Die Erfindung betrifft einen Kraftwagen mit einer Tragstruktur
in Leichtbauweise der im Oberbegriff des Hauptanspruchs
angegebenen Art.
Ein solcher, z. B. aus der EP 0 255 749 A1 zu entnehmender
Kraftwagen weist eine Tragstruktur auf, die einen
Sandwichboden, der vorne in eine nach oben ragende Stirnwand
übergeht, und eine an der Stirnwand befestigte Vorbaustruktur
sowie Seitenwandbereiche umfaßt. Seitlich an der Bodenplatte
sind Halbschalen aus Blech befestigt, die mit
korrespondierenden Halbschalen zu seitlichen Karosseriesäulen
verschweißt werden können.
Als nachteilig kann bei dieser bekannten Tragstruktur der
Umstand angesehen werden, daß die Halbschalen aus Blech sehr
maßhaltig gefügt werden müssen, wodurch eine entsprechend
aufwendige Fügetechnik erforderlich ist. Zusätzliche Probleme
bei der Fügung können sich daraus ergeben, daß die
Karosseriesäulen an den "offenen" Seiten der dicken
Bodenstruktur befestigt werden müssen, wodurch eine
großflächige Anbindung erschwert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kraftwagen mit einer
Tragstruktur in Leichtbauweise nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 derart zu verbessern, dass die Karosseriesäulen auf
einfache Weise hinreichend maßhaltig mit dem ihnen zugeordneten
Seitenwandbereich des Kraftwagens verbunden werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kraftwagen mit
den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter
ansprüchen angegeben.
Bei dem Kraftwagen nach der Erfindung weisen Seitenwandbereiche
der Tragstruktur in zumindest einer Fahrzeugquerebene
Säulenaufnahmen auf, in welche jeweils der Säulenschaft der
zugeordneten Karosseriesäule einsteckbar ist. Hierdurch wird
eine sehr einfache Verbindung der Karosseriesäule mit der
Tragstruktur geschaffen, wobei die Karosseriesäulen bei
kostengünstiger Montage hinreichend maßhaltig mit dem
entsprechenden Seitenwandbereich verbünden werden können.
Darüber hinaus ist eine großflächige Anbindung der
Säulenaufnahmen am zugeordneten Seitenwandbereich geschaffen,
wodurch eine äußerst steife Verbindung zwischen den
Karosseriesäulen und der Tragstruktur entsteht. Außerdem ist
durch die Kombination der in die Säulenaufnahmen jeweils
eingesteckten Säulenschäfte eine biegesteife Basis für die
Fahrzeugsäulen geschaffen.
Die Seitenwandbereiche, der Boden, die Stirnwand und eine obere
Platte bilden vorzugsweise einen stabilen Stützkasten, an dem
die jeweilige Säulenaufnahme und die zugeordnete
Karosseriesäule besonders steif festzulegen und eine besonders
steife Verbindung zwischen den Säulen und der Tragstruktur zu
erzielen ist.
Eine aus Strangpressprofil hergestellte Säulenaufnahme hat den
Vorteil, besonders kostengünstig zu sein. Sind dabei die
ebenfalls aus einem Strangpressprofil hergestellten
Seitenwandbereiche mit der jeweils zugeordneten Säulenaufnahme
einteilig ausgebildet, so ist eine besonders kostengünstige und
stabile Einheit der beiden Bauteile geschaffen, wobei
wenigstens eine aufrecht verlaufende Kammer dieser Einheit als
Säulenaufnahme für die zugeordnete Karosseriesäule dient.
Weist die überwiegend aus planen Leichtbauplatten
zusammengesetzte Tragstruktur an der Außenseite ihrer
Seitenwandbereiche erhaben abstehende Säulenaufnahmen auf, so
können diese auf einfache Weise mit Außenverkleidungsteilen
beplankt und überdeckt werden.
