DE10040673A1 - Bodenstruktur einer torsions- und/oder biegesteifen Kraftfahrzeugkarosserie - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bodenstruktur einer torsions- und/oder biegesteifen Kraftfahrzeugkarosserie, die ihrerseits wenigstens aus zwei äußeren Längsträgern und diese miteinander fest verbindenden Querträgern besteht. DOLLAR A Die Aufgabe, eine in der Bauweise einfache sowie kostengünstige Bodenstruktur zu schaffen, deren aktuelle Spannungsverhältnisse an vorhandene oder gewählte Randbedingungen, wie z. B. zu befahrender Untergrund, mit einfachen Mitteln anpassbar sind, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen den Längs- (3;5) und/oder Querträgern (4; 6) ein oder mehrere höherfeste, jedoch flexible und sich gegebenenfalls ein- oder mehrmals kreuzende Versteifungselemente (9) gespannt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bodenstruktur einer torsions- und/oder biegesteifen Kraftfahrzeugkarosserie, die ihrerseits wenigstens aus zwei äußeren Längsträgern und diese miteinander fest verbindenden Querträgern besteht.

Es ist allgemein bekannt, dass die Karosseriesteifigkeit, insbesondere Torsions- und Biegesteifigkeit, wesentlich durch die Bodenstruktur des Kraftfahrzeugs beeinflußt wird. Aus der DE 42 32 574 A1 ist es beispielsweise zur Erhöhung der Karosseriesteifigkeit bekannt, die Fahrzeug-Bodengruppe aus einer Kombination einer vierseitigen Trägeranordnung und einer kreuzähnlichen Trägeranordnung zu bilden, wobei die biegesteifen Träger an ihren Kreuzungsstellen starr miteinander verbunden sind.

Des Weiteren ist der DE 44 42 741 A1 eine Bodenstruktur zu entnehmen, die ihrerseits aus mehreren in Fahrzeuglängsrichtung hintereinander angeordneten, rechteckigen Profilkästen besteht, die sich ihrerseits jeweils aus hochkant angeordneten Kastenteilen zusammensetzen, wobei jeder Profilkasten mit zwei diagonal verlaufenden und sich kreuzenden Verstärkungsstegen versehen sein kann.

Ferner wird mit der DE 39 05 650 C2 eine selbsttragende Kraftfahrzeugkarosserie offenbart, die am Boden Streben in Form eines Flachprofils aufweist, die zum einen mit einem Ende seitlich an einem Längsträger festgelegt sind und zum anderen in einem bestimmten Winkel gegen den Fahrzeugmittenbereich gerichtet und sich mit weiteren Streben gegebenenfalls kreuzend, mit dem anderen Ende am Fahrzeugboden befestigt sind.

Allen vorstehenden Lösungen zur Verbesserung der Karosseriesteifigkeit ist gemein, dass diese Ausführungen kompliziert und in Bezug auf Material und Herstellung kostenintensiv sind sowie jeweils lediglich für eng begrenzte Anwendungsfälle geeignet erscheinen.

Eine weitere bekannte Lösung zur Verbesserung der Torsionssteifigkeit einer Fahrzeugkarosserie sieht im Bodenbereich derselben eine ringförmig geschlossene Struktur vor, wobei diese als Spannseil oder Spanngurt ausgeführt und zur Erzielung einer Vorspannung mit an sich bekannten Spannvorrichtungen versehen sein kann (DE 196 44 384 A1).

Aus der Praxis ist es bekannt, dass sich in Abhängigkeit von der Fahrzeugart (PKW; LKW) und dem bevorzugt befahrenen Gelände auch das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs grundlegend ändert und es sich demgemäß erforderlich machen kann, die Spannungsverhältnisse einer Karosserie (Torsions- und/oder Biegespannungen) an unterschiedliche bzw. sich gegebenenfalls ändernde Randbedingungen, wie z. B. den befahrenen Untergrund (Normalstraßen; unbefestigtes Gelände) anzupassen, um ein zufriedenstellendes Ergebnis bezüglich des gewünschten Fahrverhaltens zu erzielen. Hier setzt die nachfolgend beschriebene Erfindung an.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bodenstruktur einer torsions- und/oder biegesteifen Kraftfahrzeugkarosserie zu schaffen, die einfach in der Bauweise sowie kostengünstig ist und deren aktuelle Spannungsverhältnisse beliebig, auch auf bestimmte, frei wählbare Bereiche der Bodenstruktur beschränkt, an vorhandene oder gewählte Randbedingungen, wie z. B. zu befahrender Untergrund, mit einfachen Mitteln anpaßbar sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in Verbindung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass zwischen den Längs- und/oder Querträgern der Bodenstruktur, ein oder mehrere höherfeste, jedoch flexible und sich gegebenenfalls ein oder mehrmals kreuzende Versteifungselemente, gespannt sind.

