DE3905650C2 - Selbsttragende Kraftfahrzeugkarosserie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine selbsttragende Kraftfahrzeug­ karosserie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige selbsttragende Karosserien sind aus der Serien­ produktion von Kraftfahrzeugen geläufig und z.B. aus der DE-OS 28 47 679 druckschriftlich bekannt.

Den Stabilitäts- und Sicherheitsanforderungen bei Kraft­ fahrzeugen angepaßt, umfassen sie seitliche, vordere und hintere Längsträger, die aber nicht geradlinig ineinander übergehen können, da die vorderen und hinteren Längsträger vor dem Radeinbauraum zur Fahrzeugmitte hin zurückweichen müssen. Der dadurch abgekröpfte Anschluß der Längsträger aneinander bewirkt, daß die Stabilisierung der Karosserie, insbesondere bei offenen Fahrzeugen, bei denen das die Steifigkeit erhöhende Dach fehlt, gegen Torsionsschwin­ gungen um eine Fahrzeuglängsachse zu gering ist. Dies hat zur Folge, daß der Fahrkomfort beeinträchtigt wird, da die im Fahrbetrieb hervorgerufenen Torsionsschwingungen von den Fahrzeuginsassen als sogenanntes "Querschütteln re­ gistriert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Karosserie­ festigkeit eines Kraftfahrzeugs gegen Torsionsschwingungen heraufzusetzen, damit die Höhe der maximalen Torsionschwin­ gungsamplituden herabzusetzen und den Torsions-Eigenfrequenz­ wert der Karosserie zu erhöhen und damit gegenüber der Torsionseigenfrequenz der Räder und Radachsen deutlicher abzusetzen.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Streben bewirken in ihrer erfindungsgemäßen Ausrich­ tung und Festlegung am Karosserieunterboden, daß sich die Torsionsamplituden der Karosserie verringern, und daß sich die Torsionsstabilität der Karosserie erhöht bzw. daß deren Torsionseigenfrequenz in einen um mehrere Hertz hö­ heren Bereich ansteigt. Dies bedeutet, daß die beim Fahren auftretenden Torsionsschwingungen von den Fahrzeuginsassen in weitaus geringerem Maße wahrgenommen werden, und sich die höhere Stabilität der Karosserie für Einbauten, wie z.B. eine Frontscheibe, günstiger auswirkt. Diese Lösung für eine Stabilitätsverbesserung bietet sich vor allem für Kraftwagen ohne festes Dach an. Ebenfalls ist es von Vor­ teil, daß die höhere Torsionseigenfrequenz der Karosserie nun weiter über der der Räder mit ihren Radachsen liegt, so daß die Karosserie nicht zusätzlich von deren Schwingungen angeregt wird. Bei einer ca. 45°-Ausrichtung der Streben zur Fahrzeuglängsachse ist die Wirkung der Strebe unter Abstützung einer dynamisch wechselnden Zug­ und Druckbeaufschlagung am größten. Bei einer möglichen Ausrichtung einer Strebe in Fahrzeuglängsrichtung wäre diese durch eine ebenfalls auftretende Querbewegung des Vorbaus bzw. des Hecks zur Fahrgastzelle vor allem auf Biegung beansprucht und müßte damit für eine stärkere Be­ anspruchung ausgebildet sein, während eine in Fahrzeug­ querrichtung ausgerichtete Strebe, zur Erhöhung der Stabilität weitaus wirkungsloser ist.

Für eine erfindungsgemäße Strebe reicht es also aus, diese so zu profilieren, daß sie einer dynamischen Zug- und Druck­ beanspruchung standhält, und daß sie besonders einfach an die Gegebenheiten des Unterbodens anzupassen ist.

Die Streben erfüllen ihre Aufgabe im Vorbau- ebenso wie im Heckbereich und erhöhen die durch die Abkröpfung der vor­ deren und hinteren Längsträger zu den seitlichen Längs­ trägern verminderte Torsionsstabilität, und vermindern die Querbewegung des Vorbaus bzw. des Hecks zur stabilen Fahr­ gastzelle.

Die Gegenstände weiterer Unteransprüche bilden vorteil­ hafte Ausbildungsformen des Gegenstands vorangestellter Ansprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 in Unteransicht einen skizzenartig darge­ stellten Unterboden einer Kraftwagenkaros­ serie mit Längsträgern und erfindungsgemäßen Streben, und

Fig. 2 eine zur Karosserie in Fig. 1 gehörende Torsions-Schwingungsdarstellung, mit einge­ zeichneter Anordnung der Streben und der Fahrgastzelle.

