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Die Erfindung betrifft eine Vordere Rahmenstruktur für eine Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens zwei Längsträgern, wenigstens einem Hilfsrahmen zur Anbringung eines Fahrwerks, der mit den Längsträgern verbunden ist, einer Aufprallstruktur mit einem Stoßfängerquerträger, der in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs vor den Längsträgern angeordnet und mit diesen verbunden ist, und mit einem Kühlerträger, der in Längsrichtung hinter dem Stoßfängerquerträger angeordnet ist.
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Bei bekannten Kraftfahrzeugen wird derzeit ein Stoßfängerquerträger eingebaut, der ein begrenzte Höhe und Breite aufweist. Im Bereich dieses Stoßfängerquerträgers ist das Kraftfahrzeug bzw. dessen Chassis sehr steif ausgeführt. In umliegenden bzw. angrenzenden Bereichen sind die Steifigkeiten von entsprechenden Strukturbauteilen geringer. Damit bei einem Anprall auch seitlich und unterhalb des Stoßfängerquerträgers Aufprallkräfte wirksam aufgenommen und eingeleitet werden können, weisen bekannte Kraftfahrzeuge eine Art untere Lastebene auf, die ähnlich zu dem Stoßfängerquerträger aufgebaut sind und die insbesondere separate Crashboxen und Querträger aufweisen.
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Das Vorsehen solcher zusätzlicher Querträger und Crashboxen ist konstruktiv sehr aufwändig, insbesondere unter der Berücksichtigung, dass auftretende Kräfte am Hilfsrahmen aufgenommen werden sollen, wobei zwischen dem Hilfsrahmen und einem zusätzlichen Querträger der Kühlerträger angeordnet sein kann. Entsprechend sind aufwändige Verbindungen zwischen dem Kühlerträger und vorderen bzw. hinteren Crashboxen erforderlich.
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Gleichfalls ist aus der
DE 10 2011 004 105 A1 eine Aufprallstruktur mit an den Längsträgern angebrachten, seitlich nach außen abstehenden Kragträgern bekannt. Hierbei befindet sich zwischen Kragträger und Längsträger ein zusätzliches Deformationselement. Um die Lasteinleitung in die Karosseriestruktur zu verbessern, befindet sich ein Zugband zwischen dem Außenbereich des Kragträgers und dem Stoßfängerquerträger oder alternativ zwischen den beiden gegenüberliegenden Kragträgern entlang des Stoßfängerquerträgers.
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Nachteilig hierbei ist jedoch, dass durch eine solche Anordnung keine zusätzlichen Lastebenen in unterschiedlichen Höhen ausgebildet werden. Auch werden bei einem solchen Aufbau zusätzliche seitliche Deformationselemente benötigt.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, eine vordere Rahmenstruktur anzugeben, bei der die oben erwähnte Nachteile vermieden werden können.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine vordere Rahmenstruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Vorgeschlagen wird also eine vordere Rahmenstruktur für ein Chassis eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens zwei Längsträgern, wenigstens einem Hilfsrahmen zur Anbringung eines Fahrwerks, der mit den Längsträgern verbunden ist, einer Aufprallstruktur mit einem Stoßfängerquerträger, der in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs vor den Längsträgern angeordnet und mit diesen verbunden ist, und mit einem Kühlerträger, der in Längsrichtung hinter dem Stoßfängerquerträger angeordnet ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Aufprallstruktur wenigstens ein Verstärkungselement aufweist, das mit dem Stoßfängerquerträger und dem Hilfsrahmen verbunden ist und den Kühlerträger in Längsrichtung kreuzt oder/und durchquert.
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Durch das Bereitstellen eines Verstärkungselements, das sowohl mit dem Hilfsrahmen als auch mit dem Stoßfängerquerträger verbunden ist und den Kühlerträger in Längsrichtung kreuzt, kann auf aufwändige Verbindungen zwischen dem Kühlträger und vorderen bzw. hinteren Crashboxen verzichtet werden. Entsprechend wird die Konstruktion der vorderen Rahmenstruktur bzw. deren Aufprallstruktur vereinfacht.
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Das Verstärkungselement kann aus geraden oder/und gebogenen oder/und geknickten Rohrabschnitten gebildet sein. Hierdurch kann das Verstärkungselement ausgehend vom Hilfsrahmen durchgehend bis zum Stoßfängerquerträger ausgebildet werden. Dabei kann es in einfacher Weise an unterschiedliche Fahrzeugtypen und Chassistypen angepasst werden.
