-
Die Anmeldung betrifft einen Kraftfahrzeug-Vorderbau mit zumindest einem Vorderrahmen mit zwei Längsträgern und einer Aufprall-Querträgerstruktur. Zwei Crashboxen sind zwischen dem jeweiligen vorderen Ende der Längsträger und der Aufprall-Querträgerstruktur fixiert.
-
Derartige Crashboxen werden bei Kraftfahrzeugen zur Erhöhung der Sicherheit eingesetzt. Zudem können bei Unfällen mit niedriger Geschwindigkeit Schäden an der Karosseriestruktur des Fahrzeugs durch den Einsatz dieser Crashboxen vermindert 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 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 Fahrzeug-Vorderbau mit 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 im 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 6 in einer schematischen perspektivischen Ansicht gezeigt. Bei diesem Stand der Technik sind an zwei Fahrzeuglängsträgern 2 und 3 eines Fahrzeugvorderrahmens 31 über eine Ankerplatte 37 an den vorderen Enden 6 und 7 der Fahrzeuglängsträger 2 und 3 Crashboxen 4 und 5 angeordnet, die über einen Aufprall-Querträger 9 verbunden sind.
-
Ein derartiger Kraftfahrzeug-Vorderbau hat den Nachteil eines relativ lang gestreckten Überhangs aufgrund der lang gestreckten Crashboxen. Außerdem bieten diese Crashboxen zwar eine Energieabsorption bei einem Frontalaufprall, jedoch wird diese Energieabsorption deutlich vermindert, wenn der Aufprall eine seitliche Komponente aufweist, da dann die Crashboxen lediglich auf Scherspannung belastet werden und ohne große Energieabsorption sich seitlich verbiegen.
-
Aufgabe der Anmeldung ist es, einen Kraftfahrzeug-Vorderbau anzugeben, der bei gleich bleibenden Sicherheitseigenschaften, insbesondere bei Unfällen mit niedriger Geschwindigkeit, einen verbesserten und verkürzten Aufbau sowie 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.
-
Als ein Aspekt der Anmeldung wird ein Kraftfahrzeug-Vorderbau mit zumindest einem Vorderrahmen mit zwei Längsträgern und einer Aufprall-Querträgerstruktur geschaffen. Zwei Crashboxen sind zwischen dem jeweiligen vorderen Ende der Längsträger und der Aufprall-Querträgerstruktur fixiert. Jede der Crashboxen weist einen ersten und einen zweiten Schenkel auf, die gemeinsam an dem vorderen Ende eines jeden Längsträgers fixiert sind und V-förmig in Richtung auf die Aufprall-Querträgerstruktur in von einander gespreizte Enden übergehen. Die gespreizten Enden sind an Endbereichen der Aufprall-Querträgerstruktur fixiert.
-
Der Aufbau der Crashboxen aus zwei Schenkeln, die ausgehend von einem Vorderrahmen auseinander verlaufen, so dass der äußere Schenkel nach Außen biegt und der innere Schenkel nach Innen biegt, hat den Vorteil, dass ein bestmöglicher Schutz, wenn der Aufprall nicht nur frontal, sondern im Wesentlichen von der Seite erfolgt, gewährleistet ist. Außerdem bewirkt das Abbiegen eines inneren Schenkels eine Verkürzung des Abstandes zwischen den Längsträgern des Vorderrahmens und der Aufprall-Querträgerstruktur, so dass der Überhang verkürzt werden kann. Darüber hinaus bewirkt das Spreizen der Crashbox in V-förmige Schenkel eine Erhöhung der Biegesteifigkeit der Aufprall-Querträgerstruktur und durch das Spreizen des inneren Schenkels kann eine frühere Lastübertragung durch die Crashbox selbst erfolgen. Außerdem wird der Deformationsbereich der Aufprall-Querträgerstruktur aufgrund der nun vier auf der Aufprall-Querträgerstruktur verteilten Bereiche zur Einleitung der Aufprallenergie in die V-förmigen Crashboxen deutlich verkleinert. Auch der Schutz der Motorraumaggregate ist damit vor Beschädigungen besser geschützt.
-
In einer Ausführungsform der Anmeldung bilden die Schenkel einen Kreisbogen. Dabei ist der erste Schenkel kreisbogenförmig nach Außen gebogen und der zweite Schenkel ist kreisbogenförmig nach Innen in Bezug auf die Aufprall-Querträgerstruktur gebogen. Dieses kreisbogenförmige Abbiegen verbessert die Einleitung der Aufprallenergie in die Crashboxen und sorgt gleichzeitig dafür, dass die durch die neuen Crashboxen bereitgestellten Stützbereiche der Aufprall-Querträgerstruktur gleichmäßiger auf einen unteren und einen oberen Aufprall-Querträger übertragen werden.
