DE102014014953A1

DE102014014953A1 - Fahrzeugfrontaufbau

Info

Publication number: DE102014014953A1
Application number: DE201410014953
Authority: DE
Inventors: Bardo BRAUNBECK; Uwe Eckert; Ronald Scheer
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2014-10-08
Publication date: 2015-04-30
Also published as: US9399438B2; GB2519810A; CN104590174A; CN104590174B; US20150115633A1; GB201319254D0

Abstract

Ein Fahrzeugfrontaufbau umfasst eine Stoßstange (1), die als Hohlkörper mit offenen Enden ausgebildet ist, und Verlängerungselemente (13), die in die offenen Enden eingefügt sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Frontaufbau für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Stoßstange und Verlängerungselemente, die mit den seitlichen Enden der Stoßstange verbunden sind.
DE 10 2010 014 999 A1 schlägt einen Frontaufbau des oben genannten Typs vor.
Gemäß diesem Dokument können Frontaufbauten für Fahrzeuge mit unterschiedlichen Breiten gebildet werden, indem ein Stoßstangentyp mit verschiedenen Typen von Verlängerungselementen kombiniert wird, wobei eine geringe Anzahl unterschiedlicher Teile verwendet wird.
Ein Problem dieses herkömmlichen Frontaufbaus hängt mit seiner dreiteiligen Struktur zusammen. Wenn ein mit diesem Frontaufbau ausgestattetes Fahrzeug mit einem Hindernis zusammenstößt und wenn die Überlappung zwischen dem Frontaufbau des Fahrzeugs und dem Hindernis klein ist, so dass eines der Verlängerungselemente dem Hauptteil der Kollisionskräfte ausgesetzt ist, ist es wahrscheinlich, dass das Verlängerungselement von der Stoßstange wegbricht und ein hinter dem Verlängerungselement befindliches Rad direkt gegen eine Vorderwand eines Fahrgastraum des Fahrzeugs gedrückt wird.
Ein Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, einen Fahrzeugfrontaufbau zu schaffen, die im Fall eines Zusammenstoßes mit geringer Überlappung einen besseren Schutz der Fahrzeuginsassen bietet.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird dieses Ziel durch einen Fahrzeugfrontaufbau erreicht, der Folgendes umfasst: eine Stoßstange, die als Hohlkörper mit offenen Enden ausgebildet ist, und Verlängerungselemente, die in die offenen Enden eingefügt sind. Dieser Aufbau vermeidet eine schwache Verbindung zwischen der Stoßstange und den Verlängerungselementen. Vielmehr kann ein Stoßfänger, der die Stoßstange und die darin eingefügten Verlängerungselemente gemäß der Erfindung umfasst, bei einem Zusammenstoß nur dann in Teile zerbrochen werden, wenn der Zusammenstoß heftig genug ist, um wenigstens eines aus der Stoßstange und den Verlängerungselementen als solche zu zerbrechen.
Die Stoßstange kann als Strangpressprofil gebildet werden. Bei einem solchen Profil kann eine mäßige Krümmung, wie sie herkömmliche Stoßstangen gewöhnlich aufweisen, auf einfache Weise während oder nach dem Strangpressen gebildet werden. Da sich die Stoßstange nicht über die Ecken der Außenhaut der Fahrzeugkarosserie erstrecken muss, ist es nicht notwendig, scharfe Krümmungen darin zu bilden.
Die Verlängerungselemente können ebenfalls Strangpressprofile sein. Da sich diese über die Ecken der Außenhaut der Fahrzeugkarosserie erstrecken können, müssen sie möglicherweise schärfere Krümmungen als die Stoßstange aufweisen. Da die Verlängerungselemente jedoch gewöhnlich kürzer als die Stoßstange sind, können die scharfen Krümmungen in den Verlängerungselementen mit Hilfe von kleineren und somit weniger kostspieligen Werkzeugen gebildet werden.
Die Verlängerungselemente können eine horizontale Symmetrieebene aufweisen. Solche Verlängerungselemente können gleichermaßen an der linken und rechten Seite des Fahrzeugs verwendet werden, so dass nur ein einziger Satz von Werkzeugen erforderlich ist, um die Verlängerungselemente für die linke und rechte Seite der Fahrzeugkarosserie herzustellen.
