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Die
Erfindung betrifft eine Karosserie für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Gattungsgemäße Karosserien
sind aus der
DE 196
39 895 A1 sowie der
EP 0 820 916 A1 bekannt. Bei den bekannten
Fahrzeugen wird beispielsweise ein Dachrahmen, ein Windschutzscheibenrahmen,
ein Rahmen für
ein vorderes oder ein hinteres Seitenteil, ein Ausschnitt für eine vordere
oder eine hintere Klappe etc. von rohrförmigen Elementen gebildet.
Die rohrförmigen
Elemente weisen bevorzugt die Form geschlossener Schleifen auf.
Die einzelnen Karosserieabschnitte grenzen gemäß der
DE 196 39 895 A1 derart
aneinander, dass die rohrförmigen
Elemente formschlüssig
ineinander greifen und in den parallel verlaufenden Abschnitten
miteinander verbunden sind. Im Fall der
EP 0 820 916 A1 werden die rohrförmigen Elemente
von einem Strangprofil mit zwei bzw. drei Rohren gebildet, die mittels
Stegen miteinander verbunden sind. Im Bereich des Überganges
von einem Karosserieabschnitt zum benachbarten Karosserieabschnitt
ist der Steg bzw. sind die Stege aufgetrennt, so dass sich auf diese
Weise das Strangprofil verzweigt und in den anderen Karosserieabschnitt überleitet.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Karosserie für ein Fahrzeug mit rohrförmigen Elementen
bereitzustellen, die sich insbesondere für in Kleinserie hergestellte
Fahr zeuge individuell gestalten lässt und durch eine hohe Steifigkeit
bei geringem Gewicht auszeichnet.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Karosserie mit den Merkmalen des Anspruchs
1 erreicht.
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Kerngedanke
ist es hierbei, einen Karosserieabschnitt nach Art eines Korbgeflechtes
aus einer Mehrzahl rohrförmiger
Elementen zu bilden. Dabei sind gemäß der Erfindung auch außerhalb
der Verbindungsbereiche aneinandergrenzender Karosserieabschnitte
mindestens zwei in gleicher Richtung verlaufende rohrförmige Elemente
vorhanden. Durch die Vielzahl einzelner und dementsprechend kleiner Rohre
ergibt sich eine große
Gestaltungsvielfalt. Damit stellt die erfindungsgemäße Karosserie
im Unterschied zum Stand der Technik ein filigran aufgebautes, aus
einer Vielzahl von einzelnen Rohren gebildetes Korbgeflecht dar,
das in jedem Bereich eines Karosserieabschnittes individuell aufgebaut
sein kann. Innerhalb der einzelnen Karosserieabschnitte kann durch
Variation der Anzahl der rohrförmigen
Elemente, des Durchmessers, der Wandstärke, des Querschnitts, des
Materials, der Festigkeit etc. eine der tatsächlich auftretenden Belastung
angepasste Auslegung und ein vorteilhafter Kraftfluss erreicht werden,
vor allem im Verbindungsbereich zweier angrenzender Karosserieabschnitte.
Die Ausführung
der einzelnen Karosserieabschnitte muss nicht, wie beim Stand der
Technik, innerhalb eines Karosserieabschnittes mit konstanten Funktionseigenschaften (beispielsweise
Steifigkeit, Festigkeit, Deformationsverhalten, akustische Eigenschaften)
erfolgen. Hierdurch wird eine Überdimensionierung
einzelner Karosserieabschnitte vermieden, mit dem Vorteil niedrigerer
Materialkosten und eines reduzierten Fahrzeuggewichts.
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Die
einzelnen rohrförmigen
Elemente können
mit Biegemaschinen individuell hergestellt werden, wodurch die Flexibilität bei der
Herstellung von Karosserieabschnitten bzw. Gesamtkarosserien von Fahrzeugen
erhöht
wird. Dadurch können
die Werkzeugkosten gesenkt werden, so dass aufgrund reduzierter
Investitionskosten auch kleine Fahrzeugserien in wirtschaftlicher
Weise hergestellt werden können.
