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Die Erfindung betrifft eine Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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In der Automobilindustrie werden an die Karosseriestruktur beziehungsweise an die Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie hohe Anforderungen gestellt. Insbesondere muss die Tragstruktur eine Steifigkeit aufweisen, die bei einem Unfall beziehungsweise Crash die Beschädigung des Fahrzeuges und die Gefährdung der Insassen minimiert. Zu diesem Zweck ist es bekannt, die Krafteinleitung, die in einem Crashfall auftritt, gezielt zu steuern beziehungsweise zu verteilen. Hierfür kann beispielsweise eine Tragstruktur vorgesehen sein, deren Rückwandeinheit mit einem Mitteltunnel bzw. einer Bodenstruktur der Fahrzeugkarosserie verbunden ist und somit einen zwischen Bodenstruktur und Rückwandeinheit verlaufenden Lastpfad zur Leitung von Kräften ausbildet.
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In der Offenlegungsschrift
DE 10 2008 036 176 A1 wird beispielsweise eine Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie beschrieben, welche zumindest einen Mitteltunnel und eine Rückwandeinheit umfasst, welche unter Ausbilden mindestens eines Lastpfades zumindest mit dem Mitteltunnel verbunden ist. Hierbei sind sowohl der Mitteltunnel als auch die Rückwandeinheit Teil einer Bodenstruktur, die zwei Seitenteile, den zwischen den Seitenteilen angeordneten Mitteltunnel, wenigstens zwei sich auf den Seitenteilen befindliche Sitzquerträger und die Rückwand aufweist. Zur Erhöhung der Steifigkeit der Tragstruktur besteht die Bodenstruktur aus einem Teil. Dies bedeutet, dass die Seitenteile, der Mitteltunnel, die Sitzquerträger und die Rückwand einteilig ausgebildet sind.
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In der Patentschrift
DE 10 2006 015 416 B4 wird ebenfalls eine Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie beschrieben, welche zumindest eine Rückwandeinheit und eine Mittelbodenstruktureinheit umfasst, welche zwei Seitenteile, einen zwischen den Seitenteilen angeordneten Mitteltunnel und einen sich auf den Seitenteilen befindlichen Sitzquerträger aufweist. Die Rückwandeinheit ist unter Ausbilden mindestens eines Lastpfades zumindest mit dem Mitteltunnel der Mittelbodenstruktureinheit verbunden.
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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 der Rückwandeinheit, 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 einer Rückwandeinheit, aufweist, weist die Rückwandeinheit eine Stützeinheit auf, die zum Ausbilden eines zweiten Lastpfades mit dem Mitteltunnel der Tragstruktur verbunden ist. In vorteilhafter Weise wird durch die Bereitstellung der Stützeinheit bzw. des zweiten Lastpfades eine konstruktiv einfache Vorrichtung zur Erhöhung der Steifigkeit der Tragstruktur realisierbar, über welche eine verbesserte Einleitung von auftretenden Belastungen in die Tragstruktur und eine gleichmäßigere Verteilung dieser Belastungen in der Tragstruktur erfolgen kann. Vorzugsweise sind hierdurch auftretende Belastungen in beide Lastpfade der Tragstruktur einleitbar. Insbesondere bei Beanspruchung des Mitteltunnels auf Torsion, erfolgt eine Weiterleitung der entstehenden Spannungen aus dem Mitteltunnel über die Stützeinheit in die Rückwandeinheit. In besonders vorteilhafter Weise resultiert hieraus eine Reduktion der Torsions-Lasten im Mitteltunnel. Über die erfindungsgemäße Stützeinheit können in baulich einfacher und kostengünstiger Weise auftretende Belastungen vorzugsweise definiert abgebaut und/oder an die Rückwandeinheit weitergeleitet werden, um die Steifigkeit der Fahrzeugkarosserie zu verbessern. In vorteilhafter Weise erhöht dieses zusätzliche Stützeinheit insbesondere die Steifigkeit der Karosseriestruktur zwischen der Fahrgastzelle und dem Hinterwagen, so dass die Fahrzeuginsassen auf im Falle eines Heckaufpralls besser geschützt sind. Im Ergebnis lässt sich somit ein verbesserter Insassenschutz des Kraftfahrzeugs dadurch realisieren, dass der Mitteltunnel im Falle eines Crashs oder bei während des Fahrbetriebs auftretenden Belastungen besser zur Verzehrung bzw. zur Weiterleitung von Energie insbesondere um die Fahrgastzelle herum in den Bereich der Rückwandeinheit der Tragstruktur herangezogen werden kann.
