DE102013014704A1

DE102013014704A1 - Vorderbau einer Kraftfahrzeugkarosserie mit einem Verstärkungsteil für eine Federbeinaufnahme

Info

Publication number: DE102013014704A1
Application number: DE201310014704
Authority: DE
Inventors: Udo Mildner; Lothar Teske
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-09-05
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2015-03-05

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Vorderbau einer Kraftfahrzeugkarosserie, mit einem Längsträger (10), einer Radeinbaustrebe (30), einer Radhausschale (40), einer Federbeinaufnahme (50), einer Stirnwand (20) und mit einem Verstärkungsteil (60), wobei sich die Radhausschale (40) zwischen dem Längsträger (10) und der Radeinbaustrebe (30) erstreckt, wobei das Verstärkungsteil (60) einen der Radeinbaustrebe (30) abgewandten Außenumfang (52) der Federbeinaufnahme (50) zumindest bereichsweise mit einer von einem vorderen Schenkel (61) und einem hinteren Schenkel (62) gebildeten Aufnahme (63) einfasst, wobei der vordere und der hintere Schenkel (61, 62) jeweils mit der Radeinbaustrebe (30) verbunden sind und wobei sich das Verstärkungsteil (60) an zumindest einer weiteren der nachfolgenden Karosseriekomponenten Stirnwand (20), Radhausschale (40) oder Längsträger (10) abstützt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft den Vorderbau einer Kraftfahrzeugkarosserie und im Besonderen ein Verstärkungsteil für eine am Vorderbau vorgesehene Federbeinaufnahme.
Hintergrund
Die im Bereich eines Vorderbaus einer Kraftfahrzeugkarosserie vorgesehenen Federbeinaufnahmen sind zur Aufnahme eines Federbeins einer Radaufhängung des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Sie dienen somit zur Einleitung und Weiterleitung der auf eine Kraftfahrzeugkarosserie bzw. auf ein Fahrwerk einwirkenden Kräfte. Die Federbeinaufnahme stellt eine Verbindung der Kraftfahrzeugkarosserie mit dem Fahrwerk dar.
Die Federbeinaufnahme ist typischerweise oberhalb einer Radhausschale oder einem dementsprechenden Radeinbaublech angeordnet. Die Radhausschale als auch die Federbeinaufnahme sind hierbei, bezogen auf die Fahrtrichtung eines Kraftfahrzeugs, typischerweise vor einer Kraftfahrzeugstirnwand angeordnet. Die Radhausschale erstreckt sich typischerweise zwischen einem vor der Stirnwand liegenden, sich nach vorn, in Fahrtrichtung erstreckenden Längsträger und einer, bezogen auf die Fahrzeughochrichtung (y), oberhalb des Längsträgers liegenden Radeinbaustrebe. Die Anordnung und wechselseitige Befestigung der Karosseriekomponenten eines Vorderbaus muss gewisse Steifigkeits- und Festigkeitsanforderungen erfüllen. Gleichzeitig soll die Kraftfahrzeugkarosserie ein möglichst geringes Gewicht aufweisen und eine einfache, rationelle und kostengünstige Fertigung ermöglichen.
So ist zum Beispiel aus der DE 10 2009 032 602 A1 eine zweiteilig ausgeführte Federbeinaufnahme bekannt, die ein oben liegendes Verstärkungsteil und ein unten liegendes Teil aufweist. Das oben liegende Verstärkungsteil und der untere Teil der Federbeinaufnahme sind dabei jeweils schalenartig ausgeführt. Sie weisen jeweils einen Boden und einen Rand auf. Durch den Einbau des oberen Verstärkungsteils der Federbeinaufnahme wird ein zusätzlicher Lastpfad für Kräfte zur Verfügung gestellt. Durch diesen kann etwa die durch Kräfte übertragene Energie, insbesondere die kinetische Energie, zusätzlich abgeleitet werden.
Unabhängig davon liegt einer Ausführung der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen besonders struktursteifen und formstabilen Vorderbau einer Kraftfahrzeugkarosserie bereitzustellen, der insbesondere eine Aussteifung für die Federbeinaufnahme bereitstellt. So soll die Federbeinaufnahme nach einer Ausführung insbesondere ein hohes Maß an Lateralsteifigkeit und somit einen vergleichsweise hohen Widerstand gegen in Fahrzeugquerrichtung (y) auf den Vorderbau einwirkende Kräfte bereitstellen.
Es ist insbesondere Zielsetzung der vorliegenden Erfindung, das Intrusions- bzw. das Deformationsverhalten im Bereich der Federbeinaufnahme sowie im Bereich der Stirnwand, insbesondere bei einem seitlich versetzten Frontalaufprall zu reduzieren. Der erfindungsgemäße Vorderbau soll zudem ein möglichst geringes Gewicht aufweisen, zur Erhöhung der Eigenfrequenz der gesamten Karosserie als auch zu einer Reduzierung der Herstellungs- und Montagekosten beitragen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen
Diese Aufgabe wird mit einem Vorderbau einer Kraftfahrzeugkarosserie gemäß Patentanspruch 1 sowie mit einem Kraftfahrzeug nach Patentanspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind hierbei Gegenstand abhängiger Patentansprüche.
