DE102005033030A1 - Karosserievorbau eines Kraftwagens - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Karosserievorbau (10) eines Kraftwagens mit einer Stirnwand (16), die einen vorderen Motor-Aggregateraum (20) von einer Fahrgastzelle des Kraftwagens trennt und mit ihrem oberen Rand entlang einem Karosseriequerträger (17) verläuft, wobei vor der Stirnwand eine Aggregatetrennwand (40) angeordnet ist, die zwischen zwei seitlichen Radhäusern (14, 14') der Karosserie verläuft und einen zwischen Stirnwand (16) und Aggregatetrennwand (40) angeordneten Aggregatebereich (22) gegen einen vorderen Motorbereich (21) des Motor-Aggregateraums (20) abschirmt.
Um eine besonders steife und zugleich gewichtssparende Bauweise der Karosserie zu ermöglichen, ist die Aggregatetrennwand (40) über mindestens eine Versteifungsstrebe (70, 70') am Karosseriequerträger (17) abgestützt.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Karosserievorbau eines Kraftwagens der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
• Ein derartiger Karosserievorbau ist aus dem Serienfahrzeugbau, z. B. von Mercedes-Benz-Kraftwagen, bereits bekannt. Der bekannte Karosserievorbau umfasst eine als Blechschale ausgebildete Stirnwand, die zwischen zwei seitlichen A-Säulen der Kraftwagenkarosserie verläuft und einen vorderen Motor-Aggregateraum von einer Fahrgastzelle des Kraftwagens trennt. Die Stirnwand ist mit ihrem oberen Randstreifen an einem Karosseriequerträger verschweißt, der entlang dem unteren Rand einer Windschutzscheibe verläuft und die beiden seitlichen A-Säulen miteinander verbindet.
• Der vor der Stirnwand angeordnete Motor-Aggregateraum erstreckt sich bis zu einem Frontend der Karosserie und wird seitlich von zwei einander gegenüberliegenden Radhäusern der Karosserie begrenzt, die jeweils eine domförmige Aufnahme zur Befestigung eines Feder-Dämpferbeins der Kraftwagenvorderachse bilden. Im Motor-Aggregateraum verläuft eine Aggregatetrennwand aus Stahlblech, welche die beiden seitlichen Radhäuser miteinander verbindet und den Motor-Aggregateraum in einen vorderen Motorbereich und einen hinteren Aggregatebereich unterteilt. Mittels der Aggregatetrennwand werden die im Aggregatebereich angeordneten Aggregate des Kraftwagens gegen die Abwärme eines im Motorbereich angeordneten Verbrennungsmotors abgeschirmt. Des Weiteren bewirkt die Aggregatetrennwand zusätzlich zu der Stirnwand eine Abschirmung der Fahrgastzelle gegen den vom Verbrennungsmotor erzeugten Luftschall.
• Aufgabe der Erfindung ist es, einen Karosserievorbau eines Kraftwagens der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art dahingehend zu verbessern, dass eine besonders steife und zugleich gewichtssparende Bauweise der Karosserie ermöglicht wird.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere die Erfindung in vorteilhafter Weise ausgestaltende Merkmale enthalten die Unteransprüche.
• Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, dass die Aggregatetrennwand als mittragendes Bauteil in die Tragstruktur des Karosserievorbaus eingebunden ist, indem sie über mindestens eine Versteifungsstrebe am Karosseriequerträger abgestützt ist. Durch die Versteifungsstreben wird eine steife Verbindung zwischen Radeinbau und Karosseriequerträger geschaffen, durch welche insbesondere die Verwindungssteifigkeit der Karosserie deutlich erhöht werden kann. Des Weiteren können durch die steife Verbindung zwischen Radeinbau und Karosseriequerträger im Falle eines Frontalaufpralls die Verformungen des Karosserievorbaus und dadurch die Intrusionen in die Fahrgastzelle reduziert werden.
