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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrgastzelle für ein Kraftfahrzeug,
wobei zur Erhöhung der
Quersteifigkeit der Fahrgastzelle bei Seitenaufprallbelastungen
eine querversteifende Rohrkonstruktion vorgesehen ist, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Bei
Personenkraftwagen in Form von Coupes oder Cabriolets reichen die
beiden fahrzeugseitig angeordneten B-Säulen nur bis kurz unterhalb
eines Seitenfensterbereichs, so dass sie nicht an einen Dachrahmen
der Karosserietragstruktur angebunden sind und Seitenaufprallbelastungen
lediglich in einen Fahrgastzellenboden einleiten können.
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Aus
der
DE 199 43 296
C2 ist eine Fahrgastzelle für einen Personenkraftwagen
bekannt, welcher jeweils eine B-Säule auf jeder Karosserieseite
aufweist, die in einen untenliegenden Längsschweller mündet. Zur
Erhöhung
der Quersteifigkeit der Fahrgastzelle bei Seitenaufprallbelastungen
ist eine querversteifende, mit dem Aufbau verbundene Rohrkonstruktion
vorgesehen, die sich aus seitlich außenliegenden Verstärkungsrohren
und einem sich etwa über
die Karosseriebreite erstreckenden, rohrförmigen Versteifungselement
zusammensetzt. Das rohrförmige
Versteifungselement ist längsendseitig
oberhalb der Längsschweller
fest mit den angrenzenden Verstärkungsrohren
verbunden und gleichzeitig verdeckt und freischwebend über einen
wesentlichen Teil seiner Quererstreckung innerhalb eines Karosseriehohlraumes
der Hintersitzanlage angeordnet.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit dem Problem, für
eine Fahrgastzelle der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder
zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben,
die sich insbesondere durch eine vereinfachte Montage und einen
besseren Ausgleich von Fertigungstoleranzen auszeichnet.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch
den Gegenstand des unabhängigen
Anspruches gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer Fahrgastzelle
eines Kraftfahrzeuges zur Queraussteifung derselben eine Rohrkonstruktion
vorzusehen, welche sich im wesentlichen aus fahrzeugseitig außenliegenden
Verstärkungsprofilen
und einem sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden rohrförmigen Querträger zusammensetzt
und wobei der Querträger
mit einem längsendseitigen
Bereich in eine Öffnung
des jeweiligen Verstärkungsprofils
berührungsfrei
eingreift. Hierdurch ist der Querträger im normalen Betrieb des Kraftfahrzeuges
nicht in Kontakt mit dem jeweils längsendseitig angeordneten Verstärkungsprofil,
so dass eine Montage des Querträgers
an den Verstärkungsprofilen
entbehrlich ist. Durch das Eingreifen des längsendseitigen Bereiches des
Querträgers
in die Öffnung
des jeweiligen Verstärkungsprofils
lassen sich Fertigungstoleranzen leichter ausgleichen, da eine Eintauchtiefe
nicht immer exakt gleich sein muss. Durch die Öffnung im Verstärkungsprofil
ist darüber
hinaus eine ausreichende Positionierung des Querträgers vorbestimmt.
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Zweckmäßig ist
die Öffnung
dabei als Sacköffnung
oder als Durchgangsöffnung
ausgebildet. Bei einer als Sacköffnung
ausgebildeten Öffnung
ist ebenso wie bei einer als Durchgangsöffnung ausgebildeten Öffnung eine
genaue Position des Querträgers
vorgegeben, wodurch die Montage der Fahrgastzelle vereinfacht wird.
Durch die Ausbildung als Sacköffnung
ist darüber
hinaus eine Abstützwand vorgesehen,
an welcher sich der Querträger
im Falle eines Seitenaufpralles abstützen kann und über welche
Energie vom Verstärkungsprofil
in den Querträger
eingetragen werden kann.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist
am längsendseitigen
Bereich des Querträgers
ein zum vertikalen Verstärkungsprofil
beabstandetes Abstützelement
angeordnet, welches fest mit dem Querträger verbunden ist, insbesondere
verschweißt
und sich im Falle eines Seitenaufpralles am Verstärkungsprofil
abstützt.
