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Die Erfindung bezieht sich auf eine Tragstruktur gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 für eine Kraftwagenkarosserie.
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Aus der
DE-OS 196 44 531 ist eine Karosserietragstruktur für einen Personenkraftwagen bekannt, welche aus zwei miteinander verbundenen bzw. verbindbaren Abschnitten oder Modulen besteht, wobei ein erster Abschnitt bzw. ein erstes Modul dem Frontbereich, insbesondere dem Aggregateraum oder dem Heckbereich zugeordnet ist und wobei jeweils ein zweiter Abschnitt bzw. ein zweites Modul den jeweils anderen Abschnitt der Karosserietragstruktur bildet. Dabei sind die beiden einander zu einer Karosserietragstruktur ergänzenden Module bzw. Abschnitte aus unterschiedlichen Materialien, vorzugsweise wechselweise Stahl und Aluminium gefertigt. Über Möglichkeiten des Zusammenbaues der beiden einander zu einer Karosserietragstruktur ergänzenden Abschnitte bzw. Module gibt die
DE-OS 196 44 531 keine Auskunft.
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Aus der
DE-PS 198 33 398 ist eine Kraftwagenkarosserietragstruktur bekannt, die aus wenigstens zwei Aufbaumodulen besteht, wobei ein erstes Aufbaumodul als Basismodul die Fahrgastzelle im Wesentlichen eine Bodenstruktur mit seitlichen Längsträgern und einem Bodenblech sowie komplette A-Säulen und einen vorderen Dachquerträger umfasst. Ein zweites Aufbaumodul umfasst im Wesentlichen die B-Säulen, Bordkantenabschnitte sowie einen Heckversteifungsabschnitt, welche B-Säulen über jeweils einen Anschlussfuß mit einem Längsträger der Bodenstruktur verbindbar sind.
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Keine der beiden vorgenannten, bekannten Bauweisen von Karosserietragstrukturen besitzt Mittel bzw. konstruktive Vorkehrungen um unfallbedingte, insbesondere aufprallbedingte Stoßkräfte in Karosserielängsrichtung vom Vorderwagen zum Hinterwagen hin bzw. umgekehrt weiterzuleiten. Dies resultiert nicht zuletzt aus der Art der gegenseitigen Verbindung der beiden Module bzw. Aufbaumodule der Karosserie- bzw. Karosserietragstruktur. Zum Weiteren scheint in beiden Fällen, wenn überhaupt so doch lediglich eine sehr kurze gegenseitige Überdeckung benachbarter Abschnitte bzw. Module der jeweiligen Kraftwagenkarosserietragstruktur vorgesehen zu sein, woraus naturgemäß eine vergleichsweise wenig stabile Verbindung resultiert.
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Die
DE-OS 198 60 794 befasst sich weiterhin mit einer aus mehreren austauschbaren Modulen zusammensetzbare Karosserietragstruktur, wobei zumindest drei Module, nämlich ein Vorderwagenmodul, ein Fahrerkabinenmodul und ein Hinterwagenmodul erforderlich und miteinander zu einer Karosserietragstruktur verbindbar sind. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass einerseits ein auswählbares Vorderwagenmodul mit zugeordneten Anlageflächen und Anlageprofilen an die Vorderseite eines in jedem Fall ein Basismodul bildenden Fahrerkabinenmoduls und dass andererseits ein auswählbares Hinterwagenmodul mit zugeordneten Anlageflächen und Anlageprofilen an die Rückseite des das Basismodul bildenden Fahrerkabinenmoduls angefügt wird; die Fügeverbindungen sind jeweils als Schraubverbindungen ausgebildet. Hierbei sollen die einzelnen einander zu einer Fahrzeugkarosserie ergänzenden Module jeweils eine eigene Rahmenstruktur aufweisen und entlang der aufragenden Bereiche ihrer Rahmenstrukturen miteinander verbunden werden. Damit ergibt sich bei zusammengebauten Modulen zwar wenigstens im Bereich des Bodens der Fahrerkabine eine Art von vom Vorderwagen bis zum Hinterwagen durchgehender Rahmenstruktur, jedoch ist die Verwirklichung einer solchen Modulbauweise einerseits mit einem beträchtlichen Produktionsaufwand verbunden und führt andererseits nicht unbedingt zu einer ausreichenden Weiterleitung aufprallbedingter Stoßkräfte vom Vorderwagen zum Hinterwagen und umgekehrt.