In einer Ausgestaltung der Erfindung können die Versteifungselemente aus Materialien metallischer und/oder nichtmetallischer Art gebildet sein.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Versteifungselemente Spannseile, Spanngurte oder kettenartige Gebilde sind.

Ferner sieht die Erfindung vor, dass einem oder mehreren Versteifungselementen zur Einstellung von in weiten Grenzen beliebig definierten Spannungszuständen in der Bodenstruktur eine oder mehrere Spannvorrichtungen zugeordnet sein.

Ebenso ist vorgesehen, dass ein oder mehrere Versteifungselemente gegebenenfalls mit einem Dämpfungselement versehen oder durch ein solches ersetzt sind.

Weiterhin sieht die Erfindung vor, dass die Dämpfungselemente hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagte und gegebenenfalls von außen ansteuerbare Kolben- Zylinder-Einheiten sind.

In Fortbildung der Endung ist vorgesehen, dass die Versteifungselemente und/oder Dämpfungselemente mit einer bestimmten frei wählbaren Vorspannung beaufschlagt sind und die Vorspannung derselben in Abhängigkeit vom gewünschten Fahrkomfort des Kraftfahrzeugs gewählt ist.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Versteifungselemente und/oder Dämpfungselemente, gegebenenfalls Befestigungspunkte an den Längs- und/oder Querträgern miteinander verbindend, über zugeordnete Umlenkpunkte geführt sind, die ihrerseits an den Längs- und/oder Querträgern und bei Bedarf zwischen denselben an geeigneten Karosseriebauteilen sich abstützend, angeordnet sind.

Schließlich sieht die Erfindung noch vor, dass die Versteifungselemente und/oder Dämpfungselemente in einer oder mehreren Ebenen, zwischen den Längs- und/oder Querträgern geführt sind.

Die vorgeschlagene Bodenstruktur einer torsions- und biegesteifen Kraftfahrzeugkarosserie hat im Hinblick auf bekannte Gestaltungen des Fahrzeugbodens mehrere Vorteile.

Zum einen ist diese einfach in ihrer Realisierung sowie kostengünstig. Zum anderen sind bei Bedarf bereits fertiggestellte bzw. sich in Benutzung befindliche Karosserien entsprechend nachrüstbar.

Des Weiteren wird nunmehr erstmals die Möglichkeit eröffnet, je nach bevorzugt befahrenem Gelände vorab oder operativ in Anpassung an sich grundlegend verändernde Geländeverhältnisse Spannungszustände der Fahrzeugkarosserie, insbesondere der Bodenstruktur, in weiten Grenzen dem gewünschten Fahrkomfort, beispielsweise bei Fahrten auf normalen Straßen oder bei Fahrten in unbefestigtem und unebenem Gelände anzupassen.

Ferner besteht die Möglichkeit, Veränderungen der Spannungszustände für ausgewählte Teilbereiche der Bodenstruktur der Kraftfahrzeugkarosserie zu realisieren.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher zu erläutern.

Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Bodenstruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie in einer ersten Ausführung,

Fig. 2: einen Ausschnitt der Bodenstruktur nach Fig. 1 in einer zweiten Ausführung,

Fig. 3: einen Ausschnitt der Bodenstruktur nach Fig. 1 in einer dritten Ausführung,

Fig. 4: die Bodenstruktur nach Fig. 1 in einer vierten Ausführung,

Fig. 5: die Bodenstruktur nach Fig. 1 in einer fünften Ausführung.

