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Die
Erfindung betrifft einen Kraftwagen mit einer Tragstruktur der im
Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Art.
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Ein
derartiger Kraftwagen ist der
DE 36 14 307 A1 bereits als bekannt zu entnehmen,
wobei ein sogenannter hoher Mitteltunnel mit mehreren Funktionen
offenbart ist. Der Hohlraum dieses Mitteltunnels soll einerseits
Platz zum Unterbringen länglicher
Gegenstände
wie Skier bieten, andererseits jedoch zur dauerhaften Anordnung
von Funktionsteilen des Kraftwagens wie z. B. einer Auspuffanlage,
einer Antriebswelle, eines Kraftstofftanks oder dgl. geeignet sein.
Darüber
hinaus soll er aussteifend wirken und von der Oberseite des Mitteltunnels
soll im Bereich der vorderen Sitzlehnen eine Säule zur Gurtverankerung abstehen.
Der Tunnelhohlraum wird hierbei seitlich und oben von Blechwänden begrenzt,
die aus entsprechend stark verformten Bereichen der Bodenplatte
des Hauptbodens bestehen. Damit der Mitteltunnel an seiner Unterseite
geschlossen ist, sind die Seitenwände des Mitteltunnels über zwischengefügte Deckbleche
miteinander verschweißt.
Diese Bauweise des Hauptbodens mit integriertem Mitteltunnel ist
selbst bei geringerer Bauhöhe
desselben fertigungstechnisch aufwendig und kann daher zu entsprechend
hohen Herstellungskosten der Tragstruktur des Kraftwagens führen. Auch
ließe
sich die bekannte Bauweise mit integriertem Mitteltunnel bei mehrschichtigen
Bodenanlagen, wie Doppelböden
in Sandwichbauweise oder dgl., nicht ohne weiteres realisieren.
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Aus
der
DE 297 08 404
A1 ist ein Chassis für einen
Kraftwagen als bekannt zu entnehmen, welches im Bereich der Bodenanlage
einen tunnelartigen Aufbau umfasst. Dieser tunnelartige Aufbau umfasst
einen in der Mitte der Bodenanlage in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Längsträger, welcher
sich nach hinten bis zu einem Längsträger erstreckt.
Unterhalb einer Bodenplatte, welche ihrerseits unter dem tunnelartigen
Aufbau angeordnet ist, ist ein weiterer Zwischenraum vorgesehen,
der nach unten hin durch einen Unterboden abgedeckt ist. Innerhalb
dieses Zwischenraum ist ein Kanalteil angeordnet.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftwagen mit einer
Tragstruktur der gattungsgemäßen Art
dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Eignung der Tragstruktur
für eine
fertigungstechnisch einfache Integration des Tunnels in den Innenraum
des Kraftwagens bei einer nicht problemlos entsprechend umformbare
Bodenplatte deutlich verbessert und darüber hinaus eine günstige Steifigkeit
und Aerodynamik des Kraftwagens zu erreichen ist.
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Die
erfindungsgemäße Lösung dieser
Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind den übrigen Ansprüchen zu
entnehmen.
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Gemäß der Erfindung
ist der Hohlquerschnitt des Tunnels nach unten durch die Bodenplatte
begrenzt, wobei damit einhergehend die Bodenplatte an ihrer Unterseite über die
gesamte Breite des Hauptbodens eben gestaltet werden kann. Dies
ermöglicht
auch bei größeren Bauhöhen des
Mitteltunnel oder bei nicht problemlos umformbaren Bodenplatten
eine fertigungstechnisch einfache und kostengünstigere Herstellung der Tragstruktur,
wobei auch eine mehrschichtige Bodenanlage mit Doppelböden in Sandwichbauweise
oder dgl. ohne weiteres realisiert werden kann. Durch die unterseitig
ebene Gestaltung der Bodenplatte über die gesamte Breite des
Hauptbodens kann diese in Bezug auf die Unfallsicherheit insbesondere
auch in Fahrzeugquerrichtung besonders steif ausgebildet und die
Aerodynamik des Unterbodens verbessert werden. Die Verbindung der
Bodenplatte mit dem Tunnel führt
außerdem
zu einem Steifigkeitsgewinn insbesondere der Fahrgastzelle in Bezug
auf Verwindung und Biegung des Fahrzeuges.