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Die
DE 195 24 758 A1 offenbart eine Tragstruktur für eine Personenkraftwagenkarosserie mit einem Vorderwagen, einer Fahrgastzelle und einem Hinterwagen.
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Die Tragstruktur besteht aus zwei einander ergänzenden, miteinander verbindbaren Modulen, wobei jedes Modul einen Teil der Tragstruktur bildet. Eines dieser Module wird durch den Vorderwagen gebildet. Das andere der beiden Module wird durch die Fahrgastzelle und den Hinterwagen gebildet. Jedes der beiden Module ist mit wenigstens einem die Länge der Fahrgastzelle überspannenden Längsträger derart ausgestattet, dass die beiden Module einander über die Länge der Fahrgastzelle hin übergreifen. Bei dem den Vorderwagen bildenden Modul sind zwei seitliche Längsträger vorgesehen. Bei dem die Fahrgastzelle und den Hinterwagen bildenden Modul werden die Längsträger durch die Türschweller gebildet. Ferner ist dieser Anordnung zu entnehmen, dass zumindest eines der beiden Module in herkömmlicher Stahlbauweise ausgeführt sein kann.
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Die
US 5,619,784 A zeigt ebenfalls eine Tragstruktur für eine Personenkraftwagenkarosserie mit einem Vorderwagen, einer Fahrgastzelle und einem Hinterwagen. Die Tragstruktur besteht aus zwei einander ergänzenden, miteinander verbindbaren Modulen, wobei jedes Modul einen Teil der Tragstruktur bildet. Eines dieser Module wird durch den Vorderwagen und das damit verbundene Bodenblech gebildet. Das andere Modul wird durch die Fahrgastzelle und den Hinterwagen gebildet.
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Jedes der beiden Module ist mit wenigstens einem die Länge der Fahrgastzelle überspannenden Längsträger derart ausgestattet, dass die beiden Module einander über die Länge der Fahrgastzelle hin übergreifen. Diesem Dokument ist ferner zu entnehmen, dass das zweite Modul eine in Aluminium-Spaceframe-Bauweise hergestellte Rahmenstruktur sein kann.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Tragstruktur für eine Kraftwagenkarosserie zu schaffen, welche einerseits mit lediglich zwei Modulen auskommt und dabei anderseits auch den Einsatz unterschiedlicher Bauweisen und Materialien für die einzelnen Module zulässt, ohne eine unzureichende Stabilität der Verbindung benachbarter Module oder eine unzureichende Weiterleitung aufprallbedingter Stoßkräfte vom Vorderwagen zum Hinterwagen und umgekehrt in Kauf nehmen zu müssen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Einer der wesentlichsten Vorteile der erfindungsgemäßen Gestaltung der beiden einander zu einer Tragstruktur für einen Kraftwagenkarosserie ergänzenden Module ist darin zu sehen, dass beide Module über die gesamte Länge der Fahrgastzelle hin ineinandergreifen und somit bei montierter Tragstruktur über die gesamte Länge der Fahrgastzelle hin miteinander verbunden sind. Aus dieser Verbindungslänge resultiert eine vorzügliche Festigkeit der Tragstruktur, sowohl was die Durchleitung aufprallbedingter Stoßkräfte als auch die Steifigkeit in Querrichtung anlangt.
