DE4307793C2 - Frontbereich für einen Personenkraftwagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Frontbereich für einen Personen­ kraftwagen, bei dem eine Frontabdeckung, ein Stoßfängerbiege­ träger und ein Kühler für einen Frontmotor zu einer vormontier­ baren Baugruppe verbunden und unter Zwischenschaltung von Prallelementen an zwei Längsträgern eines Fahrgestellrahmens fixiert sind.

Ein solcher Frontbereich ist aus der DE 34 33 935 A1 bekannt. Dabei sind die Frontabdeckung und der Kühler als selbsttragende Baugruppe ausgebildet, die als tragendes Bauteil einen Querträ­ ger aufweist, der lösbar mit den Längsträgern verbunden ist. Dieser Querträger dient gleichzeitig als Stoßfängerbiegeträger. Die Frontabdeckung wird durch ein Kunststoffbauteil gebildet, in dem der Kühlergrill vorgesehen ist und das als Schale den Querträger und den Kühler aufnimmt.

Aus der DE 36 18 951 A1 ist eine Front- oder Hecktraverse für eine Kraftfahrzeugkarosserie bekannt, die aus einem Mittelab­ schnitt und zwei Seitenabschnitten besteht. Der Mittelabschnitt bildet einen Rahmen, der eine kreisrunde Öffnung zur Aufnahme eines Ventilators aufweist. Außerdem dient der Mittelabschnitt zur Befestigung eines Kühlers. Versteifungsfunktionen für Frontalaufprallbelastungen auf die Kraftfahrzeugkarosserie weist der Mittelabschnitt nicht auf. Auch die Seitenabschnitte weisen keine Versteifungsfunktion auf, da sie ihre Festigkeit erst durch die Anbringung von Beleuchtungseinheiten erhalten.

Die DE 38 26 781 A1 zeigt eine ähnliche Fronttraverse zur Auf­ nahme verschiedener Aggregate wie Kühler oder Ventilator, vor der als versteifender Frontbereich für Frontalaufprallbela­ stungen ein Stoßfänger und ein Stoßfängerbiegeträger angeordnet sind.

Es ist auch bekannt (DE 40 19 333 A1), ein Abschlußteil für ein Kraftfahrzeug aus zwei einander entgegengerichteten offenen Profilen zu bilden, von denen eines eine formhaltende und nach­ giebige Abdeckung und das andere einen tragenden, formsteifen Querträger darstellt.

Aus der DE 80 23 648 U1 ist ein einteiliges Frontteil aus Kunststoff bekannt, das einen Stoßstangenbereich aufweist, der zur Verkleidung eines Stoßfängerbiegeträgers dient und keine Verstärkungsfunktion übernimmt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Frontbereich der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß er einerseits bei Bei­ behaltung einer ausreichend hohen Steifigkeit erheblich ge­ wichtsreduziert ist und andererseits die gesamte Front des Per­ sonenkraftwagens in einfacher Weise vormontierbar ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Baugruppe aus drei starr miteinander verbindbaren Baueinheiten aus Kunststoff be­ steht, von denen eine Baueinheit durch einen sich zwischen den beiden Längsträgern erstreckenden, als Stoßfängerbiegeträger dienenden und ein zu einem Heck des Personenkraftwagens hin offenes Profil aufweisenden Querträger, an dem ein den Kühler und Funktionsaggregate für den Kühler enthaltendes Kühlermodul fixiert ist, wobei das Kühlermodul mittels einer an die offene Seite des Querträgers anschließenden Anlagefläche mit diesem ein geschlossenes Profil bildet, und die anderen beiden Bauein­ heiten durch jeweils wenigstens ein Strukturelement gebildet sind, die sich zu beiden Seiten an den Querträger anschließen und Aufnahmebereiche für jeweils wenigstens eine Leuchte auf­ weisen. Durch die Herstellung der Baueinheiten aus Kunststoff ist der Frontbereich gegenüber herkömmlichen Frontbereichen er­ heblich gewichtsreduziert, und dennoch bleibt eine ausreichende Steifigkeit des Frontbereichs erhalten. Durch die erfindungs­ gemäße Lösung wird eine vereinfachte Montage des Kühlers und der zugehörigen Funktionsaggregate erreicht, da die beiden die Leuchten aufnehmenden Bauteile zunächst vom Kühlermodul ge­ trennt montierbar sind und vorzugsweise erst nach abgeschlosse­ ner Montage des Kühlers mit dem Kühlermodul verbunden werden.