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Als
fertigungstechnisch besonders günstig hat
sich eine als Aufsatzteil auf der Oberseite der Bodenplatte anbringbare
Tunnelschale gezeigt, die entweder lösbar oder unlösbar an
der Bodenplatte befestigt sein kann.
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Durch
eine im vorderen Endbereich des Tunnels im Querschnitt erweiterte
Tunnelschale kann eine noch bessere Anpassung an die auf den Tunnel wirkenden
Kräfte
und eine verbesserte Steifigkeit der Tragstruktur erreicht werden.
Weiter kann dadurch z.B. das Getriebe mit seinem hinteren Ende in
den Mitteltunnel hineinragen.
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Auch
hat es sich als vorteilhaft gezeigt, den Tunnel in Abhängigkeit
vom Antriebskonzept des Kraftwagens als Antriebswellentunnel oder
als Unterbringungsraum zu nutzen, wobei bei beiden Nutzungsmöglichkeiten
der Tunnel zur Aussteifung insbesondere der Fahrgastzelle beiträgt.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in
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1 und 2 jeweils eine Perspektivansicht von
schräg
seitlich oben bzw. von seitlich schräg hinten auf eine Tragstruktur
des Kraftwagens nach einer ersten Ausführungsform;
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3 eine Perspektivansicht
von seitlich unten auf die Tragstruktur gemäß 1;
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4 eine Perspektivansicht
von schräg seitlich
oben auf eine Tragstruktur des Kraftwagens nach einer weiteren Ausführungsform;
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5 eine perspektivische Explosionsdarstellung
auf einen Hauptboden und einen sich dahinter anschließenden Heckboden
der Tragstruktur gemäß 4 sowie einen oberhalb des
Hauptbodens angeordneten Mitteltunnel;
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6 eine Unteransicht auf
den Kraftwagen mit der Tragstruktur gemäß den 4 und 5;
und in
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7 eine Perspektivansicht
in den Innenraum des ausschnittsweise dargestellten vorderen Teil
des Kraftwagens mit der innerhalb des Tunnels verlaufenden Antriebswelle.
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In
den 1 und 2 ist in Perspektivansicht von
schräg
seitlich oben bzw. von seitlich schräg hinten eine Tragstruktur
eines Kraftwagens dargestellt, die eine den Hauptboden bildende
und im weiteren noch näher
beschriebene, tragende Bodenplatte 10 in Leichtbauweise
umfaßt.
Die im weiteren erläuterte Tragstruktur
weist überwiegend
energieabsorbierende, eigensteife, ebene und planparallele Leichtbauplatten
auf, die vorzugsweise je nach Anforderung in Sandwichbauweise, mit
Wabenstruktur, in Holz, in Aluminium, als Faserverbund, als Strangpreßprofil oder
dgl. gefertigt sind. Um günstige
Fertigungsbedingungen zu erreichen, können die einzelnen Plattenabschnitte
sowohl einteilig ausgebildet als auch mehrteilig über Schweiß-, Niet,
Klebe-, Steck-, Schraubverbindungen oder Verbindungsadapter gefügt sein.
Vorn im Fußraumbereich 12 geht
die Bodenplatte 10 in eine Stirnwand 14 in Leichtbauweise über, die
einen an den Hauptboden anschließenden, schräg nach vorn
oben gerichteten Pedalboden 16 und einen davon oberhalb
angeordneten, etwa vertikalen Bereich 18 umfaßt. Die
Stirnwand 14 erstreckt sich hier über die gesamte Breite der
Bodenplatte 10. Seitlich und oben ist der Fußraumbereich 12 von
einer Plattenanordnung 20 in Leichtbauweise begrenzt, die
gemeinsam mit dem vorderen Bereich der Bodenplatte 10 und
der Stirnwand 14 einen Stützkasten 22 für eine Vorbaustruktur 24 bilden.
