DE19943296A1 - Fahrgastzelle für einen Personenkraftwagen - Google Patents
Fahrgastzelle für einen PersonenkraftwagenInfo
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Abstract
Eine Fahrgastzelle für einen Personenkraftwagen weist zur Erhöhung der Quersteifigkeit bei Seitenaufprallbelastungen eine querversteifende Rohrkonstruktion auf, die sich aus zwei seitlich außenliegenden aufrechten Verstärkungsrohren und einem sich etwa über die gesamte Karosseriebreite erstreckenden rohrförmigen Versteifungselement zusammensetzt. Die beiden innerhalb der B-Säulen verlaufenden aufrechten Verstärkungsrohre sind mit unteren Randbereichen direkt an die Längsschweller herangeführt und mit diesen fest verbunden. Das querverlaufende rohrförmige Versteifungselement ist lediglich an seinen beiden seitlich außenliegenden Enden oberhalb der Längsschweller mit den aufrechten Verstärkungsrohren fest verbunden, wogegen der sich zwischen den aufrechten Verstärkungsrohren erstreckende Bereich des Versteifungselements über einen wesentlichen Teil seiner Quererstreckung freischwebend in einem Karosseriehohlraum der Hintersitzanlage verläuft.
Description
Die Erfindung betrifft eine Fahrgastzelle für einen Personenkraftwagen mit jeweils einer
B-Säule auf jeder Karosserieseite, die in einen untenliegenden Längsschweller mündet,
wobei zur Erhöhung der Quersteifigkeit der Fahrgastzelle bei
Seitenaufprallbelastungen eine querversteifende mit dem Aufbau verbundene
Rohrkonstruktion vorgesehen ist, die sich aus zwei seitlich außenliegenden aufrechten
Verstärkungsrohren und einem sich über die Karosseriebreite erstreckenden an die
aufrechten Verstärkungsrohre angeschlossenen rohrförmigen Versteifungselement
zusammensetzt.
Bei einer bekannten Fahrgastzelle (DE 196 03 098 A1) ist in jeder B-Säule ein
zusätzliches Verstärkungsrohr integriert, wobei die beiden in den B-Säulen
angeordneten Verstärkungsrohre etwa in Höhe der Längsschweller mit einem sich
quer über die Karosseriebreite erstreckenden, an den Karosserieboden angebundenen
Versteifungselement zu einer querversteifenden Rohrkonstruktion verbunden sind.
Dieser Anordnung haftet der Nachteil an, daß aufgrund des relativ tief liegenden
querverlaufenden, an den Karosserieboden angebundenen Versteifungselementes und
der relativ langen aufrechten Hebelarme der Verstärkungsrohre bei einer
Seitenaufprallbelastung hohe Momente auftreten, so daß diese Rohrkonstruktion
entsprechend stabil dimensioniert werden muß, was gewichtserhöhend wirkt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rohrverstärkung der eingangs genannten Gattung
so weiterzubilden, daß bei einer Seitenaufprallbelastung eine günstigere
Krafteinleitung erzielt wird, so daß die Rohrkonstruktion kleiner und somit
leichtgewichtiger dimensioniert werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere, die Erfindung in vorteilhafter Weise ausgestaltende Merkmale beinhalten die
Unteransprüche.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, daß durch
die direkte Anbindung der aufrechten Verstärkungsrohre an die Längsschweller sowie
den oberhalb der Längsschweller vorgesehenen Anschluß des querverlaufenden
Versteifungselementes an die Verstärkungsrohre bei einer Seitenaufprallbelastung
wesentlich günstigere Hebelverhältnisse vorliegen, so daß eine wirkungsvollere
Krafteinleitung in den Aufbau erzielt wird.
Durch die weitgehend freischwebende Anordnung des querverlaufenden
Versteifungselementes in einem Karosseriehohlraum der Hintersitzanlage ergibt sich
ein geringer Montageaufwand. Durch die mehrteilige Ausbildung des
Versteifungselementes lassen sich Fertigungs- und Einbautoleranzen in einfacher
Weise kompensieren. Eine in einer Fahrzeuglängsmittelebene vorgesehene
Zentrierung erleichtert den lagerichtigen Einbau des querverlaufenden
Versteifungselementes. Eine Buchse zum Festlegen einer Getriebebrücke wirkt bei
einem Seitenaufprallstoß mit einer am Versteifungselement vorgesehenen aufrechten
Konsole abstützend zusammen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im
folgenden näher erläutert:
Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht von schräg vorne auf die Fahrgastzelle
eines Kraftfahrzeuges mit einer im Bereich einer Hintersitzanlage
angeordneten querverlaufenden Rohrkonstruktion,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Hälfte einer ersten Ausführungsform der
Rohrkonstruktion
Fig. 3 einen Schnitt durch eine Hälfte einer zweiten Ausführungsform der
Rohrkonstruktion,
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 2 in größerem Maßstab.