Wie in Fig. 1 schematisch gezeigt, besteht die Bodenstruktur 1 einer Kraftfahrzeugkarosserie gemäß vorliegendem Ausführungsbeispiel aus einem Bodenblech 2, dem zwei im Bereich der Fahrgastzelle angeordnete äußere Längsträger 3 zugeordnet sind, die ihrerseits mittels wenigstens zweier Querträger 4, einen geschlossenen Rahmen bildend, untereinander und mit dem Bodenblech 2 fest verbunden, vorzugsweise verschweißt sind.

Sowohl im Heckbereich als auch im Frontbereich der Kraftfahrzeugkarosserie können weitere Längsträger 5 vorgesehen und ebenfalls mittels der vorgenannten Querträger 4 und gegebenenfalls weiterer Querträger 6 untereinander fest verbunden sein. Ferner sind der Fig. 1 die vorderen und hinteren Radausschnitte 7; 8 zu entnehmen.

Um insbesondere die Torsions- und/oder Biegesteifigkeit der Kraftfahrzeugkarosserie zu verbessern, sind erfindungsgemäß zwischen den Längsträgern 3; 5 und/oder Querträgern 4; 6 flexible Versteifungselemente 9 gespannt, die ihrerseits aus höherfesten Materialien metallischer und/oder nichtmetallischer Art gebildet sind. Hierfür bieten sich insbesondere Spannseile, aber auch Spanngurte oder kettenartige Gebilde aus höherfestem Stahl an.

Nicht auszuschließen ist, dass auch geeignete Kunststoffe oder Verbundwerkstoffe, wie beispielsweise glasfaserverstärkte Kunststoffe zur Anwendung kommen können.

In der bevorzugten Ausführungsform sind die Befestigungspunkte 10 der Versteifungselemente 9 an den Eckpunkten des gebildeten Rahmens angeordnet, wobei zwei Versteifungselemente 9 diagonal von einem Befestigungspunkt 10 zum anderen über kreuz gespannt sind.

Selbstverständlich ist die Endung nicht auf diese konkrete Ausführungsform beschränkt.

Es versteht sich von selbst, dass vorstehende Lösung fast unbegrenzte Möglichkeiten eröffnet, die Bodenstruktur 1 der Fahrzeugkarosserie zu verspannen.

Die Fig. 2 zeigt die Möglichkeit auf, mittels eines einzigen sich zweimal kreuzenden Versteifungselementes 9 die Bodenstruktur 1 zu verspannen, wobei dasselbe entsprechend den Führungslinien a-g von einem Befestigungspunkt 10 über Umlenkpunkte 11, welches beispielsweise nicht näher dargestellte und an sich bekannte Umlenkrollen oder -ösen sein können, zu einem zweiten Befestigungspunkt 10 geführt ist.

Eine weitere mögliche Ausführung der Bodenstruktur 1 wird in Fig. 3 gezeigt, wobei zwei Versteifungselemente 9 jeweils eine Hälfte der Bodenstruktur 1 getrennt voneinander verspannen und entsprechend der Führungslinien a-c bzw. a'-c' über Umlenkpunkte 11 von einem Befestigungspunkt 10 zu einem weiteren geführt sind.

Ebenso besteht die Möglichkeit, zwei Versteifungselemente 9 miteinander gekreuzt ausschließlich zwischen den front- und heckseitig angeordneten Längsträgern 5 zu spannen (Fig. 4).

Ferner kann auch ein einziges Versteifungselement 9 als geschlossenes Element, erfindungsgemäß zwischen den Längsträgern 3; 5 und/oder Querträgern 4; 6 gespannt, ausschließlich über mehrere Umlenkpunkte 11 geführt sein (nicht näher dargestellt).

Es ist sicherlich leicht nachvollziehbar, dass aufgrund besonderer Konstruktionsbedingungen es auch angezeigt sein kann, die Versteifungselemente 9 in zueinander unterschiedlichen Ebenen und/oder über zusätzlich Umlenkpunkte 11 zu führen, die sich ihrerseits zwischen den Längsträgern 3; 5 und/oder Querträgern 4; 6 an geeigneten Karosseriebauteilen, wie z. B. dem Bodenblech 1, abstützen (nicht näher dargestellt).