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Ein
besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass innerhalb eines
Karosserieabschnittes und/oder im Verbindungsbereich aneinander
grenzender Karosserieab schnitte unterschiedliche Steifigkeits- und
Festigkeitsanforderungen umgesetzt werden können, indem die Rohrbündel im
Verlauf ihrer Längserstreckung
eine unterschiedliche Anzahl von einzelnen rohrförmigen Elementen aufweisen, die
auch unterschiedlich gestaltet sein können. Mit anderen Worten ist
es gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass einzelne Rohre im Verlauf
eines Karosserieabschnittes enden bzw. weitere Rohre hinzukommen.
Um den Vergleich mit dem Korbgeflecht wieder aufzugreifen, laufen
einige rohrförmige
Elemente innerhalb desselben Karosserieabschnittes oder im benachbarten
Karosserieabschnitt aus oder es werden zusätzliche rohrförmige Elemente "eingeflochten".
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Außerdem werden
benachbarte Karosserieabschnitte dadurch homogen miteinander verbunden,
dass die rohrförmigen
Elemente des einen Karosserieabschnittes sich mit den rohrförmigen Elementen
des anderen Karosserieabschnittes überlappen und in ihrem weiteren
Verlauf wenigstens teilweise "auslaufen", also im Bereich
des anderen Karosserieabschnittes enden.
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Die
Verbindung der einzelnen rohrförmigen Elemente
innerhalb eines Karosserieabschnittes und/oder im Verbindungsbereich
aneinandergrenzender Karosserieabschnitte erfolgt bevorzugt durch Stoffschluss,
beispielsweise durch Kleben oder Löten. Durch die stoffschlüssigen Verbindungen
kann je nach Materialeintrag zudem ein Toleranzausgleich erfolgen.
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Die
einzelnen rohrförmigen
Elemente können
zusätzlich
durch ein Umfassungselement, wie beispielsweise nach Art einer Schelle,
die ein Bündel von
Rohren umfasst, miteinander verbunden werden. Hiermit kann das Versagen
im Crashfall gezielt gesteuert werden. Außerdem ist es möglich, die
Bündelung
der rohrförmigen
Elemente zu konkreten Lastpfaden zu unterstützen.
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In
den Fällen,
in denen rohrförmige
Elemente nicht durchlaufend ausgestaltet sind, sondern mit ihren
freien Endabschnitten stumpf aneinander stoßen, können diese Endabschnitte miteinander
verbunden werden, beispielsweise durch eine Steckverbindung oder
eine stoffschlüssige
Verbindung. Im Gegensatz zu den Verbindungen entlang der Längserstreckung der
rohrförmigen
Elemente, die in erster Linie auf eine Scher- und Schälbeanspruchung
ausgelegt sind, ist diese Art der Verbindung der Endabschnitte der
rohrförmigen
Elemente hinsichtlich der Funktion des gesamten Karosserieabschnitts
jedoch von untergeordneter Bedeutung.
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Die
erfindungsgemäße Karosserie
für ein Fahrzeug
weist wenigstens einen Karosserieabschnitt mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 auf. Als "Karosserieabschnitte" werden in Zusammenhang mit
der vorliegenden Erfindung dabei vornehmlich tragende Strukturbestandteile
einer Fahrzeugkarosserie verstanden. Die "Karosserieabschnitte" können dabei
einerseits im wesentlichen räumliche
oder flächige
Einheiten, wie zum Beispiel ein Seitenrahmen, ein Dachrahmen, ein
Türausschnitt,
ein Ausschnitt für
eine Front- oder Heckklappe sein. Andererseits umfasst der Begriff "Karosserieabschnitt" auch im wesentlichen
lang gestreckte Strukturelemente, wie zum Beispiel Längs- oder
Querträger
der tragenden Fahrzeugkarosserie. Selbstverständlich kann auch die gesamte
tragende Fahrzeugkarosserie in erfindungsgemäßer Weise aus rohrförmigen Elementen hergestellt
sein.