Fig. 5 eine Ansicht von unten auf die Zentrierung des querverlaufenden
Versteifungsteiles
Ein durch einen Personenkraftwagen 1 gebildetes Kraftfahrzeug umfaßt eine
Fahrgastzelle 2, die durch nicht näher dargestellte seitliche Türen zugänglich ist. Die
Fahrgastzelle 2 weist auf jeder Karosserieseite eine B-Säule 3 auf, deren unteres Ende
in einen seitlich außenliegenden Längsschweller 4 mündet. Die B-Säule 3 kann etwa
auf Höhe der Gürtellinie 5 enden oder aber bis zu einem seitlichen Dachrahmen
hochgezogen sein.
Zwischen den beiden beabstandeten B-Säulen 3 erstreckt sich eine Hintersitzanlage 6,
die durch einen hochgezogenen Mitteltunnel 7 in zwei nebeneinanderliegende
Einzelsitze 8 unterteilt ist. Die Hintersitzanlage 6 ist an ihrem vorderen
querverlaufenden Ende über ein aufrechtes Fersenblech 9 an den Mitteltunnel 7 und
den darunterliegenden Fahrzeugboden 10 angeschlossen. Der Fahrzeugboden 10
verbindet die beiden seitlich außenliegenden Längsschweller 4. Nach oben hin wird die
Hintersitzanlage 7 aufbauseitig durch eine Sitzmulde 11 begrenzt, die vorne an das
Fersenblech 9 angeschlossen ist.
Zur Erhöhung der Quersteifigkeit der Fahrgastzelle 2 bei einer Seitenaufprallbelastung
ist hinter den seitlichen Türen eine querversteifende Rohrkonstruktion 12 vorgesehen,
die sich aus zwei seitlich außenliegenden aufrechten Verstärkungsrohren 13 und
einem sich etwa über die Innenraumbreite erstreckenden rohrförmigen
Versteifungselement 14 zusammensetzt.
Die beiden innerhalb der B-Säulen 3 verlaufenden aufrechten Verstärkungsrohre 13
sind mit unteren Randbereichen 15 abschnittsweise direkt an die Längsschweller 4
hereingeführt und fest mit diesen verbunden. Das querverlaufende rohrförmige
Versteifungselement 14 ist lediglich an seinen beiden seitlich außenliegenden
Endbereichen 16 fest mit den aufrechten Verstärkungsrohren 13 verbunden und zwar -
in Höhenrichtung gesehen - oberhalb der Längsschweller 4.
Der sich zwischen den aufrechten Verstärkungsrohren 13 erstreckende Bereich des
querverlaufenden Versteifungselementes 14 verläuft über einen wesentlichen Bereich
seiner Quererstreckung freischwebend und verdeckt in einen Karosseriehohlraum 17
der Hintersitzanlage 6.
Lediglich seitlich außenliegende, an die Verstärkungsrohre 13 angrenzende Bereiche
18 des querverlaufenden annähernd horizontal ausgerichteten Versteifungselemente
14 sind freiliegend angeordnet und zwar mit Abstand zum Fahrzeugboden 10.
Jedes etwa vertikal ausgerichtete Verstärkungsrohr 13 wird vorzugsweise durch ein
Vierkantrohr gebildet, das durch Schweißen oder dgl. mit dem Längsschweller 4 fest
verbunden ist. Das einen rechteckförmigen oder quadratischen Querschnitt
aufweisende Vierkantrohr kann im oberen und unteren Bereich mit einem geradlinigen
Beschnitt (Fig. 3) oder einem schrägverlaufenden Beschnitt (Fig. 2) versehen sein.
Das querverlaufende rohrförmige Versteifungselement 14 ist im Ausführungsbeispiel
aus Toleranz- und Montagegründen mehrteilig ausgebildet. Es könnte jedoch auch
einteilig ausgebildet sein.