Ein Leichtmetall wie z. B. Aluminium oder eine Aluminiumlegierung kann verwendet werden, um die Stoßstange und/oder die Verlängerungselemente herzustellen.
Aus Stabilitätsgründen sollte die Stoßstange wenigstens zwei Abteilungen umfassen, die durch eine Trennwand voneinander getrennt sind. Um die Verlängerungselemente fest in der Stoßstange zu montieren, sollten die Verlängerungselemente einen Schlitz aufweisen, in dem die Trennwand untergebracht werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich der Schlitz in Längsrichtung in einer Wand des Verlängerungselements. Ein solcher Schlitz sollte sich im Wesentlichen nicht über einen Überlappungsbereich der Stoßstange und der Verlängerungselemente erstrecken. Um den Schlitz aufnehmen zu können, muss die Wand relativ dick und robust sein, was wesentlich zur gesamten Festigkeit des Fahrzeugfrontaufbaus beiträgt.
Gemäß einer Ausführungsform mit geringerem Gewicht weist jedes Verlängerungselement wenigstens drei Abteilungen auf, wobei die Breite der mittleren Abteilung der Dicke der oben genannten Trennwand entspricht. Bei dieser Ausführungsform kann ein Schlitz, der die Trennwand der Stoßstange aufnimmt, gebildet werden, indem Außenwände der mittleren Abteilung weggeschnitten werden.
In dem Überlappungsbereich zwischen der Stoßstange und einem der Verlängerungselemente fallen die Wände der Stoßstange und des Verlängerungselements zusammen, wodurch der Überlappungsbereich starrer wird als andere Bereiche der Stoßstange und der Verlängerungselemente. Daher sollten die Karosserielängsträger am besten an diesem Überlappungsbereich befestigt werden.
Insbesondere können Verbindungselemente wie z. B. Schrauben oder Nieten die Verlängerungselemente mit dem Karosserielängsträger verbinden, indem sie sich durch eine Wand der Stoßstange erstrecken.
Um die Stoßfestigkeit eines distalen Endes der Verlängerungselemente zu erhöhen, kann ein Träger vorgesehen werden, der einen Endabschnitt von einem der Verlängerungselemente, der von der Stoßstange abgewandt ist, mit einem der Karosserielängsträger verbindet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen ersichtlich, wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen wird. Die Zeichnungen zeigen Folgendes:
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Fahrzeugfrontaufbaus gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Verlängerungselement, das in dem Fahrzeugfrontaufbau von 1 verwendet werden kann;
3 ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines Verlängerungselements;
4 ist eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform des Verlängerungselements;
5 ist ein horizontaler Querschnitt eines Teils des Fahrzeugfrontaufbaus; und
6 ist ein alternativer horizontaler Querschnitt des Fahrzeugfrontaufbaus.
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Fahrzeugfrontaufbaus gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Frontaufbau umfasst eine Stoßstange 1, die aus Aluminium oder Aluminiumlegierung stranggepresst ist. In 1 ist nur ein rechter Endabschnitt der Stoßstange 1 dargestellt. Die Stoßstange 1 umfasst eine Vorderwand 2, eine Rückwand und drei Wände 4, 5, 6, die sich zwischen der Vorderwand 2 und der Rückwand 3 erstrecken und obere und untere Abteilungen 7, 8 begrenzen. Die Steifigkeit der Vorderwand 2 wird durch zwei darin gebildete Nuten 3 erhöht, die sich horizontal über die gesamte Länge der Stoßstange 1 erstrecken.
Die Rückwand 3 ist in der Ansicht von 1 nicht sichtbar. Sie ist an einem vorderen Ende eines Karosserielängsträgers 9 befestigt, der sich im Wesentlichen über die gesamte Länge der Fahrzeugkarosserie erstreckt. Der Längsträger weist einen zentralen Abschnitt 10 aus zwei dickwandigen, starren Metallblechteilen auf, die miteinander verbunden sind, um ein Hohlprofil zu bilden. Ein Haubenschlossträger 11 ist mit einem vorderen Ende des zentralen Abschnitts 10 verbunden. Ein vorderer Endabschnitt des Längsträgers 9 wird durch eine Crashbox 12 gebildet, deren Vorderwand an der Rückwand 3 der Stoßstange 1 befestigt ist und deren hinterer Abschnitt in den zentralen Abschnitt 10 des Längsträgers eingefügt ist.
