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Die
Erfindung betrifft einen Kraftwagen mit einer selbsttragenden Karosserie
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus
der
DE 198 19 446
A1 ist beispielsweise ein Kraftwagen mit einer selbsttragenden
Karosserie als bekannt zu entnehmen, welche überwiegend aus Blechformteilen
zusammengesetzt ist. Im Bereich der vorderen Knautschzone sind dabei
seitliche Längsträger in Form
von Rohrprofilen vorgesehen, die zur Absorption von Aufprallenergie
an der Sicherheitsfahrgastzelle abgestützt sind. Zur Abstützung an jeweils
den Längsträgern zugeordneten
Blechformteilen der Karosserie sind Haltemittel zur crashstabilen
Befestigung der Rohrprofile vorgesehen.
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Als
nachteilig ist hierbei der Umstand anzusehen, dass die Haltemittel
zur crashstabilen Befestigung der Rohrprofile sehr massiv und raumgreifend gestaltet
werden müssen,
damit eine ausreichende Abstützung
des Längsträgers und
eine ausreichende Crashstabilität
gewährleistet
werden kann.
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Weiter
ist aus der
DE 196
33 906 A1 ein plattenförmiger
Längsträger als
bekannt zu entnehmen, der sich in Höhenrichtung der Knautschzone
erstreckt und aus Leichtmetall besteht.
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DE 197 03 951 A1 zeigt
eine Karosserie mit Längsträgern, die
aus Blechformteilen zusammengesetzt sind. Um bei einer Beaufschlagung
im Crashfall ein ausreichendes Aufnahmevermögen an Aufprallenergie aufzuweisen,
müssen
die Längsträger einen groß dimensionierten
Hohlquerschnitt mit entsprechend hohem Gewicht und Platzbedarf aufweisen.
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Schließlich weist
ein Kraftwagen beispielsweise der Mercedes-Benz A-Klasse (W168) eine selbsttragende
Karosserie auf, die überwiegend
aus Blechformteilen zusammengesetzt ist. Vor und hinter der Sicherheitsfahrgastzelle
weist die Karosserie jeweils eine Knautschzone mit seitlichen Längsträgern auf,
die zur Absorption von Aufprallenergie an der Sicherheitsfahrgastzelle
abgestützt
sind. Damit die Längsträger beispielsweise
bei deren Beaufschlagung im Crashfall ein ausreichendes Aufnahmevermögen an Aufprallenergie
aufweisen, müssen
diese einen groß dimensionierten
Hohlquerschnitt mit entsprechend hohem Gewicht aufweisen. Dementsprechend
ist auch der Platzbedarf der Längsträger im Bereich
der Knautschzonen relativ groß,
wodurch der Raum für
Aggregate verringert ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Kraftwagen der genannten Art zu schaffen,
bei dem auf einfachere Weise eine ausreichende Crashstabilität gewährleistet
werden kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Tragstruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei
der selbsttragenden Karosserie des erfindungsgemäßen Kraftwagens bestehen die
Längsträger zumindest überwiegend
aus Leichtbauplatten, die sich über
ihren Querschnitt gesehen im wesentlichen in Höhenrichtung der Knautschzone
erstrecken und demgemäß in Fahrzeugquerrichtung
wenig Platz beanspruchen. Neben der Tatsache, dass allgemein mehr
Raum für
innerhalb der Knautschzone angeordnete Aggregate zu Verfügung steht,
kann beispielsweise der Zielkonflikt zwischen der Breite der Räder und
des zur Verfügung
stehenden Motorraums entschärft
werden.
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Zudem
weisen die Leichtbauplatten ein hohes Energieabsorptionsvermögen bei
gleichzeitig geringem Gewicht auf. Damit ein entsprechend hohes Aufnahmevermögen an Aufprallenergie
der Knautschzone gewährleist
ist, sind die Leichtbauplatten entsprechend crashstabil an der Fahrgastzelle befestigt.
Durch die Erstreckung über
eine überwiegende
Höhe der
Knautschzone ergibt sich der Vorteil, dass der Längsträger über eine große Länge großflächig und
dadurch crashstabil an der Stirnwand der Fahrgastzelle abgestützt werden
kann.
