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Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Fahrzeugtechnik und betrifft nach ihrer Gattung einen Karosserievorderbau eines mit einer selbsttragenden Karosserie ausgestatteten Kraftfahrzeugs. Des Weiteren erstreckt sie sich auf ein mit einem solchen Karosserievorderbau ausgerüstetes Kraftfahrzeug.
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Stand der Technik
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Moderne Kraftfahrzeuge sind in der Regel mit einer selbsttragenden Karosserie versehen, die im Vergleich zu einer auf einem Rahmen aufgebauten Karosserie eine Gewichts- und Kostenreduktion ermöglicht. In der selbsttragenden Karosserie nehmen die Bauteile in ihrer Gesamtheit die eingeleiteten Kräfte auf, wobei die Steifigkeit der Karosserie durch hohle Blechquerschnitte (”Schalenbauteile”) und die kompakte Blechaußenhaut erreicht wird.
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In einer den Fachleuten beispielsweise aus der industriellen Serienfertigung bekannten Bauweise besitzen selbsttragende Karosserien einen die Fahrgastzelle nach unten hin abschließenden Unterboden, der über eine Mehrzahl Hochstreben (”A-, B-, C- und D-Säulen”) mit dem Fahrzeugdach verbunden ist. Der Unterboden besteht aus mehreren Modulen, die als Blechteile bei der Fahrzeugfertigung zusammengeschweißt werden. Durch eine quer zur Fahrzeuglängsrichtung angeordnete Stirnwand wird eine räumliche Trennung zwischen der Fahrgastzelle und dem Karosserievorderbau geschaffen.
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Zur Verdeutlichung wird unter Bezugnahme auf 4 eine den Fachleuten beispielsweise aus der industriellen Serienfertigung von Fahrzeugen des Typs ”Opel Insignia” bekannte Frontstruktur 100 eines Kraftfahrzeugs erläutert. In 4 ist zum Zwecke einer einfacheren Darstellung lediglich der linke Teil der Frontstruktur 100 gezeigt, wobei die Frontstruktur 100 einen zur Fahrzeugmittenachse symmetrischen Aufbau hat. Auf das Kraftfahrzeug bezogene Richtungen sind in üblicher Weise mit x, y, z angegeben, wobei die x-Richtung die Fahrzeuglängsrichtung, die y-Richtung die Fahrzeugquerrichtung und die z-Richtung die Fahrzeughochrichtung angeben. Die Vorwärtsfahrtrichtung entspricht der negativen x-Richtung (-x).
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In der an sich bekannten Bauweise umfasst die Frontstruktur 100 einen insgesamt mit der Bezugszahl 101 bezeichneten, gattungsgemäßen Karosserievorderbau, der auf jeder Fahrzeugseite mit einer Radeinbaustrebe 103 versehen ist, die sich von einer in Fahrzeughochrichtung (z) angeordneten A-Säule 102 nach vorne erstreckt. An die Radeinbaustrebe 103 ist ein aus mehreren flächigen Blechteilen zusammengesetztes Strukturbauteil angeschweißt, das allgemein als ”Radeinbau” 104 bezeichnet wird und als fahrzeugseitige Abdeckung des Fahrzeugrads dient. Am Radeinbau 104 ist ein nach oben hin vorstehender Federbeindom 105 zu erkennen, in dem sich das obere Ende eines Federbeins (nicht gezeigt) der Radaufhängung abstützt.
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Die A-Säule 102 ist mit einem im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung (x) sich erstreckenden, seitlichen Schweller 106 und mit einer die Fahrgastzelle und den Karosserievorderbau 101 trennenden Stirnwand 107 verschweißt. Die Stirnwand 107 erstreckt sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung (y). Sie kann zumindest gedanklich in einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt unterteilt werden, wobei der obere Abschnitt im Wesentlichen einen Armaturenbereich der Fahrgastzelle und der untere Abschnitt einen Pedalbereich der Fahrgastzelle vom Karosserievorderbau trennt. Die Stirnwand 107 ist mit einer Mehrzahl Öffnungen 114 versehen, welche einen Durchtritt von beispielsweise Lenksäule und Schaltgestänge, sowie eine Verbindung der im Karosserievorderbau 101 befindlichen Aggregate mit diversen Steuereinrichtungen ermöglichen. Heckseitig der Stirnwand 107 ist ein Teil der zwischen den beiden Schwellern 106 befindlichen Bodengruppe 108 zu erkennen.