Ein Verlängerungselement 13, das aus dem gleichen Leichtmetall wie die Stoßstange 1 extrudiert wurde, ist in einer Konfiguration zu sehen, in der es in den Fahrzeugfrontaufbau eingebaut werden kann. Das Verlängerungselement 13 umfasst einen inneren Endabschnitt 14, der in 1 soeben in die Abteilungen 7, 8 der Stoßstange 1 eingefügt wird. Wenn das Verlängerungselement 13 seine endgültige Stellung erreicht hat, wird der Großteil des Schlitzes 15, der in 1 noch deutlich zu sehen ist, in der Stoßstange 1 verschwunden sein und durch die Trennwand 5 gefüllt sein, die sich zwischen ihren Abteilungen 7, 8 erstreckt. Ein äußerer Endabschnitt 16 des Verlängerungselements 13 umfasst einen an seiner Rückseite befestigten Träger 17, dessen eines Ende schließlich in der Nähe von dessen vorderem Ende mit einem zentralen Abschnitt 10 des Längsträgers verbunden sein wird. Hier ist der Träger ein rohrförmiges Profil mit rechteckigem Querschnitt.
Wenn der Frontaufbau von 1 bei einem Zusammenstoß direkt vor der Crashbox 12 getroffen wird, zeigt er einen sehr hohen Biegewiderstand, da die Wände der Stoßstange 1 durch jene des darin eingefügten Verlängerungselements 13 gestützt werden. Wenn das Verlängerungselement 13 jedoch an seinem äußeren Endabschnitt 16 getroffen wird, kann ein erheblicher Teil der Belastung auf die Stoßstange 1 übertragen werden, da der innere Endabschnitt 14 daran gehindert wird, sich zu drehen oder zu biegen, da er eng in die Abteilungen 7, 8 eingefügt ist. Darüber hinaus wird ein weiterer Teil der Belastung durch den Träger 17 auf den zentralen Abschnitt 10 des Längsträgers übertragen. Dadurch absorbiert das Verlängerungselement 13 eine erhebliche Menge der Aufprallenergie, und wenn es dem Aufprall nachgibt, wird es dazu tendieren, das Fahrzeug seitlich in eine Richtung abzulenken, in der die Überlappung mit dem Hindernis noch geringer ist und in der das Fahrzeug letztlich am Hindernis vorbeirutschen kann. Auf diese Weise ist ein hinter dem Verlängerungselement 13 befindliches Vorderrad des Fahrzeugs wirksam vor dem Zusammenprall geschützt und wird daran gehindert, zum Fahrgastraum hin gedrückt zu werden.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Verlängerungselements 13 gemäß einer ersten Ausführungsform. Das Verlängerungselement 13 ist in diesem Fall ein Hohlprofil mit einer einzigen inneren Abteilung 18 und mit Wänden 21, 22, deren äußerer Querschnitt genau dem Querschnitt der Abteilungen 7, 8 der Stoßstangen entspricht, so dass ein innerer Endabschnitt 14 des Verlängerungselements 13, das einen Schlitz 15 umfasst, fest in der Stoßstange 1 gehalten wird, wenn er in eines ihrer Enden eingefügt wird.
Das Verlängerungselement 13 weist eine horizontale Symmetrieebene auf, die in 2 mit strichpunktierten Linien 19 gekennzeichnet wird, so dass es von beiden Enden gleichermaßen in die Stoßstange 1 eingefügt werden kann.
Der innere Endabschnitt 14 ist entsprechend der Krümmung der Stoßstange 1 leicht gekrümmt. Im äußerem Endabschnitt 16 ist die Krümmung ausgeprägter.