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Dabei
haben sich aus einem Strangpressprofil – mit vorzugsweise in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden
Kammern – bestehende
Leichtbauwände
als besonders gut energieabsorbierendes und kostengünstiges
Material zur Herstellung der Längsträger erwiesen.
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Eine
besonders crashstabile Abstützung
der Längsträger an der
Fahrgastzelle wird erreicht, wenn diese über einen erheblichen Bereich
ihrer Längserstreckung
mittels Halteschienen an der Fahrgastzelle befestigt sind. Dabei
hat sich insbesondere die zusätzliche
Abstützung
der Längsträger an einem
Bodenquerträger
zu Erhöhung
der Stabilität
der Knautschzone im Falle eines Unfalls als vorteilhaft gezeigt.
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Durch
eine zwischen den Längsträgern gehaltene
Querträgerplatte
kann neben einer zusätzlichen
Aussteifung auch eine bessere Übertragung von
im Bereich eines Längsträgers wirkenden Unfallkräften auf
den Querträger
der gegenüberliegenden Seite
erreicht werden.
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Als
besonders steif hat sich zudem die Verbindung der Querträgerplatte
mit den Längsträgern über jeweils ein Eckbauteil gezeigt, wobei der Verbund
aus Querträgerplatte
und Eckbauteilen als vormontierbarer Integralträger gestaltet sein kann.
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Schließlich sind
in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Längsträger im Bereich von Ausschnitten
von jeweils einem Längsträgerabschnitt des
zugeordneten Eckbauteils gebildet, wodurch sich eine weitere Einsparung
an Raum ergibt. Außerdem kann
dadurch am Ende der Ausschnitte jeweils eine Abgleitschräge vorgesehen
werden, entlang der das zugehörige
Eckbauteil im Falle eines Unfalls zur Vermeidungen von Stirnwandintrusionen
durch den Motor oder sonstige Aggregate in Richtung nach unten abgewiesen
werden kann.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung von zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen
sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in
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1 einen schematischen Schnitt
entlang der vertikal in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Fahrzeugmittenebene
durch das vordere Ende der Fahrgastzelle und die vordere Knautschzone
der selbsttragenden Karosserie nach einer ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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2 und 3 jeweils eine schematische, perspektivische
Unteransicht auf das vordere Ende der Fahrgastzelle und die vordere
Knautschzone der selbsttragenden Karosserie nach einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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4 und 5 eine Seitenansicht und eine Perspektivansicht
auf einen der am vorderen Ende der Fahrgastzelle befestigten Längsträger sowie
des Integralträgers
der selbsttragenden Karosserie gemäß den 2 und 3;
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6 eine schematische Perspektivansicht auf
eine ausschnittsweise dargestellte vormontierbare Baueinheit, von
welcher der linke vordere Längsträger und
teilweise der Integralträger
gemäß den 2 bis 5 dargestellt sind; und in
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7 eine perspektivische Unteransicht
auf eine der am vorderen Ende der Fahrgastzelle vorgesehenen Halteschienen
der selbsttragenden Karosserie gemäß den 1 bis 6.
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In 1 ist in einem schematischen
Schnitt entlang der vertikal in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Fahrzeugmittenebene
das vordere Ende der Fahrgastzelle 10 und die vordere Knautschzone 12 einer
selbsttragenden Karosserie gezeigt, die überwiegend aus aneinandergefügten Blechformteilen zusammengesetzt
ist. Von der Fahrgastzelle 10 sind im wesentlichen ein
Wagenboden 14, ein sich diesem anschließender, schräg nach vorne
oben verlaufender Pedalboden 16 und eine sich aufrecht
erstreckende Stirnwand 18 erkennbar. Unterhalb des Wagenbodens 14 ist
ein in Fahrzeugquerrichtung verlaufender Querträger 20 befestigt;
ein weiterer Querträger 22 befindet
sich am oberen Ende der Stirnwand 18 unter dem Windlauf.
Von der vorderen Knautschzone 12 ist der linke der beiden
seitlichen Längsträger 24, 25 erkennbar,
die sich über
ihren Querschnitt gesehen im wesentlichen in Höhenrichtung der Knautschzone 12 erstrecken
und hier als jeweils aus einem Strangpressprofil bestehende Leichtbauwände ausgebildet
sind. Anstelle eines Strangpressprofils wäre z.B. auch eine Sandwich- Wabenstruktur-, oder
Faserverbundbauweise der Längsträger 24, 25 denkbar.