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Weiterhin umfasst der Karosserievorderbau 101 zur Formung eines insgesamt mit der Bezugszahl 109 bezeichneten Vorderrahmens auf jeder Fahrzeugseite ein sich von der Stirnwand 107 nach vorne erstreckendes Vorderrahmenprofil 110. Die beiden Vorderrahmenprofile 110 sind an ihren freien Enden über einen Schlossquerträger 111 (”Stoßfänger”) miteinander verbunden, welcher gewöhnlich durch einen Frontspoiler (nicht gezeigt) verkleidet wird.
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Um eine gute Stabilität des Karosserievorderbaus 101 zu erreichen und die bei einem Frontalaufprall auftretenden Kräfte möglichst gleichmäßig im gesamten Karosserievorderbau 101 zu verteilen, ist der Radeinbau 104 auf jeder Fahrzeugseite über ein Anschlussstück 112 mit dem benachbarten Vorderrahmenprofil 110 verschweißt. Zudem ist jede Radeinbaustrebe 103 an ihrem freien Ende durch ein Verbindungselement 113 mit dem Vorderrahmenprofil 110 verschweißt. Das Verbindungselement 113 erstreckt sich in etwa quer zur Fahrzeuglängsrichtung (x).
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Aufgabenstellung
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Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen herkömmlichen Karosserievorderbau eines Kraftfahrzeugs mit selbsttragender Karosserie in vorteilhafter Weise weiterzubilden. Diese Aufgabe wird nach dem Vorschlag der Erfindung durch einen Karosserievorderbau eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche angegeben.
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Erfindungsgemäß ist ein Karosserievorderbau eines Kraftfahrzeugs gezeigt. Der Karosserievorderbau umfasst gattungsgemäß eine auf jeder Fahrzeugseite von einer A-Säule nach vorn führende Radeinbaustrebe und ein von einer Fahrgastzelle und Karosserievorderbau voneinander trennende Stirnwand nach vorn führendes Vorderrahmenprofil, wobei ein freies Ende der Radeinbaustrebe durch ein Verbindungselement mit dem Vorderrahmenprofil verbunden ist.
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Der erfindungsgemäße Karosserievorderbau zeichnet sich in wesentlicher Weise dadurch aus, dass das Verbindungselement einen die Radeinbaustrebe fluchtend verlängernden, strebenseitigen Endbereich, einen mit dem Vorderrahmenprofil unmittelbar verbundenen, profilseitigen Endbereich, sowie einen die beiden Endbereiche miteinander verbindenden, wenigstens abschnittsweise gekrümmten (ohne Eckbereich geschwungenen) Zwischenbereich umfasst.
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Durch das wenigstens abschnittsweise gekrümmte Verbindungselement, dessen Kontur in Verlaufsrichtung keine Ecke aufweist, wird auf jeder Fahrzeugseite eine stabile Verbindung zwischen der Radeinbaustrebe und dem Vorderrahmenprofil geschaffen, durch die die Festigkeit, Stabilität und Steifigkeit, insbesondere Torsionssteifigkeit, des Karosserievorderbaus verbessert ist. Weitere Vorteile sind in der Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Erfindung ausgeführt.