3 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform des Verlängerungselements 13. Gemäß dieser Ausführungsform sind zwei Trennwände 20 vorgesehen, die sich zwischen den Vorder- und Rückwänden 21, 22 des Verlängerungselements erstrecken und obere und untere Abteilungen 23, 24 sowie eine dazwischen befindliche mittlere Abteilung 25 definieren. Die Höhe der mittleren Abteilung 25 entspricht genau der Dicke der Trennwand 5 der Stoßstange 1. Im inneren Endabschnitt 14 des Verlängerungselements 13 wurden die Außenwände der mittleren Abteilung 25 entfernt, wodurch der Schlitz 15 gebildet wird, der sich über das gesamte Verlängerungselement 13 in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt. Auch hier ist die Krümmung des Verlängerungselements 13 in seinem äußeren Endabschnitt 16 ausgeprägter.
In der Ausführungsform von 4 sind die oberen und unteren Abteilungen 23, 24 gleich wie in 3, doch an Stelle der zwei Trennwände 20 und der mittleren Abteilung 25 ist nur eine dicke Wand 26 vorgesehen, wobei der Schlitz 15 in deren Längsrichtung in die Wand 26 geschnitten ist.
5 ist ein schematischer horizontaler Querschnitt einer rechten Hälfte des Fahrzeugfrontaufbaus (die nicht dargestellte linke Hälfte ist ein Spiegelbild davon). Wie dies durch die punktierte Linie in 5 angezeigt wird, ist das Ende der Stoßstange 1 schräg geschnitten, um das Einfügen des inneren Endabschnitts 14 des Verlängerungselements 13 zu erleichtern. Das Verlängerungselement 13 ist durch Schweißnähte 27 befestigt, die sich entlang der Ränder der Stoßstangenvorderwand 2, der Stoßstangenrückwand 28 und optional der oberen und unteren Wände 4, 6 erstrecken.
Ein Bereich 29, in dem sich die Stoßstange 1 und das Verlängerungselement 13 überlappen, erstreckt sich in Querrichtung des Fahrzeugs exakt über der Crashbox 12, die an die Rückwand 28 geschweißt ist. Die Vorderwand des Trägers 17 ist an die Rückwand 22 des Verlängerungselements 13 geschweißt. Er ist, allerdings nicht zu starr, am Längsträger 9 befestigt, indem er an einen Metallblechstreifen 30 geschraubt ist, wobei ein Teil von diesem in einen Spalt zwischen einer Wand des zentralen Abschnitts 10 des Längsträgers und der darin eingefügten Crashbox eingreift. Im Fall eines Zusammenstoßes gibt der Streifen 30 relativ leicht nach; trotzdem hindert er ein hinteres Ende des Trägers daran, sich vom Längsträger 9 wegzubiegen. Das hintere Ende des Trägers 17 stößt gegen einen Aufbau 31, der seitlich vom zentralen Abschnitt 10 des Längsträgers vorragt und so das Verlängerungselement 13 daran hindert, vorzeitig nachzugeben.
In der Ausführungsform von 6 bildet ein Flansch 32 ein vorderes Ende der Crashbox 12. Schrauben 33 erstrecken sich durch Löcher in den Rückwänden 22, 28 des Verlängerungselements 13 und der Stoßstange 1 und im Flansch 32 und greifen in Muttern 34 in der Crashbox 12 ein.
In der dargestellten Ausführungsform weisen die Vorderwände 2, 21 der Stoßstange 1 und des Verlängerungselements 13 Löcher 35 auf, die aufeinander ausgerichtet sind, wenn das Verlängerungselement 13 korrekt eingefügt ist, und durch die eine der Schrauben 33 eingefügt wird. Durch den Schrägschnitt am Ende der Stoßstange 1 ist die andere Schraube 33 nur durch ein Loch 36 im Verlängerungselement 13 zugänglich, obwohl beide Schrauben in die Rückwände 22, 28 sowohl des Verlängerungselements 13 als auch der Stoßstange 1 eingreifen.