Dabei erstrecken sich die gestrichelt angedeuteten Kammern 26 des Strangpressprofils
etwa horizontal in Fahrzeuglängsrichtung.
Zur Absorption von Aufprallenergie bei einem Unfall sind die Längsträger 24, 25 hier über die gesamte
Höhe des
Pedalbodens 16 und der Stirnwand 18 abgestützt und
befestigt. Darüber
hinaus sind die Längsträger 24, 25 auch
an der Unterseite des Wagenbodens 14 und damit über einen
erheblichen Bereich ihrer Längserstreckung
an der Fahrgastzelle 10 befestigt. Zur crashstabilen Festlegung der
Längsträger 24, 25 an
der Fahrgastzelle 10 sind am Wagenboden 14, dem
Pedalboden 16 und der Stirnwand 18 in 1 der Übersichtlichkeit halber lediglich
gestrichelt angedeutete Halteschienen 28 vorgesehen, mit
denen die jeweils angrenzende Schmalseite der Längsträger 24, 25 an
der Fahrgastzelle 10 befestigt ist. Die Festlegung der
Längsträger 24, 25 an
der Fahrgastzelle 10 bzw. den Halteschienen 28 ist
insbesondere unter Bezugnahme auf 7 noch
näher beschrieben.
In den Längsträgern 24, 25 sind
mehrere Durchgangsöffnungen 30 beispielsweise
für die
Hindurchführung
einer Gelenkwelle vorgesehen. In ihrem oberen Bereich sind die Längsträger 24, 25 an
den Verlauf einer schräg
nach oben verlaufenden Motorhaube 32 bzw. an den Fahrzeugbug
angepaßt.
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Unterhalb
der Längsträger 24, 25 ist
ein Integralträger 34 befestigt,
der Aggregate wie beispielsweise die Antriebseinheit 36 inklusive
dem Motor mitträgt
und als vormontierbare Baueinheit ausgebildet ist. Der Integralträger 34 ist
hier insgesamt aus Blechformteilen hergestellt und umfaßt jeweils
einen etwa im Überdeckungsbereich
des zugeordneten Längsträgers 24, 25 angeordneten,
etwa W-förmigen Trägerabschnitt 38 sowie
einen die beiden Trägerabschnitte 38 verbindenden
Querträger 40.
Die W-förmigen
Trägerabschnitte 38 des
Integralträgers 34 sind
mit dem jeweils zugeordneten Längsträger 34 an drei
Befestigungsstellen 39 verschraubt, wobei sich diese Verbindungen
bei einer übermäßigen Aufprallbelastungen
zur Vermeidung einer Blockbildung des Integralträgers 34 ggf. von den
Längsträgern 24, 25 lösen können. Der
Motor 36 ist rückseitig
an den Pedalboden 16 angepaßt und wird bei übermäßiger Aufprallbelastungen
und damit verbundener Deformation der Knautschzone 12 entlang
des als Abgleitschräge
wirkenden Pedalbodens 16 nach schräg hinten unten verschoben.
Hierdurch kann eine übermäßige Intrusion
der Fahrgastzelle 10 hinsichtlich der vorderen Wandbereiche 16, 18 durch
die beschriebenen Aggregate zumindest weitgehend verhindert werden.
Am vorderen Stirnende der Längsträger 24, 25 ist
unterseitig ein Frontmodul 42 erkennbar, welches jeweils
einen an dem zugeordneten Längsträger 24, 25 befestigten
Längsschenkel 44 und
einen an diesen festgelegten, hinter einem nicht gezeigten Stoßfänger verlaufenden
Querträger 46 umfaßt. Dabei
können
in den Längsschenkel 44 Crashboxen
integriert sein, die der Energieabsorption bei einem Frontalaufprall
dienen. Vorzugsweise sind die Längsschenkel 44 des
Frontmoduls 42 in die zugeordneten Kammern 26 der
Längsträger 24, 25 einsteckbar
und befestigbar. Hierbei ist ein Toleranzausgleich in Fahrzeuglängsrichtung
möglich.