• Um die Karosseriesteifigkeit noch weiter zu erhöhen, können zur Abstützung der Aggregatetrennwand am Karosseriequerträger zwei in einem seitlichen Abstand voneinander angeordnete Versteifungsstreben vorgesehen sein.
• Um bei einer Aggregatetrennwand mit insgesamt U-förmigem Verlauf und einem in Wagenquerrichtung verlaufenden mittleren Wandbereich sowie zwei einander entgegengesetzten seitlichen Wandbereichen, eine besonders gute Versteifungswirkung zu erzielen, können die Versteifungsstreben jeweils einen zugehörigen seitlichen Wandbereich der Aggregatetrennwand nach hinten hin verlängern.
• Zur besonders steifen und gleichmäßigen Abstützung der Aggregatetrennwand können die Versteifungsstreben dabei an ihren vorderen Enden jeweils zwei gabelförmig aufeinander stehende Befestigungsarme aufweisen, wobei ein Befestigungsarm am mittleren Wandbereich und der andere Befestigungsarm am zugehörigen seitlichen Wandbereich der Aggregatetrennwand abgestützt ist.
• Zur verbesserten Abstützung der Aggregatetrennwand kann ihr mittlerer Wandbereich mit einem Stützflansch an der Stirnwand anliegen.
• Die Versteifungsstrebe kann besonders gewichtssparend als steifer Hohlprofilträger ausgebildet sein.
• Um eine steife und zugleich besonders gewichtssparende Bauweise zu ermöglichen, kann die Aggregatetrennwand eine Formschale umfassen, die mit einer versteifenden Rippenstruktur versehen ist. Durch die Rippenstruktur lässt sich außerdem eine besonders gute Schallabschirmung erzielen. Im Falle eines Frontalaufpralls des Kraftwagens kann durch Verformung der Rippenstruktur Aufprallenergie absorbiert werden.
• Dabei sollte die Rippenstruktur vorzugsweise auf der dem Motorbereich zugewandten Vorderseite der Formschale angeordnet sein. Um eine besonders gute Temperaturbeständigkeit der Aggregatetrennwand zu erzielen, kann die Formschale aus Metallblech hergestellt sein.
• Als Rippenstruktur kann ein besonders steifes und zugleich gewichtssparendes Stabwerk vorgesehen sein, das aus streifenförmigen Stabelementen zusammengesetzt ist, wobei die Rippenstruktur vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt ist. Dabei lässt sich die Rippenstruktur besonders einfach und kostengünstig durch Anspritzen an die Formschale herstellen.
• Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer zeichnerischen Darstellung näher erläutert.
• In der Darstellung zeigen:
• 1 einen Karosserievorbau eines Kraftwagens in einer perspektivischen Schrägansicht,
• 2 einen hinteren Abschnitt des Karosserievorbaus in einer Draufsicht und
• 3 eine Aggregatetrennwand des Karosserievorbaus in einer perspektivischen Ansicht von schräg vorn.
• In 1 und 2 ist von einer in Blechschalen-Bauweise ausgeführten Kraftwagenkarosserie nur ein Karosserievorbau 10 gezeigt, der vor einer nicht gezeigten Fahrgastzelle der Karosserie angeordnet ist und einen Motor-Aggregateraum 20 begrenzt.
• Der weitgehend spiegelsymmetrisch aufgebaute Karosserievorbau 10 umfasst zwei untere seitliche Längsträger 11 und 11', die jeweils als geschlossene Hohlprofilträger ausgeführt und mit ihren hinteren Enden an einem nicht gezeigten Hauptboden der Karosserie verschweißt sind. Die unteren Längsträger 11 und 11' weisen an ihren Unterseiten Aufnahmen zur Befestigung eines Integralträgers 13 auf, auf welchem ein nicht gezeigter Verbrennungsmotor des Kraftwagens gelagert ist. Zwei jeweils als geschlossene Hohlprofilträger ausgeführte seitliche obere Längsträger 12 und 12' sind an ihrem hinterem Ende mit einer zugehörigen A-Säule der Karosserie verschweißt und tragen einen zugehörigen seitlichen Kotflügel, welcher in diesem Bereich die Außenbeplankung der Karosserie bildet.
