DE19652716C2 - Rohbaukarosserie mit einer selbsttragenden Leichtbautragstruktur - Google Patents
Rohbaukarosserie mit einer selbsttragenden LeichtbautragstrukturInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Rohbaukarosserie für einen Personen
kraftwagen mit einer selbsttragenden Leichtbautragstruktur, die
als mittragende und integrierte Bestandteile auf Höhe eines
Fahrgastraumes Seitenteile aufweist.
Aus der DE 30 35 333 C2 ist eine Rohbaukarosserie mit einer Trag
struktur bekannt, bei der die Fahrgastzelle als Leichtmetall
gussteil gestaltet ist. Die Vorbau- und Heckbereiche sind aus
metallischen Werkstoffen mit hohem Elastizitätsmodul, vorliegend
aus Stahlblech, gestaltet.
Aus der DE 195 22 680 C1 ist ein einteiliges, steifes Seiten
wand-Verbundteil im Zusammenhang mit einer selbsttragenden Roh
baustruktur bekannt. Jedes Seitenwand-Verbundteil weist eine
einstückig zusammengefügte innere Seitenwandhälfte und eine korrespondierend
profilierte, äußere Seitenwandhälfte auf, zwischen
denen Verstärkungen eingebunden sind.
Es ist auch bekannt (DE 26 49 955 C2), die Struktursteifigkeit
und Gestaltfestigkeit eines Fahrzeugaufbaus links- und rechts
seitig unterschiedlich zu gestalten. Dabei weist die im Fahrbe
trieb dem Gegenverkehr zugewandte Seite des Aufbaus bei fronta
ler und seitlicher Krafteinwirkung einen größeren Formänderungs
widerstand auf als die dem Gegenverkehr abgewandte Seite.
Eine weitere Rohbaukarosserie für einen Personenkraftwagen ist
allgemein bekannt. Die selbsttragende Tragstruktur der Rohbauka
rosserie stellt eine Stahlblechkonstruktion dar, die insbesonde
re im Bereich der Fahrgastzelle aus tragenden Trägerprofilen und
anderen Arten von Versteifungen zusammengesetzt ist. Eine solche
Tragstruktur weist jedoch ein relativ hohes Gewicht auf.
Zur Gewichtsreduzierung ist es auch bereits bekannt (EP 0 076 934 A1),
eine Karosserie eines Personenkraftwagens vollständig
aus Kunststoffteilen herzustellen. Eine solche Kunststoff karos
serie kann Crashanforderungen bezüglich eines Überschlags, be
züglich eines Seitenaufpralls oder im Hinblick auf Sicherheits
gurtbefestigungen im Fahrzeug nur durch erhebliche Verstärkun
gen, Zusatzbauteile und ähnliches erfüllen, wodurch ein erhöhter
fertigungstechnischer Aufwand sowie ein wiederum erhöhtes Ge
wicht erzielt wird.
Es ist auch bereits bekannt (DE 42 43 186 A1), einen Personen
kraftwagen modulförmig aufzubauen, indem ein Vorderwagen und ein
Hinterwagen aus Metall und eine Fahrgastzelle aus Kunststoff
hergestellt sind. Auch hier werden jedoch die oben angeführten
Crashanforderungen nicht erfüllt.