Das Abstützelement
ist dabei im normalen Betriebszustand berührungsfrei zum Verstärkungsprofil
angeordnet und tritt lediglich bei einem Seitenaufprall mit diesem
in Kontakt. Das Abstützelement
kann beispielsweise als Kragen ausgebildet sein, welcher radial
nach außen
abstehend am Querträger
angeordnet ist und sich an einem Öffnungsrand der Öffnung im
Verstärkungsprofil
im Crashfall abstützt.
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Bei
einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist
der Querträger
zumindest zwei in axialer Richtung über ein Verbindungselement
miteinander verbundene Querträgerabschnitte
auf. Dabei ist das Verbindungselement vorzugsweise fest mit den
jeweiligen Querträgerabschnitten
verbunden, insbesondere verschweißt. Die zergliederte Ausführung des
Querträgers
erlaubt eine vereinfachte Montage und eine spezifische Ausbildung
unterschiedlicher Abschnitte, wodurch wesentliche Querträgerabschnitte
in unterschiedlichen Fahrzeugen verbaut werden können und fahrzeugspezifische
Besonderheiten mittels weiterer Querträgerabschnitte ausgeglichen
werden können.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus
den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert,
wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche
oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei
zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine
Schnittdarstellung durch eine Seitenwand einer Fahrgastzelle mit
einer erfindungsgemäßen Rohrkonstruktion
bei einem Cabriolet,
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2 eine
Rohrkonstruktion wie in 1, jedoch bei einem Coupe,
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3 eine
Darstellung wie in 1, jedoch mit einer anderen
Verbindung zwischen dem Querträger
und dem Verstärkungsprofil,
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4 eine
Darstellung wie in 2, jedoch ebenfalls mit einer
anderen Verbindung zwischen dem Querträger und dem Verstärkungsprofil,
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5 eine
Darstellung wie in 1, jedoch mit einem Verstärkungsprofil
mit einer Sacköffnung,
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6 eine
Darstellung wie in 2, jedoch mit einem Verstärkungsprofil
mit einer Sacköffnung.
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Entsprechend 1 weist
ein seitlicher Teil 1 einer im übrigen nicht dargestellten
Fahrgastzelle eine Rohrkonstruktion 2 auf, welche zur Erhöhung der
Quersteifigkeit der Fahrgastzelle bei Seitenaufprallbelastungen
vorgesehen ist. Die Rohrkonstruktion 2 besteht dabei im
wesentlichen aus jeweils in einem Seitenbereich 1 der Fahrgastzelle
außenliegenden
Verstärkungsprofil 3 sowie
einem sich etwa über eine
Karosseriebreite erstreckenden, rohrförmigen Querträger 4.
In 1 ist der seitliche Teil 1 einer Fahrgastzelle
eines Cabriolets dargestellt, während in 2 ein
seitlicher Teil 1' einer Fahrgastzelle
eines Coupes gezeichnet ist. Dabei gilt für die 3 bis 6,
dass jeweils ungerade Figurennummern seitliche Teile 1 einer
Fahrgastzelle eines Cabriolets darstellen, während gerade Figurennummern
seitliche Teile 1' einer
Fahrgastzelle eines Coupes zeigen.
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Der
Querträger 4 durchdringt
eine innere Wand 5 der Fahrgastzelle und greift anschließend mit einem
längsendseitigen
Bereich 6 in eine Öffnung 7 des
Verstärkungsprofils 3 berührungsfrei
ein. Berührungsfrei
heißt
in diesem Fall, dass der Querträger 4 an
keiner Stelle mit dem Verstärkungsprofil 3 in
Kontakt steht. Dabei ist die Öffnung 7 in 1 als
Durchgangsöffnung
ausgebildet und in Umfangsrichtung innerhalb des Verstärkungsprofiles 3 von
einem Rohr 8, insbesondere einer Hülse, eingefasst, in welche der
Querträger 4 berührungsfrei
eingreift. Das die Öffnung 7 einfassende
Rohr 8 ist dabei rein optional anzusehen, so dass auch
denkbar ist, dass Verstärkungsprofile 3 verwendet
werden, welche ein derartiges Rohr 8 nicht aufweisen.
