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Die Erfindung betrifft eine Karosserie für einen Personenkraftwagen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus dem Serienfahrzeugbau von Personenkraftwagen ist bereits eine Vielzahl von Karosserien bekannt. Insbesondere bei kleinen Fahrzeugen wie Kompaktfahrzeugen ist es regelmäßig ein großes Problem, die Vorbaustruktur der Karosserie so auszulegen, dass diese eine größtmögliche Sicherheit für die Fahrzeuginsassen und auch für den Unfallpartner im Falle einer Kollision bietet. Heutzutage ist es dabei gängig, jeweilige Längsträger auf übereinander angeordneten Längsträgerebenen vorzusehen, wobei die Längsträger der mittleren Längsträgerebene, welche üblicherweise auch als Hauptlängsträger bezeichnet werden, über jeweilige Knotenbereiche an einem im Bereich einer vorderen Stirnwand verlaufenden Querträger abgestützt sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Karosserie für einen Personenkraftwagen der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einer Kollision im Bereich der Vorbaustruktur eine größtmögliche Sicherheit für die Fahrzeuginsassen gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Karosserie für einen Personenkraftwagen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
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Um eine Karosserie für einen Personenkraftwagen der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine Vorbaustruktur aufweist, die im Falle einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung eine maximale Sicherheit für die Fahrzeuginsassen gewährleistet, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Längsträger der mittleren Längsträgerebene und/oder der Querträger, der im Bereich der vorderen Stirnwand verläuft, in den jeweiligen Knotenbereichen einen aufgeweiteten Querschnitt aufweisen. Derartige Knotenbereiche ermöglichen eine erhebliche Steigerung der Steifigkeit in denjenigen Endbereichen, in welchen die Längsträger der mittleren Längsträgerebene am korrespondierenden Querträger abgestützt sind. Hierdurch wird beispielsweise ein vorzeitiges Versagen der Vorbaustruktur bzw. der jeweiligen Längsträger der mittleren Längsträgerebene infolge eine ungeplanten Einknickens, Kollabierens oder dergleichen wirkungsvoll vermieden. Des Weiteren tragen die Knotenbereiche dazu bei, dass eine optimale Deformationsreihenfolge erreicht wird, so dass ein Maximum an Aufprallenergie verzehrt werden kann. Somit kann insgesamt eine Vorbaustruktur bei kürzerer Vorbaulänge geschaffen werden, welche in optimaler Weise die technischen und gesetzlichen Anforderungen erfüllt, und zwar insbesondere auch bei quer eingebauten Antriebsaggregaten mit konventionellem oder alternativem Antrieb. Insgesamt wird somit eine effiziente Energieumsetzung bei kompaktem Bauraum und niedrigen Insassenbeschleunigungen im Falle einer Kollision erreicht.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich dabei als vorteilhaft gezeigt, wenn in dem jeweiligen Knotenbereichen zwischen den Längsträgern der mittleren Längsträgerebene und dem Querträger jeweilige Verstärkungen angeordnet sind. Hierdurch kann gezielt eine entsprechende Steifigkeitserhöhung in den jeweiligen Knotenbereichen umgesetzt werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass im Bereich eines Mitteltunnels eines Hauptbodens jeweilige Verstärkungen angeordnet sind, über welche der Querträger abgestützt ist. Hierdurch wird das Kollabieren des Querträgerprofils bei einer entsprechend hohen Kraftbeaufschlagung vermieden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist im Bereich der unteren Längsträgerebene ein Integralträger angeordnet, welcher mit hinteren Befestigungskonsolen unterhalb des Fahrzeugbodens befestigt ist. Somit bildet der Integralträger einen Teil der unteren Längsträgerebene, wobei es sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zudem vorteilhaft gezeigt hat, wenn die hinteren Befestigungskonsolen des Integralträgers an einem inneren und einem äußeren Längsträgers unterhalb des Fahrzeugbodens befestigt sind. Hierdurch ergibt sich eine besonders günstige Abstützung des Integralträgers im Bereich der unteren Längsträgerebene, so dass diese bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung auf besonders günstige Weise abgestützt ist und ihr Deformations- und Absorptionsvermögen voll entfalten kann.