Insoweit ist ein Vorderbau einer Kraftfahrzeugkarosserie vorgesehen, welcher einen Längsträger, eine Radeinbaustrebe, eine Radhausschale, eine Federbeinaufnahme, eine Stirnwand sowie ein Verstärkungsbauteil aufweist. Längsträger, Radeinbaustrebe, Radhausschale, Federbeinaufnahme sowie Stirnwand sind in einer recht herkömmlichen Art und Weise angeordnet und miteinander verbunden. Der Längsträger erstreckt sich typischerweise in Fahrtrichtung der Kraftfahrzeugkarosserie betrachtet von der, sich im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung (z) und in Fahrzeugquerrichtung (y) erstreckenden Stirnwand nach vorn, das heißt im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung (x).
Die Radeinbaustrebe erstreckt sich typischerweise von einem Seitenrand der Stirnwand ebenfalls nach vorn, in Fahrtrichtung. Die Radhausschale, welche eine gewölbte Struktur aufweist, erstreckt sich typischerweise zwischen dem Längsträger und der Radeinbaustrebe. Ein unterer Abschnitt der Radhausschale ist hierbei typischerweise mit dem Längsträger verbunden, während ein oberer, in Fahrzeugquerrichtung nach außen ragender Endabschnitt der Radhausschale mit der Innenseite der Radeinbaustrebe strukturell verbunden ist.
Das Verstärkungsteil ist insbesondere zur Verstärkung der Federbeinaufnahme, optional auch zur Verstärkung sämtlicher zuvor genannter Karosseriekomponenten ausgebildet. Das Verstärkungsteil weist eine von einem vorderen Schenkel und einem hinteren Schenkel gebildete Aufnahme auf. Mit dieser Aufnahme umfasst das Verstärkungsteil zumindest bereichsweise einen der Radeinbaustrebe abgewandten Außenumfang der Federbeinaufnahme. Die beiden, etwa in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs vor und hinter der Radeinbaustrebe zu liegen kommenden vorderen und hinteren Schenkel des Verstärkungsteils sind jeweils mit der Radeinbaustrebe verbunden.
Insoweit stabilisiert das Verstärkungsteil die Federbeinaufnahme gegen von außen nach innen, in Fahrzeugquerrichtung einwirkende Kräfte. Von daher kann mittels des Verstärkungsteils die Lateral- als auch die Torsionssteifigkeit der Federbeinaufnahme, des Federbeins sowie des gesamten Vorderbaus, mithin der gesamten Kraftfahrzeugkarosserie verbessert werden. Das Verstärkungsteil stützt sich ferner an zumindest einer weiteren Karosseriekomponente, etwa an der Stirnwand, an der Radhausschale oder am Längsträger ab. Das Verstärkungsteil kann hierbei insbesondere mit der zumindest einen weiteren Karosseriekomponente strukturell verbunden sein und somit den Vorderbau im Bereich seiner Federbeinaufnahme entsprechend verstärken und aussteifen.
Indem das Verstärkungsteil den in Fahrzeugquerrichtung nach innen gerichteten Außenumfang der Federbeinaufnahme einfasst und diesen zumindest in Fahrzeughochrichtung (z) betrachtet, zumindest bereichsweise umschließt, kann die Federbeinaufnahme gegen laterale, das heißt in Fahrzeugquerrichtung gerichtete Kräfte verstärkt werden. Indem die beiden Schenkel des Verstärkungsteils jeweils mit der Radeinbaustrebe verbunden sind, kann die Federbeinaufnahme insbesondere bezüglich der Fahrzeugquerrichtung eine verbesserte Fixierung an der Radeinbaustrebe erhalten. Zusätzlich hierzu kann die Federbeinaufnahme auch selbst und unmittelbar mit der Radeinbaustrebe strukturell verbunden sein.
Das Verstärkungsteil mit seiner Aufnahme ist insbesondere dazu ausgebildet, die Federbeinaufnahme manschettenartig oder kragenförmig zu umschließen. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass die Aufnahme des Verstärkungsteils einen Seitenrand der Federbeinaufnahme umschließt, sodass ein oberer, domartig ausgestalteter Bereich der Federbeinaufnahme nach oben, in Fahrzeughochrichtung betrachtet, vom Verstärkungsteil hervorsteht.
Nach einer weiteren Ausgestaltung stützt sich das Verstärkungsteil an zumindest zwei Karosseriekomponenten des Vorderbaus, das heißt an zumindest zwei der nachfolgend genannten Komponenten Stirnwand, Radhausschale oder Längsträger ab. Das typischerweise mit der Federbeinaufnahme strukturell verbundene Verstärkungsteil kann sich insoweit an der Stirnwand und der Radhausschale abstützen. Alternativ kann sich das Verstärkungsteil an der Stirnwand und dem Längsträger abstützen, oder aber auch eine entsprechende Abstützung an der Radhausschale und dem Längsträger erfahren.
Anstelle oder ergänzend zu einer reinen Abstützung kann das Verstärkungsteil mit den genannten Karosseriekomponenten strukturell verbunden sein. Für die Bildung einer strukturellen Verbindung kommen hierbei gängige Fügeverfahren, wie zum Beispiel Punktschweißen, Laserstrahlschweißen, Nieten und/oder Durchsetzfügen infrage. Durch eine zumindest zweifache Abstützung des Verstärkungsteils an zwei unterschiedlichen Karosseriekomponenten des Vorderbaus kann das Verstärkungsteil selbst gegen extern einwirkende mechanische Deformationen stabilisiert und dementsprechend versteift werden.
