DE19538456A1 - Bodengruppe für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bodengruppe für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1, 5 und 7.

In Kleinserien gefertigte Kraftfahrzeuge lassen sich wirtschaftlich in Rahmenbau­ weise (sogenannte "Spaceframe"-Bauweise) herstellen. Die Rahmenstrukturen werden hierbei von Profilen, insbesondere von Strangprofilen aus Leichtmetall mit überwiegend geschlossenen Querschnitten gebildet.

In dem ATZ/MTZ-Sonderheft Fertigungstechnik 93, Seite 9, ist das Space-Frame des "Ethos 2" dargestellt mit einer leiterförmigen Bodengruppe, die sich aus durch­ gehenden Längsträgern in Form zweier seitlicher Längsträger sowie eines mittleren Längsträgers und mehreren Querträgern, die die Längsträger verbinden, zusam­ mengesetzt. Eine gleichartig aufgebaute Bodengruppe ist darüber hinaus aus der Firmenschrift "Hydro Aluminium und die Spaceframe-Technologie", 9/95, bekannt, die auf Seite 15 die leiterförmige Bodengruppe des "Renault Spider" zeigt.

Fahrzeuge mit Mittel- oder Heckmotor und Heckantrieb benötigen ebensowenig wie Fahrzeuge mit Frontmotor und Frontantrieb einen Mitteltunnel zur Durchführung der Kardanwelle. Dennoch ist, wie anhand der oben angeführten Beispiele sichtbar wird, ein mittlerer Längsträger vorgesehen, um eine größere Steifigkeit und Festig­ keit der Bodengruppe zu erzielen. Im Falle eines Frontalcrash stützt sich die Motor/Getriebe-Einheit an einem durch den mittleren Längsträger hinterlegten Querträger ab. Damit wird einem Eindringen der Antriebseinheit in die Fahrgast­ zelle wirksam entgegengewirkt. Vom mittleren Längsträger werden auch Abstütz­ momente aus der Sitzverankerung, in die vor allem bei einem Unfall größere Kräfte eingeleitet werden, aufgenommen. Bei einem Seitencrash halbiert sich darüber hinaus die freie Knicklänge der Querträger. Außerdem kann der mittlere Längsträ­ ger zur Durchführung von Stellgliedern, wie z. B. von Schaltzügen oder von Lei­ tungen (z. B. Kühlwasser, Kabelbaum) verwendet; werden. Er stellt ferner eine for­ male Trennung zwischen Fahrer- und Beifahrerseite her.

Bei den bekannten Bodengruppen werden die einzelnen Profile durch Ver­ schweißung miteinander verbunden. Durch die Wärmeeinflußzonen kann sich unter Umständen hierbei eine umlaufende Schwächung der tragenden Quer­ schnitte mit entsprechendem Festigkeitsabfall ergeben. Da die Profile stumpf mit­ einander verschweißt werden, ist für die Beschnittlängen die Einhaltung enger Toleranzgrenzen erforderlich. Da alle Profile im wesentlichen in einer Ebene liegen, ergibt sich für die Bodengruppe eine relativ geringe Biegesteifigkeit um die Fahr­ zeugquerachse. Die Abbildung der Rahmenstruktur des Renault Spider läßt eine Aussparung für die Befestigung und Durchführung der Schaltung am mittleren Längsträger erkennen, die den tragenden Querschnitt des Längsträgers schwächt. Auch sind am Längsträger angeordnete Anbauteile, wie Verkleidungen und eine Konsole erkennbar, zu deren Befestigung jedoch Gewindebohrungen am Längs­ träger anzubringen sind, die eine unveränderbare Lagezuordnung zwischen An­ bauteil und Längsträger erzeugen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Bodengruppen weiterzubilden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 5 und 7 jeweils für sich oder in Kombination gelöst.

Anspruch 1 sieht ein Knotenelement zur Verbindung des mittleren Längsträgers mit dem Querträger vor. Hierdurch ergibt sich eine vereinfachte Montage mit der Mög­ lichkeit, Bauteiltoleranzen auszugleichen. Auch können die Schweißnähte ohne weiteres in verschiedenen Ebenen gelegt werden, um eine umlaufende Schwä­ chung des Querschnitts durch die Wärmeeinflußzonen zu vermeiden.