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Da sich die hinteren Befestigungskonsolen somit unterhalb des Fahrzeugbodens weit hinten befinden und darüber hinaus auch vordere Befestigungskonsolen in vorteilhafter Ausgestaltung in Fahrzeuglängsrichtung etwa auf Höhe der vorderen Stirnwand befestigt sind, ergibt sich insgesamt eine zurückverlagerte Anordnung des Integralträgers, so dass vor diesem genügend Raum zur Deformation bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung zur Verfügung steht.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass ein jeweiliger Querlenker vorgesehen ist, dessen hintere Befestigungskonsolen sich bei einer entsprechenden unfallbedingten Kraftbeaufschlagung lösen. Hierdurch kann eine Verblockung im Bereich des jeweiligen Querlenkers, welche eine unfallbedingte Deformation bzw. Absorption von Aufprallenergie in der Vorbaustruktur unter Umständen negativ beeinträchtigen könnte, vermieden werden.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die jeweilige hintere Befestigungskonsole an dem zugehörigen äußeren Längsträger unterhalb des Fahrzeugbodens und an dem Integralträger befestigt ist. Hierdurch ergibt sich eine besonders günstige Abstützung des Querlenkers.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass der jeweilige Längsträger der mittleren Längsträgerebene in einen zugeordneten Längsträger des Fahrzeugbodens übergeht, welcher mit seinem oberen Ende bis zu einer seitlichen Türsäule verläuft. Ein derartiger, sich bis zur seitlichen Türsäule erstreckender jeweiliger Längsträger vermeidet auf besonders zuverlässige Weise eine übermäßige Intrusion beispielsweise eines Fahrzeugrades in die Stirnwand bzw. in die Fahrgastzelle.
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Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die jeweiligen Längsträger unterhalb des Fahrzeugbodens in ihren jeweiligen Anschlussbereichen an den Querträger bogenförmig gekrümmt ausgebildet sind. Die derartige C-förmige Ausbildung sorgt für ein besonders günstiges Ableiten der jeweiligen Längsträgerkräfte und Abstützen der Motorraumaggregate.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen.
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Diese zeigen in:
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1 eine ausschnittsweise Perspektivansicht auf eine Karosserie eines Personenkraftwagen im Bereich einer Vorbaustruktur mit jeweiligen Längsträgern von drei übereinander angeordneten Längsträgerebenen, wobei die Längsträger der mittleren Längsträgerebene über jeweilige Knotenbereiche an einem im Bereich einer vorderen Stirnwand verlaufenden Querträger abgestützt sind und wobei die Längsträger der mittleren Längsträgerebene und/oder der Querträger in den jeweiligen Knotenbereichen einen aufgeweiteten Querschnitt aufweisen;
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2 eine ausschnittsweise Unteransicht auf die Karosserie mit der Vorbaustruktur gemäß 1;
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3 eine ausschnittsweise Perspektivansicht insbesondere auf die Längsträger der mittleren Längsträgerebene mit einem vor dem Längsträgern angeordneten Querträger, welcher unter Vermittlung jeweiliger gesteckter Crashboxen an den korrespondierenden Längsträgern abgestützt ist;
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4 eine ausschnittsweise und vergrößerte Perspektivansicht auf einen der Knotenbereiche zwischen dem korrespondierenden Längsträger der mittleren Längsträgerebene und dem Querträger im Bereich der vorderen Stirnwand;
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5 eine ausschnittsweise Unteransicht auf zwei jeweilige, unterhalb des Fahrzeugbodens und seitlich eines Mitteltunnels verlaufenden Längsträger sowie auf zwei innerhalb des Mitteltunnels verlaufenden Verstärkungen, mittels welchen im Bereich der vorderen Stirnwand verlaufende Querträger ausgesteift ist;
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6 eine perspektivische Unteransicht auf die Karosserie gemäß den 1 bis 5, wobei insbesondere jeweilige innere und äußere Längsträger unterhalb des Fahrzeugbodens erkennbar sind, die in ihrem jeweiligen Anschlussbereich an den im Bereich der vorderen Stirnwand verlaufenden Querträger bogenförmig gekrümmt ausgebildet sind; und
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7 eine ausschnittsweise Unteransicht auf die Karosserie mit der Vorbaustruktur gemäß den 1 bis 6 im Bereich eines Querlenkers.
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In den 1 und 2 ist in einer ausschnittsweisen Perspektivansicht bzw. einer ausschnittsweisen Unteransicht eine Karosserie eines Personenkraftwagens im Bereich einer Vorbaustruktur 10 dargestellt. Wesentliche, im Weiteren noch näher erläuterte Bauteile dieser Vorbaustruktur 10 sind dabei in den 1 und 2 mit ausgezogenen Linien dargestellt, wohingegen dahinter liegende Bauteile insbesondere im Bereich einer Fahrgastzelle 12 der Kraftwagenkarosserie lediglich gestrichelt angedeutet sind.
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Die vorliegende Karosserie und die zugehörige Vorbaustruktur 10 sind dabei insbesondere für Kompaktfahrzeuge mit kurzer Vorbaulänge konzipiert, um die technischen und gesetzlichen Anforderungen beispielsweise im Hinblick auf Unfall- und Steifigkeitseigenschaften, insbesondere bei quer eingebauten Antriebsaggregaten mit konventionellem oder alternativem Antrieb, besonders günstig erfüllen zu können.