Zudem kann durch eine zumindest zweifache Anbindung des Verstärkungsteils an zwei unterschiedlichen Karosseriekomponenten des Vorderbaus zusätzlich zur Befestigung an und mit der Radeinbaustrebe eine verbesserte Aussteifung und eine hiermit einhergehende erhöhte Torsionssteifigkeit des Vorderbaus, mithin der gesamten Kraftfahrzeugkarosserie erreicht werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung stützt sich das Verstärkungsteil an der Stirnwand, an der Radhausschale sowie am Längsträger ab. Es ist typischerweise mit der Stirnwand, mit der Radhausschale und mit dem Längsträger strukturell verbunden. Auf diese Art und Weise kann das Verstärkungsteil einen Strukturknoten zwischen Radhausschale, Längsträger, Stirnwand und Radeinbaustrebe bilden oder einen derartigen Strukturknoten strukturell verstärken. Im Ergebnis kann hierdurch eine verbesserte und erhöhte Stabilität und Torsionssteifigkeit der Kraftfahrzeugkarosserie erreicht werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist das Verstärkungsteil einen gewölbten und mit der Kontur der Radhausschale korrespondierenden Schalenabschnitt auf. Insbesondere kann das gesamte Verstärkungsteil eine zylindrische, zumindest aber teilzylindrische Grundgeometrie, etwa in Form einer sich um 90° wölbenden Zylindermantelfläche aufweisen. Ein unterer Rand des Schalenabschnitts kann sich hierbei an der Oberseite des Längsträgers abstützen, während ein oberer, in Fahrzeugquerrichtung nach außen ragender gegenüberliegender Randabschnitt des Schalenabschnitts mit der Innenseite der Radeinbaustrebe zusammenwirkt, respektive mit der Radeinbaustrebe strukturell verbunden ist.
Nach hinten, entgegen der Fahrtrichtung, kann der Schalenabschnitt insbesondere mit der Stirnwand des Vorderbaus verbunden sein, während ein nach vorn, in Fahrtrichtung weisender Randabschnitt des Verstärkungsteils mit der darunterliegenden Radhausschale strukturell verbunden ist. In einer Projektion von oben betrachtet, kann das Verstärkungsteil eine in etwa rechteckige Grundgeometrie mit oberem und unterem sowie vorderem und hinterem Seitenrand aufweisen. Jene Randabschnitte oder Seitenränder sind hierbei natürlich an die Kontur der jeweils angrenzenden Karosseriekomponenten, etwa an die Stirnwand, die Radhausschale, den Längsträger und/oder an die Radeinbaustrebe angepasst. Auf diese Art und Weise kann eine möglichst vollflächige und eine dementsprechend stabile sowie struktursteife wechselseitige Verbindung einzelner Karosseriekomponenten des Vorderbaus mit dem Verstärkungsteil erreicht werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist das Verstärkungsteil eine von der Flächenkontur des Schalenabschnitts hervorstehende Einfassung auf. Jene Einfassung bildet hierbei die Aufnahme für die Federbeinaufnahme. Die Einfassung weist typischerweise einen sich in Fahrzeughochrichtung erstreckenden Rand auf, welcher mit dem Außenumfang der Federbeinaufnahme überdeckend zur Anlage bringbar ist. Die Einfassung kann sich bereichsweise in etwa senkrecht zur Ebene des Schalenabschnitts erstrecken. Ein oberer Rand der Einfassung liegt jedoch in etwa in einer von Fahrzeuglängsrichtung und Fahrzeugquerrichtung gebildeten Ebene.
Während der Schalenabschnitt des Verstärkungsteils, ausgehend von seiner Anbindung an die Radeinbaustrebe, nach innen, in Fahrzeugquerrichtung gesehen, nach unten abfällt, kann sich etwa im Bereich eines in Fahrzeugquerrichtung innenliegenden Endabschnitts der Einfassung auch eine annähernd parallele Ausrichtung der Einfassung mit der Fläche des Schalenabschnitts ergeben. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Einfassung im Bereich eines der Federbeinaufnahme abgewandten Bereichs eine größere Erstreckung in Fahrzeughochrichtung aufweist, als dies in einem unmittelbar angrenzend an die Radeinbaustrebe liegenden Bereich der Fall ist.
Hierdurch kann erreicht werden, dass insbesondere der der Radeinbaustrebe abgewandte Außenumfang der Federbeinaufnahme vergleichsweise großflächig von der Einfassung bzw. der hiervon gebildet Aufnahme des Verstärkungsteils umschlossen oder eingefasst wird. Auf diese Art und Weise lassen sich etwaige, nach innen, in Fahrzeugquerrichtung auf die Federbeinaufnahme einwirkenden Kräfte besonders gut in das Verstärkungsteil und die hieran angrenzenden bzw. in die mit dem Verstärkungsteil strukturell verbundenen Karosseriekomponenten des Vorderbaus ableiten.
Das Intrusionsverhalten oder das kollisionsbedingte Verformungsverhalten des Vorderbaus kann auf diese Art und Weise verbessert werden, sodass insbesondere der Grad einer Stirnwandintrusion oder Stirnwandverformung, insbesondere bei einem seitlich versetzten Frontalaufprall reduziert werden kann.
Nach einer weiteren Ausgestaltung geht der Schalenabschnitt des Verstärkungsteils, bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung, nach außen in den vorderen Schenkel und in den hinteren Schenkel über. Die Einfassung des Verstärkungsteils ist in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet insoweit vom vorderen und vom hinteren Schenkel des Schalenabschnitts begrenzt. Die einteilige Verbindung oder einteilige Ausgestaltung des Schalenabschnitts und der beiden Schenkel trägt zur Stabilität und Struktursteifigkeit des Verstärkungsteils sowie der hiermit verbundenen und an das Verstärkungsteil angrenzenden Karosseriekomponenten, etwa der Federbeinaufnahme, der Radeinbaustrebe, der Stirnwand, dem Längsträger sowie der Radhausschale bei.