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Im Einzelnen führt die ineinandergreifende Ausbildung beider Module der Tragstruktur zu einer optimalen Weiterleitung und zumindest teilweisen Abstützung aus einem Aufprall resultierender Stoßkräfte an einem der die Fahrgastzelle begrenzenden und der jeweiligen Aufprallstelle gegenüberliegenden Strukturquerträger. Daraus folgt eine optimale Aufteilung der aus einem Aufprall resultieren Längskräfte innerhalb der Tragstruktur und damit die Möglichkeit zur einer Gewichtsverringerung der Tragstruktur gegenüber den bekannten, aus Modulen gebildeten Tragstrukturen. Darüber hinaus gestattet die erfindungsgemäße Ausgestaltung der gegenseitigen Verbindung der beiden Module zu einer Tragstruktur den Einsatz unterschiedlicher Bauweisen und unterschiedlicher Materialien für die Ausbildung der beiden Module, wobei eine vorteilhafte Gestaltungsweise darin gesehen wird, dass das den Vorderwagen und das Bodenblech der Fahrgastzelle umfassende Modul als eine in herkömmlicher Weise aus Stahlblech hergestellte Rahmenstruktur und das den Hinterwagen bildende und auch wenigstens die Schweller bildende Längsträger umfassende Modul als eine in Aluminium-Spaceframe-Bauweise ausgebildete Rahmenstruktur ausgeführt ist.
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Mit der in einer Aluminium-Spaceframe-Bauweise ausgebildeten, im Wesentlichen den Hinterwagen bildenden Rahmenstruktur kann, je nach Ausstattung des Fahrzeuges mit Front oder Heckmotor, außer den seitliche Längsträger bildenden Schwellern auch ein einen Mitteltunnel aussteifender Längsträger verbunden sein, der sich ausgehend von einem Stirnwandquerträger der Rahmenstruktur des Vorderwagens zu einem Fersenträger der Rahmenstruktur des Hinterwagens hin erstreckt.
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Eine weitere vorteilhafte zusätzliche Aussteifung der Tragstruktur für eine Kraftwagenkarosserie wird ferner dadurch erreicht, dass mit dem freien Ende jedes der beiden jeweils einen Längsträger bildenden Schweller ein aufragend ausgerichteter Hohlprofilabschnitt verbunden ist, welcher bei montierter Tragstruktur als Verstärkung in die A-Säulen bildende Hohlräume der den Vorderwagen bildenden Rahmenstruktur eingreift.
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Das Bodenblech kann über seine beiderseits des Mitteltunnels liegenden Bereiche hin in vorteilhafter Weise mittels abgewinkelter Randbereiche und, beispielsweise durch Nieten oder Schrauben gebildeter, Fügemittel sowohl mit dem die Fahrgastzelle nach hinten begrenzenden Fersenträger des Hinterwagens als auch über seine an den Mitteltunnel angrenzenden Längsränder hin in vergleichbarer Weise mit dem den Mitteltunnel aussteifenden Längsträger verbunden werden, wobei das Bodenblech vorzugsweise jeweils mit nach oben gerichteten Randabstellungen versehen ist. Hinsichtlich der Verbindung mit dem den Mitteltunnel aussteifenden Längsträger ist dabei der der Befestigung des Bodenbleches am Längsträger dienende Randbereich des zweckmäßigerweise auf dem zugehörigen Randbereich des Trägers aufliegend ausgerichtet.
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Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Es zeigen
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1 eine Explosionsdarstellung einer ersten Ausführungsform einer aus zwei einander zu einer Tragstruktur ergänzenden Module bestehenden Tragstruktur;
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2 eine schaubildliche Darstellung der aus zwei Modulen bestehenden Tragstruktur im montierten Zustand;
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3 eine Seitenansicht der Tragstruktur gemäß 1 und 2;
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4 eine Explosionsdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer aus zwei einander zu einer Tragstruktur ergänzenden Module bestehenden Tragstruktur;
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5 eine schaubildliche Darstellung der aus zwei Modulen bestehenden Tragstruktur gemäß 4 im montierten Zustand;
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6 einen Teilschnitt durch die die Fahrgastzelle nach vorne begrenzende Stirnwand;
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7 einen Teilschnitt durch den Anschluss des Bodenbleches an den die Fahrgastzelle nach hinten begrenzenden Fersenträger;
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8 einen Teilschnitt durch den Anschluss des Bodenbleches an den den Mitteltunnel ausreifenden Längsträger;
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9 einen Schnitt durch ein einen Schweller bildendes Hohlprofil;
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10 einen Teilschnitt durch die Verbindung A-Säule und Schweller.