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Die Vorbaustruktur 10 umfasst vorliegend drei übereinander angeordnete Längsträgerebenen, nämlich eine obere Längsträgerebene A mit jeweiligen Längsträgern 14, eine mittlere Längsträgerebene B mit jeweiligen Längsträgern 16, welche auch als Hauptlängsträger bezeichnet werden, sowie eine untere Längsträgerebene C, in deren Bereich unter anderem ein im Weiteren noch weiter erläuterten Integralträger 18 angeordnet ist. Eine Vorwärtsfahrtrichtung ist mit einem Pfeil V in allen Fig. angegeben.
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Die Längsträger 16 der mittleren Längsträgerebene B sind dabei über jeweilige Knotenbereiche 20 an einem im Bereich einer vorderen Stirnwand 22, welche die Fahrgastzelle 12 nach vorne hin begrenzt bzw. von der Vorbaustruktur 10 unterteilt, verlaufenden Querträger 24 in einer im Weiteren noch näher beschriebenen Weise abgestützt.
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Wie insbesondere in 2 deutlich wird, weisen dabei die Längsträger 14 der mittleren Längsträgerebene B und/oder der Querträger 24 in den jeweiligen Knotenbereichen 20 einen aufgeweiteten bzw. vergrößerten Querschnitt auf. Mit anderen Worten sind vorliegend die Längsträger 16 so ausgestaltet, dass diese in einen vorderen Bereich einen kleineren Querschnitt aufweisen als im jeweiligen Knotenbereich 20 mit dem Querträger 24. Auch der Querträger 24 selbst ist – wie insbesondere aus 2 erkennbar ist – in einem mittleren Bereich im Querschnitt deutlich verjüngt bzw. kleiner ausgebildet als in den jeweiligen Knotenbereichen 20. Die Knotenbereiche 20 sorgen somit insbesondere für eine steife Abstützung der Längsträger 16, so dass diese bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung beispielsweise infolge einer Frontalkollision nicht in unerwünschter Weise im Anbindungsbereich an den Querträger 24 abknicken oder kollabieren.
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Wie insbesondere in Zusammenschau mit 4 erkennbar ist, welche einen der beiden Knotenbereiche 20 zwischen dem Querträger 24 und dem Längsträger 16 in einer ausschnittsweise vergrößerten Perspektivansicht zeigt, ist außerdem innerhalb eines Hohlraums des jeweiligen Längsträgers 16 eine Verstärkung 25 in Form beispielsweise eines Blechelements vorgesehen, welches sich im vorliegenden Fall im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckt. Hierdurch wird insbesondere der jeweilige Längsträger 16 zusätzlich ausgesteift, so dass dieser beispielsweise nicht einknickt. Außerdem ist aus 4 nochmals der aufgeweitete Querschnitt des Querträgers 24 im jeweiligen Knotenbereich mit dem korrespondierenden Längsträger 16 erkennbar. Der Querträger 24 ist dabei über entsprechende Blechlaschen 26 mit dem Längsträger 16 zusammengefügt.
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3 zeigt in einer ausschnittsweisen Perspektivansicht insbesondere die Längsträger 16 in der mittleren Längsträgerebene B, wobei außerdem ein vorderer, im Bereich eines Stoßfängers verlaufender Querträger 28 erkennbar ist, welcher unter Vermittlung jeweiliger Crashboxen 30 oder dergleichen Energieabsorptionselemente in den jeweiligen Längsträgern 16 abgestützt ist. Die Crashboxen 30 weisen dabei die Besonderheit auf, dass diese im Querschnitt derart an die Längsträger angepasst sind, dass sie in diese eingesteckt sind. Zudem ist aus 3 insbesondere ein jeweiliges Verbindungsjoch 32 erkennbar, mittels welchem der jeweilige Längsträger 16 mit einem vorderen Ende des jeweils oberen Längsträgers 14 verbunden ist.
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In Zusammenschau mit 6, welche in einer ausschnittsweisen Perspektivansicht von schräg unten die Karosserie im Bereich der Vorbaustruktur 10 zeigt, wird insbesondere die Gestaltung unterhalb eines Fahrzeugbodens 34 klar. Der Übersichtlichkeit halber sind auch im vorliegenden Fall entsprechende Bauteile der Karosserie, welche vorliegend nicht explizit erläutert werden, gestrichelt angedeutet.
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In Zusammenschau mit 1 ist dabei insbesondere erkennbar, dass unterhalb des Fahrzeugbodens 34 jeweils innere Längsträger 36 und jeweilige äußere Längsträger 38 vorgesehen sind. Die inneren Längsträger 36 laufen dabei angrenzend an einen Mitteltunnel 40. Die äußeren Längsträger 38 verlaufen zwischen den jeweiligen inneren Längsträgern 36 und außenseitig angeordneten Seitenschwellern 42.