Durch die paßgenaue Abstimmung des Hohlquerschnitts der
Säulenaufnahme auf den Einsteckquerschnitt des zugeordneten
Säulenschaftes können die Säulen besonders maßhaltig und steif
mit dem entsprechenden Seitenwandbereich verbunden werden.
Ragt von den Karosseriesäulen seitlich jeweils eine Stützplatte
zur Stützauflage auf der Oberseite der Tragstruktur ab, so ist
ein besonders winkelsteife Verbindung zwischen der
Tragstruktur, insbesondere deren Stützkasten, und der
zugeordneten Karosseriesäule geschaffen.
Als besonders kostengünstig bei der Montage hat es sich
erwiesen, Befestigungsmittel mindestens eines Türhalteteiles
zusätzlich zur Mitbefestigung des Säulenschafts in der
zugehörigen Säulenaufnahme zu verwenden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen;
diese zeigen in
Fig. 1 eine Perspektivansicht von schräg vorne oben auf
eine Tragstruktur eines Kraftwagens;
Fig. 2 eine Perspektivansicht von schräg hinten oben auf
die Tragstruktur gemäß Fig. 1;
Fig. 3 eine Perspektivansicht von schräg vorne auf die
Tragstruktur gemäß Fig. 1, wobei vordere
Seitenwandbereiche mit Säulenaufnahmen zur
Anbringung von A-Säulen versehen sind;
Fig. 4 eine perspektivische Explosionsdarstellung auf
die Tragstruktur sowie auf eine mit ihrem
Säulenschaft in die Säulenaufnahme einsteckbare
A-Säule und zwei Scharniere einer vorderen
Fahrzeugtür;
Fig. 5 eine Perspektivansicht auf eine zwei
Einsteckquerschnitte aufweisende Säulenaufnahme,
in die zwei achsparallele Säulenschäfte der
zugeordneten Karosseriesäule einsteckbar sind;
Fig. 6 eine Perspektivansicht auf die teilweise mit
Verkleidungsteilen beplankte Tragstruktur, bei
der die Karosseriesäulen über ein Querjoch zu
einem Windschutzscheibenrahmen verbunden sind;
und in
Fig. 7 eine Perspektivansicht von schräg vorne oben auf
eine weitere Tragstruktur eines Kraftwagens.
In den Fig. 1 und 2 ist in Perspektivansicht von schräg
vorne oben bzw. schräg hinten oben eine Tragstruktur eines
Kraftwagens dargestellt, die einen tragenden Boden 10 in
Leichtbauweise umfaßt. Die im weiteren beschriebene
Tragstruktur weist überwiegend energieabsorbierende,
eigensteife und ebene Leichtbauplatten auf, die vorzugsweise je
nach Anforderung in Sandwichbauweise, mit Wabenstruktur, in
Holz, in Aluminium, als Faserverbund, als Strangpreßprofil oder
dgl. gefertigt sind. Um günstige Fertigungsbedingungen zu
erreichen, können die einzelnen Plattenabschnitte sowohl
einteilig ausgebildet als auch mehrteilig gefügt sein. Vorn im
Fußraumbereich 12 geht der Boden 10 in eine Stirnwand 14 in
Leichtbauweise über, die einen an den Boden anschließenden,
schräg nach vorn oben gerichteten Übergangsbereich 16 und einen
davon oberhalb angeordneten, etwa vertikalen Bereich 18 umfaßt.
