DE102010006976A1

DE102010006976A1 - Kraftfahrzeug-Vorderbau

Info

Publication number: DE102010006976A1
Application number: DE102010006976A
Authority: DE
Inventors: Stanislaw 60433 Klimek
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-02-05
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2011-08-11
Also published as: US8439412B2; GB2477618A; GB201101354D0; CN102145677A; US20110193356A1; RU2011103218A

Abstract

Die Anmeldung betrifft einen Kraftfahrzeug-Vorderbau (1) mit zumindest zwei Fahrzeuglängsträgern (2, 3), zumindest zwei Crashboxen (4, 5), die an vorderen Enden (6, 7) der Fahrzeuglängsträger (2, 3) angeordnet sind, und zumindest eine Querbalkenstruktur (8), die an den Crashboxen (4, 5) angebracht ist. Die Querbalkenstruktur (8) weist zwei Stoßfänger-Querträger (9, 10) mit einem ersten Stoßfänger-Querträger (9) über den Crashboxen (4, 5) und einem zweiten Stoßfänger-Querträger (10) unter den Crashboxen (4, 5) auf. Die Crashboxen (4, 5) sind in einem linken und einem rechten Endbereich (11, 12) der Querbalkenstruktur (8) zwischen den Stoßfänger-Querträgern (9, 10) und an den Enden (11, 12) der Fahrzeuglängsträger (2, 3) fixiert.

