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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Hinterachsquerträger,
von dem V-förmig nach vorne zwei Diagonalstreben abgehen, gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus
der
DE 10 2004
018 977 A1 ist ein gattungsgemäßes Kraftfahrzeug
bekannt, dessen Unterbodenbereich zumindest zwei aussteifende, jeweils
von einer Karosserieanbindung mit einer Komponente in Richtung auf
eine vertikale Längsmittelebene zuverlaufende Streben zugeordnet
sind. Frei unter dem Unterboden und mit Abstand zu diesem angeordnet,
ist ein Verbindungsträger, an welchem diese Streben in
dichtem Abstand bezüglich der Fahrzeugquerrichtung sowie
zwei weitere Streben gehalten sind, die sich an von dort jeweils
mit einer Komponente in Richtung von der vertikalen Längsmittelebene
weg erstrecken. Hierdurch soll insbesondere die Torsionssteifigkeit
des Kraftfahrzeuges um die Fahrzeuglängsachse verbessert
werden.
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Aus
der
DE 102 14 372
C1 ist ein weiteres Kraftfahrzeug bekannt, bei dem ein
Boden der Karosserie durch V-förmig angeordnete Versteifungsstreben
versteift ist.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform
für ein gattungsgemäßes Kraftfahrzeug
anzugeben, bei welchem eine besonders effektive Aussteifung, insbesondere
bezüglich der Torsion um die Fahrzeuglängsachse,
realisierbar ist.
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Die
Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des unabhängigen
Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand
der abhängigen Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine in sich geschlossene,
ringartige Aussteifungsstruktur im Unterbodenbereich zwischen einem
Hinterachsquerträger und einem V-förmigen Aussteifungsbügel
anzuordnen und dadurch ein Torsions-Schub-Feld zu erzeugen. Der
Hinterachsquerträger weist zwei in Fahrtrichtung nach vorne
V-förmig aufgehende Diagonalstreben auf, die mit ihrem jeweils
vorderen Ende an einer Fahrzeugkarosserie, insbesondere an einem
Fahrzeuglängsträger, und mit ihrem jeweils hinteren
Ende am Hinterachsquerträger angebunden sind. Die ringartig
geschlossene Aussteifungsstruktur ist dabei in Fahrtrichtung gesehen
hinter dem Hinterachsquerträger angeordnet und mit ihrem
vorderen Ende an diesem angebunden bzw. abgestützt, während
sie mit ihrem hinteren Ende über oben genannte V-förmig
nach hinten abgehende Streben an hinteren Fahrzeuglängsträgern
abgestützt ist. Durch die erfindungsgemäße
ringartig geschlossene Aussteifungsstruktur wird im Vergleich zu herkömmlichen
Diagonalstreben ein die Torsionssteifigkeit deutlich erhöhendes
Schubfeld geschaffen, welches insbesondere eine Steigerung der dynamischen
Torsions- und Biegesteifigkeit sowie eine deutliche Versteifung
des Hinterwagens des Kraftfahrzeuges bewirkt. Insbesondere lassen
sich durch eine derartige Aussteifungsstruktur während
des Fahrbetriebs auftretende äußere Anregungen
von Schwingungen, beispielsweise beim Überfahren von Fahrbahnunebenheiten,
welche die Fahrsicherheit oder zumindest den Fahrkomfort beeinträchtigen
können, deutlich reduzieren. Eine erfindungsgemäße
Aussteifungsstruktur ist dabei insbesondere beim Einsatz in sogenannten
Cabriolets mit selbsttragender Karosserie, die aufgrund des nicht
starren Daches eine verringerte Steifigkeit aufweist, von großem
Vorteil.
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Zweckmäßig
ist die ringartig geschlossene Aussteifungsstruktur von unten an
den Hinterachsquerträger angeschlossen, insbesondere angeschraubt.
Besonders die optionale Variante des Anschraubens der Aussteifungsstruktur
an den Hinterachsquerträger bietet die Möglichkeit
einer nachträglichen Montage der Aussteifungsstruktur am
bereits an der Karosserie befestigten Hinterachsquerträger, wodurch
auch eine Wartung bzw. im Reparaturfall ein Austausch der Aussteifungsstruktur deutlich
einfacher realisiert werden kann. Auch bei der Produktion kann so
eine einfache Differenzierung zwischen Coupe und Cabrio ermöglicht
werden.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Lösung ist die ringartig geschlossene Aussteifungsstruktur
aus einem Vierkantrohr aus Stahl ausgebildet. Hohlquerschnitte,
wie sie beispielsweise von einem Vierkantrohr gebildet werden, besitzen
eine hohe Biege- bzw. Torsionssteifigkeit und eignen sich dadurch
besonders für die Verwendung als Aussteifungsbauteile.
