DE102012208901B4

DE102012208901B4 - Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102012208901B4
Application number: DE102012208901.2A
Authority: DE
Inventors: Klaus Gross; Stephan Friedl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2024-03-14
Anticipated expiration: 2032-05-26
Also published as: DE102012208901A1

Abstract

Kraftfahrzeug mit einem Vorderbau (2), der zwei zueinander beabstandete Motorträger (4a, 4b) aufweist, die in Fahrzeuglängsrichtung (x) verlaufen, wobei die Karosserie eine Stirnwand aufweist, an der ein jeweiliges hinteres Ende des jeweiligen Motorlängsträgers (4a, 4b) angeordnet ist, mit einem Hilfsrahmen oder Fahrschemel (12), der sich unterhalb der beiden Motorlängsträger (4a, 4b) befindet und mit dem jeweiligen Motorlängsträger (4a, 4b) verbunden ist, wobei oberhalb des jeweiligen Motorlängsträgers (4a, 4b) jeweils ein zur Fahrzeugaußenseite versetzter Stützlängsträger (5a, 5b) angeordnet ist, dessen jeweiliges vorderes Ende mit dem Motorlängsträger (4a, 4b) verbunden ist, wobei an einem vorderen Abschnitt des Fahrschemels (12) jeweils ein Fahrschemel-Längsträger (9a, 9b) angeordnet ist, und wobei ein Vertikalschubfeld (20) aus Streben (21) vorgesehen ist, das die beiden Motorlängsträger (4a, 4b), die beiden Fahrschemel-Längsträger (9a, 9b) und den Querträger (7), an dem die beiden Stützlängsträger (5a, 5b) angeordnet sind, miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass an der Verbindungsstelle von zwei schräg verlaufenden Streben (21a, 21b) mit einer waagrecht verlaufenden Strebe (21c, 21d) ein erster Knotenpunkt (22a) gebildet ist, dass an dem ersten Knotenpunkt (22a) zusätzlich eine senkrecht verlaufende Strebe (21i) angeordnet ist, die mit ihrem dazu gegenüberliegenden Ende an einem zweiten Knotenpunkt (22b) mit den jeweiligen Enden von Streben (21g, 21h) verbunden ist, wobei diese Enden der Streben (21g, 21h) an einem mittleren Bereich (19) des Querträgers (7) zwischen den beiden Stützlängsträgern (5a, 5b) befestigt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 10 2005 038 487 A 1 ist bereits ein Kraftfahrzeug bekannt, das symmetrisch zu einer Fahrzeuglängsachse beidseitig jeweils einen Motorträger aufweist, der sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt. An dem jeweiligen vorderen Ende des Motorträgers ist eine Aufnahme zur Befestigung eines Stoßfängers angebracht. Nach hinten erstreckt sich der Motorträger etwa bis in den Bereich einer Stirnwand. Die Stirnwand erstreckt sich von einem unteren Windlauf, der die untere Begrenzung einer Frontscheibe bildet, nach unten bis zum Fahrzeugboden. Die Stirnwand trennt die Fahrgastzelle vom Vorderwagen. Der Motorträger setzt sich nach hinten unterhalb der Stirnwand und unter dem Fahrzeugboden als Längsträger fort. Oberhalb des jeweiligen Motorträgers und zur Fahrzeugaußenseite hin versetzt, verläuft von einer A-Säule einer die Fahrgastzelle bildenden Kraftfahrzeugkarosserie ebenfalls nach vorne ein Stützträger. Das jeweilige vordere Ende des Stützträgers ist mit dem vorderen Bereich des jeweiligen Motorträgers verbunden. Die jeweilige A-Säule bildet die seitliche vordere Begrenzung der Fahrgastzelle. Die jeweilige A-Säule stellt zugleich nach oben hin die seitliche Begrenzung der Frontscheibe dar.
Aus der DE 10 2009 009 882 A 1 ist ein Vorderbau eines Kraftfahrzeuges bekannt, bei dem zwischen den jeweiligen vorderen Enden des jeweiligen Stützträgers ein Montageträger oder Querträger angeordnet ist. Die jeweiligen vorderen Enden eines jeweiligen Motorträgers sind ebenfalls über einen Querträger miteinander verbunden. Zwischen dem die beiden Stützträger verbindenden oberen Querträger und dem die beiden Motorträger verbindenden unteren Querträger ist in etwa mittig eine mittlere Strebe angeordnet. Ferner sind die beiden jeweiligen vorderen Enden des jeweiligen Stützträgers und die beiden jeweiligen vorderen Enden des Motorträgers in senkrechter Richtung über jeweils eine äußere Strebe miteinander verbunden.
