DE19953808A1 - Vorbautragstruktur für eine selbsttragende Karosserie eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Abstract

Eine solche Vorbautragstruktur mit zwei unteren Vorbaulängsträgern und einer oberen Längsträgerebene, die beidseitig mit jeweils einem Radhaus verbunden ist, sowie mit einem frontseitig an die obere Längsträgerebene anschließenden Frontendquertäger ist bekannt. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist der Frontendquerträger mit den Radhäusern mittels sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckender Energieabsorptionseinheiten abgestützt verbunden. DOLLAR A Einsatz für Personenkraftwagen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorbautragstruktur für eine selbst­ tragende Karosserie eines Kraftfahrzeugs, mit zwei unteren Vor­ baulängsträgern und einer oberen Längsträgerebene, die beidsei­ tig mit jeweils einem Radhaus verbunden ist, sowie mit einem frontseitig an die obere Längsträgerebene anschließenden Front­ endquerträger.

Eine solche Vorbautragstruktur ist für einen Personenkraftwagen allgemein bekannt. Die Vorbautragstruktur weist ein Frontmodul auf, das über jeweils eine als Crashbox bezeichnete Energieab­ sorptionseinheit mit den beiden unteren Vorbaulängsträgern ver­ bunden ist. Das Frontmodul weist eine einen Frontendquerträger einschließende Kühlerbrücke auf, wobei der Frontendquerträger sich als Kühlerquerträger etwa auf Höhe der oberen Längsträger­ ebene in Fahrzeugquerrichtung erstreckt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorbautragstruktur der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, die bei einem Frontalaufprall eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Energieaufnahme gewährleistet.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Frontendquerträger mit den Radhäusern mittels sich in Fahrzeuglängsrichtung er­ streckender Energieabsorptionseinheiten abgestützt verbunden ist. Die erfindungsgemäße Lösung geht von der Erkenntnis aus, daß Crashboxen, d. h. Energieabsorptionseinheiten, zwischen den unteren Vorbaulängsträgern und dem Frontmodul bei einem Frontal­ aufprall, insbesondere einem versetzten Frontalaufprall, nicht ausreichend beaufschlagt werden. Die Vorbaustruktur trägt insbe­ sondere bei schweren Frontalaufprallbelastungen nur unzureichend zur Energieaufnahme bei. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird die obere Längsträgerebene verstärkt zur Energieaufnahme mit herangezogen, wobei insbesondere die Radhäuser zur ergänzenden energieabsorbierenden Deformation eingesetzt werden können. Die Radhäuser schließen neben den Radeinbauten auch die Federbein­ aufnahmen mit ein. Durch die Abstützung der Energieabsorptions­ einheiten an den Radhäusern einerseits und dem Frontendquerträ­ ger andererseits werden Aufprallbelastungen auf den Frontend­ querträger auf die Radhäuser weitergeleitet. Dabei wird bereits in den Energieabsorptionseinheiten selbst Aufprallenergie ver­ nichtet. Durch die erfindungsgemäße Lösung kann die gesamte Vor­ bautragstruktur somit eine erhöhte Energieaufnahme bei einem Frontalaufprall leisten.

In Ausgestaltung der Erfindung ist jede Energieabsorptionsein­ heit als plastisch deformierbare Hohlprofilkonstruktion gestal­ tet. In weiterer Ausgestaltung ist die Hohlprofilkonstruktion nach dem Rollbiegungsprinzip oder nach dem Faltenbeulenprinzip gestaltet. Derartige Energieabsorptionseinheiten sind als Crash­ boxen zwischen Stoßfängerbiegeträgern und unteren Vorbaulängs­ trägern grundsätzlich bekannt. Diese Funktionsprinzipien haben den Vorteil, daß auf relativ geringem Bauraum ein relativ großer Deformationsweg realisierbar ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Hohlprofilkon­ struktion Wandungsabschnitte mit gezielten Verstärkungen oder Schwächungen für definierte Deformationen auf. Dadurch ist es möglich, gezielte Deformationen der Crashbox zu erzielen, wo­ durch definierte Energieabsorptionen erreichbar sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Hohlprofilkon­ struktion mit Justiermitteln zur toleranzausgleichenden Verbin­ dung mit dem Frontendquerträger versehen. Dadurch ist ein Tole­ ranzausgleich zwischen der Position des jeweiligen Radhauses und dem Frontendquerträger, d. h. dem Frontmodul, erzielbar.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist jede Energieabsorp­ tionseinheit mit wenigstens einer Aufnahmefläche zur Festlegung und/oder Abstützung einer Zusatzfunktionseinheit versehen. Als Zusatzfunktionseinheit kann insbesondere eine Verstelleinrich­ tung vorgesehen sein, um eine Kühlermaske aus- und einzufahren.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevor­ zugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das anhand der Zeich­ nungen dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Explosionsdarstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorbautrag­ struktur mit einem in einem Frontmodul integrierten Frontendquerträger, und