Die Stirnwand 14 erstreckt sich hier über die gesamte Breite
des Bodens 10. Seitlich und oben ist der Fußraumbereich 12 von
einer Plattenanordnung 20 in Leichtbauweise begrenzt, die
gemeinsam mit dem Boden 10 und der Stirnwand 14 einen
Stützkasten 22 für eine Vorbaustruktur 24 bilden. Dabei umfaßt
die Plattenanordnung 20 eine vordere und eine hintere obere
Leichtbauplatte 26, 28, die den Fußraumbereich 12 nach oben
begrenzen. Die hintere obere Leichtbauplatte 28 ist etwa
horizontal angeordnet und erstreckt sich bis zu einer nicht
dargestellten Instrumententafel nach hinten; die vordere obere
Leichtbauplatte 26 ist etwas nach vorne unten geneigt und
erstreckt sich unterhalb eines ebenfalls nicht gezeigten
Windlaufes bis zu dem vertikalen Bereich 18 der Stirnwand 14
nach vorne. Die Plattenanordnung 20 umfaßt zudem zwei vordere
Seitenwandbereiche 30, die den Fußraumbereich 12 seitlich
begrenzen und jeweils einen Wandbereich einer Seitenwand 32 der
Tragstruktur bilden. Die Seitenwandbereiche 30 können mit der
Stirnwand 14, dem Boden 10 oder einer der oberen
Leichtbauplatten 26, 28 ebenfalls einteilig ausgebildet und
entsprechend abgewinkelt sein oder aus separaten Bauteilen
bestehen, die am zugeordneten seitlichen Ende des Stützkastens
22 befestigt sind.
Die Vorbaustruktur 24 umfaßt zwei vordere Längsträger 34 in
Leichtbauweise, die jeweils einen abgewinkelten Querschnitt mit
einem etwa vertikalen Plattenschenkel 36 und einem quer dazu
verlaufenden Plattenschenkel 38 aufweisen. Am vorderen Ende der
Längsträger 34 ist ein Frontmodul 42 befestigt, das hier als
Leichtbauplatte ausgebildet ist und in Fahrzeugquerrichtung
sowie etwa vertikal verläuft. Die Seitenwände 32 sind bis zu
dem Frontmodul 42 nach vorne verlängert und mit jeweils einem
Radausschnitt versehen. Demgemäß ist die Seitenwand 32 über die
überwiegende Länge des zugeordneten Längsträgers 34 als relativ
schmaler Steg 48 ausgebildet, der am quer verlaufenden
Plattenschenkel 38 des entsprechenden Längsträgers 34 unter
etwa einem rechten Winkel sowie an dem Frontmodul 42 befestigt
ist. Insgesamt bilden der vertikale sowie der quer verlaufende
Plattenschenkel 36,38, der schmale Steg 48, die Stirnwand 14
und die vordere Leichtbauplatte 42 einen Radkasten 47 für ein
Vorderrad 44 (Fig. 6).
Der Boden 10 geht hinten in eine schräg nach hinten oben
ragende Hecktrennwand 52 über, die sich zwischen den
Seitenwänden 32 annähernd über die gesamte Breite des Bodens 10
erstreckt. Hinter der Hecktrennwand 52 ist eine Heckstruktur 54
mit hinteren Längsträgern 56 aus Leichtbauplatten angeordnet,
die jeweils einen in Fahrzeughochrichtung und einen in
Fahrzeuglängsrichtung abgewinkelten Plattenschenkel 58,60
aufweisen. Am hinteren Ende der hinteren Längsträger 56 ist ein
Heckmodul 64 befestigt, das hier als Rückwand in Leichtbauweise
ausgebildet ist und in Fahrzeugquerrichtung sowie etwa vertikal
verläuft. Die Seitenwände 32 sind bis zu der Rückwand 64 nach
hinten verlängert und mit jeweils einem Radausschnitt versehen.
Demgemäß ist die Seitenwand 32 über die überwiegende Länge des
zugeordneten hinteren Längsträgers 56 als relativ schmaler
hinteren Steg 70 ausgebildet, der an dem quer verlaufenden
Plattenschenkel 60 des entsprechenden Längsträgers 56 unter
etwa einem rechten Winkel sowie an der Rückwand 64 befestigt
ist. Der schmale Steg 70 kann sowohl einstückig als auch
mehrteilig zusammengefügt mit der zugehörigen Seitenwand 32
ausgebildet sein. Insgesamt bilden der vertikale sowie der quer
verlaufende Plattenschenkel 58,60, der schmale Steg 70, die
Hecktrennwand 52 und die Rückwand 64 einen Radkasten 68 für ein
Hinterrad 66 (Fig. 6). Die vertikalen Plattenschenkel 58 der
hinteren Längsträger 56 sind über eine Plattenanordnung aus
drei Leichtbauplatten 74-76 fest miteinander zu einem Kasten
verbunden.