Aus der DE 36 35 612 A1 ist ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem ein Unterrahmen oder Fahrschemel vorgesehen ist. An dem Fahrschemel sind Aufhängungsarme oder Lenker, die jeweils ein Rad lagern, angeordnet. Ein derartiger Fahrschemel ist beispielsweise an jeweils einem Motorträger befestigt.
Die EP 2 322 386 A1 beschreibt ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Darüber hinaus beschreibt die DE 10 2010 029 789 A1 einen Frontträger für ein Kraftfahrzeug. Aus der DE 10 2009 017 447 A1 ist ein Energie absorbierendes System für ein Fahrzeug bekannt. Die JP 2007 - 106 370 A betrifft eine Frontstruktur einer Fahrzeugkarosserie. Außerdem beschreibt die EP 1 849 685 A1 eine Fahrzeugkarosseriefront. Die DE 10 2010 041 184 A1 beschreibt eine Karosseriestruktur für einen Frontbereich eines Fahrzeugs. Ebenso beschreibt die DE 10 2008 039 972 A1 Frontstruktur eines Kraftfahrzeugs.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug mit einem Vorderbau zu schaffen, der eine hohe Steifigkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Ein erfindungsgemäßer Vorderbau eines Kraftfahrzeuges weist zwei zueinander beabstandete Motorträger auf, die in Fahrzeuglängsrichtung verlaufen. Eine Karosserie des Kraftfahrzeuges ist mit einer Stirnwand versehen, an der ein jeweiliges hinteres Ende des jeweiligen Motorlängsträgers angeordnet ist. Im Vorderbau des Kraftfahrzeuges ist ein Hilfsrahmen oder Fahrschemel angeordnet, der sich unterhalb der beiden Motorlängsträger befindet und mit dem jeweiligen Motorlängsträger verbunden ist. Oberhalb des jeweiligen Motorlängsträgers ist jeweils ein zur Fahrzeugaußenseite versetzter Stützlängsträger angeordnet, dessen jeweiliges vorderes Ende mit dem Motorlängsträger verbunden ist. Vorteilhafterweise ist an einem vorderen Abschnitt des Fahrschemels jeweils ein Fahrschemel-Längsträger angeordnet. Ferner ist ein Vertikalschubfeld vorgesehen, das die beiden Motorlängsträger, die beiden Fahrschemel-Längsträger und den Querträger, an dem die beiden Stützlängsträger angeordnet sind, miteinander verbindet.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Vertikalschubfeld aus Streben aufgebaut ist, die ein Fachwerk bilden.
Die beiden Motorlängsträger sind an ihren vorderen Enden vorteilhafterweise über mindestens eine waagrecht verlaufende Strebe des Vertikalschubfeldes miteinander verbunden.
Der jeweilige Motorlängsträger ist in einer vorteilhaften Ausführungsform mit dem jeweiligen Fahrschemel-Längsträger über mindestens eine Strebe des Vertikalschubfeldes miteinander verbunden.
Ferner ist an der Verbindungsstelle der beiden schräg verlaufenden Streben mit der waagrecht verlaufenden Strebe ein erster Knotenpunkt ausgebildet. An dem ersten Knotenpunkt ist zusätzlich eine senkrecht verlaufende Strebe angeordnet. Die senkrecht verlaufende Strebe ist mit ihrem dazu gegenüberliegenden Ende an einem zweiten Knotenpunkt mit den jeweiligen Enden der Streben verbunden, die an einem mittleren Bereich eines Querträgers zwischen den beiden Stützlängsträgern befestigt sind.
Die beiden Fahrschemel-Längsträger sind in einer vorteilhaften Ausführungsform direkt über eine waagrecht verlaufende Strebe miteinander verbunden.
Die beiden Motorlängsträger sind vorteilhafterweise an ihrem jeweiligen hinteren Ende an einer Bodengruppe einer Karosserie, die eine Fahrgastzelle bildet, angeordnet und gehen dann in Längsträger über, die an der Bodengruppe angeordnet sind.
