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Die Erfindung betrifft eine Karosseriestruktur für einen Personenkraftwagen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
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Die
DE 102 104 372 C1 offenbart ein Kraftfahrzeug mit einer selbsttragenden Karosserie, die eine Fahrgastzelle aufweist, mit am Boden der Karosserie verlaufenden Längsträgern, die sich von einem Fahrzeugvorderbau über die Fahrgastzelle bis in ein Fahrzeugheck erstrecken. Die Karosserie umfasst zwei hintere V-förmig verlaufende Versteifungsstreben, die mit ihren vorderen Enden zum einen an den unterhalb der Fahrgastzelle verlaufenden Längsträgern befestigt sind und zum anderen mit den dazu gegenüberliegenden Enden am Boden des Fahrzeugshecks angeordnet sind, wobei die beiden hinteren Versteifungsstreben in etwa in einer horizontalen Ebene liegen. Die heckseitigen Enden der hinteren Versteifungsstreben sind an einem Anbindungsbereich am Boden des Fahrzeugshecks befestigt, an dem die Enden von zwei weiteren V-förmig verlaufenden, heckseitigen Versteifungsstreben angeordneten sind. Die heckseitigen Versteifungsstreben verlaufen schräg nach hinten in Richtung eines hinteren Endes des Fahrzeughecks und schräg nach außen in Richtung von hinteren am Boden des Fahrzeughecks befindlichen Längsträgern. Ferner sind die heckseitigen Versteifungsstreben an den hinteren Längsträgern befestigt. Die waagrecht verlaufenden, hinteren Versteifungsstreben bilden über den Anbindungsbereich am Boden des Fahrzeughecks mit den dazu geneigt verlaufenden, heckseitigen Versteifungsstreben eine räumliche X-förmige Versteifung mit fünf Befestigungsstellen mit dem Boden der Karosserie des Kraftfahrzeugs. Die Anbindungsstelle befindet sich dabei vor einer vorderen Wand einer Reserveradmulde. Diese Karosserie weist weiteres Potential auf, ihre Steifigkeit zu erhöhen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Karosseriestruktur für einen Personenkraftwagen bereitzustellen, welche eine erhöhte Steifigkeit aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Karosseriestruktur für einen Personenkraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Eine solche Karosseriestruktur für einen Personenkraftwagen umfasst zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandet angeordnete Längsträgerelemente sowie zwei in Fahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandete angeordnete Querträgerelemente. Durch die Längsträgerelemente und die Querträgerelemente ist ein umlaufender Muldenrahmen zur Aufnahme eines Muldenteils ausgebildet.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass an dem Muldenrahmen eine diesen aussteifende Strebenanordnung befestigt ist. Die Strebenanordnung ist dabei zumindest überwiegend in Überdeckung mit einer durch den Muldenrahmen begrenzten Aufnahmeöffnung für das Muldenteil angeordnet. Vorteilhafterweise ist der Muldenrahmen umlaufend vollständig geschlossen ausgebildet. Durch die Aussteifung des Muldenrahmens mittels der Strebenanordnung weist die erfindungsgemäße Karosseriestruktur eine höhere Steifigkeit auf, was der Fahrdynamik und dem Fahrverhalten des Personenkraftwagens zu Gute kommt. Ferner geht mit der erhöhten Steifigkeit der Karosserie ein verbessertes Schwingungs- und Geräuschverhalten einher, was als NVH-Verhalten (NVH – Noise Vabriation Harshness) bezeichnet wird Daraus resultiert ein verbesserter Fahrkomfort für Insassen des Personenkraftwagens, insbesondere auf langen Reisen.
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Die erfindungsgemäße Karosserie west ferner den Vorteil auf, dass gerade Lastpfade dargestellt sind durch eine Trennung einer Tragstruktur in Form der Strebenanordnung von einem heckseitigen Boden. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Karosseriestruktur ein besonders geringes Gewicht sowie eine geringe Teileanzahl auf, was die Kosten der Karosseriestruktur gering hält. Ferner ermöglicht die erfindungsgemäße Karosseriestruktur eine Reduzierung von Varianten sowie die Darstellung eines vorteilhaften Packagings, wobei auch große Anbauteile wie beispielsweise ein Endschalldämpfer und eine Abgasnachbehandlungseinrichtung im Bereich des Muldenrahmens angeordnet werden können.