Fig. 2 in vergrößerter, perspektivischer Explosionsdarstellung eine Energieabsorptionseinheit für die Vorbautragstruk­ tur gemäß Fig. 1.

Ein Personenkraftwagen weist in grundsätzlich bekannter Weise eine selbsttragende Rohbaukarosserie auf, die mit einer Fahr­ gastzelle unter einem - in normaler Fahrtrichtung gesehen - nach vorne anschließenden Vorbaubereich in Form einer Vorbautrag­ struktur versehen ist.

Die Vorbautragstruktur weist ein Frontmodul 1 auf, das mit der übrigen Vorbautragstruktur und insbesondere mit zwei unteren Vorbaulängsträgern 2 verbindbar ist. Oberhalb der beiden unteren Vorbaulängsträger 2 ist die Vorbautragstruktur mit einer oberen Längsträgerebene 3 versehen, die auf jeder Fahrzeugseite mit je­ weils einem Radhaus 4 verbunden ist. Das Radhaus 4 dient zum ei­ nen als Radeinbau und zum anderen als Federbeinaufnahme. Das Frontmodul 1 weist einen in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Stoßfängerbiegeträger 6 auf, der direkt oder unter Zwischen­ schaltung von Crashboxen mit den Stirnenden der unteren Vorbau­ längsträger 2 verbindbar ist. Das Frontmodul 1 weist zudem eine Kühlerbrücke auf, die in ihrem oberen Bereich einen als Kühler­ querträger dienenden Frontendquerträger 5 umfaßt. Der Frontend­ querträger 5 ist im montierten Zustand des Frontmoduls 1 an der übrigen Vorbautragstruktur auf Höhe der oberen Längsträgerebene 3 positioniert.

Zusätzlich zu der Anbindung des Frontmoduls 1 an die unteren Vorbaulängsträger 2 wird das Frontmodul 1 im Bereich des oberen Frontendquerträgers 5 mit Hilfe von zwei Energieabsorptionsein­ hieten 7 an den vorderen Stirnbereichen der Radhäuser 4 gemäß der strichpunktierten Darstellung in Fahrzeuglängsrichtung abge­ stützt, wobei die beiden Energieabsorptionseinheiten 7 parallel zueinander und jeweils in Fahrzeuglängsrichtung im montierten Zustand ausgerichtet sind.

Die beiden Energieabsorptionseinheiten 7 stellen plastisch de­ formierbare Crashboxen dar, die als Hohlprofilkonstruktionen aus Metallblech, vorzugsweise Stahl oder Aluminium, gestaltet sind. Dabei besteht jede Energieabsorptionseinheit 7 aus einem Rad­ hausanschlußteil 7b, einem Frontanschlußteil 7c und einem Boxab­ schnitt 7a, der den Hauptteil der Energieabsorption übernimmt. Der Boxabschnitt 7a ist als vierkantiges Hohlprofil gestaltet und mit nicht näher bezeichneten Quersicken versehen, die eine gezielte Deformation erzielen sollen.

