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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugfrontend nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Montage eines Kraftfahrzeugfrontends.
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An ein modernes Kraftfahrzeugfrontend werden heute die Anforderungen gestellt, zum einen im Crashfall ein Maximum an Sicherheit für die Insassen des Fahrzeugs zu gewährleisten, zum anderen eine wirtschaftliche Montage des Fahrzeugs zu ermöglichen. Aus dem Stand der Technik ist es daher, beispielsweise aus der
EP 1 787 870 B1 bekannt, ein nach Art einer konventionellen Fahrzeugstoßstange quer zum Fahrzeug verlaufendes Element vorzusehen, welches heute in der Regel aus ästhetischen Gründen mit einer Kunststoffverkleidung verblendet wird und dazu dient, beim Frontalaufprall auf ein Hindernis die Aufprallenergie in die Fahrzeugstruktur einzuleiten. Dieses im folgenden als Biegeträger bezeichnete Element wird mit der Fahrzeugstruktur über sogenannte Crashboxen verbunden, die so konstruiert und ausgelegt sind, dass sie sich im Falle eines Frontalaufpralls kontrolliert deformieren und so die Aufprallenergie aufnehmen, um die auf die Fahrzeuginsassen wirkenden Verzögerungskräfte zu senken. Dabei sind die Crashboxen entweder an dem vorderen Ende der sogenannten Fahrzeuglängsträger befestigt oder das vordere Ende der Fahrzeuglängsträger ist selbst als Crashbox ausgeführt. Die Crashboxen werden dabei in der Regel so ausgelegt, dass bei Unfällen, wie sie beispielsweise im AZT-Crash simuliert werden, die Längsträger nicht beschädigt werden, so dass sich im Fall eines Unfalls die Reparaturkosten senken lassen.
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Häufig wird beim Bau des Fahrzeugs ein Montageträger vorgesehen, der ebenfalls quer zur Fahrzeugrichtung verläuft und an den Längsträgern befestigt ist, welcher den Vorteil bietet, dass Fahrzeugelemente, wie beispielsweise das Kühlaggregat, das Motorhaubenschloss oder die Scheinwerfer an dem Montageträger vormontiert werden können, um dann als vormontierte Einheit an den Längsträgern des Fahrzeugs befestigt werden zu können. Dabei ist es wünschenswert, dass die Verbindung des Montageträgers mit den Fahrzeuglängsträgern an einer Stelle erfolgt, die in Fahrzeuglängsrichtung hinter dem zur Deformation vorgesehenen Bereich der Crashbox liegt, um eine Beschädigung des Montageträgers und insbesondere der daran aufgenommenen Elemente zu vermeiden. Bei den heutigen Anforderungen an die optische Beschaffenheit der vorderen Fahrzeugverkleidung, welche von außen keine Montagehilfsmittel wie Verschraubungen erkennbar werden lassen soll, ergibt sich bei der anschließenden Montage des Biegeträgers und der diesen verbergenden Verkleidungselemente oft die Schwierigkeit der räumlichen Zugänglichkeit der Verbindungsstellen der Teile bei der Montage.