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Mögliche Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und
werden nachfolgend näher
erläutert.
Es zeigt:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
einer Fahrzeugkarosserie, mit einem im Bereich eines Vorderwagens
erfindungsgemäß ausgeführten Karosserieabschnitt,
in perspektivischer Darstellung,
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2 ein
zweites Ausführungsbeispiel
einer Fahrzeugkarosserie, mit einem im Bereich der Verbindung zwischen
einem Dach und einer B-Säule
erfindungsgemäß ausgeführten Karosserieabschnitt,
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3 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
einer T-förmigen
Verbindung zweier Karosserieträger eines
erfindungsgemäß ausgeführten Karosserieabschnitts,
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4 eine
Schnittdarstellung entlang der Schnittverlaufslinie IV-IV in 2,
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5 eine
der 4 entsprechende Darstellung, mit einem zusätzlichen
schellenartigen Umfassungselement zur Verbindung der rohrförmigen Elemente
und
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6 eine
ausschnittsweise Vergrößerung des
Bereiches aneinander stoßender
Endabschnitte rohrförmiger
Elemente.
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1 zeigt
einen Teilbereich einer Fahrzeugkarosserie im Bereich des linken
Vorderwagens. Im Einzelnen setzt sich der Teilbereich aus den nachfolgend
genannten Karosserieabschnitten zusammen, die aus Gründen der
Anschaulichkeit mit denselben Begriffen bezeichnet sind wie die
entsprechenden tragenden Strukturbauteile (Karosserieträger) einer
konventionellen Fahrzeugkarosserie, auch wenn wegen der erfindungsgemäß fließenden Übergänge zwischen
den einzelnen Strukturbauteilen eine derart strenge Abgrenzung der
einzelnen Karosserieabschnitte eigentlich nicht möglich ist.
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Ausgehend
von einem Motorträger 2 zweigen
nach oben ein vorderer und ein hinterer Stützträger 3 bzw. 4 sowie
ein Stirnwandträger 5 ab.
Außerdem
zweigt vom Motorträger 2 in
Richtung des nicht dargestellten Fahrzeugbodens ein nur schematisch dargestellter
Längsträger 6 ab.
Im Endbereich der Stützträger 3 und 4 ist
eine obere Aufnahme 1 für
ein Federbein angedeutet. Die Stützträger 3 und 4 sowie der
Stirnwandträger 5 sind
in einem oberen Längsträger 7 zusammengeführt, der
einen nicht dargestellten Kotflügel
des Fahrzeuges trägt.
Der Motorträger 2 setzt
sich nach vorne (Fahrtrichtung FR) bis zu einer lediglich skizzierten
Flanschplatte 8 für
einen nicht dargestellten, in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden
Querträger
fort.
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Wie
bereits oben erläutert,
sind die einzelnen "Karosserieträger" 2 bis 7 bewusst
mit den üblichen Bezeichnungen
für eine
in Blechschalen- oder Strangprofilbauweise hergestellte Karosserie
versehen, um die Vergleichbarkeit herzustellen. Tatsächlich,
wie aus 1 hervorgeht, setzen sich die
einzelnen Träger 2 bis 7 aus
einer Mehrzahl rohrförmiger Elemente 10 zusammen,
die zu den einzelnen Trägern 2 bis 7 gebündelt sind.
Diese Rohrbündel
ersetzen also die aus dem Stand der Technik bekannten Blechbauteile
bzw. Strangprofile, wobei sie mit ihren Mantelflächen etwa die Form bekannter
Trägerstrukturen
annehmen. Diese Ähnlichkeit
im Umriss ist jedoch nicht zwingend.