Durch die Teilung des mittleren Längsträgers gemäß Anspruch 2 ist ein weiterer Toleranzausgleich in Längsrichtung des Fahrzeugs möglich. Durch die beschrie­ bene Anordnung können durchgehender Querträger und unterbrochener Längsträ­ ger in einer Ebene angeordnet werden. Selbstverständlich ist jedoch auch ein Höhenversatz zwischen Längs- und Querträger möglich, wie unter Anspruch 4 bzw. Anspruch 6 beschrieben.

Das Knotenelement gemäß Anspruch 3 verbindet den mittleren Längsträger mit einem als Sitzquerträger ausgebildeten Querträger. Damit befindet sich das Knotenelement in dem Bereich, in dem üblicherweise der Schalthebel für die Be­ dienung des Getriebes der Antriebseinheit angeordnet ist. Wird ein oben offenes Knotenelement verwendet, so kann der Schalthebel in besonders einfacher Weise in das Knotenelement eingesetzt werden. Die Übertragungseinrichtung, die den Schalthebel mit dem Getriebe verbindet, kann in an sich bekannter Weise im Inne­ ren des mittleren Längsträgers geführt werden.

Gemäß der Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 ist keine Unterbrechung des Querträgers erforderlich, auch nicht bei einem durchgehenden mittleren Längsträger. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich eine besonders einfache Ver­ bindung, indem der Querträger unterseitig an das Knotenelement angelegt und anschließend stoffschlüssig verbunden wird. Es ist hierbei kein Durchführen oder Einstecken des Querträgers in das Knotenelement erforderlich. Hierdurch kann die Montagezeit gesenkt werden.

Durch die Lösung der Aufgabe nach Anspruch 5 ergibt sich ein mittlerer Längsträ­ ger, der von einer unterseitig an dem seitlichen Längsträgern befestigten Boden­ platte beabstandet ist. Durch den Höhenversatz des mittleren Längsträgers ent­ steht der Eindruck eines mit Ausnahme des Knotenelements "frei schwebenden" Mittelprofiles, wodurch sich im Innenbereich des Fahrzeuges eine neuartige Optik ergibt. Der mittlere Längsträger kann des weiteren als Gestaltungselement für den Fahrzeuginnenraum eingesetzt werden, indem er ohne Verkleidung sichtbar aus­ geführt ist. Die erfindungsgemäße Bodengruppe zeichnet sich jedoch nicht nur durch ihre stilistische und ästhetische Besonderheit aus, sondern auch durch eine deutlich erhöhte Biegesteifigkeit der Rahmenstruktur um die Fahrzeugquerachse.

Der Höhenversatz des mittleren Längsträgers gegenüber den seitlichen Längsträ­ gern kann beispielsweise durch Aufsetzen des mittleren Längsträgers auf einen Querträger erreicht werden, der seinerseits unterseitig mit den seitlichen Längs­ trägern fluchtet. Gemäß Anspruch 6 kann der Höhenversatz aber auch durch ein Knotenelement erzeugt werden, über das die einzelnen Profile miteinander ver­ bunden sind. Auch diese Verbindungsstelle zwischen den Profilen und dem Kno­ tenelement kann ohne Verkleidung vollkommen sichtbar im Fahrzeuginnenraum ausgeführt sein.

Anspruch 7 schlägt erfindungsgemäß die Ausbildung von Längsführungen am mittleren Längsträger vor. Diese Maßnahme ist mit geringem Zusatzaufwand nahe­ zu kosten- und gewichtsneutral zu realisieren. Die Längsführungen eröffnen die Möglichkeit, Anbauteile oder Bedienelemente, wie z. B. Ablagekonsolen, Telefon­ halterungen, Zigarettenanzünder, Handbremshebel etc. in Fahrzeuglängsrichtung verschiebbar am mittleren Längsträger anzubringen. Die Ausstattungsteile können jederzeit abgenommen und ausgetauscht oder in ihrer Lage verändert werden. Die Längsführungen ermöglichen eine schnelle Montage, auch bei nachträglicher Anbringung durch den Fahrzeugnutzer. Die nicht benötigten Bereiche der Längs­ führung können durch eine Blende abgedeckt werden. Wird der mittlere Längsträ­ ger selbst nicht verkleidet, ergibt sich gerade durch das Zusammenspiel von Längsträger und den einzelnen verschieblich damit verbundenen Anbauelementen ein besonderes stilistisches Gestaltungsmerkmal.

Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 8 zeichnet sich durch ihre große Funktionalität aus. Die T-förmigen Nuten sind in einfacher Weise mit Strangprofilen darstellbar.

Zwar ist es aus den Fig. 6 und 7 der DE-OS 29 23 874 bekannt, an eine drei­ dimensional geformte Bodenplatte aus Kunststoff Gleitschienen für die Vordersitze anzubringen. Im Unterschied zur vorliegenden Erfindung sind die Längsführungen jedoch nicht an den mittleren Längsträger angeformt, sondern bilden einen integra­ len Bestandteil der Bodenplatte. Die DE-OS befaßt sich darüber hinaus nur mit flächigen Bodenteilen und nicht mit langgestreckten Profilen. Des weiteren ist le­ diglich die Anbringung von Fahrzeugsitzen beschrieben, nicht jedoch die variable Anordnung von Ausstattungsteilen.

Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 9 bietet sich insbesondere für die Anbringung von Ablagen, Konsolen etc. an, die hierdurch leicht zugänglich sind. Durch die oberseitige Anordnung wird der Fußraum für Fahrer und Beifahrer nicht eingeengt.

Ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend in der Zeichnung näher dargestellt und beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 die linke Hälfte der Rahmenstruktur eines oben offenes Fahrzeuges in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 eine Explosionsdarstellung der Komponenten einer erfindungsge­ mäßen Bodengruppe,

Fig. 3 einen Querschnitt durch den mittleren Längsträger und

Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch das Kontenelement mit angebundenen Profilen in der Längsmittelebene des Kraftfahrzeuges.

Fig. 1 zeigt eine Hälfte der Rahmenstruktur eines oben offenen Fahrzeuges. Die Längsmittelachse des Fahrzeuges ist mit 1 bezeichnet; die Fahrtrichtung durch den Pfeil FR dargestellt. Nachfolgend sind nur diejenigen Bestandteile der Rahmen­ struktur erläutert, die für das Verständnis der Erfindung von Bedeutung sind.

Die Bodengruppe der Rahmenstruktur setzt sich aus zwei außenliegenden seitli­ chen Längsträgern 2, einem in Fahrzeugmitte verlaufenden mittleren Längsträger 3, einem vorderen sowie einem hinteren Querträger 4 bzw. 5 sowie einem Sitzquerträger 6 zusammen. Der Sitzquerträger 6 und der in einen vorderen sowie einen hinteren Abschnitt 3a bzw. 3b unterteilte mittlere Längsträger 3 sind über ein Knotenelement 7 miteinander verbunden.

Fig. 2 zeigt die Profile und das Knotenelement 7 der Bodengruppe im einzelnen: Die seitlichen Längsträger 2 weisen eine Reihe von Einstiegöffnungen bzw. Aus­ sparungen 8 auf, in die der vordere und hintere Pfosten 9 bzw. 10 (siehe Fig. 1), vorderer und hinterer Querträger 4 bzw. 5 sowie der Sitzquerträger 9 eingesetzt werden. Die Verbindung der einzelnen Profile untereinander und mit dem Kno­ tenelement 7 erfolgt durch Verschweißung. Das Knotenelement 7 weist hierzu kra­ genförmig abstehende Flansche 11 auf, auf die die Längsträgerabschnitte 3a, b aufgesteckt werden. Das Knotenelement 7 hat an seiner Oberseite eine Öffnung 12. Die Unterseite 13 des Knotenelementes 7 ist ebenfalls offen. An der Oberseite der Längsträgerabschnitte 3a, b sind jeweils T-nutenförmige Längsführungen 14 vorgesehen. Zum Einführen der nicht dargestellten T-Stücke sind entsprechende Öffnungen 15 in den Längsführungen 14 angebracht.

Fig. 3 zeigt den im Querschnitt etwa ovalen mittleren Längsträger 3. Der Längs­ träger 3 ist als Hohlkammerprofil mit einer geschlossenen Kammer 16 sowie einer offenen Kammer 17 ausgebildet, die durch eine Trennwand 18 abgeteilt sind. Die Kammer 17 weist an ihrer Oberseite einen Schlitz 19 auf, der zusammen mit der Kammer 17 die Längsführung 14 darstellt. Eine Abdeckung 27 für die nicht be­ nutzten Bereiche der Längsführung ist strichliert dargestellt.