-
Die Schenkel der V-förmigen Crashboxen können ein geschlossenes ovales Rohrprofil aufweisen oder ein geschlossenes rechteckiges Hohlprofil haben. Außerdem ist es möglich, dass jeder der Schenkel ein U-Profil aufweist, das mit wabenförmigen, Energie absorbierenden Strukturen aufgefüllt ist. Dabei können die Schenkel mit jeweils einem hinteren Ende gemeinsam in ein Hohlprofil der vorderen Enden der Längsträger einsteckbar und lösbar fixiert sein. Andererseits ist es auch möglich, dass die Schenkel mit jeweils einem Ende gemeinsam auf einer Ankerplatte stoffschlüssig aufgebracht sind und auf einer Ankerplatte der vorderen Enden der Längsträger lösbar fixiert sind. Somit können Standardcrashboxen mit V-förmig gespreizten Schenkeln für unterschiedliche Fahrzeugmodule als Einbauteil bereitgestellt werden.
-
In den V-förmig gespreizten Enden können diese Crashboxen einen Verbindungssteg aufweisen, so dass die Montage beispielsweise durch Verschraubung mit der Aufprall-Querträgerstruktur vereinfacht werden kann. Andererseits ist es auch möglich die gespreizten Enden stoffschlüssig mit der Querträgerstruktur durch Schweißen oder Hartlöten zu verbinden.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung weist die Aufprall-Querträgerstruktur zwei Aufprall-Querträger auf, wobei ein erster Aufprall-Querträger über den Crashboxen und ein zweiter Aufprall-Querträger unter den Crashboxen angeordnet sind, wobei die Crashboxen in einem linken und einem rechten Endbereich der Aufprall-Querträgerstruktur an den Aufprall-Querträgern stoffschlüssig fixiert sind.
-
Ein derartiger Fahrzeug-Vorderbau hat den Vorteil, dass einerseits durch den unteren zweiten Aufprall-Querträger der Einwirkungsbereich der Crashboxen in Bezug auf die Fahrzeugräder tiefer gelegt ist als bisher. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch die Aufteilung der Aufprall-Querträgerstruktur in zwei Aufprall-Querträger eine deutliche Gewichtseinsparung für den Fahrzeug-Vorderbau ermöglicht wird. Weiterhin ist es von Vorteil, dass durch die Aufteilung der Aufprall-Querträgerstruktur in zwei Aufprall-Querträger ein Zwischenraum zwischen dem unteren und dem oberen Aufprall-Querträger entsteht, der eine verbesserte Kühlfunktion des in Fahrtrichtung nachgeordneten Kühlaggregats des Kraftfahrzeugs ermöglicht.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung ist in einem Mittenbereich zwischen den Aufprall-Querträgern eine Versteifungsplatte angeordnet. Diese Versteifungsplatte bildet eine Abstandsfläche zwischen den Aufprall-Querträgern und teilt den Zwischenraum zwischen den Aufprall-Querträgern in einen linken und einen rechten Kühlluftdurchlass. Somit ergeben sich zwei Wirkungen dieser Versteifungsplatte, 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 den rechten Kühlluftdurchlass in vorteilhafter Weise zu dem in Fahrtrichtung nachgeordneten Kühler des Fahrzeugs gelenkt.
-
Dazu weisen die Aufprall-Querträger ein geschlossenes ovalförmiges Hohlprofil im Gegensatz zu dem eckigen Hohlprofilen aus dem oben genannten Stand der Technik auf. Dieses geschlossene ovalförmige Hohlprofil verbessert auch die Anströmung von Kühlluft an den Kühler des Fahrzeugs. Ferner kann dieses geschlossene ovalförmige Hohlprofil durch ein preiswertes Verformen eines Rohrprofils erreicht werden, was deutlich die Kosten gegenüber dem Aufprall-Querträger 9 gemäß dem Stand der Technik vermindert.
-
Außerdem ist es vorgesehen, dass eine Längsachse des Hohlprofils des ersten Aufprall-Querträgers schräg nach unten, zum Innern des Fahrzeugs hin geneigt ist und eine Längsachse des Hohlprofils des zweiten Aufprall-Querträgers schräg nach oben, zum Innern des Fahrzeugs hin geneigt ist. Damit ergibt sich eine strömungsgünstige Düse, die den Kühlstrom zu dem Kühlaggregat intensiviert.
