DE3720946C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bodengruppe für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Problem des modernen Fahrzeugbaus mit seiner Tendenz zur Leichtbauweise besteht darin, den Innengeräuschpegel in der Fahrgastzelle trotz Verwendung von Karosserieblechen relativ geringer Stärke niedrig zu halten.

Das Fahrzeug-Innengeräusch wird wesentlich durch tieffrequente Anteile bestimmt, die sowohl vom Antriebsaggregat mit Ansaug- und Abgasanlage als auch von der Reifen-Fahrbahn-Kombination angeregt werden. An der Verbrennungskraftmaschine treten freie Kräfte und Momente auf, die das Antriebsaggregat in Schwingungen versetzt. So wirken beispielsweise beim verbreiteten 4-Zylinder-Hubkolben-Reihen­ motor Kräfte 2. Ordnung der Motordrehzahl in Kolbenlaufrichtung, so daß das gesamte Antriebsaggregat in Vibrationen gerät. Es schwingt mit doppelter Frequenz der Motordrehzahl in Kolbenlaufrichtung und strahlt besonders oberhalb und unter­ halb seiner Kontur Luftschall ab, der z.T. im Motorraum resonanzartig verstärkt und über die Spritzwand bzw. die Fußschräge des Bodenblechs in den Fahrgastraum eingeleitet wird sowie nach Reflexion an der Fahrbahnoberfläche durch den Fahrzeug­ boden in den Fahrzeug-Innenraum eindringt.

Durch die Vibrationen erfolgt noch zusätzlich eine Körperschallanregung über die Aggregat- und Fahrwerkslager sowie über weitere Kontaktstellen, wie z.B. Schläuche, Kupplungsseil und Lenkung. Dabei werden in die Karosserie Biegewellen eingeleitet, wobei zahlreiche resonanzartige Blechschwingungen auftreten, die wie Lautsprecher wirken und mit dem geschilderten Luftschallanteil das tieffre­ quente Innengeräusch hervorrufen. Häufig werden auch noch Luftraummoden des Fahrzeuginnenraumes angeregt, die ganz besonders zu lästigen Brummüberhöhungen führen.

Das Fahrzeug-Innengeräusch wird jedoch nicht überall gleichgewichtig angeregt. An einigen Karosseriebereichen reichen sehr kleine Karosserie-Schwingungen aus, um zu lästigen Brummüberhöhungen zu führen: Diese Orte sind z.B. die Spritzwand unten, die Fußbodenschräge vorn und der Fußraum hinten vor dem Hintersitz sowie der Dachbereich vorn. Der hier abgestrahlte Schall kann wegen der räumlichen Abmessungen z.B. zwischen den Fußräumen vorn und hinten einerseits (Quellen) und Ohren der Fahrzeuginsassen andererseits (Empfänger) interferieren und dadurch über größere Drehzahlbereiche hinweg Innengeräuschverstärkungen sowie Innenge­ räuschminderungen mit einer unerwünschten Innengeräuschdynamik verursachen.

Die gattungsbildende DE-OS 21 45 467 beschreibt eine Unterkonstruktion für Kraftfahrzeuge, bei der zwischen rückwärtigen Verlängerungen von Längsträgern, einem sich zwischen diesen erstreckenden Stützelement für die Antriebsmaschine, Verbindungen zwischen den Längsträgerverlängerungen und seitlichen Schwellern darstellenden Torsionskästen und einer an den rückwärtigen Enden der Längsträgerverlängerungen und den Seitenschwellern angeordneten Verbindungseinrichtung einerseits sowie einer das Fußbrett enthaltenden Bodenplatte andererseits ein Spalt vorgesehen ist. Bei dieser Konstruktion haben also die Längsträgerverlängerungen keinerlei direkten Kontakt mit dem Bodenblech. Die Längsträgerverlängerungen erstrecken sich dabei, in Richtung nach hinten betrachtet, in einem Bereich schräg abwärts parallel zum Fußbrett und enden in einem vorderen Bereich des dahinter befindlichen Bodenblechs an einer Stelle, die durch die jeweiligen Festigkeitsanforderungen bestimmt ist. Die durch die Spaltbildung gewonnene Entkopplung wirkt sich zwar günstig hinsichtlich einer direkten Schwingungsanregung des Bodenblechs vom Antriebsaggregat her aus, jedoch trägt eine solche Konstruktion beispielsweise der oben erläuterten Schwingungsanregung durch Reflexion an der Fahrbahnoberfläche nicht Rechnung.

In Abweichung hiervon sind in der Unterbaukonstruktion nach der DE 25 27 385 A1 vordere Längsträger über den gesamten zugekehrten Längenbereich der Außenseite einer Stirnwand, die sich in einen Hauptboden fortsetzt, mit dieser verbunden. Auch zwischen diesem Hauptboden und den vorderen Längsträgern bestehen Schweißverbindungen. Dagegen fehlen direkte Verbindungen zwischen den vorderen Längsträgern einerseits und Außen-Längsträgern andererseits vor ihrer hinteren, im Bereich eines Querträgers liegenden Verbindungsstelle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bodengruppe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 hinsichtlich der Absenkung des Innengeräuschpegels im Fahrgastraum des Fahrzeugs zu verbessern.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.