Es ist offensichtlich, dass die obige genaue Beschreibung und die Zeichnungen spezifische Ausführungsformen der Erfindung offenbaren, wobei sie jedoch nur der Veranschaulichung dienen und nicht als Einschränkung des Schutzumfangs der Erfindung verstanden werden dürfen. Innerhalb des Schutzumfangs der beiliegenden Ansprüche und ihrer Äquivalente können verschiedene Abänderungen an den beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden. Insbesondere können aus der Beschreibung und den Zeichnungen Merkmale hervorgehen, die in den Ansprüchen nicht erwähnt sind. Diese Merkmale können in anderen Kombinationen auftreten, als sie hier konkret offenbart werden. Die Tatsache, dass mehrere dieser Merkmale im gleichen Satz oder in einer anderen Art von kontextuellem Zusammenhang erwähnt werden, darf nicht zu dem Schluss führen, dass sie nur in der konkret offenbarten Kombination auftreten können; vielmehr sollte angenommen werden, dass von einer solchen Mehrzahl von Merkmalen ein oder mehrere Merkmale weggelassen oder abgeändert werden können, solang dies die korrekte Funktionsweise der Erfindung nicht gefährdet.
Bezugszeichenliste

1: Stoßstange
2: Vorderwand
3: Nut
4: Wand
5: Trennwand
6: Wand
7: obere Abteilung
8: untere Abteilung
9: Längsträger
10: zentraler Abschnitt
11: Haubenschlossträger
12: Crashbox
13: Verlängerungselement
14: innerer Endabschnitt
15: Schlitz
16: äußerer Endabschnitt
17: Träger
18: Abteilung
19: Symmetrieebene
20: Trennwand
21: Vorderwand
22: Rückwand
23: obere Abteilung
24: untere Abteilung
25: mittlere Abteilung
26: Wand
27: Schweißnaht
28: Rückwand
29: Bereich
30: Streifen
31: Aufbau
32: Flansch
33: Schraube
34: Mutter
35: Loch
36: Loch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010014999 A1 [0002]

Claims

Fahrzeugfrontaufbau, umfassend eine Stoßstange (1), die als Hohlkörper mit offenen Enden ausgebildet ist, und Verlängerungselemente (13), die in die offenen Enden eingefügt sind.
Fahrzeugfrontaufbau nach Anspruch 1, wobei die Stoßstange (1) ein Strangpressprofil ist.
Fahrzeugfrontaufbau nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verlängerungselemente (13) Strangpressprofile sind.
Fahrzeugfrontaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verlängerungselemente (13) eine horizontale Symmetrieebene (19) aufweisen.
Fahrzeugfrontaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eines aus der der Stoßstange (1) und den Verlängerungselementen (13) aus Leichtmetall hergestellt ist.
Fahrzeugfrontaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stoßstange (1) wenigstens zwei Abteilungen (7, 8) umfasst, die durch eine Trennwand (5) getrennt sind.
Fahrzeugfrontaufbau nach Anspruch 6, wobei die Verlängerungselemente (13) eine Wand (26) aufweisen, in der sich ein Schlitz (15) in Längsrichtung erstreckt, wobei der Schlitz (15) in einem Überlappungsbereich (29) zwischen der Stoßstange (1) und den Verlängerungselementen (13) die Trennwand (5) aufnimmt.
Fahrzeugfrontaufbau nach Anspruch 6, wobei jedes Verlängerungselement (13) wenigstens drei Abteilungen (23, 24, 25) aufweist, wobei die Breite einer mittleren (25) der Abteilungen (23, 24, 25) der Dicke der Trennwand (5) entspricht.
Fahrzeugfrontaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verlängerungselemente (13) stärker als die Stoßstange (1) gekrümmt sind.
Fahrzeugfrontaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Karosserielängsträger (9) mit einem Abschnitt (29) der Stoßstange (1) verbunden sind, in dem die Stoßstange (1) und die Verlängerungselemente (13) einander überlappen.
Fahrzeugfrontaufbau nach Anspruch 9, wobei Verbindungselemente (33), die sich durch eine Wand (28) der Stoßstange (1) erstrecken, die Verlängerungselemente (13) am Karosserielängsträger (9) befestigen.
Fahrzeugfrontaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Träger (17) einen von der Stoßstange (1) abgewandten Endabschnitt von einem der Verlängerungselemente (13) mit einem der Karosserielängsträger (9) verbindet.