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Aus
DE 10 2009 010 067 A1 ist ein gattungsgemäßes Kraftfahrzeugfrontend bekannt. Dort ist ein vormontiertes Kraftfahrzeugfrontend beschrieben, bei welchem die Crashboxen Teil des vormontierten Frontends sind. Etwas Ähnliches ist in
DE 103 32 969 A1 gezeigt, wobei die Crashboxen Teil eines vormontierten Modulträgers sind. Auch in
DE 10 2009 009 882 A1 sind Crashboxen 12 als Teil des Frontendmoduls gestaltet. Die Crashboxen dienen als Verbindungselemente zwischen Trägern und gewährleisten die Stabilität des vormontierten Kraftfahrzeugfrontends. Aus
DE 199 53 808 A1 ist schließlich ein Frondend bekannt, bei welchem die Crashboxen den Frontendquerträger mit Radhäusern verbinden. Nach dem Stand der Technik wird die Formstabilität des Kraftfahrzeugfrontends demnach durch die Crashboxen als Bestandteil des vormontierten Kraftfahrzeugfrontends gewährleistet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeugfrontend und ein Verfahren zu dessen Montage anzugeben, welches zum einen bei einem Frontalaufprall einen möglichst geringen Schaden an dem Fahrzeug entstehen lässt, auf der anderen Seite die einfache und wirtschaftliche Montage des Kraftfahrzeugfrontends auch bei hohen Anforderungen an dessen optische Gestaltung, insbesondere im Hinblick auf die Verwendung großflächiger, möglichst nahtloser Verkleidungselemente ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Kraftfahrzeugfrontend mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Montage eines Kraftfahrzeugfrontends mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein deformierbarer Halter den Biegeträger und den Montageträger verbindet. Der deformierbare Halter ist dabei derart ausgebildet, dass er es zum einen ermöglicht, das Kraftfahrzeugfrontend mit durch den deformierbaren Halter verbundenem Montageträger und Biegeträger getrennt vom Kraftfahrzeug vorzumontieren, was den Vorteil mit sich bringt, dass die Verkleidungselemente von ihrer Rückseite frei zugänglich sind, um dann das vormontierte Kraftfahrzeugfrontend als vormontierte Einheit am Kraftfahrzeug montieren zu können. Zum anderen ermöglicht der deformierbare Halter im Falle eines Frontalaufpralls, dass sich der Biegeträger relativ zum Montageträger unter gleichzeitiger Deformation des deformierbaren Halters bewegen kann, wodurch eine Beschädigung des Montageträgers und daran aufgenommener Elemente vermieden wird, die aus einer starren Verbindung von Biegeträger und Montageträger resultieren würde. Dabei ist die Crashbox, die den Biegeträger mit dem Längsträger verbindet, einstückig mit dem Längsträger ausgeführt ist oder stoffschlüssig, beispielsweise durch ein Schweißverfahren, mit diesem verbunden. In diesem Fall wird die vormontierte Einheit des Kraftfahrzeugfrontends derart mit dem Kraftfahrzeug verbunden, dass der Biegeträger vorzugsweise von vorne an die Crashbox angesetzt und an dieser befestigt wird, wobei der über den erfindungsgemäßen deformier-baren Halter mit dem Biegeträger verbundene Montageträger in seine vorgesehene Montageposition gebracht wird, in der er im Bereich hinter der Crashbox entweder direkt oder über einen dafür vorgesehenen Halter am Längsträger befestigt wird.
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Da der deformierbare Halter im wesentlichen die Funktion einer Montagehilfe hat, muss dieser nur vergleichsweise geringe Kräfte aufnehmen und kann daher vorteilhafterweise aus Kunststoff ausgeführt werden, was Kosten- und Gewichtsvorteile mit sich bringt. Alternativ ist auch der Einsatz metallischer Werkstoffe denkbar, hier kann vorteilhafterweise auf leicht formbare Leichtbauwerkstoffe zurückgegriffen werden, beispielsweise ist die Ausführung des Halters aus Aluminium-Druckguss oder die Verwendung von Aluminium-Strangpressprofilen bei der Herstellung des Halters möglich.
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Da er eine ausreichend genaue Positionierung der Teile zueinander bei der Montage gewährleisten muss, ist eine ausreichend steife Ausführung des deformierbaren Halters vorteilhaft. Eine solche steife Ausführung kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass der deformierbare Halter als kastenförmiges oder im wesentlichen kastenförmiges Profil ausgeführt wird, dessen gewünschtes Deformationsverhalten beispielsweise durch die Geometrie einer Rippenstruktur oder durch das Vorsehen von Sollbruchstellen gezielt beeinflusst werden kann. Beispielsweise können Verstärkungsrippen vorgesehen sein, die derart aufeinander zulaufen, dass sie im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung gerichtete Keile bilden, die im Bereich von quer zur Fahrzeugrichtung verlaufenden Verstärkungsrippen enden. Alternativ können ebenso in längs zur Fahrzeugstruktur verlaufenden Rippen stufenförmige Absätze vorgesehen sein oder beispielsweise durch eine abgewinkelte Formgebung des deformierbaren Halters sich eine Stollbruchstelle ergeben. Da die Aufprallenergie des Fahrzeugs im Wesentlichen durch die Deformation der Crashbox abgebaut wird, muss der deformierbare Halter bei seiner Deformation keine großen Energiemengen absorbieren können, so dass auch das Abbrechen des Halters als Deformationsvorgang im erfindungsgemäßen Sinne verstanden werden kann. Dabei ist es möglich, auch die Sollbruchstellen derart auszulegen, dass ein Brechen der Sollbruchstelle im Falle eines Frontalaufpralls vor dem Eintreten von Beschädigungen des Montageträgers und/oder der Beschädigung am Montageträger aufgenommener Elemente eintritt.