Im Gegensatz zu der beschriebenen bekannten Konstruktion sieht die Erfindung also bewußt eine - wenn auch verringerte - direkte Schwingungseinleitung von den Längsträgern in das Bodenblech vor, jedoch in der Weise, daß die Blechschwin­ gungen im vorderen Bodenbereich und im hinteren Bodenbereich so aufeinander abgestimmt sind, daß im Kopfbereich der Fahrzeuginsassen durch Interferenzen der von den beiden Bodenbereichen emittierten Schallwellen Auslöscheffekte auftre­ ten. Wie sich nämlich bei Versuchen gezeigt hat, stellen sich bei der erfindungs­ gemäßen verringerten direkten Schwingungseinleitung in den vorderen Bereichen des Bodenblechs und demgemäß verstärkter Schwingungsanregung des hinteren Bereichs des Bodenblechs bei üblichen Fahrzeugabmessungen Amplituden und Phasen der von diesen "Schallquellen" erzeugten Luftschwingungen ein, die im Bereich der Köpfe der Fahrzeuginsassen zu diesen Auslösch-Interferenzen führen.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß sie den Nachteil vorn quer eingebauter Antriebsaggregate zumindest verringert, der darin besteht, daß wegen der gegenüber längs eingebautem Antriebsaggregat härteren Motorlager ein wesentlich größerer Anteil der in die Karosserie eingeleiteten Kräfte in dem kritischen tiefen Frequenzbereich liegt, da bei querliegendem Antriebsaggregat die Abstützung über das Hinterachsgetriebe fehlt. Weiterhin zeigt sich bei Anwen­ dung der Erfindung auch eine deutliche Verringerung der Rollgeräusche im Frequenz­ bereich von 125 bis 500 Hz.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Anwendung auf einen Personenkraftwagen wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in Draufsicht schematisch die hier interes­ sierenden Teile der Bodengruppe,

Fig. 2 perspektivisch schräg von unten die Verhält­ nisse im Bereich des linken vorderen Radhauses des Fahrzeugs und

Fig. 3 die in Fig. 2 mit III-III bezeichnete Schnitt­ ansicht.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so besitzt die Bodengruppe die beiden vorderen Längsträger 1 und 2, die zur Abstützung des nicht gezeichneten Antriebsaggregats dienen und über den Sitzquerträger 3, der also auch zur Befestigung der Vordersitze des Fahrzeugs dient, an den Schwellern 4 und 5 abgestützt sind. Die Bodengruppe wird ergänzt durch den hinteren Querträger 6 sowie ein allgemein mit 7 bezeichnetes hinteres Tragwerk.

Das Bodenblech 8 bildet in seinem vorderen Bereich die schräg nach oben weisende Fußschräge 9, an die sich in üblicher Weise nach oben die nicht dargestellte Spritzwand anschließt. Im Bereich der vorderen Enden der Schweller 4 und 5 finden sich ferner Verbindungsstücke 10 und 11 zwischen den Schwellern 4 und 5 einerseits und dem Bodenblech 8 andererseits.

Unter Außerachtlassung der Tatsache, daß das Bodenblech 8 oberhalb der verschie­ denen Träger verläuft, sind diejenigen Bereiche der Träger ausgezogen dargestellt, die fest, also beispielsweise durch Punktschweißen, mit dem Bodenblech verbunden sind. Das bedeutet, daß die Längsträger 1 und 2 in ihren durch unterbrochene Linien angedeuteten Bereichen 12 und 13, also zwischen dem vorderen Kantenbereich der Fußschräge 9 und einem unmittelbar hinter dieser liegenden Bereich des Boden­ blechs 8, nicht mit dem Blech verbunden sind. Dadurch wird eine Verringerung der Schwingungsanregung im Bereich des Bodenblechs 8 erzielt. Andererseits erfolgt eine verstärkte Schwingungseinleitung in den hinteren Bereich des Bodenblechs, der beispielsweise mit dem Sitzquerträger 3 in Verbindung steht.

Im einzelnen werden die Verhältnisse aus der Darstellung der Fig. 2 und 3 deutlich: Bei 14 ist das linke vordere Radhaus des Kraftfahrzeugs angedeutet. Der Längsträger 2, der bis in den Bereich der Spritzwand 15 hochgezogen ist, besitzt in dem bereits angeführten Bereich 13 das besondere Schließblech 16, das mit dem Bodenblech 8 den insbesondere aus Fig. 3 ersichtlichen Spalt 17 einschließt, so daß dort kein direkter Kontakt zwischen Bodenblech 8 und Längs­ träger 2 vorliegt. Dieselben Verhältnisse liegen verständlicherweise im Bereich des in den Fig. 2 und 3 nicht sichtbaren rechten Längsträgers 1 vor. In seinen übrigen, dem Verlauf des Bodenblechs 8 folgenden Bereichen ist der Längsträger demgegenüber, wie aus Fig. 2 ersichtlich, durch das Bodenblech selbst zu einem geschlossenen Hohlprofil ergänzt.