Gemäß den Fig. 2 und 3 setzt sich das querverlaufende rohrförmige
Versteifungselement 14 aus einem relativ langen Mittelteil 19 und zwei relativ kurzen
Seitenteilen 20 zusammen, wobei das Mitteilteil 19 über rohrförmige
Verbindungsmuffen 21 mit den angrenzenden, fluchtenden Seitenteilen 20 verbunden
ist.
Jede Verbindungsmuffe 21 ist bei montierter Rohrkonstruktion 12 einerseits mit dem
Mittelteil 9 und andererseits mit dem Seitenteil 20 fest verbunden. Dies erfolgt
beispielsweise durch Schweißen. Im Ausführungsbeispiel umgibt die Verbindungsmuffe
21 außenseitig das Mittelteil und das Seitenteil 20.
Zur Erzielung einer hohen Stabilität der Rohrkonstruktion 12 durchdringt jedes
Seitenteil 20 des querverlaufenden Versteifungselementes 14 das angrenzende
aufrechte Verstärkungsrohr 13 vollständig und ist mit beabstandeten längsgerichteten
Wänden 22, 23 des Verstärkungsrohres 13 durch Schweißen fest verbunden.
Das rohrförmige Mittelteil 19 des Versteifungselementes weist im Bereich des
Mitteltunnels 7 einen hochgezogenen etwa U-förmigen Abschnitt 24 auf, an den sich
beiderseits geradlinige querverlaufende, etwa horizontale Abschnitte 25 anschließen.
Zur lagerichtigen Positionierung des querverlaufenden Versteifungselementes 14 in
Fahrzeugquerrichtung ist im Bereich einer Fahrzeuglängsmittelebene A-A eine
Zentrierung 26 vorgesehen.
Die Zentrierung 26 wird durch einen am Boden des Karosseriehohlraumes 17
angebrachten, nach oben ragenden Bolzen 27 gebildet, der mit seinem freien Ende in
eine längsverlaufende Schlitzöffnung 28 eines mit dem Mittelteil 19 verbundenen
Gegenstücks 29 eingreift.
Der Mitteltunnel 7 weist an seinen beiden untenliegenden Randseiten jeweils ein
außenseitig aufgesetztes Verstärkungsprofil 30 auf, durch das zusammen mit dem
Mitteltunnel 7 längsverlaufende Hohlträger 31 gebildet werden.
Benachbart jedes Hohlträgers 31 ist am Mitteltunnel 7 eine Buchse 32 angeordnet,
die einerseits zum Befestigen einer untenliegenden Getriebebrücke 33 dient. Hierzu
werden von der Unterseite her nicht näher dargestellte Befestigungsschrauben in eine
Aufnahme der Buchse 32 eingedreht.
Andererseits weist die Buchse 32 einen nach oben vorstehenden zylindrischen
Kopfabschnitt 34 auf, der von einer nach unten hin offenen, am Mittelteil 19 des
querverlaufenden Versteifungselementes 14 angebrachten rohrförmigen Konsole 35
umgeben ist und zwar mit radialem Abstand.
Bei einem Seitenaufprallstoß wird das Mittelteil 19 mit der angebrachten aufrechten
Konsole 35 zur Fahrzeugmitte hin verschoben und die Konsole 35 gelangt in Kontakt
mit dem Kopfabschnitt 34 der Buchse 32 und stützt sich an dieser ab.
Gemäß Fig. 2 liegt eine innere, in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Wand 22 des
Verstärkungsrohres 13 an der Außenseite 36 des Längschwellers 4 an und ist mit
dieser örtlich verschweißt. In Fig. 2 sind außerhalb des Seitenteils sich erstreckende
Barrieren 37 für einen Seitenaufprallversuch angeordnet.
In Fig. 3 ist das untere Ende des Verstärkungsrohres 13 auf einen stufenförmigen
oberen Absatz 38 des Längsschwellers 4 aufgesetzt und mit diesem verschweißt. Bei
dieser Anordnung ist das Verstärkungsrohr 13 zusätzlich an einen aufrechten
Abschnitt einer B-Säulenverstärkung 39 angebunden und mit dieser ebenfalls
verschweißt.
