DE4342759C1 - Vorbaustruktur zur Versteifung eines Vorbaubereiches eines Personenkraftwagens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorbaustruktur zur Versteifung eines Vorbaubereiches eines Personenkraftwagens, die an eine steife Fahrgastzellenstruktur angebunden ist.

Aus der DE 37 20 847 C2 ist ein Vorbau für einen Personenkraft­ wagen bekannt, der zwei Längsträger aufweist, die mittels je­ weils eines Gabelträgers mit einer Stirnwand der Fahrgastzel­ lenstruktur verbunden sind. Der Gabelträger weist eine Ober­ schale und eine Unterschale auf, wobei wenigstens eine Schale mit einem Unterteil oder einem Oberteil der Stirnwand ein­ stückig ist. Die vertikale seitliche Versteifung der Vorbau­ struktur übernimmt auf jeder Seite ein Radeinbau.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorbaustruktur der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit einfachen Mitteln eine hohe Steifigkeit und eine einfache Anbindung an die Fahrgastzellen­ struktur erreicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß auf beiden Seiten der Vorbaustruktur je ein C-förmig gekrümmter, in den Vorbaubereich nach vorne ragender Vorbauträger vorgesehen ist, dessen einer Schenkel im Bereich eines Bodens und dessen anderer Schenkel im Bereich einer A-Säule mit der Fahrgastzellenstruktur verbunden sind. Der C-förmige Bereich weist einerseits eine hohe Stabili­ tät auf und dient andererseits als Deformationszone. Da der Vorbauträger an zwei unterschiedlichen Bereichen an die Fahr­ gastzellenstruktur angebunden ist, erfolgt die Verteilung von Aufprallkräften bei einem Crash auf zwei Übertragungsebenen. Durch den C-förmigen Vorbauträger wird auch die Versteifungs­ funktion des Radeinbaus übernommen, so daß auf den Radeinbau als Versteifungsteil verzichtet werden kann. Lediglich die Ver­ kleidungsfunktion des Radeinbaus wird beispielsweise durch eine Kunststoffabdeckung übernommen.

In Ausgestaltung der Erfindung ragen von jedem Vorbauträger je ein oberer und ein unterer Längsträger nach vorne ab, die die seitliche Begrenzung der Vorbaustruktur bilden. Diese Längsträ­ ger gewährleisten die ausreichende Steifigkeit der Vorbaustruk­ tur über die Länge des Vorbaubereiches.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind Vorbauträger und obere sowie untere Längsträger als Hohlprofile ausgebildet. Diese Maßnahme sichert eine einfache Herstellung und ein ver­ hältnismäßig geringes Gewicht der Vorbaustruktur.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Vorbauträger im Bereich der Befestigung von oberem und unterem Längsträger mit Verstärkungselementen versehen. Dadurch ist gewährleistet, daß auch bei einem Aufprall die Kraftübertragung vom Längsträger vollständig in den Vorbauträger erfolgt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Vorbauträger eine Stoßdämpferaufnahme integriert. Dadurch werden einerseits zusätzliche Bauelemente für das Vorsehen einer Stoßdämpferauf­ nahme vermieden. Zum anderen gewährleistet diese Ausgestaltung eine gute Kraftübertragung von Stoßdämpferbelastungen in die Vorbaustruktur und damit eine gute Kraftaufnahme.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Bereich der Stoßdämpferaufnahme des Vorbauträgers verstärkt. Dadurch wird die Kraftaufnahme im Vorbauträger von Stoßdämpferbelastungen weiter verbessert.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Vorbauträger wenigstens einen zur Fahrgastzellenstruktur hin abragenden und an dieser befestigten Stützträger auf. Dieser dient insbeson­ dere zur seitlichen Abstützung des Vorbauträgers für auf den Vorbauträger wirkende seitliche Belastungen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht der Vorbauträ­ ger aus zwei C-förmigen und formschlüssig aneinander paßbaren Teilen, von denen der eine als Abstützträger mit der Fahrgast­ zellenstruktur und der andere als Träger der Vorbaueinheit lös­ bar mit dem Abstützträger verbunden sind. Dadurch kann die Vor­ baustruktur als getrennte Baueinheit vormontiert werden und an­ schließend an die Fahrgastzellenstruktur angebunden werden. Dies gestattet eine Modulbauweise, bei der an die gleiche Fahr­ gastzellenstruktur unterschiedliche Vorbaueinheiten mit unter­ schiedlichen Vorbaulängen angebaut werden können. Da die ge­ samte Vorbaueinheit einschließlich Vorderachse, Stoßdämpfern und Antriebsaggregat vormontiert werden kann, ist eine einfache und wirtschaftliche Herstellung des Personenkraftwagens gewähr­ leistet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind an dem Träger der Vorbaueinheit die Stoßdämpferaufnahme und der obere sowie der untere Längsträger vorgesehen. In weiterer Ausgestaltung ist den unteren Längsträgern ein Aggregatquerträger zugeordnet. Dieser an den unteren Längsträgern angeordnete Aggregatquer­ träger dient zur Lagerung des Antriebsaggregates, beispiels­ weise eines Verbrennungsmotors.