In einer vorteilhaften Ausführungsform erstreckt sich die Stirnwand der Karosserie von einem unteren Windlauf, der eine untere Begrenzung der Frontscheibe bildet, nach unten zu einem Fahrzeugboden, wobei die Stirnwand die Fahrgastzelle vom Vorderwagen trennt.
Der obere Querträger verbindet vorteilhafterweise das jeweilige vordere Ende der beiden Stützlängsträger. Das jeweilige hintere Ende des jeweiligen Stützlängsträgers ist mit jeweils einer ersten Karosseriesäule oder A-Säule verbunden.
In einem vorderen Bereich des jeweiligen Motorlängsträgers ist in einer vorteilhaften Ausführungsform jeweils mindestens ein Deformationselement angeordnet.
Zwischen dem jeweiligen hinteren Ende des Fahrschemel-Längsträgers und dem jeweiligen vorderen Ende des Fahrschemels ist vorteilhafterweise jeweils ein Deformationselement angeordnet.
In einer vorteilhaften Ausführungsform erstreckt sich das Vertikalschubfeld in einer Fahrzeugquerrichtung y in senkrechter Richtung z.
Das Vertikalschubfeld ist vorteilhafterweise einteilig ausgebildet.
Das Vertikalschubfeld besteht in einer vorteilhaften Ausführungsform aus einem Metall, Kunststoff, Leichtmetall. In einer vorteilhaften Ausführungsform wird als Werkstoff AIMg3 verwendet, das einen E-Modul von 72000N/mm² und eine Streckgrenze von 190N/mm² aufweist.
Die Streben des Vertikalschubfeldes bestehen vorteilhafterweise jeweils aus einem Vollprofil und/oder aus einem Hohlprofil und/oder einem Hohlprofil mit Verstärkungsrippen.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend anhand der einzigen Figur beispielshalber beschrieben, die eine perspektivische Prinzip-Darstellung eines vorderen Endes eines Vorderbaus eines Kraftfahrzeuges zeigt.
Die einzige Figur zeigt ein vorderes Ende 3 eines Vorderbaus 2 eines Kraftfahrzeuges 1. Der in der Figur nur teilweise dargestellte Vorderbau 2 weist zwei voneinander beabstandete, in Fahrzeuglängsrichtung x verlaufende Motorträger 4a und 4b auf. In den jeweiligen Motorlängsträger 4a, 4b kann ein Deformationselement 24a, 24b eingebaut sein.
Oberhalb der beiden Motorträger 4a und 4b sind zwei voneinander beabstandete, in Fahrzeuglängsrichtung x verlaufende, in der Figur nur teilweise dargestellte Stützträger 5a, 5b ausgebildet.
Die beiden Stützträger 5a und 5b sind an ihrem vorderen Ende 6a, 6b über einen Querträger 7 miteinander verbunden. Unterhalb der beiden vorderen Enden 8a und 8b der Motorlängsträger 4a und 4b ist jeweils ein unterer Fahrschemel-Längsträger 9a, 9b angeordnet. Ein jeweiliges hinteres Ende 10a, 10b des jeweiligen Fahrschemel-Längsträgers 9a, 9b ist in der gezeigten Ausführungsform über jeweils ein Deformationselement 25a, 25b an jeweils einem vorderen Ende 11a, 11b eines Fahrschemels 12 befestigt.
In der gezeigten Ausführungsform ist das jeweilige hintere Ende 10a, 10b des jeweiligen Fahrschemel-Längsträgers 9a, 9b über das jeweilige Deformationselement 25a, 25b jeweils an einem vorderen Ende 13a, 13b eines Längsträgerabschnittes 14a, 14b des Fahrschemels 12 befestigt. In der gezeigten Ausführungsform sind die beiden vorderen Enden 13a, 13b der Längsträgerabschnitte 14a, 14b über einen Querträger 15 miteinander verbunden.
In der gezeigten Ausführungsform ist zwischen einem jeweiligen vorderen Ende 16a, 16b des jeweiligen Fahrschemel-Längsträgers 9a und 9b und einem mittleren Bereich 17 des Fahrschemel-Querträgers 15 jeweils eine Strebe 18a, 18b angeordnet. In einer Draufsicht bilden die Streben 18a, 18b eine V-Form.
