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Die Erfindung betrifft eine Karosserie eines Personenkraftwagens gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bodengruppen für PKW-Karosserien, speziell Vorbaustrukturen der selbigen, werden im Falle eines Frontalunfalls der Personenkraftwagen stark beansprucht. Allgemein bekannt ist es, dass die Unfallenergie über verschiedene Lastpfade in der Rohbaustruktur, welche Längs- und Querträger umfasst, abgebaut wird. Hierbei ist das Ziel, Fahrzeuginsassen, je nach Fahrzeugarchitektur, zumindest im Wesentlichen ideal zu schützen. Bei einem versetzen Frontalaufprall des Personenkraftwagens auf eine Barriere werden vordere und seitliche Längsträgerstrukturen unterschiedlich belastet und führen teilweise zu Intrusionen der Fahrgastzelle im Bereich der Cockpit-Stirnwand und des Insassen-Fußraums.
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Bei Personenkraftwagen, bei welchen ein Antriebsaggregat, welches beispielsweise ein Motor oder ein Getriebe umfasst, im Vorbau beziehungsweise in der Vorbaustruktur des Personenkraftwagens angeordnet ist, bildet das Antriebsaggregat mit dessen seitlichen Anbindungen an die Längsträger eine Querverbindung zwischen den vorderen Längsträgerstrukturen. Dieser Lastpfad dient unter anderem im Falle eines Frontalaufpralls der Vermeidung einer Scherbelastung auf die Bodenstruktur der Bodengruppe und trägt damit zur Vermeidung von unerwünschten Intrusionen im Fußraum bei.
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Aus der
EP 076 934 A1 geht ein Kraftfahrzeug mit einer Längsträger aufweisenden Vorbaustruktur hervor. Die Längsträger, welche an ihrem vorderen Ende über einen ersten Querträger und im Bereich von Dämpferbeindomen mittels eines weiteren Querträgers miteinander verbunden sind, schließen an ihrem einer Fahrgastzelle zugewandten, hinteren Ende an A-Säulen der Karosserie an.
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Aus der gattungsbildenden
DE 199 43 242 A1 geht ein Kraftwagen mit einer Seitenschweller umfassenden Karosserie hervor, wobei die Seitenschweller an ihrem vorderen Ende mittels eines im Bereich des Fahrzeugbodens angeordneten Querträgerelement verbunden sind.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Karosserie eines Personenkraftwagens, insbesondere mit Heckantriebsaggregat, bereitzustellen, mittels welcher die Verletzungsgefahr für Fahrzeuginsassen insbesondere im Fußraum besonderes gering gehalten werden kann bei gleichzeitiger Realisierung einer nur geringen Erstreckung der Vorbaustruktur des Personenkraftwagens in Fahrzeuglängsrichtung.
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Diese Aufgabe wird durch eine Karosserie eines Personenkraftwagens, insbesondere mit Heckantriebsaggregat, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Eine solche Karosserie eines Personenkraftwagens, insbesondere mit Heckantriebsaggregat, umfasst zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete und sich im Bereich eines Fahrzeugbodens und somit eines Fußraums eines Fahrers beziehungsweise eines Beifahrers des Personenkraftwagens zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Längsträgerelemente, welche auch als Seitenschweller bezeichnet werden. Weiterhin ist wenigstens ein sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckendes Querträgerelement vorgesehen, welches an den jeweiligen Seitenschwellern festgelegt ist. Bei dem Querträgerelement kann es sich um eine Strebe handeln. Durch das Querträgerelement ist eine zusätzliche Querstruktur der Vorbaustruktur gebildet, die eine direkte Querverbindung, das heißt eine direkte sich zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Verbindung zwischen den Seitenschwellern bildet. Vorteilhafterweise ist das Querträgerelement zumindest teilweise, insbesondere vollständig, unterhalb eines Bodenelements, insbesondere eines Bodenblechs, des Fahrzeugbodens angeordnet. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Querträgerelement im Bereich in Fahrzeuglängsrichtung vorderer Stirnseiten der Seitenschweller angeordnet und festgelegt ist, sodass das Querträgerelement mit Vorderkanten der Seitenschweller der Karosserie die direkte Querverbindung zwischen den Seitenschwellernbildet.