Die Aufnahme des Verstärkungsteils kann nach einer weiteren Ausgestaltung in einer von Fahrzeuglängsrichtung und Fahrzeugquerrichtung gebildeten Querschnittsebene (x, y) U-förmig und in Fahrzeugquerrichtung (y) betrachtet nach außen hin offen ausgebildet sein. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht ein von innen nach außen, in Fahrzeugquerrichtung (y) gerichtetes Aufschieben der Aufnahme, mithin des gesamten Verstärkungsteils auf die Federbeinaufnahme. Montagetechnisch ist hierbei insbesondere vorgesehen, dass das Verstärkungsteil und die Federbeinaufnahme vor einer Montage an der Kraftfahrzeugkarosserie untereinander verbunden werden.
Auch kann montagetechnisch vorgesehen sein, die Radeinbaustrebe und die Radhausschale vorab, das heißt vor der Endmontage an der Kraftfahrzeugkarosserie untereinander zu verbinden. Die beiden auf diese Art und Weise gebildeten Unterzusammenbauten können alsdann unter Anwendung der bereits zuvor erwähnten Fügeverfahren strukturell miteinander verbunden werden.
Der auf diese Art und Weise gebildete, die Federbeinaufnahme, das Verstärkungsteil, die Radeinbaustrebe sowie die Radhausschale aufweisende Zusammenbau kann anschließend mit dem Längsträger und der Stirnwand bzw. auch mit einem zwischen Längsträger und Stirnwand liegenden Stirnwandquerträger strukturell verbunden werden. Auf diese Art und Weise kann ein modulares Zusammenbaukonzept verwirklicht werden, wodurch eine effiziente und dementsprechend kostengünstige Montage des Vorderbaus der Kraftfahrzeugkarosserie verwirklicht werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Verstärkungsteil mit einem oberen Rand seiner Aufnahme mit der in der Aufnahme angeordneten Federbeinaufnahme verbunden. Das Verstärkungsteil, insbesondere seine manschettenartig ausgestaltete Aufnahme fasst typischerweise 180 bis etwa 270° des Außenumfangs der Federbeinaufnahme ein. Der obere Rand der Aufnahme des Verstärkungsteils kann hierbei zumindest die Hälfte bis etwa drei Viertel des nach innen bzw. des in Fahrzeuglängsrichtung weisenden Außenumfangs der Federbeinaufnahme einfassen und in diesem Umfangsbereich auch unmittelbar an der Federbeinaufnahme anliegen. Eine derartige Anlagestellung ermöglicht eine vergleichsweise großflächige wechselseitige Verbindung von Verstärkungsteil und der hierin aufgenommenen Federbeinaufnahme.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist das Verstärkungsteil zumindest einen randseitigen Flansch auf, mittels welchem sich das Verstärkungsteil an zumindest einer der hieran angrenzenden Karosseriekomponenten Stirnwand, Radhausschale, Längsträger oder Radeinbaustrebe abstützt oder dementsprechend mit den genannten Karosseriekomponenten strukturell verbunden ist. Der zumindest eine randseitige Flansch des Verstärkungsteils bildet einen Randabschnitt des Schalenabschnitts des Verstärkungsteils bzw. einen stirnseitigen Rand von vorderem und hinterem Schenkel des Verstärkungsteils. Mittels des zumindest einen randseitigen Flanschs kann das Verstärkungsteil ein vergleichsweise großflächige und dementsprechend steife sowie stabile Abstützung bzw. eine dementsprechende Anlagefläche zur jeweils hieran unmittelbar angrenzenden Karosseriekomponente bilden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist das Verstärkungsteil eine umlaufende Flanschstruktur auf, mittels welcher das Verstärkungsteil mit den hieran angrenzenden Karosseriekomponenten Stirnwand, Radhausschale, Längsträger und Radeinbaustrebe verbunden ist. Eine umlaufende Flanschstruktur, welche typischerweise als Randabstellung gegenüber dem gewölbten Schalenabschnitt des Verstärkungsteils ausgebildet ist, trägt zur inhärenten Struktursteifigkeit des Verstärkungsteils bei. Durch die umlaufende Flanschstruktur ist das etwa schalenartig ausgestaltete Verstärkungsteil selbst gegen Verformungen stabilisiert.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist in einem Übergangsbereich von Einfassung und Schalenabschnitt des Verstärkungsteils zumindest eine Verstärkungssicke ausgebildet. Das gesamte Verstärkungsteil ist insbesondere als Blechformteil ausgestaltet, wobei eine oder mehrere Verstärkungssicken kostenneutral während eines Formgebungsprozesses des Verstärkungsteils in dieses einbringbar sind.
Schließlich ist nach einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass die Einfassung und der Schalenabschnitt einstückig ausgebildet sind und insoweit unmittelbar ineinander übergehen. Typischerweise ist das Verstärkungsteil durch Kalt- oder Warmumformung, etwa mittels eines Präge- oder Stanzprozesses, aus einem Blechzuschnitt formbar.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist die Federbeinaufnahme ferner über das Verstärkungsteil mit der Radhausschale verbunden. Es kann hierbei vorgesehen sein, dass die Federbeinaufnahme ausschließlich über das Verstärkungsteil mit der Radhausschale verbunden ist. Das heißt, Federbeinaufnahme und Radhausschale sind lediglich mittelbar, nämlich über das Verstärkungsteil miteinander verbunden. Dies erweist sich in montagetechnischer Hinsicht als vorteilhaft, insbesondere dann, wenn Federbeinaufnahme und Verstärkungsteil vor ihrer Endmontage am Vorderbau miteinander verbunden werden.
