DE4125674A1 - Fahrzeugkarosserie mit einem vorderen quertraeger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugkarosserie mit einem vor­ deren Querträger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem allgemein bekannten Karosserieaufbau für eine Per­ sonenwagenkarosserie werden die beiden vorderen Kotflügel über jeweils zugeordnete Kotflügelbänke gehalten. Diese Kot­ flügelbänke verlaufen im oberen, inneren Kotflügelbereich von den vorderen Türsäulen bis in den Frontbereich der Karosse­ rie. Zur Herstellung eines stabilen Querverbunds ist es be­ kannt, die vorderen Enden der Kotflügelbänke mit einem vorde­ ren Querträger fest zu verbinden.

Dazu ist es bekannt, die Querträgerenden durch Schweißen oder über Schraubverbindungen miteinander zu verbinden. Bei den Schraubverbindungen wird der Schraubbolzen durch eine dem Schraubbolzendurchmesser entsprechende Aussparung im Querträ­ gerende in ein Gewinde an der Kotflügelbank geführt, so daß in Fahrzeugquerrichtung über den Schraubenbolzen eine form­ schlüssige Verbindung zwischen Querträgerende und Kotflügel­ bank hergestellt ist.

Der vordere Querträger zur Verbindung der beiden Kotflügelbän­ ke ist ein stark gefährdetes Karosseriebauteil, das häufig bei Frontkollisionen, auch schon bei Bagatellunfällen, verbo­ gen wird. Eine solche Verbiegung ist zum Abbau von Aufprall­ energie erforderlich und gewollt.

Bei einem Stoß oder Aufprall von der Frontseite her wird der vordere Querträger üblicherweise in Richtung auf die Fahrgast­ zelle zu gewölbt. Durch diese Auswölbung verkürzt sich seine effektive Länge bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung. Durch diese Querverkürzung und die feste Anbindung über eine Schweißverbindung oder eine formschlüssig in Querrichtung wir­ kende Schraubverbindung zwischen den Querträgerenden und den Kotflügelbänken werden diese sowie der gesamte, daran ange­ schlossene Karosserieverbund aus der Ursprungslage versetzt und insbesondere nach innen zur Fahrzeugmitte gezogen und ver­ formt.

Dies bedeutet in der Praxis, daß schon bei Bagatellkollisio­ nen, bei denen nur der vordere Querträger verbogen werden wür­ de, relativ große Schäden durch die Verformung des angeschlos­ senen Karosserieverbunds auftreten. Dadurch werden Reparatu­ ren aufwendig und teuer.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Fahrzeugka­ rosserie mit einem vorderen Querträger, insbesondere die Ver­ bindung zwischen Querträger und Kotflügelbänken, so weiterzu­ bilden, daß bei einem Frontalanstoß auftretende Schäden gerin­ ger und damit Reparaturen günstiger werden.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des An­ spruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 wird die Verbindung zwischen einem Querträ­ gerende und einer zugeordneten Kotflügelbank durch wenigstens eine Schraubverbindung hergestellt, wobei der Schraubenbolzen der Schraubverbindung durch eine Aussparung im Querträgerende in ein Gewinde an der Kotflügelbank geführt ist. Erfindungsge­ mäß ist der Durchmesser des Schraubenbolzens kleiner als der Bereich der Aussparung. Der Schraubenkopf und/oder eine Unter­ legschreibe sind im Durchmesser so groß dimensioniert, daß der Bereich der Aussparung zumindest teilweise überdeckt ist. Beim Anziehen der Schraubverbindung wird dann eine kraft­ schlüssige Verbindung hergestellt. Zwischen dem Schraubenbol­ zen und der demgegenüber größeren Aussparung besteht in Fahr­ zeugquerrichtung gesehen jedoch kein Formschluß.

Bei einem (geringeren) Frontanstoß wird auch hier der Querträ­ ger verformt und gebogen, so daß er in der direkten Querrich­ tung kürzer wird. Über die Schraubverbindungen versucht somit der sich verkürzende Querträger die Kotflügelbänke zur Fahr­ zeugmitte hin zusammenzuziehen. Die Struktur aus Kotflügeln und Kotflügelbänken ist jedoch für sich gesehen relativ sta­ bil und setzt dieser Zugbewegung eine Gegenkraft entgegen. Diese Gegenkraft ist bei entsprechender Dimensionierung der Schraubverbindungen so groß, daß der Kraftschluß in den Schraubverbindungen überwunden wird und im vorgegebenen Rah­ men der Aussparungen eine Relativbewegung durch Verschiebung zwischen Querträgerende und zugeordneter Kotflügelbank mög­ lich wird. Bei den für solche Schraubverbindungen üblichen Blechschrauben liegt der Kraftschluß in einer Größe, bei der solche Querverschiebungen gut möglich sind.

