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Die Erfindung betrifft eine Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus der
DE 199 28 588 B4 ist eine Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie mit zumindest einem unteren Scheibenquerträger und einer linken und rechten Federbeinaufnahmeeinheit bekannt, wobei die linke Federbeinaufnahmeeinheit mit einer linken Versteifungsstrebe und die rechte Federbeinaufnahmeeinheit mit einer rechten Versteifungsstrebe mit dem unteren Scheibenquerträger verbunden sind. Um die Torsionssteifigkeit und insbesondere die dynamische Torsionssteifigkeit einer Fahrzeugkarosserie weiter zu erhöhen, sind die rechte Strebe und die linke Strebe an einem gemeinsamen Anschlusspunkt in der Quermitte des unteren Scheibenquerträgers verbunden.
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Aus der
DE 10 2006 055 730 A1 ist eine Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie mit zumindest einem Längsträger, einer A-Säule und einer Federbeinaufnahmeeinheit bekannt, die einen Federbeindom mit einem Anlenkungspunkt zur Anlenkung des oberen Endes des Federbeines, einen mit dem Längsträger verbindbaren unteren Domträger und einen mit der A-Säule verbindbaren oberen Domträger aufweist. Hierbei übergreift der obere Domträger den Anlenkungspunkt von oben und umfasst ein nach oben offenes Profil, an dessen Boden eine Aussparung zur Anlenkung des oberen Endes des Federbeines ausgebildet ist. Zudem sind in dem Profil Verstärkungsrippen ausgebildet, die mit dem Boden und/oder Seitenwänden des Profils verbunden sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie anzugeben, die bei einfacher und kostengünstiger Konstruktion eine ausreichende Steifigkeit, insbesondere im Bereich des Vorbaus und/oder Hinterbaus, aufweist.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Bereitstellung einer Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie anzugeben, die bei einfacher und kostengünstiger Konstruktion eine ausreichende Steifigkeit, insbesondere im Bereich des Vorbaus und/oder Hinterbaus, aufweist, ist die Versteifungsstrebe zur Bildung eines Lastpfades zumindest mit dem Schweller und der Federbeinaufnahmeeinheit verbunden. In vorteilhafter Weise wird durch die erfindungsgemäße Anordnung bzw. Bereitstellung der Versteifungsstrebe eine konstruktiv einfache Vorrichtung zur Erhöhung der Steifigkeit der Tragstruktur realisierbar, über welche eine verbesserte Einleitung der auftretenden Aufprallenergie in die Tragstruktur und eine gleichmäßigere Verteilung dieser Aufprallenergie in der Tragstruktur erfolgen kann. Über die erfindungsgemäße Versteifungsstrebe kann in baulich einfacher und kostengünstiger Weise Aufprallenergie vorzugsweise definiert abgebaut und/oder an die Tragstruktur weitergeleitet werden, um die Steifigkeit der Fahrzeugkarosserie, insbesondere im Bereich des Vorbaus und/oder Hinterbaus zu verbessern. Im Ergebnis lässt sich somit ein verbesserter Insassenschutz des Kraftfahrzeugs dadurch realisieren, dass die Versteifungsstrebe im Falle eines Crash besser zur Verzehrung bzw. zur Weiterleitung von Energie insbesondere um die Fahrgastzelle herum in den Bereich des Unterbaus herangezogen werden kann und Intrusionen insbesondere eines Rades in die Fahrgastzelle weitgehend verhindert werden. In vorteilhafter Weise wird hierdurch insbesondere die Erhaltung des Fußraumes in der Fahrgastzelle unterstützt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die einfache Konstruktion der Tragstruktur, da die Versteifungsstrebe einfach am Schweller und der Federbeinaufnahmeeinheit der Tragstruktur anbringbar und somit auch einfach austauschbar ist. Hierdurch kann auf einfache Weise sowohl der Austausch einer beschädigten Versteifungsstrebe als auch eine Nachrüstung bestehender Tragstruktursysteme erfolgen. Im Ergebnis lässt sich somit ein verbesserter Insassenschutz des Kraftfahrzeugs dadurch realisieren, dass die Tragstruktur über die Versteifungsstrebe im Falle eines Aufpralls besser zur Verzehrung bzw. Weiterleitung von Energie herangezogen werden kann und Intrusionen in die Fahrgastzelle weitgehend verhindert werden.