• Die vorderen Enden der oberen 12 und 12' und der unteren Längsträger 11 und 11' des Karosserievorbaus 10 sind mit einem Frontmodul 30 verschraubt, wobei das Frontmodul 30 zwei durch einen Biegequerträger 31 miteinander verbundene Crashboxen 32 und 32', die jeweils mit der vorderen Stirnseite eines zugehörigen unteren Längsträgers 11 bzw. 11' verschraubt sind, sowie einen oberen Kühlerquerträger 33 umfasst, welcher mit den vorderen Enden der beiden oberen Längsträger 12 und 12' verschraubt ist. Zwischen dem unteren 11 bzw. 11' und dem oberen Längsträger 13 bzw. 13' einer Wagenseite verläuft jeweils ein seitliches Radhaus 14 bzw. 14', das als eine gewölbte Blechschale ausgebildet ist. Die beiden seitlichen Radhäuser 14 und 14' weisen jeweils einen weitgehend horizontal verlaufenden oberen Wandbereich auf, der mit einer domförmigen Federbeinaufnahme 15 bzw. 15' zur Befestigung eines zugehörigen, nicht gezeigten Feder-Dämpferbeins der Vorderachse versehen ist.
• Der Motor-Aggregateraum 20 wird nach hinten hin durch eine Stirnwand 16 des Karosserievorbaus 10 begrenzt, die sich über nahezu die gesamte Wagenbreite erstreckt und mit ihren seitli chen Randstreifen an den beiden nicht gezeigten A-Säulen verschweißt ist. Die Stirnwand 16 ist an ihrem unteren Rand mit dem nicht gezeigten Bodenblech der Karosserie verschweißt, während der obere Randstreifen der Stirnwand 16 über seine gesamte Breite an einem Karosseriequerträger 17 verschweißt ist, der entlang der Vorderkante einer Windschutzscheibe 18 des Kraftwagens verläuft und die beiden A-Säulen miteinander verbindet. Die Stirnwand 16 trennt somit den Motor-Aggregateraum 20 von einer Fahrgastzelle des Kraftwagens und bildet eine Abschirmung der Fahrgastzelle gegen Wärme und Luftschall des Verbrennungsmotors. Des Weiteren wirkt die Stirnwand 16 bei einer Verwindung der Karosserie als Schubfläche und erhöht dadurch die Verwindungssteifigkeit der Karosserie.
• Vor der Stirnwand 16 ist eine Aggregatetrennwand 40 angeordnet, die zwischen den beiden seitlichen Radhäusern 14 und 14' verläuft und den Motor-Aggregateraum 20 in einen vorderen Motorraumbereich 21 und einen hinteren Aggregatebereich 22 unterteilt. Der vor der Aggregatetrennwand 40 angeordnete Motorraumbereich 21 erstreckt sich bis zum Frontmodul 30 und ist zur Aufnahme des nicht gezeigten Verbrennungsmotors, eines Getriebes sowie weiterer nicht gezeigter Aggregate vorgesehen. Der Aggregatebereich 22 erstreckt sich von der Aggregatetrennwand 40 und den seitlich an die Aggregatetrennwand 40 anschließenden Radhäusern 14 und 14' bis zur Stirnwand 16.