Die Fig. 1 zeigt die nur teilweise gezeichnete Unteran­ sicht eines Unterbodens 1 einer Kraftfahrzeugkarosserie, an dem vordere und hintere Radausschnitte 2 bzw. 3 und in Fahrzeuglängsrichtung dazwischenliegende, seitliche Längs­ träger (Schweller) 4 und 5 angeordnet sind. Diese seitlichen Längsträger 4 und 5 stellen etwa die seitliche Begrenzung einer in der Fahrzeughöhe über dem Unterboden 1 liegenden, gestrichelt eingezeichneten Fahrgastzelle 6 dar, die gegen einen Fahrzeugvorbau 7 mit einer Stirnwand 8 endet, welche zusammen mit einem im Fahrzeugmittenbereich in Fahrzeug­ längsrichtung ausgebildeten Karosserietunnel 9 die Fahr­ gastzelle 6 ebenfalls stabilisiert.

Im Fahrzeugvorbau 7 sind am Unterboden 1 ebenfalls zwei vordere Längsträger 10 und 11 festgelegt, die, um Platz für die Festlegung einer Vorderradachse zu schaffen, gegen die mittlere Fahrzeuglängsachse versetzt sind, welche aber, um eine gute Aufprallstabilität der Karosserie zu erreichen, gegen die Fahrgastzelle 6 eine Gabelung aufweisen, wovon jeweils zwei Arme 12 und 14 einen Gabelträgerverband und ein dritter Arm 13 einen Anschlußträger bilden, und ein Arm 12 des Gabelträgerverbands und der Anschlußträger 13 in den jeweiligen seitlichen Längsträger 4 bzw. 5 über­ gehen, und der Arm 14 sich am Tunnel 9 abstützt. Der Unterboden 1 weist darüber hinaus auch einen karosserie­ festen Motorquerträger 15 auf.

Erfindungsgemäß sind am Unterboden 1 der Karosserie Streben 16, 17 und 18, 19 festgelegt, die mit einem Ende jeweils an einem der seitlichen Längsträger 4 bzw. 5 festgeschraubt sind, und welche gegen den Fahrzeugmittenbereich ausge­ richtet, und mit ihrem anderen Ende wiederum am Unterboden 1 der Karosserie befestigt sind. Dabei verläuft jede Strebe 16, 17, 18, 19 mit annähernd einem 45°-Winkel zur Fahrzeug­ längsachse ausgerichtet entlang dem Unterboden 1 zumindest bis in den Fahrzeugmittenbereich.

Die vorderen Streben 16, 17 führen von jeweils einem seit­ lichen Längsträger 4 und 5 in den Fahrzeugvorbau 7 und sind in dieser Ausführung am karosseriefesten Motorquer­ träger 15 festgeschraubt, und überspannen dabei annähernd den abgekröpften Übergang von den seitlichen Längsträgern 4 und 5 zu den zugehörigen vorderen Längsträgern 10 und 11, wodurch sie die Torsionseigenfrequenz der Karosserie erhöhen.

Ebenso können hintere Streben 18, 19 vorgesehen werden, die von je einem seitlichen Längsträger 4 bzw. 5 in ein Fahrzeugheck 20 führen, und die dabei ebenfalls annähernd den abgekröpften Übergang von den seitlichen Längsträgern 4, 5 zu zugehörigen, sich im Fahrzeugheck 20 am Unterboden 1 befindenden, hinteren Längsträgern 21 und 22 überspan­ nen. Zur Festlegung der hinteren Streben 18 und 19 im Fahr­ zeugheck 20 kann hier eine Verschraubung an einer hohe Steifigkeit bietenden Konsole einer Reserveradmulde 23 gewählt werden.

Zur Festlegung der Streben 16, 17, 18, 19 im Fahrzeugmit­ tenbereich ist jedes ausreichend steife Karosserieteil geeignet. Soweit es einbautechnisch möglich ist, sollten die Streben dabei möglichst nahe der mittleren Fahrzeug­ längsachse befestigt werden und können auf einer Teillänge zusätzlich am Unterboden 1 der Karosserie gelagert sein.

Es ist ausreichend, für die Ausbildung dieser Streben 16, 17, 18, 19 ein Flachprofil zu wählen, da diese durch ihre 45°-Ausrichtung zur Fahrzeuglängsachse durch die im Fahr­ betrieb auftretenden Torsionsschwingungen vor allem mit hoher Frequenz dynamisch zug- und druckbeaufschlagt wer­ den. Ebenso kann aber auch jedes andere Profil verwendet werden, für das der vorgesehene Einbauraum am Unterboden ausreichend ist.

Des weiteren können die Streben 16, 17, 18, 19 auch derart ausgebildet sein, daß sie sich nach ihrer Festlegung an den seitlichen Längsträgern 4, 5 von den jeweils gegen­ überliegenden Seiten aus im Fahrzeugmittenbereich über­ kreuzen, und unter einer 45°-Ausrichtung zur Fahrzeug­ längsachse zur gegenüberliegenden Fahrzeugseite geführt und dort am Unterboden 1 der Karosserie befestigt sind.

