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Die
Erfindung betrifft ein Frontmodul für einen Kraftwagen nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Moderne
Fahrzeugkarosserien werden aus einer sehr hohen Anzahl von einzelnen
Baugruppen vollautomatisch – sehr
präzise – in der
Regel durch Schweißverfahren
aneinander gefügt.
Trotz der hohen Präzision
bei den Fügeverfahren
kommt es aufgrund der hohen Komplexität der Fahrzeugkarosserie dennoch
zu Toleranzen, die an verschiedenen Stellen der Karosserie wieder
ausgeglichen werden müssen.
Insbesondere das Frontmodul, an dem wiederum verschiedene Aggregate
und äußere Anbauteile
der Karosserie befestigt sind, muss exakt in die Karosserie eingepasst
werden.
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Dabei
ist es grundsätzlich
bereits bekannt, Frontmodule so auszugestalten, dass sie bei der Montage
Toleranzen ausgleichen können.
Es hat sich jedoch noch kein geeignetes Konzept ergeben, die Einstellung
eines Frontmoduls bezüglich
eines Toleranzausgleiches möglichst
einfach an wenigen Ausgleichsstellen umfassend zu gestalten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Toleranzausgleich eines
Frontmoduls einer Fahrzeugkarosserie möglichst einfach und vielseitig zu
gestalten.
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Die
Lösung
der Aufgabe besteht in einem Frontmodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Gemäß dem Patentanspruch
1 weist das Frontmodul für
einen Kraftwagen einen oberen Querträger und ein unteres Frontmodulteil
auf. Der obere Querträger
ist durch mindestens eine Stützvorrichtung
auf dem unteren Frontmodulteil abgestützt. Dabei ist die Stützvorrichtung
so ausgestaltet, dass sie zwei miteinander verschraubte Stützkonsolen umfasst.
Ferner ist die Stützvorrichtung
mit den zwei Stützkonsolen
zumindest mit dem oberen Querträger oder
mit dem unteren Frontmodulteil verschraubt. Dabei ist mindestens
eine Verschraubung so ausgestaltet, dass ein Toleranzausgleich in
zumindest eine Raumrichtung erfolgen kann.
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Durch
die Aufteilung der Stützvorrichtung zwischen
dem Querträger
und dem unteren Frontmodulteil in zwei einzelne Stützkonsolen
besteht die Möglichkeit,
durch gezielte Ausgestaltung der Stützkonsolen einen Toleranzausgleich
zu schaffen, der in mindestens eine, bevorzugt in alle drei Raumrichtungen
erfolgen kann.
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Dabei
kann in einer Ausgestaltungsform der Erfindung die untere Stützkonsole
eine Verschiebung, also einen Toleranzausgleich in Fahrzeuglängsrichtung,
der so genannten x-Richtung gewährleisten.
In einer anderen Ausgestaltungsform können zusätzlich die untere Stützkonsole
und eine obere Stützkonsole
in Höhenrichtung
zueinander verschiebbar angeordnet sein. Die Höhenrichtung, also die Richtung
senkrecht zur Fahrbahnebene wird im Weiteren als z-Richtung bezeichnet.
Ferner kann die obere Stützkonsole
mit dem oberen Querträger so
verschraubt sein, dass hierbei ein Toleranzausgleich in einer Fahrzeugquerrichtung
(y-Richtung) und in x-Richtung erfolgen kann. Der Toleranzausgleich
durch die Verschraubung erfolgt bevorzugt durch Langlöcher durch
die eine Schraubverbindung geführt
ist.
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Das
untere Frontmodulteil umfasst in einer weiteren Ausgestaltungsform
der Erfindung einen so genannten Biegeträger und mindestens eine Crashbox.
Hierbei kann die Stützvorrichtung
an der Crashbox befestigt sein. Zur Erhöhung der Steifigkeit des Frontmoduls
kann es zweckmäßig sein,
die obere und/oder untere Stützkonsole
in Form eines Fachwerkprofils, beispielsweise eines Stangpressprofils auszugestalten.