• Die Aggregatetrennwand 40 liegt dabei mit ihrem Mittelbereich an der Stirnwand 16 an, wodurch der Aggregatebereich 22 in eine linke 22a und eine rechte Hälfte 22b aufgeteilt ist, die weitgehend spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind. Die beiden Hälften 22a und 22b des Aggregatebereichs 22 sind zur wärmegeschützten Unterbringung von nicht gezeigten Aggregaten des Kraftwagens vorgesehen, wie z. B, einer Batterie, einer Luftansaugung für die Fahrgastzellenbelüftung oder eines Leitungsbündels des Kraftwagenbordnetzes. Die Aggregatetrennwand 40 ist über eine linke 70 und eine rechte Versteifungsstrebe 70' am Karosseriequerträger 17 abgestützt, die nach hinten hin von der Aggregatetrennwand 40 abragen.
• Wie in Verbindung mit 3 ersichtlich, umfasst die weitgehend spiegelsymmetrisch aufgebaute Aggregatetrennwand 40 eine dünnwandige Formschale 50, die auf ihrer Vorderseite mit einer versteifenden Rippenstruktur 60 versehen ist. Alternativ könnte die Rippenstruktur 60 aber auch auf der Rückseite der Aggregatetrennwand 40 angeordnet sein. Die Formschale 50 besitzt einen insgesamt U-förmigen Verlauf und umfasst einen in Wagenquerrichtung verlaufenden mittleren Wandbereich 51, an dessen seitlichen Enden jeweils ein schräg nach vorn in Richtung des zugehörigen Radhauses 14 bzw. 14' verlaufender seitlicher Wandbereich 52 bzw. 52' anschließt. Der mittlere Wandbereich 51 verläuft unmittelbar vor der Stirnwand 16 und ist nahe der Wagenmitte mit einer nach hinten weisenden Auswölbung versehen, die einen flächig an einem gegenüberliegenden Wandbereich der Stirnwand 16 anliegenden oberen Befestigungsflansch 53 bildet. Der obere Befestigungsflansch 53 ist über nicht gezeigte Schraubverbindungsmittel an der Stirnwand 16 befestigt. Um die Abstützung der Aggregatetrennwand 40 noch weiter zu verbessern, könnte der Mittelbereich der Aggregatetrennwand 40 einen zusätzlichen Befestigungsflansch aufweisen, der über Schraubverbindungsmittel am Karosseriequerträger 17 befestigt ist.
• An seinem unteren Randstreifen bildet der mittlere Wandbereich 51 der Formschale 50 einen unteren Befestigungsflansch 53, der an einer gegenüberliegenden Befestigungszone des Karosseriebo dens anliegt, wobei der Befestigungsflansch 53 mit einer Reihe von Befestigungslöchern zur Verschraubung der Aggregatetrennwand 40 am Karosserieboden versehen ist. Die Aggregatetrennwand 40 ist somit insgesamt lösbar am Karosserievorbau 10 befestigt. Die beiden seitlichen Wandbereiche 52 und 52' der Formschale 50 verlaufen ausgehend von den seitlichen Ränder des mittleren Wandbereichs 51 schräg nach vorn zum Radhaus 14 bzw. 14' ihrer Wagenseite, wobei die seitlichen Wandbereiche 52 und 52' jeweils an ihren seitlichen Randstreifen einen seitlichen Befestigungsflansch 54 bzw. 54' bilden, der an einem gegenüberliegenden Wandbereich des zugehörigen Radhauses 14 bzw. 14' anliegt und an zwei Befestigungslöchern mit diesem verschraubt ist.
• Die Formschale 50 ist als einteiliges Tiefziehteil aus Stahlblech ausgebildet. Alternativ könnte die Formschale 50 aber auch aus einem anderen Metallblech oder aus Kunststoffmaterial hergestellt sein. Des Weiteren könnte die Formschale 50 auch aus mehreren miteinander verbundenen Formschalen zusammengesetzt sein, wobei für den mittleren Wandbereich 51 und die seitlichen Wandbereiche 52 und 52' jeweils eine zugehörige Formschale vorsehen wäre.