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In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Tragstruktur ist die Versteifungsstrebe zumindest mit einem Endbereich des Schwellers und mit einem oberen Bereich der Federbeinaufnahmeeinheit verbunden. In vorteilhafter Weise wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eine Verbesserung der Krafteinleitung in die Tragstruktur erzielt. Vorzugsweise ist die Versteifungsstrebe so mit den Strukturteilen der Tragstruktur verbunden, dass die Tragstruktur die weitergeleitete Aufprallenergie möglichst großflächig aufnehmen kann. Vorzugsweise trägt die Versteifungsstrebe dazu bei, dass selbst bei einem heftigen Seitenaufprall ein beaufschlagtes Rad des Fahrzeugs gar nicht beziehungsweise weniger weit in den Fahrzeuginnenraum hineinverformt wird und somit der Fußraum in der Fahrgastzelle weitgehend erhalten bleibt. In vorteilhafter Weise ist hierdurch insbesondere die Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs geschützt. Somit wird im Falle eines Aufpralls die Fahrgastzelle entlastet und die Sicherheit der Fahrzeuginsassen erhöht.
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In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Tragstruktur ist die Versteifungsstrebe zusätzlich mit einer im wesentlichen senkrechten Säule, wie beispielsweise A-Säule, B-Säule und/oder C-Säule, und/oder mit einem Scheibenquerträger und/oder mit einem Querträger der Fahrzeugkarosserie verbunden. In vorteilhafter Weise stehen hierdurch weitere Strukturbauteile der Tragstruktur zur Weiterleitung von nicht absorbierter Aufprallenergie in die Tragstruktur der Fahrzeugkarosserie zur Verfügung. Durch diese zusätzlichen Verbindungen der Versteifungsstrebe mit der Tragstruktur wird im Falle eines Aufpralls die Fahrgastzelle zusätzlich entlastet und die Sicherheit der Fahrzeuginsassen erhöht.
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Vorzugsweise erstreckt sich die Versteifungsstrebe im Wesentlichen längs des kürzesten Weges zwischen dem vorderen Endbereich des Schwellers und dem oberen Bereich der Federbeinaufnahmeeinheit. In vorteilhafter Weise ergibt sich hierdurch eine kürzestmöglich ausgeführte Versteifungsstrebe mit einem dementsprechend geringeren Gewicht. Insbesondere verringert eine sich im Wesentlichen längs des kürzesten Weges erstreckende Versteifungsstrebe den zur Verfügung stehenden Motorraum bzw. Kofferraum des Fahrzeugs so wenig wie möglich.
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In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Tragstruktur erstreckt sich der von der Versteifungsstrebe gebildete Lastpfad zumindest von einem Vorbau und/oder Hinterbau in einen Unterbau der Fahrzeugkarosserie. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht auf einfache Weise eine biegesteife Konstruktion der Tragstruktur mit einer im wesentlichen in Richtung einer Fahrzeugquerachse verlaufenden Einleitung der Aufprallenergie aus dem Vorbau und/oder Hinterbau in den Unterbau der Fahrzeugkarosserie. In vorteilhafter Weise verringert sich die Belastung der Fahrgastzelle durch auftretende Aufprallkräfte durch die verbesserte Verstärkung der Tragstruktur und der Möglichkeit der Umlenkung bzw. Weiterleitung der nicht absorbierten Aufprallkräfte über den Lastpfad von dem Vorbau und/oder Hinterbau in den Unterbau der Fahrzeugkarosserie. Häufig wird die Schnittstelle von Vorbau bzw. Vorderwagen und/oder Hinterbau bzw. Hinterwagen zu Unterbau mit großflächigen Blechteilen ausgesteift, die auch als Schubfelder bezeichnet werden. Diese Schubfelder dienen dabei gleichzeitig als Träger von Packagekomponenten. In der Regel kann jedoch nur ein geringer Teil dieser großflächigen Schubfelder insbesondere bei Torsionsbelastungen genutzt werden. Die Blechdicke der Schubfelder muss jedoch nach dem Hauptlastfall dimensioniert werden, so dass diese Blechdicke zum Großteil ohne Beitrag zur Steifigkeit über das gesamte Bauteil besteht. Die erfindungsgemäße Versteifungsstrebe ermöglicht nun die gesamte Schnittstelle zwischen Vorbau bzw. Vorderwagen und/oder Hinterbau bzw. Hinterwagen und Unterbau ohne Hilfe von Schubfeldern auszusteifen. Die Schubfelder haben somit nur noch eine Dichtfunktion und können dementsprechend einfacher dimensioniert und gestaltet werden, beispielweise mit geringerer Blechdicke und somit geringerem Gewicht.