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Weitere
Toleranzausgleiche können
in der Verbindung des unteren Frontmodulteils, also zwischen dem
Biegeträger
und der Crashbox erfolgen. Hierbei ist bevorzugt ein Toleranzausgleich
in y-Richtung und in z-Richtung vorgesehen.
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Ferner
kann die Crashbox noch mit einem vorderen Längsträger verschraubt sein, wobei
sich hierbei wiederum ein Toleranzausgleich in Fahrzeug-Längsrichtung
und in Höhenrichtung
(z-Richtung) ergibt.
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Weitere
bevorzugte Ausgestaltungsformen und weitere Merkmale der Erfindung
werden anhand der folgenden Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
Explosionsdarstellung der einzelnen Bauteile eines Frontmoduls,
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2 ein
Frontmodul in zusammengesetzter Form und
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3 eine
vergrößerte Darstellung
des Frontmoduls in 2 im Bereich einer Stützvorrichtung.
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In 1 ist
eine Explosionsdarstellung der einzelnen Bauteile eines Frontmoduls 2 gegeben. Zur
Orientierung sind in den 1 und 3 jeweils ein
Koordinatenkreuz angegeben, wobei im Weiteren die folgende Terminologie
verwendet wird:
Die Höhenrichtung
(z-Richtung) verläuft
senkrecht zur Straßenebene.
Die Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung)
verläuft
entlang des Fahrzeuges und die Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung)
verläuft
quer zum Fahrzeug.
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Das
Frontmodul 2 umfasst einen oberen Querträger 4,
einen Biegeträger 14 im
unteren Bereich des Frontmoduls 2, sowie in dieser Ausgestaltung
zwei Crashboxen 16, die mit dem Biegeträger 14 verschraubt
sind. Biegeträger 14 und
die Crashboxen 16 bilden zusammen ein unteres Frontmodulteil 6.
Ferner umfasst das Frontmodul 2 zwei Zugstreben 18,
einen Sicherungsbügel 20 sowie zwei
Stützvorrichtungen 8,
die den oberen Querträger 4 auf
dem unteren Frontmodulteil 6 abstützen. Die Stützvorrichtung 8 ist
wiederum aus zwei Stützkonsolen,
nämlich
einer oberen Stützkonsole 10 und einer
unteren Stützkonsole 12 zusammengesetzt.
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In 2 ist
das Frontmodul 2 in zusammengebauter Form dargestellt.
Dabei verlaufen der obere Querträger 4 und
der Biegeträger 14 im
Wesentlichen in y-Richtung. Sie werden seitlich durch die Stützstreben 18 flankiert
und durch diese verbunden. Die Verbindung erfolgt über Flanschflächen, die
bevorzugt miteinander verschraubt sind. Ferner ist der Biegeträger 14 in
x-Richtung mit den Crashboxen 16 verschraubt. Bei dieser
Verschraubung, die bevorzugt über
Langlöcher
erfolgt, kann ein Toleranzausgleich sowohl in y-Richtung als auch
in z-Richtung erfolgen.
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Der
obere Querträger 4 ist
durch die Stützvorrichtung 8,
die die obere Stützkonsole 10 und
die untere Stützkonsole 12 umfasst,
auf den Crashboxen 16 abgestützt. Die Crashboxen werden
so bezeichnet, da sie bei einem Frontalaufprall geeignet sind, durch
eine ganz besondere geometrische Gestaltung, möglichst viel Energie des Aufpralls
aufzunehmen und durch Deformation zu verzehren.
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Ferner
ist noch zwischen dem oberen Querträger 4 und dem Biegeträger 14 ein
Sicherungsbügel 20 vorgesehen.