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Durch
den Aufbau der Träger 2 bis 7 als
gebündelte
Rohrstrukturen, mit einer Mehrzahl einzelner rohrförmiger Elemente 10,
ist es möglich,
homogene Übergänge zwischen
den einzelnen Trägern 2 bis 7 der
Fahrzeugstruktur zu schaffen, ohne Steifigkeitssprünge. Auch
sind Schweißverbindungen
nicht erforderlich, da die einzelnen Karosserieabschnitte 2 bis 7 der
Fahrzeugstruktur fließend
ineinander übergehen,
indem ein Teil der rohrförmigen
Elemente 10 des einen Karosserieabschnitts 2 bis 7 sich
im benachbarten Karosserieabschnitt 2 bis 7 fortsetzt.
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So
zweigen beispielsweise vom Motorträger 2 etwa rechtwinklig
nach oben drei rohrförmige
Elemente 10a ab, die bogenförmig gekrümmt sind und in den oberen
Längsträger 7 einmünden. In
gleicher Weise zweigen – etwas
entgegen der Fahrtrichtung FR nach hinten versetzt – aus dem
Motorträger 2 weitere
drei rohrförmige
Elemente 10b nach oben ab und münden wiederum in den oberen
Längsträger 7. Zudem
ist eine etwa U-förmige
Schleife aus drei weiteren rohrförmigen
Elementen 10c ausgebildet. Diese Schleife weist etwa vertikal
verlaufende parallele Schenkelbereiche 11 und 12 auf,
die zusammen mit den rohrförmigen
Elementen 10a und 10b den vorderen bzw. den hinteren
Stützträger 3 bzw. 4 bilden.
Der Stegbereich 13 der Schleife verläuft parallel zum Motorträger 2.
Die freien Enden der rohrförmigen
Elemente 10c fließen
hierbei in den oberen Längsträger 7 ein
und verlaufen teilweise in diesem weiter bzw. enden teilweise dort.
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In
gleicher Weise teilen sich die rohrförmigen Elemente 10 im
hinteren Bereich des Motorträgers 2 auf,
und zwar in Elemente 10d, die nach oben hin einen Bestandteil
des Stirnwandträgers 5 bilden
und in Elemente 10e, die den Stirnwandträger 5 nach
unten fortsetzen. Außerdem
wird der Stirnwandträger 5 durch
rohrförmige
Elemente 10f aus dem oberen Längsträger 7 ergänzt. Des
weiteren zweigen vom Motorträger 2 rohrförmige Elemente 10g nach
hinten unten ab und bilden den Längsträger 6.
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Somit
werden Verbindungsbereiche 23, 24, 234, 25, 26, 37, 47, 57 und 62 zwischen
den einzelnen Karosserieabschnitten 2 bis 7 geschaffen,
indem die rohrförmigen
Elemente 10a bis 10g der einzelnen Karosserieabschnitte 2 bis 7 abschnittsweise gleichgerichtet
zueinander verlaufen und in diesen Verbindungsbereichen 23, 24, 234, 25, 26, 37, 47, 57 und 62 miteinander
verbunden sind. Die Ziffern der Bezugszahlen der einzelnen Verbindungsbereiche 23, 24, 234, 25, 26, 37, 47, 57 und 62 ergeben
sich aus den Bezugszahlen der aneinander grenzenden Karosserieabschnitt 2 bis 7.
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Die
erfindungsgemäße Aufspaltung
der Karosserieabschnitte 2 bis 7 in filigrane
Rohrkonstruktionen mit einer Vielzahl einzelner rohrförmiger Elemente 10 kommt
auch darin zum Ausdruck, dass in den Bereichen A außerhalb
der Verbindungsbereiche 23, 24, 234, 25, 26, 37, 47, 57 und 62 mindestens zwei
gleichgerichtete, miteinander verbundene einzelne rohrförmige Elemente 10 vorhanden
sind.