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Durch diese Querverbindung der Seitenschweller über das Querträgerelement ist ein zusätzlicher Lastpfad geschaffen, durch welchen bei einer Krafteinleitung in die Seitenschweller und Längsträgerstrukturen, zum Beispiel bei einem versetzten Frontalaufprall des Personenkraftwagens auf eine Barriere, seitliche, äußere Kraftpfade in den Seitenschwellernbeidseitig besonders vorteilhaft aktiviert werden. Dadurch kann das Scherverhalten des Fahrzeugbodens und einer durch diesen dargestellten Bodenstruktur des Personenkraftwagens insbesondere im Bereich des Fußraums der Fahrzeuginsassen besonders gering gehalten werden. Ferner können Intrusionen der Fahrgastzelle insbesondere im Bereich des Fußraumes minimiert werden.
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Somit ermöglicht die erfindungsgemäße Karosserie die Darstellung einer sehr hohen Unfallsicherheit bei gleichzeitiger Realisierung einer sehr geringen Erstreckung des Vorbaus in Fahrzeuglängsrichtung, woraus eine besonders geringe Fahrzeuglänge des Personenkraftwagens resultiert. Durch die erfindungsgemäße Karosserie ist insbesondere ein besonders vorteilhaftes Heckantriebskonzept für Personenkraftwagen, insbesondere für Kleinwagen darstellbar, welche auch mehr als zwei Sitzplätze für Fahrzeuginsassen aufweisen können.
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Um die seitlichen Längsträgerelemente, das heißt die Seitenschweller bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung der Vorbaustruktur, insbesondere bei dem versetzten Frontalaufprall, zumindest im Wesentlichen optimal wirken zu lassen, ist durch die Querverbindung der Seitenschweller über das Querträgerelement vorteilhafterweise ein vorderer Kraftknoten der erfindungsgemäßen Karosserie gebildet.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung sind wenigstens ein zusätzliches Stegblech und/oder wenigstens ein Verstärkungselement vorgesehen, mittels welchem die Vorbaustruktur und insbesondere die Querstruktur aus den Seitenschwellern und dem Querträgerelement verstärkt und zusätzlich stabilisiert ist. Das Verstärkungselement kann sich dabei vorteilhafterweise in einem durch das Querträgerelement und einem der Seitenschweller gebildeten Eckbereich über Eck erstrecken und einerseits an dem einen Seitenschweller und andererseits an dem Querträgerelement festgelegt sein. Dadurch ist die Vorbaustruktur beziehungsweise die Querstruktur besonders vorteilhaft ausgesteift und stabilisiert.
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Bei der Karosserie des Personenkraftwagens kann vorgesehen sein, dass das Querträgerelement beziehungsweise die durch dieses dargestellte Querstruktur mit dem Rohbau der Karosserie rohbaufest gefügt ist. Alternativ ist es möglich, dass das Querträgerelement als lösbares und mit der Karosserie fest verbundenes Montageteil ausgebildet ist.
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Ist das Querträgerelement zumindest teilweise, insbesondere überwiegend, unterhalb des Bodenelements, insbesondere des Bodenblechs, des Fahrzeugbodens angeordnet, so steht ein besonders großer nutzbarer Fußraum für den Fahrer beziehungsweise für den Beifahrer des Personenkraftwagens zu Verfügung.
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Vorteilhafterweise dient die durch das Querträgerelement und die Seitenschweller gebildete Querstruktur im Falle eines Frontalaufpralls des Personenkraftwagens auf eine Barriere zusätzlich zu einer besonders frühzeitigen Abstützung von Vorderrädern des Personenkraftwagens, so dass unerwünschte Intrusionen der Fahrgastzelle vermieden werden.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Querstruktur durch wenigstens ein weiteres Querträgerelement ergänzt ist, sodass eine weitere Querstruktur gebildet ist. Das weitere Querträgerelement beziehungsweise die weitere Querstruktur ist vorteilhafterweise bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung auf Höhe einer vorderen Stirnwand der Karosserie angeordnet. Das weitere Querträgerelement ist bevorzugt über zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete weitere Längsträgerelemente mit dem ersten Querträgerelement verbunden. Dabei sind die voneinander beabstandeten, weiteren Längsträgerelemente bevorzugt über das weitere Querträgerelement miteinander verbunden. Durch die weitere Querstruktur ist vorteilhafterweise ein weiterer Lastpfad zwischen den weiteren Längsträgerelementen und einem Mitteltunnel der Karosserie gebildet, wodurch ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten realisiert ist.
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Die ersten Längsträgerelemente, das heißt die Seitenschweller sind vorteilhafterweise mit zusätzlichen Verlängerungen ergänzt, wodurch sie stabilisiert werden. Diese Verlängerungen, welche durch die weiteren Längsträgerelemente gebildet sein können, verlaufen bevorzugt ober- und/oder unterhalb des Bodenelements, insbesondere des Bodenblechs, des Fahrzeugbodens.