Im oberen Bereich der vorderen Stirnenden der Längsträger 24, 25 ist
eine diese fest miteinander verbindende, sich horizontal in Fahrzeugquerrichtung
erstreckende Kühlerbrücke 48 angeschraubt
oder dgl. befestigt.
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Die 2 und 3 zeigen jeweils in perspektivischer,
schematischer Unteransicht das vordere Ende der Fahrgastzelle 10 und
die vordere Knautschzone 12 der selbsttragenden Karosserie
nach einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung. Hierbei ist zwischen den Längsträgern 24, 25 eine
sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Querträgerplatte 50 gehalten,
die als Leichtbauwand aus einem Strangpressprofil ausgebildet ist.
Die Enden der Querträgerplatte 50 sind
mit den Längsträgern 24, 25 über jeweils
ein Eckbauteil 52 verbunden, welche vorzugsweise als Aluminium-Guß- oder
Schmiedeteile ausgebildet sind. Die Querträgerplatte 50 ist hier
im unteren Bereich der vorderen Stirnenden der Längsträger 24, 25 angeordnet.
Insgesamt bildet der Verbund aus Querträgerplatte 50 und den
Eckbauteilen 52 den Integralträger 34', Fahrschemel oder dgl., der hier
Aggregate wie beispielsweise die Antriebseinheit 36 mitträgt und als
vormontierbare Baueinheit gestaltet ist. Die Ausgestaltung der Eckbauteile 52 und
deren Anordnung an den Längsträgern 24, 25 ist
unter Bezugnahme auf die weiteren Figuren noch näher erläutert.
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Die
an der Unterseite des Bodens 14 befestigten Halteschienen 28 der
Längsträger 24, 25 erstrecken
sich bis zum Bodenquerträger 20,
an dem sich die Längsträger 24, 25 abstützen. Außenseitig der
Längsträger 24, 25 ist
jeweils ein den Boden 14 seitlich begrenzender Schweller 54 sowie
jeweils ein hinterer Bereich eines Radlaufs 56 erkennbar.
Von den beiden Radläufen 56 sind
jeweils hintere Stirnwandbleche 58 und obere Bleche 60 dargestellt,
wobei in den oberen Blechen 60 Dämpferdome 62 für Federbeine
vorgesehen sind. Über
jeweils ein in die Längsträger 24, 25 integriertes
Motorlager 53 ist die Antriebseinheit 36 zusätzlich an
den Längsträgern 24, 25 befestigt.
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In
den 4 und 5 ist in Seitenansicht bzw. in
Perspektivansicht von seitlich unten der linke, am vorderen Ende
der Fahrgastzelle 10 angeordnete Längsträger 24 sowie der an
diesem befestigte Integralträger 34' gezeigt. Die
Längsträger 24, 25 weisen an
ihren unteren Stirnenden jeweils einen Ausschnitt 64 auf,
an die jeweils ein in Seitenansicht etwa L-förmiger Längsträgerabschnitt 66 des
zugeordneten Eckbauteils 52 angepaßt ist. Mit anderen Worten
sind die Längsträger 24, 25 im
Bereich des entsprechenden Ausschnitts 64 durch die Längsträgerabschnitte 66 gebildet.
Am hinteren Ende des jeweiligen Ausschnitts 64 ist jeweils
eine Abgleitschräge 68 vorgesehen,
entlang welcher der zugehörige,
daran angepaßte
Längsträgerabschnitt 66 des
entsprechenden Eckbauteils 52 bei übermäßiger Beaufschlagung mit Aufprallenergie
in Fahrzeuglängsrichtung
schräg nach
hinten unten abgewiesen wird. Um bei einem Frontalaufprall die Abweisbewegung
des Integralträgers 34' in Richtung
nach hinten unten nicht zu beeinträchtigen, ist in dem jeweiligen
Längsträgerabschnitt 66 eine
Ausnehmung 67 vorgesehen. Im Falle eines Frontalaufpralls
kann dadurch eine stärkere
Intrusion der Stirnwand 18 beispielsweise durch die Antriebseinheit 36 vermieden
werden. Hierbei löst
sich vorzugsweise die Verbindung zwischen Längsträger 24 und zugeordnetem
Längsträgerabschnitt 66 hinter der
Ausnehmung 67; die Verbindung vor der Ausnehmung 67 bleibt
vorzugsweise auch im Crashfall erhalten. An den Längsträgerabschnitten 66 der
Eckbauteile 52 sind jeweils weitere Ausnehmungen 75 zur Anbindung
eines nicht gezeigten Querlenkers eingebracht. Zur zusätzlichen
Winkelversteifung und Befestigung der Längsträgern 24, 25 an
der Fahrgastzelle 10 können – wie in 5 erkennbar – Winkelelemente 70 vorgesehen
sein. Jeweils außenseitig
an den Längsträgern 24, 25 sind
zugeordnete innere Radlaufbleche 72 beispielsweise über Schraubverbindungen 74 befestigt.