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Bevorzugt ist die Versteifungsstrebe im Wesentlichen als Hohlprofil ausgebildet. In vorteilhafter Weise ist hierdurch die Versteifungsstrebe sehr leicht und verwindungssteif ausgeführt, kann aber trotz Leichtbauweise einen großen Teil von eventuell am Kraftfahrzeug angreifenden Kräften aufnehmen bzw. in die Tragstruktur weiterleiten.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Perspektivdarstellung einer ausschnittsweise dargestellten Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie im Bereich eines Vorbaus mit einem Schweller und einer Federbeinaufnahmeeinheit, mit denen erfindungsgemäß eine Versteifungsstrebe verbunden ist,
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2 eine schematische Draufsicht auf die ausschnittsweise dargestellte Tragstruktur aus 1 mit der erfindungsgemäßen Versteifungsstrebe, die zwischen der Federbeinaufnahmeeinheit und einer A-Säule verläuft,
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3 eine schematische Perspektivdarstellung eines weiteren Ausschnitts der Tragstruktur im Bereich der A-Säule, wobei eine Verbindung der Versteifungsstrebe mit der A-Säule und dem Schweller erkennbar ist, und
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4 eine schematische Vorderansicht des ausschnittsweise dargestellten Bereichs der Tragstruktur aus 3 mit der erfindungsgemäßen Versteifungsstrebe, die sich an der A-Säule und am Schweller abstützt.
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Gemäß dem in 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die erfindungsgemäße Tragstruktur 10 der Fahrzeugkarosserie mindestens einen Vorbau 30 und einen Unterbau 32 auf. Obwohl die Erfindung nachfolgend anhand des Vorbaus 30 bzw. Vorderwagens beschrieben wird, gelten die Aussagen analog auch für den Hinterbau bzw. Hinterwagen eines Fahrzeugs.
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Der Vorbau 30 der Tragstruktur 10 umfasst zumindest zwei Längsträger 34, zwei Querträger 36, zwei Domstreben 38, die mit einer Querstrebe 40 und zwei Federbeinaufnahmeeinheiten 16 verbunden sind, zwei A-Säulen 26 und einen Scheibenquerträger 28. Der Unterbau 32 der Tragstruktur 10 umfasst zumindest zwei in Richtung einer Fahrzeuglängsachse 12 verlaufende Schweller 14. An den Vorbau 30 der Tragstruktur 10 schließt sich eine Fahrgastzelle 42 an.
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Um eine Tragstruktur 10 einer Fahrzeugkarosserie anzugeben, die bei einfacher und kostengünstiger Konstruktion eine ausreichende Steifigkeit, insbesondere im Bereich des Vorbaus 30 aufweist, ist erfindungsgemäß die Versteifungsstrebe 18 zur Bildung eines Lastpfades 20 zumindest mit dem Schweller 14 und der Federbeinaufnahmeeinheit 16 verbunden. Die Tragstruktur 10 der Fahrzeugkarosserie weist beidseitig eine Versteifungsstrebe 18 auf, wovon in der 1 nur eine Versteifungsstrebe 18 dargestellt ist.