Die EP 0 240 470 A1 beschreibt eine weitere Karosserie für einen
Personenkraftwagen, die nicht als selbsttragende Tragstruktur,
sondern vielmehr als tragendes Fahrgestell mit Fahrgastzellen
aufbauten gestaltet ist. Das Fahrgestell ist bei diesem Perso
nenkraftwagen aus Metall hergestellt, die Fahrgastzellenaufbau
ten sind aus Kunststoffteilen aufgebaut.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rohbaukarosserie der eingangs
genannten Art zu schaffen, die ein gegenüber bekannten selbst
tragenden Rohbaukarosserien deutlich reduziertes Gewicht auf
weist und dennoch hohe Crashanforderungen bezüglich Überschlag,
Seitenaufprall und allgemeiner Insassensicherheit erfüllt.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Seitenteile der
Leichtbautragstruktur zu einem einteiligen, steifen Seitenwand-
Verbundteil zusammengefügt sind, wobei wenigstens Verbindungsbe
reiche der Seitenteile zwischen den benachbarten Seitenteilen
aus einem metallischen Werkstoff mit hohem Elastizitätsmodul
gestaltet sind, und dass ein Vorbaubereich und ein Heckbereich
der Leichtbautragstruktur aus einem Leichtbauwerkstoff gestaltet
und kraftübertragend mit den Seitenwand-Verbundteilen verbunden
sind. Bei einer besonders bevorzugten Ausführung wird als
Leichtbauwerkstoff Kunststoff eingesetzt und die metallischen
Seitenwand-Verbundteile sind als Stahlblechkonstruktionen aufge
baut. Durch die erfindungsgemäße Lösung werden innerhalb einer
selbsttragenden Tragstruktur unterschiedliche Werkstoffe einge
setzt, wobei das Vorsehen metallischer Werkstoffe mit hohem E
lastizitätsmodul im Bereich des Fahrgastraumes gewährleistet,
daß die jeweiligen Crashanforderungen erfüllt werden. Die erfin
dungsgemäße Rohbaukarosserie entspricht den Anforderungen, die
bei einem Dachfalltest im Hinblick auf Überschlagbelastungen gestellt
werden. Auch die gesetzlichen Anforderungen bezüglich
Seitenaufprallbelastungen werden erfüllt. Schließlich schaffen
die entsprechend metallisch gestalteten Seitenwand-Verbundteile
eine stabile tragende Basis für fahrzeugfeste Sicherheitsgurt
verankerungen, wodurch die Insassensicherheit erhöht wird. Die
erfindungsgemäße Rohbaukarosserie ist insbesondere auch bei ei
nem Cabriolet einsetzbar, bei dem die Seitenwand-Verbundteile
ohne die jeweiligen Dachrahmen gestaltet sind. Dadurch, dass die
übrigen Teile der selbsttragenden Tragstruktur, insbesondere der
Vorbaubereich und der Heckbereich, aus einem Leichtbauwerkstoff,
insbesondere aus Aluminium oder Kunststoff, hergestellt sind,
ergibt sich gegenüber bekannten Stahlblechkonstruktionen eine
erhebliche Gewichtsreduzierung für die erfindungsgemäße Rohbau
karosserie.
In Ausgestaltung der Erfindung sind die gegenüberliegenden Sei
tenwand-Verbundteile durch wenigstens einen metallischen Quer
träger mit hohem Elastizitätsmodul miteinander verbunden. Beson
ders vorteilhaft ist dabei die Gestaltung des Querträgers als
Stahlblechprofil. Durch diese Ausgestaltung wird eine weiter er
höhte Steifigkeit der Fahrgastzelle und damit auch eine weiter
verbesserte Eignung im Hinblick auf die beschriebenen Crashan
forderungen erreicht.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Seitenwnad-Ver
bundteile unlösbar mit den anschließenden Teilen der Tragstruk
tur verbunden. Diese sichere Verbindung gewährleistet die kraft
übertragende Integration der Seitenwand-Verbundteile in die üb
rige Tragstruktur.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die unlösbare Ver
bindung kraftschlüssig vorgesehen. Hierfür sind als Verbindungsformen
insbesondere Verschweißen, Verkleben, Vernieten oder ähn
liches vorgesehen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die unlösbare Ver
bindung formschlüssig vorgesehen. Besonders vorteilhaft ist
hierfür eine Rastverbindung.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist jedes Seitenwand-
Verbundteil zumindest teilweise aus einer Kombination von metal
lischen Werkstoffen und Kunststoffen zusammengesetzt. Dadurch
sind die Seitenwand-Verbundteile als Hybrid-Bauteile in Form ei
ner Kunststoff/Metall-Kombination gestaltet, wobei gewährleistet
sein muss, dass die tragenden Längs- und Säulenprofile des Sei
tenwand-Verbundteiles jeweils metallische Verbindungen miteinan
der eingehen. Alternativ können die Seitenwand-Verbundteile auch
als Kombination von Aluminiumteilen und Stahlteilen zusammenge
setzt sein.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen. Nachfolgend sind bevorzugte Ausführungsbeispie
le der Erfindung beschrieben und anhand der Zeichnungen darge
stellt.
