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Die vorliegende Erfindung betrifft den Aufbau einer Kraftfahrzeugkarosserie.
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Steifigkeit und Stabilität einer Kraftfahrzeugkarosserie ist herkömmlicherweise meist wesentlich bestimmt durch zwei Längsträger, die sich, an ihren Enden durch vordere und hintere Stoßfänger verbunden, über die gesamte Länge der Karosserie erstrecken. Bei einem Zusammenstoß müssen vordere Abschnitte dieser Längsträger und mit ihnen fest verbundene Karosserieteile in reproduzierbarer Weise nachgeben und dabei möglichst viel Stoßenergie dissipieren, um Verformungen der Fahrgastzelle gering zu halten und so die Insassen des Fahrzeugs zu schützen. Ein solcher Schutz ist um so schwieriger zu gewährleisten, je kompakter die Karosserie ist bzw. je kürzer die im Kollisionsfall vor der Fahrgastzelle zur Verfügung stehende Knautschzone ist.
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Aus
DE 196 32 712 A1 ist eine Kraftfahrzeugkarosserie bekannt, bei der ein Längsträger in der Nähe einer vorderen Federbeinaufnahme gegabelt ist in einen schräg abwärts verlaufenden Arm, der in einen unter der Fahrgastzelle her laufenden hinteren Abschnitt übergeht, und einen oberen Arm. Ein Profilelement erstreckt sich in einem Bogen um die Federbeinaufnahme und ist an dieser und an dem oberen Arm verschweißt, so dass im Kollisionsfall die Steifigkeit der Federbeinaufnahme zum Dissipationsvermögen beiträgt.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist, die Fähigkeit des vorderen Bereichs der Karosserie zum Dissipieren von Stoßenergie weiter zu verbessern, gleichzeitig aber eine Steigerung des Gewichts der Karosserie zu vermeiden, die zwangsläufig eine Zunahme des Kraftstoffverbrauchs zur Folge hätte.
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Um dieses Ziel zu erreichen, ist bei einer Kraftfahrzeugkarosserie mit einer Fahrgastzelle, einem Motorraum, einer die Fahrgastzelle von dem Motorraum trennenden Stirnwand und zwei Längsträgern, von denen sich vordere Abschnitte auf beiden Seiten des Motorraums erstrecken, erfindungsgemäß vorgesehen, dass von den vorderen Abschnitten abzweigende Verstärkungsabschnitte sich auf einer der Fahrgastzelle zugewandten Seite der Stirnwand bis zu seitlichen Wandabschnitten erstrecken, die zwischen seitlichen Rändern der Stirnwand und seitlichen Türöffnungen der Fahrgastzelle angeordnet sind. Indem die Verstärkungsabschnitte im Kollisionsfall Kraft auf die seitlichen Wandabschnitte ausüben, kann deren Steifigkeit mit genutzt werden, um die dissipierbare Energiemenge zu erhöhen. Da die Verstärkungsabschnitte keinen oder allenfalls wenig Platz auf Seiten des Motorraums benötigen, kann dieser kompakt gehalten werden, bzw. die Fahrgastzelle kann in der Karosserie relativ weit nach vorn reichen, so dass auch bei geringen Außenmaßen der Karosserie sowohl großzügige Abmessungen als auch ein hohes Maß an Verformungssicherheit der Fahrgastzelle erreichbar sind.
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Die seitlichen Wandabschnitte können von der sich im wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Stirnwand einteilig abgewinkelt sein.
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Die Verstärkungsabschnitte weisen vorzugsweise einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt mit der Fahrgastzelle zugewandter konvexer Seite und zwei Rändern auf, von denen wenigstens einer an der Stirnwand befestigt ist. Der andere kann insbesondere an einem Radeinbaugehäuse befestigt sein. Die Verstärkungsabschnitte können dadurch einfach und preiswert z. B. aus einem einlagigen Blechzuschnitt geformt werden, und hoch belastbare Hohlprofile mit geschlossenem Querschnitt werden durch Befestigen der Ränder der Verstärkungsabschnitte an der Stirnwand und/oder dem Radeinbaugehäuse erhalten. Entlang der Ränder der Verstärkungsabschnitte können zu diesem Zweck Schweißflansche geformt sein.