Dabei umfaßt
die Plattenanordnung 20 eine vordere und eine hintere obere
Leichtbauplatte 26, 28, die den Fußraumbereich 12 nach
oben begrenzen. Weiter umfaßt
die Plattenanordnung 20 seitliche Stützkastenwände 30, die den Fußraumbereich 12 seitlich begrenzen
und jeweils einen Wandbereich einer Seitenwand 32 der Tragstruktur
bilden. Insgesamt bilden die vordere Stirnwand 14, der
Boden 10, die beiden seitlichen Stützkastenwände 30 sowie die beiden oberen
Leichtbauplatten 26, 28 den steifen Stützkasten 22,
an dem die Vorbaustruktur 24 befestigt ist. Dabei können die
Bodenplatte 10, der Pedalboden 16 und der obere
Bereich 18 der Stirnwand 14 sowie die oberen Leichtbauplatten 26, 28 entweder
aus einer einteiligen, entsprechend abgewinkelten Platte oder aus
mehreren Platten bestehen, die entsprechend aneinander gefügt sind.
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Wie
insbesondere in Zusammenschau mit 3 erkennbar,
umfaßt
die Vorbaustruktur 24 zwei vordere Längsträger 34 in Leichtbauweise,
die jeweils einen abgewinkelten Querschnitt mit einem etwa vertikalen
Plattenschenkel 36 und einem quer dazu verlaufenden Plattenschenkel 38 aufweisen. Am
vorderen Ende der Längsträger 39 ist
ein Frontmodul 42 befestigt, das hier als Leichtbauplatte
ausgebildet ist und in Fahrzeugquerrichtung sowie etwa vertikal
verläuft.
Die Seitenwände 32 sind
bis zu dem Frontmodul 42 nach vorne verlängert und
mit jeweils einem Radausschnitt versehen. Demgemäß ist die Seitenwand 32 über die überwiegende
Länge des
zugeordneten Längsträgers 34 als
relativ schmaler Steg 48 ausgebildet, der am quer verlaufenden
Plattenschenkel 38 des entsprechenden Längsträgers 34 unter etwa
einem rechten Winkel sowie an dem Frontmodul 42 befestigt
ist. Insgesamt bilden der vertikale sowie der quer verlaufende Plattenschenkel 36, 38,
der schmale Steg 48, die Stirnwand 14 und die
vordere Leichtbauplatte 42 einen vorderen Radkasten 47 der
Tragstruktur.
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Die
Bodenplatte 10 geht bei der hier gezeigten Ausführungsform
der Tragstruktur hinten in eine schräg nach hinten oben ragende
Hecktrennwand 52 über,
die aus einer Leichtbauplatte gebildet ist. Dabei kann die Leichtbauplatte
der Hecktrennwand 52 sowohl einteilig mit der Bodenplatte 10 und
gegenüber diesem
abgewinkelt als auch als separate, mit der Bodenplatte 10 fest
verbundene ein- oder mehrteilige Platte ausgebildet sein. Die Hecktrennwand 52 erstreckt
sich zwischen den Seitenwänden 32 annähernd über die
gesamte Breite der Bodenplatte 10.
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Die
Tragstruktur weist hinter der Hecktrennwand 52 eine Heckstruktur 54 mit
hinteren Längsträgern 56 aus
Leichtbauplatten auf, die jeweils einen in Fahrzeughochrichtung
und einen in Fahrzeuglängsrichtung
abgewinkelten Plattenschenkel 58, 60 aufweisen.
Am hinteren Ende der hinteren Längsträger 56 ist
ein Heckmodul 64 befestigt, das hier als Rückwand in
Leichtbauweise ausgebildet ist und in Fahrzeugquerrichtung sowie
etwa vertikal verläuft.
In der Rückwand 64 ist
ein Ausschnitt 66 für
eine hier als Kofferraumdeckel ausgebildete Rückwandtür ausgespart. Die Seitenwand 32 ist über die überwiegende Länge des
zugeordneten hinteren Längsträgers 56 als
relativ schmaler hinteren Steg 73 ausgebildet, der an dem
quer verlaufenden Plattenschenkel 60 des entsprechenden
Längsträgers 56 unter
etwa einem rechten Winkel sowie an der Rückwand 64 befestigt ist.