Description

Die Anmeldung betrifft einen Kraftfahrzeug-Vorderbau mit zumindest zwei Fahrzeuglängsträgern und zumindest zwei Crashboxen, die an vorderen Enden der Fahrzeuglängsträger angeordnet sind, sowie zumindest eine Querbalkenstruktur, die an den Crashboxen angebracht ist.
Eine derartige Querbalkenstruktur, die Aufprallenergie zu Crashboxen als Energieabsorber umleiten, werden bei Kraftfahrzeugen zur Erhöhung der Sicherheit eingesetzt. Zudem können bei Unfällen mit niedriger Geschwindigkeit, Schäden an der Karosseriestruktur des Kraftfahrzeugs durch den Einsatz der Querbalkenstruktur in Zusammenwirken mit den Crashboxen gering gehalten werden. Dazu sind die Crashboxen als Deformationskörper ausgebildet, die so im Kraftfahrzeug eingebaut sind, dass sie im Falle eines Aufpralls des Kraftfahrzeugs gegen ein Hindernis, die auftretende Aufprallenergie über die Querbalkenstruktur aufnehmen und durch ihre Deformation teilweise absorbieren. Die Crashboxen vermindern dadurch die Übertragung der Aufprallenergie auf die Karosseriestruktur, insbesondere auf die beiden Fahrzeuglängsträger und können so deren Beschädigung verringern oder ganz verhindern.
Ein derartiger Kraftfahrzeug-Vorderbau mit Querträgerstruktur und Crashboxen ist aus der Druckschrift US 2009/0200811 A1 bekannt. Dazu weist der bekannte Kraftfahrzeug-Vorderbau ein Stoßfängersystem mit einem Stoßfänger-Querteil auf, das an einen steifen Rahmen, eine nachgiebige Stoßfängerhülle, eine kompressible Struktur, die zwischen einem oberen Bereich der Hülle und dem Stoßfänger-Querteil und einem Stützabschnitt, der den unteren Bereich der Hülle stützt, angeordnet ist, welche zusammen mit einer Crashbox, welche das Stoßdämpfer-Querteil stützt, auf einer Ankerplatte des steifen Rahmens fixiert ist.
Ein derartiger bekannter Kraftfahrzeug-Vorderbau wird in 5 in einer schematischen perspektivischen Ansicht gezeigt. Bei diesem Stand der Technik sind an zwei Fahrzeuglängsträgern 2 und 3 über eine Ankerplatte 37 an den Enden 6 und 7 der Fahrzeuglängsträger 2 und 3 Crashboxen 4 und 5 angeordnet, die über einen Stoßfänger-Querträger 9 verbunden sind. Der die Crashboxen 4 und 5 und damit die Fahrzeuglängsträger 2 und 3 verbindende Stoßfänger-Querträger 9 gemäß dem Stand der Technik hat den Nachteil, dass dieser durchgängige Stoßfänger-Querträger 9 die auf den Fahrzeug-Vorderbau anströmende Kühlluft behindert und die Kühlwirkung auf einen in Fahrtrichtung hinter dem Stoßfänger-Querbalken 9 angeordneten Kühler vermindert.
Aufgabe der Anmeldung ist es, die Nachteile im Stand der Technik zu überwinden und einen Kraftfahrzeug-Vorderbau anzugeben, der bei gleich bleibenden Sicherheitseigenschaften, insbesondere bei Unfällen mit niedriger Geschwindigkeit, einen verbesserten Aufbau und ein verringertes Gewicht aufweist.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Lösung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Zur Lösung der Aufgabe wird in einer Ausführungsform ein Kraftfahrzeug-Vorderbau geschaffen. Der Kraftfahrzeug-Vorderbau weist zumindest zwei Fahrzeuglängsträger und zumindest zwei Crashboxen auf, die an vorderen Enden der Fahrzeuglängsträger angeordnet sind. Außerdem weist der Kraftfahrzeug-Vorderbau zumindest eine Querbalkenstruktur auf, die an den Crashboxen angebracht ist. Die Querbalkenstruktur weist zwei Stoßfänger-Querträger mit einem ersten Stoßfänger-Querträger über den Crashboxen und einem zweiten Stoßfänger-Querträger unter den Crashboxen auf. Die Crashboxen sind in einem linken und einem rechten Endbereich der Querbalkenstruktur zwischen den Stoßfänger-Querträgern und an den Enden der Fahrzeuglängsträger fixiert.
Dieser Kraftfahrzeug-Vorderbau hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass einerseits durch den unteren, zweiten Stoßfänger-Querträger der Wirkungsbereich der Crashboxen in Bezug auf die Fahrzeugräder tiefer gelegt wird als bisher. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch die Aufteilung der Querbalkenstruktur in zwei Stoßfänger-Querträger eine deutliche Gewichtseinsparung für den Fahrzeug-Vorderbau möglich ist. Weiterhin ist es von Vorteil, dass durch die Aufteilung der Querbalkenstruktur in zwei Stoßfänger-Querträger ein Zwischenraum zwischen dem unteren und dem oberen Stoßfänger-Querträger entsteht, der eine verbesserte Kühlluftversorgung des in Fahrtrichtung nachgeordneten Kühlaggregats des Kraftfahrzeugs ermöglicht.
