DE3720847A1

DE3720847A1 - Vorbau fuer ein kraftfahrzeug, insbesondere personenkraftwagen

Info

Publication number: DE3720847A1
Application number: DE19873720847
Authority: DE
Inventors: Norbert Ing Grad Schwuchow; Gerhard Burk
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1987-06-24
Filing date: 1987-06-24
Publication date: 1989-01-12
Also published as: IT1219649B; SE8802354D0; GB2206085B; SE8802354L; FR2617111A1; US4900082A; FR2617111B1; SE466847B; DE3720847C2; IT8848092A0; GB2206085A; GB8814702D0

Description

Die Erfindung betrifft einen Vorbau für ein Kraftfahrzeug, ins besondere Personenkraftwagen, mit zwei beiderseits mit Abstand zur Mittellängsachse des Fahrzeugs vorgesehenen Längsträgern und jeweils einem als Hohlprofil ausgebildeten, die Längsträger mit einer Stirnwand der Fahrgastzelle verbindenden Gabelträger.

Der Vorbau einer Kraftfahrzeugkarosserie hat die Aufgabe, im normalen Fahrbetrieb die von der Radaufhängung ausgehenden Kräfte ohne bleibende Verformung aufzunehmen, und die bei einem Aufprall des Fahrzeugs auftretende Energie durch Verformung zu absorbieren. Dabei werden die Kräfte über den Längsträger auf den Gabelträger übertragen, von diesem aufgeteilt und an ge eignete Punkte des Fahrzeugs weitergeleitet. Hierfür weist der Gabelträger zwei Arme auf, die sich an der Stirnwand anliegend einerseits vom Längsträger zur inneren Tunnelwand andererseits vom Längsträger zur Vorderwandsäule erstrecken. Außerdem setzt sich der Längsträger in einem vom Gabelträger ausgehenden drit ten Arm am Unterboden des Fahrzeugs anliegend bis zum Schweller hin fort. Dadurch wird in geeigneter Weise die bei einem Auf prall auftretende Kraft aufgeteilt und an verschiedene Punkte des Fahrzeugs übertragen (DE-OS 27 25 083). Der Gabelträger wird mittels einer Schweißverbindung an der Vorderseite der Stirnwand festgelegt und ebenso mit dem Längsträger verbunden. Aufgrund des als Hohlprofil ausgebildeten Gabelträgers ergibt sich der Nachteil, daß zu dessen Befestigung an der Stirnwand eine Vielzahl von Einzelteilen notwendig sind und mehrere Längsschweißnähte zum Verbinden dieser vorgesehen werden müs sen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den eingangs genannten Vorbau eines Kraftfahrzeugs derart auszubilden, daß er mit einer geringen Anzahl von Teilen kostengünstig und ra tionell gefertigt werden kann, und bei einem Aufprall eine hohe Sicherheit für die Fahrzeuginsassen bietet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stirnwand horizontal in ein Ober- und Unterteil geteilt, der Gabelträger aus einer Ober- und Unterschale aufgebaut und eine Schale des Gabelträgers mit dem Unterteil der Stirnwand ein stückig ausgebildet ist.