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Die Versteifungsstrebe 18 ist mit Strukturteilen 14, 16, 26, 28, 36 der Tragstruktur 10 der Fahrzeugkarosserie verbunden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Versteifungsstrebe 18 zumindest mit einem vorderen Endbereich 22 des Schwellers 14 und/oder mit einem Endbereich des Querträgers 36 und mit einem oberen Bereich 24 der Federbeinaufnahmeeinheit 16 verbunden. Zusätzlich ist die Versteifungsstrebe 18 mit einer A-Säule 26 und/oder mit einem Scheibenquerträger 28 der Fahrzeugkarosserie verbunden. Die Versteifungsstrebe 18 kann auf einfache, vorzugsweise großflächige und somit zuverlässige Weise zum Beispiel über eine Schraub-, Kleb-, Schweiß- oder Nietverbindung beziehungsweise eine Kombination aus verschiedenen Verbindungstechniken mit den Strukturteilen 14, 16, 26, 28, 36 der Tragstruktur 10 verbunden werden.
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Vorzugsweise erstreckt sich die Versteifungsstrebe 18 im Wesentlichen längs des kürzesten Weges zwischen dem vorderen Endbereich 22 des Schwellers 14 und dem oberen Bereich 24 der Federbeinaufnahmeeinheit 16. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bedeutet dies, dass die Versteifungsstrebe 18 in Richtung einer Fahrzeugquerachse 44 zur Fahrzeugmitte hin diagonal von unten nach oben verläuft.
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In vorteilhafter Weise erstreckt sich der von der Versteifungsstrebe 18 gebildete Lastpfad 20 zumindest von dem Vorbau 30 in den Unterbau 32 der Fahrzeugkarosserie.
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Vorzugsweise ist die Versteifungsstrebe 18 im Wesentlichen als Hohlprofil ausgebildet und kann aus mehreren miteinander verbundenen Profilelementen bestehen. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Versteifungsstrebe 18 als einstöckiges Bauteil ausgebildet. In vorteilhafter Weise kann die Versteifungsstrebe 18 mit einem geringen Querschnitt ausgeführt sein, da an der Versteifungsstrebe 18 in der Regel nur Zug- und Drucklasten anliegen.
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Derartige Versteifungsstreben 18 lassen sich in einer Vielzahl verschiedener Fahrzeuge einsetzen, so kann die erfindungsgemäße Tragstruktur 10 nicht nur in klassischen Personenkraftfahrzeugen, sondern beispielsweise auch in Omnibussen oder Lastkraftwagen eingesetzt werden.
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Insbesondere bei Sportwagen ist die Anordnung der erfindungsgemäßen Versteifungsstrebe besonders vorteilhaft, da bei diesen Fahrzeugen eine große Stabilität der Karosserie und dementsprechend sehr steife Schweller notwendig sind. Insbesondere kann bei Motorsportfahrzeugen mit einer so genannten Radhausentlüftung, bei welchen konstruktionsbedingt die Schweller im Bereich der A-Säule einen minimierten Querschnitt aufweisen, mit der erfindungsgemäßen Versteifungsstrebe der auf Grund der Querschnittsminimierung auftretende Steifigkeitsverlust des Schwellers kompensiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Tragstruktur
- 12
- Fahrzeuglängsachse
- 14
- Schweller
- 16
- Federbeinaufnahmeeinheit
- 18
- Versteifungsstrebe
- 20
- Lastpfad
- 22
- vorderer Endbereich (Schweller)
- 24
- oberer Bereich (Federbeinaufnahmeeinheit)
- 26
- A-Säule
- 28
- Scheibenquerträger
- 30
- Vorbau
- 32
- Unterbau
- 34
- Längsträger
- 36
- Querträger
- 38
- Domstrebe
- 40
- Querstrebe
- 42
- Fahrgastzelle
- 44
- Fahrzeugquerachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19928588 B4 [0002]
- DE 102006055730 A1 [0003]
