WO2007012431A1 - Vorderbau für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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Ralf-Dieter Bechtold
Stephan BLÄSSER
Sascha Hoffeller
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Gm Global Technology Operations, Inc.
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/15—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted having impact absorbing means, e.g. a frame designed to permanently or temporarily change shape or dimension upon impact with another body
    • B62D21/152—Front or rear frames
    • B62D21/155—Sub-frames or underguards

Definitions

  • the invention relates to a front structure for a motor vehicle with a front cross member and a rear cross member, wherein the cross member are connected via a pointing in the direction of travel side member.
  • a lower load path is formed by a subframe designed as a cross member, which may also be formed as a subframe.
  • the subframe holds the engine of the motor vehicle and the suspension with the steering stabilizer.
  • cross member In the front region of a body of the motor vehicle designed as a cooler cross member cross member is arranged.
  • the subframe is usually connected to the radiator cross member via a hydroforming tube.
  • the connection is damaged even at a very small crash at a low speed and requires a very expensive repair.
  • the invention is based on the problem, a front end of the type mentioned in such a way that its stability for intended loads, for example in a crash, is very easy to adjust and that it is particularly cost-effective to repair after a crash.
  • a transmission of vibrations between the cross members can be easily avoided if the longitudinal member is displaceable by at least one of the fastenings in the direction of travel by a predetermined amount.
  • the avoidance of vibrations is particularly advantageous if one of the cross member part of the body of the motor vehicle and the other of the cross member retains the internal combustion engine or the axles of the motor vehicle. Furthermore, this type of attachment allows tolerance compensation between the cross members, so that a tension between the cross members is avoided.
  • no forces are transmitted via the displaceable attachment.
  • the displaceability of the attachment is limited by the amount provided, the cross member are reliably supported against each other in a crash. For displaceability, for example, 1 to 3 cm can be provided as an intended measure.
  • the attachment of the longitudinal member to the cross members requires according to another advantageous development of the invention, a particularly low construction effort when an adapter is arranged on the rear and / or the front cross member and if the adapter has an inner cross section of the longitudinal member corresponding outer cross section.
  • the assembly of the front structure according to the invention is particularly simple if at least one of the adapters is screwed to one of the cross member.
  • a transmission of vibrations or body sound via the longitudinal member can be according to another advantageous embodiment of the invention easily avoided if at least one of the adapter is made of plastic.
  • the sliding attachment of the longitudinal member to the one cross member has transversely to the direction of travel of the Motor vehicle high stability, when the sliding attachment of the longitudinal member to the cross member has a screwed to the cross member sleeve and when the adapter surrounds the sleeve. Since the longitudinal carrier encloses the adapter, forces introduced transversely into the displaceable attachment are reliably supported by the adapter and the sleeve bolted to the crossmember.
  • the front construction according to the invention can be manufactured particularly cost-effectively, if the longitudinal member is made of steel pipe.
  • the front construction according to the invention makes it possible to generate a so-called lower load path when the rear cross member seen in the direction of travel is designed as a subframe intended to support axles of the motor vehicle and the front cross member is designed as a radiator cross member.
  • the radiator cross member which limits a motor vehicle body in the direction of travel, is arranged in the lower region of the front structure approximately at the height of the axle cross member.
  • the longitudinal beam connected to the cross members in this case forms the lower load path, are supported by the forces during the crash.
  • FIG. 1 schematically a front construction according to the invention of a motor vehicle
  • FIG. 2 is a greatly enlarged view of an attached between two cross members. arranged longitudinal member of the front structure according to the invention of Figure 1.
  • FIG. 1 schematically shows a front structure of a motor vehicle with a motor vehicle body 1 and a subframe 2 suspended from the motor vehicle body 1.
  • the subframe 2 supports axles of front wheels 3 of the motor vehicle and an internal combustion engine. To simplify the drawing, the axes and the internal combustion engine are not shown.
  • the motor vehicle body 1 has a front wall 5 delimiting a passenger compartment 4 in the direction of travel.
  • a cross member 6 designed as a cooler cross member is arranged in front of the subframe 2 seen in the direction of travel.
  • a cooler 7 Above the crossbeam 6 designed as a cooler crossbeam, a cooler 7 is arranged.
  • the subframe 2 also has a cross member 8 at its end pointing in the direction of travel.
  • the cross member 8 are connected to each other via a longitudinal member 9.
  • FIG 2 shows greatly enlarged the side rail 9 with fasteners 10, 11 on the cross members 6, 8 of Figure 1.
  • the longitudinal member 9 is connected at its two ends with plastic made A dapters 12, 13.
  • the adapters 12, 13 are part of the fasteners 10, 11 of the longitudinal member 9 on the cross members 6, 8.
  • the front, pointing in the direction of travel adapter 12 is screwed to the cross member 6 formed as a cooler cross member.
  • the rear adapter 13 is pushed onto a sleeve 14 bolted to the cross member 8 of the subframe 2.
  • Both adapters 12, 13 have an inner cross-section of the longitudinal member 9 corresponding outer cross-section.
  • the plugged onto the sleeve 14 adapter 13 has a distance X from the cross member 8 of the subframe 2.
  • the longitudinal member 9 is formed as a pipe section.
  • the front fastening 10 of the longitudinal member 9 is released on the front cross member 6 by loosening the screw. Subsequently, the longitudinal member 9 with the adapter 13 of the rear, slidably designed attachment 11 can be deducted from the sleeve 14.