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Die Strebenanordnung umfasst bevorzugt wenigstens vier Strebenteile oder Strebenbereiche, welche jeweils einenends am Muldenrahmen befestigt sind und sich jeweils ausgehend von einem Randbereich des Muldenrahmens in Richtung eines Mittenbereichs desselbigen erstrecken. Dadurch ist eine zumindest im Wesentlichen X-förmige Strebenanordnung dargestellt, wobei das X zumindest überwiegend mit der Aufnahmeöffnung in Überdeckung angeordnet ist. Somit sind der Muldenrahmen und die gesamte Karosseriestruktur besonders effizient versteift.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist an der Strebenanordnung insbesondere in dem Mittenbereich eine weitere Strebenanordnung befestigt, wobei sich die weitere Anordnung unterhalb des Bodens, insbesondere eines Hauptbodens, erstreckt. Die weitere Strebenanordnung umfasst beispielsweise wenigstens zwei zumindest im Wesentlichen V-förmig angeordnete Streben, welche einenends mit der ersten Strebenanordnung und anderenends an einem jeweiligen Längsträger, insbesondere einem Seitenschweller, der Karosseriestruktur befestigt sind. Durch diese jeweils diagonalartig verlaufenden Streben der beiden Strebenanordnungen ist die Karosseriestruktur besonders vorteilhaft ausgesteift und weist ein geringes Gewicht auf.
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Diese Aussteifung der Karosserie ist insbesondere bei einem als Cabriolet, Roadster oder dergleichen Personenkraftwagen vorteilhaft, welcher eine offene oder eine mittels eines verstellbaren Verdecks in Fahrzeughochrichtung nach oben hin zu öffnende und verschließbare Fahrgastzelle aufweist. Auch bei der offenen bzw. geöffneten Fahrgastzelle weist die Karosseriestruktur trotz Entfall einer für die Steifigkeit nicht unerheblichen Dachstruktur eine besonders hohe Steifigkeit auf, was mit einem vorteilhaften Fahrverhalten und einem sehr guten Schwingungs- und Geräuschverhalten einhergeht.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen, oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 ausschnittsweise eine schematische und perspektivische Unteransicht eines Heckbereichs einer Karosserie eines Personenkraftwagens, mit einer Karosseriestruktur, welche einen Muldenrahmen aufweist, der durch eine zumindest im Wesentlichen X-förmige Strebenanordnung ausgesteift ist;
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2 ausschnittsweise eine schematische und perspektivische Draufsicht der Karosserie gemäß 1 in dem Heckbereich, wobei in den Muldenrahmen ein eine Mulde bildendes Muldenteil eingesetzt ist;
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3 ausschnittsweise eine schematische Unteransicht der Karosserie gemäß den 1 und 2; und
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4 ausschnittsweise eine schematische Unteransicht der Karosserie gemäß den 1 bis 3 mit einer schematischen Darstellung von Lastpfaden bei einer Torsionsbelastung der Karosserie.
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Die 1 bis 4 zeigen einen Heckbereich 10 einer Karosserie 12 eines Personenkraftwagens. Bei dem Personenkraftwagen 12 kann es sich um einen Personenkraftwagen mit einer permanent geschlossenen Fahrgastzelle handeln. Ebenso möglich ist es, dass der Personenkraftwagen als Cabriolet, Roadster oder dergleichen ausgebildet ist und ein Verdeck umfasst, welches zwischen einer die Fahrgastzelle in Fahrzeughochrichtung gemäß einem Richtungspfeil 14 nach oben hin verschließenden Schließstellung und zumindest einer die Fahrgastzelle nach oben hin zumindest bereichsweise freigebenden Offenstellung verstellbar ist. Insbesondere in der Offenstellung entfällt eine Dachstruktur des Personenkraftwagens, welche nicht unerheblich für die Steifigkeit der Karosserie 12 ist. Um die Steifigkeit der Karosserie 12 zu erhöhen, sind entsprechende und im Folgenden erläuterte Vorkehrungen getroffen.