Insgesamt bilden der vertikale sowie der quer verlaufende Plattenschenkel 58, 60,
der schmale Steg 73, die Hecktrennwand 52 und
die Rückwand 64 einen
hinteren Radkasten 68 der Tragstruktur. Die vertikalen
Plattenschenkel 58 der hinteren Längsträger 56 sind über Leichtbauplatten 74–76 fest
miteinander zu einem Kasten verbunden. Die Seitenwand 32 weist
einen Türausschnitt 79 für eine Seitentür auf, von
der in den 1 bis 3 lediglich eine Türinnenschale 82 dargestellt
ist.
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Oberseitig
der Bodenplatte 10 ist zwischen der Stirnwand 14 und
der Hecktrennwand 52 ein den Innenraum der Fahrgastzelle
der Länge
nach durchsetzender Mitteltunnel 70 angeordnet, wobei die
an ihrer Unterseite 71 über
die gesamte Breite des Hauptbodens eben gestaltete Bodenplatte 10 den Hohlquerschnitt
des Tunnels 70 nach unten begrenzt. In dem hier gezeigten
Ausführungsbeispiel umfaßt der Mitteltunnel 70 zwei
in Fahrzeughochrichtung verlaufende, an der Bodenplatte 10 befestigte Plattenabschnitte 77 und
einen etwa horizontal verlaufenden Plattenabschnitt 78 in
Leichtbauweise. Wie insbesondere in 3 ersichtlich,
endet der gestrichelt angedeutete Tunnel 70 vorne am Pedalboden 16 der
Stirnwand 14 und hinten an der Hecktrennwand 52,
wobei der Tunnel außer
auf der Bodenplatte 10 zur Versteifung der Tragstruktur
auch am Pedalboden 16 und an der Hecktrennwand 52 befestigt
ist. Dabei ist im Pedalboden 16 und in der Hecktrennwand 52 jeweils
eine an den Hohlquerschnitt des zugeordneten Tunnelendes angepaßte Durchtrittsöffnung 80, 82 vorgesehen,
so daß im
hier gezeigten Ausführungsbeispiel
eine nicht gezeigte Antriebswelle innerhalb des Tunnels 70 von
einem vorne angeordneten Antrieb zu einem hinten angeordneten Hinterachsdifferential
geführt
werden kann. Die Plattenabschnitte 77, 78 können sowohl
einstückig
und abgewinkelt als auch mehrteilig und miteinander zusammengefügt ausgebildet
sein. Der in 1 angedeutete
Tunnel 70 ist im Querschnitt in Fahrzeugquerrichtung trapezförmig und
in den 2 und 3 rechteckförmig.
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4 zeigt in Perspektivansicht
von schräg seitlich
oben eine Tragstruktur für
einen viertürigen Kraftwagen,
bei der in den Seitenwänden 32 jeweils zwei
Türausschnitte 79 vorgesehen
sind. Wie insbesondere in Zusammenschau mit 5 ersichtlich, geht die den Hauptboden 84 bildende
Bodenplatte 10 vorn in den schräg nach oben verlaufenden Pedalboden 16 der
Stirnwand 14 und hinten über eine hier etwa vertikal
und in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Stufenwand 86 in
einen etwa waagerecht angeordnete Heckboden 88 über. Hinten
endet der Heckboden 88 an der Hecktrennwand 52,
die ihrerseits bis auf Höhe
einer Platte 90 unterhalb der Hutablage verläuft. In
einem Abstand unterhalb der Hutablageplatte 90 erstreckt
sich parallel zu dieser ein Kofferraumboden 92. Der Pedalboden 16,
der Hauptboden 84, die Stufenwand 86 und der Heckboden 88 sind
hier einteilig ausgebildet; gleichfalls wäre auch eine aus Einzelplatten
gebildete Lösung
denkbar. Der Tunnel 70 kann mit der Bodenplatte 10 aus
einem Strangpressprofil einteilig ausgebildet sein. Mit anderen Worten
könnte
der Tunnel 70 dann als eine Kammer des Strangpressprofils
der Bodenplatte 10 ausgebildet sein. In diesem Fall wäre der Querschnitt
des Tunnels 70 in Fahrzeugquerrichtung jedoch über die gesamte
Länge konstant.