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Entlang
seiner axialen Richtung weist der Querträger 4 gemäß den 1 bis 6 zwei
Querträgerabschnitte 4a und 4b auf,
welche über
ein Verbindungselement 9 fest miteinander verbunden sind. Das
Verbindungselement 9 ist dabei vorzugsweise mit den Querträgerabschnitten 4a und 4b verschweißt. Generell
gilt hierbei, dass der Querträger 4 zumindest
zwei Querträgerabschnitte 4a und 4b aufweisen
kann, dies jedoch nicht muss, so dass auch ein einstückig ausgeführter Querträger 4 von
der Erfindung umschlossen sein soll.
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Am
längsendseitigen
Bereich 6 des Querträgerabschnittes 4a,
also desjenigen Abschnittes, welcher in die Öffnung 7 eingreift,
ist ein zum Stärkungsprofil 3 beabstandetes
Abstützelement 10 angeordnet,
welches fest mit dem Querträger 4 bzw.
den Querträgerabschnitt 4a verbunden,
insbesondere verschweißt
ist, und sich im Falle eines Seitenaufpralls am Verstärkungsprofil 3 abstützt. Das
Abstützelement 10 ist
dabei gemäß den 1 und 2 als im
wesentlichen radial nach außen
abstehender Kragen am Querträgerabschnitt 4a angeordnet
und weist einen Außenumfang
auf, welcher größer ist als eine
lichte Weite der Öffnung 7,
so dass das Abstützelement 10 bei
einem Seitenaufprall zumindest mit einem äußeren Rand an einem Öffnungsrand 11 anliegt
und sich an diesem abstützen
kann. Die Schnittdarstellung B-B zeigt dabei eine mögliche Ausführungsform
des Abstützelementes 10,
welche beispielsweise im wesentlichen kreiszylindrisch ausgeführt ist.
In einem unteren Bereich ist das Abstützelement 10 entlang
einer Sehne 12 begrenzt und dadurch an den zur Verfügung stehenden
Bauraum angepasst.
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Das
Verstärkungsprofil 3 ist
vorzugsweise im Bereich einer nicht gezeigten B-Säule angeordnet und
verstärkt
diese gegen einen Seitenaufprall, der insbesondere bei Cabriolets
und Coupes schwierig Handzuhaben ist, da eine Dachanbindung der B-Säule bei
diesen Fahrzeugtypen fehlt.
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Gemäß 2 ist
dieselbe Rohrkonstruktion dargestellt wie in 1, jedoch
bei einem Coupe. Hierbei fällt
auf, dass der zur Verfügung
stehende Bauraum für
das Verstärkungsprofil 3 deutlich
größer ist
als bei einem Cabriolet wie in 1 gezeigt,
wobei das Wirkungsprinzip der erfindungsgemäßen Rohrkonstruktion 2 dem
in 1 beschriebenen Wirkungsprinzip entspricht.
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Unabhängig vom
Fahrzeugtyp kann vorgesehen sein, dass das Verstärkungsprofil 3 mit
zumindest einer Wand des seitlichen Teils 1 der Fahrgastzelle
fest verbunden ist, insbesondere verschweißt ist. Dies bewirkt eine Verringerung
einer Deformation des seitlichen Teil 1 der Fahrgastzelle
bei einem Seitenaufprall, wodurch die Insassen des jeweiligen Fahrzeugs
besser geschützt
sind.
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In 3 ist
eine Variante der Rohrkonstruktion 2 gezeigt, welche ebenfalls
einen aus zwei Querträgerabschnitten 4a und 4b bestehenden
Querträger 4 aufweist
sowie ein im seitlichen Teil 1 der Fahrgastzelle angeordnetes
Verstärkungsprofil 3.