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Vorzugsweise sind auch an von den Längsträgern abgewandten Enden der Verstärkungsabschitte Flansche einteilig geformt, die mit den seitlichen Wandabschnitten verschweißt sind.
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Wenn die seitlichen Wandabschnitte nach oben in A-Säulen übergehen, müssen sie ohnehin eine beträchtliche Steifigkeit aufweisen, um das Dach der Fahrgastzelle bei einem Überschlag sicher abzustützen. Diese Steifigkeit kann mit Hilfe der an den Wandabschnitten angreifenden Verstärkungsabschnitte auch für die Energiedissipation im Kollisionsfall nutzbar gemacht werden.
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Die vorderen Abschnitte der Längsträger können einen ein Radeinbaugehäuse flankierenden, im wesentlichen horizontalen Bereich und einen zur Fahrgastzelle hin abschüssigen Bereich umfassen. Vorzugsweise zweigen die Verstärkungsabschnitte jeweils an einer die Bereiche verbindenden Biegung von den Längsträgern ab.
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Ein die Stirnwand versteifender Querträger ist an den Längsträgern zweckmäßigerweise in Höhe eines von dem abschüssigen Bereich und dem Verstärkungsabschnitt gebildeten Winkels befestigt. Der Querträger kann wie die Verstärkungsabschnitte einen U-förmigen Querschnitt mit an der Stirnwand befestigten Rändern aufweisen, ist allerdings vorzugsweise an der dem Motorraum zugewandten Seite der Stirnwand angeordnet.
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Zur Verwindungssteifigkeit der Karosserie kann ein Knotenblech beitragen, das, indem es an dem abschüssigen Bereich, dem Verstärkungsabschnitt und dem Querträger befestigt ist, eine wirksame Übertragung von Biegemomenten zwischen den Längsträgern gewährleistet.
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Jeder Längsträger sollte einen unter der Fahrgastzelle verlaufenden hinteren Abschnitt aufweisen, der an dessen abschüssigen Bereich anschließt. Eine Strebe, die den Verstärkungsabschnitt mit dem hinteren Abschnitt verbindet, kann im Kollisionsfall das Vordringen des Verstärkungsabschnitts in die Fahrgastzelle behindern und so schützenden Freiraum für die Insassen bewahren helfen.
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Die Strebe kann insbesondere als Teil eines Knotenblechs ausgebildet sein, von dem ein Rand unterhalb des Verstärkungsabschnitts an einem Radeinbaugehäuse verschweißt ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Aus dieser Beschreibung und den Figuren gehen auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht des Vorderteils einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugkarosserie, schräg von vorne gesehen;
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2 das Vorderteil der 1, schräg von hinten gesehen; und
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3 einen Längsträger mit angefügtem Verstärkungselement in Einzelansicht;
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Die Ansicht der 1 zeigt das Vorderteil einer Kraftfahrzeugkarosserie mit einem Motorraum 1 und, von dem Motorraum 1 durch eine Stirnwand 2 getrennt, einer Fahrgastzelle 3. Längsträger 4 sind an ihren vorderen Enden miteinander einerseits über Crashboxen 5 und einen Stoßfängerquerträger 6, andererseits über einen Schlossquerträger 7 verbunden. Die Längsträger 4 umfassen hier aus Blechzuschnitten geformte, sich einteilig über den gesamten dargestellten Bereich der Karosserie und vorzugsweise bis zum (nicht dargestellten) Heck erstreckende Elemente von im wesentlichen U- oder hutförmigem Querschnitt, die durch Verschweißung mit anderen Karosserieteilen zu einem geschlossenen Profil ergänzt werden. Ein vorderer Abschnitt 8 dieser Elemente erstreckt sich beiderseits des Motorraums, ein hinterer Abschnitt 9 verläuft unter einer (in der 1 nicht dargestellten) Bodenplatte der Fahrgastzelle 3. Am vorderen Abschnitt 8 kann unterschieden werden zwischen einem vorderen Bereich 10, in dem der Längsträger 4 im wesentlichen horizontal und geradlinig in Fahrzeuglängsrichtung verläuft, und einem hinteren Bereich 11, in dem er schräg abwärts verläuft, um dann eine Unterkante der Stirnwand 2 zu unterqueren. Am vorderen Bereich 10 sind Lagerböcke 14 für die Lagerung des (nicht dargestellten) Motors und Getriebes angebracht.