Die Radhausschale, die hieran angrenzende Stirnwand und das mit der Radhausschale und der Stirnwand verbundene Verstärkungsteil können nach einer weiteren Ausgestaltung des Vorderbaus im Übergangsbereich von Radhausschale und Stirnwand eine geschlossene Hohlprofilstruktur bilden. Jene Hohlprofilstruktur kann sich hierbei in Fahrzeugquerrichtung erstrecken. Ein derartiges Hohlprofil kann einen geschlossenen Profilkasten bilden, der, bezogen auf die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs, hinter der Federbeinaufnahme liegt, welcher eine hohe Eigensteifigkeit aufweist und der schließlich etwaige kollisionsbedingte Bewegungen oder Verformungen der Federbeinaufnahme in Fahrzeuglängsrichtung als auch in Fahrzeugquerrichtung reduzieren kann.
Mittels einer derartigen geschlossen ausgestalteten Hohlprofilstruktur kann die Torsionssteifigkeit der Karosserie als auch ein Verdrehen der Federbeinaufnahme sowie hiermit einhergehend ein Verdrehen des Federbeins und des hieran befestigten Vorderrads, insbesondere im Falle eines seitlich versetzten Frontalaufpralls verhindert, zumindest aber reduziert werden. Im Endeffekt kann somit eine nach innen gerichtete Stirnwandeindringung und letztlich ein hieraus resultierendes Verletzungsrisiko der Fahrzeuginsassen bei derartigen Kollisionen verringert werden.
Durch die mittels des Verstärkungsteils verbesserte Torsionssteifigkeit und Stabilität des Vorderbaus sowie der gesamten Kraftfahrzeugkarosserie kann auf ansonsten vorzusehende strukturverstärkende Maßnahmen, so zum Beispiel auf die Montage einer gesonderten Domstrebe im Bereich des Vorderbaus verzichtet werden. Eine Domstrebe stellt typischerweise eine gesonderte strukturelle Verbindung zwischen der Fahrzeugstirnwand und der Federbeinaufnahme dar. Durch Implementierung des hier beschriebenen Verstärkungsteils kann auf den Einsatz einer Domstrebe verzichtet werden. Ebenso können Blechdicken in den an das Verstärkungsteil angrenzenden Karosseriekomponenten zumindest teilweise reduziert werden, wodurch sich insgesamt eine Reduzierung des Gesamtfahrzeuggewichts ergeben kann.
In einem weiteren Aspekt ist schließlich ein Kraftfahrzeug vorgesehen, welches einen zuvor beschriebenen Vorderbau aufweist.
Kurzbeschreibung der Figuren
Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Aspekte des Vorderbaus und der Kraftfahrzeugkarosserie werden in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Hierbei zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs,
2 eine perspektivische und isolierte Darstellung der rechten Seite eines Vorderbaus einer Kraftfahrzeugkarosserie von schräg vorn betrachtet,
3 eine isolierte perspektivische Darstellung des Verstärkungsteils,
4 das Verstärkungsteil gemäß 3 mit einer hiermit verbundenen Federbeinaufnahme,
5 eine isolierte und perspektivische Darstellung der mit einer Radhausschale verbundenen Radeinbaustrebe,
6 eine schematische Darstellung des Zusammenfügens eines von Radeinbaustrebe und Radhausschale gebildeten Zusammenbaus mit einem von Federbeinaufnahme und Verstärkungsteil gebildetem Zusammenbau,
7 eine perspektivische Darstellung der in 6 gezeigten Karosseriekomponenten nach erfolgtem Zusammenbau,
8 einen Querschnitt durch den Vorderbau entlang A-A gemäß 2,
9 einen Querschnitt entlang B-B gemäß 2 und
10 einen Querschnitt C-C durch den Vorderbau gemäß 2.
Detaillierte Beschreibung
Das in 1 in Seitenansicht gezeigte Kraftfahrzeug 1 weist eine Kraftfahrzeugkarosserie 2 mit einem in 2 gesondert und perspektivisch dargestellten Vorderbau 3 auf. In 2 ist lediglich die rechte Seite des Vorderbaus 3 gezeigt. Es versteht sich von selbst, dass auch die in Fahrzeugquerrichtung (y) gegenüberliegende linke Seite einen hierzu symmetrischen Aufbau aufweist. Der Vorderbau 3 weist einen sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung (x) erstreckenden Längsträger 10 und eine den Fahrzeuginnenraum und den Fahrzeugaußenraum voneinander trennende Stirnwand 20 auf.
Der obere Seitenrand der Stirnwand 20 ist von einer sich ebenfalls im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung nach vorn, das heißt in Fahrtrichtung erstreckenden Radeinbaustrebe 30 begrenzt. Zwischen der, bezogen auf die Fahrzeughochrichtung (z), oberhalb des Längsträgers 10 und in Fahrzeugquerrichtung (y) nach außen verlagerten Radeinbaustrebe 30 und dem Längsträger 10 erstreckt sich eine in 5 in perspektivischer Darstellung gezeigte Radhausschale 40.