In einer Ausführungsform der Anmeldung ist in einem Mittenbereich zwischen den Stoßfänger-Querträgern eine Stoßfängerverbundplatte fixiert. Diese Stoßfängerverbundplatte bildet eine Abstandsfläche zwischen den Stoßfänger-Querträgern und teilt den Zwischenraum zwischen den Stoßfänger-Querträgern in einen linken und einen rechten Kühlluftdurchlass. Somit ergeben sich zwei Wirkungen dieser Stoßfängerverbundplatte, einerseits kann sie dafür sorgen, dass mittig eingebrachte Aufprallenergie zu dem rechten und dem linken Endbereich der Querbalkenstruktur abgeleitet und in die Crashboxen eingeleitet wird, und andererseits wird der Kühlluftstrom über den linken und rechten Kühlluftdurchlass in vorteilhafter Weise zu dem in Fahrtrichtung nachgeordneten Kühler des Fahrzeugs gelenkt.
Vorzugsweise weisen die Stoßfänger-Querträger ein geschlossenes ovalförmiges Hohlprofil auf, im Gegensatz zu dem eckigen Hohlprofil aus dem oben genannten Stand der Technik. Dieses geschlossene ovalförmige Hohlprofil verbessert auch die Anströmung von Kühlluft zu dem Kühler des Fahrzeugs aufgrund eines verminderten Luftströmungswiderstands. Ferner kann dieses geschlossene ovalförmige Hohlprofil durch ein preiswertes Verformen eines Rohrprofils erreicht werden, was deutlich die Fertigungskosten gegenüber dem bekannten Stoßfänger-Querträger 9 gemäß dem Stand der Technik vermindert.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung ist es vorgesehen, dass eine Längsachse des Hohlprofils des ersten Stoßfänger-Querträgers schräg nach unten und zum Innern des Fahrzeugs hin geneigt ist. Durch diese Neigung der Längsachse des geschlossenen ovalförmigen Hohlprofils des Stoßfänger-Querträgers wird eine erhöhte mechanische Stabilität bei gleichzeitig unverändert verbesserten Anströmbedingungen der Kühlluft erreicht.
In einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung ist auch der zweite Stoßfänger-Querträger mit seiner Längsachse gegenüber der Straßenoberfläche verdreht, so dass die Längsachse des Hohlprofils schräg nach oben und zum Innern des Fahrzeugs hin geneigt ist. Damit ergibt sich in Zusammenwirken der Neigung des ersten Stoßfänger-Querträgers ein vergrößerter Einlassquerschnitt für die Kühlluft und ein verringerter Auslassquerschnitt derselben, was einen Düseneffekt bewirkt, der einen Kühlluftstrom zum Kühler hin in vorteilhafter Weise intensiviert.
Dieses kann noch dadurch verstärkt werden, dass das geschlossene ovalförmige Hohlprofil der beiden Stoßfänger-Querträger entgegengesetzt zur Frontseite, einen konisch zunehmenden Querschnitt aufweist. Außerdem kann dieser konisch zunehmende Querschnitt genutzt werden, um eine größere Verbindungsfläche zwischen den Stoßfänger-Querträgern und den zwischen den beiden Stoßfänger-Querträgern in ihren Endbereichen fixierten Crashboxen bereitzustellen. Die Fixierung der Crashboxen wird durch eine Schweißverbindung, durch Hartlöten oder durch eine Schraub- oder Nietverbindung mit den Stoßfänger-Querträgern in ihren Endbereichen erreicht.
Somit wird mit dem Kraftfahrzeug-Vorderbau eine höhere Kompatibilität bei einem Fahrzeugcrash mit Fahrzeugen unterschiedlicher Massen und Abmessungen erreicht, wobei gleichzeitig die größtmögliche Freiheit für ein Styling des Kraftfahrzeug-Vorbaus für das Frontdesign aus Motorhaube, Kotflügel, Kühlergrill und Scheinwerferstruktur erreicht wird.
Die Anmeldung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
1 zeigt eine schematische Frontansicht auf einen Kraftfahrzeug-Vorderbau einer Ausführungsform;
2 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Kraftfahrzeug-Vorderbau gemäß 1;
3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Querbalkenstruktur entlang der Schnittlinie B-B gemäß 1;
4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Querbalkenstruktur entlang der Schnittlinie A-A gemäß 1;
5 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Kraftfahrzeug-Vorderbaus gemäß dem Stand der Technik.
1 zeigt eine schematische Frontansicht auf einen Kraftfahrzeug-Vorderbau 1 gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung. Dazu ist von dem Kraftfahrzeug-Vorderbau lediglich die so genannte Frontaufprallstruktur für Crash- und Kühlungsanforderungen gezeigt. Alle weiteren Vorbauten wie Stoßdämpferblenden, Kühlluftjalousien und andere Designstrukturen sind hier weggelassen. Die in 1 gezeigte schematische Frontansicht zeigt lediglich eine Querbalkenstruktur 8, welche als Aufprall oder Stoßfängerstruktur aufgebaut ist. Im Gegensatz zum oben gezeigten Stand der Technik, ist diese Querbalkenstruktur 8 aus einem oberen ersten Stoßfänger-Querträger 9 und einem unteren zweiten Stoßfänger-Querträger 10 aufgebaut, die in ihren Endbereichen 11 und 12 an jeweils einer Crashbox 4 bzw. 5 fixiert sind. Diese Fixierung kann eine Verschweißung, eine Hartlötung oder ein Verschrauben aufweisen. Die Crashboxen selbst weisen nachgiebiges Material auf, das sich unter Aufnahme der Aufprall- oder Stoßenergie bei einem Unfall verformt und dabei Aufprallenergie abbaut, so dass sich bei zumindest niedrigen Geschwindigkeiten die in 1 nicht gezeigten Fahrzeuglängsträger bzw. die Fahrzeugkarosserie deformiert werden.