Gleichzeitig lässt sich durch derartige Hohlquerschnitte
im Vergleich zu Vollprofilen das Gewicht deutlich reduzieren, was
insbesondere im Sportwagenbau von großem Vorteil ist. Stahl
besitzt zwar ein relativ hohes spezifisches Gewicht, jedoch auch
eine hohe Festigkeit, so dass mit relativ dünnwandigen
Stahlhohlprofilen bereits die geforderte Aussteifungswirkung erzielbar
ist. Die Aussteifungsstruktur kann auch aus anderen schweißbaren
Materialien (z. B. Aluminium) gefertigt sein.
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Zweckmäßig
ist die Aussteifungsstruktur als Träger einer Unterbodenverkleidung
verwendbar bzw. ausgebildet. Die Unterbodenverkleidung, welche einen
nicht unerheblichen Einfluss auf die Aerodynamik und damit das Fahrverhalten
des Kraftfahrzeugs hat, muss zuverlässig von unten an der
Karosserie des Kraftfahrzeuges befestigt werden. Hierzu sind eine
Vielzahl von Befestigungspunkten erforderlich, welche unter Umständen,
je nach Zerklüftung des Unterbodens, nur schwer erreichbar
sind. Die im Wesentlichen parallel zu einer Fahrbahn bzw. zu einem
Unterboden des Kraftfahrzeuges verlaufende ringförmig geschlossene
Aussteifungsstruktur bietet dabei eine Vielzahl von möglichen
Anbindungspunkten für die Befestigung einer Unterbodenverkleidung am
Kraftfahrzeug. Die Aussteifungsstruktur bietet somit nicht nur eine
verbesserte Versteifung der Karosserie, sondern zusätzlich
auch die Möglichkeit, einzelne Unterbodenverkleidungsteile
leicht am Kraftfahrzeug befestigen zu 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
erfindungsgemäße Aussteifungsstruktur,
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2 eine
an einem Kraftfahrzeug angeordnete Aussteifungsstruktur.
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Entsprechend 1 ist
eine erfindungsgemäße Aussteifungsstruktur 1 geschlossen
ringförmig ausgebildet. Mit ihrem in Fahrtrichtung 2 (vergleiche 2)
vorderen Ende ist sie an einen Hinterachsquerträger 3 eines
Kraftfahrzeuges 4 (vergleiche hierzu 2)
angebunden. Mit ihrem in Fahrtrichtung 2 hinteren Ende
ist die Aussteifungsstruktur 1 an einen V-förmigen
Bügel 5 angebunden, welcher zwei diagonal abgehende
Streben 6 und 6' aufweist.
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An
ihren, der Aussteifungsstruktur 1 jeweils abgewandten Enden,
sind die beiden diagonal abgehenden Streben 6 und 6' an
einer Karosseriestruktur, insbesondere an hinteren Fahrzeuglängsträgern
angebunden.
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Von
dem Hinterachsquerträger 3 in Fahrtrichtung 2 nach
vorne gehen zwei Diagonalstreben 7 und 7' ab,
welche mit ihrem jeweils hinteren Ende am Hinterachsquerträger 3 und
mit ihrem jeweils vorderen Ende ebenfalls an einer Karosseriestruktur,
insbesondere an seitlichen Schwellern, angebunden sind. Die Aussteifungsstruktur 1 bildet
dabei unmittelbar in Fahrtrichtung 2 hinter dem Hinterachsquerträger 3 ein
die Torsionssteifigkeit erhöhendes Schubfeld, wodurch insbesondere
während des Fahrens des Kraftfahrzeugs auftretende Schwingungen
gedämpft werden sollen. Insbesondere sollen dadurch die
Fahrsicherheit und der Fahrkomfort des mit dem erfindungsgemäßen
Aussteifungssystem 1 ausgestatteten Kraftfahrzeug 4 erhöht
werden.
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Verbunden
werden kann die Aussteifungsstruktur 1 mit dem V-förmigen
Bügel 5 bzw. dem Hinterachsquerträger 3,
beispielsweise über Schrauben, wobei die Aussteifungsstruktur 1 an
ihrem vorderen Ende von unten an den Hinterachsquerträger 3 angeschraubt
ist. In gleicher Weise können auch die beiden Diagonalstreben 7, 7' am
Hinterachsquerträger 3 bzw. an der Karosseriestruktur
des Kraftfahrzeuges 4 befestigt werden.
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Der
V-förmige Bügel 5 kann einteilig, das heißt
mit fest miteinander verbundenen Streben 6 und 6' ausgebildet
sein, wobei auch denkbar ist, dass die beiden Streben 6, 6' getrennt
ausgeführt und separat am hinteren Ende der Aussteifungsstruktur 1 angebunden,
insbesondere angeschraubt sind.