• Die Rippenstruktur 60 ist durch dünnwandige, streifenförmige Streben 61 aus einem geeigneten, hitzebeständigen Kunststoffmaterial gebildet, die nach vorn hin von der Formschale 50 abragen und jeweils mit ihrer hinteren Schmalseite an der Vorderseite der Formschale 50 anliegen. Die Streben 61 verlaufen einander kreuzend unter einem Winkel von etwa 45 Grad zur Vertikalen und bilden ein zusammenhängendes Stabwerk, das sich über nahezu die gesamte Breite der Formschale 50 erstreckt. Der mittlere Wandbereich 51 der Formschale 50 ist dabei über seinen überwiegenden Flächenbereich mit der Rippenstruktur 60 versehen, wobei entlang dem oberen und dem unteren Rand des mittleren Wandbereiches 51 jeweils ein Quergurt 62 bzw. 63 der Rippenstruktur 60 verläuft, welche die oberen Enden bzw. die unteren Enden der Streben 61 miteinander verbinden. Dabei schließt der obere Quergurt 62 der Rippenstruktur 60 unmittelbar an die Befestigungsstellen für die Versteifungsstreben 70 und 70' an. In den seitlichen Wandbereichen 52 und 52' der Formschale 50 erstreckt sich die Rippenstruktur 60 nur über einen mittleren Höhenabschnitt der Formschale 50 und verbindet die seitlichen Flanschbereiche 54 und 54' zur Befestigung der Aggregatetrennwand 40 an den Radhäusern 14 bzw. 14' mit dem mittleren Bereich der Rippenstruktur 60.
• Die Versteifungsstreben 70 und 70' verlaufen ausgehend von der Aggregatetrennwand 40 schräg nach hinten innen und verlängern jeweils einen seitlichen Wandbereich 52 bzw. 52' der Formschale 50 nach hinten hin. Dabei sind die Versteifungsstreben 70 und 70' jeweils einteilig als steife Hohlprofilträger aus Kunststoffmaterial, insbesondere aus faserverstärktem Kunststoff, ausgebildet und weisen einen rechteckförmigen Hohlquerschnitt auf, wobei von den hinteren Enden der Versteifungsstreben 70 und 70' jeweils nach oben hin ein streifenförmiger Befestigungsflansch 71 bzw. 71' abgewinkelt ist, der an der Vorderwand des Karosseriequerträgers 17 anliegt und über nicht gezeigte Schraubverbindungsmittel lösbar an diesem befestigt ist. Alternativ könnten die Versteifungsstreben 70 und 70' auch aus Metall, z. B. als Strangpressprofile hergestellt sein.
• An den vorderen Enden der Versteifungsstreben 70 und 70' sind jeweils zwei gabelförmig aufeinander stehende Befestigungsarme 72 und 73 bzw. 72' und 73' vorgesehen, die jeweils von einem streifenförmigen oberen Wandbereich der zugehörigen Versteifungsstrebe 70 bzw. 70' gebildet sind und an einem horizontal verlaufenden oberen Randstreifen der Aggregatetrennwand 40 anliegen. Dabei liegen die äußeren Befestigungsarme 72 und 72' der Versteifungsstreben 70 und 70' jeweils am zugehörigen seitlichen Wandbereich 52 bzw. 52' der Formschale 50 an, während die inneren Befestigungsarme 73 und 73' am mittleren Wandbereich 51 der Formschale 50 anliegen. Die Befestigungsarme 72 und 73 sowie 72' und 73' sind jeweils über eine nicht gezeigte Schraubverbindung lösbar am zugehörigen Wandbereich der Formschale 50 befestigt.
