DE102011056737A1

DE102011056737A1 - Vorderwagenstruktur eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102011056737A1
Application number: DE102011056737A
Authority: DE
Inventors: Matthias Herntier; Gernot Jenisch; Rainer Jöst
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2013-06-27
Anticipated expiration: 2031-12-22
Also published as: US20130161978A1; CN103171627A; BR102012032516A2; US8708403B2; DE102011056737B4; RU2516884C1; CN103171627B

Abstract

Zur Verstärkung eines Vorderwagens eines Kraftfahrzeugs ist zwischen Längsträgern der Aufbaustruktur vorderseitig ein darüberliegender Querträger angeordnet, an dem sich jeweils ein in Längsrichtung der Längsträger erstreckender Fachwerkträger anschließt, welcher einerseits mit dem Querträger und andererseits mit einer Federbeinaufnahme verbunden ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorderwagenstruktur eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der US 2008/0079290 A1 ist ein Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs mit einem quer liegenden Rahmenteil bekannt geworden, an welches sich seitlich in Längsrichtung des Fahrzeugs ein Strukturelement anschließt. Dieses ist vertikal ausgerichtet und umfasst ein sogenanntes Fachwerk aus vertikal und horizontal angestellten Stegen, welche miteinander verbunden sind. Des Weiteren ist aus der DE 60 2004 008 372 T2 ein Kotflügelträger für ein Kraftfahrzeug bekannt geworden, der Rippen und Stege umfasst, welcher eine Energie absorbierende Struktur ergibt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Vorderwagen für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, der mit einer Verstärkungsstruktur verbunden ist, welche in Längs- und Querrichtung sowie Hochrichtung des Fahrzeugs wirkend und in welche eine Federbeinaufnahme integriert aufgenommen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen darin, dass mittels eines vorderseitigen Querträgers und einem anschließenden fachwerkartigen Längsträger unter Einschluss einer Federbeinaufnahme, eine vordere Verstärkungsstruktur des Vorderwagens geschaffen wird. Dies wird erreicht, indem mit den vorderen freien Enden der Längsträger des Fahrzeugs ein darüberliegender Querträger verbunden ist, an dem sich jeweils ein in Längsrichtung der Längsträger erstreckender Fachwerkträger anschließt, welcher einerseits mit dem Querträger und andererseits mit der Federbeinaufnahme verbunden ist. Durch diese Anordnung des Querträgers und der Verbindung mit den fachwerkartigen Längsträgern und den Federbeinaufnahmen, wird insgesamt ein stabiler Festigkeitsverbund des Vorderwagens des Fahrzeugs geschaffen.
Ferner ist nach der Erfindung vorgesehen, dass der Querträger aus einer Querstange und zwei unterhalb angeordneten vertikalen Querstreben besteht, die sich von einer Fahrzeuglängsmittenachse unter einem Winkel bis zu den Längsträgern erstrecken und jeweils mit vertikalen Stützen verbunden sind, die an der Querstange des Querträgers befestigt sind. Aufgrund der zusätzlichen Versteifung der Querstange mittels der Querstreben, wird die Querstabilität des Vorderwagens wesentlich erhöht.
Des Weiteren ist nach der Erfindung vorgesehen, dass der Fachwerkträger in einer etwa horizontale Schrägebene zwischen der Konsole der Federbeinaufnahme und dem Querträger angeordnet ist. Vorzugsweise umfasst der Fachwerkträger zwei zur Konsole der Federaufnahme hin divergierende Außenstreben, die unter einem Winkel zu den Außenstreben angestellte Innenstreben aufweisen und eine endseitige Innenstrebe von einer Außenstrebe zum Querträger verläuft und mit diesem verbunden ist oder die Außenstrebe ist direkt mit dem Querträger verbunden. Die Außenstreben des Fachwerkträgers sind vorzugsweise mit der Konsole der Federbeinaufnahme verschraubt. Die Streben können aus Aluminium, CFK oder Kunststoff bestehen, was Bestandteil der Erfindung ist.
Die Konsole für die Federaufnahme umfasst jeweils zwei vertikal ausgerichtete Stützarme, zwischen denen die Federbeinaufnahme in einer Stützplatte angeordnet ist und der in Fahrtrichtung gesehene vordere Stützarm ist mit dem Fachwerkträger verbunden. Mit der Stützplatte der Federbeinaufnahme ist jeweils eine unter einem Winkel angestellte Stützstange verbunden, welche mit einem freien Ende an einer Windlaufrahmenverstärkung befestigt ist und die über parallele Querstangen miteinander verstärkend verbunden sind, welche zwischen liegend Stege aufweisen.
Nach der Erfindung ist weiter vorgesehen, dass mit der Stützplatte eine fachwerkartige Domstrebe mittels einer kreisförmigen Platte verbunden ist und die Domstrebe mit einem gegenüber liegenden freien Ende am Fahrzeugaufbau gehalten wird. Durch diese Anordnung der Federbeinaufnahme, zwischen dem Fachwerkträger und der Domstrebe und des Weiteren zwischen der Stützstange, wird eine stabile Anordnung der Federbeinaufnahme erreicht und gleichzeitig der Vorderwagen verstärkt.