In dieser Frontansicht wird darüber hinaus im Mittenbereich 13 der Querbalkenstruktur 8 eine Stoßfängerverbundplatte 14 gezeigt. Diese Stoßfängerverbundplatte 14 soll mit einer Plattendicke von mindestens 100 mm die Aufprallenergie bei Frontalzusammenstoß über den oberen und den unteren Stoßfänger-Querträger 9 bzw. 10, auf die beiden Crashboxen 4 und 5 übertragen. Diese Stoßfängerverbundplatte 14 teilt den Zwischenraum zwischen dem Stoßfänger-Querträger 9 und dem Stoßfänger-Querträger 10 sowie zwischen den beiden Crashboxen 4 und 5 in einen linken Kühlluftdurchlass 16 und einen rechten Kühlluftdurchlass 15, so dass die Kühlluftzufuhr zu einem in der nächsten 2 gezeigten Kühler verbessert wird. Dazu zeigt die nächste 2 die Formgebung der beiden Stoßfänger-Querträger 9 und 10.
2 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Kraftfahrzeug-Vorderbau gemäß 1, wobei die Karosserie und Motorkomponenten in dieser Draufsicht weggelassen sind und lediglich die Umrisse der Kühlerstruktur 23 mit den umgebenden Komponenten der Frontaufprallstruktur zu sehen ist. Die in 1 gezeigten oberen und unteren Stoßfänger-Querträger 9 bzw. 10 bilden einen schwach gekrümmten Bogen von einem Endbereich 11 zum anderen Endbereich 12. Diese bogenförmige Struktur ermöglicht es, dass Aufprallkräfte, die beispielsweise mittig auf die Stoßfängerverbundplatte 14 auftreffen, durch die relativ steifen Stoßfänger-Querträger 9 bzw. 10 auf die Crashboxen 4 und 5 übertragen werden. Die Vorderkanten 24 und 25 der Crashboxen sind dem bogenförmigen Profil der Stoßfänger-Querträger 9 bzw. 10 angepasst. Über Ankerplatten 37 sind die Crashboxen 4 und 5 mit vorderen Enden 6 und 7 von Fahrzeuglängsträgern 2 und 3 vorzugsweise durch Verschrauben verbunden. Diese Verbindung zwischen den Ankerplatten kann jedoch auch stoffschlüssig durch Verschweißen oder Hartlöten erfolgen.
3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Querbalkenstruktur 8 gemäß 1 entlang der Schnittlinie B-B. Dieser Querschnitt zeigt das ovale Profil des ersten oberen Stoßfänger-Querträgers 9 und des zweiten unteren Stoßfänger-Querträgers 10. Die Längsachsen 18 der Stoßfänger-Querträger 9 bzw. 10 sind schräg zueinander ausgerichtet, so dass der Einlassquerschnitt 21 deutlich größer ist als der Auslassquerschnitt 22 in Richtung auf den in 2 gezeigten Kühler. Dadurch wirken die Stoßfänger-Querträger 9 und 10 als Düse für den Kühlluftstrom, so dass der Kühler intensiver über die Kühlluftdurchlässe 15 und 16, wie sie in 1 gezeigt werden, angeströmt werden kann. Außerdem weist das ovalförmige Hohlprofil 17 der Stoßfänger-Querträger 9 und 10 von der Frontseite ausgehend einen konisch zunehmenden Querschnitt auf. Dieser konisch zunehmende Querschnitt erleichtert das Anbringen der in 1 und 2 gezeigten Crashboxen 4 und 5 zwischen den Stoßfänger-Querträgern 9 und 10. Dazu ist der konische Querschnitt mindestens im Fixierungsbereich der Crashboxen 4 und 5 abgeflacht.
4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Querbalkenstruktur 8 entlang der Schnittlinie A-A gemäß 1. In diesem Bereich ist wie oben bereits erwähnt eine Stoßfängerverbundplatte 14 angeordnet, die frontseitig an den Stoßfänger-Querträgern 9 und 10 durch Schweißen oder Hartlöten fixiert ist. Diese Stoßfängerverbundplatte 14 ist massiv und weist eine Mindestdicke in dieser Ausführungsform der Anmeldung von 100 mm auf. Während die Crashboxen 4 und 5 aus wabenförmigen Kunststoffbereichen mindestens im Inneren bestehen können, ist die Querbalkenstruktur 8 aus einer zug- und bruchfesten Metall- oder Aluminiumlegierung aufgebaut.
5 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Kraftfahrzeug-Vorderbaus 30 gemäß dem Stand der Technik, wie er bereits einleitend erörtert ist, so dass sich eine Wiederholung an dieser Stelle erübrigt.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug-Vorderbau
2: Fahrzeuglängsträger (links)
3: Fahrzeuglängsträger (rechts)
4: Crashbox (links)
5: Crashbox (rechts)
6: vorderes Ende des Fahrzeuglängsträgers (links)
7: vorderes Ende des Fahrzeuglängsträgers (rechts)
8: Querbalkenstruktur
9: Stoßfänger-Querträger (erster, oben)
10: Stoßfänger-Querträger (zweiter, unten)
11: Endbereich (rechts)
12: Endbereich (links)
13: Mittenbereich
14: Stoßfängerverbundplatte
15: Kühlluftdurchlass (rechts)
16: Kühlluftdurchlass (links)
17: Hohlprofil
18: Längsachse des Hohlprofils
19: Kühllufteinströmöffnung (rechts)
20: Kühllufteinströmöffnung (links)
21: Einlassquerschnitt
22: Auslassquerschnitt
23: Kühlerstruktur
24: Vorderkante einer Crashbox
25: Vorderkante einer Crashbox
30: Kraftfahrzeug-Vorderbau (Stand der Technik)
37: Ankerplatte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2009/0200811 A1 [0003]