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Der erfindungsgemäße deformierbare Halter kann vorteilhafterweise weitere Haltefunktionen, insbesondere in Bezug auf Elemente der Verkleidung der Kraftfahrzeugfront übernehmen. Dabei ist es beispielsweise auch möglich, den deformierbaren Halter oder Teile des deformierbaren Halters nach Art einer Linearführung auszubilden, wodurch beispielsweise Verkleidungselemente derart mit dem deformierbaren Halter verbunden werden können, dass ein Toleranzausgleich in einer bestimmten Richtung zwischen dem aufgenommenen Bauteil und dem deformierbaren Halter möglich ist. Ebenso ist es möglich Anbindungspunkte, beispielsweise in Form von Schraubdomen am Halter vorzusehen, die ebenfalls in eine bestimmte Richtung, beispielsweise der Fahrzeugquer- oder Fahrzeughochachse, orientiert sein können.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der 1 - 8 schematisch näher erläutert.
- 1 zeigt schematisch ein beispielhaftes, erfindungsgemäßes Kraftfahrzeugfrontend in montiertem Zustand,
- 2 zeigt schematisch eine beispielhafte, erfindungsgemäße vormontierte Einheit aus Biegeträger, Montageträger und deformierbaren Haltern,
- 3 zeigt schematische ein linear verschieblich, an einem beispielhaften erfindungsgemäßen deformierbaren Halter aufgenommenes Verkleidungselement,
- 4 zeigt schematisch einen beispielhaften erfindungsgemäßen deformierbaren Halter, der über Formschlußelemente zur einfachen Montage am Montageträger verfügt,
- 5 zeigt schematisch einen beispielhaften erfindungsgemäßen deformierbaren Halter, der über eine angeformte Linearführung verfügt,
- 6 zeigt schematisch einen beispielhaften, erfindungsgemäßen Halter, der aufgrund seiner Formgebung eine Sollbruchstelle aufweist,
- 7 zeigt schematisch einen beispielhaften, erfindungsgemäßen deformierbaren Halter, der Formschlußelemente zu seiner Ausrichtung bei seiner Verschraubung am Montageträger aufweist.
- 8 zeigt schematisch einen beispielhaften erfindungsgemäßen deformierbaren Halter, der über eine als Schraubdom ausgeführten Anbindungspunkt zur Aufnahme von Karosserieelementen verfügt,
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Die Crashbox 1 ist an dem Längsträger 2 befestigt oder in diesen integriert. Der Biegeträger 3 ist über die Befestigungselemente 19 an den Crashboxen 1 befestigt. Der Montageträger 4, der selbst ein- oder mehrteilig ausgeführt sein kann, ist durch den deformierbaren Halter 5 mit dem Biegeträger 3 verbunden. Durch den deformierbaren Halter 5 ist es möglich, vor der Montage des Kraftfahrzeugfrontends an das Kraftfahrzeug das Kraftfahrzeugfrontend getrennt von dem Kraftfahrzeug vorzumontieren. Hierfür werden der Montageträger 4 und der Biegeträger 3 durch deformierbare Halter 5 zu einer Einheit 10 verbunden.