Die Stirnwand besteht nunmehr aus einem Oberteil und einem Unterteil, wobei der Unterteil gleichzeitig eine Schale des aus einer Ober- und einer Unterschale bestehenden Gabelträgers bildet. Dabei kann sowohl die Oberschale als auch die Unter schale des Gabelträgers an das Unterteil der Stirnwand ange formt sein. Diese Ausbildung hat den wesentlichen Vorteil, daß zur Bildung des Gabelträgers lediglich die korrespondierende Schale aufgesetzt und mit der an die Stirnwand angeformten Schale zum Beispiel über eine Schweißnaht verbunden werden muß. Durch das Anformen der einen Schale an die Stirnwand wird einerseits eine längs über die Stirnwand verlaufende Schweißnaht eingespart, andererseits wird eine größere Steifig keit des Gabelträgers und der Stirnwand erzielt. Neben der sich daraus ergebenden größeren Sicherheit für die in der Fahrgast zelle sich befindenden Personen, werden außerdem Fertigungs kosten eingespart und zudem die Fertigungszeit herabgesetzt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß das Stirnwand oberteil einstückig mit der Oberschale des Gabelträgers und das Stirnwandunterteil einstückig mit der Unterschale des Gabel trägers ausgebildet ist. Zudem kann vorgesehen sein, daß das Stirnwandoberteil und -Unterteil unterschiedliche Blechstärken aufweisen. Die verwendeten Bleche können nunmehr in Bezug auf ihre Stärke den geforderten, sich aus einem Aufprall ergebenden Bedingungen angepaßt werden. Vorteilhaft wird dabei das Unter teil der Stirnwand eine größere Blechstärke als das Oberteil aufweisen, da dieses eine größere Energie zu absorbieren hat. Die Verwendung Bleche unterschiedlicher Stärke hat vorteilhaft eine Einsparung an Gewicht zur Folge, da gezielt nur diejenigen Bleche eine größere Blechdicke aufweisen, die erhöhten Verfor mungen ausgesetzt sind, die den überwiegenden Teil der Energie zu absorbieren haben, und die die Fahrgastzelle gegenüber dem Motorraum abschotten.

Bei einer anderen Ausführungsform ist vorteilhaft vorgesehen, daß das Stirnwandunterteil mit angeformter Gabelträgerschale aus einer linken und einer rechten Hälfte, die in der Längs mittelachse des Fahrzeugs zusammengefügt sind, aufgebaut ist. Die dabei dem Gegenverkehr des Kraftfahrzeugs zugewandte Hälfte des Stirnwandunterteils weist vorteilhaft eine größere Blech dicke auf. Dadurch wird ein unterschiedlicher Formänderungswi derstand der gesamten Stirnwand erreicht, was bei einem Off set-Crash Vorteile mit sich bringt, da die in der Regel dem Gegenverkehr zugewandte Fahrzeugseite eine größere Energie zu absorbieren hat, was durch die verstärkte Ausführung des be treffenden Stirnwandunterteils erreicht wird. Diese Ausbildung bewirkt ebenfalls eine Gewichtsreduzierung der gesamten Stirn wand, da die andere Hälfte aus einem Blech mit geringerer Stär ke hergestellt werden kann.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Vorbaus der eingangs genannten Art, wobei das rechte Stirnwandunterteil mit angeformter Gabelträgerschale in Form einer rechten und linken Hälfte einstückig in Topfform tief gezogen wird, der tiefgezogene Topf anschließend durch einen Längsschnitt in die rechte und linke Hälfte des Stirnwand unterteils aufgetrennt, anschließend die beiden Hälften jeweils um 90° um eine vertikale Schwenkachse aufgeklappt und nach dem Ausrichten in die endgültige Stellung in der Mittellängsachse des Fahrzeugs zur Stirnwand zusammengefügt, zum Beispiel ge schweißt bzw. punktgeschweißt o.dgl. werden.

Dieses Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemäßen Stirnwand mit angeformter Gabelträgerschale hat den wesentlichen Vorteil, daß eine für das Tiefziehen besonders geeignete Form, nämlich eine Topfform, verwendet werden kann, bei der beim Tiefziehen das Material vom Rand stetig nachfließen kann, woraus sich eine gleichmäßige Wanddicke ergibt, und bei der geringe Materialver luste durch Blechabfall auftreten. Der nach dem Tiefziehen ent standene Topf wird durch einen Längsschnitt geteilt, so daß zwei Topfhälften entstehen, die die zur Vorderseite hin ausge beulten Stirnwandhälften darstellen, Diese Hälften werden, nachdem sie um jeweils 90° auseinandergeklappt und die Ausbeu lungen in Richtung zur Fahrzeugvorderseite ausgerichtet wurden, an der Mittellängsachse des Fahrzeugs, d.h. an ihren einander zugekehrten Seiten, zur Stirnwand miteinander verschweißt. Die se durch die Topfhälften gebildete Stirnwand weist an ihrer Oberseite die Unterschale oder die Oberschale des Gabelträgers auf. Neben dem Vorteil der optimalen Ausnutzung der beim Tief ziehen verwendeten Blechtafel weist das Verfahren zudem den Vorteil auf, daß die Werkzeuge für die Tiefziehvorrichtung eine einfache Form aufweisen und daher kostengünstig herstellbar sind.