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In den gezeigten Ausführungsformen besteht ein den Vorderwagen 1 und das Bodenblech 3 umfassendes erstes Modul 2 aus einer in herkömmlicher Stahlblechbauweise erstellten Rahmenstruktur, wobei die den Vorderwagen bildende Rahmenstruktur obere und untere Längsträger 4 und 5 sowie einen stirnseitigen Querträger 6 und eine Aussteifungstraverse 7 umfasst. Die oberen und unteren Längsträger 4 und 5 sind hinterendig an A-Säulen 8 bildende Rahmenteile angeschlossen, wobei die A-Säulen 8 über einen oberen und einen unteren Stirnwandquerträger 9, 10 gegeneinander abgestützt sind. An die A-Säulen 8 ist diesen gegenüber aufragend ein Windschutzsacheibenrahmen 11 angeschlossen. Das Bodenblech 3 erstreckt sich von einem unter einem Winkel zur Vertikalen angestellten Stirnwandblech 12 ausgehend über die gesamte Länge der Fahrgastzelle 16 hin in einer im wesentlichen horizontalen Ebene und weist beiderseits eines Mitteltunnels 13 je einem Teilbereich 14 bzw. 15 auf. Entlang seiner beiden außenliegenden Seiten ist das Bodenblech 3 bzw. die Fahrgastzelle 16 durch Längsträger bildende Schweller 17 und 18 begrenzt. Das zweite, in Aluminium-Spaceframe-Bauweise ausgeführte, im Wesentlichen den Hinterwagen 19 umfassende Modul 20 besteht hauptsächlich aus den beiden B-Säulen 21 und 22, oberen 23 und unteren Längsträgern 24 sowie die hinteren, freien Enden der oberen 23 und der unteren Längsträger 24 untereinander verbindenden Querträgern 25 und 26. Im Bereich der Radaufhängung der Hinterräder sind an die unteren Längsträger 24 des Hinterwagens 19 durch Formteile gebildete Feder- bzw. Federbeindome 27 angeschlossen, wobei die Feder- bzw. Federbeindome 27 die unteren Längsträger 24 außenseitig mittels abgewinkelter Haltestege 28 übergreifen. Die beiden Feder- bzw. Federbeindome 27 sind in Querrichtung untereinander durch einen Querträger 29 ausgesteift. Zusätzlich sind die oberen Längsträger 23 über Stützen 30 gegen die Feder- bzw. Federbeindome 27 abgestützt. Die beiden B-Säulen 21 und 22 sind durch Formteile, insbesondere aus einem Leichtmetall, gebildet und mit Anschlüssen 30 und 31 für die oberen und die unteren Längsträger 23 und 24 des Hinterwagens 19 ausgestattet. Ferner sind die die B-Säulen 21 und 22 an ihrem unteren Ende mit einer Aufnahme 32 für den Anschluss der Schweller 17 bzw. 18 versehen. Wie im Einzelnen besonders deutlich aus der Darstellung der 2 bzw. 5 ersichtlich erstreckt sich zwischen den beiden B-Säulen 21 und 22 ein die Fahrgastzelle 16 nach hinten begrenzender Fersenträger 33, welcher im Bereich des Mitteltunnels 13 bei 34 nach oben hin durchgewölbt ist.
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Die Schweller 17 und 18 sind, wie dies insbesondere aus der 9 ersichtlich ist, durch Längenabschnitte eines als Hohlprofil ausgeführten Strangpressprofiles gebildet, wobei das die Schweller 17 und 18 bildende Strangpress-Hohlprofil eine der Karosserieaußenseite zugewandte Profilwandung 35 besitzt, welche eine dem allgemeinen Konturverlauf der Karosserieaußenhaut angepasste Form besitzt und ferner eine dem Bodenblech der Fahrgastzelle 16 zugewandte Profilwandung 36 aufweist, welche mit Anschlussmitteln 37 für die Verbindung mit dem Bodenblech 3 der Fahrgastzelle 16 ausgestattet ist; letztere umfasst darüber hinaus obere Profilwandung 38, welche einen Falz 39 und eine Befestigungsleiste 40 für eine nicht dargestellte Türdichtung aufweist.