Die Seitenwand 32 weist einen Türausschnitt 78 für eine
Seitentür auf, von der in den Fig. 1 und 2 lediglich eine
Türinnenschale 82 dargestellt ist. Die den Türausschnitt 78
abdeckende Türinnenschale 82 ist außenseitig parallel zur
Seitenwand 32 auf im weiteren noch näher erläuterte Weise
angelenkt und weist eine größere Fläche als die des
Türausschnittes 78 auf. Dadurch ist zwischen der Innenseite der
Türinnenschale 82 und der zugeordneten Seitenwand 32 eine etwa
U-förmige Anlagefläche geschaffen, in deren Bereich eine nicht
dargestellte Dichtung angeordnet ist.
In Fig. 3 ist in Perspektivansicht von schräg vorne die
Tragstruktur gemäß Fig. 1 dargestellt, bei der die beiden
vorderen Seitenwandbereiche 30 mit jeweils einer als Hohlprofil
ausgebildeten Säulenaufnahme 84 zur Anbringung von A-Säulen 86
(Fig. 4-7) versehen sind. Die beiden Säulenaufnahmen 84 sind in
einer gemeinsamen Fahrzeugquerebene angeordnet und verlaufen
hier etwa vertikal. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind
die Säulenaufnahmen 84 als separate Strangpreßprofile
ausgebildet und durch eine Fügeverbindung, beispielsweise durch
Schrauben, Schweißen, Kleben oder durch eine formschlüssige
Verbindung an dem zugeordneten Seitenwandbereich 30 befestigt.
Die Säulenaufnahmen 84 sind vorzugsweise großflächig an den
Seitenwandbereichen 30 befestigt und erstrecken sich hier über
deren gesamte Höhe. Im Rahmen der Erfindung als mitumfaßt ist
es zu betrachten, dass die Säulenaufnahmen 84 auch aus
zusammengefügten Bauteilen wie Teilschalen oder dgl.
hergestellt sein und sich lediglich über eine Teilhöhe der
Seitenwandbereiche 30 erstrecken können.
Fig. 4 zeigt in perspektivischer Explosionsdarstellung
ausschnittweise die obere Platte 28 und einen der
Seitenwandbereiche 30 der Tragstruktur sowie die mit ihrem
Säulenschaft 90 in die Säulenaufnahme 84 einsteckbare A-Säule
86 und zwei Scharniere 94, 95 der vorderen linken Fahrzeugtür.
Die vorderen Seitenwandbereiche 30 bestehen in dem hier
gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils aus einem
Strangpressprofil mit in Fahrzeughochrichtung verlaufenden
Kammern 96, wobei die Säulenaufnahme 84 mit dem jeweils
zugeordneten Seitenwandbereich 30 einteilig ausgebildet ist.
Die Säulenaufnahmen 84 ragen hier erhaben von der Außenseite
der Leichtbauplatte ihres zugeordneten Seitenwandbereichs 30
ab, wobei die Säulenaufnahme 84 und der Seitenwandbereich 30
oben bündig miteinander abschließen. Der hier im
Einsteckquerschnitt rechteckige Säulenschaft 90 der A-Säule 86
ist paßgenau auf den Hohlquerschnitt der Kammer 96 der
Säulenaufnahme 84 angepaßt und unter Schiebeführung durch die
Säulenaufnahme 84 in diese einsteckbar. Dabei ist der
Säulenschaft 90 vorzugsweise etwa gleich lang wie die
zugeordnete Säulenaufnahme 84. Am oberen Ende des Säulenschafts
90 ragt von der A-Säulen 86 eine Stützplatte 98 in Richtung
nach innen ab, die zur Stützauflage auf der Oberseite des
Stützkastens 22 der Tragstruktur dient. Außerdem ist durch die
Position der Stützplatte 98 an der A-Säule 86 die Einstecktiefe
des Säulenschafts 90 innerhalb der Säulenaufnahme 84 bestimmt.