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

Fig. 1 zeigt perspektivisch eine Ausführung einer erfin­ dungsgemäßen Vorbaustruktur bei einem Rohbau eines Personenkraftwagens, der mit C-förmigen Vorbauträgern versehen ist,

Fig. 2 in vergrößerter Seitenansicht einen C-förmigen Vor­ bauträger nach Fig. 1, der aus zwei Teilen besteht, von denen einer zur Abstützung an der Fahrgastzellen­ struktur und der andere als Träger der Vorbaueinheit dienen,

Fig. 3 in einer Seitenansicht eine weitere Ausführung eines - in Fahrtrichtung gesehen - linken C-förmigen Vor­ bauträgers ähnlich Fig. 1, der jedoch einteilig ist und zwei nach hinten zur Fahrgastzellenstruktur ab­ ragende und sich seitlich abstützende Stützträger aufweist,

Fig. 4 einen Schnitt durch den Vorbauträger nach Fig. 3 ent­ lang der Schnittlinie IV-IV in Fig. 3, und

Fig. 5 eine Draufsicht auf den Vorbauträger nach Fig. 3 in Richtung des Pfeiles V in Fig. 3.

Ein Personenkraftwagen nach Fig. 1 weist eine steife Fahrgast­ zelle 2 auf, die - in Fahrtrichtung gesehen - nach vorne durch eine Stirnwand 4 begrenzt ist. Zu beiden Seiten der Stirnwand 4 weist die Fahrgastzellenstruktur 2 in an sich bekannter Weise zwei A-Säulen 3 auf, die eine Öffnung für eine Windschutzscheibe flankieren. Im Bereich eines Bodens 5 der Fahrgastzellenstruktur 2 sind Versteifungsteile in Form von Quer- und Längsträgern vorgesehen. Vor der Fahrgastzellen­ struktur 2 befindet sich ein Vorbaubereich 1, der eine steife Tragstruktur in Form einer Vorbaustruktur aufweist. Im Vorbaubereich des Personenkraftwagens sind insbesondere die Vorderachse und das Antriebsaggregat angeordnet. Die seitliche Außenhaut des Vorbaubereichs 1 wird durch zwei Kotflügel 11, die Front des Vorbaubereichs 1 insbesondere durch einen Kühlergrill, Scheinwerfer und Stoßfänger gebildet. Diesen Ver­ kleidungsteilen liegt als Rohbaugerippe die steife Vorbaustruk­ tur zugrunde. Die Vorbaustruktur weist zwei C-förmig gekrümmte Vorbauträger 6 auf, die jeweils seitlich angeordnet sind und in den Vorbaubereich 1 nach vorne abragen.

Jeder Vorbauträger 6, 7 nach den Fig. 1 und 2 weist einen starr mit der Fahrgastzellenstruktur 2 verbundenen Abstütz­ träger 6 auf. Dieser Abstützträger 6 stellt einen Teil des Vorbauträgers 6, 7 dar und ist ebenfalls C-förmig gekrümmt. Der Abstützträger 6 stellt eine Blechkonstruktion dar und weist ein Hohlprofil auf. Der Abstützträger 6 ist im Perso­ nenkraftwagen relativ zur Fahrgastzellenstruktur 2 schräg nach außen und nach oben gerichtet angeordnet. Die beiden Schenkel 14 und 15 des Abstützträgers 6 sind an der Fahr­ gastzellenstruktur 2 befestigt, so daß der Boden des C-för­ migen Abstützträgers 6 in den Vorbaubereich 1 nach vorne abragt. Der Abstützträger 6 ist im Bereich seines oberen Schenkels 15 an der A-Säule 3 der Fahrgastzellenstruktur 2 befestigt. In Fig. 2 ist der in Fahrtrichtung linke Vorbau­ träger 6, 7 dargestellt. Der untere Schenkel 14 des Ab­ stützträgers 6 ist unterhalb der Stirnwand 4 im Bereich des Bodens 5 der Fahrgastzellenstruktur 2 an einem entsprechen­ den Versteifungsteil befestigt. Auf eine vertikale Fahrzeugmit­ tellängsebene bezogen ist der untere Schenkel 14 mehr zur Fahrzeugmitte hin angeordnet als der obere Schenkel 15 im Be­ reich der A-Säule 3. Der C-förmige Abstützträger 6 ist daher zusätzlich vom unteren Schenkel 14 ausgehend - auf eine vertikale Mittellängsebene bezogen - bis zum oberen Schenkel 15 hin seitlich nach außen gewölbt. Die Wölbung nach oben und nach außen ist entsprechend einem beim Stand der Technik be­ kannten Radeinbau geführt, so daß zur Außenseite neben dem je­ weiligen Abstützträger 6 genügend Raum für den Lauf eines Rades der Vorderachse bestehen bleibt.