Die Radhausschale 40 weist eine der Radhüllkurve korrespondierende Formgebung auf. Sie ist über einzelne Fügestellen 4 mit der Innenseite der Radeinbaustrebe 30 strukturell verbunden. Die in den vorliegenden 1 bis 10 lediglich schematisch dargestellten Fügestellen 4 symbolisieren strukturelle Verbindungen der im Bereich der Fügestellen 4 überdeckend bzw. aneinander angrenzend angeordneten diversen Karosseriekomponenten. Die Fügestellen 4 können durch gängige Fügeverfahren, wie zum Beispiel Punktschweißen, Laserschweißen, Nieten, Durchsetzfügen oder Kleben gebildet sein. Die Radhausschale 40 weist einen Durchgang 42 für das Federbein des Kraftfahrzeugs auf. Angrenzend an jeden Durchgang 42 weist die Radhausschale 40 eine nach oben, das heißt in Fahrzeughochrichtung abgestellte Einfassung 44 auf, die sich aus der Ebene der schalenartigen Grundkontur der Radhausschale 40 erhebt.
In den 2, 4, 7 und 9 ist ferner eine etwa domartig ausgestaltete Federbeinaufnahme 50 gezeigt, die einen in etwa zylindrischen Außenumfang 52 und nach oben eine lastaufnehmende Stirnfläche 54 zur Anbindung des Federbeins aufweist. Die Federbeinaufnahme 50 ist an der Innenseite der Radeinbaustrebe 30 angeordnet. Insbesondere ist die Federbeinaufnahme 50 unmittelbar mit der Innenseite der Federbeinaufnahme 30 strukturell verbunden, wie dies im Querschnitt gemäß 9 verdeutlicht ist.
Der der Radeinbaustrebe 30 abgewandte Bereich des Außenumfangs 52 der Federbeinaufnahme 50 ist von einer Aufnahme 63 eines in 3 isoliert dargestellten Verstärkungsteils 60 eingefasst. Das Verstärkungsteil 60 weist einen in etwa der Kontur der Radhausschale 40 folgenden oder hiermit korrespondierenden Schalenabschnitt 64 auf, der von einer nach oben gerichteten und vom Schalenabschnitt 64 hervorstehenden Einfassung 65 unterbrochen ist. Die Einfassung 65 ist nach vorn, in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs betrachtet, von einem vorderen Schenkel 61 und nach hinten, entgegen der Fahrtrichtung, von einem hinteren Schenkel 62 eingefasst.
Vorderer und hinterer Schenkel 61, 62 sind hierbei integrale Bestandteile des Schalenabschnitts 64 des Verstärkungsteils 60. Das Verstärkungsteil 60 legt sich manschettenartig oder kragenartig um den nach vorn, in Fahrtrichtung weisenden Außenumfangsabschnitt, den entgegengesetzt ausgerichteten, entgegen der Fahrtrichtung weisenden Außenumfangsabschnitt, als auch um den nach innen, in Fahrzeugquerrichtung weisenden Außenumfangsabschnitt des Außenumfangs 52 der Federbeinaufnahme 50. Wie in 4 dargestellt, ist ein oberer Rand 68 der nach oben abgestellten Einfassung 65 des Verstärkungsteils 60 mit dem der Radeinbaustrebe 30 abgewandten Außenumfang 52 der Federbeinaufnahme 50 strukturell verbunden.
Das Verstärkungsteil 60 weist, wie in den 3, 4 und 7 dargestellt, im Übergangsbereich seiner in etwa zylindrisch ausgestalteten Einfassung 65 zum Schalenabschnitt 64 zwei Verstärkungssicken 67 auf, die zu einer Verstärkung und Versteifung des Verstärkungsteils 60 beitragen. Das Verstärkungsteil 60 weist ferner eine umlaufende Flanschstruktur 66 auf. Die Flanschstruktur 66 weist einen unteren, mit dem Längsträger 10 verbundenen Flansch 66a, einen vorderen, mit der Radhausschale 40 verbundenen Flansch 66b sowie zwei seitliche Flansche 66c, 66d auf, die jeweils mit der Innenseite der Radeinbaustrebe 30 strukturell verbunden sind.
Es ist hierbei ein vorderer seitlicher Flansch 66c vorgesehen, der eine Stirnseite, das heißt ein äußeres Ende des vorderen Schenkels 61 begrenzt sowie ein hinterer seitlicher Flansch 66d vorgesehen, der das in Fahrzeugquerrichtung nach außen ragende Ende des hinteren Schenkels 62 begrenzt. Der hintere seitliche Flansch 66d geht ferner in einen hinteren Flansch 66e über, der mit der angrenzenden Stirnwand 20 strukturell verbunden ist. Im Übergangsbereich zwischen dem hinteren Flansch 66e und dem unteren Flansch 66a ist ein weiterer Flanschabschnitt 66f ausgebildet, der unmittelbar mit einem in Fahrtrichtung vor der Stirnwand 20 liegenden Stirnwandquerträger 24 strukturell verbunden ist, wie dies aus der Darstellung gemäß 2 hervorgeht.
Die Zusammenbaureihenfolge der hier gezeigten Karosseriekomponenten Radeinbaustrebe 30, Radhausschale 40, Federbeinaufnahme 50 und Verstärkungsteil 60 ist in den 4 bis 6 skizziert. Zunächst wird die Federbeinaufnahme 50 in die hierfür vorgesehene, in etwa U-förmig ausgestaltete Aufnahme 63 des Verstärkungsteils 60 eingesetzt und mit dem Verstärkungsteil 60 strukturell verbunden. Der auf diese Art und Weise gebildete Zusammenbau ist in 4 gesondert dargestellt. Unabhängig hiervon wird auch die Radeinbaustrebe 30 mit der Radhausschale 40, insbesondere mit deren nach außen, in Fahrzeugquerrichtung ragenden, den Durchgang 42 der Radhausschale 40 begrenzenden, hier nicht näher bezeichneten Schenkeln strukturell verbunden.