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Das Verstärkungselement kann aus einem einstückigen Rohr gebildet sein, das die Rohrabschnitte aufweist. Somit kann aus einem einzigen Rohr ein in sich stabiles Verstärkungselement gebildet werden. Dabei kann das einstückig ausgebildete Rohr bzw. Verstärkungselement durch gerade Rohrabschnitte oder/und gebogene Rohrabschnitt oder/und geknickte Rohrabschnitte in die gewünschte Form gebracht werden.
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Das Verstärkungselement kann bezogen auf eine gedachte vertikale Längsmittelachsenebene des Kraftfahrzeugs auf einer ersten Seite der Längsmittelsachseneben mit dem Hilfsrahmen verbunden sein und auf einer zweiten Seite der Längsmittelachsenebene mit dem Stoßfängerquerträger verbunden sein, derart dass das Verstärkungselement die gedachte Längsmittelachsenebene kreuzt. Beispielsweise erstreckt sich das Verstärkungselement von einer linken Seite des Kraftfahrzeugs bzw. des Chassis, wo es mit dem Hilfsrahmen verbunden ist, zur rechten Seite des Kraftfahrzeugs hin, wobei es rechts der Längsmittelachsenebene mit dem Stoßfängerquerträger verbunden ist.
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In dem Kühlerträger kann eine Durchgangsöffnung ausgebildet sein, durch die das Verstärkungselement hindurchgeführt ist. Da das Verstärkungselement mit dem Stoßfängerquerträger und mit dem Hilfsrahmen verbunden ist, kann es im Bereich des Kühlerträgers einfach durch diesen hindurch verlaufen, ohne dass es an diesem in spezieller Weise abgestützt bzw. befestigt werden muss. Auf das Verstärkungselement im Falles eines Aufpralls wirkende Kräfte werden somit über einen durch den Kühlerträger hindurch verlaufenden Rohrabschnitt am Hilfsrahmen eingeleitet.
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Die Verbindung zwischen dem Verstärkungselement und dem Hilfsrahmen kann bezogen auf die Höhenrichtung des Kraftfahrzeugs tiefer liegen als die Verbindung zwischen dem Verstärkungselement und dem Stoßfängerquerträger. Dabei kann das Verstärkungselement entlang der Breitenrichtung des Kraftfahrzeugs zumindest abschnittsweise geneigt zur Breitenrichtung verlaufen. Insbesondere kann zwischen der Breitenrichtung und einem geneigt verlaufenden Rohrabschnitt ein spitzer Winkel gebildet sein, der etwa 15° bis 60° betragen kann, vorzugsweise etwa 20° bis 45°.
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Die Aufprallstruktur kann zwei Verstärkungselemente aufweisen, wobei die Verstärkungselemente derart mit dem Hilfsrahmen und dem Stoßfängerquerträger verbunden sind, dass sie sich unterhalb des Stoßfängerquerträgers kreuzen.
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Die beiden Verstärkungselemente können im Kreuzungsbereich miteinander verbunden sein.
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Hierdurch wird durch die beiden Verstärkungselemente zusammen mit dem Stoßfängerquerträger eine Art Fachwerk gebildet, das zu einer hohen Stabilität der Aufprallstruktur führt.
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Die oben erwähnte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit einer vorderen Rahmenstruktur, wie sie oben beschrieben worden ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigt:
- 1 eine vereinfachte und schematische Perspektivdarstellung von schräg vorne einer vorderen Rahmenstruktur mit Stoßfängerquerträger und Verstärkungselementen;
- 2 einen vergrößerten Ausschnitt der vereinfachten und schematischen Perspektivdarstellung der 1, etwa entsprechend dem gestrichelt umrandeten Bereich II.
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1 zeigt in einer vereinfachten und schematischen Perspektivdarstellung eine vordere Rahmenstruktur 10 eines ansonsten nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeugs. Die gewählte Blickrichtung ist von schräg vorne auf einen linken vorderen Bereich der Rahmenstruktur 10. Mit X, Y und Z sind die Längsrichtung, die Breitenrichtung und die Höhenrichtung des Kraftfahrzeugs angegeben.
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Die Rahmenstruktur 10 umfasst zwei Längsträger 12, von denen nur der linke strickpunktiert angedeutet ist. Vor den beiden Längsträgern 12 ist ein Stoßfängerquerträger 14 angeordnet. Dieser ist in geeigneter, aber nicht näher dargestellter Weise mittelbar oder unmittelbar mit den Längsträgern 12 verbunden. Die vordere Rahmenstruktur 10 umfasst ferner einen Kühlerträger 16. Der Kühlerträger 16 ist in Längsrichtung X hinter dem Stoßfängerquerträger 14 angeordnet. Ein Hilfsrahmen 18, an dem üblicherweise ein hier nicht dargestellten Fahrwerk angebracht ist, ist in einem Bereich unterhalb des Stoßfängerquerträgers 14 vorgesehen. Der Hilfsrahmen 18 ist üblicherweise in geeigneter Weise an den Längsträgern 12 abgestützt, was hier aber nicht genauer dargestellt ist.