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Um
eine möglichst hohe Steifigkeit zu erzielen, ist die ringartig
geschlossene Aussteifungsstruktur 1 aus einem umlaufenden
Hohlquerschnittsprofil, insbesondere aus einem Vierkantrohr aus
Stahl, ausgebildet. Derartige Hohlquerschnitte weisen aufgrund ihres
großen Flächenträgheitsmoments sowie ihres
Widerstandsmomentes eine besonders hohe Biegesteifigkeit auf, bei
gleichzeitig geringem Gewicht. Insbesondere letzter Aspekt ist beim
Bau von Sportwagen von besonderer Bedeutung. Das Hohlquerschnittsprofil
kann im Querschnitt aber auch rund, oval, dreieckig oder mehreckig
ausgebildet sein.
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Gemäß 2 ist
die erfindungsgemäße Aussteifungsstruktur 1 in
ihrem am Kraftfahrzeug 4 eingebauten Zustand zu sehen,
wobei durch die drei parallelen Pfeile 8 eine mögliche
Schraubrichtung zum Befestigen der Aussteifungsstruktur 1 am
Hinterachsquerträger 3 gekennzeichnet ist.
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Wie
der 2 zu entnehmen ist, verläuft die Aussteifungsstruktur 1 im
Wesentlichen parallel zu einem Unterboden des Kraftfahrzeuges 4 und
damit im wesentlichen parallel zu einer Fahrbahn, bei später
vollständig montiertem Kraftfahrzeug 4. Aufgrund dieser
Tatsache kann die Aussteifungsstruktur 1 als Träger
einer nicht gezeigten Unterbodenverkleidung dienen, welcher das
Befestigen einer derartigen Unterbodenverkleidung bzw. von Teilen
davon im Vergleich zur Befestigung am übrigen Unterboden
deutlich vereinfacht. Da die Unterbodenverkleidung nicht nur einen
Schutz des Unterbodens vor Beschädigungen bieten soll,
sondern zugleich auch wichtige aerodynamische Aufgaben übernimmt,
ist die zuverlässige Anbindung einer derartigen Unterbodenverkleidung
von besonderer Bedeutung. An einem üblicherweise stark
zerklüfteten Unterboden fällt eine derartige zuverlässige
Anbindung mitunter jedoch schwer, so dass die Aussteifungsstruktur 1 das
Anbringen der Unterbodenverkleidung ebenfalls erheblich erleichtert.
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Wie
der 2 weiter zu entnehmen ist, kann die Aussteifungsstruktur 1 weitere
Versteifungselemente 9 aufweisen, welche eine zusätzliche
aussteifende Wirkung besitzen. Ein derartiger Aussteifungselement 9 ist
in 2 im vorderen Endbereich der Aussteifungsstruktur 1 gezeigt
und erstreckt sich in diesem Beispiel in Fahrzeugquerrichtung. Das
Aussteifungselement 9 kann beispielsweise an die ringartig
geschlossene Aussteifungsstruktur 1 angeschweißt
werden.
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Betrachtet
man die Form der Aussteifungsstruktur 1 näher,
so fällt auf, dass sie in ihrem vorderen Bereich im wesentlichen
einen quer zur Fahrtrichtung 2 verlaufenden Bereich sowie
entgegen der Fahrtrichtung 2 nach hinten sich daran anschließend zwei
parallel zur Fahrtrichtung 2 verlaufende seitliche Bereiche 10 und 10' aufweist.
Denkbar ist hierbei, dass insbesondere zwischen den seitlichen Bereichen 10 und 10' weitere,
nicht gezeigte, Aussteifungselemente vorgesehen sind. Entgegen der Fahrtrichtung 2 verjüngt
sich die Aussteifungsstruktur 1, wobei die beiden seitlichen
Bereiche 10 und 10' in Richtung des V-förmigen
Bügels 5 aufeinander zulaufen und in einem hinteren
Endbereich, welcher sich quer zur Fahrtrichtung erstreckt, münden.
In diesem Endbereich erfolgt die Befestigung der Aussteifungsstruktur 1 am
V-förmigen Bügel 5 bzw. den einzelnen
Streben 6 und 6', beispielsweise ebenfalls durch
ein Verschrauben. Eine Befestigung der Aussteifungsstruktur 1 durch
eine Verschraubung bietet dabei den großen Vorteil, dass
diese im Falle einer Wartung bzw. einer Reparatur leicht auszutauschen und
dadurch zu ersetzen ist.
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Mit
der erfindungsgemäßen Aussteifungsstruktur 1 kann
somit eine effektive Aussteifung des Kraftfahrzeuges 4,
insbesondere sofern dieses als Cabriolet ausgebildet ist, erreicht
werden, bei zugleich einfachstem Handling, das heißt einer
sehr einfachen Montage der Aussteifungseinrichtung 1 am
Kraftfahrzeug 4. Durch die Verwendung von Hohlprofilen
kann zudem eine gewichtsoptimierte Aussteifungsstruktur 1 erzielt
werden, welche jedoch hohe Steifigkeitswerte aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004018977
A1 [0002]
- - DE 10214372 C1 [0003]
- - DE 3905650 C2 [0004]
- - EP 0393397 [0004]
- - DE 4318226 C2 [0004]
- - DE 4329532 A1 [0004]
- - DE 4244216 C2 [0004]