In Ausgestaltung der Erfindung sind Mittel zum Versteifen der Baugruppe vorgesehen. Dadurch wird der Frontbereich in sich und relativ zur Tragstruktur des Personenkraftwagens zusätzlich verstärkt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Kühlermodul ein kastenförmiges Gehäuse auf, in das der Kühler und die zuge­ hörigen Funktionsaggregate eingepaßt sind. Dadurch ist die kom­ plette Kühlerbaueinheit an einem getrennten Ort vormontierbar und kann somit bereits fertig montiert am Fahrgestellrahmen des Personenkraftwagens positioniert werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist im Gehäuse des Küh­ lermoduls über die Breite des Querträgers unmittelbar ober- und unterhalb des Querträgers je ein parallel zum Querträger ver­ laufender Schlitz vorgesehen, mittels derer das Kühlermodul in diesem Bereich vom Querträger entkoppelt ist. In diesem Bereich kann daher der als Stoßfängerbiegeträger dienende Querträger bei geringen Stoßbelastungen nach innen gedrückt werden, ohne daß sich dadurch die Position des Kühlermoduls verändert.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die beiden Längsträger an ihren Stirnenden, an denen der Querträger befe­ stigbar ist, verbreiterte Auflageflächen auf, die mit im we­ sentlichen Frontalbelastungen auffangenden Abstützelementen versehen sind. Dadurch werden Stoßbelastungen auf dem Frontbe­ reich großflächig aufgefangen, so daß auch bei seitlich ver­ setzten Stoßbelastungen auf den Frontbereich eine gleichmäßige Beanspruchung des Fahrzeugvorbaus erreicht wird.

Nachfolgend sind Ausführungsformen der Erfindung beschrieben und anhand der Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Ausführung des erfindungsgemäßen Frontbereichs in Kunststoffbau­ weise, bei der die drei Baueinheiten zu einer eine kompakte Einheit bildenden Baugruppe zusammengefügt sind,

Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung, bei der die Baugruppe aus einer ein Kühlermodul darstellenden Baueinheit sowie aus zwei diese seitlich begrenzenden Strukturelementen besteht, wobei das Kühlermodul und die beiden seitlichen Strukturelemente durch ein Versteifungsband gegeneinander verstärkt sind,

Fig. 3 eine weitere Explosionsdarstellung des gesamten Frontbereichs eines Personenkraftwagens, aus der ins­ besondere die Anbindung des Frontbereichs zu den Längsträgern des Fahrgestellrahmens hervorgeht,

Fig. 4 zwei seitlich an den Kühler des Kühlermoduls an­ schließende Verstärkungselemente, die zusätzlich mit Aufnahmebereichen für Leuchten versehen sind,

Fig. 5 in einem Längsschnitt durch die vertikale Mittel­ längsebene des Frontbereichs das Gehäuse des Kühler­ moduls, dessen Frontseite ein zur Rückseite hin offe­ nes Profil des als Stoßfängerbiegeträgers dienenden Querträgers abschließt,

Fig. 6 eine Schnittdarstellung ähnlich Fig. 5, bei der im Gehäuse des Kühlermoduls ober- und unterhalb des Querträgers horizontale Schlitze vorgesehen sind, durch die das Kühlermodul im Bereich des Querträgers gegenüber Frontalbelastungen auf den Querträger weit­ gehend entkoppelt ist,

Fig. 7 einen Schnitt durch einen Querträger ähnlich der Fig. 5 und 6, der durch eine Wandung des Kühlermodulge­ häuses abgeschlossen ist und in dem ein zur Verstär­ kung des Frontbereichs dienendes Zugband integriert ist,

Fig. 8 einen horizontalen Schnitt durch den als Stoßfänger­ biegeträger dienenden Querträger, dem mittels Feder­ elementen ein Lastverteilungsträger vorgelagert ist,

Fig. 9 einen Schnitt durch den Querträger nach Fig. 8 ent­ lang der Schnittlinie IX-IX nach Fig. 8,

Fig. 10 einen Ausschnitt des Frontbereichs im Bereich der An­ bindung des Querträgers an einen der beiden Längsträ­ ger des Fahrgestellrahmens, aus der insbesondere die Fixierung des Verstärkungsbandes ersichtlich ist,

Fig. 11 eine vergrößerte Schnittdarstellung der Anbindung des Querträgers an den Längsträger entlang der Schnitt­ linie XI-XI in Fig. 10 und

Fig. 12 in perspektivischer Darstellung eine weitere Ausfüh­ rungsform eines aus drei Baueinheiten bestehenden Frontbereichs für einen Personenkraftwagen, bei der das Gehäuse des Kühlermoduls mit Öffnungen zur Aufnahme von Zusatzlüftern versehen ist.

