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Die
Erfindung betrifft eine Stützanordnung
eines Strukturteils an einer Fahrzeugseite eines Personenkraftwagens
der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
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1 zeigt
eine derartige Stützanordnung gemäß dem Stand
der Technik in einer in Fahrzeugquerrichtung bzw. in Fahrzeughochrichtung
verlaufenden ausschnittsweisen Schnittansicht durch einen Personenkraftwagen
in Form eines üblichen
Coupé- oder
Cabrio-Fahrzeugs. Dabei ist innerhalb einer Seitenwand 10 ein
als Ersatzstruktur einer B-Säule wirkendes
Strukturteil 12 vorgesehen, welches – in Fahrzeuglängsrichtung
betrachtet – etwa
im Bereich eines Fondsitzquerträgers 14 angeordnet
ist. Ein Säulenfuß 16 des
Strukturteils 12 ist dabei in einen Seitenschweller 18 eingesteckt
und primär
im Bereich eines Seitenschweller-Untergurts 20 kraft- und/oder
formschlüssig
angebunden. Die bei einem Seitenaufprall auf die Karosserie wirkende
resultierende äußere Kraft
Fres verteilt sich prinzipiell über die hochbeanspruchten
Fügebereiche
in einen Boden 22 bzw. in eine Verstärkung 24 auf Höhe oberhalb
des Fondsitzquerträgers 14 sowie
auf diesen selbst in den Karosserieunterbau und wird karosserieseitig durch
die Lagerreaktionskräfte
F1 und F2 gehalten. Somit
ist erkennbar, dass insbesondere die Verstärkung 24 eine Stützeinrichtung
des Strukturteils 12 durch Fahrzeugmitte hin bildet.
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Im
Bereich des Erstkontaktes mit der auftreffenden Seitencrashbarriere – beispielsweise
einem Stoßfänger eines
Kollisionspartners – welche
in 1 durch die äußere Teilkraft
Funten dargestellt ist, wird die äußere Belastung
primär
als Drucklast über die
blockbildenden Strukturteile 26 und 28 innerhalb des
Strukturteils 12 wie über
die Verstärkung 24 in den
Fahrzeugunterbau – im
Wesentlichen in den Fondsitzquerträger 14 – eingeleitet.
Wesentlich für die
Güte der
Lasteinleitung ist dabei die kraft- und/oder formschlüssige Verbindung
zwischen den hochbelasteten Bauteilen – dem Strukturbauteil 12, den
Strukturteilen 26, 28, der Verstärkung 24 sowie dem
Fondsitzquerträger 14.
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Der
obere, primär
biegebelastete Bereich des Strukturteils 12 bzw. der B-Säule wird
erst zeitverzögert
durch die weiter oben angreifenden äußeren Kräfte Foben,
welcher einen zurückversetzten
Bereich der Barriere darstellt, belastet. Die dabei auf das Strukturteil 12 auftretenden
hohen Biegebelastungen werden aufgrund der hohen Biegesteifigkeit und
-festigkeit der Säulenstruktur
des Strukturteils effektiv über
die Krafteinleitungsbereiche F1 und F2 in die Reststruktur eingeleitet.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Stützanordnung der eingangs genannten
Art zu schaffen, welche bei anderen Fahrzeugkonzepten Anwendung
finden kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Stützanordnung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
mit zweckmäßigen und
nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
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Um
eine Stützanordnung
der eingangs genannten Art zu schaffen, welche auch bei viertürigen Limousinen,
also Fahrzeugen mit hinteren Seitentüren zum Einsatz kommen kann, ist
es erfindungsgemäß vorgesehen,
dass das Strukturteil einer korrespondierenden Seitentür des Personenkraftwagens zugeordnet
und über
jeweilige Verbindungselemente mit der Stützeinrichtung zur Fahrzeugmitte
hin verbunden ist. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen,
ein in der jeweiligen Seitentür
zugeordnetes Strukturteil zu schaffen, welches unter Vermittlung
von jeweiligen Verbindungselementen an die Stützeinrichtung angebunden ist.
