DE102009056841A1

DE102009056841A1 - Vorderteil für eine Kraftfahrzeugkarosserie

Info

Publication number: DE102009056841A1
Application number: DE102009056841A
Authority: DE
Inventors: Claus Steller; Matthias Stahl-Offergeld; Gunther Heim; Viet-Hung Nguyen
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-12-03
Filing date: 2009-12-03
Publication date: 2011-06-09
Also published as: GB201020342D0; RU2010147457A; US20110187134A1; CN102085840A; US8307932B2; GB2475964A

Abstract

Bei einem Vorderteil einer Kraftfahrzeugkarosserie mit einem Kühler (4) und einem sich quer vor dem Kühler (4) erstreckenden Stoßfängerträger (8) ist in dem Stoßfängerträger (8) ein auf den Kühler (4) ausgerichteter Luftdurchgang (21) gebildet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Vorderteil einer Kraftfahrzeugkarosserie mit einem Kühler und einem sich quer vor dem Kühler erstreckenden Stoßfängerträger.
Ein solches Karosserievorderteil ist zum Beispiel aus US 5 271 473 bekannt. Bei diesem herkömmlichen Karosserievorderteil verdeckt der Stoßfängerträger einen großen Teil des freien Querschnitts des Kühlers und beeinträchtigt den Zutritt von Frischluft. Diese kann den Kühler nur über Öffnungen von eng begrenztem Querschnitt oberhalb und unterhalb des Querträgers erreichen. Je kompakter die Fahrzeugkomponenten zusammengefügt sind und je näher folglich der Kühler an den Stoßfängerträger heranrückt, umso stärker ist der Frischluftzutritt zu dessen von dem Stoßfängerträger abgeschattetem mittleren Bereich beeinträchtigt. Je weniger dieser zur Wärmeaustauschleistung des Kühlers beitragen kann, umso größer muss die Querschnittsfläche des Kühlers insgesamt gemacht werden, was jedoch gerade bei einer kompakten Karosserie kaum möglich ist. Den Kühler außerhalb des Windschattens des Stoßfängerträgers anzuordnen ist kaum möglich, da ein nach unten verlagerter Kühler einer hohen Beschädigungsgefahr ausgesetzt ist und ein nach oben verlagerter Kühler die Sicht des Fahrers beeinträchtigen würde.
Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Vorderteil für eine Kraftfahrzeugkarosserie zu schaffen, bei der eine hohe Wärmeaustauschleistung des Kühlers bei kompakten Abmessungen realisierbar ist, obwohl sich Kühler und Stoßfängerträger vertikal überschneiden.
Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einem Vorderteil einer Kraftfahrzeugkarosserie mit einem Kühler und einem sich quer vor dem Kühler erstreckenden Stoßfängerträger in dem Stoßfänger ein auf den Kühler ausgerichteter Luftdurchgang gebildet ist. Dieser Luftdurchgang ermöglicht eine effektive Frischluftzufuhr zu denjenigen Teilen des Kühlers, die bei einem herkömmlichen, geschlossenen Stoßfängerträger in dessen Windschatten liegen würden.
Damit der Luftdurchgang die mechanische Stabilität des Stoßfängerträgers nicht beeinträchtigt, ist der Stoßfängerträger zweckmäßigerweise durch ein Netzwerk von den Luftdurchgang kreuzenden Rippen versteift.
Diese Rippen sollten den freien Querschnitt des Luftdurchgangs möglichst wenig reduzieren und sind daher vorzugsweise mit in Fahrtrichtung vorn liegenden Schmalseiten ausgerichtet.
Der Stoßfängerträger umfasst vorzugsweise zwei Seitenstücke, die jeweils rechts und links vom Kühler an einem Karosserielängsträger befestigt sind, sowie einen oberen und einen unteren Bügel, die den Luftdurchgang oben und unten begrenzen und jeweils an einer Verzweigung in die Seitenstücke übergehen.
Um eine große Querschnittsfläche des Luftdurchgangs zu realisieren, kann es zweckmäßig sein, dass wenigstens einer der Bügel sich in einem Bogen um den Luftdurchgang erstreckt.
Vorzugsweise springt der untere Bügel weiter nach vorn vor als der obere Bügel, um im Falle eines Zusammenstoßes mit einem Fußgänger als erster mit diesem in Kontakt zu kommen und somit dafür zu sorgen, dass der Fußgänger eher von oben auf die Haube fällt, als dass er unter das Fahrzeug gezogen wird.
Zu diesem Zweck sollte der untere Bügel vorzugsweise wenigstens überwiegend in Höhe des Unterschenkels eines erwachsenen Fußgängers verlaufen.
Um eine hohe Belastbarkeit bei geringem Materialeinsatz zu erreichen, sind die Bügel vorzugsweise hohl, sei es mit geschlossenem Querschnitt oder mit offenem, vorzugsweise nach hinten offenem Querschnitt.
Das Karosserievorderteil kann eine Stoßfängerverkleidung aufweisen, die den Stoßfängerträger verdeckt. Die Stoßfängerverkleidung weist zweckmäßigerweise eine mit dem Luftdurchgang fluchtende Öffnung auf.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
1 ein herkömmliches Karosserievorderteil;