Damit wird erreicht, daß die Kotflügelbänke, Kotflügel und an­ geschlossene Teile bei weniger starken Frontanstößen nicht aus ihrer Ursprungslage versetzt werden. Damit sind die auf­ tretenden Karosserieschäden insgesamt geringer und eine Repa­ ratur kann kostengünstig nur durch ein einfaches Auswechseln des Querträgers durchgeführt werden.

Bei einem stärkeren Frontalaufprall erfolgt in der ersten Phase der Verbiegung des vorderen Querträgers ebenfalls die oben genannte Querverschiebung im vorgegebenen Bereich der Aussparungen; bei einer weiteren Verbiegung liegen die Schraubbolzen dann an Randbereichen der Aussparung an, so daß dann in Querrichtung gesehen über die Schraubbolzen wieder ein stabiler Formschluß hergestellt ist. Dadurch kann dann bei einer weiteren Verformung des Querträgers Aufprallenergie über die Kotflügelbänke in den Vorderwagen eingeleitet und durch größere und für diesen Fall auch gewollte Verformungen aufgenommen werden.

Bei einem Frontanstoß mit einer Verbiegung des Querträgers tritt insbesondere die effektive Verkürzung in Fahrzeugquer­ richtung auf. Es wird daher mit Anspruch 2 vorgeschlagen, die Aussparungen mit einer in Querträgerlängsrichtung verlaufen­ den Längserstreckung in der Art eines Langlochs auszubilden, so daß in einer so gestalteten Aussparung eine Querverkürzung des Querträgers aufgenommen werden kann.

Nach Anspruch 3 können, je nach geometrischen Gegebenheiten und der Anzahl der verwendeten Schraubverbindungen, Aussparun­ gen, insbesondere Langlochaussparungen, zum Querträgerende hin offen ausgeführt sein. Es können sich dabei vorteilhafte Anordnungen gerade in Verbindung mit geschlossenen Aussparun­ gen ergeben (sh. Anspruch 6).

Die Größe der Aussparungen kann mit den Merkmalen des An­ spruchs 4 vorteilhaft klein gehalten werden, indem die Ausspa­ rungen an den Querträgerenden und die zugeordneten Gewinde an den Kotflügelbänken so angebracht sind, daß bei der Montage die Schraubenbolzen an einem zur Fahrzeugmitte weisenden Rand­ bereich der jeweiligen Aussparungen liegen. Der Bereich der Aussparung erstreckt sich dann von dort zum Querträgerende hin. Da eine Verlängerung des Querträgers in Fahrzeugquerrich­ tung nicht erfolgen kann, liegen somit die für eine Verschie­ bung wirksamen Aussparungsbereiche nur in der bei einer Quer­ trägerverkürzung auftretenden Richtung.

Der Querträger hat üblicherweise eine bestimmte Breite und zur Herstellung einer stabilen Verbindung mit den Kotflügel­ bänken ist es zweckmäßig, wenigstens zwei in Fahrzeuglängs­ richtung liegende Schraubverbindungen vorzusehen. Eine vor­ dere und hintere Schraubverbindung nach Anspruch 5 ist dabei üblicherweise ausreichend.

In einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 6 ist an der jeweils vorderen Schraubverbindung eine Aussparung als zum Querträger hin offenes Langloch vorgesehen. An der je­ weils hinteren Schraubverbindung ist eine allseits begrenzte, geschlossene Aussparung vorgesehen. Durch die vorgegebene Breite des Querträgers verbiegt sich bei einem Anstoß dessen Vorderseite mehr als dessen zur Fahrgastzelle hin weisende, hintere Seite, wobei im Anstoßbereich die Querträgerbreite verformt und verringert wird. Somit ist auch die effektive Verkürzung des Querträgers in Fahrzeugquerrichtung in seinem vorderen Bereich größer als in seinem hinteren Bereich. Durch die Verbiegung des Querträgers tritt an den Verbindungsstel­ len zu den Kotflügelbänken auch eine Schrägstellung gegenüber der Fahrzeugquerrichtung auf. Durch die offenen Langlöcher im vorderen Bereich der Querträger ist dort eine große Verbie­ gung möglich, wobei die offenen Langlöcher insgesamt aus der zugeordneten Schraubverbindung herausgezogen werden können. Dazu kann sich der Querträger um die jeweils hintere Schraub­ verbindung zur Einnahme seiner Schrägstellung drehen. Die an der hinteren Schraubverbindung nicht so stark auftretende Querverkürzung wird in der jeweils allseits geschlossenen Aus­ sparung aufgefangen. Bei einer weiteren, starken Verformung kann aber hierüber der Querträger nicht insgesamt (wie bei den offenen Langlöchern) aus den Schraubverbindungen gezogen werden, so daß dann der gewünschte Formschluß für die Weiter­ leitung großer Aufprallenergien gegeben ist.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung mit wei­ teren Merkmalen, Einzelheiten und Vorteilen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf den vorderen Bereich einer Fahr­ zeugkarosserie mit einem vorderen Querträger,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Karosseriebereich nach Fig. 1 mit einem Querträger nach einem Frontalanstoß,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung der Verbindung zwischen einem Querträgerende und einer Kotflügelbank entspre­ chend Fig. 1 und

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung der Verbindung zwischen einem Querträgerende und einer Kotflügelbank nach einem Frontalanstoß entsprechend Fig. 2.

In Fig. 1 ist eine Draufsicht auf den vorderen Bereich einer Fahrzeugkarosserie 1 dargestellt mit einem linken Kotflügel 2 und einer zugeordneten, linken Kotflügelbank 3 und einem rech­ ten Kotflügel 4 und einer rechten Kotflügelbank 5. Die Kotflü­ gelbänke 3 und 5 sind an ihrem vorderen Ende durch einen Quer­ träger 6 miteinander verbunden.

Die Verbindung zwischen einem Querträgerende 7 bzw. 8 mit der Kotflügelbank 3 bzw. 5 ist durch jeweils zwei in Fahrtlängs­ richtung versetzt liegende Schraubverbindungen 9, 10 bzw. 11, 12 hergestellt (in den Fig. 1 und 2 sind die Schraubbolzen mit ihren Schraubköpfen oder Unterlegscheiben zur Verdeutli­ chung der Geometrie nicht eingezeichnet).

Anhand der vergrößerten Darstellung nach Fig. 3 wird die Ver­ bindung zwischen dem Querträgerende 8 und der Kotflügelbank 5 erläutert: Die Schraubverbindungen 11, 12 bestehen aus Schrau­ benbolzen 13, 14, die jeweils durch eine Aussparung 15, 16 im Querträger 8 in ein Gewinde an der Kotflügelbank 5 geführt sind. Unter Schraubenköpfen 17, 18 sind jeweils Unterlegschei­ ben 19, 20 angebracht.

Die Aussparung 15 der vorderen Schraubverbindung 11 ist als Langloch ausgebildet und zum Querträgerende hin nach außen offen. Die Aussparung 16 der hinteren Schraubverbindung 12 ist dagegen allseits begrenzt und geschlossen.

Die Schraubenbolzen 13 und 14 liegen jeweils an einem zur Fahrzeugmitte hin weisenden Randbereich der Aussparungen 15 und 16, die sich mit einer gegenüber dem Durchmesser der Schraubenbolzen 13, 14 größeren Bereich zum Querträgerende hin erstrecken. Die geschlossene Aussparung 16 ist in den Fig. 1 und 2 als runde Öffnung, in den Fig. 3 und 4 dagegen als quadratischer Ausschnitt eingezeichnet, in der Funktion sind beide Formen jedoch gleich.

Die Verbindung zwischen dem linken Querträgerende 7 und der linken Kotflügelbank 3 ist ebenfalls entsprechend Fig. 3 aus­ gebildet.

Die Funktion der beschriebenen Querträgeranordnung und Quer­ trägerbefestigung wird anhand der Fig. 2 und 4 erläutert:

Bei einem Frontalanstoß, dargestellt durch den Pfeil 21, wird der Querträger 6 in Richtung auf die Fahrgastzelle gebogen. Im Bereich der Biegung ist der Querträger 6 durch den Anstoß auch in einer Breite reduziert. Das linke Querträgerende 7 und das rechte Querträgerende 8 sind gegenüber der direkten, geraden Verbindung schräg gestellt.