Hierdurch kann im vorliegenden Fall eine viertürige Limousine geschaffen werden,
welche ohne feste B-Säulen
auskommt und dennoch äußerst vorteilhafte
Eigenschaften im Falle einer Seitenkollision aufweist. Dies erfolgt
im vorliegenden Fall insbesondere mittels des jeweiligen, der Seitentür zugeordneten
Strukturteils, welche als eine Art B-Säule ausgebildet ist und in
die vorzugsweise rahmenlose Fondtür integriert ist.
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Die
jeweiligen Verbindungselemente auf Seiten des Strukturteils bzw.
der Stützeinrichtung
sorgen dabei einerseits für
eine besonders günstige Übertragung
von Unfallkräften
im Falle einer Seitenkollision und andererseits für die Möglichkeit,
die Seitentür entsprechend
zu öffnen,
um auch den Fondsitzinsassen einen angenehmen und bequemen Zugang
in den Innenraum des Kraftwagens zu ermöglichen.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich dabei als vorteilhaft
gezeigt, wenn die Verbindungselemente des Strukturteils und der
Stützeinrichtung
durch wenigstens eine Verriegelungseinrichtung lösbar miteinander verbunden
sind. Hierdurch wird im Falle einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung
der entsprechenden Fahrzeugseite des Personenkraftwagens eine besonders
günstige
Einleitung der Unfallkräfte
in die Kraftwagenstruktur erreicht.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als weiterhin vorteilhaft
gezeigt, wenn die wenigstens eine Verriegelungseinrichtung auf Höhe eines
oberen Bereichs eines Seitenschwellers angeordnet ist. Hierdurch
ist die Verriegelungseinrichtung auf einer besonders günstigen
Höhe angeordnet,
auf welcher beispielsweise über
den Stoßfänger eines Unfallpartners
in die Kraftwagenstruktur eingeleiteten Kräfte besonders gut und lastverteilend übertragen werden
können.
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Zudem
vorteilhaft ist es, wenn die wenigstens eine Verriegelungseinrichtung
ein Schloss umfasst, dessen Schließbügel insbesondere karosserieseitig
und dessen Schließfalle
insbesondere türseitig angeordnet
ist. Ein derartiges Schloss ist kostengünstig und im üblichen
Fahrbetrieb äußerst betriebssicher.
Darüber
hinaus ermöglicht
ein derartiges Schloss eine besonders günstige Übertragung von eingeleiteten
Unfallkräften
im Falle einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung.
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Zudem
vorteilhaft ist es, wenn die Stützeinrichtung
wenigstens eine Hauptstütze
umfasst. Eine derartige Hauptstütze,
die wie hier insbesondere in Fahrzeugquerrichtung verläuft, ermöglicht eine
besonders günstige
Abstützung
des Strukturteils im Falle einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung.
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Wenigstens
eine Hauptstütze
weist dabei in vorteilhafter Ausführungsform einen Hohlquerschnitt auf,
um einerseits eine entsprechende Stabilität und andererseits einen entsprechenden
Leichtbau zu gewähren.
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Des
Weiteren hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die wenigstens
eine Hauptstütze
schräg nach
außen
oben verläuft.
Hierdurch ist eine besonders günstige
Krafteinleitung in einen Unterbau der Karosseriestruktur möglich.
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Im
Bereich der jeweiligen Verbindungselemente des Strukturteils und
der Stützeinrichtung
sind in weiterer Ausgestaltung der Erfindung bevorzugt lokale Verstärkungen vorgesehen.
Diese ermöglichen eine
besonders zuverlässige
und steife Verbindung des Strukturteils der Seitentür mit der
Stützeinrichtung
auf Seiten der Fahrzeugkarosserie.