• Mittels der beiden Versteifungsstreben 70 und 70' sowie der Rippenstruktur 60 der Aggregatetrennwand 40 wird eine steife Verbindung zwischen den seitlichen Radhäusern 14 und 14' einerseits und dem Karosseriequerträger 17 sowie der Stirnwand 16 andererseits geschaffen. Somit ist die Aggregatetrennwand 40 in die Tragstruktur des Karosserievorbaus 10 eingebunden. Bei einer Torsionsbelastung der Karosserie werden die Versteifungsstreben 70 und 70' und die seitlichen Wandbereiche 52 und 52' der Aggegatetrennwand 40 auf Zug bzw. Druck beansprucht, während der mittlere Wandbereich 51 der Aggregatetrennwand 40 als Schubfläche wirkt. Dadurch wird die Torsionssteifigkeit der Karosserie deutlich erhöht.
• Des Weiteren werden durch die Rippenstruktur 60 die Blechfeldschwingungen der Formschale 50 erheblich reduziert und somit das Schallisolationsvermögen der Aggregatetrennwand 40 erheblich verbessert. Im Falle eines Frontalaufpralls des Kraftwagens wirkt die Aggregatetrennwand 40 als Aufprallenergie aufnehmendes Absorptionselement.

Claims (12)

1. Karosserievorbau eines Kraftwagens mit einer Stirnwand, die einen vorderen Motor-Aggregateraum von einer Fahrgastzelle des Kraftwagens trennt und mit ihrem oberen Rand entlang einem Karosseriequerträger verläuft, wobei vor der Stirnwand eine Aggregatetrennwand angeordnet ist, die zwischen zwei seitlichen Radhäusern der Karosserie verläuft und einen zwischen Stirnwand und Aggregatetrennwand angeordneten Aggregatebereich gegen einen vorderen Motorbereich des Motor-Aggregateraums abschirmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Aggregatetrennwand (40) über mindestens eine Versteifungsstrebe (70, 70') am Karosseriequerträger (17) abgestützt ist.
2. Karosserievorbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abstützung der Aggregatetrennwand (40) am Karosseriequerträger (17) zwei in einem seitlichen Abstand voneinander angeordnete Versteifungsstreben (70, 70') vorgesehen sind.
3. Karosserievorbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aggregatetrennwand (40) insgesamt einen U-förmigen Verlauf mit einem in Wagenquerrichtung verlaufenden mittleren Wandbereich (51) und zwei einander entgegengesetzten seitlichen Wandbereichen (51, 51') aufweist, wobei die Versteifungsstreben (70, 70') jeweils einen zugehörigen seitlichen Wandbereich (52, 52') der Aggregatetrennwand (40) nach hinten hin verlängern.
4. Karosserievorbau nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsstreben (70, 70') an ihren vorderen Enden jeweils zwei gabelförmig aufeinander stehende Befestigungsarme (72, 73; 72', 73') aufweisen, wobei ein Befestigungsarm (73, 73') am mittleren Wandbereich (51) und der andere Befestigungsarm (72, 72') am zugehörigen seitlichen Wandbereich (52, 52') der Aggregatetrennwand (40) abgestützt ist.
5. Karosserievorbau nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Wandbereich (51) der Aggregatetrennwand (40) mit einem Stützflansch (53) an der Stirnwand (16) anliegt.
6. Karosserievorbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsstrebe (70, 70') als Hohlprofilträger ausgebildet ist.
7. Karosserievorbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aggregatetrennwand (40) eine Formschale (50) umfasst, die mit einer versteifenden Rippenstruktur (60) versehen ist.
8. Karosserievorbau nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenstruktur (60) auf der dem Motorbereich (21) zugewandten Vorderseite der Formschale (50) angeordnet ist.
9. Karosserievorbau nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschale (50) aus Metallblech hergestellt ist.
10. Karosserievorbau nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Rippenstruktur (60) ein aus streifenförmigen Stabelementen (61) zusammengesetztes Stabwerk vorgesehen ist.
11. Karosserievorbau nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenstruktur (60) aus Kunststoff hergestellt ist.
12. Karosserievorbau nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenstruktur (60) an die Formschale (50) angespritzt ist.