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Bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Karosserievorderbaus ist eine Erstreckungs- bzw. Verlaufsrichtung des profilseitigen Endbereichs in einem Winkel im Bereich von 70° bis 100°, insbesondere im Bereich von 80° bis 90°, in Bezug auf eine Erstreckungs- bzw. Verlaufsrichtung des strebenseitigen Endbereichs zur Fahrzeugmitte hin angestellt.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Karosserievorderbaus ist die Radeinbaustrebe aus einem ersten Strebenteil und einem zweiten Strebenteil zusammengesetzt, und das Verbindungselement ist aus einem ersten Elementteil und einem zweiten Elementteil zusammengesetzt. Hierbei ist der erste Strebenteil mit dem ersten Elementteil unmittelbar verbunden und der zweite Strebenteil mit dem zweiten Elementteil unmittelbar verbunden. In diesem Fall kann es von Vorteil sein, wenn der erste Strebenteil einen fahrzeuginnenseitigen Flächenabschnitt und der zweite Strebenteil einen fahrzeugaußenseitigen Flächenabschnitt der Radstrebe und der erste Elementteil einen fahrzeuginnenseitigen Flächenabschnitt und der zweite Elementteil einen fahrzeugaußenseitigen Flächenabschnitt des Verbindungselements umfasst. Weiterhin kann es von Vorteil sein, wenn im strebenseitigen Endbereich der erste Elementteil des Verbindungselements gegenüber dem zweiten Elementteil des Verbindungselements in Erstreckungsrichtung des strebenseitigen Endbereichs verlängert ist, wodurch die Montage in der industriellen Serienfertigung erleichtert ist.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Karosserievorderbaus ist der profilseitige Endbereich des Verbindungselements mit einem zumindest abschnittsweise umlaufenden Befestigungsflansch versehen, was eine einfache Montage des Verbindungselements am Vorderrahmenprofil ermöglicht.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Karosserievorderbaus ist das Vorderrahmenprofil aus einem mit einem Profil versehenen Profilabschnitt und einem den Profilabschnitt verschließenden, ebenen Schließabschnitt versehen ist, wobei der profilseitige Endbereich des Verbindungselements sowohl mit dem Profilabschnitt als auch mit dem Schließabschnitt verbunden ist. Durch diese Maßnahme wird eine besonders stabile Verbindung zwischen Vorderrahmenprofil und Verbindungselement geschaffen.
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Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf ein Kraftfahrzeug, das mit einem solchen Karosserievorderbau ausgestattet ist.
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Ausführungsbeispiel
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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird. Gleiche bzw. gleich wirkende Elemente sind mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Es zeigen
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1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Karosserievorderbaus eines Kraftfahrzeugs;
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2 eine perspektivische Ansicht des Karosserievorderbaus von 1 zur Veranschaulichung der Montage des Verbindungselements an der Radeinbaustrebe;
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3A–3B perspektivische Ansichten der strebenseitigen und profilseitigen Endbereiche des Verbindungselements des Karosserievorderbaus von 1;
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4 eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Frontstruktur eines Kraftfahrzeugs.
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4, worin eine herkömmliche Frontstruktur, einschließlich des frontseitig der Stirnwand angeordneten Karosserievorderbaus, eines Kraftfahrzeugs gezeigt ist, wurde bereits in der Beschreibungseinleitung ausführlich erläutert, so dass es sich erübrigt, hier nochmals darauf einzugeben.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Karosserievorderbaus, der insgesamt mit der Bezugszahl 1 bezeichnet ist, in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. 2 veranschaulicht die Montage des Karosserievorderbaus 1 von 1. In Einklang mit den herkömmlichen Richtungsbezeichnungen im Fahrzeugbau sind die Richtungen mit x, y, z angegeben. In 1 und 2 ist zum Zwecke einer einfacheren Darstellung lediglich ein Teil des Karosserievorderbaus 1 auf der linken Fahrzeugseite gezeigt, wobei der Karosserievorderbau 1 wie üblich zur Fahrzeugmittenachse symmetrisch aufgebaut ist.
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Der Karosserievorderbau 1 besteht aus verschiedenen Blechteilen, die in der industriellen Serienfertigung durch übliche Herstellungsverfahren geformt und beispielsweise durch Verschweißen miteinander verbunden sind. Denkbar ist jedoch auch, dass andere geeignete Verbindungstechniken, wie Nieten oder Clinchen, zur Verbindung der Blechteile eingesetzt werden.
