DE4338652C1 - Vorbaustruktur für einen Personenkraftwagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorbaustruktur für einen Personen­ kraftwagen mit zwei Vorbaulängsträgern, die im Bereich ihres - in normaler Fahrtrichtung gesehen - rückwärtigen Endes an eine Stirnwand einer steifen Fahrgastzelle angeschlossen sind.

Es ist bekannt (DE 37 20 847 A1), einen Vorbau für einen Per­ sonenkraftwagen mit zwei zu beiden Seiten einer Mittellängs­ achse des Personenkraftwagens mit Abstand zueinander angeord­ neten Vorbaulängsträgern zu versehen. Diese Vorbaulängsträger sind mittels eines Gabelträgers mit der Stirnwand der steifen Fahrgastzelle verbunden. Der Gabelträger ist in seinem Verzwei­ gungsbereich undeformierbar und trägt zu einer erhöhten Block­ bildung des Vorbaus einschließlich der in diesem angeordneten Aggregate bei. Diese Anbindung der Vorbaulängsträger an die Stirnwand ist außerdem relativ aufwendig.

Wie aus der ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 92 (1990), Sei­ ten 616 bis 625, ersichtlich ist, weist ein mit derartigen Ga­ belträgern versehener Vorbau eines Personenkraftwagens eine im Bereich der beiden Gabelträger kegelstumpfförmig nach vorne ausgebeulte Stirnwand auf. Jeder Gabelträger der beiden Vorbau­ längsträger setzt im Bereich des ebenen Teils der kegelstumpf­ förmigen Ausbauchung an die Stirnwand an.

Die DE 31 38 167 C2 beschreibt ein Karosseriebauteil für einen Personenkraftwagen, das als Stoßfänger an einem Front- oder an einem Heckbereich des Personenkraftwagens befestigt ist. Das Karosseriebauteil stellt eine Kunststoffschale dar, die in er­ ster Linie zur Verkleidung von Front und Heck des Personen­ kraftwagens dient.

Aus der DE 37 22 696 A1 ist eine Vorbaukonstruktion für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem ein geschlossener Querschnitts­ bereich einer Spritzschutzwand mittels einer Verstärkungsbrücke mit einem vorderen Rahmenteil verbunden ist. Die Verstärkungs­ brücke befindet sich oberhalb des Rahmenteiles.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorbaustruktur der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit einfachen Mitteln eine zu­ verlässige und stabile Anbindung der Vorbaulängsträger an die Stirnwand erzielt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Stirnwand im An­ schlußbereich jedes Vorbaulängsträgers domförmig - auf die nor­ male Fahrtrichtung bezogen - nach vorne ausgebaucht ist, und daß jeder Vorbaulängsträger im Bereich seines rückwärtigen Endes zum Aufsetzen auf die domförmige Ausbauchung der Stirn­ wand glockenähnlich aufgeweitet ist. Unter domförmigen Ausbau­ chungen werden insbesondere näherungsweise ei- oder ellipsoid­ förmige Ausbauchungen verstanden. Die Stirnwand weist im Be­ reich der domförmigen Ausbauchungen eine hohe Drucksteifigkeit auf. Mit der gewählten Anschlußgestaltung der Vorbaulängsträger wird eine breite Abstützbasis, d. h. eine weitgehend flächige Beanspruchung erzielt. Dadurch ergibt sich für einen Frontal­ aufprall eine gleichmäßige Verteilung der Aufprallkräfte sowie ein verbesserter Schutz des Überlebensraumes. Die relativ hohe Belastbarkeit der ellipsoidförmigen Ausbauchungen in Fahrzeuglängsrichtung ist analog der relativ hohen Belastbarkeit eines dünnwandigen Eis zu verstehen. Dadurch, daß die Stirnwand gegenüber herkömmlichen Stirnwänden in den Anschlußbereichen weiter nach vorne gezogen ist, ergeben sich in diesem Bereich Deformationszonen, die keine nachteiligen Auswirkungen auf den Insassenschutz haben. Durch die glockenähnliche Aufweitung der Endbereiche der Vorbaulängsträger weisen auch diese bereits eine gewisse Deformationszone auf, bevor die Stirnwand defor­ miert wird.