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Schließlich hat
es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die einander seitlich eines
Mitteltunnels zugeordneten Hauptstützen über eine Tunnelbrücke miteinander
verbunden sind. Hierdurch kann ein besonders großer Strukturbereich der Kraftwagenkarosserie
im Falle einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung in das Unfallszenario
miteingebunden werden.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der
Zeichnungen; diese zeigen in:
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1 eine
schematische Schnittansicht entlang einer in Fahrzeugquerrichtung
und in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Schnittebene durch ein konventionelles
Coupé-
oder Cabriofahrzeug gemäß dem Stand
der Technik, bei welchem ein Strukturteil innerhalb einer Seitenwand
der Kraftwagenkarosserie angeordnet ist, wobei eine Stützeinrichtung
vorgesehen ist, mittels welcher das Strukturteil im Falle einer
unfallbedingten Kraftbeaufschlagung bei einer Seitenkollision abgestützt ist;
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2 eine
Seitenansicht für
eine viertürige Coupé-Limousine, welche
zwischen den jeweiligen vorderen und hinteren Seitentüren keine
B-Säule umfasst;
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3 eine
schematische Schnittansicht entlang einer in Fahrzeugquerrichtung
und in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Schnittebene im Bereich der
hinteren Seitentür
der Coupé-Limousine
gemäß 2,
wobei der hinteren Seitentür
entsprechendes Strukturteil nach Art einer kurzen B-Säule zugeordnet
ist, welche sich nach oben hin im Wesentlichen bis zu einer Bordkante
der Seitentür
erstreckt und welche über
eine Stützeinrichtung
zur Fahrzeugmitte hin abgestützt
ist, wobei das Strukturteil über
jeweilige Verbindungselemente mit der Stützeinrichtung verbunden ist,
so dass einerseits eine besonders günstige Abstützung zur Fahrzeugmitte hin
gegeben und andererseits die Möglichkeit
zum Öffnen
der Seitentür
geschaffen ist;
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4 eine
weitere Schnittansicht der Stützanordnung
des Strukturteils an der Fahrzeugseite des Personenkraftwagens analog
zu 3, wobei vorliegend insbesondere eine alternative
Stützeinrichtung
gewählt
ist, mittels welcher das Strukturteil der Seitentür zur Fahrzeugmitte
hin abgestützt
ist;
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5 eine
weitere Schnittansicht der Stützanordnung
des Strukturteils an der Fahrzeugseite des Personenkraftwagens im
Bereich der Seitentür analog
der Ausführungsform
gemäß den 3 und 4,
wobei wiederum eine alternative Stützeinrichtung vorgesehen ist,
mittels welcher das der Seitentür
zugeordnete Strukturteil zur Fahrzeugmitte hin abgestützt ist;
und in
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6 eine
weitere Schnittansicht durch die Stützanordnung des Strukturteils
an der Fahrzeugseite des Personenkraftwagens analog zu den Ausführungsformen
gemäß den 3 bis 5,
wobei wiederum eine alternative Stützeinrichtung ähnlich zu
derjenigen gemäß 4 vorgesehen
ist, wobei jeweilige untere Hauptstützen, welche einander seitlich eines
Mitteltunnels zugeordnet sind, über
eine Tunnelbrücke
miteinander verbunden sind.
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Während in 1 eine
Stützanordnung
gemäß dem Stand
der Technik bei einem zweitürigen Coupé- oder
Cabriofahrzeug gezeigt ist, ist die im Weiteren erläuterte Stützanordnung
für eine
viertürige
Limousine vorgesehen, wie diese in 2 in einer schematischen
Seitenansicht dargestellt ist. Dabei handelt es sich im vorliegenden
Fall um eine so genannte Coupé-Limousine,
welche viertürig
ausgestaltet ist, und zwar ohne konventionelle B-Säule zwischen
jeweiligen vorderen und hinteren Seitentüren 30, 32.
Aus 2 ist dabei erkennbar, dass die Seitentüren 30, 32 im
vorliegenden Fall gegenläufig schwenkbar
sind, d. h. dass insbesondere die hintere Seitentür 32 an
ihrem hinteren Ende karosserieseitig angeschlagen ist.