Der Vorbauträger 6, 7 weist einen weiteren Teil in Form eines C-förmigen Trägers 7 auf, der entsprechend dem Abstützträger 6 geformt ist. Der Träger 7 bildet daher ein passendes Gegenstück zu dem Abstützträger 6. Der Träger 7 ist von vorne in Pfeilrichtung formschlüssig an den Abstützträger 6 anpaßbar und wird mittels Schraubverbindungen an diesem befe­ stigt. Dazu weist der Abstützträger 6 über seine Krümmung verteilt drei in Fahrtrichtung nach vorne abragende, zu einan­ der parallele Schraubbolzen 18 auf, die in dieser Position axial im Abstützträger 6 fixiert sind. Jeder Schraubbolzen 18 ist an seinem zur Stirnwand 4 gerichteten Kopfende mit einem Schraubenkopf für den Ansatz eines Werkzeuges versehen. Das Hohlprofil des Abstützträgers 6 ist zumindest in diesen Bereichen zur Stirnwand 4 hin offen, um den Angriff des Werk­ zeugs an den Schraubenköpfen zu ermöglichen. Am Träger 7 sind zu den Schraubbolzen 18 korrespondierende Gegenhülsen 20 vorgesehen, die starr am Träger 7 befestigt sind. Diese Gegenhülsen sind mit Schraubgewinden versehen, so daß die Schraubbolzen 18 in die Gegenhülsen 20 einschraubbar sind. Im Bereich des unteren Schenkelendes des Trägers 7 ist eine Öffnung für einen vertikal nach oben einsetzbaren Schraubbolzen 19 vorgesehen, dem am Abstützträger 6 eine korrespondie­ rende Gegenhülse 17 zugeordnet ist. Der Träger 7 ist daher mit insgesamt vier Schraubverbindungen am Abstützträger 6 fixierbar. Am Träger 7 ist ein in Fahrtrichtung nach vorne abragender unterer Längsträger 9 und in Abstand dazu ein paralleler oberer Längsträger 10 befestigt. Der untere Längs­ träger 9 und der obere Längsträger 10 erstrecken sich über die Länge des Vorbaubereichs 1 bis zur Front des Personen­ kraftwagens. Am unteren Längsträger 9 ist ein nach innen ra­ gender Aggregatquerträger 21 zur Halterung des Antriebsaggre­ gates vorgesehen. Die beiden unteren Längsträger 9 des Vor­ baubereichs 1 sind an der Front des Personenkraftwagens durch einen Stoßfängerbiegeträger 12 miteinander verbunden. Auch das Ende des oberen Längsträgers 10 steht mit dem Ende des zugeordneten unteren Längsträgers 9 mittels eines entspre­ chenden Versteifungsgerippes 22 in Verbindung.

Im Hohlprofil des Trägers 7 ist eine Stoßdämpferaufnahme 8 integriert, die als Halterung für den Stoßdämpfer der Vorder­ achse dient. Die Stoßdämpferaufnahme 8 entspricht dabei im wesentlichen der nachfolgend noch näher beschriebenen Stoß­ dämpferaufnahme 26 des Vorbauträgers 23 nach den Fig. 3 bis 5. Durch die auf jeder Seite angeordneten Träger 7, die ent­ sprechend unteren und oberen Längsträger 9, 10, den Stoßfän­ gerbiegeträger 12, Querversteifungen 13 und die Verstei­ fungsgerippe 22 sowie den Aggregatquerträger 21 wird eine steife Vorbaueinheit geschaffen, an der ein Antriebsaggregat einschließlich Zusatzeinrichtungen, Vorderachse und Stoßdämpfer komplett vormontiert werden können. Die vormontierte Vorbauein­ heit kann anschließend mit dem Abstützträger 6 verbunden wer­ den. Dadurch ergibt sich zudem eine Modulbauweise, wodurch an die beiden Abstützträger 6, die mit der steifen Fahrgastzel­ lenstruktur 2 verbunden sind, unterschiedliche Vorbauein­ heiten angesetzt werden können. Lediglich die Träger 7 blei­ ben bei allen unterschiedlichen Vorbaueinheiten die gleichen, um einen Anschluß an die Abstützträger 6 zu ermöglichen. Durch die erfindungsgemäße Vorbaustruktur werden auch Repara­ turen an Abschnitten des Vorbaubereiches erleichtert.