2 eine schematische perspektivische Ansicht eines Stoßfängerquerträgers gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung;
3 einen Stoßfängerquerträger gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung;
3A eine Abwandlung des Stoßfängerträgers der 3;
4 einen schematischen Schnitt durch ein Karosserievorderteil;
5 einen zu 4 analogen Schnitt gemäß einer abgewandelten Ausgestaltung;
6 eine weitere Abwandlung des Schnitts der 4; und
7 einen schematischen Schnitt durch einen Stoßfängerquerträger und eine Stoßfängerverkleidung.
1 zeigt eine schematische Ansicht eines herkömmlichen Karosserievorderteils. Eine Stoßfängerverkleidung 1 aus Kunststoff nimmt einen unteren Bereich der Fahrzeugfront ein und erstreckt sich von einem Radkasten 2 zum gegenüberliegenden. Hinter einem oberen, geschlossenen Teil der Stoßfängerverkleidung 1 erstreckt sich ein in 1 als punktierter Umriss eingezeichneter, mit tragenden Teilen der Karosserie verbundener Stoßfängerträger 3. Wiederum hinter dem Stoßfängerträger 3 ist ein Kühler 4 angeordnet. Der Stoßfängerträger 3 überdeckt einen zentralen Bereich des Kühlers 4. Vor einem nach unten über den Stoßfängerträger 3 überstehenden Bereich des Kühlers 4 ist eine großflächige, durch Stege oder Rippen unterteilte Lufteinlassöffnung 5 in der Stoßfängerverkleidung 1 gebildet. Eine zweite Lufteinlassöffnung 6 ist in einem vorderen Bereich der Motorhaube 7 vor einem oberen Bereich des Kühlers 4, ausgespart.
2 zeigt in einer schematischen perspektivischen Ansicht von hinten einen erfindungsgemäßen Stoßfängerträger 8, der, wenn er quer vor einem Kühler 4 in einem Karosserievorderteil montiert ist, den Zutritt von Frischluft zum Kühler nicht behindert. Der Stoßfänger 8 hat eine Fachwerkstruktur mit zwei jeweils eine Ober- und Unterseite bildenden Stahlbändern 9, 10, diese in regelmäßigen Abständen verbindenden vertikalen Streben 11, 12, wobei die den Stoßfänger 8 seitlich abschließenden Streben 11 mit den Bändern 9, 10 einteilig verbunden sein können, sowie Diagonalstreben 13, die sich, einander paarweise kreuzend, an sich diagonal gegenüberliegenden Ecken der von den Bändern 9, 10 und vertikalen Streben 11, 12 begrenzten Vierecke befestigt sind. Die Bänder 9, 10 und Streben 11, 12, 13 sind jeweils mit Schmalseiten ihres Querschnitts nach vorn bzw. hinten ausgerichtet, so dass der Stoßfänger 8 zumindest in seinem sich vor dem Kühler erstreckenden zentralen Bereich nur einen minimalen Strömungswiderstand aufweist.
Die Bänder 9, 10 und Streben 11, 12, 13 können einzeln aus Metall gefertigt und aneinander verschweißt oder in anderer geeigneter Weise befestigt sein; bevorzugt, weil Gewicht und Fertigungsaufwand sparend ist es, den Stoßfängerträger 8 einteilig aus – vorzugsweise faserverstärktem – Kunststoff zu formen. Eine Kombination von Werkstoffen, etwa Metall für die Bänder 9, 10 und Streben 11 und Kunststoff für einen die Streben 12, 13 einteilig vereinendes Gitter, kommt ebenfalls in Betracht.
Der Stoßfängerträger 8 ist breiter als der in 2 als transparenter gestrichelter Umriss dargestellte Kühler 4; zwei Endabschnitte 18 des Stoßfängerträgers 8, die seitlich über den Kühler 4 überstehen, sind über Crashboxen 14 an Längsträgern 15 der Karosserie befestigt, die in 2 nur abschnittweise dargestellt sind.
3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht von vorn einen Stoßfängerträger 8 gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung. Dieser Stoßfängerträger 8 ist zusammengefügt aus einem oberen und einem unteren Holm 16 bzw. 17, die aus einem metallischen Hohlprofil gefertigt sind. Sie sind an zwei Endabschnitten 18 fest miteinander verbunden und sind jeweils in einem zentralen Abschnitt 19 bzw. 20 bogenförmig nach oben bzw. nach unten ausgelenkt, um eine großflächige Öffnung 21 einzufassen. Im Bereich der Öffnung 21 ist der Stoßfängerträger 8 durch eine Vielzahl von sich kreuzenden Streben 22 versteift. Die Streben 22 sind hier horizontal und vertikal ausgerichtet, können aber auch in andere Richtungen orientiert sein, sie können eine Wabenstruktur bilden, oder anderes. In Höhe der Endabschnitte 18 an beiden Holmen 16, 17 verschweißte Flansche 23 dienen zur Befestigung von Crashboxen 14, die den Stoßfängerträger 8 mit in 3 nicht dargestellten Längsträgern verbinden.