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Jenseits der Stirnwand 2, unterhalb der Fahrgastzelle 3, verlaufen die hinteren Abschnitte 9 der Längsträger 4 im wesentlichen horizontal. In einem in 1 weitgehend von der Stirnwand 2 verdeckten vorderen Bereich 12 laufen sie nach hinten schräg auseinander, um anschließend, in einem hinteren Bereich 13, als Türschweller zu fungieren. Die Gliederung der Längsträger 4 ist insbesondere an der Einzeldarstellung der 3 gut zu erkennen.
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Ebenfalls in 3 deutlich zu sehen ist ein Verstärkungsabschnitt 15, der von dem Längsträger in einem Übergangsbereich zwischen den Bereichen 10, 11 abzweigt. Der Verstärkungsabschnitt 15 ist wie die oben erwähnten Elemente der Längsträger 4 aus einem Blechzuschnitt geformt und hat auf einem Großteil seiner Länge einen U-förmigen Querschnitt, dessen konkave Seite vom Motorraum 1 abgewandt ist und dessen Ränder zu einem oberen und einem unteren langgestreckten Schweißflansch 16 bzw. 17 geformt sind. Der (in 1 verdeckte) untere Schweißflansch ist auf seiner gesamten Länge an einem Radeinbaugehäuse 18 verschweißt, der obere Schweißflansch 16 nur in seinem in 1 sichtbaren vorderen Bereich.
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Von dem Radeinbaugehäuse 18 ist in 1 nur ein hinterer Teil mit einer Federbeinaufnahme 19 dargestellt, der Verlauf eines vorderen Teils des Radeinbaugehäuses 18 ist erkennbar anhand von Schweißflanschen 20, 21, des Längsträgers 4 und der Lagerböcke 14, die zur Verschweißung an diesem vorderen Teil vorgesehen sind.
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Ein in 1 verborgener hinterer Bereich des oberen Schweißflansches 16 ist in 2 zu sehen. Er ist an der Stirnwand 2 verschweißt. Während die Stirnwand 2 zwischen den Radeinbaugehäusen 18 bis zu einer Bodenplatte 22 der Fahrgastzelle 3 herabreicht und mit dieser verbunden ist, sind an den Seiten die Stirnwand 2 und die Bodenplatte 22 ausgeschnitten, um Platz für die Radeinbaugehäuse 18 zu bieten, und ein von dem Verstärkungsabschnitt 15 verdeckter unterer Rand der Stirnwand 2 ist am Radeinbaugehäuse 18 verschweißt.
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Wie wiederum in 3 am deutlichsten zu erkennen, ist an einem von der Verzweigungsstelle abgewandten Ende des Verstärkungsabschnitts 15 ein weiterer Schweißflansch 23 geformt. Dieser ist an einem seitlichen Wandabschnitt 24 verschweißt, der hier z. B. einteilig mit der Stirnwand 2 ausgebildet und von dieser in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten abgewinkelt und den Zwischenraum zwischen dem Radeinbaugehäuse 18 und einer Türöffnung 30 ausfüllt. Ein in den Figuren nicht gezeigter Türrahmen versteift den Wandabschnitt 24 und geht nach oben in eine A-Säule über, die ein Dach der Karosserie trägt.