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Eine Besonderheit der inneren und der äußeren Längsträger 36, 38 besteht darin, dass diese einen jeweiligen Anschlussbereich 44 an den Querträger 24 aufweisen, der im Wesentlichen jeweils bogenförmig bzw. C-förmig gestaltet ist. Der Anschlussbereich 44 des jeweiligen Längsträgers 36, 38 erstreckt sich dabei über eine erhebliche Länge vorderseitig eines Pedalbodenbereichs 46 des Fahrzeugbodens 34, in welchem die vordere Stirnwand 22 in einen Hauptboden des Fahrzeugbodens 34 übergeht. Mit anderen Worten gesagt, wird der komplette Höhenunterschied, welcher sich zwischen dem Verlauf der jeweiligen Längsträger 36, 38 unterhalb des Fahrzeugbodens 34 und der unmittelbaren Anschlussstelle an den Querträger 24 ergibt, durch den jeweiligen bogenförmigen Anschlussbereich 44 gebildet.
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Eine weitere Besonderheit besteht darin, dass der jeweilige äußere Längsträger 38 mit seinem jeweiligen oberen Ende 48 bis zu einer seitlichen Türsäule 50 – hier die jeweilige A-Säule – verläuft. Unter anderem erkennbar sind dabei jeweilige Blechelemente 54, welche die inneren Längsträger 36 im jeweiligen Anschlussbereich 44 an den Querträger 24 bilden und/oder verstärken. Außerdem erkennbar sind jeweilige, im Bereich des Mitteltunnels 40 angeordnete Verstärkungen 56, über welche der Querträger 24 zusätzlich abgestützt ist. Diese Verstärkungen 56 ragen mit ihren jeweiligen vorderen Enden in den Hohlraum des Querträgers 24 hinein und sind dazu vorgesehen, bei einer entsprechenden unfallbedingten Kraftbeaufschlagung zu vermeiden, dass das Querträgerprofil kollabiert.
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In Zusammenschau der 1 und 7 soll nun der Integralträger 18 erläutert werden: dabei ist erkennbar, dass der Integralträger 18 jeweilige hintere Befestigungskonsolen 58 umfasst, welche unterhalb des Fahrzeugbodens 34 befestigt sind. Genauer gesagt sind die jeweiligen Befestigungskonsolen 58 am jeweils korrespondierenden inneren und äußeren Längsträger 36, 38 unterhalb des Fahrzeugbodens 34 befestigt. Da sich die hinteren Befestigungskonsolen 58 weit nach hinten versetzt unterhalb des Fahrzeugbodens 34 befinden und hinter dem Anschlussbereich 44 des jeweiligen inneren bzw. äußeren Längsträgers 36, 38 fixiert sind, ergibt sich insgesamt eine rückversetzte Anordnung des Integralträgers 18, um vor diesem einen hinreichenden Raum zur Deformation bzw. Energieabsorption zu schaffen. In diesem Zusammenhang ist außerdem wichtig, dass jeweilige vordere Befestigungskonsolen 60 ebenfalls äußerst zurückversetzt angeordnet sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind dabei die vorderen Befestigungskonsolen 60 – in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet – etwa auf Höhe der Stirnwand 22 bzw. des Querträgers 24 fixiert. Somit ergibt sich vor dem Integralträger 18 ein entsprechender Deformationsbereich der unteren Längsträgerebene C, welcher im Wesentlichen durch jeweilige Längsträgerelemente 62 sowie durch ein Querträgerelement 64 gebildet wird und welcher eine im Wesentlichen U-förmige Gestalt hat.
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Aus 7 ist des Weiteren ein Querlenker 66 erkennbar, dessen hintere Befestigungskonsole 68 einerseits am äußeren Längsträger 38 und andererseits am Integralträger 18 fixiert ist. Diese Befestigungskonsole 68 ist so ausgebildet und befestigt, dass sie bei einer entsprechenden unfallbedingten Kraftbeaufschlagung ausklinkt bzw. die Anbindung sich löst.
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Insbesondere aus 2 sind außerdem jeweilige Querträgerelemente 70 dargestellt, über welche die jeweiligen Längsträger 36 und 38 unterhalb des Fahrzeugbodens 34 – in einem Abstand hinter dem Querträger 24 – untereinander verbunden sind.
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Schließlich ist in Zusammenschau der 1 und 2 ein Querträger 72 etwa auf der oberen Längsträgerebene A und unterhalb eines Querträgers 71 unterhalb des Windlaufes erkennbar, welcher die Funktion einer Domstrebe hat, über welche jeweilige Federbeindome 74 zumindest mittelbar miteinander verbunden sind. In den 1 und 2 sind überdies mit jeweiligen Pfeilen L jeweilige Lastpfade innerhalb der vorab beschriebenen Bauteile der Vorbaustruktur dargestellt.