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In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Tragstruktur ist die Stützeinheit als mindestens eine Strebe und/oder als mindestens ein Blechelement ausgebildet. In vorteilhafter Weise ist hierdurch die Stützeinheit 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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In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Tragstruktur erstreckt sich die Stützeinheit im Wesentlichen in Richtung einer Fahrzeuglängsachse. In vorteilhafter Weise sind hierdurch die in der Stützeinheit auftretenden Lasten auf Zug-Druck-Kräfte begrenzt. Hierdurch wird ein Einknicken und ein Verbiegen der Stützeinheit verhindert. Dadurch erhöht sich die Belastbarkeit und die Steifigkeit der Stützeinheit.
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In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Tragstruktur ist die Stützeinheit zumindest mit einem unteren Bereich der Rückwandeinheit und einem hinteren Endbereich des Mitteltunnels verbunden. In vorteilhafter Weise wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eine Verbesserung der Krafteinleitung in die Tragstruktur erzielt. Vorzugsweise ist die Stützeinheit so mit den Strukturteilen der Tragstruktur verbunden, dass die Tragstruktur die weitergeleitete Energie möglichst großflächig aufnehmen kann. Vorzugsweise trägt die Stützeinheit dazu bei, dass selbst bei hohen Belastungen der Mitteltunnel gar nicht beziehungsweise weniger auf Torsion belastet wird, indem die Torsionslast über die Stützeinheit in die Rückwandeinheit weitergeleitet und in der Rückwandeinheit aufgenommen wird. In vorteilhafter Weise ist hierdurch die Karosseriesteifigkeit erhöht.
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In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Tragstruktur ist die Rückwandeinheit zusätzlich zumindest mit einem Sitzquerträger und/oder einer B-Säule und/oder einer Dachstruktureinheit der Tragstruktur verbunden. In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Tragstruktur ist der Mitteltunnel zusätzlich zumindest mit dem Sitzquerträger und/oder einer Bodenstruktureinheit der Tragstruktur verbunden. In vorteilhafter Weise stehen mehrere Strukturbauteile der Tragstruktur zur Weiterleitung von nicht absorbierter Energie in die Tragstruktur der Fahrzeugkarosserie zur Verfügung. Durch diese zusätzliche Verbindungen der Rückwandeinheit bzw. des Mitteltunnels mit der Tragstruktur wird im Falle einer Belastung die Fahrgastzelle entlastet und die Sicherheit der Fahrzeuginsassen erhöht.
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Bevorzugt erstreckt sich der erste Lastpfad zumindest von einer Bodenstruktureinheit bis in die Rückwandeinheit und/oder eine Dachstruktureinheit der Fahrzeugkarosserie. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht im Falle einer auftretenden Belastung auf einfache Weise eine sichere Einleitung und Weiterleitung von in Richtung einer Fahrzeughochachse auf die Fahrzeugkarosserie einwirkender Energie in die Tragstruktur.
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Vorzugsweise erstreckt sich der zweite von der Stützeinheit gebildete Lastpfad zumindest von dem Mitteltunnel und/oder der Bodenstruktureinheit der Fahrzeugkarosserie in die Rückwandeinheit. In vorteilhafter Weise verringert sich die Belastung der Fahrgastzelle durch auftretende Torsionskräfte durch die verbesserte Verstärkung der Tragstruktur und der Möglichkeit der Umlenkung bzw. Weiterleitung der nicht absorbierten Kräfte über den zweiten Lastpfad in den Mitteltunnel und/oder die Bodenstruktur der Fahrzeugkarosserie.
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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 perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie mit einer Rückwandeinheit und einem unter Ausbilden eines ersten Lastpfades mit der Rückwandeinheit verbundenen Mitteltunnel, der eine Stützeinheit aufweist, die zum Ausbilden eines zweiten Lastpfades mit der Rückwandeinheit der Tragstruktur verbunden ist,
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2 eine Teilschnittdarstellung der Tragstruktur aus 1 mit einer ersten Ausführungsform der Stützeinheit, wobei die Stützeinheit als mindestens eine Strebe ausgeführt ist,
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3 einen Teilschnittdarstellung der Tragstruktur aus 1 mit einer weiten Ausführungsform der Stützeinheit, wobei die Stützeinheit als mindestens ein Blechelement ausgeführt ist, und
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4 eine Schnittdarstellung der Tragstruktur aus 1 mit der als mindestens ein Blechelement ausgeführten Stützeinheit.
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Wie aus 1 bis 4 ersichtlich ist, weisen Ausführungsformen einer Tragstruktur 10 einer Fahrzeugkarosserie zumindest eine Dachstruktureinheit 32 mit zumindest einem Dachrahmen 36, eine Bodenstruktureinheit 34 mit zwei Schwellern 38 und einem Mitteltunnel 12, zwei A-Säulen 40 und zwei B-Säulen 30, eine Rückwandeinheit 14, und eine zwischen Dachstruktureinheit 32 und Bodenstruktureinheit 34 sowie zwischen A-Säulen 40 und B-Säulen 30 bzw. Rückwandeinheit 14 angeordnete Fahrgastzelle 42 auf. Die Rückwandeinheit 14 ist unter Ausbilden mindestens eines ersten Lastpfades 16 zumindest mit dem Mitteltunnel 12 verbunden.