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Das
zusammengebaute Frontmodul 2 wird wiederum an einer hier
nicht dargestellten Fahrzeugkarosserie befestigt. Dabei werden die
Crashboxen 16 an einen hier nicht dargestellten vorderen
Längsträger angebracht,
in dem sie auf diesen Längsträger bevorzugt
aufgesteckt werden und verschraubt werden. Hierbei kann wiederum
ein Toleranzausgleich bezüglich
der x-Richtung erfolgen. Der obere Querträger ist karosserieseitig mit
zwei Flanschflächen 22 an
einem oberen Längsträger angebracht
und mit diesem bevorzugt verschraubt.
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In 3 ist
die Verbindung zwischen dem oberen Querträger und der Crashbox aus 2 detaillierter
dargestellt. Diese Abstützung
erfolgt durch die Stützvorrichtung 8.
Die Stützvorrichtung 8 umfasst
wiederum zwei Stützkonsolen,
nämlich
die obere Stützkonsole 10 und
die untere Stützkonsole 12.
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Die
untere Stützkonsole 12 ist
hierbei auf der Crashbox 16 in der Art durch eine Verschraubung montiert,
dass ein Toleranzausgleich in x-Richtung erfolgen kann, wie der
Pfeil entlang der Crashbox darstellt. An der Oberseite der unteren
Stützkonsole 12 ist
die obere Stützkonsole 10 angeschraubt.
Diese Verschraubung gewährleistet
einen Toleranzausgleich in z-Richtung, wie der Pfeil nach oben im Übergangsbereich
zwischen den beiden Stützkonsolen 10 und 12 veranschaulicht.
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Die
obere Stützkonsole 10 ist
wiederum mit dem oberen Querträger 4 verbunden,
wobei ein Toleranzausgleich sowohl in x-Richtung als auch in y-Richtung
möglich
ist, wie dies durch das Kreuz im oberen Bereich der oberen Stützkonsole 10 dargestellt
ist.
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Insbesondere
durch die Ausgestaltung der Stützkonsole 8 ist
es möglich,
das Frontmodul an die Karosserie anzusetzen und in einem lokal eng
begrenzten Raum nämlich
im Bereich der Stützkonsolen,
den Toleranzausgleich für
das gesamte Frontmodul vorzunehmen. Allein durch Anpassung der Stützvorrichtung 8 kann
das gesamte Frontmodul 2 in alle Raumrichtungen justiert
werden. Die Stützkonsolen 10 und 12 sind
bevorzugt als Fachwerkprofil ausgestaltet, wodurch die Stützkonsolen 10 und 12 ein vergleichsweise
geringes Gewicht aufweisen und dabei eine sehr hohe Festigkeit bzw.
Steifigkeit bieten.
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Durch
die beschriebene Konstruktion des Frontmoduls 2 ist es
möglich,
verschiedene Materialkonzepte zu verfolgen. So ist es möglich, das
Frontmodul je nach Fahrzeug aus einer Kombination aus Stahl, Aluminium
und/oder Kunststoff darzustellen. Durch die verwendete Profilbauweise
kann zudem das Fahrzeuggewicht reduziert werden. Insbesondere die
als Fachwerkprofil ausgestalteten Stützkonsolen 10, 12 können in
vorteilhafter Weise als Leichtmetall-Strangpressprofile hergestellt
werden.
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Durch
das in vielen Teilen verschraubte Frontmodul ist auch der Austausch
einzelner Komponenten nach einem Unfall einfacher zu gestalten. Dies
wiederum wirkt sich vorteilhaft auf die Reparaturkosten aus, was
wiederum im Weiteren günstigere Kasko-Einstufungen für das betroffene
Fahrzeug zur Folge hat.
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Ferner
ist es durch das geschraubte Frontmodul 2 möglich, dieses
in einer größeren Anzahl von
verschiedenen Fahrzeugvarianten einzusetzen da in einfacher Weise
auf die unterschiedlichen Geometrien verschiedener Fahrzeugkarosserien
reagiert werden kann. Durch die vielseitigere Einsetzbarkeit werden
wiederum Produktionskosten reduziert.