Zwischen einem mittleren Bereich 19 des oberen Stützträger-Querträgers 7, den vorderen Enden 8a und 8b der beiden Motorlängsträger 4a, 4b und den vorderen Enden 16a, 16b der beiden Fahrschemel-Längsträger 9a, 9b ist ein einstückiges aus Streben 21a bis 21i aufgebautes Vertikalschubfeld 20 befestigt.
In der gezeigten Ausführungsform sind die Streben 21a, 21b, 21c, 21d und 21i mit ihrem jeweiligen Ende an einem ersten, mittleren Knotenpunkt 22a miteinander verbunden. Die Streben 21a und 21g sowie die Streben 21b und 21h verlaufen parallel zueinander. Die Strebe 21i ist senkrecht angeordnet. Die Streben 21c und 21d sind waagrecht ausgerichtet. Die Streben 21e und 21f weisen in der gezeigten Ausführungsform einen Knick 23a, 23b auf.
Die senkrecht verlaufende Strebe 21i ist mit ihrem zum mittleren Knotenpunkt 22a gegenüberliegenden Ende an einem zweiten, oberen Knotenpunkt 22b mit den jeweiligen Enden der Streben 21g und 21h verbunden. Die Streben 21g, 21h und 21i sind über den zweiten Knotenpunkt 22b an einem mittleren Bereich 19 des Querträgers 7 befestigt.
Die Streben 21e und 21f dienen jeweils zur Verbindung des vorderen Endes 8a, 8b des jeweiligen Motorlängsträgers 4a, 4b mit dem jeweiligen vorderen Ende 16a, 16b des jeweiligen Fahrschemel-Längsträgers 9a, 9b. In einer gestrichelt dargestellten Ausführungsform können die beiden Fahrschemel-Längsträger 9a, 9b direkt über eine waagrecht verlaufende Strebe 21j mit einander verbunden sein. In einer Ansicht von vorne ist das Vertikalschubfeld 20 V-förmig. Das Vertikalschubfeld 20 erstreckt sich senkrecht in Fahrzeugquerrichtung y.
Durch das Vertikalschubfeld 20 ergibt sich eine Verbindung eines oberen, ersten Lastpfades über die beiden Motorlängsträger 4a und 4b. Ferner verbindet das Vertikalschubfeld 20 einen unteren, zweiten Lastpfad, der durch die beiden Fahrschemel-Längsträger 9a, 9b gebildet ist.
Über das Vertikalschubfeld 20 ist der obere, erste Lastpfad mit dem unteren, zweiten Lastpfad verbunden. Durch die mittige Verbindung des Vertikalschubfeldes 20 mit dem mittleren Bereich 19 des Querträgers 7, der die beiden Stützlängsträger 5a, 5b verbindet, ist eine Krafteinleitung in die oberen Stützträger 5a und 5b möglich.
Ferner wird durch die Befestigung des Vertikalschubfeldes 20 am mittleren Bereich 19 des Querträgers 7 eine zusätzliche Versteifung des Vertikalschubfeldes 20 in Fahrzeuglängsrichtung erreicht, da die Befestigung des Vertikalschubfeldes 20 am mittleren Bereich 17 des Querträgers 7 eine Verbiegung des Vertikalschubfeldes 20 in Fahrzeuglängsrichtung x verhindert. Durch das Vertikalschubfeld 20 wird eine Versteifung des vorderen Endes 3 des Vorderbaus 2 erreicht.
Ferner wird durch das Vertikalschubfeld 20 die Torsionssteifigkeit des vorderen Endes 3 des Vorderbaus 2 und somit des ganzen Vorderbaus 2 bewirkt, so dass Zitterschwingungen im Vorderbau 2 vermieden oder zumindest verringert sind.
Das Vertikalschubfeld 20 ist in einer Ausführungsform aus einem Metall, wie Stahl oder Leichtmetall, hergestellt. In einer Ausführungsform wird als Werkstoff AIMg3 verwendet, das einen E-Modul von 72000N/mm² und eine Streckgrenze von 190N/mm² aufweist.
Die Streben 21 des Vertikalschubfeldes 20 können als ein Vollprofil oder als ein Hohlprofil gegebenenfalls mit Versteifungsrippen ausgebildet sein.