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Wenn einer der Längsträger 4 bei einem Zusammenstoß verformt wird, wird zunächst sein vorderer Abschnitt 8 gestaucht. Bevor es jedoch zu einer Verformung des hinteren Abschnitts 9 – und damit zu einer Stauchung der Fahrgastzelle 3 – kommt, muss aufgrund der Kraftableitung über den Verstärkungsabschnitt 15 der kumulierte Verformungswiderstand des Radeinbaugehäuses 18, der Stirnwand 2 und des seitlichen Wandabschnitts 24 überwunden werden.
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Zur Belastbarkeit des Karosserieaufbaus trägt auch ein Querträger 25 bei, der über die gesamte Breite der Stirnwand 2 hinweg mit dieser verschweißt ist. Der Querträger 25 ermöglicht die Übertragung von Längskräften auf einen mittig unter der Fahrgastzelle 3 herlaufenden Getriebetunnel 31. Wie in 2 zu erkennen, bildet ein im Querschnitt W-ähnliches Blech des Getriebetunnels 31 mit der Bodenplatte 22 zwei Hohlprofile 32, die beträchtlich zur Steifigkeit der Fahrgastzelle 3 beitragen. Die Enden des Querträgers 25 greifen in einen von den abschüssigen Bereichen 11 und Verstärkungsabschnitten 15 der Längsträger 4 aufgespannten Winkel ein. Der Winkel ist verdeckt durch ein Knotenblech 26, das am Bereich 11 und dem Verstärkungsabschnitten 15 verschweißt ist und an seinem rückwärtigen Ende eine in 3 deutlich erkennbare, den (in 3 nicht dargestellten) Querträger 25 formschlüssig umgreifende Aufnahme 27 bildet. Schweißflansche 28 des Knotenblechs 26 und 29 des Längsträgers 4 bilden ein kontinuierliches Band, an dem nacheinander der Querträger 25, die Stirnwand 2 und die Bodenplatte 22 befestigt sind.
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In ähnlicher Weise wie der Verstärkungsabschnitt 15 vom vorderen Abschnitt 8 zweigt ein Verstärkungsprofil 28 vom hinteren Abschnitt 9 jedes Längsträgers 4 ab. Es erstreckt sich am Rand der Bodenplatte 22 in Verlängerung des hinteren Bereichs 13 geradlinig nach vorn und ist mit dem hinteren Abschnitt 9, der Bodenplatte 22 und dem Radeinbaugehäuse 18 jeweils über Schweißflansche verbunden.
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Ein weiteres Knotenblech 33 ist geformt, um eine Strebe 34 zu bilden, die sich von der Rückseite des Verstärkungselements 15 schräg abwärts zur Bodenplatte 22 erstreckt, um im Fall eines Zusammenstoßes das Verstärkungselement 15 an der Bodenplatte 22 bzw. dem darunter verlaufenden hinteren Längsträgerabschnitt 9 bzw. dem Verstärkungsprofil 28 abzustützen. Eine von der Strebe 34 abgewinkelte Seitenwange 35 des Knotenblechs 33 ist am Radeinbaugehäuse 18 und der Bodenplatte 22 verschweißt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Motorraum
- 2
- Stirnwand
- 3
- Fahrgastzelle
- 4
- Längsträger
- 5
- Crashbox
- 6
- Stoßfängerquerträger
- 7
- Schlossquerträger
- 8
- vorderer Abschnitt
- 9
- hinterer Abschnitt
- 10
- vorderer Bereich
- 11
- hinterer Bereich
- 12
- vorderer Bereich
- 13
- hinterer Bereich
- 14
- Lagerbock
- 15
- Verstärkungsabschnitt
- 16
- Schweißflansch
- 17
- Schweißflansch
- 18
- Radeinbaugehäuse
- 19
- Federbeinaufnahme
- 20
- Schweißflansch
- 21
- Schweißflansch
- 22
- Bodenplatte
- 23
- Schweißflansch
- 24
- seitlicher Wandabschnitt
- 25
- Querträger
- 26
- Knotenblech
- 27
- Aufnahme
- 28
- Schweißflansch
- 29
- Schweißflansch
- 30
- Türöffnung
- 31
- Getriebetunnel
- 32
- Hohlprofil
- 33
- Knotenblech
- 34
- Strebe
- 35
- Seitenwange
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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