Fig. 4 zeigt den Zusammenbau des Knotenelements 7 mit den Trägern 3 und 6. Auf die kragenförmigen Flansche 11 des Knotenelements 7 sind die Längsträger­ abschnitte 3a, b aufgesteckt. Die Flansche 11 weisen hierzu einen Absatz 20 mit geringerem Außendurchmesser auf, der einen Toleranzausgleich in Längsrichtung der Längsträgerabschnitte 3a, b ermöglicht. In Fig. 4 ist außerdem das für eine einwandfreie Verschweißung erforderliche Spaltmaß d dargestellt. Die offene Unterseite 13 des Knotenelementes 7 nimmt den querverlaufenden Sitzquerträger 6 auf. Der Sitzquerträger ist ein geschlossenes Hohlprofil mit einer gewölbten Oberseite 21 und einer ebenen Unterseite 22. Die Anlageflächen 23 und 24 zwischen dem Träger 6 und dem Knotenelement 7 sind aufeinander abgestimmt. An die Unterseite 22 des Sitzquerträgers 6 schließt sich der Befestigungsbereich 25 einer Bodenplatte 26 an. In diesem Bereich ist die Bodenplatte 26 mit dem Querträger 6 beispielsweise verschraubt. Darüber hinaus ist die Bodenplatte 26 außenseitig mit den seitlichen Längsträgern 2 verbunden.

Claims (9)

1. Bodengruppe für ein Kraftfahrzeug, ausgebildet als leiterförmige Rahmen­ struktur, die im wesentlichen von Profilen, insbesondere Strangprofilen aus Leichtmetall, gebildet wird, mit zwei an den Fahrzeugseiten verlaufenden seitlichen Längsträgern und einem in Fahrzeugmitte verlaufenden mittleren Längsträger sowie wenigstens zwei quer zu den Längsträgern angeordneten Querträgern, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Längsträger (3) über ein Knoten­ element (7) mit einem der Querträger (6) verbunden ist.

2. Bodengruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der mittlere Längsträger (3) aus einem vorderen und einem hinteren Abschnitt (3a bzw. 3b) zusammensetzt, wobei vorderer und hinterer Abschnitt (3a bzw. 3b) am Knotenelement (7) zusam­ mengeführt sind.

3. Bodengruppe nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Knotenelement (7) etwa auf Höhe der Vorderkante von Fahrer- und Beifahrersitz des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.

4. Bodengruppe nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querträger (6) mit dem unterseitigen Abschnitt (13) des Knotenelements (7) verbunden ist.

5. Bodengruppe für ein Kraftfahrzeug, ausgebildet als leiterförmige Rahmen­ struktur, die im wesentlichen von Profilen, insbesondere Strangprofilen aus Leichtmetall, gebildet wird, mit zwei an den Fahrzeugseiten verlaufenden seitlichen Längsträgern und einem in Fahrzeugmitte verlaufenden mittleren Längsträger sowie wenigstens zwei quer zu den Längsträgern angeordneten Querträgern, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterkante des mittleren Längsträgers (3) höher liegt als die Unterkante der seitlichen Längsträger (2).

6. Bodengruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Höhenversatz zwischen dem mittleren Längsträger (3) und den seitlichen Längsträgern (2) durch ein Knotenelement (7) erfolgt, das den mittleren Längsträger (3) mit einem der Querträger (6) verbindet.

7. Bodengruppe für ein Kraftfahrzeug, ausgebildet als leiterförmige Rahmen­ struktur, die im wesentlichen von Profilen, insbesondere Strangprofilen aus Leichtmetall, gebildet wird, mit zwei an den Fahrzeugseiten verlaufenden seitlichen Längsträgern und einem in Fahrzeugmitte verlaufenden mittleren Längsträger sowie wenigstens zwei quer zu den Längsträgern angeordneten Querträgern, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Längsträger (3) wenigstens eine schlitzförmige Längsführung (14) zur Aufnahme von Bedienelementen, Innenausstattungsteilen etc. des Kraftfahrzeuges aufweist.

8. Bodengruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsführung (14) in Form einer T-Nut ausgebildet ist.

9. Bodengruppe nach Anspruch 7 und/oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsführung (14) an der Oberseite des mittleren Längsträgers (3) angeordnet ist.