Ein Frontbereich nach Fig. 1 weist ein Kühlermodul (1) sowie zwei seitliche Struktureinheiten (2 und 3) auf. Der gesamte Frontbereich ist in Kunststoffbauweise hergestellt. Die beiden seitlichen Struktureinheiten (2 und 3) sind starr mit dem Küh­ lermodul (1) verbunden, so daß der Frontbereich sich als kom­ paktes einheitliches Formteil darstellt. Das Kühlermodul (1) weist ein kastenartiges Gehäuse (5) auf (Fig. 2 und 3), das den mittleren Teil des Frontbereichs darstellt. Die Breite des Ge­ häuses (5) entspricht dem Abstand zweier Längsträger (8) des Fahrgestellrahmens des Personenkraftwagens zueinander, so daß das Gehäuse (5) im montierten Zustand exakt zwischen die beiden Längsträger (8) eingepaßt ist. Das Gehäuse (5) dient zur Auf­ nahme eines Kühlers (10), eines Lüfterrades (13) sowie zusätz­ licher Funktionsaggregate für den Betrieb des Kühlers (10). Zur Front des Personenkraftwagens hin weist das Gehäuse (5) zwei durch einen Steg voneinander getrennte Öffnungen (15) auf, durch die Fahrtluft zum Kühler (10) hindurchdringen kann. In diesem Bereich ist das Gehäuse (5) abgeschrägt. Die vertikal ausgerichtete Front des Gehäuses (5) wird durch eine Abdeckflä­ che (14) gebildet, die eine rechteckige Platte darstellt und beidseitig über die Seitenwände des Gehäuses (5) hinausragt. An dieser Abdeckfläche (14) ist ein als Stoßfängerbiegeträger die­ nender Querträger (4) fixiert. Sowohl das Gehäuse (5) als auch der Querträger (4) bestehen aus einem thermoplastischen Kunst­ stoff. Der Querträger (4) ist an der Abdeckfläche (14) entweder mittels lösbarer Verbindungselemente oder durch Verkleben oder Verschweißen fixiert. Der Querträger (4) ist in einer horizon­ talen Ebene mit einer gebogenen Frontseite versehen und weist im Querschnitt ein etwa U-förmiges Profil auf (siehe Fig. 5 und 6). Die offene Seite dieses Profils ragt zur Abdeckfläche (14) hin ab, so daß bei der Verbindung von Gehäuse (5) und Querträ­ ger (4) die Abdeckfläche (14) die offene Seite des Querträgers (4) abschließt. Die auf beiden Seiten des Gehäuses (5) seitlich überstehenden Rückseiten der Abdeckflächen (14) dienen zur Fi­ xierung an den Stirnseiten der Längsträger (8). Unterhalb der Abdeckfläche (14) verläuft die Wandung des Gehäuses (5) schräg nach unten und nach hinten. Die Unterseite des Gehäuses (5) wird durch einen Aufnahmebereich für den Kühler (10) gebildet. Im Bereich der Rückseite des Gehäuses (5) ist eine Aussparung zur Aufnahme des Lüfterrades (13) vorgesehen. Bei der Ausfüh­ rung nach Fig. 5 ist das Lüfterrad (13) in einen Rand (23) der Rückseite des Gehäuses (5) eingepaßt. Der Kühler (10) wird durch einen Deckel (12) des Gehäuses (5) abgedeckt.

Die Innenseite (22) der Abdeckfläche (14) geht nach oben in einen Bereich (21) und nach unten in einen Bereich (20) über (Fig. 5). In diesen Bereichen ist wenigstens eine mit einem An­ schluß versehene Öffnung zur Entnahme vorgewärmter oder kalter Verbrennungsluft vorgesehen.