Claims

Kraftfahrzeug-Vorderbau aufweisend – zumindest zwei Fahrzeuglängsträger (2, 3), – zumindest zwei Crashboxen (4, 5), die an vorderen Enden (6, 7) der Fahrzeuglängsträger (2, 3) angeordnet sind, – zumindest eine Querbalkenstruktur (8), die an den Crashboxen (4, 5) angebracht ist, wobei die Querbalkenstruktur (8) zwei Stoßfänger-Querträger (9, 10) aufweist, und wobei ein erster Stoßfänger-Querträger (9) über den Crashboxen (4, 5) und ein zweiter Stoßfänger-Querträger (10) unter den Crashboxen (4, 5) angeordnet sind, und wobei die Crashboxen (4, 5) in einem linken und einem rechten Endbereich (11, 12) der Querbalkenstruktur (8) zwischen den Stoßfänger-Querträgern (9, 10) und an den Enden (11, 12) der Fahrzeuglängsträger (2, 3) fixiert sind.
Kraftfahrzeug-Vorderbau nach Anspruch 1, wobei in einem Mittenbereich (3) zwischen den Stoßfänger-Querträgern (9, 10) eine Stoßfängerverbundplatte (14) fixiert ist, die eine Abstandsfläche zwischen den Stoßfänger-Querträgern (9, 10) in einen linken und einen rechten Kühlluftdurchlass (15, 16) aufteilt.
Kraftfahrzeug-Vorderbau nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Stoßfänger-Querträger (9, 10) ein geschlossenes ovalförmiges Hohlprofil (17) aufweisen.
Kraftfahrzeug-Vorderbau nach Anspruch 3, wobei eine Längsachse (18) des Hohlprofils (17) des ersten Stoßfänger-Querträgers (9) schräg nach unten und zum Inneren des Fahrzeugs hin geneigt ist.
Kraftfahrzeug-Vorderbau nach Anspruch 3, wobei eine Längsachse (18) des Hohlprofils (17) des zweiten Stoßfänger-Querträgers (10) schräg nach oben und zum Innern des Fahrzeugs hin geneigt ist.
Kraftfahrzeug-Vorderbau nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das geschlossene ovalförmige Hohlprofil (17) der Stoßfänger-Querträger (9, 10) entgegengesetzt zur Frontseite einen konisch zunehmenden Querschnitt aufweist.
Kraftfahrzeug-Vorderbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Querbalkenstruktur (8) zwischen den Stoßfänger-Querträgern (9, 10) düsenförmige Kühllufteinströmöffnungen (19, 20) mit einem frontseitig vergrößerten Einlassquerschnitt (21) aufweist.