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Vorteilhafterweise werden die ersten Längsträgerelemente mittels der zusätzlichen Verlängerungen (der weiteren Längsträgerelementen) stabilisiert und bilden mit diesen eine direkte Verbindung mit Sitzquerträgern. Dadurch ist ein zusätzlicher Lastpfad zur Stabilisierung der Fahrgastzelle gebildet. Dies kommt dem Unfallverhalten des Personenkraftwagens weiterhin zugute.
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Die insbesondere durch das erste Querträgerelement gebildete erste Querträgerstruktur im Bereich des Fußraums der Personenkraftwagenkarosserie dient zur Optimierung des Unfallverhaltens des Personenkraftwagens und insbesondere des Fahrzeugbodens insbesondere hinsichtlich der Scherwirkung bei einem versetzten Frontalaufprall auf eine Barriere und erweist sich insbesondere vorteilhaft für Fahrzeuge beziehungsweise Personenkraftwagen mit einem Heckantriebsaggregat, da bei derartigen Personenkraftwagen das die Längsträgerelemente im Vorderwagenbereich miteinander verbindenden Antriebsaggregat nicht vorgesehen sondern im Hinterwagenbereich angeordnet ist. Die Querträgerstrukturen stellen somit eine Strukturoptimierung zum Schutz der Fahrzeuginsassen im Falle eines Frontalaufpralls auf eine Barriere dar, insbesondere für solche Bodengruppen bei Personenkraftwagen ohne vorn eingebautes Antriebsaggregat (Motor und/oder Getriebe).
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigt:
- 1 eine schematische Unteransicht eines Rohbaus einer Karosserie eines Personenkraftwagens mit einer Vorbaustruktur mit zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandeten Längsträgerelementen, welche über ein Querträgerelement miteinander verbunden sind, das beidenends an den jeweiligen Längsträgerelementen festgelegt ist;
- 2 eine schematische Perspektivansicht des Rohbaus der Karosserie gemäß 1;
- 3 eine weitere schematische Perspektivansicht des Rohbaus der Karosserie gemäß 1 und 2;
- 4 eine schematische Schnittansicht des Rohbaus gemäß den 1 bis 3;
- 5 eine weitere schematische Längsschnittansicht des Rohbaus gemäß den 1 bis 4;
- 6 eine weitere schematische Schnittansicht des Rohbaus gemäß den 1 bis 5;
- 7 a-I jeweils eine schematische Unteransicht einer alternativen Ausführungsform des Rohbaus mit der Vorbaustruktur gemäß den 1 bis 6.
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Die 1 zeigt einen Rohbau 10 einer Karosserie eines Personenkraftwagens mit einer Vorbaustruktur 12. Der Personenkraftwagen weist dabei ein Heckantriebsaggregat auf. Mit anderen Worten ist ein Antriebsmotor zum Antreiben des Personenkraftwagens vorgesehen, welcher nicht in einem Vorderwagenbereich und damit nicht im Bereich der Vorbaustruktur 12, sondern im Bereich eines Hecks des Personenkraftwagens angeordnet ist.
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Die Vorbaustruktur 12 umfasst zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete, mit dem Bezugszeichen 14 versehene Seitenschweller des Rohbaus 10, welche im Folgenden als Längsträgerelemente 14 bezeichnet werden. Die Vorbaustruktur 12 umfasst ferner ein sich zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckendes Querträgerelement 16, welches beidenends an den jeweiligen Längsträgerelementen 14 festgelegt ist.
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In der 1 ist durch Richtungspfeile 18 eine unfallbedingte Kraftbeaufschlagung des Rohbaus 10 angedeutet, zu der es beispielsweise bei einem Frontalaufprall des Personenkraftwagens auf eine Barriere kommt. Durch das Querträgerelement 16 und dessen Festlegung an den Längsträgerelementen 14 ist eine Querstruktur gebildet, durch welche eine direkte Querverbindung zwischen den Längsträgerelementen 14 des Rohbaus 10 unterhalb eines Bodenblechs 20 eines Fahrzeugbodens 22 des Rohbaus 10 geschaffen ist. Die Querstruktur ist dabei im Bereich eines Fahrzeuginsassenfußraums angeordnet und führt dazu, dass bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung die beidseitigen Längsträgerelemente 14 vorteilhaft aktiviert werden und somit Aufprallenergie aufnehmen können. Die so gebildete Querstruktur dient somit zur Optimierung insbesondere des Scherverhaltens des Fahrzeugbodens 22 im Falle eines Unfalls, so dass die Insassenbelastung besonders gering gehalten werden kann und gleichzeitig ein großer nutzbarer Fußraum für die Fahrzeuginsassen zu Verfügung steht.