Im Unterschied zu den 1 und 2 sind die Öffnungen 7 gemäß den 3 und 4 nicht
in Umfangsrichtung von einem Rohr 8 eingefasst, in welches
der Querträger 4 berührungsfrei
eingreift. Selbstverständlich
könnte
ein derartiges Rohr 8 auch hier vorgesehen sein.
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Das
Abstützelement 10 gemäß den 3 und 4 weist
wie in der Schnittdarstellung A-A dargestellt eine U- bzw. C-förmigen Querschnitt
auf und umgreift das Verstärkungsprofil 3 mit
seinen U-/C-Schenkeln 13. Wie in den 1 und 2 wird auch
in den 3 und 4 zwischen einer Cabriolet-
und einer Coupé-Variante
unterschieden. Hierbei ist es beispielsweise möglich, dass bei einem Coupe (vgl. 4)
aufgrund eines größeren Bauraumangebotes,
ein größeres Verstärkungsprofil 3 verbaut
werden kann, nicht jedoch muss. Wie auch bei den Varianten gemäß den 1 und 2 ist
das Abstützelement 10 fest
mit dem Querträgerabschnitt 4a bzw. dem
Querträger 4 verbunden,
insbesondere verschweißt
und beabstandet zum Verstärkungsprofil 3 angeordnet,
so dass es dieses im normalen Betriebszustand nicht berührt. Lediglich
im Seitencrashfall, liegt das Abstützelement 10 am Verstärkungsprofil 3 an
und stützt
sich an diesem ab, so dass vom Verstärkungsprofil 3 Querkräfte auf
den Querträger 4 bzw.
auf der gegenüberliegenden
Seite umgekehrt übertragen
werden können.
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In
den 5 und 6 ist ein Verstärkungsprofil 3 gezeigt,
bei welchem die Öffnung 7 als
Sacköffnung
ausgebildet ist. Ein Abstützelement 10,
wie in den 1 bis 4 ist hierbei
nicht erforderlich, da eine Abstützung
des Querträgerabschnittes 4a bzw. des
Querträgers 4 an
einem Boden 14 der Sacköffnung
erfolgt.
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In
den 5 und 6 ist ebenso wie in den 1 und 2 innerhalb
des Verstärkungsprofiles 3 die Öffnung 7 in
Umfangsrichtung einfassendes Rohr 8 vorgesehen, in welches
der Querträger 4 berührungsfrei
eingreift. Dabei sei jedoch angemerkt, dass das Rohr 8 auch
im Falle der 5 und 6 rein optional
anzusehen ist. Wird ein Rohr 8 vorgesehen, so weist dieses
vorzugsweise eine komplementär
zur Außenkontur
des längsendseitigen
Bereiches 6 des Querträgers 4 ausgebildete
Innenkontur auf, wobei eine Außenkontur
des Querträgers 4 beispielsweise
kreisrund oder viereckig ausgebildet sein kann. Auch bei den Varianten
gemäß den 5 und 6 greift
der Querträgerabschnitt 4a im
normalen Betriebszustand des Kraftfahrzeuges berührungsfrei in die Öffnung 7 ein,
so dass zwischen Querträger 4 bzw.
Querträgerabschnitt 4a und
Verstärkungsprofil 3 normalerweise
kein Berührungskontakt
besteht. Lediglich im Falle eines Seitenaufpralls, legt sich eine Stirnseite 15 des
Querträgerabschnittes 4a an
den Boden 14 der Sacköffnung
an und stützt
sich an diesem ab.
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Die
in den 1 bis 6 mit unterschiedlicher Größe gezeichneten
Verstärkungsprofile 3 sind dabei
rein exemplarisch zu verstehen und sollen lediglich eine mögliche Ausführungsform
des Verstärkungsprofils 3 bzw.
der Rohrkonstruktion 2 aufzeigen.
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Durch
die berührungsfreie
Anordnung des Querträgers 4 in
der Öffnung 11 des
Verstärkungsprofiles 3 wird
eine vereinfachte Montage erreicht und gleichzeitig eine zuverlässige Kraftübertragung zwischen
Verstärkungsprofil 3 und
Querträger 4 im Falle
eines Seitenaufpralls gewährleistet.