-
Dieses kann noch dadurch verstärkt werden, dass das geschlossene ovalförmige Hohlprofil der beiden Aufprall-Querträger von der Frontseite ausgehend einen konisch zunehmenden Querschnitt aufweist. Außerdem kann dieser konisch zunehmende Querschnitt genutzt werden, um eine größere Verbindungsfläche zwischen den Aufprall-Querträgern und den zwischen den beiden Aufprall-Querträgern in ihren Endbereichen fixierten V-förmigen Crashboxen bereitzustellen. Die Fixierung der V-förmigen Crashboxen wird, wie oben bereits erwähnt, durch eine Schweißverbindung, durch Hartlöten oder durch eine Schraub- oder Nietverbindung mit Hilfe einer Ankerplatte der aufgespreizten Enden der Crashboxen erreicht.
-
Somit wird mit den Crashboxen eine Gewichtsreduzierung der Aufprall-Querträger sowie kurze Abstände zwischen den Crashboxen auf dem Aufprall-Querträger erreicht. Darüber hinaus ist bei hoher Crasheffektivität ein verkürzter Überhang möglich und kann zu einer globalen Frontaufprallstruktur führen, die austauschbar, standardisiert als Energieabsorbereinbauteil in unterschiedliche Fahrzeugtypen eingebaut werden kann.
-
Die Anmeldung wird nun anhand der beigefügten Figur näher erläutert.
-
1 zeigt eine schematische Frontansicht auf einen Kraftfahrzeug-Vorderbau einer Ausführungsform der Anmeldung;
-
2 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Kraftfahrzeug-Vorderbau gemäß 1;
-
3 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Aufprall-Querträgerstruktur gemäß 1;
-
4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Aufprall-Querträgerstruktur entlang der Schnittlinie B-B gemäß 1;
-
5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Aufprall-Querträgerstruktur entlang der Schnittlinie A-A gemäß 1;
-
6 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 1 lediglich die Frontaufprallstruktur für Crashanforderungen gezeigt. Alle weiteren Vorbauten wie Stoßdämpferblenden, Kühlluftjalousien und andere Designstrukturen sind hier weggelassen. Die in 1 gezeigte schematische Frontansicht zeigt lediglich eine Aufprall-Querträgerstruktur 8, welche als Aufprall- oder Stoßfängerstruktur aufgebaut ist. Im Gegensatz zu dem oben gezeigten Stand der Technik ist die Aufprall-Querträgerstruktur 8 an zwei Crashboxen 4 und 5 fixiert, wobei sich diese Crashboxen 4 und 5 in sich V-förmig aufspreizende Schenkel mit einem ersten äußeren Schenkel 26 und einem zweiten inneren Schenkel 27 aufteilen und somit die Aufprall-Querträgerstruktur 8 in vier Bereichen stützen. Dieses wird noch deutlicher durch die in 2 gezeigte Draufsicht auf die Crashboxenstruktur sichtbar.
-
1 zeigt darüber hinaus, dass die Aufprall-Querträgerstruktur 8 aus einem oberen ersten Aufprall-Querträger 9 und einem unteren zweiten Aufprall-Querträger 10 aufgebaut ist. In dieser Frontansicht der 1 wird darüber hinaus im Mittenbereich 13 der Aufprall-Querträgerstruktur 8 eine Versteifungsplatte 14 gezeigt. Diese Versteifungsplatte 14 soll die Aufprallenergie bei Frontalzusammenstoß über die Aufprall-Querträger 9 und 10 auf die beiden V-förmigen Crashboxen 4 und 5 übertragen.
-
In dieser Frontansicht wird darüber hinaus im Mittenbereich 13 der Aufprall-Querträgerstruktur 8 eine Versteifungsplatte 14 gezeigt. Diese Versteifungsplatte 14 soll die Aufprallenergie bei Frontalzusammenstoß über die beiden Aufprall-Querträger 9 und 10 auf die V-förmigen Crashboxen 4 und 5 übertragen. Diese Versteifungsplatte 14 teilt außerdem den Zwischenraum zwischen dem Aufprall-Querträger 9 und dem Aufprall-Querträger 10 in einen linken Kühlluftdurchlass 16 und einen rechten Kühlluftdurchlass 15, so dass die Kühlluftzufuhr zu einem in der nächsten Figur gezeigten Kühler verbessert wird. Dazu zeigt die nächste 2 sowohl die Formgebung der beiden Aufprall-Querträger 9 und 10 als auch der V-förmig gespreizten Crashboxen 4 und 5.
-
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 unteren und oberen Aufprall-Querträger 9 und 10 bilden einen schwach gekrümmten Bogen von einem Endbereich 11 zu einem anderen Endbereich 12. Diese bogenförmige Struktur ermöglicht es, dass Aufprallkräfte, die beispielsweise mittig auf die Versteifungsplatte 14 auftreffen, durch die relativ steifen Aufprall-Querträger 9 bzw. 10 auf die Crashboxen 4 und 5 übertragen werden.