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Im Speziellen wird über die Querstruktur ein besonders vorteilhaftes Mitwirken beider seitlicher Längsträgerelemente 14 und damit beider seitlicher Schwellerstrukturen des Rohbaus 10 gewährleistet, was insbesondere bei einer einseitigen Belastung, so zum Beispiel bei einem versetzen Frontalaufprall des Personenkraftwagens auf eine Barriere, in Verbindung mit der Anordnung des Antriebsaggregats im Heck des Personenkraftwagens von Vorteil ist.
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Durch eine optimierte geometrische Ausgestaltung der Querstruktur kann dabei ein maximaler Bauraum geschaffen werden, um wenigstens einen Energiespeicher wie beispielsweise einen Kraftstofftrank, eine Batterie oder eine anderweitige Energiequelle für das Antriebsaggregat bereitzustellen. Die Querstruktur dient auch zu einer besonders frühzeitigen Abstützung von Vorderrädern 24 des Personenkraftwagens, so dass eine unerwünscht starke Intrusion der Fahrgastzelle vermieden wird.
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Wie der 1 zu entnehmen ist, ist die Querstruktur durch Verstärkungen 26 weiter stabilisiert. Die Verstärkungen 26 sind dabei in jeweiligen Eckbereichen angeordnet und erstrecken sich über Eck.
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Darüber hinaus sind bei der Vorbaustruktur 12 weitere Längsträgerelemente 28 vorgesehen, welche am Querträgerelement 16 festgelegt sind und durch welche vordere Längsträgerstrukturen gebildet sind. Die weiteren Längsträgerelemente 28 sind in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandet und über ein weiteres Querträgerelement 30 miteinander verbunden. Mit anderen Worten ist das weitere Querträgerelement 30 zusätzlich zum ersten Querträgerelement 16 vorgesehen, wobei das weitere Querträgerelement 30 beidenends an den jeweiligen weiteren Längsträgerelementen 28 festgelegt ist.
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An die weiteren Längsträgerelement 28e schließt sich nach vorne hin ein sich zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckender Biegequerträger 32 an, über welchen Aufprallenergie in die weiteren Längsträgerelemente 28 und darüber in das erste Querträgerelement 16 eingeleitet werden können. Durch das weitere Querträgerelement 30 ist eine weitere Querstruktur gebildet, die im Bereich einer vorderen Stirnwand 29 des Rohbaus 10 angeordnet ist. Die Richtungspfeile 18 charakterisieren dabei Hauptlastpfade bei dem Frontalaufprall des Personenkraftwagens auf die Barriere.
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Die 2 und 3 verdeutlichen die Verbindung der vorderen Längsträgerstrukturen und der seitlichen Schwellerstrukturen über die Querstruktur mit dem Querträgerelement 16. Der 3 besonders deutlich zu entnehmen ist ein Mitteltunnel 34 des Rohbaus 10, welcher ebenfalls zur Stabilität des Rohbaus 10 beiträgt. Die insbesondere durch das weitere Querträgerelement 30 gebildete weitere Querstruktur im Bereich der vorderen Stirnwand 29 bildet dabei einen weiteren Lastpfad zwischen den weiteren Längsträgerelementen 28 und dem Mitteltunnel 34.
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In den 2 und 3 sind auch Sitzquerträger 36 dargestellt, welche zur Befestigung jeweiliger Fahrzeugsitze dienen. Die erste Querstruktur ist dabei mit zusätzlichen Verlängerungen 38 ergänzt, wodurch sie stabilisiert. Vorteilhafterweise bildet die erste Querstruktur mit den Sitzquerträgern 36 eine direkte Verbindung, wodurch ein zusätzlicher Lastpfad zur Stabilisierung der Fahrgastzelle entsteht. Die Verlängerungen 38 können dabei in Fahrzeughochrichtung ober- und/oder unterhalb des Bodenblechs 20 angeordnet sein.
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Wie den 4 bis 6 zu entnehmen ist, sind die Querstrukturen vorteilhafterweise derart angeordnet, dass der Fußraum für den Fahrer beziehungsweise Beifahrer des Personenkraftwagens nicht oder nur sehr geringfügig beeinträchtigt wird und nach wie vor ein besonders großer Fußraum zur Verfügung steht. 4 zeigt dabei eine Schnittansicht in Fahrzeuglängsrichtung in einem Mittenbereich, während 5 eine Schnittansicht in Fahrzeuglängsrichtung durch den Hauptlastpfad zeigt. 6 zeigt eine Querschnittsansicht der Vorbaustruktur 12. 7 a-I zeigen unterschiedliche Ausführungsformen der Vorbaustruktur 12.