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Als
im Rahmen der Erfindung mitumfasst ist es in diesem Zusammenhang
zu erachten, dass das vorliegende Türkonzept auch bei einem offenen Kraftwagen
in Form eines Cabrios gesetzt sein könnte, da sich im Bereich zwischen
den beiden Seitentüren 30, 32 bzw.
im Bereich von jeweiligen Seitenscheiben keine Türsäule erstreckt.
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Um
dennoch eine entsprechend hohe passive Sicherheit für die Fahrzeuginsassen
zu gewährleisten,
umfasst das vorliegende Fahrzeug die nachfolgend beschriebene Stützanordnung:
Hierzu zeigen die 3 bis 6 jeweilige
alternative Ausführungsformen
der Stützanordnung
in einer jeweiligen ausschnittsweisen Schnittansicht entlang einer
in Fahrzeugquerrichtung und in Fahrzeughochrichtung verlaufenden
Schnittebene, wobei diese Schnittebene im vorderen Bereich der hinteren
Seitentür 32 verläuft.
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Wie
aus den 3 bis 6 erkennbar,
ist der Seitentür 32 ein
Strukturteil 34 zugeordnet, welches eine Ersatzstruktur
einer B-Säule
bildet bzw. als unterer Teil einer B-Säule ausgebildet ist und sich von
einer oberen Bordkante bis annähernd
zum unteren Ende der Seitentür 32 erstreckt.
Im vorliegenden Fall ist das Strukturteil 34 dabei im vorderen
Drittel der Seitentür 32 – im Wesentlichen
in Fahrzeughochrichtung verlaufend – angeordnet. Dieses Strukturteil 34 ist über eine
Stützeinrichtung 36 der
Stützanordnung
zur Fahrzeugmitte hin abgestützt.
Die Stützeinrichtung 36 umfasst
im vorliegenden Fall eine untere Hauptstütze 38 und eine obere
Hauptstütze 40,
welche als jeweilige Krafteinleitungsstrukturen gestaltet sind.
Die untere Hauptstütze 40 verläuft dabei
im Bereich bzw. innerhalb eines Fondsitzquerträgers 42, während die
obere Hauptstütze 40 oberseitig
des Fondsitzquerträgers 42 verläuft. Jeweilige
Verbindungselemente 44, 46 auf Seiten der Hauptstützen 38, 40 und
zugeordnete Verbindungselemente 48, 50 auf Seiten
des Strukturteils 34 ist dieses mit der Stützeinrichtung 36 verbunden.
Mit anderen Worten ist das biege- und torsionssteife Strukturteil 34 im
vorderen Bereich der Fondtür 32 über die Verbindungselemente 44, 46, 48, 50 in
seinem unteren Bereich bzw. im Bereich des Karosserieunterbaus mit
der Stützeinrichtung 36 verbunden.
Im vorliegenden Fall sind hierfür
jeweilige Schlösser 52, 54 vorgesehen,
bei welchen der jeweilige Schließbügel beispielsweise karosserieseitig
und die jeweilige Schließfalle
beispielsweise türseitig
angeordnet ist und welche für
eine kraft- und/oder formschlüssige Abstützung des
Strukturteils 34 an der Stützeinrichtung 36 sorgen.
Dabei sind die karosserieseitigen Verbindungselemente 44, 46 derart
kraft- und/oder formschlüssig
der Stützeinrichtung 36 angebunden, dass
die äußeren resultierenden
Belastungen Fres aus den Seitencrashlastfällen bzw.
die hieraus resultierenden Lagerreaktionskräfte F1 und
F2 in den Karosserieunterbau im Bereich
des Fondsitzquerträgers 42 eingeleitet
werden können.