Claims

Kraftfahrzeug mit einem Vorderbau (2), der zwei zueinander beabstandete Motorträger (4a, 4b) aufweist, die in Fahrzeuglängsrichtung (x) verlaufen, wobei die Karosserie eine Stirnwand aufweist, an der ein jeweiliges hinteres Ende des jeweiligen Motorlängsträgers (4a, 4b) angeordnet ist, mit einem Hilfsrahmen oder Fahrschemel (12), der sich unterhalb der beiden Motorlängsträger (4a, 4b) befindet und mit dem jeweiligen Motorlängsträger (4a, 4b) verbunden ist, wobei oberhalb des jeweiligen Motorlängsträgers (4a, 4b) jeweils ein zur Fahrzeugaußenseite versetzter Stützlängsträger (5a, 5b) angeordnet ist, dessen jeweiliges vorderes Ende mit dem Motorlängsträger (4a, 4b) verbunden ist, wobei an einem vorderen Abschnitt des Fahrschemels (12) jeweils ein Fahrschemel-Längsträger (9a, 9b) angeordnet ist, und wobei ein Vertikalschubfeld (20) aus Streben (21) vorgesehen ist, das die beiden Motorlängsträger (4a, 4b), die beiden Fahrschemel-Längsträger (9a, 9b) und den Querträger (7), an dem die beiden Stützlängsträger (5a, 5b) angeordnet sind, miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass an der Verbindungsstelle von zwei schräg verlaufenden Streben (21a, 21b) mit einer waagrecht verlaufenden Strebe (21c, 21d) ein erster Knotenpunkt (22a) gebildet ist, dass an dem ersten Knotenpunkt (22a) zusätzlich eine senkrecht verlaufende Strebe (21i) angeordnet ist, die mit ihrem dazu gegenüberliegenden Ende an einem zweiten Knotenpunkt (22b) mit den jeweiligen Enden von Streben (21g, 21h) verbunden ist, wobei diese Enden der Streben (21g, 21h) an einem mittleren Bereich (19) des Querträgers (7) zwischen den beiden Stützlängsträgern (5a, 5b) befestigt sind.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Streben (21) ein Fachwerk bilden.
Kraftfahrzeug nach den Ansprüchen 1 oder 2, wobei die beiden Motorlängsträger (4a, 4b) über mindestens eine waagrecht verlaufende Strebe (21c, 21d) des Vertikalschubfeldes (20) miteinander verbunden sind.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der jeweilige Motorlängsträger (4a, 4b) mit dem jeweiligen Fahrschemel-Längsträger (9a, 9b) über mindestens eine Strebe (21e, 21f) des Vertikalschubfeldes (20) miteinander verbunden ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die beiden Fahrschemel-Längsträger (9a, 9b) über eine waagrecht verlaufende Strebe (21j) miteinander verbunden sind.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die beiden Motorlängsträger (4a, 4b) an ihrem jeweiligen hinteren Ende an einer Bodengruppe einer eine Fahrgastzelle bildenden Karosserie angeordnet sind und in Längsträger übergehen, die an der Bodengruppe angeordnet sind.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Stirnwand der Karosserie von einem unteren Windlauf, der eine untere Begrenzung der Frontscheibe bildet, nach unten zu einem Fahrzeugboden erstreckt, wobei die Stirnwand die Fahrgastzelle vom Vorderwagen trennt.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Querträger (7) das jeweilige vordere Ende (6a, 6b) der beiden Stützlängsträger (5a, 5b) verbindet und dass das jeweilige hintere Ende des jeweiligen Stützlängsträgers (5a, 5b) mit jeweils einer ersten Karosseriesäule oder A-Säule verbunden ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem vorderen Bereich des jeweiligen Motorlängsträgers (4a, 4b) jeweils mindestens ein Deformationselement (24a, 24b) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem jeweiligen hinteren Ende (10a, 10b) des Fahrschemel-Längsträgers (9a, 9b) und dem jeweiligen vorderen Ende (11a, 11b) des Fahrschemels (12) jeweils ein Deformationselement (25a, 25b) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich das Vertikalschubfeld (20) in einer Fahrzeugquerrichtung (y) in senkrechter Richtung (z) erstreckt.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Vertikalschubfeld (20) einteilig ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Vertikalschubfeld (20) aus einem Metall, Kunststoff oder Leichtmetall besteht.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Werkstoff einen E-Modul von 72000N/mm² und eine Streckgrenze von 190N/mm² aufweist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Streben (21) des Vertikalschubfeldes (20) jeweils aus einem Vollprofil und/oder aus einem Hohlprofil und/oder einem Hohlprofil mit Verstärkungsrippen bestehen.