DE4125832A1 - Selbsttragende karosserie eines fahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine selbsttragende Karosserie eines Fahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind bereits selbsttragende Karosserien für Kraftfahr­ zeuge bekannt, bei denen an den vorderen und hinteren Längsträgern jeweils entsprechend der Motor, Fahrwerks­ teile bzw. Gesamtfahrwerke befestigt sind. Die Kräfte aus dem Fahrwerk werden bei dieser Bauweise hauptsächlich in die Längsträger eingeleitet und dort aufgenommen. Ein ge­ ringer Anteil dieser Kräfte wird über Gabelprinzipien in den Boden, den Schweller und auch in die A-Säule der Fahrgastzelle abgeführt. Das Einleiten von Kräften in die Längsträger und das anschließende Wiederverteilen der Kräfte hat jedoch den Nachteil, daß Umlenkverluste, Zwangskräfte und Zwangsmomente entstehen, die eine großzügigere Dimensionierung der betroffenen Bauteile, das heißt der Träger und der Knotenbereiche, erfordern.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine selbsttragende Karos­ serie für Fahrzeuge zu schaffen, bei der ein höherer An­ teil der auftretenden Kräfte über die Fahrgastzelle auf­ genommen wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer selbsttra­ genden Karosserie eines Fahrzeuges der eingangs genannten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des An­ spruchs 1 gelöst.

Durch die Anordnung eines separaten Trägerverbundes, der mit der selbsttragenden Karosserie über die vordere bzw. hintere Tragsäule und dem Dachrahmen verbunden ist und der zur Aufnahme des Fahrwerkes und ggf. des Motors sowie der im Fahrbetrieb entstehenden Fahrwerkskräfte dient, können die Längsträger kleiner dimensioniert werden. Ins­ besondere können die Längsträger so optimiert werden, daß beispielsweise durch Beulen und Falten der größte Teil der bei einem Frontalaufprall entstehenden Energie aufge­ nommen werden kann. Die Anordnung des separaten Träger­ verbundes ermöglicht es, daß die entstehenden Kräfte di­ rekt in die Knotenbereiche weitergeleitet werden können, so daß die Querschnitte und Blechdicken sowohl der Längsträger als auch des Trägerverbundes nur relativ klein dimensioniert sein müssen.

Aufgrund der Anbindung des separaten Trägerverbundes an die vordere Tragsäule bzw. an die hintere Tragsäule, die jeweils durch den Dachrahmen miteinander verbunden sind, entsteht ein geschlossener Ringverbund. Durch den Ring­ verbund lassen sich die auftretenden Kräfte besser ver­ teilen. Insgesamt ergibt sich durch diese Bauweise eine höhere Torsionssteifigkeit.

Der Trägerverbund ist in einer bevorzugten Ausführungs­ form so ausgebildet, daß er die entsprechenden Längsträ­ ger umgreift, ohne mit diesen verbunden zu sein. Auf diese Weise können sich die Längsträger unabhängig vom jeweiligen Trägerverbund bewegen. In einer anderen Ausführungsform kann der jeweilige Trägerverbund mit den entsprechenden Längsträgern zur Aufnahme vorbestimmter Kräfte verbunden sein.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zei­ gen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer selbsttra­ genden Karosserie eines Kraftfahrzeuges von der Seite nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer selbsttra­ genden Karosserie von der Seite, die vorne und hinten jeweils mit einem separaten Trägerver­ bund versehen ist und

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer selbst­ tragenden Karosserie eines Kraftfahrzeuges, an die vorne und hinten jeweils ein separater Trä­ gerverbund so befestigt ist, daß ein geschlos­ sener Ringverbund entsteht.