Die türseitigen Verbindungselemente 48, 50 sind
derart kraft- und/oder formschlüssig
an das Strukturteil 34 gebunden, dass sie zusammen mit
blockbildenden Strukturteilen 56, 58 im Bereich
des Strukturteils 34 sowie einem weiteren Strukturteil 60 außerhalb
des Strukturteils 34 derart zusammenwirken, dass die Belastungen
Fres aus den Seitencrashlastfällen bzw.
die hieraus resultierenden Lagerreaktionskräfte F1 und F2 effektiv in den Karosserieunterbau im Bereich
des Fondsitzquerträgers 42 eingeleitet
werden können.
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Dabei
wird im Bereich des Erstkontaktes der auftreffenden Seitencrashbarriere,
insbesondere dessen Stoßfängerbereich,
welcher durch die äußere Teillast
Funten dargestellt ist, die äußere Belastung
primär
als Druckkraft über
die blockbildenden Strukturteile 56, 58, 60 in
den Fahrzeugunterbau eingeleitet. Wesentlich für die Güte der Lasteinleitung ist dabei die
kraft- und/oder formschlüssige
Verbindung der Strukturteile 34, 56, 58, 60 untereinander.
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Die
Verriegelungsmittel, welche vorliegend als Schlösser 52, 54 ausgebildet
sind, können
dabei mechanisch, elektrisch, pneumatisch oder auf vergleichbare
Weise betätigt
werden, so dass sich einerseits die Fondtür 32 öffnen lässt und
andererseits bei geschlossener Fondtür 32 eine wirkungsvolle
Stützanordnung
geschaffen ist.
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Allen
Ausführungsbeispielen
ist es gemeinsam, dass die blockbildenden Strukturteile 56, 58 sowohl
integrale Teile der türseitigen
Verbindungselemente 48, 50 sein können wie
auch separat ausgebildet. Ferner können die türseitigen Verriegelungen bzw.
Schlossteile der Schlösser 52, 54 Bestandteile der
blockbildenden Strukturteile 56, 58 sein, die
wiederum als integraler Bestandteil des Strukturbauteils 34 dargestellt
werden können.
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Insbesondere
bei der Ausführungsform
gemäß 3 ist
erkennbar, dass die Lasteinleitungspfade über die jeweiligen Strukturteile 56, 58, 60 in die
Hauptstützen 38, 40 der
Stützeinrichtung 36 nahezu
parallel zu einer Oberkante des Sitzquerträgers 42 angeordnet
sind. Des Weiteren ist erkennbar, dass die unteren Verbindungselemente 46, 50 im
Bereich einer Oberkante eines Seitenschwellers 62 angeordnet
sind. Gegebenenfalls können
diese auch von oben auf den Seitenschweller 62 aufgesetzt
sein.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind die Hauptstützen 38, 40 beispielsweise
als Rohrelemente gestaltet. Gleichfalls wäre es denkbar, diese als Blechschalenkonstruktion
auszubilden. Ebenfalls wäre
es denkbar, Aluminiumstrangpressprofile einzusetzen. Oder aber Aluminium-
oder Magnesiumgussbauteile, wobei hier auch eine Funktionsintegration einzelner
Bauteile stattfinden kann. Ebenfalls könnten die Hauptstützen 38, 40 auch
aus Kunststoff hergestellt sein.
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Bei
der Ausführungsform
gemäß 4 weisen
die Hauptstützen 38, 40 schräg nach außen hin einen
Verlauf in Richtung nach oben auf. Dieser ist ausgerichtet in Richtung
einer Fügestelle
zwischen einem Boden 64 und dem Seitenschweller 62 bzw.
in Richtung einer oberen Außenseite
des Fondsitzquerträgers 42.
Aus Gründen
der kraftflussgerechten Gestaltung wäre es bei der vorliegenden
Ausführungsart zweckmäßig, die
untere karosserieseitige schlossartige Verriegelung des Schlosses 54 in
Richtung des Kraftflusses – entsprechend
der Lagerreaktionskraft F2 – zu orientieren
und in einer taschenartigen Verstärkung innerhalb des Seitenschwellers 62 zu
integrieren.