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Demnach ist der Karosserievorderbau 1 auf jeder Fahrzeugseite mit einer Radeinbaustrebe 2 versehen, die sich von einer A-Säule (nicht gezeigt) im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung (x) nach vorn erstreckt. Jede Radeinbaustrebe 2 ist aus zwei miteinander verschweißten Blechteilen zusammengesetzt, nämlich einem Innenteil 3 und einem Außenteil 4. Der Innenteil 3 enthält einen innenseitigen Flächenabschnitt 7 und einen bodenseitigen Flächenabschnitt 8, während der Außenteil 4 einen dachseitigen Flächenabschnitt 5 und einen außenseitigen Flächenabschnitt 6 enthält. Die Flächenabschnitte von Innen- und Außenteil 3, 4 sind zumindest annähernd senkrecht zueinander angeordnet, wodurch sich ein kastenförmiges Hohlprofil der Radeinbaustrebe 2 ergibt.
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Die Radeinbaustreben 2 sind jeweils durch ihren Innenteil 3 mit einem aus einer Mehrzahl Blechteile zusammengesetzten Radeinbau 9 verbunden, der als fahrzeugseitige Abdeckung des Fahrzeugrads dient. Am Radeinbau 9 ist ein nach oben hin vorstehender Federbeindom 10 ausgebildet, in dem sich das obere Ende eines Federbeins (nicht gezeigt) der Radaufhängung abstützt.
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Der Karosserievorderbau 1 umfasst zur Formung eines insgesamt mit der Bezugszahl 11 bezeichneten Vorderrahmens auf jeder Fahrzeugseite ein von einer (nicht dargestellten) quer zur Fahrzeuglängsrichtung (x) angeordneten Stirnwand im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung (x) sich nach vorne erstreckendes Vorderrahmenprofil 12. Die beiden inner- und unterhalb der Radeinbaustreben 2 angeordneten Vorderrahmenprofile 12 des Vorderrahmens 11 sind an ihren freien Enden über einen (nicht dargestellten) Schlossquerträger miteinander verbunden. Sie bestehen jeweils aus einem in etwa U-förmig profilierten Profilabschnitt 13, der eine zur Fahrzeugaußenseite hin offene U-Form hat. Die Profilabschnitte 13 werden durch ein Schließblech 13 verschlossen, wodurch die Formstabilität, insbesondere Torsionssteifigkeit, der Vorderrahmenprofile 12 verbessert wird. Wie üblich kann der durch die beiden Vorderrahmenprofile 12 geformte Vorderrahmen 11 zum Tragen diverser Aggregate, wie Wärmetauscher, Motorlagerung, ABS-Halter und dergleichen dienen.
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Die Radeinbaustreben 2 sind jeweils durch ein Anschlussstück 15 mit dem auf derselben Fahrzeugseite befindlichen Vorderrahmenprofil 12 verschweißt. Weiterhin sind die Radeinbaustreben 2 jeweils durch ein Verbindungselement 16 mit den Vorderrahmenprofilen 12 verbunden. Das Verbindungselement 16 zeichnet sich durch eine von der Radeinbaustrebe 2 zum Vorderrahmenprofil 12 nach unten und innen geschwungene, knickfreie Form aus. Analog zu der aus Innen- und Außenteil zusammengesetzten Radeinbaustrebe 2 ist jedes Verbindungselement 16 aus zwei Teilen zusammengesetzt, nämlich einem in den Figuren überwiegend verdeckten Innenteil 17 und einem Außenteil 18. Hierbei enthält der Innenteil 17 einen innenseitigen Flächenabschnitt 21 und einen bodenseitigen Flächenabschnitt 22, während der Außenteil 18 einen dachseitigen Flächenabschnitt 19 und einen außenseitigen Flächenabschnitt 20 enthält. Die Flächenabschnitte von Innen- und Außenteil 17, 18 sind zumindest annähernd senkrecht zueinander angeordnet, wodurch sich ein kastenförmiges Hohlprofil des Verbindungselements 16 ergibt.