In der Stützplatte 98 ist eine Durchgangsbohrung 97 und in der
oberen Platte 28 ist eine Gewindebohrung 99 vorgesehen, so dass
die Stützplatte 98 mit einer nicht dargestellten Schraube
oberseitig des Stützkastens 22 befestigt werden kann. Durch
diese vorzugsweise etwa vertikale Verschraubung wird eine noch
wirkungsvollere Übertragung von Biegemomenten insbesondere bei
einer unfallbedingten Dachbelastung geschaffen. Die Stützplatte
98 ist bevorzugt einteilig mit der zugeordneten A-Säule 86
ausgebildet; gleichfalls kann die Stützplatte 98 auch separat
hergestellt und anschließend fest mit der A-Säule 86 verbunden
werden. Der in die Säulenaufnahme 84 eingesteckte Säulenschaft
90 der A-Säule 86 ist über nicht dargestellte
Befestigungsschrauben der beiden zugehörigen Scharniere 94, 95
in ihrer Konstruktionslage mitzubefestigen. Hierzu sind in den
Scharnieren 94, 95, der Säulenaufnahme 84 und dem Säulenschaft
90 entsprechende Schraubenbohrungen 102.1, 102.2, 102.3, 103.1,
103.2 und 103.3 vorgesehen. Mit anderen Worten werden die
Schrauben sowohl zur Befestigung der Scharniere 94, 95 der
vorderen Tür als auch zur Festlegung des Säulenschafts 90
innerhalb der zugeordneten Säulenaufnahme 84 verwendet. Auch
wäre es denkbar, den Säulenschaft 90 mittels eines Klebstoffes
oder über eine Schweißverbindung innerhalb der Säulenaufnahme
84 und ggf. zusätzlich mit den Schrauben festzulegen.
In Fig. 5 ist in Perspektivansicht eine Säulenaufnahme 84 nach
einer weiteren Ausführungsform mit zwei Einsteckquerschnitten
100, 101 gezeigt, in welche zwei nicht dargestellte,
achsparallele Führungsbolzen einsteckbar sind. In diesem Fall
bilden die beiden Führungsbolzen den Säulenschaft 90 der
Karosseriesäule 86. Auch hier sind die Säulenaufnahmen 84 und
der zugeordnete Seitenwandbereich 30 einteilig aus einem
Strangpressprofil hergestellt.
Fig. 6 zeigt in Perspektivansicht eine teilweise beplankte
Tragstruktur, an der die beiden in einer Querebene liegenden A-
Säulen 86 in beschriebener Weise außenseitig befestigt sind.
Die beiden A-Säulen 86 und die zugeordneten Säulenaufnahmen 84
sind dabei über ein Querjoch 104 zu einer als
Windschutzscheibenrahmen 106 ausgebildeten Baueinheit
miteinander verbunden. Die Tragstruktur und insbesondere auch
die erhaben von der verkleideten Außenseite des zugeordneten
Seitenwandbereichs 30 abragende Säulenaufnahme 84 sind
insgesamt unter der Verkleidung angeordnet. An der linken Seite
der Tragstruktur sind den vorderen und hinteren Kotflügel
bildende Verkleidungsteile 88 an entsprechenden Aufnahmen der
Tragstruktur befestigt. Dabei wäre es denkbar, die
Seitenverkleidungsteile 88 mit ihrem der Fahrgastzelle
zugewandten vorderen oder hinteren Ende über Verkleidungshalter
an der jeweiligen Säulenaufnahme 84 zu befestigen. Dann wäre es
auch möglich, den in die Säulenaufnahme 84 eingesteckten
Säulenschaft 90 über Befestigungsschrauben der
Verkleidungshalter in seiner Konstruktionslage mitzubefestigen.