Bei einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Stirnwandunterteil mit angeformter Gabelträgerschale in Form einer rechten und linken Hälfte ausgebildet ist, wobei jeweils zwei rechte Hälften bzw. zwei linke Hälften in Topfform tief gezogen werden und der tiefgezogene Topf durch Längsschnitt in die beiden rechten bzw. linken Hälften des Stirnwandunterteils aufgetrennt und jeweils eine rechte und eine linke Hälfte nach dem Ausrichten in die endgültige Stellung in der Mittellängs achse des Fahrzeugs zusammengefügt werden.

Bei diesem Verfahren bildet der tiefgezogene Topf nicht wie bei dem zuvor beschriebenen Verfahren eine linke und eine rechte Hälfte der Stirnwand, sondern er bildet zwei rechte bzw. zwei linke Hälften. Demnach müssen zwei Tiefziehvorrichtungen vorge sehen sein, wobei mit der einen die rechten und mit der anderen die linken Hälften der Stirnwand hergestellt werden. Das Anfer tigen der beiden Hälften in unterschiedlichen Tiefziehvorrich tungen hat den Vorteil, daß für die Hälften unterschiedliche Bleche, zum Beispiel mit unterschiedlichen Stärken, verwendet werden können, und dadurch eine für einen Offset-Crash geeignete Stirnwand herstellbar ist. Nach dem Tiefziehen der Töpfe sind diese ebenfalls mit einem Längsschnitt in jeweils zwei Topfhälften aufzutrennen, wobei die Topfhälften dann die rechten bzw. linken Stirnseitenhälften darstellen, die mit einander über eine Schweißnaht zu verbinden sind.

Es kann auch vorgesehen sein, daß mit dem einen ersten Tief ziehwerkzeug der ersten Ausführungsart eine rechte und eine linke Hälfte einer Stirnwand mit einer bestimmten Blechstärke hergestellt werden und mit einem zweiten Tiefziehwerkzeug eben falls eine rechte und eine linke Stirnwandhälfte jedoch mit ei ner anderen Wandstärke hergestellt werden und nach dem Teilen der tiefgezogenen Töpfe zum Beispiel eine dicke rechte Hälfte mit einer dünnen linken Hälfte verbunden und die dünne rechte Hälfte mit der dicken linken Hälfte zu einer Stirnwand verei nigt werden. Die dadurch entstandenen Stirnwände eignen sich zur Verwendung in Fahrzeugen für Rechtsverkehr bzw. Linksverkehr zur optimalen Energieaufnahme bei einem Offset-Crash.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der mehrere Ausführungs beispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert sind. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer schematischen Darstellung eines Vorbaus eines Kraftfahrzeugs;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugvorbaus, gemäß Schnitt III-III der Fig. 2;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Stirnwand mit aufgesetztem Gabelträger, gemäß Schnitt III-III der Fig. 2;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der Stirnwand mit aufgesetztem Gabelträger, gemäß Schnitt III-III der Fig. 2;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Stirnwand mit aufgesetztem Gabelträger;

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen tiefgezogenen Topf, dessen beide Topfhälften die rechte und linke Hälfte der Stirnwand bilden;

Fig. 7 einen Schnitt VII-VII gemäß Fig. 6, wobei die beiden Stirnwandhälften in unterschiedlichen Ausführungsformen dargestellt sind, und

Fig. 8 eine Draufsicht auf eine aus der rechten und der linken Hälfte zusammengesetzte Stirnwand.