Das Frontanschlußteil 7c jeder Energieabsorptionseinheit 7 wird mit dem Frontendquerträger 5 verschweißt. Das Radhausanschluß­ teil 7b, das eine zum Hohlprofilquerschnitt des Boxabschnittes 7a korrespondierende, vierkantige Steckaufnahme bildet, ist auf seiner zum Radhaus 4 hin gewandten Seite mit entsprechenden An­ lageflanschen für eine sichere, kraftübertragende Verschweißung mit dem jeweiligen Radhaus 4 versehen. Die Anlageflansche wie auch die entsprechende Stirnseite des Radhausanschlußteiles 7b sind von der Anlagekontur her an die dreidimensionale Krümmung des korrespondierenden Außenkonturabschnittes des jeweiligen Radhauses 4 angepaßt. Das Frontanschlußteil 7c ist mit zwei Auf­ nahmestegen versehen, die zu dem Boxabschnitt 7a hin abragen und ein in Fahrzeugquer- und -hochrichtung formschlüssiges Auf­ stecken des Boxabschnittes 7a auf das Frontanschlußteil 7c ermögli­ chen. Zusätzlich ist das Frontanschlußteil 7c im Bereich dieser Anschlußstege mit dem Boxabschnitt 7a verschweißt oder in ande­ rer Weise fest mit diesem verbunden. Rückseitig ist jeder Boxab­ schnitt 7a mit Hilfe nicht näher dargestellter Schraubverbindun­ gen mit dem Radhausanschlußteil 7b verbindbar, wobei zur Ermög­ lichung eines Toleranzausgleichs im Bereich der Schraubverbin­ dungen am Boxabschnitt 7a in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtete Langlöcher vorgesehen sind, die eine Justierung des Boxabschnit­ tes 7a in Fahrzeuglängsrichtung relativ zu dem Radhausanschluß­ teil 7b ermöglichen und somit Justiermittel im Sinne der Erfin­ dung darstellen.

An jeder Energiabsorptionseinheit 7 kann zudem eine Zusatzfunk­ tionseinheit, vorliegend in Form eines Verstellelementes 8, an­ geordnet sein. Das Verstellelement 8 ist als pneumatisch oder hydraulisch betätigbarer Stellzylinder gestaltet und ist mit seinem Zylinderabschnitt an einer Stützfläche des Frontanschluß­ teiles 7c (gestrichelt dargestellt) abstützbar. Ein Kolbenab­ schnitt des Stellzylinders 8 kann mit einer Kühlermaske verbun­ den sein. Durch entsprechende Betätigung des Stellzylinders 8 ist eine Verstellung, insbesondere ein Ein- oder Ausfahren der Kühlermaske, erzielbar. Das jeweilige Verstellelement 8 ragt so­ mit in Verlängerung der jeweiligen Energieabsorptionseinheit 7 in Fahrtrichtung nach vorne von dem Frontanschlußteil 7c in das Frontmodul 1 hinein ab.

In gleicher Weise kann eine entsprechend anders gestaltete Zu­ satzfunktionseinheit vorgesehen sein, die geeignete Funktionen im Bereich des Frontmodules 1 definiert.

Claims (7)

1. Vorbautragstruktur für eine selbsttragende Karosserie eines Kraftfahrzeugs mit zwei unteren Vorbaulängsträgern und einer oberen Längsträgerebene, die beidseitig mit jeweils einem Rad­ haus verbunden ist, sowie mit einem frontseitig an die obere Längsträgerebene anschließenden Frontendquerträger, dadurch gekennzeichnet, daß der Frontendquerträger (5) mit den Radhäusern (4) mittels sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckender Energieabsorptions­ einheiten (7) abgestützt verbunden ist.

2. Vorbautragstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Energieabsorptionseinheit mehrteilig gestaltet ist und wenigstens ein an einen Außenkonturabschnitt des zugeordneten Radhauses (4) angepaßtes Anschlußteil (7b) aufweist.

3. Vorbautragstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Energieabsorptionseinheit mit wenigstens einer Aufnah­ mefläche zur Festlegung und/oder Abstützung einer Zusatzfunk­ tionseinheit versehen ist.

4. Vorbautragstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Energieabsorptionseinheit als plastisch deformierbare Hohlprofilkonstruktion gestaltet ist.

5. Vorbautragstruktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlprofilkonstruktion nach dem Rollbiegungsprinzip oder nach dem Faltenbeulenprinzip gestaltet ist.

6. Vorbautragstruktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlprofilkonstruktion (7) Wandungsabschnitte mit ge­ zielten Verstärkungen oder Schwächungen für definierte Deforma­ tionen aufweist.

7. Vorbautragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Energieabsorptionseinheit (7) mit Justiermitteln zur toleranzausgleichenden Verbindung mit dem Frontendquerträger (5) versehen ist.