Auch wäre es denkbar, die Scharniere 94, 95 und die
Verkleidungshalter über gemeinsame Befestigungsmittel an den
Säulenaufnahmen 84 festzulegen, wobei dadurch die
Seitenverkleidungsteile 88 und die jeweils angrenzende Tür
besonders einfach in ihrer Lage zueinander abgestimmt werden
könnten. Die Türinnenschale 82 ist mit einer Türbeplankung 92
verkleidet, die an die umgebenden Verkleidungsteile 88, hier
insbesondere des zugeordneten vorderen und hinteren Kotflügels
angepaßt sind.
Fig. 7 zeigt in Perspektivansicht von schräg vorne eine
Tragstruktur für eine viertürige Limousine. Im Unterschied zu
der Tragstruktur des Roadsters sind in den Seitenwänden 32
jeweils zwei Türausschnitte 78 vorgesehen. Zwischen den
seitlich benachbarten Türausschnitten 78 ist jeweils ein
mittlerer Seitenwandbereich 107 der Seitenwand 32 vorgesehen,
der mit einer zugeordneten, als Hohlprofil ausgebildeten und
lediglich schematisch angedeuteten Säulenaufnahme 108 zur
Anbringung einer nicht dargestellten B-Säulen versehen ist. Die
Säulenaufnahmen 108 der B-Säulen sind auch hier in einer
gemeinsamen Fahrzeugquerebene angeordnet und verlaufen etwa
vertikal. Dabei ragen die Säulenaufnahmen 108 hier von der
Innenseite der entsprechenden Seitenwandbereiche 108 in
Richtung nach innen ab. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
sind die Säulenaufnahmen 108 als separate Strangpreßprofile
ausgebildet und durch eine Fügeverbindung an dem
Seitenwandbereich 107 befestigt. Gleichfalls wäre eine
einteilige Ausbildung des Seitenwandbereichs 107 mit der
zugehörigen Säulenaufnahme 108 in Gestalt eines bereits
beschriebenen Strangpressprofils oder dgl. denkbar. In einem
weiteren Seitenwandbereich 110 im Anschluß an die hintere
Fahrzeugtür ist eine weitere, nicht dargestellte Säulenaufnahme
nach Art der bereits beschriebenen Säulenaufnahmen vorgesehen,
mit der jeweils eine ebenfalls nicht dargestellte C-Säule an
der Tragstruktur angebracht werden kann. Die Säulenschäfte der
C-Säulen können dabei über Schrauben, die zur Befestigung
jeweils eines Schließkeils einer hinteren Fahrzeugtür dienen,
an der zugeordneten Säulenaufnahme befestigt werden. Bei einem
Kombinationskraftwagen kann zudem eine Säulenaufnahme für eine
D-Säule vorgesehen sein. Alle Säulen können über ein Querjoch
mit der jeweils zugeordneten Säule auf der gegenüberliegenden
Wagenseite oder über ein Fahrzeugdach miteinander verbunden
sein, so dass über das Querjoch oder das Dach eine zusätzlich
Versteifung der Tragstruktur erreicht wird.
Anstelle einer Tragstruktur aus ebenen Leichtbauplatten kann
natürlich auch eine Tragstruktur in einer heute üblichen
Karosserieschalenbauweise verwendet werden. Die Säulenaufnahmen
84, 108 können dabei sowohl außen- und innenseitig des
zugeordneten Seitenwandbereichs 30, 107 befestigt als auch in
diese integriert ausgebildet sein.