Wie vorstehend bereits ausgeführt, kann es erforderlich werden, bestimmte definierte Spannungszustände der Bodenstruktur 1 und damit der Fahrzeugkarosserie zu erzeugen, um beispielsweise den Fahrkomfort an bestimmte vorgegebene oder sich ändernde Straßen- oder Geländeverhältnisse anzupassen.

Hierfür eignen sich an sich bekannte Spannvorrichtungen 12 (Fig. 1-5), wie beispielsweise nicht näher dargestellte Spannschrauben.

Insbesondere bei der Verwendung mehrerer Versteifungselemente 9 gemäß den Fig. 1 und 3 werden die Voraussetzungen für die gegebenenfalls in weiten Grenzen unterschiedliche Verspannung ausgewählter Teilbereiche der Bodenstruktur 1 mittels der Spannvorrichtungen 12 geschaffen, wobei die Versteifungselemente 9 getrennt voneinander mit einer definierten Vorspannung beaufschlagt werden können.

Ist es gewünscht, die gewählten Spannungszustände in der Bodenstruktur 1 noch feiner beeinflussen zu können, kann es angezeigt sein, den Versteifungselementen 9 sogenannte Dämpfungselemente 13 in Form beispielsweise hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagter und gegebenenfalls von außen ansteuerbarer Kolben- Zylinder-Einheiten, auch als Linearantriebe bezeichnet, zuzuordnen (Fig. 5) oder die Versteifungselemente 9 durch solche Dämpfungselemente 13 zu ersetzen (nicht näher dargestellt).

Mit dieser Maßnahme werden die Voraussetzungen geschaffen, auch während des eigentlichen Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs die Spannungszustände der Bodenstruktur 1 veränderlich zu gestalten, wobei die Dämpfungselemente 13 über Druckmedienleitungen 14 mit einer nicht näher dargestellten, jedoch an sich bekannten, den erforderlichen Mediendruck erzeugenden Vorrichtung verbunden und mittels einer beispielsweise innerhalb der Fahrgastzelle angeordneten und bedienbaren zentralen Steuer- und Regeleinrichtung beeinflußbar sind.

Claims (10)

1. Bodenstruktur einer torsions- und/oder biegesteifen Kraftfahrzeugkarosserie, beinhaltend wenigstens zwei äußere Längsträger und diese miteinander fest verbindende Querträger, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Längs- (3; 5) und/oder Querträgern (4; 6) ein oder mehrere höherfeste, jedoch flexible und sich gegebenenfalls ein- oder mehrmals kreuzende Versteifungselemente (9) gespannt sind.

2. Bodenstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungselemente (9) aus Materialien metallischer und/oder nichtmetallischer Art gebildet sind.

3. Bodenstruktur nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungselemente (9) Spannseile, Spanngurte oder kettenartige Gebilde sind.

4. Bodenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass einem oder mehreren Versteifungselementen (9) zur Einstellung von in weiten Grenzen beliebigen Spannungszuständen in der Bodenstruktur (1) eine oder mehrere Spannvorrichtungen (12) zugeordnet sind.

5. Bodenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Versteifungselemente (9) gegebenenfalls mit einem Dämpfungselement (13) versehen oder durch ein solches ersetzt sind.

6. Bodenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungselemente (13) hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagte und gegebenenfalls von außen ansteuerbare Kolben-Zylinder-Einheiten sind.

7. Bodenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungselemente (9) und/oder Dämpfungselemente (13) mit einer bestimmten frei wählbaren Vorspannung beaufschlagbar sind.

8. Bodenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung der Versteifungselemente (9) und/oder Dämpfungselemente (13) in Abhängigkeit vom gewünschten Fahrkomfort des Kraftfahrzeugs gewählt ist.

9. Bodenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungselemente (9) und/oder Dämpfungselemente (13), gegebenenfalls Befestigungspunkte (10) an den Längs- (3; 5) und/oder Querträgern (4; 6) miteinander verbindend, über zugeordnete Umlenkpunkte (11) geführt sind, die ihrerseits an den Längs- (3; 5) und/oder Querträgern (4; 6) und bei Bedarf zwischen denselben an geeigneten Karosseriebauteilen sich abstützend, angeordnet sind.

10. Bodenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungselemente (9) und/oder Dämpfungselemente (13) in einer oder mehreren Ebenen, zwischen den Längs- (3; 5) und/oder Querträgern (4; 6) geführt sind.