-
Die Crashboxen 4 und 5 bestehen ihrerseits aus jeweils einem ersten äußeren Schenkel 26 und einem zweiten inneren Schenkel 27 und weisen in Richtung auf die Aufprall-Querträgerstruktur 8 jeweils ein äußeres gespreiztes Ende 28 und ein inneres gespreiztes Ende 29 auf. Außerdem bilden die V-förmig strukturierten Crashboxen 4 und 5 untere Enden 34 und 35 ihrer Schenkel aus, die jeweils gemeinsam zu einem Längsträger des Fahrzeugs übergehen. Die Längsträger 2 und 3 können dazu Ankerplatten 37 aufweisen, auf denen die Schenkel 26 und 27 mit Ankerplatten 36 fixiert sind. Außerdem ist es möglich, dass die gemeinsamen hinteren Enden 34 und 35 der Schenkel 26 und 27 in entsprechende Hohlprofile der vorderen Enden der Längsträger 2 und 3 einsetzbar und fixierbar sind.
-
3 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht der Aufprall-Querträgerstruktur 8 mit den in Endbereichen 11 und 12 angeordneten V-förmigen Crashboxen 4 und 5. Dabei ist deutlich zu sehen, dass die aufgespreizten Enden 28 und 29 von dieser Crashboxen 4 bzw. 5 zwischen einem ersten oberen Aufprall-Querträger 9 und zweiten unteren Aufprall-Querträger 10 fixiert sind, so dass zwischen den Aufprall-Querträgern 9 und 10 ein rechter Kühlluftdurchlass 15 und ein linker Kühlluftdurchlass 16 entstehen, welche durch die oben erwähnte Verstärkungsplatte 14 gebildet werden.
-
4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Aufprall-Querträgerstruktur 8 gemäß 1 entlang der Schnittlinie B-B. Dieser Querschnitt zeigt das ovale Profil des ersten oberen Aufprall-Querträger 9 und des zweiten unteren Aufprall-Querträgers 10. Die Längsachsen 18 der Aufprall-Querträgers 9 bzw. 10 sind schräg aufeinander zugerichtet, so dass der Einlassquerschnitt 21 deutlich größer ist als der Auslassquerschnitt 22 in Richtung auf den in 2 gezeigten Kühler. Dadurch wirken die Aufprall-Querträger 9 und 10 als Düsen für den Kühlluftstrom, so dass der Kühler intensiver über die Kühlluftdurchlässe 15 und 16, wie sie in den 1 und 3 gezeigt werden, angeströmt werden kann. Außerdem weist das ovalförmige Hohlprofil 17 der Aufprall-Querträger 9 und 10 von der Frontseite ausgehend einen konisch zunehmenden Querschnitt auf. Dieser konisch zunehmende Querschnitt unterstützt schließlich das Anbringen der in den 1 bis 3 gezeigten V-förmigen Crashboxen 4 und 5 zwischen den Aufprall-Querträgern 9 und 10.
-
5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Aufprall-Querträgerstruktur 8 entlang der Schnittlinie A-A gemäß 1. In diesem Bereich ist, wie oben bereits erwähnt, eine Versteifungsplatte 14 angeordnet, die frontseitig an den Aufprall-Querträgern 9 und 10 durch Schweißen oder Hartlöten fixiert ist. Diese Versteifungsplatte 14 ist massiv und weist einen Mindestquerschnitt in dieser Ausführungsform der Anmeldung von 100 mm auf. Während die Crashboxen 4 und 5 aus wabenförmigen Kunststoffbereichen vorzugsweise im Inneren bestehen können und eine nachgiebige Hülle aufweisen, ist die Aufprall-Querbalkenstruktur aus einer zug- und bruchfesten Metall- oder Aluminiumlegierung aufgebaut. Außerdem können zwischen den V-förmigen Schenkeln der Crashboxen 4 und 5 Versteifungselemente angeordnet sein, um die Eigenschaften des Energieabsorbers weiter zu verbessern.
-
6 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
- Aufprall-Querträgerstruktur
- 9
- Aufprall-Querträger (erster, oben)
- 10
- Aufprall-Querträger (zweiter, unten)
- 11
- Endbereich (rechts)
- 12
- Endbereich (links)
- 13
- Mittenbereich
- 14
- Versteifungsplatte
- 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
- 25
- Vorderkante
- 26
- erster äußerer Schenkel
- 27
- zweiter innerer Schenkel
- 28
- gespreiztes Ende
- 29
- gespreiztes Ende
- 30
- Kraftfahrzeug-Vorderbau (Stand der Technik)
- 31
- Vorderrahmen
- 32
- Profilrohr (des Schenkels)
- 33
- Profilrohr (des Schenkels)
- 34
- hinteres Ende eines Schenkels
- 35
- hinteres Ende eines Schenkels
- 36
- Ankerplatte (Schenkel)
- 37
- Ankerplatte (Längsträger)
-
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]