Wie Fig. 2 ferner zeigt, ist der Längsträger 2 im Bereich des oberen Endes der Fußschräge 9, d.h. bei 18, wieder mit der Fußschräge durch Punktschweißung verbun­ den, so daß der Spalt 17 - und ein entsprechender Spalt am rechten Längsträger - keine vollständige Schwingungsentkopplung zwischen Längsträger und Bodenblech bewirkt, sondern lediglich eine Verringerung der Schwingungsübertragung. Demgemäß wird die Schwingungsanregung des etwa vor dem Sitzquerträger 3 (siehe Fig. 1) liegenden Bereichs des Bodenblechs 8 durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen verrin­ gert, während die Schwingungsanregung des hinter diesem Querträger liegenden Bereichs des Bodenblechs verstärkt wird; durch diese Maßnahmen ergibt sich der beschriebene Interferenz-Auslöschungseffekt in Höhe der Köpfe der Fahrzeuginsassen.

Aus Fig. 2 ist ferner ersichtlich, daß auch das Verbindungsstück 11 (und sinngemäß auch das rechtsseitige Verbindungsstück 10) nicht in direkter Verbindung mit dem Längsträger 2 (bzw. dem rechtsseitigen Längsträger 1) steht.

Die Längsträger folgen, wie in Fig. 2 bezüglich des Längsträgers 2 dargestellt, der Kontur des jeweiligen Radhauses, hier des linken Radhauses 14. In einem höher als die Fußschräge 9 liegenden Bereich können die Längsträger so ausgeführt werden, daß sie Zonen verringerter Flächenträgheitsmomente, bezogen auf Querachsen, besitzen, woraus ersichtlich wird, daß die erfindungsgemäßen Maßnahmen nicht auf Kosten der erforderlichen Crashoptimierung der Bodengruppe gehen. Zusätzlich kann durch derartige Maßnahmen und die Verwendung geeigneter Blechstärken die Schwingungsanregung im vorderen und hinteren Bereich des Bodenblechs in zur Optimierung der Interferenzeffekte geeigneter Weise beeinflußt werden. Bezüglich der Schließbleche für die Längsträger, also beispielsweise des Schließblechs 16 für den linken Längsträger 2, haben sich Blechstärken zwischen 0,9 und 2,0 mm als günstig erwiesen.

Wie in Fig. 1 durch strichpunktierte Linien angedeutet, kann der Querträger auch durch Querkomponenten besitzende Endbereiche 1′ und 2′ der Längsträger ersetzt bzw. gebildet sein. Entscheidend ist die Abstützung der Längsträger an den Schwellern in einem mittleren Bereich derselben.

Mit der Erfindung ist demgemäß eine Bodengruppe für ein Kraftfahrzeug geschaffen, die unter Wahrung ihres günstigen Crashverhaltens in neuartiger Weise eine Verrin­ gerung des Innengeräuschpegels durch Interferenzeffekte sicherstellt.

Claims (5)

1. Bodengruppe für ein Kraftfahrzeug mit ein Antriebsaggregat stützenden Längsträgern, die sich ihrerseits über einen im mittleren Längenbereich einer Fahrgastzelle angeordnetem Querträger an Schwellern abstützen, und einem Bodenblech, das im vorderen Bereich der Fahrgastzelle eine Fußschräge bildet, deren Verlauf die Längsträger unter Bildung von Spalten zwischen Längsträgern und Bodenblech zur Schwingungsentkopplung folgen, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsträger (1, 2) mit dem Bodenblech (8) sowohl im oberen Bereich der Fußschräge (9) als auch hinter derselben verbunden sind und sich an dem Querträger (3) unter Verzicht auf davor liegende Verbindungen mit den Schwellern (4, 5) abstützen.

2. Bodengruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querträger ein Sitzquerträger (3) ist.

3. Bodengruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsträger (1, 2) unter dem Bodenblech (8) im Bereich der Fußschräge (9) zusätzliche Schließbleche (16) besitzen, die mit dem Bodenblech (8) die Spalte (17) bilden.

4. Bodengruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsträger (1, 2) in oberhalb der Fußschräge (9) liegenden Bereichen verringerte Flächenträgheitsmomente, bezogen auf Querachsen, besitzen.

5. Bodengruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querträger durch in Richtung auf die Schweller (4, 5) abgebogene Endbereiche (1′, 2′) der Längsträger (1, 2) gebildet wird.