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Auf Basis der Einheit 10 kann nun das Frontend als Modul vormontiert werden, wobei es möglich ist, den Halter zur Befestigung weiterer Strukturelemente des Fahrzeugs, beispielsweise eines vorderen Stoßfängers 12 zu nutzen und diesen beispielsweise in Richtung der Fahrzeughochachse abzustützen. Hierfür können am Halter 5 geeignete Anbindungspunkte 22, die beispielsweise als Schraubdome ausgeführt sein können, vorgesehen werden. Vorteilhafterweise kann die Montage dabei auch so geschehen, dass Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden, beispielsweise indem eine Linearführung 8 zur Aufnahme eines Schiebeelementes 11 an den deformierbaren Halter angeformt werden. Die Linearführung kann dabei nach Art einer Schwalbenschwanzführung ausgeführt sein, die sich beispielsweise in der Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckt. Durch die Gestaltung der Lochbilder bei der Verbindung der einzelnen Elemente können weitere Toleranzen ausgeglichen werden. Die Verbindung des deformierbaren Halters 5 und das Montageträgers 4 und/oder die Verbindung des deformierbaren Halters 5 und des Biegeträgers 3 können zum einen durch einfache Verschraubungen gelöst sein, alternativ bietet sich im Hinblick auf eine einfache Montage die Anformung von Formschlußelementen 13 an den deformierbaren Halter 5 an, welche geeignet sind, in entsprechend vorzusehende Formschlußgegenelemente 14 am Montageträger 4 bzw. dem Biegeträger 3 einzugreifen. Diese Verbindung kann dabei so ausgestaltet sein, dass sie durch einfaches Einrasten von Rastelementen 15 gesichert werden kann, alternativ ist der Einsatz von Formschlußelementen 13 und Formschlußgegenelementen 14 in Kombination mit einer Verschraubung 18 möglich, wobei die Formschlußelemente 13 und die Formschlußgegenelemente 14 zur Ausrichtung des deformierbaren Halters 5 dienen. Der deformierbare Halter 5 ist vorzugsweise als im wesentlichen kastenförmiges Hohlprofil ausgeführt, dessen Deformationsverhalten durch konstruktive Maßnahmen determiniert ist, beispielsweise können die Längsrippen 18 durch stufenförmige Absetzungen 17 unterbrochen sein, ebenso ist es möglich, schräg zur Längsachse des Fahrzeugs verlaufende Verstärkungsrippen 6 vorzusehen, die vorteilhafterweise keilförmig aufeinander zulaufen und mit der durch sie gebildeten Keilspitze auf quer zur Fahrzeugrichtung verlaufende Verstärkungsrippen 7 stoßen. In besonders vorteilhafter Weise lassen sich die keilförmig aufeinander zulaufenden Verstärkungsrippen 6 mit den Absetzungen 17 als Übergang zwischen den Längsrippen 18 kombinieren, vorzugsweise endet dabei das offene Ende des durch zwei Verstärkungsrippen 6 gebildeten Keils im Bereich stufenförmiger Absetzungen 17. Alternativ und/oder zusätzlich zu diesen Maßnahmen zur Optimierung des Deformationsverhaltens des deformier-baren Halters 5 kann der deformierbare Halter 5 so gestaltet sein, dass er eine Sollbruchstelle 9 aufweist. Die Sollbruchstelle 9 kann dabei dadurch herbeigeführt werden, dass der Bereich des deformierbaren Halters 5, der zur Verbindung 20 mit dem Biegeträger 3 vorgesehen ist, winklig an den deformierbaren Halter 5 angeformt ist, so dass sich im Bereich der Sollbruchstelle 9 aufgrund der bei einem Frontalaufprall wirkenden Kräfte eine erhöhte lokale Biegespannung ergibt. Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeugfrontend kann mit dem Montageträger 4 entweder direkt mit dem Längsträger 2 verbunden werden, alternativ können zur Befestigung des Montageträgers 4 am Längsträger 2 Halteelemente 16 vorgesehen sein, die vorzugsweise über Schlitze 21 zur Aufnahme der Verschraubung verfügen und so einen Toleranzausgleich ermöglichen.