Beim Frontanstoß bzw. während des Biegevorgangs des Querträ­ gers 6 tritt eine Dreh- und Zugbewegung (dargestellt durch die Pfeile 23 und 24 in Fig. 4) an den jeweiligen Querträger­ enden 7, 8 auf.

Die Drehbewegung erfolgt um die hinteren Schraubenbolzen 14, wobei zusätzlich durch eine Zugkraft in Pfeilrichtung 23 die Querträgerenden gegenüber der jeweiligen Kotflügelbank 5 unter den Unterlegscheiben 19, 20 unter Überwindung deren Kraftschlußverbindung verschoben werden. Die Verschiebung kann soweit erfolgen, bis, entsprechend Fig. 4, der jeweilige Schraubbolzen 14 am zum Querträgerende hin liegenden Randbe­ reich der Aussparung 16 anliegt. Falls dann eine noch weiter­ gehende Verformung des Querträgers 6 eintritt, werden Kräfte formschlüssig auf die zugeordnete Kotflügelbank 5 übertragen. An der jeweiligen, vorderen Schraubverbindung 11 macht der Querträger 6 wegen seiner Schrägstellung eine größere Zugbewe­ gung als im Bereich der hinteren Schraubverbindung 12 und kann über die nach außen offene Aussparung 15 weiter, ggfs. ganz aus dem Bereich der Verschraubung 11, herausgezogen werden.

Mit der dargestellten Verbindung können auch bei einer Verbie­ gung des Querträgers 6 die Kotflügelbänke (soweit es die Aus­ sparungsgrößen zulassen) in ihrer ursprünglichen Position ver­ bleiben und werden nicht mitverformt. Dadurch ist der Schaden bei einem nicht zu starken Frontanstoß im Bereich des Querträ­ gers auf diesen begrenzt. Die Kotflügelbänke und Kotflügel sind nicht in Mitleidenschaft gezogen, wodurch eine Reparatur schnell, einfach und kostengünstig möglich ist.

Claims (6)

1. Fahrzeugkarosserie mit einem vorderen Querträger, wobei der Querträger mit seinen beiden Enden mit einer jeweils zugeordneten Kotflügelbank verbunden ist und damit ein fester Querverbund zwischen den beiden Kotflügelbänken bzw. den beiden Kotflügeln besteht und
die Verbindung zumindest zwischen einem Querträgerende und einer zugeordneten Kotflügelbank durch wenigstens eine Schraubverbindung hergestellt ist, wobei der Schraubenbol­ zen der Schraubverbindung durch eine Aussparung im Querträ­ gerende in ein Gewinde an der Kotflügelbank (bzw. durch eine Aussparung in der Kotflügelbank in ein Gewinde am Querträgerende) geführt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Durchmesser des Schraubenbolzens (13, 14) kleiner als der Bereich der Aussparung (15, 16) ist und
daß der Schraubenkopf (17, 18) und/oder eine Unterlegschei­ be (19, 20) im Durchmesser so groß dimensioniert ist, daß der Bereich der Aussparung (15, 16) zumindest teilweise überdeckt ist und damit beim Anziehen der Schraubverbin­ dung eine kraftschlüssige Verbindung hergestellt ist.

2. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Aussparung (15, 16) eine in Querträgerlängs­ richtung verlaufende Längserstreckung aufweist und in der Art eines Langlochs ausgebildet ist.

3. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Aussparung (15) zum Querträgerende hin offen ist.

4. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Aussparungen (15, 16) an den Querträgerenden (7, 8) und die zugeordneten Gewinde an den Kotflügelbänken (3, 5) so angebracht sind, daß bei der Montage die Schrau­ benbolzen (13, 14) an einem zur Fahrzeugmitte weisenden Randbereich der jeweiligen Aussparung (15, 16) liegen und sich von dort die Aussparung zum Querträgerende hin er­ streckt.

5. Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß an jedem Querträgerende (7, 8) zwei in Fahrzeuglängsrichtung versetzt liegende Schraubver­ bindungen (9, 10; 11, 12) als vordere und hintere Schraub­ verbindung angeordnet sind.

6. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß an der jeweils vorderen Schraubverbindung (9, 11) eine Aussparung als zum Querträgerende hin offenes Lang­ loch (15) und an der jeweils hinteren Schraubverbindung (10, 12) eine allseits begrenzte, geschlossene Aussparung (16) vorgesehen ist.