3A zeigt eine Abwandlung des Stoßfängerträgers der 3, bei der die Holme 16, 17 und Streben 22 einteilig aus glas- oder kohlefaserverstärktem Kunststoff spritzgeformt sind. Da mit dieser Technik hohle Holme mit geschlossenem Querschnitt schwierig zu realisieren sind, sind sie hier mit offenem Querschnitt ausgeführt: die zentralen Abschnitte 19, 20 haben jeweils einen zur von der Öffnung 21 abgewandten Seite hin offenen C-förmigen Querschnitt; in den Endabschnitten 18 sind die Holme 16, 17 zu einem H-Profil verschmolzen. Die Flansche 23 zur Befestigung an den Crashboxen 14 können hier ebenfalls einteilig mit den Holmen 16, 17 realisiert sein.
Alternativ könnten die Holme 16, 17 auch als zum Kühler 4 hin offene, in den Endabschnitten 18 zu einem E-förmigen Querschnitt verschmolzene C-Profile ausgebildet sein.
4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch den Stoßfängerträger 8 der 3 und dessen Umgebung in einem Karosserievorderteil entlang einer in 3 mit IV-IV bezeichneten, vertikal und in Fahrtrichtung verlaufenden Schnittebene. Ein Pfeil 32 bezeichnet die Richtung des Fahrtwinds. Der geschlossene Querschnitt der als Hohlprofile ausgebildeten Holme 16, 17 ist hier deutlich zu erkennen. Eine aus Kunststoff einteilig tiefgezogene Stoßfängerverkleidung 1 zieht sich über die Vorderseiten der Holme 16, 17 und weist eine mit der Öffnung 21 des Stoßfängerträgers 8 überlappende Öffnung 24 auf. An den Rändern der Öffnung 24 nach innen umgebogene Randbereiche 25 der Stoßfängerverkleidung 1 können in die Öffnung 21 eingreifen, um der Verkleidung 1 formschlüssig Halt zu geben.
Wie der Schnitt der 4 ferner zeigt, steht der zentrale Abschnitt 20 des unteren Holms 17 etwas wieter nach vorn vor als der zentrale Abschnitt 19 des oberen Holmes 16. Die Öffnung 21 befindet sich in etwa in Kniehöhe eines erwachsenen Fußgängers. Indem bei einem Unfall der untere Holm 17 als erstes den Unterschenkel des Fußgängers erfasst, werden diesem die Beine unter dem Rumpf weggestoßen, und anstatt unter das Fahrzeug gezogen zu werden, fällt er mit hoher Wahrscheinlichkeit auf dessen Motorhaube.
Die Höhe der Öffnung 21 ist kleiner als die des Kühlers 4. Obere und untere Randbereiche des Kühlers 4 werden daher nicht unmittelbar durch einen horizontal durch die Öffnung 21 durchtretenden Luftstrom erfasst. Dies schränkt die Leistungsfähigkeit des Kühlers 4 jedoch allenfalls marginal ein, insbesondere wenn die oberen und unteren Randbereiche des Kühlers durch einen oberen bzw. einen unteren Wasserkasten 26, 27 gebildet sind, deren Beitrag zur Wärmeaustauschleistung im Verhältnis zur Querschnittsfläche erheblich kleiner ist als der eines sich zwischen ihnen erstreckenden Kühlnetzes 28.
Natürlich könnten die Wasserkästen des Kühlers 4 alternativ auch seitlich vom Kühlnetz 28 angeordnet sein.
Wenn die Ausdehnung der Öffnung 21 in der Vertikalen deutlich kleiner ist als die des anzuströmenden Kühlnetzes 28, kann eine Struktur des Stoßfängerträgers 8 in Betracht kommen, die in 5 im Querschnitt gezeigt ist. Die horizontalen Streben 22 verlaufen hier nicht parallel, sondern sind nach hinten hin aufgefächert, um den über die Öffnung 21 eintretenden Luftstrom gleichmäßig auf das Kühlnetz 28 zu verteilen. Der Querschnitt der Holme 16, 17 ist hier in Anpassung an die Orientierung der Streben 22 zu einem Parallelogramm verzerrt. Denkbar wäre auch ein sich nach hinten verjüngender dreiecksähnlicher oder ein aerodynamisch besonders günstiger zur Öffnung 21 hin abgerundeter, insbesondere tropfenförmiger Querschnitt, wie in 6 dargestellt.
In analoger Weise könnten auch die vertikalen Streben 22 nach hinten aufgefächert sein, um den die Öffnung 21 passierenden Luftstrom gleichmäßig auf einen Kühler 4 zu verteilen, der breiter als die Öffnung 21 ist.
7 zeigt einen Schnitt durch den Stoßfängerträger 8 und dessen Verkleidung 1 gemäß einer weiterentwickelten Ausgestaltung. Die Streben 22 sind hier parallel dargestellt, doch versteht sich, dass sie, wenn notwendig, auch wie in 5 dargestellt fächerförmig angeordnet sein könnten. Zwischen den zwei Holmen 16, 17 des Stoßfängerträgers 8 und der Verkleidung 1 ist hier jeweils eine Pufferschicht 29 aus einem bei einem Zusammenstoß mit einem Fußgänger nachgebenden Schaumstoffmaterial angeordnet. Auch die Stoßfängerverkleidung 1 ist mit ihre Öffnung 24 kreuzenden Rippen 30 versehen, die wie der Rest der Stoßfängerverkleidung 1 aus Kunststoff bestehen. Diese Rippen 30 sind im Falle eines Zusammenstoßes mit einem Fußgänger ähnlich leicht nachgiebig wie die mit den Pufferschichten 29 hinterlegten Bereiche der Stoßfängerverkleidung 1 oberhalb und unterhalb der Öffnung 24. Die Rippen 30 können an den Streben 22 des Stoßfängerträgers 8 abgestützt sein, indem an die Rippen 30 angeformte Reiter 31 auf die Streben 22 aufgesteckt sind.
Bezugszeichenliste