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  • Transportation (AREA)
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Abstract

Bei einem Vorderbau eines Kraftfahrzeuges sind zwei Querträger (6, 8) über einen Hohlträger (9) miteinander verbunden. Eine der Befestigungen (11) des Hohlträgers (9) ist um Mass x in Fahrtrichtung hin verschieblich und hat einen aus Kunststoff gefertigten Adapter (13). Im Fahrbetrieb wird eine Übertragung von Schwingungen zwischen den Querträgern (6, 8) über die Befestigung (11) vermieden. Bei einem Crash wird der in Fahrtrichtung weisende Querträger (6) von dem Hohlträger (9) gegen den zweiten Querträger (8), z.B. Teil des Hilfsrahmens, abgestützt.

Description

Vorderbau für ein Kraftfahrzeug
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft einen Vorderbau für ein Kraftfahrzeug mit einem vorderen Querträger und einem hinteren Querträger, wobei die Querträger über einen in Fahrtrichtung weisenden Längsträger verbunden sind.
Heutige Kraftfahrzeuge weisen in ihrem vorderen Bereich verschiedene Lastpfade auf, durch die Kräfte bei einem Crash abgestützt werden. Ein unterer Lastpfad wird über einen als Subframe ausgebildeten Querträger gebildet, welcher auch als Subframe ausgebildet sein kann. Der Subframe haltert die Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges und die Radaufhängung mit dem Lenkungsstabilisator. Im vorderen Bereich einer Karosserie des Kraftfahrzeuges ist ein als Kühlerquerträger ausgebildeter Querträger angeordnet. Zur Erhöhung der Stabilität des Vorderbaus wird der Subframe meist über ein Hydroformrohr mit dem Kühler- querträger verbunden. Dies führt jedoch zu einer sehr aufwändigen Gestaltung der Form der Verbindung. Weiterhin wird die Verbindung auch bei einem sehr kleinen Crash mit einer geringen Geschwindigkeit beschädigt und erfordert eine sehr kostenintensive Reparatur. Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Vorderbau der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass seine Stabilität für vorgesehene Belastungen, beispielsweise bei einem Crash, sehr einfach anzupassen ist und dass er nach einem Crash besonders kostengünstig zu reparieren ist .
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Längsträger lösbar an den Querträgern be- festigt ist.
Durch diese Gestaltung lässt sich in Abhängigkeit von der geforderten Steifheit des erfindungsgemäßen Vorderbaus einfach ein entsprechend steifer und breiter Längsträger mit den Querträgern verbinden. Daher lässt sich eine aufwändige Anpassung der Querträger an die geforderte Steifheit weitgehend vermeiden. Weiterhin kann nach einem Crash der beschädigte Längsträger einfach ausgewechselt werden. Da der Längsträger insbesondere bei einem Crash mit einer geringen Geschwindigkeit zuerst beschädigt wird, lassen sich Reparaturen an einem oder den beiden Querträgern häufig vermeiden. Der erfindungsgemäße Vorderbau ist daher bei einem Crash besonders kostengünstig zu reparieren.
Eine Übertragung von Schwingungen zwischen den Querträgern lässt sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn der Längsträger an zumindest einer der Befestigungen in Fahrtrich- tung weisend um ein vorgesehenes Maß verschiebbar ist.
Die Vermeidung der Schwingungen ist insbesondere von Vorteil, wenn einer der Querträger Teil der Karosserie des Kraftfahrzeuges und der andere der Querträger die Brennkraftmaschine oder die Achsen des Kraftfahrzeuges hal- tert . Weiterhin ermöglicht diese Art der Befestigung einen Toleranzausgleich zwischen den Querträgern, so dass eine Verspannung zwischen den Querträgern vermieden wird. Im Fahrbetrieb werden dank der Erfindung keine Kräfte ü- ber die verschiebbare Befestigung übertragen. Da jedoch die Verschiebbarkeit der Befestigung um das vorgesehene Maß begrenzt ist, werden bei einem Crash die Querträger zuverlässig gegeneinander abgestützt. Für die Verschiebbarkeit lassen sich beispielsweise 1 bis 3 cm als vorgesehenes Maß vorsehen.
Eine zuverlässige Leitung von Kräften von dem einen Querträger zu dem anderen Querträger gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung konstruktiv besonders einfach, wenn die in Fahrtrichtung verschiebbare Befestigung an dem zur Fahrtrich- tung gesehen hinteren Querträger angeordnet ist .