Fig. 1 zeigt perspektivisch eine Ausführungsform einer erfin
dungsgemäßen Rohbaukarosserie für einen offenen Personen
kraftwagen und
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Roh
baukarosserie für einen offenen Personenkraftwagen ähn
lich Fig. 1.
Eine Rohbaukarosserie 1 nach Fig. 1 ist für einen offenen, zwei
sitzigen Personenkraftwagen vorgesehen und weist eine selbsttra
gende Tragstruktur auf. Die Tragstruktur setzt sich aus einem
Vorbaubereich 2, einem Fahrgastraumbereich 4 und einem Heckbe
reich 3 zusammen, wobei alle drei Bereiche fließend ineinander
übergehen. Der eine Fahrgastraumbereich 4, der bei einem ge
schlossenen Personenkraftwagen eine geschlossene Fahrgastzelle
bildet, setzt sich zusammen aus einer Fahrzeugbodenstruktur, ei
ner nach vorne an den Vorbaubereich 2 anschließenden Stirnwand
und einer heckseitigen Abschlußwand. Außerdem weist der Fahr
gastraumbereich 4 zu beiden Karosserieseiten Seitenteile auf,
die sich jeweils aus einer A-Säule 6, einem Längsschweller 7 und
einer B-Säule 8 zusammensetzen. Bei einem geschlossenen Perso
nenkraftwagen wird die durch die Seitenteile gebildete Seiten
wand auf jeder Karosserieseite der Fahrgastzelle zusätzlich noch
durch Dachrahmenträger sowie gegebenenfalls durch eine C-Säule
gebildet. Die gegenüberliegenden Seitenteile sind durch mehrere
Querträger miteinander verbunden. Die dachseitigen Stirnenden
der A-Säulen 6 sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch
einen Windschutzquerträger 9 miteinander verbunden, der eben
falls Teil der selbsttragenden Tragstruktur ist.
Erfindungsgemäß sind die als Seitenteile dienenden A-Säulen 6,
die Längsschweller 7 und die B-Säulen 8 auf jeder Karosseriesei
te zu einem einstückigen, steifen Seitenwand-Verbundteil 5 zu
sammengefügt, wobei das so gebildete Seitenwand-Verbundteil aus
einem metallischen Werkstoff mit einem hohen Elastizitätsmodul,
beim dargestellten Ausführungsbeispiel aus Stahlblechprofilen,
hergestellt ist. Die übrigen Teile der selbsttragenden Trag
struktur, d. h. der gesamte Vorbaubereich 2 und der gesamte Heck
bereich 3 sowie die verbleibenden Bestandteile des Fahrgastraum
bereiches 4 sind aus Kunststoff hergestellt. Die metallischen
Seitenwand-Verbundteile 5 sind kraftübertragend in die Kunst
stofftragstruktur eingebunden, wobei zur Anbindung an die an
schließenden Vorbau-, Heck- oder Fahrgastraumelemente geeignete
form- oder kraftschlüssige Verbindungen vorgesehen sind. Durch
das Seitenwand-Verbundbauteil auf jeder Karosserieseite erfahren
die A-Säulen 6 eine hohe Steifigkeit und Duktilität, die sich
vorteilhaft bei Crashbeanspruchungen durch einen Überschlag be
merkbar machen. Die steifen äußeren Längsschweller 7 als Be
standteile der Seitenwand-Verbundteile 5 gewährleisten durch ih
re hohe Steifigkeit eine lediglich geringe Intrusion bei Seiten
aufprallbelastungen sowie eine gute Krafteinleitung in die Bo
denstruktur des Fahrgastraumbereiches 4. Da die Sicherheitsgurt
systeme an diesen Seitenwand-Verbundteilen verankert werden, er
gibt sich eine äußerst sichere Anbindung, die auch hohen Crash
anforderungen gerecht wird. Im Längsschwellerbereich jedes Sei
tenwand-Verbundteiles 5 können in stabiler Weise Wagenheberauf
nahmen sowie die entsprechenden Verzurrpunkte aufgenommen wer
den. Die Seitenwand-Verbundteile 5 können neben ihrer Gestaltung
als Blechkonstruktion auch in Gußbauweise oder als Strangpreß
profile oder als Kombination dieser unterschiedlichen Herstel
lungsverfahren hergestellt werden. Es ist auch möglich, eine ge
eignete Metall/Kunststoffkombination für die Seitenwand-Verbund
teile 5 einzusetzen, wobei gewährleistet sein muß, daß zwischen
jeder A-Säule 6, jedem Längsschweller 7 und jeder B-Säule 8 eine
metallische Verbindung vorhanden ist.