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Das Verbindungselement 16 kann zumindest gedanklich in einen strebenseitigen Endbereich 23 und einen profilseitigen Endbereich 24 zerlegt werden, die durch einen Zwischenbereich 25 miteinander verbunden sind. Der strebenseitige Endbereich 23 verlängert die Erstreckungsrichtung der Radeinbaustrebe 2 fluchtend nach vorn, wobei die Flächenabschnitte 20–24 des Verbindungselements 16 jeweils die gleich benannten Flächenabschnitte 5–8 der Radeinbaustrebe fluchtend verlängern. So mit geht die Radeinbaustrebe 2 knickfrei in das Verbindungselement 16 über. An den strebenseitigen Endbereich 23 schließt sich der Zwischenbereich 25 an, der sich geschwungen, knickfrei bis zum profilseitigen Endbereich 24 erstreckt und hierbei seine Erstreckungsrichtung vom strebenseitigen Endbereich 23 bis zum profilseitigen Endbereich 24 um beispielsweise ca. 90° ändert. Entsprechend der Erstreckungsrichtung der Radeinbaustrebe 2, welche sich zumindest annähernd in Fahrzeuglängsrichtung (x) nach vorn erstreckt, erstreckt sich der strebenseitige Endbereich 23 zumindest annähernd in Fahrzeuglängsrichtung (x). Der profilseitige Endbereich 24 erstreckt sich demnach in etwa in Fahrzeugquerrichtung (y). Gleichermaßen ist aber auch möglich, dass sich der profilseitige Endbereich (y) beispielsweise in einem Winkel im Bereich von 80°–90° zur Fahrzeuglängsrichtung (x) erstreckt. Wird die Verlaufsrichtung des Zwischenbereichs 25 vom strebenseitigen Endbereich 23 zum profilseitigen Endbereich 24 betrachtet, erstreckt sich der Zwischenbereich 25 zunächst überwiegend nach vorn und unten und geht dann in einem gekrümmten Bereich in den profilseitigen Endbereich 24 über, wobei alle Flächenabschnitte 20–23 entlang ihrer Erstreckungsrichtung knick- bzw. kantenfrei gekrümmt sind. Der profilseitige Endbereich 24 ist in etwa rechtwinklig mit dem Schließblech 14 des Vorderrahmenprofils 12 verbunden. Zu diesem Zweck ist der profilseitige Endbereich 24 mit einem umlaufenden Schweißflansch 26 versehen. Das Schließblech 14 selbst ist über einen weiteren Schweißflansch 27 des Profilabschnitts 13 mit diesem verbunden. Vorteilhaft ist es, wenn der Schweißflansch 26, das Schließblech 14 und der Schweißflansch 27 miteinander verschweißt sind, da hierdurch eine besonders hohe Festigkeit der miteinander verbundenen Bauteile erreicht wird.
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3A veranschaulicht den strebenseitigen Endbereich 23 und 3B den profilseitigen Endbereich 24 des Verbindungselements 16. Wie in 3A erkennbar ist, steht der Innenteil 17, d. h. der innenseitige Flächenabschnitt 21 und der bodenseitige Flächenabschnitt 22 des Verbindungselements 16 gegenüber dem Außenteil 18 in Erstreckungsrichtung zur Radeinbaustrebe 2 hin vor. Hierdurch ergibt sich ein Überlappungsbereich 28 für die Verbindung mit der Radeinbaustrebe 2, der beispielsweise eine Abmessung von ca. 30 mm hat. In 3B ist der als Randbord an den profilseitigen Endbereich 24 angeformte, umlaufende Schweißflansch 26 des Verbindungselements 16 gut erkennbar.