Bei einer anderen Ausführung des Gehäuses (5) gemäß Fig. 6 ist oberhalb und unterhalb der Innenseite (22) der Abdeckfläche (14) je ein parallel zum Querträger (4) verlaufender Schlitz (24, 25) vorgesehen. Solche Schlitze (24 und 25) sind bei­ spielsweise auch in der Ausführung nach Fig. 12 enthalten. Da­ durch kann der Querträger (4) bei Stoßbelastungen durch einen Aufprall mit geringer Geschwindigkeit zurückverlagert werden, ohne daß dadurch das Gehäuse (5) oder die Kühlaggregate mit verlagert werden. Das Gehäuse (5) ist daher in diesem Bereich vom Querträger (4) entkoppelt. Zwischen der Abdeckfläche (14) und dem Querträger (4) verläuft im Inneren des Profiles des Querträgers (4) ein Verstärkungsband (26), das unter Zug an den Stirnseiten der beiden Längsträger (8) fixiert ist. In Fig. 3 ist ein solches Verstärkungsband (6) lediglich schematisiert dargestellt. Der als Stoßfängerbiegeträger dienende Querträger (4) und damit das Gehäuse (5) des Kühlermoduls (1) sind gemäß Fig. 10 und Fig. 11 mittels einer Schraubverbindung (32) an jedem Längsträger (8) fixiert. Sowohl das Verstärkungsband (6) als auch der Querträger (4) sind mittels einer einzigen Schraubverbindung (32) an jedem Längsträger (8) fixiert. Dazu weist der Querträger (4) für jeden Längsträger (8) zwei die Ober- und die Unterseite des Längsträgers (8) flankierende Be­ festigungslaschen auf. Das Verstärkungsband (6) weist im Be­ reich der Schraubverbindung (32) eine Auskröpfung auf, die die Funktion eines druckfesten Distanzstückes hat. Das Verstär­ kungsband (6) (siehe Fig. 7) ist zudem im Bereich seiner seit­ lichen Längskanten umgebogen, so daß das Verstärkungsband (26, 6) in sich versteift ist.

Jeder Längsträger (8) weist ein zusätzliches Abstützelement (31) auf, das sich dreieckförmig seitlich nach außen erstreckt und so die Stirnfläche jedes Längsträgers (8) seitlich nach außen auffächert. Dieses Abstützelement (31) stellt eine Blech­ konstruktion dar. Auf die Stirnflächen von Längsträger (8) und Abstützelementen (31) ist ein Pralldämpfer (7) aufgesetzt, des­ sen Form an diese Stirnflächen angepaßt ist. Der Pralldämpfer (7) stellt bei der Ausführung nach Fig. 3 ein energieabsorbie­ rendes Polyurethanschaumteil dar. Bei der Ausführung nach Fig. 3 wird der Querträger (4) an den Pralldämpfern (7) fixiert. Die beiden Pralldämpfer (7) werden durch seitliche Strukturteile (8) überdeckt, die halbschalenförmig ausgebildet sind und je­ weils einen nach oben abragenden rechteckigen Rahmen aufweisen, die zur Aufnahme je einer Leuchte dienen. Dieses Strukturteil (9) sitzt formschlüssig auf dem Pralldämpfer (7) bzw. auf den Seiten des Querträgers (4). Zudem sind die Strukturteile (9) mittels lösbarer oder unlösbarer Verbindungselemente mit dem Kühlermodul (1) verbunden. Zur Verstärkung der Strukturteile (9) und zur Versteifung der Anbindung an das Kühlermodul (1) sind zwei Verstärkungsbänder (11) (Fig. 3) vorgesehen, die ei­ nerseits am Kühler (10) und andererseits an der Oberseite der Rahmen der Strukturteile (9) unter Zug fixiert sind.

Durch die unter Zug stehenden Verstärkungsbänder werden die beiden Strukturteile (9) und das Kühlermodul (1) zu einer kom­ pakten Baugruppe verspannt.

Eine spezielle Ausführung der Verstärkungsbänder ist in Fig. 4 gezeigt. Dabei sind an den Verstärkungsbändern zudem Aufnahme­ öffnungen (18) für jeweils eine Leuchte vorgesehen (Fig. 4). Bei der Ausführung gemäß Fig. 2 ist lediglich ein Verstärkungs­ band (16) zur Verspannung der beiden Strukturteile (9) mit dem Gehäuse (5) des Kühlermoduls (1) vorgesehen. Dieses erstreckt sich über die Oberseiten der beiden Strukturteile (9) sowie über das pagodenförmige Dach des Gehäuses (5) und ist durch Verkleben oder Verschweißen in diesen Bereichen mit den Struk­ turteilen (9) bzw. mit dem Gehäuse (5) verbunden.

