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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 Coupés 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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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 Coupé,
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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 Coupés 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 Coupés 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 Coupés 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 Coupé. 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 5 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 Coupé (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.