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Wie in 2 veranschaulicht ist, wird in der Montage des vormontierten Verbindungselements 16 zunächst der profilseitige Endbereich 24 an seinem Schweißflansch 26 mit dem Schließblech 14 des Vorderrahmenprofils 12 verschweißt. Anschließend wird das Innenteil 17 des Verbindungselements 16 mit dem vormontierten Innenteil 3 der Radeinbaustrebe 2 beispielsweise durch Einsatz einer Schweißzange 29 verschweißt, was durch den Überlappungsbereich 28 zwischen dem Innenteil 18 des Verbindungselements 16 und dem Innenteil 3 der Radeinbaustrebe 2 relativ einfach zu bewerkstelligen ist. Dann wird das vormontierte Außenteil 4 der Radeinbaustrebe 2 mit dem Außenteil 18 des Verbindungselements 16 verschweißt. Wie in 2 gezeigt, kann als Schweißverfahren eine Punktschweißung eingesetzt werden. Vorzugsweise wird eine CO2-Schweißung eingesetzt, da in diesem Fall Löcher für den Zugriff einer Schweißzange 29 vermieden werden können. Denkbar ist aber auch, dass eine andere Verbindungstechnik, wie Nieten oder, Clinchen eingesetzt wird.
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Die Erfindung stellt einen Karosserievorderbau für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung, bei dem die Radeinbaustreben jeweils durch ein gekrümmtes Verbindungselement knickfrei mit dem Vorderrahmenprofil verbunden sind. Durch die harmonisch bis zum Anschluss an das Vorderrahmenprofil verlaufende Verlängerung der Radeinbaustrebe wird eine strukturelle Knotenverbindung bereit gestellt, durch die Festigkeit, Stabilität und Steifigkeit, insbesondere Torsionssteifigkeit, des Karosserievorderbaus und somit der gesamten Karosserie erhöht wird. Insbesondere kann durch diese Maßnahme ein frühzeitiges Ab- bzw. Einknicken der beiden Vorderrahmenprofile bei einer seitlichen Krafteinwirkung, wie sie insbesondere bei einem seitlich versetzten Frontal-Crash (Offset-Crash) auftritt, zuverlässig und sicher vermieden werden. Ein scharnier- bzw. gelenkartiges Verhalten (plastisches Gelenk) der beiden Vorderrahmenprofile im Übergangsbereich zur Stirnwand kann durch eine günstige Kraftverteilung im Karosserievorderbau verhindert werden. Insbesondere erlaubt der erfindungsgemäße Karosserievorderbau eine Verminderung der Blechdicken der Karosseriebauteile, wodurch in vorteilhafter Weise Fahrzeuggewicht und Herstellungskosten eingespart werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Karosserievorderbau
- 2
- Radeinbaustrebe
- 3
- Innenteil der Radeinbaustrebe
- 4
- Außenteil der Radeinbaustrebe
- 5
- dachseitiger Flächenabschnitt
- 6
- außenseitiger Flächenabschnitt
- 7
- innenseitiger Flächenabschnitt
- 8
- bodenseitiger Flächenabschnitt
- 9
- Radeinbau
- 10
- Federbeindom
- 11
- Vorderrahmen
- 12
- Vorderrahmenprofil
- 13
- Profilabschnitt
- 14
- Schließblech
- 15
- Anschlussstück
- 16
- Verbindungselement
- 17
- Innenteil des Verbindungselements
- 18
- Außenteil des Verbindungselements
- 19
- dachseitiger Flächenabschnitt
- 20
- außenseitiger Flächenabschnitt
- 21
- innenseitiger Flächenabschnitt
- 22
- bodenseitiger Flächenabschnitt
- 23
- strebenseitiger Endbereich
- 24
- profilseitiger Endbereich
- 25
- Zwischenbereich
- 26
- Schweißflansch des Verbindungselements
- 27
- Schweißflansch des Profilabschnitts
- 28
- Überlappungsbereich
- 29
- Schweißzange
- 100
- Frontstruktur
- 101
- Karosserievorderbau
- 102
- A-Säule
- 103
- Radeinbaustrebe
- 104
- Radeinbau
- 105
- Federbeindom
- 106
- Schweller
- 107
- Stirnwand
- 108
- Bodengruppe
- 109
- Vorderrahmen
- 110
- Vorderrahmenprofil
- 111
- Querträger
- 112
- Anschlussstück
- 113
- Verbindungselement
- 114
- Öffnung