Die Längsträger des Vorderwagens sind mit hinteren Enden – im Bezug auf die Fahrtrichtung gesehen – mit einer Gabelung versehen, wobei ein oberer Längsträgerabschnitt der Gabelung mit einer Stirnwand des Fahrzeugs und ein unterer Längsträgerabschnitt der Gabelung mit einem Unterboden des Fahrzeugaufbaus verbunden ist. Durch die Gabelung der Enden des Längsträgers werden Kräfte auf den Stirnwandquerträger des Fahrzeugs verteilt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine schaubildliche Ansicht von oben auf einen Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs mit Verstärkungsstrukturen und einer Federbeinaufnahme,
2 eine vergrößerte Darstellung des Vorderwagens mit den Verstärkungsstrukturen und Darstellung der Anbindung des Federbeindomes zwischen den Verstärkungsstrukturen,
3 eine Ansicht auf einen gegabelten Längsträger des Fahrzeugs mit verbundenem Federbeindom und
4 eine Unteransicht auf den Vorderwagen des Fahrzeugs mit Verstärkungsstrukturen und einer Mitteltunnelverstärkung.
Eine Vorderwagenstruktur 1 eines Kraftfahrzeugs umfasst im Wesentlichen zwei Längsträger 2, 3, die mit einer Stirnwand 4 und einem Unterboden 5 des Fahrzeugsaufbaus verbunden sind. Mit den vorderen freien Enden der Längsträger 2, 3 des Fahrzeugs ist ein Querträger 6 verbunden, der oberhalb der Längsträger 2, 3 angeordnet ist. Im Abstand zum Längsträger 2, 3 ist ein sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckender sogenannter Fachwerkträger 7 angeordnet, der mit seinem vorderen Ende 8 jeweils mit dem Querträger 6 und mit seinem hinteren Ende – in Bezug auf die Fahrtrichtung F gesehen – mit einer Federbeinaufnahme 9 verbunden ist. Diese stützt sich an jeder Fahrzeugseite einerseits an einer Domstrebe 10 und an einer Stützstange 11, 11a ab, die sich jeweils von der Federbeinaufnahme in Richtung zur Stirnwand 4 bzw. zu einem Windlaufrahmen 12 des Fahrzeugaufbaus erstrecken und die Federbeinaufnahme 9 abstützen.
Der Querträger 6 umfasst eine Querstange 6a mit zwei Querstreben 14, 15, die unterhalb angeordnet sind und sich von der Fahrzeuglängsmittenachse L unter einem Winkel bis zum Längsträger 2, 3 erstrecken und an diesen befestigbar sind. Über vertikal angeordnete Stützen 17, 18 ist die Querstange 6a jeweils mit den Querträgern 2, 3 verbunden und die Stützen 17, 18 stützen sich an den Querstreben 14, 15 ab.
Zwischen der Federbeinaufnahme 9 und dem Querträger 6 ist der Fachwerkträger 7 in einer etwa horizontalen Schrägebene, die im Abstand oberhalb des Längsträgers 2, 3 verläuft, angeordnet.
Der Fachwerkträger 7 erstreckt sich zwischen zwei bis zur Konsole 9a der Federbeinaufnahme 9 hin divergierende Außenstreben 19, 20. Zwischen diesen sind unter einem Winkel angestellte Innenstreben 21, 22, 23 oder 23a angeordnet. Die endseitige Innenstrebe 23a kann sich von der Außenstrebe 19 bis zur Querstange 6a des Querträgers 6 erstrecken und ist mit dieser endseitig verbunden, wie 1 näher zeigt. Bei einer weiteren möglichen Ausführung sind die Enden der Außenstreben 19, 20 direkt mit der Querstange 6a verbunden, wobei die endseitige Innenstrebe 23a zwischen den Außenstreben 19, 20 angeordnet ist, wie 2 näher zeigt.
Die Konsole 9a für die Federbeinaufnahme 9 besteht aus jeweils zwei vertikal ausgerichteten Stützarmen 24, 25, zwischen denen die Federbeinaufnahme 9 in einer Stützplatte 26 angeordnet ist. Mit dem vorn liegenden Stützarm 25 – in Bezug auf die Fahrtrichtung F gesehen – ist der Fachwerkträger 7 beispielsweise über eine Verschraubung verbunden. Fußabschnitte A der Stützarme 24, 25 sind am Längsträger 2, 3 befestigt.
Mit der Stützplatte 26 der Federbeinaufnahme 9 ist jeweils an jeder Fahrzeugseite eine unter einem Winkel zur Fahrzeuglängsmittenachse L abgestellte horizontal angestellte Stützstange 11, 11a verbunden, die mit einem freien Ende am Windlaufrahmen 12 befestigt sind. Über mindestens zwei parallele Querstangen 28, 29 sind die Stützstangen 11, 11a jeder Fahrzeugseite zusätzlich verstärkend verbunden. Zwischen den beiden Querstangen 28, 29 können unter einem Winkel angestellte Streben 28a, 29a angeordnet sein.
Mit der Stützplatte 26 ist die Domstrebe 10 mittels einer kreisförmigen Platte 30 verbunden, wobei die Domstrebe 10 mit den gegenüber stehenden freien Enden am Fahrzeugaufbau gehalten ist. Die Domstrebe 10 ist vorzugsweise mit einer Fachwerkstruktur ausgestaltet, die aus zick-zackförmig angeordneten Stegen 10a zwischen den Außenwänden der Domstrebe 10, 11a besteht.
Die Stützarme 24, 25 der Konsole 9a der Federbeinaufnahme 9 sind über die Fußabschnitte A unmittelbar mit den Längsträgern 2, 3 verbunden, wobei der Längsträger 2, 3 – in Bezug auf die Fahrtrichtung F gesehen – eine hintere Gabelung 31 aufweist. Ein oberer Längsträgerabschnitt 32 der Gabelung 31 ist mit der Stirnwand 4 des Fahrzeugs und ein unterer Längsträgerabschnitt 33 der Gabelung 31 ist mit dem Unterboden 5 des Fahrzeugaufbaus verbunden, so dass über diese Gabelung 31 der Längsträger 2, 3 eine Kraftverteilung erfolgt, wie 3 anhand der Pfeile P und P1 zeigt. Anschließend an den Längsträgern 2, 3 ist am Unterboden 5 ein einen Mitteltunnel 35 des Fahrzeugs verstärkendes seitliches durchgängiges Profilelement 36 vorgesehen, welches am unteren Tunnelrand angeordnet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2008/0079290 A1 [0002]
DE 602004008372 T2 [0002]