Die Rohbaukarosserie 1 nach Fig. 2 entspricht im wesentlichen
der zuvor beschriebenen Rohbaukarosserie nach Fig. 1. Der einzi
ge Unterschied bei diesem Ausführungsbeispiel ist es, daß zu
sätzlich auch noch der Windschutzquerträger 9a aus einem metal
lischen Werkstoff mit einem hohen Elastizitätsmodul hergestellt
ist, wohingegen er in Fig. 1 aus Kunststoff hergestellt ist.
Diese Ausführungsform ist insbesondere für einen offenen Perso
nenkraftwagen vorteilhaft, da eine weiter erhöhte Steifigkeit
des Fahrgastraumbereiches 4 erzielt wird. Durch die metallische
Querverbindung mittels des Windschutzquerträgers 9a wird ein
weiter verbesserter Überrollschutz erzielt, so daß gesetzliche
Crashanforderungen im Hinblick auf Überschlagbelastungen, die
durch einen Dachfalltest untersucht werden, weiter verbessert
erfüllt werden. Der Windschutzquerträger 9a schafft zudem auch
eine verbesserte Querversteifung, die sich bei Seitenaufprallbe
lastungen positiv auswirkt.
Claims (6)
1. Rohbaukarosserie für einen Personenkraftwagen mit einer
selbsttragenden Leichtbautragstruktur, die als mittragende und
integrierte Bestandteile auf Höhe eines Fahrgastraumes Seiten
teile aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Seitenteile (6, 7, 8) der Leichtbautragstruktur zu einem
einteiligen, steifen Seitenwand-Verbundteil (5) zusammengefügt
sind, wobei wenigstens Verbindungsbereiche der Seitenteile (6,
7, 8) zwischen den benachbarten Seitenteilen (6, 7, 8) aus einem
metallischen Werkstoff mit hohem Elastizitätsmodul gestaltet
sind, und daß ein Vorbaubereich und ein Heckbereich der Leicht
bautragstruktur aus einem Leichtbauwerkstoff gestaltet und
kraftübertragend mit den Seitenwand-Verbundteilen (5) verbunden
sind.
2. Rohbaukarosserie nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die gegenüberliegenden Seitenwand-Verbundteile (5) durch we
nigstens einen metallischen Querträger mit hohem Elastizitätsmo
dul miteinander verbunden sind.
3. Rohbaukarosserie nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Seitenwand-Verbundteile (5) unlösbar mit den anschlie
ßenden Teilen (2, 3, 4) der Tragstruktur verbunden sind.
4. Rohbaukarosserie nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die unlösbare Verbindung kraftschlüssig vorgesehen ist.
5. Rohbaukarosserie nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die unlösbare Verbindung formschlüssig vorgesehen ist.
6. Rohbaukarosserie nach wenigstens einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Seitenwand-Verbundteil (5) zumindest teilweise aus ei
ner Kombination von metallischen Werkstoffen und Kunststoffen
zusammengesetzt ist.
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- 1996-12-18 DE DE1996152716 patent/DE19652716C2/de not_active Expired - Fee Related
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