Die Befestigung des Längsträgers an dem Querträgern erfordert gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einen besonders geringen bauli- chen Aufwand, wenn ein Adapter an dem hinteren und/oder dem vorderen Querträger angeordnet ist und wenn der Adapter einen dem Innenquerschnitt des Längsträgers entsprechenden Außenquerschnitt aufweist .
Die Montage des erfindungsgemäßen Vorderbaus gestaltet sich besonders einfach, wenn zumindest einer der Adapter mit einem der Querträger verschraubt ist.
Eine Übertragung von Vibrationen oder Körper- schall über den Längsträger lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn zumindest einer der Adapter aus Kunststoff gefertigt ist.
Die verschiebbare Befestigung des Längsträgers an dem einen Querträger weist quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges eine hohe Stabilität auf, wenn die verschiebliche Befestigung des Längsträgers an dem Querträger eine mit dem Querträger verschraubte Hülse aufweist und wenn der Adapter die Hülse umschließt. Da der Längs- träger den Adapter umschließt, werden quer in die verschiebliche Befestigung eingeleitete Kräfte zuverlässig über den Adapter und die mit dem Querträger verschraubte Hülse abgestützt.
Der erfindungsgemäße Vorderbau lässt sich besonders kostengünstig fertigen, wenn der Längsträger aus Stahlrohr gefertigt ist.
Der erfindungsgemäße Vorderbau ermöglicht die Erzeugung eines sogenannten unteren Lastpfades, wenn der in Fahrtrichtung gesehen hintere Querträger als zur HaI- terung von Achsen des Kraftfahrzeuges vorgesehener Sub- frame und der vordere Querträger als Kühlerquerträger ausgebildet ist. Der Kühlerquerträger, der eine Kraft - fahrzeugkarosserie in Fahrtrichtung hin begrenzt, ist im unteren Bereich des Vorderbaus ungefähr auf der Höhe des Achsquerträgers angeordnet. Der mit den Querträgern verbundene Längsträger bildet hierbei den unteren Lastpfad, über den Kräfte beim Crash abgestützt werden.
Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Die Zeichnung zeigt in
Fig. 1 schematisch einen erfindungsgemäßen Vorderbau eines Kraftfahrzeuges,
Fig. 2 eine stark vergrößerte Darstellung eines zwischen zwei Querträgern ange- ordneten Längsträgers des erfindungsgemäßen Vorderbaus aus Figur 1.
Figur 1 zeigt schematisch einen Vorderbau eines Kraftfahrzeuges mit einer Kraftfahrzeugkarosserie 1 und mit einem an der Kraftfahrzeugkarosserie 1 aufgehängten Subframe 2. Der Subframe 2 haltert Achsen von Vorderrädern 3 des Kraftfahrzeuges und eine Brennkraftmaschine. Zur Vereinfachung der Zeichnung sind die Achsen und die Brennkraftmaschine nicht dargestellt . Die Kraftfahrzeugkarosserie 1 hat eine eine Fahrgastzelle 4 in Fahrtrichtung hin begrenzende Stirnwand 5. In Fahrtrichtung gesehen vor dem Subframe 2 ist ein als Kühlerquerträger ausgebildeter Querträger 6 angeordnet. Oberhalb des als Küh- lerquerträger ausgebildeten Querträgers 6 ist ein Kühler 7 angeordnet. Der Subframe 2 weist an seinem in Fahrtrichtung weisenden Ende ebenfalls einen Querträger 8 auf. Die Querträger 8 sind über einen Längsträger 9 miteinander verbunden.
Figur 2 zeigt stark vergrößert den Längsträger 9 mit Befestigungen 10, 11 an den Querträgern 6, 8 aus Figur 1. Hierbei ist zu erkennen, dass der Längsträger 9 an seinen beiden Enden mit aus Kunststoff gefertigten A- daptern 12, 13 verbunden ist. Die Adapter 12, 13 sind Teil der Befestigungen 10, 11 des Längsträgers 9 an den Querträgern 6, 8. Der vordere, in Fahrtrichtung weisende Adapter 12 ist an dem als Kühlerquerträger ausgebildeten Querträger 6 verschraubt . Der hintere Adapter 13 ist auf einer an dem Querträger 8 des Subframes 2 verschraubten Hülse 14 aufgeschoben. Beide Adapter 12, 13 weisen einen Innenquerschnitt des Längsträgers 9 entsprechenden Außenquerschnitt auf . Der auf der Hülse 14 aufgesteckte Adapter 13 weist einen Abstand X von dem Querträger 8 des Subframes 2 auf. Damit ist die Befestigung des Längsträgers 9 an dem hinteren Querträger 8 um das Maß X ver- schiebbar. Der Längsträger 9 ist als Rohrstück ausgebildet .
Zur Demontage des Längsträgers 9 wird die vor- dere Befestigung 10 des Längsträgers 9 an dem vorderen Querträger 6 durch Lösen der Verschraubung gelöst . Anschließend lässt sich der Längsträger 9 mit dem Adapter 13 der hinteren, verschiebbar gestalteten Befestigung 11 von der Hülse 14 abziehen.
B e z u g s z e i c h e n l i s t e
Kraftfahrzeugkarosserie
Subframe
Vorderrad
FahrgastzelIe
Stirnwand
Querträger
Kühler
Querträger
Längsträger , 11 Befestigung
, 13 Adapter Hülse