Der Vorbauträger 23 nach den Fig. 3 bis 5 entspricht im we­ sentlichen dem Vorbauträger 6, 7 nach den Fig. 1 und 2, er ist jedoch einteilig ausgeführt. Der Vorbauträger 23 ist ebenfalls C-förmig gekrümmt und zusätzlich nach oben und nach außen gewölbt, wie aus den Fig. 4 und 5 gut erkennbar ist. Der obere Schenkel des Vorbauträgers 23 ist an der A-Säule 3, der untere im Bereich des Bodens der Fahrgastzellenstruktur 2 unterhalb der Stirnwand 4 befestigt. Der Vorbauträger 23 weist zusätzlich zwei Stützträger 27 und 28 in Form von seit­ lich nach hinten abragenden Ästen auf, wobei der seitlich nach außen gerichtete Stützträger 27 an der Stirnwand 4 und der seitlich nach innen gerichtete Stützträger 28 in nicht darge­ stellter Weise an einem Mitteltunnel der Stirnwand 4 befe­ stigt ist.

Wie auch vom Träger 7 Fig. 1 und 2 ragen vom Vorbauträger 23 je ein oberer Längsträger 24 und ein unterer Längsträger 25 im wesentlichen parallel zueinander nach vorne ab. Im Hohlprofil des Vorbauträgers 23 ist im Befestigungsbereich für den oberen Längsträger 24 als auch für den unteren Längs­ träger 25 eine Verstärkung 30, 25 vorgesehen, die als ent­ sprechende zusätzliche Profilierungen ausgebildet sind. Im Be­ reich der Stoßfängeraufnahme 26 ist das Hohlprofil des Vor­ bauträgers 23 nach oben und nach außen gewölbt und zudem mit Verstärkungselementen 31 versehen. Dadurch ist es möglich, in die Stoßdämpferaufnahme 26 einen Stoßdämpfer in Richtung der Achse 29 zu integrieren. In den Fig. 2 und 3 ist mittels strichpunktierter bzw. gestrichelter Linien die Kontur einer Radverkleidung 16 eingezeichnet, die die Verkleidungsfunktion des Rades der Vorderachse anstelle des Radeinbaus beim Stand der Technik übernimmt. Diese Kunststoffverkleidung 16 wird an dem Vorbauträger 6, 7 oder 23 befestigt.

Claims (10)

1. Vorbaustruktur zur Versteifung eines Vorbaubereiches eines Personenkraftwagens, die an eine steife Fahrgastzellenstruktur angebunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten der Vorbaustruktur je ein C-förmig ge­ krümmter, in den Vorbaubereich (1) nach vorne ragender Vorbau­ träger (6, 7; 23) vorgesehen ist, dessen einer Schenkel (14) im Bereich eines Bodens (5) und dessen anderer Schenkel (15) im Bereich einer A-Säule (3) mit der Fahrgastzellenstruktur (2) verbunden sind.

2. Vorbaustruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von jedem Vorbauträger (6, 7; 23) je ein oberer und ein unterer Längsträger (10, 9; 24, 25) nach vorne abragen, die die seitliche Begrenzung der Vorbaustruktur bilden.

3. Vorbaustruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Vorbauträger (6, 7; 23) und obere sowie untere Längsträger (10, 9; 24, 25) als Hohlprofile ausgebildet sind.

4. Vorbaustruktur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorbauträger (23) im Bereich der Befestigung von oberem und unterem Längsträger (24, 25) mit Verstärkungselementen (25, 30) versehen ist.

5. Vorbaustruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Vorbauträger (6, 7; 23) eine Stoßdämpferaufnahme (8; 26) integriert ist.

6. Vorbaustruktur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Stoßdämpferaufnahme (8; 26) des Vorbauträ­ gers (6, 7; 23) verstärkt ist.

7. Vorbaustruktur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorbauträger (23) wenigstens einen zur Fahrgastzellen­ struktur (2) hin abragenden und an dieser befestigten Stützträ­ ger (27, 28) aufweist.

8. Vorbaustruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorbauträger (6, 7) aus zwei C-förmigen und formschlüs­ sig aneinanderpaßbaren Teilen (6 und 7) besteht, von denen der eine als Abstützträger (6) mit der Fahrgastzellenstruktur (2) und der andere als Träger (7) der Vorbaueinheit lösbar mit dem Abstützträger (6) verbunden sind.

9. Vorbaustruktur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Träger (7) der Vorbaueinheit die Stoßdämpferaufnahme (8) und der obere sowie der untere Längsträger (10, 9) vorge­ sehen sind.

10. Vorbaustruktur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß den unteren Längsträgern (9) ein Aggragatquerträger (21) zugeordnet ist.