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Wie
beispielhaft aus 1 anhand der schraffierten rohrförmigen Elemente 10h und 10i hervorgeht,
müssen
nicht alle rohrförmigen
Elemente 10 durchlaufend ausgestaltet sein. Vielmehr können – insbesondere
rohrförmige
Elemente 10 aus unterschiedlichen Karosserieabschnitten,
wie hier den Karosserieabschnitten 2 und 5 – mit ihren
stirnseitigen freien Endabschnitten 9h und 9i aneinander
anschließen.
Hierdurch wird auch bei unterbrochenen rohrförmigen Elementen 10 eine
homogene Verbindung zwischen den einzelnen Karosserieabschnitten 2 bis 7 erreicht,
nach Art eines Korbgeflechtes, ohne Steifigkeitssprünge.
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2 zeigt
einen zweiten Teilbereich einer erfindungsgemäßen Fahrzeugkarosserie im Bereich eines
seitlichen Dachlängsträgers 21 sowie
einer B-Säule 22.
Diese analog der 1 mit herkömmlichen Begriffen aus der
Karosserietechnik belegten Träger 21 und 22 setzen
sich wiederum aus einer Mehrzahl rohrförmiger Elemente 10 zusammen.
Aus der Darstellung der 2 geht hervor, dass der Verbindungsbereich
zwischen dem Dachlängsträger 21 und
der B-Säule 22 die
größte Anzahl
von rohrförmigen
Elementen 10 aufweist. In Richtung des Längsträgers 21 nach
vorne (Fahrtrichtung FR) und nach hinten nimmt die Anzahl der rohrförmigen Elemente 10 entsprechend
den reduzierten Steifigkeitsanforderungen ab.
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3 zeigt
einen Karosserieabschnitt mit einer T-förmigen Verbindung zweier Karosserieträger 25 und 26,
die beispielsweise analog 2 als seitlicher
Dachlängsträger 25 und
B-Säule 26 ausgebildet sind.
Wie bereits anhand der rohrförmi gen
Elemente 10h und 10i von 1 beschrieben,
laufen gemäß 3 die
einzelnen rohrförmigen
Elemente 10n bis 10s nicht durch den gesamten
Karosserieabschnitt durch, sondern enden innerhalb des Karosserieabschnitts
und stoßen
dort stumpf aneinander. Die rohrförmige Elemente 10n bis 10s überlappen
sich dabei entlang ihrer Längserstreckung,
so dass ein stabiler Verbund erzeugt wird. Lediglich die rohrförmigen Element 10k bis 10m sind
durchlaufend ausgebildet. Auch sie sind im überlappenden Verbund mit den übrigen rohrförmigen Elementen 10n bis 10s angeordnet.
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4 zeigt
einen Querschnitt entsprechend der Schnittverlaufslinie IV-IV aus 2,
mit sieben rohrförmigen
Elementen 10, die entlang ihrer Längserstreckung über im wesentlichen
linienförmige
Klebeverbindungen 30 stoffschlüssig miteinander verbunden
sind.
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In 5 ist
in schematischer Darstellung eine zusätzliche Verbindungstechnik
für die
rohrförmigen
Elemente 10 dargestellt. Neben der in 4 dargestellten
Verklebung ist hier ein Umfassungselement 40 vorgesehen,
das nach Art einer Schelle die einzelnen rohrförmigen Elemente 10 an
ihrem Außenumfang
umschließt
und auf diese Weise zusätzlich
fixiert.
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6 zeigt
ein Detail der Verbindung der Endabschnitte stirnseitig aneinander
grenzender rohrförmiger
Elemente 10. Hierbei sind die Enden der rohrförmigen Elemente 10 so
gestaltet, dass sie nach Art einer Steckverbindung formschlüssig ineinander greifen,
wozu verjüngte
Abschnitte 51 an den Endabschnitten eines der beiden Rohrbündel vorgesehen
sind.