1: Stoßfängerverkleidung
2: Radkasten
3: Stoßfängerträger
4: Kühler
5: Lufteinlassöffnung
6: Lufteinlassöffnung
7: Motorhaube
8: Stoßfängerträger
9: Stahlband
10: Stahlband
11: Strebe
12: Strebe
13: Diagonalstrebe
14: Crashbox
15: Längsträger
16: Holm
17: Holm
18: Endabschnitte
19: Zentralabschnitt
20: Zentralabschnitt
21: Öffnung
22: Strebe
23: Flansch
24: Öffnung
25: Randbereich
26: Wasserkasten
27: Wasserkasten
28: Kühlnetz
29: Pufferschicht
30: Rippe
31: Reiter
32: Windrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5271473 [0002]

Claims

Vorderteil einer Kraftfahrzeugkarosserie mit einem Kühler (4) und einem sich quer vor dem Kühler (4) erstreckenden Stoßfängerträger (8), dadurch gekennzeichnet, dass in dem Stoßfängerträger (8) ein auf den Kühler (4) ausgerichteter Luftdurchgang (21) gebildet ist.
Vorderteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoßfängerträger (8) durch ein Netzwerk von den Luftdurchgang kreuzenden Streben (12, 13; 22) versteift ist.
Vorderteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Streben (12, 13; 22) mit in Fahrtrichtung vorn liegenden Schmalseiten ausgerichtet sind.
Vorderteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoßfängerquerträger (8) zwei jeweils an einem Karosserielängsträger (15) befestigte Seitenstücke (18) sowie einen oberen und einen unteren Bügel (9, 10; 19, 20) umfasst, die den Luftdurchgang (21) oben und unten begrenzen und jeweils an einer Verzweigung in die Seitenstücke (18) übergehen.
Vorderteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Bügel (19, 20) sich in einem Bogen um den Luftdurchgang (21) erstreckt.
Vorderteil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Bügel (20) weiter nach vorn vorspringt als der obere Bügel (19).
Vorderteil nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Bügel (20) wenigstens überwiegend in Höhe des Unterschenkels eines erwachsenen Fußgängers verläuft.
Vorderteil nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bügel (19, 20) hohl sind.
Vorderteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bügel (19, 20) einen geschlossenen Querschnitt haben.
Vorderteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bügel (19, 20) einen offenen, insbesondere einen zu einer von der Öffnung (21) abgewandten Seite oder zum Kühler (4) hin offenen, Querschnitt haben.
Vorderteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoßfängerträger wenigstens zu einem Teil aus Kunststoff, insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoff, geformt ist.
Vorderteil nach Anspruch 2 und Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Streben (12, 13; 22) in einem Stück aus Kunststoff geformt sind.
Vorderteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Stoßfängerverkleidung (1), die eine mit dem Luftdurchgang (21) fluchtende Öffnung (24) aufweist.