Der auf diese Art und Weise gebildete Zusammenbau ist in 5 skizziert. Nach Bereitstellung der beiden, jeweils in 4 und 5 gezeigten Zusammenbauten werden diese, wie in 6 angedeutet, miteinander strukturell verbunden, sodass ein in 7 gebildeter Zusammenbau bestehend aus Radeinbaustrebe 30, Radhausschale 40, Federbeinaufnahme 50 und Verstärkungsteil 60 bereitgestellt wird.
Dieser insgesamt vier Karosseriekomponente aufweisende Zusammenbau wird alsdann mit der Stirnwand 20 und dem Längsträger 10 sowie mit dem Stirnwandquerträger 24 zur Bildung des Vorderbaus 3 der Kraftfahrzeugkarosserie 2 verbunden.
In der Darstellung der 7 sind ferner unter anderem diejenigen Fügestellen 4 angedeutet mittels welchen das Verstärkungsteil 60 mit der Radhausschale 40 und mit der Radeinbaustrebe 30 strukturell verbunden ist. Wie sich aus der Zusammenschau der 4 und 7 ergibt ist das Verstärkungsteil 40 im Bereich seiner nach oben ragenden Einfassung 65 sowohl mit seinem Rand 68 mit der Federbeinaufnahme 50 als auch in einem Fuß- oder Sockelbereich mit der darunter liegenden Einfassung 44 der Radhausschale 40 verbunden.
Wie im Querschnitt gemäß 8 gezeigt, weisen die Radhausschale 40 und das darüberliegende Verstärkungsteil 60 eine weitreichend miteinander korrespondierende Formgebung auf. Die Radhausschale 40 als auch das Verstärkungsteil 60 sind hierbei jeweils mit ihren untenliegenden Seitenrändern mit dem Längsträger 10 strukturell verbunden. Die oberen und in Fahrzeugquerrichtung (y) nach außen ragenden Seitenränder von Radhausschale 40 und Verstärkungsteil 60 sind gleichermaßen und voneinander beabstandet an der Innenseite der Radeinbaustrebe 30 befestigt.
Aus dem Querschnitt der 9 geht ferner hervor, dass eine strukturelle Verbindung der Federbeinaufnahme 50 mit der darunterliegenden Radhausschale 40 ausschließlich über das Verstärkungsteil 60, mithin über dessen Einfassung 65 erfolgt. Diese mittelbare Verbindung von Federbeinaufnahme 50 und der darunterliegenden Radhausschale 40 ist ferner in 10 verdeutlicht. In 9 ist ferner gezeigt, dass das Verstärkungsteil 60 mit der Radhausschale 40 und dem Längsträger 10 zumindest bereichsweise ein geschlossenes Hohlprofil 45 bildet, welches zur verbesserten Struktursteifigkeit des gesamten Vorderbaus 3 beitragen kann.
Doch auch im vorderen Randbereich von Radhausschale 40 und Verstärkungsteil 60 kann gemäß der Darstellung nach 10 ein weiteres Hohlprofil 46 von den jeweils bereichsweise L-förmigen Anbindungsbereichen von Radhausschale 40 und Verstärkungsteil 60 gebildet werden. Gegenüberliegend, das heißt der Stirnwand 20 zugewandt, ist eine weitere Hohlprofilstruktur 22 vorgesehen, die sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung (y) erstreckt.
Jenes Hohlprofil 22 ist nach unten von der Radhausschale 40, nach vorn, von der nach oben ragenden Einfassung 44 der Radhausschale 40, nach oben hingegen vom Schalenabschnitt 64 des Verstärkungsteils 60 und nach hinten von der Stirnwand 20 begrenzt. Die wechselseitige Verbindung von Verstärkungsteil 60, Radhausschale 40 und Stirnwand unter Bildung jener Hohlprofilstruktur 22 kann die Torsions- und Biegesteifigkeit des gesamten Vorderbaus 3 sowie das Stirnwandeindringverhalten im Kollisionsfall weiter verbessern.
Insbesondere kann mit dem Verstärkungsteil 60 aber ein in Fahrzeugquerrichtung nach innen gerichtetes Verschieben oder Verformen der Federbeinaufnahme 50 im Lastfall vermieden oder zumindest reduziert werden. Indem beide, nämlich der vordere Schenkel 61 als auch der hintere Schenkel 62 des Verstärkungsteils 60 strukturell mit der Radeinbaustrebe 30 verbunden sind, und indem die Federbeinaufnahme 50 im Übrigen von der Aufnahme 63 bzw. von der nach oben abgestellten Einfassung 65 des Verstärkungsteils 60 in Fahrzeugquerrichtung nach innen betrachtet, als auch nach vorn und nach hinten vom Verstärkungsteil 60 umschlossen ist, kann ein kollisionsbedingtes laterales Torsionsverhalten der Federbeinaufnahme 50 und des hieran befestigten, vorliegend jedoch nicht explizit gezeigten Federbeins reduziert werden.