In Ausgestaltung der Erfindung ist die Stirnwand im Bereich der domförmigen Ausbauchungen verstärkt. Dadurch wird eine weitere Erhöhung der Steifigkeit der Stirnwand im Anschlußbereich der Vorbaulängsträger erzielt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung mündet ein Untergurt jedes Vorbaulängsträgers in einen Anschlußträger am Fahrgast­ zellenboden. Dadurch ergibt sich ein durchgängiger Kraftfluß zwischen Vorbaustruktur und Fahrgastzellenstruktur, was eine weiter verbesserte Belastungsverteilung bewirkt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist im Anschlußbereich eines Obergurtes jedes Vorbaulängsträgers - in normaler Fahrt­ richtung - vor der Stirnwand eine zusätzliche Querverstärkung vorgesehen, die mit der Stirnwand ein Querträgerprofil bildet.

Auch durch diese Maßnahme wird eine weitere Verstärkung der Stirnwand erreicht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist im Anschlußbereich des Obergurtes jedes Vorbaulängsträgers eine zusätzliche, gegen­ über der domförmigen Ausbauchung weiter nach vorne geführte Auswölbung vorgesehen. In dieser Auswölbung können energieab­ sorbierende Elemente wie beispielsweise ein Absorberschaum untergebracht werden, die eine weitere Reduzierung der Insassen­ belastung bei einem Frontalaufprall des Fahrzeugs bewirken.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die anhand der Zeichnungen dargestellt sind.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Ausschnitt durch einen Rohbau eines Personenkraftwagens mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorbaustruktur, die an eine steife Fahrgastzellenstruktur angebunden ist,

Fig. 2 schematisch einen Schnitt durch die Anordnung nach Fig. 1 als Draufsicht in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Ausschnitt eines Rohbaus ähnlich Fig. 1, bei der jedoch ein Untergurt eines an die Stirnwand der Fahr­ gastzellenstruktur anschließenden Längsträgers bis in den Bereich eines Fahrgastzellenbodens fortgeführt ist,

Fig. 4 schematisch einen Ausschnitt ähnlich Fig. 3, bei der die Stirnwand im Bereich eines Obergurtes des Vorbau­ längsträgers mit einer zusätzlichen Auswölbung nach vorne versehen ist, und

Fig. 5 schematisch einen Ausschnitt einer Ausführungsform ähnlich Fig. 4, bei der im Bereich des Obergurtes ein zusätzliches Verstärkungsblech vorgesehen ist, das mit der Stirnwand ein Querträgerhohlprofil bildet.

Ein Personenkraftwagen nach Fig. 1 weist als Rohbaugerippe in einem mittleren Bereich eine steife Fahrgastzellenstruktur 2 auf. Die Fahrgastzellenstruktur 2 weist einen Fahrgastzellen­ boden 11 auf, der zu beiden Seiten der Fahrgastzellenstruktur 2 von seitlichen Längsträgern 4 flankiert ist. In die seit­ lichen Längsträger 4 mündet eine A-Säule 3, die unter ande­ rem als Rahmen für die Aufnahme einer Windschutzscheibe dient. In Fahrtrichtung nach vorne schließt die Fahrgastzellenstruktur 2 durch eine über die Fahrzeugbreite geführte Stirnwand 5 ab.