Fig. 1 zeigt eine selbsttragende Karosserie 1 eines Kraftfahrzeuges, die aus einer Fahrgastzelle 2 und daran angeordneten vorderen und hinteren Längsträgern 3 und 4 besteht. Die Fahrgastzelle 2 weist im wesentlichen fol­ gende Bauteile auf: einen Dachrahmen 5, damit verbundenen vorderen und hinteren Tragsäulen 6 und 7, sich daran an­ schließende Tür- oder Karosseriesäulen 8 und 9, die über Schweller 10 bzw. eine Stirnwand 11 und Querträger 12 und 13 bzw. entsprechend ausgebildete Bleche miteinander ver­ bunden sind. Auf den beiden vorderen Längsträgern 3 ist die Antriebseinheit 15 gelagert, die statische als auch dynamische Kräfte F_M erzeugt. Auf die vorderen als auch auf die hinteren Längsträger 3 und 4 wirken ferner die durch die nicht abgebildeten Räder erzeugten Kräfte F_R, die jeweils über ein vorderes und ein hinteres Fahrwerk 16 und 17 in die Karosserie 1 eingeleitet werden. Das je­ weilige Fahrwerk 16 und 17 ist in der Fig. 1 durch eine Feder-/Dämpfereinheit vereinfacht dargestellt, deren je­ weiliges unteres Ende 18 sich an dem entsprechenden, nicht gezeichneten Radträger abstützt und dessen oberes Ende 19 in einem oberen Längsträger oder dergleichen 20 bzw. 21 gelagert ist. Neben den durch die Antriebseinheit 15 und das vordere bzw. hintere Fahrwerk 16, 17 erzeugten Kräften F_M, F_R werden über die Längsträger 3, 4 im we­ sentlichen auch die bei einem Aufprall, insbesondere bei einem Frontal- bzw. Heckaufprall, entstehenden Kräfte F_A aufgenommen. Um diesen vielfältigen Beanspruchungen ge­ recht zu werden, müssen die Längsträger 3, 4 entsprechend dimensioniert sein. Zwar wird versucht über mit den Längsträgern 3, 4 und der Fahrgastzelle 2 verbundene Trä­ ger die auftretenden Kräfte auch in die Fahrgastzelle 2 selbst abzuleiten. In der Regel liegen jedoch die in die obere Fahrgastzelle 2 abgeleiteten Kräfte weit unterhalb der auf die jeweiligen Längsträger 3, 4 wirkenden Gesamt­ kraft.

In der Fig. 2 ist eine prinzipielle Darstellung einer Ausführungsform einer selbsttragenden Karosserie 30 in einer Seitenansicht dargestellt. Die selbsttragende Ka­ rosserie 30 weist eine geschlossene Fahrgastzelle 32 auf, an die vordere und hintere Längsträger 33 und 34 befe­ stigt sind. Die Fahrgastzelle 32 besteht im wesentlichen aus einem Dachrahmen 35, vorderen und hinteren Tragsäulen 36 und 37 sowie daran sich anschließende Türsäulen 38 bzw. Karosseriesäulen 39, die über Schweller 40 mit­ einander verbunden sind. In Querrichtung der Karosserie 30 erfolgt eine Verbindung der vorderen Türsäulen 36 über eine Stirnwand 41 und daran angeordneten Querträgern 42, wobei ein oberer Querträger als ein Windlaufträger ausge­ bildet sein kann.

Wie aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, ist in der Ver­ längerung der vorderen Tragsäulen 36 in Richtung auf die vorderen Längsträger 33 ein U-förmiger Trägerverbund 43 an den vorderen Tragsäulen 36 in Höhe der Gürtellinie 56 der Fahrgastzelle 32 befestigt. An dem Trägerverbund 43 ist zumindest das vordere Fahrwerk 46 oder dergleichen befestigt. Aufgrund dieser Anordnung werden die in das vordere Fahrwerk 46 eingeleiteten Kräfte F_R über den Trägerverbund 43 in die vorderen Tragsäulen 36 und an­ schließend in den Dachrahmen 35 weitergeleitet bzw. auf­ genommen. Wie insbesondere aus der Fig. 3 hervorgeht, bildet der untere Trägerverbund 43 mit den beidseitig ausgebildeten Tragsäulen 36a und 36b sowie dem querver­ laufenden Abschnitt 35a des Dachrahmens 35 einen ge­ schlossenen Ringverbund, der mit relativ hohen Kräften belastbar ist.

In einer anderen Ausführungsform kann die Antriebseinheit 45 ganz oder teilweise ebenfalls auf dem Trägerverbund 43 gelagert sein. Dadurch kann der Trägerverbund 43 auch die durch die Antriebseinheit 45 erzeugten Kräfte F_M aufneh­ men.

Auch an der Karosserierückseite 50 ist ein geschlossener Ringverbund gebildet, der aus einem querverlaufenden Ab­ schnitt 35b des Dachrahmens 35, den beiden seitlich ange­ ordneten hinteren Tragsäulen 37 und einem unteren, U-för­ migen Trägerverbund 51 besteht. An dem Trägerverbund 51 ist das hintere Fahrwerk 47 oder ein Fahrschemel oder dergleichen so befestigt, daß die Stoßdämpfer 52 bzw. die Federn 53 des Fahrwerkes 47 am Trägerverbund 51 angeord­ net sind. Auf diese Weise werden die vom hinteren Fahr­ werk 47 erzeugten Kräfte F_R über den Trägerverbund 51 in die hinteren Tragsäulen 37 und den Dachrahmen 35 einge­ leitet bzw. dort aufgenommen.

Die Fig. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung der selbsttragenden Karosserie 30, aus der der vordere Ring­ verbund ersichtlich ist. Der vordere Ringverbund besteht aus dem unteren Trägerverbund 43, den vorderen Tragsäulen 36a und 36b und dem oberen querverlaufenden Abschnitt 35a des Dachrahmens 35. Der hintere Ringverbund besteht ent­ sprechend aus dem unteren Trägerverbund 51, den hinteren Tragsäulen 37 und dem oberen querverlaufenden Abschnitt 35b des Dachrahmens 35.

Wie aus der Fig. 3 hervorgeht, umgreift der Trägerverbund 43 die vorderen Längsträger 3a und 3b so, daß sich die Längsträger 3a, 3b unabhängig vom Trägerverbund 43 bewe­ gen können. In dieser Ausführungsform können die Längs­ träger 3a und 3b nur zur Aufnahme der bei einem Aufprall entstehenden Kräfte F_A und ggf. der von der Antriebsein­ heit 45 erzeugten Kräfte F_M ausgelegt werden. Entsprechend kleiner sind die Durchmesser der Längsträger 3. Auch die Dicke der verwendeten Bleche zur Herstellung der Längs­ träger kann geringer sein. In gleicher Weise wie am Vor­ derbau 54 sind am Hinterbau 55 der Karosserie 30 die hin­ teren Längsträger 4 in bezug auf den Trägerverbund 51 an­ geordnet.

In Abhängigkeit von den Raumverhältnissen können in einer anderen Ausführungsform der querverlaufende Abschnitt 43a und die seitlich nach oben zu den Tragsäulen 36 verlau­ fenden Abschnitte 43b und 43c zwischen den Längsträger 3a und 3b verlaufen.

In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform kann der untere Trägerverbund 43 auch mit den Längsträ­ gern 3 zur Aufnahme von Kräften F_A und ggf. F_M verbunden sein.

In gleicher Weise wie am Vorderbau 54 der Karosserie 30 können am Hinterbau 55 der Karosserie 30 die hinteren Längsträger 4 zum hinteren Trägerverbund 51 angeordnet sein.

Wie aus der Fig. 3 ferner ersichtlich ist, sind die seit­ lichen Abschnitte 43b und 43c des Trägerverbundes 43 bzw. die entsprechenden Abschnitte des hinteren Trägerverbun­ des 51 ungefähr in Höhe der Gürtellinie 56 mit den vorde­ ren bzw. den hinteren Tragsäulen 36 bzw. 37 verbunden.

Claims (9)

1. Selbsttragende Karosserie eines Fahrzeuges, mit zwei vorderen und zwei hinteren Längsträgern, die mit einer Fahrgastzelle verbunden sind, wobei die Fahr­ gastzelle vordere und hintere Tragsäulen und einen die Tragsäulen verbindenden Dachrahmen aufweist, da­ durch gekennzeichnet, daß ein vorderer, unterer, U-förmiger Trägerverbund (43) mit den vorderen Trag­ säulen (36) verbunden ist und daß der Trägerverbund (43) zur Aufnahme des Fahrwerks (46) oder derglei­ chen dient, wobei das Fahrwerk (46) in bezug auf den Trägerverbund (43) so angeordnet ist, daß die auf­ tretenden Fahrwerkskräfte F_R direkt in den Trägerverbund (43) aufnehmbar sind.

2. Karosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerverbund (43) so mit den vorderen Trag­ säulen (36) verbunden ist, daß die auftretenden Kräfte ohne Umlenkung in den vorderen Tragsäulen (36) und in dem sich daran anschließenden Dachrahmen (35, 35a) einleitbar sind.

3. Karosserie nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Trägerverbund (43) unabhängig von den Längsträgern (3) an der Fahrgastzelle (32) angeordnet ist.

4. Karosserie nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trä­ gerverbund (43) mit den Tragsäulen (36) und dem Dachrahmen (35a) einen geschlossenen Ringverbund bildet.

5. Karosserie nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Hin­ terbau (55) der Karosserie (30) ein unterer, U-för­ miger Trägerverbund (51) an den hinteren Tragsäulen (37) so befestigt ist, daß ein geschlossener Ringverbund entsteht.

6. Karosserie nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der hin­ tere Trägerverbund (51) unabhängig von den hinteren Längsträgern (4) angeordnet ist.

7. Karosserie nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der hin­ tere Trägerverbund (51) zur Aufnahme des hinteren Fahrwerkes (47) oder dgl. und zum direkten Einleiten der durch das Fahrwerk (47) erzeugten Kräfte F_R dient.

8. Karosserie nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Trägerverbund (43, 51) die Antriebseinheit (45) so befestigt ist, daß die durch die Antriebseinheit (45) erzeugten Kräfte F_M direkt durch den geschlos­ senen Ringverbund aufnehmbar sind.

9. Karosserie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 4, 5, 7, 8 , dadurch gekennzeichnet, daß der Trä­ gerverbund (43, 51) mit den Längsträgern (3, 4) ganz oder teilweise verbunden ist.