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An dessen vorderen, freiem Ende 41 ist mit jedem der Schweller 17 bzw. 18 ein aufragend ausgerichtetes durch einen Längenabschnitt eines Strangpressprofils gebildetes Hohlprofilelement 42 verbunden, welches bei montierter Tragstruktur als Verstärkung in ein eine A-Säule 8 bildendes Rahmenteil der Rahmenstruktur des Vorderwagens 1 eingreift. Mit dem jeweiligen Schweller 17 bzw. 18 ist das jeweilige Hohlprofilelement 42 in der Weise verbunden, dass es das Profil des Schwellers 17 bzw. 18 vollständig durchsetzt und unterseitig um einen geringen Betrag 43 überragt. In dieser Position ist das Hohlprofilelement 42 mittels einer im Einzelnen nicht gezeigten Fügeverbindung, insbesondere Schweißung, gesichert. Hinterendig sind die die Schweller 17 und 18 bildenden Hohlprofile jeweils durch an den die B-Säulen 21 und 22 bildenden Aluminiumformteilen ausgebildete seitliche Auskragungen 44 verschlossen.
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Bei der in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsform ist ein zusätzlicher, der Aussteifung des Mitteltunnels 13 zugeordneter Längsträger 45 vorgesehen, der an den die Fahrgastzelle 16 nach hinten begrenzenden Fersenträger 33 der Rahmenstruktur des Hinterwagens 19 angeschlossen ist und aus zwei zueinander parallel ausgerichteten Profilmaterialabschnitten 46 und 47 besteht. Die beiden den Längsträger 45 bildenden Profilmaterialabschnitte 46 und 47 sind untereinander über Querstege 48 verbunden. Die beiden Profilmaterialabschnitte 46 und 47 bestehen, wie dies besonders deutlich aus der Darstellung der 8 ersichtlich ist, jeweils aus einem Hohlprofilmaterial, welches in der gezeigten Ausführungsform drei übereinanderliegend angeordnete Profilkammern 49, 50 und 51 unterschiedlicher Größe aufweist, wobei die Einbauanordnung der Profilmaterialabschnitte 46 und 47 so getroffen ist, dass die Profilkammergröße von oben nach unten abnehmend ist. Der den Mitteltunnel 13 aussteifende Längsträger 45 ist mit seinem vorderen Ende 52 in einer vermittels Fügemittel 53 mit dem Stirnwandquerträger 10 verbundenen Konsole 54 aufgenommen, wie dies besonders deutlich in der 6 dargestellt ist. Mit dem Stirnwandquerträger 10 ist ferner das Stirnwandblech 12 in einem oberhalb seines zur horizontalen geneigten Teiles liegendem Bereich verbunden. Die beiden Bereiche 14 und 15 des Bodenbleches 3 sind an ihren an den Mitteltunnel 13 angrenzenden Bereichen 55 mit einer nach oben gerichteten, eine Abstufung 56 aufweisenden Randabstellung 57 ausgestattet. Die Randabstellung 46 ist mit einem parallel zur Oberseite 58 des benachbarten Profilmaterialabschnittes 46 bzw. 47 ausgerichteten Befestigungsrand 59 versehen, so dass die Randabstellung 57 des Bodenblechbereiche 14 bzw. 15 vermittels Fügemittel, insbesondere Schrauben 60 am jeweils zugehörigen Profilmaterialabschnitt 46 bzw. 47 festlegbar ist. An den Oberseiten 58 der Profilmaterialabschnitte 46 und 47 ist ferner ein die Oberseite 61 des Mitteltunnels 13 bildender Deckel 62 mittels weiterer, vorzugsweise gleichfalls durch als Schrauben 63 ausgeführter Fügemittel befestigt. Am hinteren Ende der Fahrgastzelle 16 sind die beiden Bereiche 14 und 15 des Bodenbleches 3 mit einer nach oben gerichteten Randabwinkelung 64 versehen und über diese sowie durch Fügemittel mit der vertikal ausgerichteten vorderen Profilwand 65 des die Fahrgastzelle 16 nach hinten begrenzenden Fersenträgers 33 verbunden, wie dies im Einzelnen in 7 gezeigt wird.