Claims (12)
1. Fahrgastzelle (2) für einen Personenkraftwagen (1) mit jeweils einer B-Säule (3) auf
jeder Karosserieseite, die in einen untenliegenden Längsschweller (4) mündet, wobei
zur Erhöhung der Quersteifigkeit der Fahrgastzelle (2) bei Seitenaufprallbelastungen
eine querversteifende, mit dem Aufbau verbundene Rohrkonstruktion (12) vorgesehen
ist, die sich aus seitlich außenliegenden, aufrechten Verstärkungsrohren (13) und
einem sich etwa über die Karosseriebreite erstreckenden, rohrförmigen
Versteifungselement (14) zusammensetzt, daß die beiden innerhalb der B-Säulen (3)
verlaufenden aufrechten Verstärkungsrohre (13) mit unteren Randbereichen
unmittelbar an die Längsschweller (4) herangeführt und an diesen befestigt sind, daß
das querverlaufende Versteifungselement (14) lediglich an seinen beiden seitlich
außenliegenden Endbereichen mit den angrenzenden aufrechten Verstärkungsrohren
(13) fest verbunden ist und zwar - in Höhenrichtung gesehen - oberhalb der
darunterliegenden Längsschweller (4) und daß ein wesentlicher Teil der
Quererstreckung des querverlaufenden Versteifungselementes (14) verdeckt und
freischwebend innerhalb eines Karosseriehohlraumes (17) der Hintersitzanlage (6)
angeordnet ist.
2. Fahrgastzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes aufrechte
Verstärkungsrohr (13) durch ein Vierkantrohr gebildet wird.
3. Fahrgastzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes
Verstärkungsrohr (13) bereichsweise durch Schweißen mit dem Längsschweller (4)
verbunden ist.
4. Fahrgastzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich seitlich
außenliegende Bereiche (18) des querverlaufenden Versteifungselements (14)
freiliegend angeordnet sind.
5. Fahrgastzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das querverlaufende
rohrförmige Versteifungselement (14) ein- oder mehrteilig ausgebildet ist und etwa
rechtwinkelig an die äußeren Verstärkungsrohre (13) angeschlossen ist.
6. Fahrgastzelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich das
querverlaufende rohrförmige Versteifungselement (14) aus einem Mittelteil (19) und
zwei Seitenteilen (20) zusammensetzt, wobei das Mittelteil (19) über rohrförmige
Verbindungsmuffen (21) mit den angrenzenden Seitenteilen (10) verbunden ist und
jede Verbindungsmuffe (21) einerseits mit dem Mittelteil (19) und andererseits mit dem
Seitenteil (20) fest verbunden ist.
7. Fahrgastzelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß jedes querverlaufende Seitenteil (20) mit seinem äußeren Ende
das angrenzende aufrechte Verstärkungsrohr (13) vollständig durchdringt und mit
beiden beabstandeten aufrechten Wänden (12, 23) des Verstärkungsrohres (13) fest
verbunden ist.
8. Fahrgastzelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige
Mittelteil (19) des Versteifungselementes (14) im Bereich eines Mitteltunnel (7) einen
hochgezogenen Abschnitt (24) aufweist, an den sich beiderseits geradlinige,
querverlaufende, horizontale Abschnitte (25) anschließen.
9. Fahrgastzelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur lagerichtigen
Positionierung des querverlaufenden Versteifungselementes (14) in
Fahrzeugquerrichtung etwa im Bereich einer Fahrzeuglängsmittelebene A-A eine
Zentrierung (26) vorgesehen ist.
10. Fahrgastzelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierung (26)
durch einen am Boden des Karosseriehohlraumes (17) angebrachten nach oben
ragenden Bolzen (27) gebildet wird, der mit seinem freien Ende in eine
längsverlaufende Schlitzöffnung (28) eines mit dem Mittelteil (19) des
querverlaufenden Versteifungselementes (14) verbundenen Gegenstückes (29)
eingreift.
11. Fahrgastzelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß am Mittelteil (19) des querverlaufenden Versteifungselementes
(14) beiderseits des Mitteltunnels (8) eine nach unten hin offene aufrechte rohrförmige
Konsole (35) vorgesehen ist, die eine nach oben ragende karosserieseitig
feststehende Buchse (32) mit radialem Abstand umgreift.
12. Fahrgastzelle nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich bei einem
Seitenaufprallstoß die am Mittelteil (10) angebrachte Konsole (35) an der
feststehenden Buchse (32) bzw. einem angrenzend angeordneten Hohlträger (31) des
Mitteltunnels (7) abstützt.
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