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Der Stoßfängerquerträger 14 ist Teil einer sogenannten Aufprallstruktur 20. Die Aufprallstruktur 20 umfasst in diesem Beispiel zwei Verstärkungselemente 22a, 22b. Jedes Verstärkungselement 22a, 22b ist sowohl mit dem Hilfsrahmen 18 verbunden als auch mit dem Stoßfängerquerträger 14 verbunden. Das Verstärkungselement 22a, das auch als linkes Verstärkungselement 22a bezeichnet werden kann, ist an der Verbindungsstelle 24a mit dem Stoßträgerquerträger 14 verbunden. Das Verstärkungselement 22b, das auch als rechtes Verstärkungselement 22b bezeichnet werden kann, ist an der Verbindungsstelle 24b mit dem Stoßträgerquerträger 14 verbunden.
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Für das linke Verstärkungselement 22a ist aus der 1 und aus der vergrößerten Darstellung der 2 die Verbindung mit dem Hilfsrahmen 18 ersichtlich. Dabei ist ein Endabschnitt 26 des Verstärkungselements 22a mit dem Hilfsrahmen 18 verbunden bzw. an diesem befestigt.
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Wie aus der Zusammenschau der 1 und 2 ersichtlich, ist das linke Verstärkungselement 22a linksseitig an dem Hilfsrahmen 18 angebracht bzw. befestigt. Die Verbindungsstelle 24a des linken Verstärkungselements 22a befindet sich allerdings eher rechtsseitig an dem Stoßfängerquerträger 14. Anders ausgedrückt ist das linke Verstärkungselement 22a bezogen auf eine gedachte vertikale Längsmittelachsenebene X-Z des Kraftfahrzeugs auf einer ersten Seite (links) der Längsmittelsachsenebene X-Z mit dem Hilfsrahmen 18 verbunden und auf einer zweiten Seite (rechts) der Längsmittelachsenebene X-Z mit dem Stoßfängerquerträger 14 verbunden, wobei das Verstärkungselement 22a die gedachte Längsmittelachsenebene X-Z kreuzt. Dies gilt mit vertauschten Angaben für links/rechts natürlich auch für das rechte Verstärkungselement 22b. Die gedachte Längsmittelachsenebene X-Z ist dabei die durch die Fahrzeuglängsrichtung X und die Fahrzeughöhenrichtung Z aufgespannte Ebene, in der eine Längsmittelachse des Fahrzeug liegt.
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Die Verstärkungselemente 22a, 22b sind im dargestellten Beispiel jeweils aus einem einstückigen Rohr gebildet und weisen im Wesentlichen gerade bzw. nicht verformte Rohrabschnitte 30a, 30b auf. Ferner weisen die Verstärkungselemente 22a, 22b gebogene Rohrabschnitte 32a, 32b. Ferner sind in einem jeweiligen vorderen Eckbereich geknickte Rohrabschnitte 34a, 34b ausgebildet.
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Im Querschnitt können die geraden oder gebogenen Rohrabschnitte 30a, 32a, 34a im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet sein. Im Bereich des geknickten Rohrabschnitts 34 ist der Rohrquerschnitt flach gedrückt ausgebildet. Zwischen dem flach gepressten, geknickten Rohrabschnitt 34a und benachbarten, im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig ausgebildeten Rohrabschnitten 30a sind Übergangsabschnitte 36a ersichtlich, die den Querschnittsübergang von kreisförmig zur flach gepresst ermöglichen. Der in 2 bereits erwähnte Endabschnitt 26 ist üblicherweise ein gerader bzw. nicht verformter Rohrabschnitt 30a.
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Die in den 1 und 2 gezeigte und beschriebene Abfolge von unterschiedliche ausgebildeten Rohrabschnitten 30a/b, 31a/b, 32a/b, 34a/b, 36a/b ist rein beispielhaft. Ein Verstärkungselement für einen anderen Fahrzeugtyp kann insbesondere mehr oder weniger solcher unterschiedlich ausgebildeter Rohrabschnitte aufweisen. Es ist im Übrigen auch denkbar, dass das Verstärkungselement nicht aus einem einstückigen Rohr gebildet ist, sondern beispielsweise aus zwei oder mehr Rohren, die an strukturell geeigneten Bereichen miteinander verbunden sind, um ein durchgehendes Verstärkungselement zu bilden.