Bei der Ausführung nach Fig. 5 ist dem Querträger (4) ein ener­ gieabsorbierender Pralldämpfer (19) vorgeschaltet. Bei der Aus­ führung nach den Fig. 8 und 9 ist ebenfalls ein als Pralldämp­ fer wirkender Formschaum (29) vorgesehen, der von einer nicht dargestellten Kunststoffschale überdeckt ist, in die Aufprall­ belastungen eingeleitet werden. Im mittleren Bereich des Quer­ trägers (4) erstreckt sich ein Lastverteilungsträger (27) über etwa die Hälfte jeder Seite des Querträgers (4). Dieser Last­ verteilungsträger (27) ist dem Querträger (4) mittels zweier Federelemente (28) vorgeschaltet. Dadurch werden Stoßbelastun­ gen auf den Querträger (4) über eine größere Fläche gleichmäßig verteilt.

Bei der Ausführung nach Fig. 12 sind in den beiden Öffnungen (15) zwei Zusatzlüftergitter (32) vorgesehen, die integrierte Halter für die Zusatzlüfterantriebe aufweisen. Jedes Zusatzlüf­ tergitter (32) ist dabei einstückig aus der Wandung des Gehäu­ ses (5) geformt.

Claims (9)

1. Frontbereich für einen Personenkraftwagen, bei dem eine Frontabdeckung, ein Stoßfängerbiegeträger und ein Kühler für einen Frontmotor zu einer vormontierbaren Baugruppe verbunden und unter Zwischenschaltung von Prallelementen an zwei Längs­ trägern eines Fahrgestellrahmens fixiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppe aus drei starr miteinander verbindbaren Bau­ einheiten (1, 2, 3) aus Kunststoff besteht, von denen eine Bau­ einheit (1) durch einen sich zwischen den beiden Längsträgern (8) erstreckenden, als Stoßfängerbiegeträger dienenden und ein zu einem Heck des Personenkraftwagens hin offenes Profil auf­ weisenden Querträger (4), an dem ein den Kühler (10) und Funk­ tionsaggregate (13) für den Kühler (10) enthaltendes Kühler­ modul (1) fixiert ist, wobei das Kühlermodul (1) mittels einer an die offene Seite des Querträgers (4) anschließenden Anlage­ fläche (14) mit diesem ein geschlossenes Profil bildet, und die anderen beiden Baueinheiten (2, 3) durch jeweils wenigstens ein Strukturelement (9) gebildet sind, die sich zu beiden Seiten an den Querträger (4) anschließen und Aufnahmebereiche für jeweils wenigstens eine Leuchte aufweisen.

2. Frontbereich nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (6, 16, 11, 17, 26) zum Versteifen der Baugruppe vorgesehen sind.

3. Frontbereich nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zum Versteifen hochfeste Bänder (6, 11, 16, 17, 26) vorgesehen sind, die die einzelnen Baueinheiten unter Zug­ belastung miteinander verbinden.

4. Frontbereich nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlermodul (1) ein kastenförmiges Gehäuse (5) auf­ weist, in das der Kühler (10) und die zugehörigen Funktionsag­ gregate (13) eingepaßt sind.

5. Frontbereich nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlermodul (1) mit wenigstens einer Öffnung (15, 32) zur Aufnahme von Zusatzlüftern versehen ist.

6. Frontbereich nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Kühlermodul (1) Lufteinlaß- und -auslaßöffnungen vorge­ sehen sind, und daß die Innenwandungen des Kühlermoduls (1) als Luftleitflächen ausgebildet sind.

7. Frontbereich nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (5) des Kühlermoduls (1) über die Breite des Querträgers (4) unmittelbar ober- und unterhalb des Querträgers (4) je ein parallel zum Querträger (4) verlaufender Schlitz (24, 25) vorgesehen ist, mittels derer das Kühlermodul (1) in diesem Bereich vom Querträger (4) entkoppelt ist.

8. Frontbereich nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Längsträger (8) an ihren Stirnenden, an denen der Querträger (4) befestigbar ist, verbreiterte Auflageflächen aufweisen, die mit im wesentlichen Frontalbelastungen auffan­ genden Abstützelementen (31) versehen sind.

9. Frontbereich nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Querträger (4) mittels Federelementen (28) ein an der Fahrzeugfront angeordneter Lastverteilungsträger (27) zugeord­ net ist.