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Wie
in 5 erkennbar, ist
der Tunnel 70 dort als einteilige, im Querschnitt gesehen
bogenförmig
gekrümmte
und den Tunnelhohlraum seitlich und oben begrenzende Tunnelschale
ausgebildet, die als Aufsatzteil auf der Oberseite des Hauptbodens 84 der
Bodenplatte 10 anbringbar ist. Der Querschnitt der Tunnelschale 70 erweitert
sich dabei kontinuierlich ausgehend von deren hinterem Ende im vorderen
Endbereich des Tunnels 70 auf den vorderen Pedalboden 16 zu.
Die Tunnelschale ist sowohl mit dem Hauptboden 84 wie auch
mit dem Pedalboden 16 und der Stufenwand 86 fest
verbunden, so dass die aufgesetzte, zusammen mit dem Hauptboden 84 ein geschlossenes
Profil bildende Tunnelschale 70 zur Versteifung der Tragstruktur
dient. Die Tunnelschale 70 kann insbesondere aus einem
umgeformten Blechteil, einem Strangpressprofil, einer Sandwich-Leichtbauplatte,
aus Faserverbund oder dgl. hergestellt sein. Dabei kann die Tunnelschale
insbesondere durch Kleben, Schweißen oder Verschrauben an die
Bodenplatte gefügt
sein und zusätzlich
zur Aufnahme von diversen Anbauteilen wie Wählhebel, Luftkanälen oder
sonstigen Haltern dienen. Der Tunnel 70 endet vorne am
Pedalboden 16 und hinten an der Stufenwand 86 der
Tragstruktur, wobei in den beiden Wänden wiederum jeweils eine
an den Hohlquerschnitt des zugeordneten Tunnelendes angepaßte Durchtrittsöffnung 80, 82 vorgesehen
ist. Da die Tunnelschale 70 in diesem Fall vorne im Querschnitt
größer ausgebildet
ist als hinten, ist entsprechend die vordere Durchtrittsöffnung 80 größer gestaltet
als die hintere Durchtrittsöffnung 82.
Natürlich
wäre es
in diesem Zusammenhang auch denkbar, daß sich der Tunnel 70 über die
vordere Stirnwand 14, den Pedalboden 88 oder die
Hecktrennwand 52 hinaus bis in den Bereich der Vorbaustruktur 24 bzw.
der Heckstruktur 54 erstreckt.
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In 6 ist in Unteransicht die
teilweise mit Verkleidungsteilen beplankte Tragstruktur des Kraftwagens
nach
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4 und 5 gezeigt, an der die Dachkonstruktion
befestigt ist. Der Kraftwagen umfaßt im Bereich der Vorbaustruktur 24 einen
Motor 94 mit einem Getriebe 96, die über eine
Antriebswelle 98 mit dem Hinterachsdifferential 100 im
Bereich der Heckstruktur 54 verbunden sind. Die Antriebswelle 98 verläuft dabei über eine
Teillänge – nämlich im
Bereich des Hauptbodens 84 – innerhalb des Tunnels 70 und über eine
Teillänge – insbesondere
im Bereich des Heckbodens 88 – unterhalb der Bodenplatte 10.
Da die Tunnelschale 70 gemäß den 4 und 5 – wie beschrieben – vorne
im Querschnitt erweitert und die auf das vordere Ende der Tunnelschale 70 angepaßte Durchgangsöffung 80 relativ
groß ausgebildet
ist, kann das Getriebe 96 mit seinem hinteren Ende etwas
in den Mitteltunnel 70 hineinragen. Um den Fahrgastraum
von den Geräuschen
des Antriebsstranges abzuschirmen, ist die Tunnelschale 70 vorzugsweise aus
einem schallisolierenden Material hergestellt oder außenseitig
und/oder innenseitig mit einem geräuschisolierenden Material verkleidet.