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5 zeigt
eine hierzu in etwa analoge Ausführungsform,
wobei bei den Krafteinleitungsbereiche bzw. die beiden Hauptstützen 38, 40 über Verstärkungsstrukturen 66 im Übergangsbereich
der Fondtür 32 zum
Fondsitzquerträger 42 einen
lokal verstärkten
Bereich bilden und die Verbindungen im Bereich der Schlösser 52, 54 über Belastungen
in ihren Bewegungen relativ zueinander sowohl bezüglich des
Strukturumfeldes derart ausgestaltet sind, dass bezüglich der
Seitentür 32 einen
als starr anzusehenden Lagerbock bilden.
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Insbesondere
aus 6 ist weiterhin erkennbar, dass die untere Hauptstütze 38 in
Fahrzeugquerrichtung bis zu einem Mitteltunnel 68 verläuft, wobei
eine Tunnelbrücke 40 die
untere Hauptstütze 38 mit
der korrespondierenden Hauptstütze 38 auf
die gegenüberliegende
Seite verbindet. Somit verläuft
die untere Krafteinleitung bis zum Mitteltunnel 68, wobei
am tunnelseitigen Ende der Hauptstütze 38 eine lokale
Verstärkung
bzw. Versteifung vorgesehen ist mit einer Aufnahme für eine mechanisch lösbare Verbindung 72 beispielsweise
in Form einer Verschraubung, um die Tunnelbrücke 70 kraftschlüssig und/oder
momentensteif anzubinden. Die Tunnelbrücke 70 kann dabei
ggf. auch als integrales Urteil der jeweiligen Hauptstütze 38 ausgebildet
sein. Demzufolge kann diese ggf. auch als Gussbauteil aus Aluminium
oder Magnesium hergestellt sein.
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Es
ist klar, dass die vorliegend beschriebenen Alternativen gemäß den Ausführungsformen
3 bis 6 auch auf andersartige Weise variiert werden können. Ebenfalls
sind Mischformen dieser Varianten denkbar. Zudem ist es denkbar,
heute bekannte Funktionen zu integrieren und dadurch vorhandene Lagerungen
und Verstärkungen
beispielsweise über die
Lagerung der Tankbefestigung die Fahrzeugsitzbefestigung oder Kabelführungen
zu ersetzen.
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Das
Strukturteil 34 ist vorliegend beispielsweise als Blechschalenkonstruktion
ausgebildet und weist mindestens eine der blockbildenden Strukturteile 56, 58 auf.
Dabei kann das Strukturteil 34 auch als Aluminium-Strangpressprofil
zumindest partiell ausgebildet sein, wobei beispielsweise im unteren Bereich
ca. ab den Strukturteilen 56, 58 auch ein Aluminium-Gussteil
oder dergleichen eingesetzt werden kann. Die Strukturteile 56, 58 können darüber hinaus auch
aus verstärktem
Kunststoff gebildet und mit dem Strukturteil 34 durch Kleben,
Schrauben oder Nieten verbunden werden. Zudem wäre es denkbar, das Strukturteil 34 oder
die Strukturteile 56, 58, 60 aus einem
anderen Werkstoff wie beispielsweise einem Metall- oder Kunststoffschaum
zu gestalten. Zudem wären
Metall-Kunststoff-Verbundwerkstoffe denkbar.
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Die
Schlösser 52, 54 können als
formschlüssige,
ausschließlich
drucksteife und druckfeste Widerlager ausgebildet sein, und zwar
insbesondere das obere Schloss 52. Der untere Verbindungspunkt bzw.
das Schloss 54 können
dabei druck- und zugfest dargestellt sein. Im Bereich der Schlösser 52, 54 kann
ein elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch bedienbarer Mechanismus
in Form einer Zuziehhilfe oder dergleichen vorgesehen sein, um in
mindestens einem der beiden Verbindungspunkte zwischen den Verbindungselementen 44, 46, 48, 50 einen
beispiellosen Eingriff der Schlösser 52, 54 sicherzustellen.