In Fig. 2 sind dünn gezeichnet zwei mögliche, maximale Torsionsamplitudenverläufe I und II über das Kraftfahrzeug bei Fahrbetrieb gezeigt. Das Schaubild zeigt, daß die Torsionsamplituden in den Seitenbereichen des Fahrzeugs am höchsten auftreten, und entlang einer Fahrzeuglängsachse eine Schwingungsnullinie 24 und etwa auf halber Seiten­ länge einen Nullpunkt 25 besitzen, an denen sich jeweils die zugehörige Schwingungsrichtung umkehrt.

Zusätzlich sind in dieses Schaubild die vorderen Streben 16, 17 und die hinteren Streben 18, 19 sowie die Fahrgast­ zelle 6 in einer mittleren Schwingungslage eingezeichnet.

Es ist zu erkennen, daß die Streben 16, 17, 18, 19, durch die etwa der abgekröpfte Bereich von den seitlichen Längs­ trägern 4, 5 zu den vorderen Längsträgern 10, 11 und zu den hinteren Längsträgern 21, 22 zur Erhöhung der Karosserie­ steifigkeit und der Torsionseigenfrequenz überspannt wird, in dieser Ausführung auch aus einem Bereich mit hohen Torsionsschwingungen in einen Bereich mit geringer Schwin­ gungsamplitude geführt sind. Diese Schwingungsamplitude kann Null oder durch die Querbewegung des Vorbaus 7 bzw. Hecks 20 zur Fahrgastzelle 6 auch gegenphasig sein.

Daraus resultiert zusammen mit der 45°-Ausrichtung der Streben 16, 17, 18, 19 zur Fahrzeuglängsachse, daß die Streben 16, 17, 18, 19 eine Bewegung ihres Befestigungs­ punkts an ihrem zugehörigen, seitlichen Längsträger 4 bzw. 5 auf einem Radius zulassen würden, dieser aber in Rich­ tung einer Fahrzeughochachse schwingt, so daß die Ampli­ tude dieser Torsionsschwingung durch die hemmenden Streben 16, 17, 18, 19 verringert wird, wobei diese eine wechselnde Zug- und Druckbeanspruchung erfahren.

Claims (5)

1. Selbsttragende Kraftfahrzeugkarosserie, mit äußeren, seitlichen Längsträgern (Schwellern) im Bodenbereich der Fahrgastzelle, und mit zur mittleren Fahrzeuglängsachse versetzten, sich im Fahrzeugvorbau und im Fahrzeugheck befindenden, vorderen und hinteren Längsträgern, die mit einer Abkröpfung an die seitlichen Längsträger anschließen, dadurch gekennzeichnet, daß unterseitig am Boden (1) der Karosserie Streben (16, 17, 18, 19) festgelegt sind, die mit einem Ende an einem seitlichen Längsträger (4 bzw. 5) befestigt, gegen einen Fahrzeugmittenbereich gerichtet, und mit ihrem anderen Ende wiederum unterseitig am Boden (1) der Karosserie befestigt sind, wobei jeweils eine Strebe (16, 17) von beiden seitlichen Längsträgern (4, 5) in den Fahrzeugvorbau (7) oder/und jeweils eine Strebe (18, 19) von beiden seitlichen Längsträgern (4, 5) in das Fahrzeugheck (20) geführt ist, und jede Strebe (16, 17, 18, 19) zur Fahrzeuglängsachse mit annähernd einem 45°-Winkel ausgerichtet, entlang dem Boden (1) zumindest bis in den Fahrzeugmittenbereich verläuft und dabei annähernd den abgekröpften Übergang von den seitlichen Längsträgern (4 und 5) zu den zugehörigen vorderen (10 und 11) bzw. hinteren Längsträgern (21 und 22) überspannen.

2. Selbsttragende Kraftfahrzeugkarosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Streben (16, 17, 18, 19) als Flachprofil ausgebildet sind.

3. Selbsttragende Kraftfahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorderen Streben (16, 17) mit einem Ende im Fahr­ zeugmittenbereich an einem karosseriefesten Motorquerträ­ ger (15) befestigt sind.

4. Selbsttragende Kraftfahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hinteren Streben (18, 19) mit einem Ende an einer Konsole einer Reserveradmulde (23) befestigt sind.

5. Selbsttragende Kraftfahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Streben (16, 17, 18, 19) im Fahrzeugmittenbe­ reich überkreuzen und mit einem Ende an einer gegenüber­ liegenden Fahrzeugseite am Unterboden (1) der Karosserie befestigt sind.