Claims

Vorderwagenstruktur (1) eines Kraftfahrzeugs mit zwei Längsträgern (2, 3), die mit einem Fahrzeugaufbau verbunden sind und auf den Längsträgern (2, 3) jeweils Federbeinaufnahmen (9) gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass mit den vorderen freien Enden der Längsträger (2, 3) des Fahrzeugs ein darüberliegender Querträger (6) verbunden ist, an dem sich jeweils ein in Längsrichtung der Längsträger (2, 3) erstreckender Fachwerkträger (7) anschließt, welcher einerseits mit dem Querträger (6) und andererseits mit einer Federbeinaufnahme (9) verbunden ist.
Vorderwagenstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (6) aus einer Querstange (6a) und zwei unterhalb angeordneten Querstreben (14, 15) besteht, die sich von einer Fahrzeuglängsmittenachse (L) unter einem Winkel bis zu den Längsträgern (2, 3) erstrecken und jeweils mit einer vertikalen Stütze (17, 18) verbunden sind, die zwischen dem Längsträger (2, 3) der Querstange (6a) angeordnet ist.
Vorderwagenstruktur nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fachwerkträger (7) in einer etwa horizontalen Schrägebene zwischen einer Konsole (9a) der Federbeinaufnahme (9) und dem Querträger (6) angeordnet und verbunden ist.
Vorderwagenstruktur nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fachwerkträger (7) zwei zur Konsole (9a) der Federbeinaufnahme (9) hin divergierend angeordnete Außenstreben (19, 20) umfasst, welche unter einem Winkel zu den Außenstreben (19, 20) angestellte Innenstreben (21, 22, 23 oder 23a) aufweisen, wobei die endseitige Innenstrebe (23a) von einer Außenstrebe (19) zur Querstange (6a) hin verläuft und mit dieser verbunden ist oder die Außenstrebe (19) endseitig (20) direkt mit dem Querträger (6) verbunden ist.
Vorderwagenstruktur nach den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Konsole (9a) für die Federbeinaufnahme (9) jeweils zwei vertikal ausgerichtete Stützarme (24, 25) umfasst, zwischen denen die Federbeinaufnahme (9) in einer Stützplatte (26) angeordnet ist, und der – in Fahrtrichtung (F) gesehene – vordere Stützarm (25) mit dem Fachwerkträger (7) verbunden ist.
Vorderwagenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Stützplatte (26) der Federbeinaufnahme (9) jeweils eine unter einem Winkel zur Längsmittenachse (L) angestellte Stützstange (11, 11a) verbunden ist, die mit einem freien Ende an einer Windlaufrahmenverstärkung (12) befestigt ist und zwischen denen mindestens zwei parallele Querstangen (28, 29) angeordnet und mit zwischen liegenden Streben (28a, 29a) verbunden sind.
Vorderwagenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Stützplatte (26) jeweils die Domstrebe (10), welche fachwerkförmig ausgebildet ist, mittels einer kreisförmigen Platte (30) verbunden ist und die Domstrebe (10) mit einem gegenüber liegenden freien Ende am Fahrzeugaufbau gehalten wird.
Vorderwagenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsträger (2, 3) an einem hinteren Ende – in Bezug auf die Fahrtrichtung (F) gesehen – eine Gabelung (31) aufweist, wobei ein oberer Längsträgerabschnitt (32) der Gabelung (31) mit einer Stirnwand (4) des Fahrzeugs und ein unterer Längsträgerabschnitt (33) der Gabelung (31) mit einem Unterboden (5) des Fahrzeugaufbaus verbunden ist.