An die Fahrgastzellenstruktur 2 schließt in Fahrtrichtung nach vorne eine Vorbaustruktur 1 an, die zwei zueinander parallele und zu beiden Seiten einer Fahrzeugmittellängsachse 15 (Fig. 2) In Abstand zu dieser angeordnete Vorbaulängsträger 7 aufweist. Beide Vorbaulängsträger 7 sind im Bereich ihrer - auf die Fahrtrichtung bezogen - rückwärtigen Enden 10 glockenähnlich aufgeweitet. Glockenähnlich bedeutet dabei sowohl eine eckige, pyramidenstumpfähnliche Aufweitung als auch eine runde, kegel­ stumpfförmige Aufweitung. Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 weist der Vorbaulängsträger 7 ein Vierkant­ hohlprofil auf, so daß die glockenähnliche Aufweitung ebenfalls einen viereckigen Querschnitt besitzt. Jeder Vorbaulängsträger 7 ist mittels seiner glockenähnlichen Aufweitung direkt an die Stirnwand 5, beispielsweise durch Verschweißung, ange­ schlossen. Die Stirnwand 5 weist im Anschlußbereich an jeden Vorbaulängsträger 7 eine ellipsoidförmig in den Vorbaubereich nach vorne gezogene Ausbauchung 6, wodurch der Anschlußbe­ reich jedes Vorbaulängsträgers 7 an die Stirnwand 5 gegen­ über herkömmlichen Anschlußbereichen weiter in den Vorbau­ bereich nach vorne verlegt ist. Die Ausbauchungen 6 sind im Bereich der Fußräume für einen Fahrer und einen Beifahrer vor­ gesehen. Die Stirnwand 5 kann im Bereich der beiden ellip­ soidförmigen Ausbauchungen 6 zusätzlich verstärkt werden, falls die gewählte Blechdicke und die Form der Ausbauchungen 6 noch keine ausreichende Verstärkung ergeben. Die zusätz­ liche Verstärkung erfolgt entweder durch das Vorsehen von Sand­ wichblechen in diesem Bereich oder durch eine vom Innenraum der Fahrgastzellenstruktur 2 her aufgebrachte Faserverbundwerk­ stoffauflage auf das normale Blech der Stirnwand 5. Die Stirnwand 5 ist daher im Bereich der beiden ellipsoidförmigen Ausbauchungen 6 wesentlich steifer als eine herkömmliche Stirnwand. Aus diesem Grund setzt die Stirnwand 5 bei einem asymmetrischen Frontalaufprall dem gegen die Stirnwand drücken­ den Vorderrad einen höhere Widerstand entgegen, wodurch Intru­ sionen im Fußraumbereich reduziert werden. Jeder Vorbaulängs­ träger 7 weist einen Obergurt 9 auf, der nahezu tangential in den oberen Bereich der Stirnwand 5 mündet. Ein gegenüber­ liegender Untergurt 8 verläuft nahezu tangential in einen unteren Bereich der Stirnwand 5. Jeder Vorbaulängsträger 7 einschließlich seines Obergurtes 9 und seines Untergurtes 8 schließt flächig an die Außenseite der Ausbauchung 6 der Stirnwand 5 an. Die Stirnwand 5 ist dreiteilig gestaltet, wobei sie im oberen Bereich relativ dünn und im Bereich der ellipsoidförmigen Fußraummulden in Form der Ausbauchungen 6 relativ dick ist.

Die Ausführung nach Fig. 3 entspricht im wesentlichen der Aus­ führung nach den Fig. 1 und 2, wobei gleiche Elemente auch mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Jeder Vorbaulängs­ träger 7a ist jedoch mit einem etwas anders gestalteten rück­ wärtigen Ende 10a versehen. Der Anschluß des Obergurtes 9a an die Außenseite der Ausbauchung 6 der Stirnwand 5 ent­ spricht der Ausführung nach den Fig. 1 und 2, Der Untergurt 8a ist jedoch an der Außenseite der Ausbauchung 6 der Stirnwand 5 entlang bis in den Bereich des Fahrzeugbodens 11 geführt, wo er in einen nicht dargestellten Anschluß­ längsträger mündet. Dadurch wird ein durchgehender Kraftfluß erzielt.

Auch die Ausführung nach Fig. 4 entspricht im wesentlichen den bereits beschriebenen Ausführungsformen, so daß auch hier gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die Stirnwand 5b ist jedoch im Bereich jeder ellipsoidähnlichen Ausbauchung 6b in den Anschlußbereichen der beiden Längsträger 7b mit einer zusätzlichen Auswölbung 12 nach vorne versehen. Diese Auswölbung 12 ist im Anschlußbereich des Obergurtes 9b des rückwärtigen Endes 10b des Vorbaulängsträgers 7b vorge­ sehen. Der Obergurt 9b schließt flächig an die Außenseite der Auswölbung 12 an. Der Untergurt 8b schließt flächig an die Außenseite der Ausbauchung 6b entsprechend dem Anschluß der Ausführungen nach den Fig. 1 bis 3 an. Gemäß einer nicht dar­ gestellten Ausführungsform wird die Auswölbung 12 mit energie­ absorbierenden Elementen, beispielsweise einem Absorberschaum, versehen, um insassengefährdende Fußbeschleunigungen abzudämp­ fen.