In Fig. 1 ist der Vorbau (1) einer Kraftfahrzeugkarosserie dargestellt, wobei sich auf jeder Seite des Fahrzeugs (2) von dessen vorderem Ende bis in den Bereich des Schwellers (3) ein Längsträger (4) erstreckt, an dem das Vorderrad (5) über eine Radaufhängung (6) festgelegt ist. Der Längsträger (4) stützt sich über einen Gabelträger (7) an einer Stirnwand (8) einer Fahrgastzelle (9) ab. Der Gabelträger (7) weist Arme (10, 11) auf, die die Stirnwand (8) umgreifen, und über die sich der Längsträger (4) einerseits an einer Vorderwandsäule (12) mittels des Arms (10), andererseits an der inneren Tunnel wand (13) mittels des Arms (11) abstützt. Außerdem ist der zum Schweller (3) reichende Fortsatz des Längsträgers (4) als wei terer Arm (14) ausgebildet, so daß die Stirnwand (8) wie von einem Dreibein umgriffen ist. Die Stirnwand (8) ist zweiteilig mit einem Oberteil (15) und einem Unterteil (16) ausgebildet, deren waagrechte Trennlinie im Bereich des Gabelträgers (7) liegt. Der Gabelträger (7) ist zweischalig ausgeführt, wobei eine Unterschale (17) von einer Oberschale (18) übergriffen ist.

In der in Fig. 2 gezeigten Draufsicht eines Vorbaus einer Fahr zeugkarosserie sind die zur Mittellängsachse (19) spiegelsymme trisch angeordneten Bauteile, wie Längsträger (4), Radauf hängung (6), Gabelträger (7), Stirnwand (8) und Schweller (3) angeordnet. Die Längsträger (4) weisen im Bereich der Radauf aufhängung (6) die Vorderachse (20) auf. Weiterhin sind die Ar me (10, 11) des Gabelträgers (7) erkennbar, die sich an der Vorderwandsäule (12) einerseits und an der inneren Tunnelwand (13) andererseits abstützen. Zudem ist der Arm (14) des Längs trägers (4) erkennbar, der sich in den Schweller (3) erstreckt. Weiterhin ist die Ausbeulung der Stirnwand (8) erkennbar, die etwa kegelstumpfförmig in Richtung des Gabelträgers (7) zeigt.

Bei den in den Fig. 3 bis 5 gezeigten schematischen Darstellun gen ist der Aufbau des an der Stirnwand (8) anliegenden Gabel trägers (7) erkennbar. Die Stirnwand (8) besteht aus einem Oberteil (15) und einem Unterteil (16) und der Gabelträger (7) weist eine Oberschale (18) und eine Unterschale (17) auf. Wei terhin ist eine zum Motorraum hin weisende Querwand (21) am Gabelträger (7) festgelegt. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausfüh rungsform ist die Oberschale (18) des Gabelträgers (7) einstüc kig mit dem Unterteil (16) der Stirnwand (8) ausgebildet und sind die anderen Bauteile, wie Oberteil (15) und Unterschale (17) an der Oberschale (18) des Gabelträgers (7) zum Beispiel über eine Punktschweißverbindung festgelegt.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist das Unterteil (16) einstückig mit der Unterschale (17) des Gabelträgers (7) ausgebildet und sind die anderen Bauteile, wie Oberteil (15) und Oberschale (18) mit der Unterschale (17) verbunden.

Die Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der das Oberteil (15) einstückig mit der Oberschale (18) und das Unter teil (16) einstückig mit der Unterschale (17) ausgebildet ist und der Gabelträger (7) über eine zusätzliche Wand (22) ver schlossen ist. Auch hier sind die Bauteile über Punktschweiß nähte miteinander verbunden.

Bei der in Fig. 6 gezeigten Darstellung sind die beiden Hälften (23, 24) der Stirnwand (8) erkennbar, die nach dem Tiefziehen der ursprünglichen Blechtafel eine Topfform bilden. Dieser tiefgezogene Topf wird nach dem Tiefziehen entlang seiner Symmetrielinie (25) in zwei Hälften getrennt, die dann die bei den Hälften (23, 24) der Stirnwand (8) bilden.