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorderbau für ein Kraftfahrzeug mit einem vorderen Querträger (6) und einem hinteren Querträger (8), wobei die Querträger (6, 8) über einen in Fahrtrichtung weisenden Längsträger (9) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsträger (9) lös- bar an den Querträgern (6, 8) befestigt ist.
2. Vorderbau für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsträger (9) an zumindest einer der Befestigungen (11) in Fahrtrich- tung weisend um ein vorgesehenes Maß X verschiebbar ist.
3. Vorderbau für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in Fahrtrichtung verschiebbare Befestigung (11) an dem zur Fahrtrichtung gesehen hinteren Querträger (8) angeordnet ist.
4. Vorderbau für ein Kraftfahrzeug nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass ein Adapter (12, 13) an dem hinteren und/oder dem vorderen Querträger (6, 8) angeordnet ist und dass der Adapter (12, 13) eine dem Innenquerschnitt des Längsträgers (9) entsprechenden Außenquerschnitt aufweist .
5. Vorderbau für ein Kraftfahrzeug nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Adapter (12) mit einem der Querträger (6) verschraubt ist.
6. Vorderbau für ein Kraftfahrzeug nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Adapter (12, 13) aus Kunststoff gefertigt ist .
7. Vorderbau für ein Kraftfahrzeug nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiebliche Befestigung (11) des Längsträgers (9) an dem Querträger (8) eine mit dem Querträger (8) verschraubte Hülse (14) aufweist und dass der Adapter (13) die Hülse (14) umschließt.
8. Vorderbau für ein Kraftfahrzeug nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass der Längsträger (9) aus Stahlrohr gefertigt ist.
9. Vorderbau für ein Kraftfahrzeug nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass der in Fahrtrichtung gesehen hintere Querträger (8) als zur Halterung von Achsen des Kraftfahrzeuges vorgesehener Subframe (2) und der vordere Querträger (6) als Kühlerquerträger ausgebildet ist.
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