen senkrechte Abstützung im Bereich der Stirnwand geschaffen, die die Karosseriesteifigkeit erheblich verbessert.

Der erfindungsgemäße Anbindungsknoten kann an unterschiedlichen Stellen des Scheibenquerträgers und/oder des Stirnwandquerträgers, das heißt zwischen den beiden A-Säulen der Fahrgastzelle, sitzen. Besonders vorteilhaft ist ein Karosserievorderbau eines Kraftfahrzeuges, bei dem der Anbindungsknoten in der Mitte des Scheibenquerträgers und/oder des Stirnwandquerträgers sitzt. Hierdurch kann eine gleichmäßige Kraftweiterleitung gewährleistet werden. Die Druckstreben, insbesondere Domstreben, und die Abstützungen verlaufen sternförmig zu dem Anbindungsknoten bzw. von diesem weg, so dass eine optimale Kraftweiterleitung gewährleistet wird. Durch die Anordnung des Anbindungsknotens in der Mitte des Scheibenquerträgers und/oder des Stirnwandquerträgers kann der Karosserievorderbau symmetrisch ausgebildet werden, so dass eingeleitete Kräfte bei Frontalunfällen und auch bei Unfällen schräg zum Kotflügel gleichmäßig gut abgeleitet werden. Je nach gewünschter Steifigkeit des Karosserievorderbaus können auch mehrere Anbindungsknoten an dem Scheibenquerträger und/oder dem Stirnwandquerträger vorgesehen sein.

Der Anbindungsknoten kann aus verschiedensten metallischen Legierungen ausgebildet sein. Bevorzugt ist ein Karosserievorderbau eines Kraftfahrzeuges, bei dem der Anbindungsknoten aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet ist. Durch die Verwendung von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für den Anbindungsknoten weist dieses ein geringes Gewicht auf, wodurch das Gesamtgewicht des Kraftfahrzeuges nur geringfügig erhöht wird.

Bevorzugt ist ein Karosserievorderbau eines Kraftfahrzeuges, bei dem auch der Anbindungsknoten als Hohlprofil ausgebildet ist. Hierdurch kann eine weitere Gewichtseinsparung erzielt werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels eines erfinderischen Karosserievorderbaus eines Kraftfahrzeuges im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung ersichtlich.