Bei dem in Fig. 7 gezeigten Schnitt VII-VII durch die beiden Hälften (23, 24) sind zwei Ausführungsformen dargestellt, wobei die Hälfte (23) das einstückig mit der Oberschale (18) des Gabelträgers (7) ausgebildete Unterteil (16) darstellt, und die rechte Hälfte (24) das einstückig mit der Unterschale (17) des Gabelträgers (7) ausgebildete Unterteil (16) darstellt. Nachdem der tiefgezogene Topf in die beiden Hälften (23 und 24) entlang der Symmetrielinie (25) aufgetrennt wurde, werden die beiden Hälften (23, 24) um eine vertikale Schwenkachse (26) jeweils um 90° geschwenkt und liegen einander an den Seiten (25) an. Die beiden Hälften (23, 24), entweder in der ersten oder in der zweiten Ausführungsform der Fig. 7, werden gemäß Fig. 8 an den einander zugekehrten Seiten (25) miteinander verschweißt und bilden die Stirnwand (8), die nunmehr spiegelsymmetrisch zur Mittellängsachse (19) des Fahrzeugs (2) steht.

Claims

1. Vorbau für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Personen kraftwagen, mit zwei beiderseits mit Abstand zur Mittellängs achse des Fahrzeugs vorgesehenen Längsträgern und jeweils einem als Hohlprofil ausgebildeten, die Längsträger mit einer Stirn wand der Fahrgastzelle verbindenden Gabelträger, dadurch ge kennzeichnet, daß die Stirnwand (8) horizontal in ein Ober- (15) und Unterteil (16) geteilt, der Gabelträger (7) aus einer Ober- (18) und Unterschale (17) aufgebaut und eine Schale (17 bzw. 18) des Gabelträgers (7) mit dem Unterteil (16) oder dem Oberteil (15) der Stirnwand (8) einstückig ausgebildet ist.

2. Vorbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stirnwandoberteil (15) einstückig mit der Oberschale (18) des Gabelträgers (7) und das Stirnwandunterteil (16) einstückig mit der Unterschale (17) des Gabelträgers (7) ausgebildet ist.

3. Vorbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stirnwandoberteil (15) und -unterteil (16) unterschied liche Blechdicken aufweisen.

4. Vorbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß das Stirnwandunterteil (16) mit angeformter Gabelträgerschale (17 bzw. 18) aus einer linken und einer rech ten Hälfte (23 und 24), die in der Längsmittelachse (19) des Fahrzeugs (2) zusammengefügt sind, aufgebaut ist.

5. Vorbau nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Gegenverkehr des Kraftfahrzeugs (2) zugewandte Hälfte (23 bzw. 24) des Stirnwandunterteils (16) eine größere Blechdicke aufweist.

6. Verfahren zum Herstellen eines Vorbaus nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stirnwandun terteil mit angeformter Gabelträgerschale in Form einer rechten und linken Hälfte einstückig in Topfform tiefgezogen wird, der tiefgezogene Topf anschließend durch einen Längsschnitt in die rechte und linke Hälfte des Stirnwandunterteils aufgetrennt, anschließend die beiden Hälften jeweils um 90° um eine vertika le Schwenkachse aufgeklappt und nach dem Ausrichten in die end gültige Stellung in der Mittellängsachse des Fahrzeugs zur Stirnwand zusammengefügt, z.B. geschweißt bzw. punktgeschweißt o.dg1. werden.

7. Verfahren zum Herstellen eines Vorbaus nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stirnwandun terteil mit angeformter Gabelträgerschale in Form einer rechten und linken Hälfte ausgebildet ist, wobei jeweils zwei rechte Hälften bzw. zwei linke Hälften in Topfform tiefgezogen werden, und der tiefgezogene Topf durch Längsschnitt in die beiden rechten bzw. linken Hälften des Stirnwandunterteils aufgetrennt und jeweils eine rechte und eine linke Hälfte nach dem Ausrich ten in die endgültige Stellung in der Mittellängsachse des Fahrzeugs zusammengefügt werden.