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6 zeigt in schematischer
Perspektivansicht den linken vorderen Längsträger 24 mit dem Eckbauteil 52 und
ausschnittsweise die Querträgerplatte 50.
Zur winkelsteifen Festlegung der Querträgerplatte 50 an dem
Längsträger 24 ist
das Eckbauteil 52 bedeutend breiter als der Längsträger 24 ausgebildet.
Ebenfalls zur Winkelversteifung ist an der Innenseite des Längsträgers 24 ein
abstehender Arm 78 befestigt, der sich auf einer Auflagefläche 80 des Eckbauteils 52 abstützt. Insgesamt
kann das Eckbauteil 52 mit dem zugeordneten Längsträger 24 beispielsweise
verschweißt,
verklebt oder verschraubt sein. Eine Steckverbindung oder dgl. formschlüssige Verbindung
zwischen den Bauteilen wäre
ebenfalls denkbar. Am vorderen Ende des Eckbauteils 52 ist eine
weitere Auflagefläche 81 zur
Anordnung eines Motorlagers vorgesehen. In dem Eckbauteil 52 ist eine
hier nicht erkennbare Öffnung
vorgesehen, in welche die Querträgerplatte 50 eingesteckt
ist. Natürlich
wären auch
andere gängige
Fügeverbindungen denkbar.
Die beiden Längsträger 24, 25 und
der Integralträger 34' sind auf diese
Art als insgesamt vormontierbare Baueinheit ausgebildet, die an
den Halteschienen 28 am zugehörigen Ende der Fahrgastzelle 10 befestigt
werden kann.
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Schließlich ist
in 7 in perspektivischer Unteransicht
das linke vordere Ende der Fahrgastzelle 10 gezeigt, wobei
die Halteschiene 28 des hier der Übersichtlichkeit halber nicht
dargestellten linken Längsträgers 24 im
wesentlichen zwischen dem Bodenquerträger 20 und dem vorderen
Ende des Pedalbodens 16 verläuft. In diesem Bereich ist
die Halteschiene 28 durch zwei parallel zueinander angeordnete
Blechleisten 82, 83 gebildet. Dabei ist der Abstand
der beiden Blechleisten 82, 83 an die Breite der Längsträger 24, 25 angepaßt. In den
Halteleisten 82, 83 sind hier einander zugeordnete,
auf Bohrungen im Längsträger 24 abgestimmte
Bohrungen 86, 87 eingebracht, so dass der in die
Halteschiene 28 eingesteckte Längsträger 24 durch Schraubverbindungen an
der Fahrgastzelle 10 festgelegt werden kann. Natürlich wäre auch
eine andere Befestigungsart denkbar. Im Bereich der vertikal verlaufenden
Stirnwand 18 ist hier kein Haltemittel vorgesehen; dennoch wäre es denkbar,
dass auch an der Stirnwand 18 Blechleisten 82, 83 befestigt
sind. Am vorderen Ende der Fahrgastzelle 10 ist das innere
Radlaufblech 72 angeordnet, welches über eine weitere Halteleiste 84 an
der Außenseite
des zugeordneten Längsträgers 24 befestigt
ist.
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Die
hier beschriebene Anordnung der Längsträger 24, 25 und
des Integralträgers 34.34' wäre anstelle
am vorderen Ende der Fahrgastzelle selbstverständlich auch an deren hinterem
Ende denkbar.