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Um eine Tragstruktur 10 einer Fahrzeugkarosserie anzugeben, die bei einfacher und kostengünstiger Konstruktion eine ausreichende Steifigkeit, insbesondere im Bereich der Rückwandeinheit 14, aufweist, umfasst die Rückwandeinheit 14 erfindungsgemäß eine Stützeinheit 18, die zum Ausbilden eines zweiten Lastpfades 20 mit dem Mitteltunnel 12 der Tragstruktur 10 verbunden ist.
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Vorzugsweise ist die Stützeinheit 18 gemäß 2 als mindestens eine Strebe 18a und/oder gemäß 1, 3 und 4 als mindestens ein Blechelement 18b ausgebildet. Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, umfasst die Stützeinheit 18 im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei in Richtung einer Querachse 44 voneinander beabstandete Blechelemente 18b. Bevorzugt erstreckt sich die Stützeinheit 18 bzw. die mindestens eine Strebe 18a und/oder das mindestens eine Blechelement 18b im Wesentlichen in Richtung einer Fahrzeuglängsachse 22.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße Stützeinheit 18 zumindest mit einem unteren Bereich 24 der Rückwandeinheit 14 und einem hinteren Endbereich 26 des Mitteltunnels 12 verbunden. Die Verbindung der Stützeinheit mit der Rückwandeinheit 14 und dem Mitteltunnel 12 kann über eine Schraub-, Kleb-, Schweiß- oder Nietverbindung beziehungsweise eine Kombination aus verschiedenen Verbindungstechniken erfolgen. Des Weiteren ist auch eine einteilige Ausführung dieser Strukturbauteile 12, 14, 18 möglich.
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Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, erstreckt sich die mindestens eine Strebe 18a vorzugsweise im Wesentlichen längs des kürzesten Weges zwischen dem unteren Bereich 24 der Rückwandeinheit 14 und dem hinteren Endbereich 26 des Mitteltunnels 12.
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Wie aus 3 weiter ersichtlich ist, ist das mindestens eine Blechelement 18b vorzugsweise als Dreieck ausgeführt, dessen erste Seite 18b.1 an dem hinteren Endbereich 26 des Mitteltunnels 12 und dessen zweite Seite 18b.2 an dem unteren Bereich 24 der Rückwandeinheit 14 anliegt.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Rückwandeinheit 14 zusätzlich zumindest mit einem Sitzquerträger 28 und/oder einer B-Säule 30 und/oder einer Dachstruktureinheit 32 der Tragstruktur 10 verbunden. Die Rückwandeinheit 14 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 28, 30, 32 der Tragstruktur 10 verbunden werden.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Mitteltunnel 12 zusätzlich zumindest mit dem Sitzquerträger 28 und/oder einer Bodenstruktureinheit 34 der Tragstruktur 10 verbunden. Der Mitteltunnel 12 kann analog zur Rückwandeinheit 14 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 28, 34 der Tragstruktur 10 verbunden werden.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erstreckt sich der erste Lastpfad 16 vorzugsweise zumindest von der Bodenstruktureinheit 34 bis in die Rückwandeinheit 14 und/oder die Dachstruktureinheit 32 der Fahrzeugkarosserie. Der zweite von der Stützeinheit 18 gebildete Lastpfad 20 erstreckt sich vorzugsweise zumindest von dem Mitteltunnel 12 und/oder der Bodenstruktureinheit 34 der Fahrzeugkarosserie in die Rückwandeinheit 14.
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Derartige Stützeinheiten 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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Bezugszeichenliste
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- 10
- Tragstruktur
- 12
- Mitteltunnel
- 14
- Rückwandeinheit
- 16
- erster Lastpfad
- 18
- Stützeinheit
- 18a
- Strebe
- 18b
- Blechelement
- 18b.1
- erste Seite
- 18b.2
- zweite Seite
- 20
- zweiter Lastpfad
- 22
- Fahrzeuglängsachse
- 24
- unterer Bereich (Rückwandeinheit)
- 26
- hinterer Endbereich (Mitteltunnel)
- 28
- Sitzquerträger
- 30
- B-Säule
- 32
- Dachstruktureinheit
- 34
- Bodenstruktureinheit
- 36
- Dachrahmen
- 38
- Schweller
- 40
- A-Säule
- 42
- Fahrgastzelle
- 44
- Querachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008036176 A1 [0003]
- DE 102006015416 B4 [0004]