Die dargestellten Ausführungsformen zeigen lediglich mögliche Ausgestaltung der Erfindung zu welcher weitere zahlreiche Varianten denkbar und im Rahmen der Erfindung sind. Die exemplarisch gezeigten Ausführungsbeispiele sind in keiner Weise hinsichtlich des Umfangs, der Anwendbarkeit oder der Konfigurationsmöglichkeiten der Erfindung als einschränkend auszulegen. Die vorliegende Beschreibung zeigt dem Fachmann lediglich eine mögliche Implementierung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels auf. So können an der Funktion und Anordnung von beschriebenen Elementen vielfältigste Modifikationen vorgenommen werden, ohne hierbei den durch die nachfolgenden Ansprüche definierten Schutzbereich oder dessen Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeugkarosserie
2: Kraftfahrzeugkarosserie
3: Vorderbau
4: Fügestelle
10: Längsträger
20: Stirnwand
22: Hohlprofilstruktur
24: Stirnwandquerträger
30: Radeinbaustrebe
40: Radhausschale
42: Durchgang
44: Einfassung
45: Hohlprofil
46: Hohlprofil
50: Federbeinaufnahme
52: Außenumfang
54: Stirnfläche
60: Verstärkungsteil
61: Vorderer Schenkel
62: Hinterer Schenkel
63: Aufnahme
64: Schalenabschnitt
65: Einfassung
66: Flanschstruktur
66a, 66b, 66c,: Flansch
66d, 66e, 66f: Flansch
67: Verstärkungssicke
68: Rand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009032602 A1 [0004]

Claims

Vorderbau einer Kraftfahrzeugkarosserie, mit einem Längsträger (10), einer Radeinbaustrebe (30), einer Radhausschale (40), einer Federbeinaufnahme (50), einer Stirnwand (20) und mit einem Verstärkungsteil (60), wobei sich die Radhausschale (40) zwischen dem Längsträger (10) und der Radeinbaustrebe (30) erstreckt, wobei das Verstärkungsteil (60) einen der Radeinbaustrebe (30) abgewandten Außenumfang (52) der Federbeinaufnahme (50) zumindest bereichsweise mit einer von einem vorderen Schenkel (61) und einem hinteren Schenkel (62) gebildeten Aufnahme (63) einfasst, wobei der vordere und der hintere Schenkel (61, 62) jeweils mit der Radeinbaustrebe (30) verbunden sind und wobei sich das Verstärkungsteil (60) an zumindest einer weiteren der nachfolgenden Karosseriekomponenten Stirnwand (20), Radhausschale (40) oder Längsträger (10) abstützt.
Vorderbau nach Anspruch 1, wobei sich das Verstärkungsteil (60) an zumindest zwei der nachfolgenden Karosseriekomponenten Stirnwand (20), Radhausschale (40) oder Längsträger (10) abstützt.
Vorderbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verstärkungsteil (60) mit der Stirnwand (20), mit der Radhausschale (40) und mit dem Längsträger (10) verbunden ist.
Vorderbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verstärkungsteil (60) einen gewölbten und mit der Kontur der Radhausschale (40) korrespondierenden Schalenabschnitt (64) aufweist.
Vorderbau nach Anspruch 4, wobei das Verstärkungsteil (60) eine von der Flächenkontur des Schalenabschnitts (64) hervorstehende Einfassung (65) aufweist, welche die Aufnahme (63) für die Federbeinaufnahme (50) bildet.
Vorderbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 oder 5, wobei der Schalenabschnitt (64) bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung (y) nach außen in den vorderen Schenkel (61) und in den hinteren Schenkel (62) übergeht.
Vorderbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aufnahme (63) in einer von Fahrzeuglängsrichtung (x) und Fahrzeugquerrichtung (y) gebildeten Querschnittsebene (x, y) U-förmig und in Fahrzeugquerrichtung (y) betrachtet nach außen hin offen ausgebildet ist.
Vorderbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verstärkungsteil (60) mit einem oberen Rand (68) der Aufnahme (63) mit der in der Aufnahme (63) angeordneten Federbeinaufnahme (50) verbunden ist.
Vorderbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verstärkungsteil (60) zumindest einen randseitigen Flansch (66a, 66b, 66c, 66d, 66e) aufweist, mittels welchem sich das Verstärkungsteil (60) an zumindest einer der hieran angrenzenden Karosseriekomponenten Stirnwand (20), Radhausschale (40), Längsträger (10) oder Radeinbausstrebe (30) abstützt.
Vorderbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verstärkungsteil (60) eine umlaufende Flanschstruktur (66) aufweist, mittels welcher das Verstärkungsteil (60) mit den hieran angrenzenden Karosseriekomponenten Stirnwand (20), Radhausschale (40), Längsträger (10) oder Radeinbaustrebe (30) verbunden ist.
Vorderbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 10, wobei in einem Übergangsbereich von Einfassung (65) und Schalenabschnitt (64) zumindest eine Verstärkungssicke (67) ausgebildet ist.
Vorderbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 11, wobei die Einfassung (65) und der Schalenabschnitt (64) einstückig ausgebildet sind.
Vorderbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Federbeinaufnahme (50) über das Verstärkungsteil (60) mit der Radhausschale (40) verbunden ist.
Vorderbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Radhausschale (40), die hieran angrenzende Stirnwand (20) und das mit der Radhausschale (40) und der Stirnwand (20) verbundene Verstärkungsteil (60) im Übergangsbereich von Radhausschale (40) und Stirnwand (20) eine geschlossene Hohlprofilstruktur (22) bilden.
Kraftfahrzeug mit einem Vorderbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche.