DE4244217A1 - Selbsttragende Fahrzeugkarosserie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine selbst tragende Kraftfahrzeugkarosserie mit äußeren seitlichen Längsträgern (Schwellern) am Unterboden im Bereich der Fahrgastzelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einer bekannten selbsttragenden Kraftfahrzeugkarosserie der eingangs genannten Gattung (DE 39 05 650 C1) wird die Karosseriesteifigkeit eines Kraftfahrzeuges gegen Torsionsverformungen dadurch heraufgesetzt, daß am Unterboden der Karosserie Streben festgelegt sind, die einerseits an einem seitlich außenliegenden Längsträger befestigt, gegen einen Fahrzeugmittenbereich gerichtet und andererseits wiederum am Unterboden der Karosserie befestigt sind. Durch diese etwa horizontal ausgerichteten Streben wird die Torsionssteifigkeit des Kraftfahrzeuges wesentlich erhöht.

Zur Befestigung der den seitlichen Längsträgern abgekehrten Enden der Streben muß entweder ein Quertrager vorgesehen werden (z. B. Motorquerträger) oder aber der Unterboden muß in einem Fahrzeugendbereich so ausgestaltet werden, daß er etwa in der Ebene der Unterseite der seitlichen Längsträger verläuft. Diese Maßnahmen müssen bereits bei der Konstruktion eines Kraftfahrzeuges berücksichtigt werden. Als Nachrüstlösung für bereits vorhandene Kraftfahrzeuge sind diese Streben also nur bedingt geeignet.

Ferner verursachen die nach unten hin vorstehenden Streben im Fahrbetrieb eine Verwirbelung der Unterbodenströmung, was sich unter Umständen negativ auf die aerodynamischen Eigenschaften des Kraftfahrzeuges auswirkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, an einem Unterboden eines Kraftfahrzeuges solche Vorkehrungen zu treffen, daß neben einer wesentlichen Erhöhung der Torsionssteifigkeit die aerodynamischen Eigenschaften des Kraftfahrzeuges positiv beeinflußt werden und daß sich die Vorrichtung auch bei vorhandenen Kraftfahrzeugen problemlos nachrüsten läßt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Weitere, die Erfindung in vorteilhafter Weise ausgestaltende Merkmale enthalten die Unteransprüche.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, daß durch die Anordnung einer starr mit der Kraftfahrzeugkarosserie im Fahrzeugvorbau und/oder im Fahrzeugheck verbundenen schubsteifen Bodenplatte neben einer wesentlichen Erhöhung der Torsionssteifigkeit auch die aerodynamischen Eigenschaften des Kraftfahrzeuges im Fahrbetrieb verbessert werden (cw-Wert, Abtrieb), weil Verwirbelungen der Unterbodenströmung durch die glattflächige Ausbildung der Bodenplatte vermieden werden.

Durch die schubsteife Bodenplatte werden ferner darunterliegende Fahrzeugkomponenten abgedeckt und vor Staub, Schmutz und Steinschlag geschützt. Die schubsteife Bodenplatte wird starr mit den seitlichen Längsträgern und einem Stützelement verbunden und läßt sich einfach herstellen und montieren.

Ferner lassen sich die Bodenplatte und das Stützelement in einfacher Weise auch bei älteren Fahrzeugen nachrüsten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert:

Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht auf eine endseitige Trägerstruktur eines Kraftfahrzeuges mit einer aufgesetzten schubsteifen Bodenplatte.

Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht einer weiteren Ausführungsform einer Trägerstruktur mit einer aufgesetzten schubsteifen Bodenplatte.

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1 durch eine schwellerseitige Befestigung der Bodenplatte in größerem Maßstab.

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV durch eine hintere Befestigung der Bodenplatte und des Stützelementes.

Von einer selbsttragenden Kraftfahrzeugkarosserie 1 ist in den Fig. 1 und 2 eine benachbart einer Fahrbahn verlaufende Trägerstruktur 2 dargestellt.

Die Trägerstruktur 2 umfaßt zwei seitlich außenliegende Längsträger 3, 4 (Schweller), die sich im Bereich einer Fahrgastzelle 5 erstrecken. Im Übergangsbereich 6 zu einem Fahrzeugendbereich 7 (Fahrzeugvorbau und/oder Fahrzeugheck) schließen sich an die seitlich außenliegenden Längsträger 3, 4 nach innen und nach oben hin abgekröpfte vordere und/oder hintere Längsträger 8, 9 an, die gemäß Fig. 1 durch einen Querträger 10 miteinander verbunden sind.

Um die Torsionssteifigkeit der selbsttragenden Kraftfahrzeugkarosserie 1 zu erhöhen, damit die Höhe der maximalen Torsionsschwingungsamplituden herabzusetzen und den Torsions-Eigenfrequenzwert der Karosserie zu erhöhen und damit gegenüber der Torsionseigenfrequenz der Räder und Radachsen deutlicher abzusetzen, ist vorgesehen, daß an der Unterseite der Trägerstruktur 2 der Kraftfahrzeugkarosserie 1 eine Vorrichtung 11 zur Erhöhung der Torsionssteifigkeit angeordnet ist. Die Vorrichtung 11 wird durch eine schubsteife Bodenplatte 12 gebildet, die einerseits mit einem Endbereich 13 der seitlichen Längsträger 3, 4 der Fahrgastzelle 5 und andrerseits über ein Stützelement 14 jeweils starr mit den höherliegenden vorderen und/oder hinteren Längsträgern 8, 9 des Fahrzeugvorbaus und/oder des Fahrzeughecks oder einem Querträger 10 verbunden ist. Die schubsteife Bodenplatte 12 ist möglichst tiefliegend an der Trägerstruktur 2 im Fahrzeugvorbau und/oder des Fahrzeughecks angeordnet und wird durch ein ebenes glattflächiges, etwa 2-4 mm dickes Stahl oder Aluminiumblech gebildet, das vorzugsweise keine Sicken aufweist.

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist die schubsteife Bodenplatte 12 in Längs- und Querrichtung eben ausgebildet.

In der Seitenansicht gesehen verläuft die Bodenplatte 12 annähernd horizontal oder aber sie steigt unter einem geringen Neigungswinkel zum Fahrzeugendbereich 7 hin (Fahrzeugvorbau und/oder Fahrzeugheck) leicht an.

Entsprechend den Fig. 1 und 2 ist die tragende Bodenplatte 12 etwa trapezförmig ausgebildet, wobei sich die seitlichen Begrenzungskanten 15, 16 zum Fahrzeugvorbau und/oder Fahrzeugheck hin nach innen verjüngen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß die Bodenplatte dreieckig, rechteckig oder dgl. ausgebildet ist.

Die Befestigungspunkte 17, 18 der Bodenplatte 12 sind an einem Endbereich 13 der seitlichen Längsträger 3, 4 (Schweller) sowie an einem Fahrzeugendbereich 7 vorgesehen, wobei - in Längsrichtung gesehen - ein möglichst großer Abstand zwischen den Befestigungspunkten anzustreben ist, um eine hohe Torsionssteifigkeit zu erzielen.

Ferner müssen die Befestigungspunkte 17, 18 der Bodenplatte 12 in Querrichtung steif am Fahrzeug angebunden sein.

Zur starren Anbindung der Bodenplatte 12 an die seitlichen Längsträger 3, 4 ist in einem Endbereich 13 jedes Längsträgers 3, 4 an der Innenseite eines horizontalen Abschnittes eines Blechpreßteiles 19 eine Mutter 20 angebracht, die fest mit dem Blechpreßteil 19 verbunden ist (beispielsweise durch Schweißen, Kleben oder dgl.).

Durch mit dem Innengewinde der Mutter 20 fluchtende Öffnungen des Blechpreßteiles 19 und der Bodenplatte 12 wird von unten her eine Befestigungsschraube 21 eingedreht, wobei eine Unterlagsscheibe 22 auf einem abgesetzten Abschnitt 23 der Bodenplatte 12 aufliegt. Der abgesetzte Abschnitt 23 der Bodenplatte 12 wird gegen die Unterseite des Blechpreßteiles 19 gespannt. Es besteht die Möglichkeit, die Befestigungsschraube 21 als Bundschraube auszubilden, wodurch auf die Unterlagscheibe 22 verzichtet werden kann.

Gemäß Fig. 1 wird das Stützelement 14 durch einen etwa V-förmig ausgebildeten Hilfsträger 24 gebildet, der mit der Bodenplatte 12 und den vorderen und/oder hinteren Längsträgern 8, 9 oder dem Querträger 10 fest verbunden ist.

Der Hilfsträger 24 umfaßt V-förmig angeordnete Schenkel 25, 25′, die beispielsweise durch Rohre 26, 26′ mit kreisförmigem Querschnitt gebildet werden. Die Rohre 26, 26′ sind in einem gemeinsamen unteren Verbindungsbereich 27 miteinander und mit einer darunterliegenden Anschraubplatte 28 fest verbunden. Dies kann durch Schweißen, Schrauben oder dgl. erfolgen. Die Anschraubplatte 28 ist parallel zur Bodenplatte 12 ausgerichtet. An der Innenseite der Anschraubplatte 28 sind Schweißmuttern 29 angebracht, in die Befestigungsschrauben 30 eingedreht werden.

Im Befestigungsbereich des Hilfsträgers 24 an der Bodenplatte 12 ist eine zusätzliche Verstärkungsplatte 31 angeordnet, wobei die Verstärkungsplatte 31 zwischen der Bodenplatte 12 und der Anschraubplatte 28 vorgesehen und fest mit der Bodenplatte 12 verbunden ist. Hierdurch wird eine gute Krafteinleitung von der Bodenplatte 12 in die Karosserie erreicht.

Die Befestigungsschrauben 21, 30 sind als hochbelastbare Schrauben ausgebildet und so dimensioniert, daß sie hohe Kräfte aufnehmen können (M10 oder M12; 8.8-12.9).

An ihren oberen Enden weisen die Rohre 26, 26′ weitere Anschraubplatten 28 auf, die je nach Befestigung horizontal oder vertikal ausgerichtet sind (Fig. 1).

Der V-förmige Hilfsträger 24 wird durch ein vorgefertigtes Montageteil gebildet, das zur Festlegung der Bodenplatte 12 an der Kraftfahrzeugkarosserie 1 dient.

Die Mittelachsen 32, 32′ der beiden Rohre 26, 26′ schneiden sich vorzugsweise in einer aufrechten Fahrzeugmittellängsebene A-A, wobei der Schnittpunkt 33 - in Höhenrichtung gesehen - benachbart der horizontalen Ebene der schubsteifen Bodenplatte 12 liegt.

Gemäß Fig. 2 wird das Stützelement 14 durch ein endseitiges Rahmenteil 34 gebildet, das mit einem Endbereich der vorderen und/oder hinteren Längsträger 8, 9 fest verbunden ist. Das Rahmenteil 34 umfaßt einen oberen Querträger 35, der sich in Höhe der vorderen und/oder hinteren Längsträger 8, 9 erstreckt und diese miteinander verbindet. Ferner weist das Rahmenteil 34 einen tieferliegenden, unteren Querträger 36 auf, der über zwei schräg verlaufende Trägerabschnitte 37, 38 an den oberen Querträger 35 angeschlossen ist.

Der untere Querträger 36 weist eine geringere Breite auf als der obere Querträger 35. Die relativ großflächige schubsteife Bodenplatte 12 ist lediglich an den drei oder vier Befestigungspunkten 17, 18 starr mit den Längsträgern 3, 4 und dem Stützelement 14 verbunden.

Die Verbindung zwischen dem unteren Querträger 36 und den schrägverlaufenden Trägerabschnitten 37, 38 muß jeweils biegesteif ausgebildet sein. Die Befestigung der Bodenplatte 12 am unteren Querträger 36 erfolgt analog zur Befestigung der Bodenplatte 12 an den Längsträgern 3, 4.

Claims (14)

1. Selbsttragende Kraftfahrzeugkarosserie mit äußeren, seitlichen Längsträgern (Schwellern) am Unterboden im Bereich der Fahrgastzelle, und mit zur mittleren Fahrzeuglängsachse versetzten, sich im Fahrzeugvorbau und/oder im Fahrzeugheck befindenden, vorderen und hinteren Längsträgern, die mit einer Abkröpfung an die seitlichen Längsträger anschließen, wobei am Unterboden eine Vorrichtung zur Erhöhung der Torsionssteifigkeit der selbsttragenden Kraftfahrzeugkarosserie vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (11) durch eine tragende, schubsteife Bodenplatte (12) gebildet wird, die einerseits mit einem Endbereich (13) der seitlichen Längsträger (3, 4) der Fahrgastzelle (5) starr verbunden ist und die andererseits über ein Stützelement (14) starr an die höherliegenden vorderen und/oder hinteren Längsträger (8, 9) oder an einen Querträger (10) des Fahrzeugvorbaus und/oder des Fahrzeughecks angeschlossen ist.

2. Selbsttragende Kraftfahrzeugkarosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (14) durch einen etwa V-förmig ausgebildeten Hilfsträger (24) gebildet wird, der starr mit der schubsteifen Bodenplatte (12) und den vorderen und/oder hinteren Längsträgern (8, 9) oder dem Querträger (10) verbunden ist.

3. Selbsttragende Kraftfahrzeugkarosserie nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schenkel (25, 25′) des Hilfsträgers (24) durch Rohre (26, 26′) gebildet werden, die an ihren unteren Enden fest miteinander und mit einer Anschraubplatte (28) verbunden sind und daß an den oberen Enden der Rohre (26, 26′) weitere Anschraubplatten (28′) zur Befestigung an den Längsträgern (8, 9) oder dem Querträger (10) angebracht sind.

4. Selbsttragende Kraftfahrzeugkarosserie nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsträger (24) durch ein Montageteil gebildet wird.

5. Selbsttragende Kraftfahrzeugkarosserie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Mittelachsen (32, 32′) der beiden Rohre (26, 26′) in einer auf rechten Fahrzeugmittellängsebene A-A schneiden, wobei der Schnittpunkt (33) in Höhenrichtung gesehen vorzugsweise benachbart der schubsteifen Bodenplatte (12) liegt.

6. Selbsttragende Kraftfahrzeugkarosserie nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Befestigungsbereich des Hilfsträgers (24) an der Bodenplatte (12) eine zusätzliche Verstärkungsplatte zur Kräfteeinleitung (31) angebracht ist, wobei die Verstärkungsplatte (31) zwischen der schubsteifen Bodenplatte (12) und der Anschraubplatte (28) vorgesehen und mit der Bodenplatte (12) fest verbunden ist.

7. Selbsttragende Kraftfahrzeugkarosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (14) durch ein Rahmenteil (34) gebildet wird, das mit den vorderen und/oder hinteren Längsträgern (8, 9) verbunden ist.

8. Selbsttragende Kraftfahrzeugkarosserie nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich das endseitige Rahmenteil (34) aus einem oberen Querträger (35), einem unteren Querträger (36) und zwei schräg verlaufenden, auf rechten Trägerabschnitten (37, 38) zusammensetzt.

9. Selbsttragende Kraftfahrzeugkarosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die glattflächige schubsteife Bodenplatte (12) in Längs- und Querrichtung eben ausgebildet ist.

10. Selbsttragende Kraftfahrzeugkarosserie nach den Ansprüchen 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die schubsteife Bodenplatte (12) an der Unterseite der seitlichen Längsträger (3, 4) anliegt und daß die Bodenplatte (12) - in der Seitenansicht gesehen - etwa horizontal oder zum Fahrzeugvorbau und/oder Fahrzeugheck hin leicht ansteigend ausgebildet ist.

11. Selbsttragende Kraftfahrzeugkarosserie und einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungspunkte (17, 18) der Bodenplatte (12) in Querrichtung gesehen steif am Fahrzeug angebunden sind.

12. Selbsttragende Kraftfahrzeugkarosserie nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorderen und hinteren Befestigungspunkte (17, 18) der Bodenplatte (12) an der Kraftfahrzeugkarosserie - in Längsrichtung gesehen - möglichst weit voneinander entfernt sind.

13. Selbsttragende Kraftfahrzeugkarosserie nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (12) in der Draufsicht gesehen etwa trapezförmig ausgebildet ist, wobei sich die seitlichen Begrenzungskanten (15, 16) zum Fahrzeugvorbau und/oder zum Fahrzeugheck hin nach innen verjüngen.

14. Selbsttragende Kraftfahrzeugkarosserie nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite der seitlichen Längsträger (3, 4) im Bereich der Befestigungspunkte (17) der Bodenplatte (12) Muttern (20) angebracht sind, in die hochbelastbare Schrauben (21) zur Befestigung der Bodenplatte (12) eingesetzt sind.