Es zeigt:
1: eine perspektivische Ansicht eines Karosserievorderbaus eines Kraftfahrzeuges mit erfindungsgemäßem Anbindungsknoten.
In der 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Karosserievorderbaus 10 eines Kraftfahrzeuges, mit einer den Karosserievorderbau 10 zur Fahrgastzelle hin abschließenden Stirnwand 17, einem Scheibenquerträger 11 am oberen Stirnwandbereich sowie einem Stirnwandquerträger 12 am unteren Stirnwandbereich, bei dem an dem Scheibenquerträger 11 ein Anbindungsknoten 13 rohbaufest angeordnet ist, dargestellt. Der Anbindungsknoten 13 ist mittig an dem Scheibenquerträger 11 verschweißt. Der Anbindungsknoten 13 weist im Wesentlichen einen dreieckförmigen Querschnitt auf, wobei eine Seitenfläche, beziehungsweise Mantelfläche 16 zur Befestigung an dem Scheibenquerträger 11 dient, während an einer anderen Mantelfläche 16 Abstützungen 15 vorgesehen sind, die zu dem tiefer angeordneten Stirnwandquerträger 12 hin verlaufen. Die dritte Mantelfläche 16 des Anbindungsknotens 13 dient zur Befestigung von Druckstreben 14, insbesondere Domstreben, die vorzugsweise quer im Motorraum verlaufen.
An jeder Seitenfläche 16 ist bei der dargestellten Ausführungsform mindestens eine Anbindungsstelle gegeben. An der oberen, dem Scheibenquerträger 11 zugewandten Seitenfläche 16 ist die Anbildungsstelle durch eine Profilierung gebildet, die der Form des Scheibenquerträgerquerschnitts entspricht. An dieser Stelle kann der Anbindungsknoten 13 mit dem Scheibenquerträger 11 verschweißt werden. An der nach vorne gewandten Seitenfläche 16 ist ein Verbindungsblech vorgesehen, das mit dem Anbindungsknoten 13 verschraubt ist. An dem Verbindungsblech können die Domstreben 14 angeschraubt oder angeschweißt sein. An der nach unten gewandten Seitenfläche 16 sind in der dargestellten Ausführungsform die Abstützungen 15 zu dem Stirnwandquerträger 12 angebracht. Diese Anbindung erfolgt vorzugsweise über Schweißverbindungen, da dadurch die Kraftweiterleitung zuverlässig erfolgen kann und eine Demontage zu Service-Zwecken bei diesen Abstützungen nicht notwendig ist.
Die Druckstreben 14 können an ihren anderen Enden an einer Kotflügelbank oder an einem Frontendträger angeordnet sein. Über die Druckstreben 14 können eingeleitete Kräfte zum Anbindungsknoten 13 und von diesem zum Scheibenquerträger 11 geleitet werden. D.h. der Anbindungsknoten 13 bildet zum einen über die Druckstrebe 14 einen Lastpfad zum Scheibenquerträger 11, zum anderen leitet der Anbindungsknoten 13 die auftretenden Kräfte über die Abstützungen 15 nach unten in den Stirnwandquerträger 12. Die erfindungsgemäße Anordnung des Anbindungsknotens 13, der Druckstreben 14 und der Abstützungen 15 im Bereich der Stirnwand 17 wirkt sich positiv auf die Karosseriesteifigkeit des Kraftfahrzeuges aus. Die Druckstreben 14 und die Abstützungen 15 laufen sternförmig zu bzw. von dem Anbindungsknoten 13 weg. Die Druckstreben 14 und die Abstützungen 15 sind vorteilhafterweise aus Hohlprofilen gebildet. Gleiches gilt für den Anbindungsknoten 13. Hierdurch kann das zusätzliche Gewicht gering gehalten werden.
Derartige Anbindungsknoten 13 lassen sich an einer Vielzahl verschiedener Fahrzeugkarosserieteile anordnen. So kann der Anbindungsknoten 13 auch im Bereich der Fahrzeugkarosserie zwischen der Fahrgastzelle und dem Kofferraum vorgesehen sein. Der erfindungsgemäße Karosserievorderbau 10 ist nicht nur in klassischen Personenkraftwagen, sondern beispielsweise auch in Lastkraftwagen einsetzbar.
Mit der vorliegenden Erfindung wird somit eine zuverlässige Verteilung der Kräfte, die durch das Fahrwerk oder durch einen Frontcrash über die Domstreben eingeleitet werden, in einen oberen und einen unteren Lastpfad möglich. Des Weiteren wirken sich die zusätzlichen Abstützungen positiv auf die Karosseriesteifigkeit aus.

Claims

Karosserievorderbau (10) eines Kraftfahrzeuges, mit einer den Karosserievorderbau (10) zur Fahrgastzelle hin abschließenden Stirnwand (17), einem Scheibenquerträger (11) am oberen Stirnwandbereich sowie einem Stirnwandquerträger (12) am unteren Stirnwandbereich, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Scheibenquerträger (11) und/oder an dem Stirnwandquerträger (12) zumindest ein Anbindungsknoten (13) rohbaufest angeordnet ist.
Karosserievorderbau (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anbindungsknoten (13) mindestens drei, vorzugsweise mindestens fünf Anbindungsstellen zum Anbinden von Profilen (14, 15) an den Anbindungsknoten (13) aufweist.
Karosserievorderbau (10) eines Kraftfahrzeuges nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anbindungsknoten (13) zumindest drei Seitenflächen (16) aufweist.
Karosserievorderbau (10) eines Kraftfahrzeuges nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Anbindungsknoten (13) zumindest eine Abstützung, insbesondere eine Profilabstützung befestigt ist, die sich zwischen dem Scheibenquerträger und dem Stirnwandquerträger erstreckt.
Karosserievorderbau (10) eines Kraftfahrzeuges nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anbindungsknoten (13) Löcher zur Aufnahme von Schraubelementen aufweist.
Karosserievorderbau (10) eines Kraftfahrzeuges nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anbindungsknoten (13) in der Mitte des Scheibenquerträgers (11) und/oder des Stirnwandquerträgers (12) sitzt.
Karosserievorderbau (10) eines Kraftfahrzeuges nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anbindungsknoten (13) als Hohlprofil ausgebildet ist.
Karosserievorderbau (10) eines Kraftfahrzeuges nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anbindungsknoten (13) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.