Bei dem Personenkraftwagen nach Fig. 5 weist die Fahrgastzellen­ struktur 2 eine Stirnwand 5c auf, die in den beiden An­ schlußbereichen der Vorbaulängsträger 7c mit Ausbauchungen 6c versehen ist. Die Stirnwand 5c sowie auch die Ausbauchun­ gen 6c entsprechen der Ausführung nach den Fig. 1 und 2. Auf die Außenseite der Stirnwand 5c sind jedoch im Bereich der beiden Ausbauchungen 6c zwei als Querverstärkungen dienende Schließbleche 13 aufgesetzt, die ein etwa C-förmig nach vorne gewölbtes Profil aufweisen. Die Schließbleche 13 bilden mit der Stirnwand 5c im Bereich der beiden Ausbauchungen 6c ein Querträgerhohlprofil 14. Dieses Querträgerhohlprofil 14 kann sich entweder durchgehend über den gesamten Fußraum oder nur über einen Teilbereich erstrecken. Dieses Querträgerhohl­ profil 14 ist auf Höhe des Obergurtes 9c angebracht, so daß die Schließbleche 13 ähnlich der zusätzlichen Auswölbung 12 nach Fig. 4 einen weiter nach vorne gezogenen Anschlußbereich für den Obergurt 9c bilden. Beim Ausführungsbeispiel ist jedes Schließblech 13 aus dem dünnen oberen Bereich der Stirnwand 5c geformt, das an den Ellipsoidbereich der Stirn­ wand 5c anschließt. Der Untergurt 8c ist flächig an den unteren Bereich der Stirnwand 5c angeschlossen, wobei die Anbindung des Untergurtes 8c der Anbindung der Untergurte 8 bzw. 8b nach den Fig. 1 und 4 entspricht.

Claims (5)

1. Vorbaustruktur für einen Personenkraftwagen mit zwei Vor­ baulängsträgern, die im Bereich ihres - in normaler Fahrtrich­ tung gesehen - rückwärtigen Endes an eine Stirnwand einer stei­ fen Fahrgastzelle angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwand (5, 5b, 5c) im Anschlußbereich jedes Vorbau­ längsträgers (7, 7a, 7b, 7c) domförmig - auf die normale Fahrt­ richtung bezogen - nach vorne ausgebaucht ist, und daß jeder Vorbaulängsträger (7, 7a, 7b, 7c) im Bereich seines rückwärti­ ges Endes (10, 10a, 10b, 10c) zum Aufsetzen auf die domförmige Ausbauchung (6, 6b, 6c) der Stirnwand (5, 5b, 5c) glockenähn­ lich aufgeweitet ist.

2. Vorbaustruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwand (5, 5b, 5c) im Bereich der domförmigen Aus­ bauchungen (6, 6b, 6c) verstärkt ist.

3. Vorbaustruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Untergurt (8a) jedes Vorbaulängsträgers (7a) in einen Anschlußträger am Fahrgastzellenboden (11) mündet.

4. Vorbaustruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschlußbereich eines Obergurtes (9c) jedes Vorbaulängs­ trägers (7c) - in normaler Fahrtrichtung - vor der Stirnwand (Sc) eine zusätzliche Querverstärkung (13) vorgesehen ist, die mit der Stirnwand (5c) ein Querträgerhohlprofil (14) bildet.

5. Vorbaustruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschlußbereich des Obergurtes (9b) jedes Vorbaulängs­ trägers (7b) eine zusätzliche, gegenüber der domförmigen Aus­ bauchung (6b) weiter nach vorne geführte Auswölbung (12) vor­ gesehen ist.