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Aus der 1 ist ferner ersichtlich, dass sich die beiden Verstärkungselemente 22a, 22b unterhalb des Stoßfängerquerträgers 14 kreuzen, was durch einen Kreuzungsbereich 38 illustriert ist. Im gezeigten Beispiel sind die beiden Verstärkungselemente 22a, 22b im Kreuzungsbereich 38 miteinander verbunden. Insbesondere können die beiden Verstärkungselemente 22a, 22b im Kreuzungsbereich 38 einen jeweiligen zusammengepressten Rohrabschnitt 34a, 34b aufweisen, die aneinander anliegen bzw. flächig miteinander verbunden sein können. Durch die gekreuzte Anordnung der beiden Verstärkungselemente 22a, 22b kann im Zusammenwirken mit dem Stoßfängerquerträger 14 eine Art Fachwerkstruktur gebildet wird, die zu einer verbesserten Stabilität der Aufprallstruktur 20 führt. Ferner kann hierdurch auch die Gesamtstabilität bzw. Gesamtsteifigkeit der Karosseriestruktur bzw. des Kraftfahrzeugs verbessert werden.
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Der Kühlerträger 16 weist in diesem Beispiel für jedes Verstärkungselement 22a, 22b eine jeweilige Durchgangsöffnung 40 auf, die am besten aus der 2 für die linke Seite des Kühlerträgers 16 ersichtlich ist. Das betreffende Verstärkungselemente 22a erstreckt sich dabei mit einem zugehörigen Rohrabschnitt durch die Durchgangsöffnung 40 hindurch. Somit kreuzt bzw. durchquert das Verstärkungselement 22a den Kühlerträger 16 im Wesentlichen in Längsrichtung X. Auch wenn dies in dem Beispiel nicht dargestellt ist, sind auch Strukturen denkbar, die keine Durchgangsöffnung aufweisen und bei denen die Verstärkungselemente am Kühlerträger vorbei geführt sind, diesen aber in Längsrichtung kreuzen.
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Die Verbindung zwischen dem Verstärkungselement 22a, 22b und dem Hilfsrahmen 18 kann bezogen auf die Höhenrichtung Z des Kraftfahrzeugs tiefer liegen als die Verbindung 24a, 24b zwischen dem Verstärkungselement 22a, 22b und dem Stoßfängerquerträger 14. Dabei kann das Verstärkungselement 22a, 22b entlang der Breitenrichtung Y des Kraftfahrzeugs zumindest abschnittsweise geneigt zur Breitenrichtung Y verlaufen. Insbesondere kann zwischen der Breitenrichtung Y und einem geneigt verlaufenden Rohrabschnitt 31a, 31b ein spitzer Winkel α gebildet sein, der etwa 15° bis 60° betragen kann, vorzugsweise etwa 20° bis 45°.
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Die hier gezeigte vordere Rahmenstruktur 10 mit der Aufprallstruktur 20 wiest insbesondere die folgenden Vorteile auf. 1. Da das betreffende Verstärkungselement 22a, 22b leicht gebogen bzw. verformt werden kann, ist es möglich, das Verstärkungselement 22a, 22b kostengünstig an einer Kühlerlagerposition vorbeizuführen. Somit kann ein aufwändiges Frontend- und Kühlerlagerungssystem vermieden werden. Ferner kann das Verstärkungselement 22a, 22b vom Stoßfängerquerträger 14 durchgehend bis zum Hilfsrahmen 18 geführt werden, was eine verbesserte Kraftübertragung ermöglicht. Durch die Anbindung der Verstärkungselemente 22a, 22b an dem Stoßfängerquerträger 14 wird das ganze System bzw. die ganze Aufprallstruktur 20 in vertikaler und horizontaler Richtung geführt, was zu einer höhere Gesamtstabilität im Falle eines Aufpralls führt. Die Verstärkungselemente 22a, 22b können auch zum Anbringen bzw. Lagern von weiteren Systemen oder anderen Trägern eingesetzt werden. Durch die hier vorgestellte Aufprallstruktur 20 wird insgesamt die crashrelevante Fahrzeugstirnfläche vergrößert, insbesondere bilden der Stoßfängerquerträger 14 und die Verstärkungselemente 22a, 22b gemeinsam eine im Kollisionsfall beaufschlagbare Struktur, um auftretende Kräfte verbessert in einen gewünschten Lastpfad einleiten zu können.