Neben der Geräuschisolation
hat die Tunnelschale 70 auch die Aufgabe, Fahrzeuginsassen
beim Unfall vor einer eventuell ausknickenden Gelenkwelle 98 zu
schützen.
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In 7 ist eine Perspektivansicht
in den Innenraum des vorderen Teils des Kraftwagens dargestellt,
wobei der Übersichtlichkeit
halber auf die Darstellung des Tunnels 70 verzichtet wurde.
Die Tragstruktur ist insgesamt mit die Außenkontur des Kraftwagens bildenden
Verkleidungsteilen insbesondere aus Kunststoff beplankt, von denen
hier z.B. eine Kotflügelverkleidung 102 und
an diese angepaßte
Türverkleidungen 101, 103 der
vorderen und hinteren rechten Tür
erkennbar sind. Es ist ersichtlich, dass die Durchtrittsöffnung 80
im Pedalboden 16 entsprechen groß ausgebildet ist, so dass
das Getriebe 96 mit seinem hinteren Ende etwas in den Bereich des
Mitteltunnel 70 hineinragen kann. Dabei ruht ein hinteres
Lager 104 des Antriebs bzw. des Getriebes 96 auf
dem Hauptboden der Bodenplatte 10 befestigt. Je nach Bauart
der Antriebswelle 98 können eventuell
notwendige Gelenkwellenzwischenlager außerhalb oder innerhalb des
Tunnels 70 – und
dann ggf. auf der Bodenplatte 10 ruhend – angeordnet sein.
Um eine Zugänglichkeit
zu innerhalb des Tunnels 70 angeordneten Gelenkwellenzwischenlagern oder
sonstiger zu wartender Bauteile zu schaffen, können im Hauptboden 84 der
Bodenplatte 10 in 6 angedeutete
Wartungsöffnungen 106 vorgesehen
sein.
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Der
in den hier gezeigten Ausführungsbeispielen
zur Anordnung der Antriebswelle genutzte Tunnelhohlraum des Tunnels 70 kann
in Abhängigkeit
vom Antriebskonzept des Kraftwagens auch als Unterbringungsraum
z.B. für
Skier verwendet werden. Hierzu muß der Hohlquerschnitt zur Nutzung des
Tunnelhohlraums wenigstens von einem seiner beiden Enden aus zugänglich sein.
So könnte
der Tunnelhohlraum des Tunnels 70 bei einem Kraftwagen
mit Frontmotor und Frontantrieb von einem Heckraum aus über die
Durchgangsöffnung 82 in
der hinteren Stirnwand 52 bestückt werden. Ebenso könnte der
Tunnelhohlraum bei einem Kraftwagen mit Mittel- oder Heckmotor und
Heckantrieb von einem vorderen Kofferraum über die Durchgangsöffnung 80 in
der vorderen Stirnwand 14 bestückt werden. Es wäre denkbar,
dass ein Teilquerschnitt des Tunnels 70 zur Anordnung der
Antriebswelle 98 und der andere Teilquerschnitt des Tunnels 70 als
Unterbringungsraum z.B. für
längere
Gegenstände
gebraucht wird. Die Durchgangsöffnungen 80, 82 können auch
mit einer Klappe verschließbar
ausgebildet sein. Dabei wäre
es denkbar, den Tunnelhohlraum zu beheizen oder zu kühlen oder
von einem Luftstrom durchströmen
zu lassen.
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Im
Rahmen der Erfindung als mitumfaßt ist es zu betrachten, dass
auch eine Tragstruktur mit dem Tunnel 70 in heute üblicher
Karosseriebauweise, z.B. in Schalenbauweise aus Blech verwendet werden
kann. Weiter ist es als von der Erfindung mitumfaßt zu betrachten,
dass der Tunnel 70 nicht nur als Mitteltunnel ausgebildet
sein braucht, sondern auch seitlich des Kraftwagens in Fahrzeuglängsrichtung
oder schräg
verlaufen kann.