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Die Karosserie 12 umfasst eine Karosseriestruktur 16 mit zwei zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung gemäß einem Richtungspfeil 18 verlaufenden Längsträgern 20, welche in Fahrzeugquerrichtung gemäß einem Richtungspfeil 22 voneinander beabstandet angeordnet sind. Die Karosseriestruktur 16 umfasst ferner zwei zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung gemäß dem Richtungspfeil 22 verlaufende Querträger 24, welche in Fahrzeuglängsrichtung gemäß dem Richtungspfeil 18 voneinander beabstandet angeordnet sind. Die Längsträger 20 sind dabei über die Querträger 24 miteinander verbunden, wobei die Querträger 24 beispielsweise mit den Längsträgern 20 miteinander verschweißt und/oder verklebt sind.
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Durch die Längsträger 22 und die Querträger 24 ist ein in Richtung eines Richtungspfeils 26 umlaufend vollständig geschlossener Muldenrahmen 28 gebildet, durch welchen eine Aufnahmeöffnung 30 zur Aufnahme eines Muldenteils 32 begrenzt ist.
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Gemäß 2 ist das Muldenteil 32 in der Aufnahmeöffnung 30 eingesetzt und mit der Karosseriestruktur 16, insbesondere mit den Längsträgern 20 und den Querträgern 24 verbunden, beispielsweise verklebt. Durch das Muldenteil 32 ist eine Mulde 34 gebildet, in welcher beispielsweise ein Reserverad des Personenkraftwagens und/oder Bordwerkzeug und/oder Pannenkit und/oder anderweitige Gegenstände zu verstauen sind. Das Muldenteil 32 ist dabei zumindest im Wesentlichen aus einem Kunststoff ausgebildet, was das Gewicht der Karosserie 12 gering hält.
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Die Karosseriestruktur 16 umfasst ferner eine zumindest im Wesentlichen X-förmige Strebenanordnung 36, welche vier Strebenteile 38 umfasst, welche auch Strebenbereiche jeweiliger durchgehend ausgebildeter Streben darstellen können. Wie insbesondere der 3 zu entnehmen ist, ist die Strebenanordnung 36 an dem Muldenrahmen 28 befestigt. Dazu sind die Strebenteile 38, durch welche ein jeweiliger Strebenbereich der Strebenanordnung 36 gebildet ist, mit ihrem einen jeweiligen Ende 40 in einem Eckbereich 42 des Muldenrahmens 28 mit den entsprechenden Querträgern 24 verbunden. Ausgehend von einem Randbereich 44 des Muldenrahmens 28, das heißt ausgehend von den Querträgern 24 und den Längsträgern 20 bzw. den Eckbereichen 42, erstrecken sich die Strebenteile 38 gemäß Richtungspfeilen 46 zu einem Mittenbereich 48 des Muldenrahmens 28 hin. In diesem Mittenbereich 48 sind die Strebenteile 38 an ihrem jeweiligen anderen, dem Ende 40 gegenüberliegenden Ende 50 mit einem Verbindungsteil 52 der Strebenanordnung 36 verbunden, wobei die Strebenteile 38 über das Verbindungsteil 52 jeweils miteinander verbunden sind. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Muldenteil 32 an dem Verbindungsteil 52 abgestützt ist.
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Durch die Strebenanordnung 34 ist ein so genanntes Vierbein dargestellt, mittels welchem der Muldenrahmen 28 und damit die gesamte Karosserie 12 besonders vorteilhaft ausgesteift sind. Die Karosserie weist somit eine besonders hohe Steifigkeit insbesondere gegen eine Torsionsbelastung auf.
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In der 4 sind Kraftpfeile 54 dargestellt, welche entsprechende Lastpfade illustrieren, die bei einer solchen Torsionsbelastung der Karosserie entstehen. Durch die Strebenanordnung 36 sind gerade Lastpfade gebildet, wodurch die Karosserie 12 besonders vorteilhaft ausgesteift ist. Ferner kann die Lage der zumindest im Wesentlichen diagonalartig zueinander verlaufenden Strebenteile 38 in Folge der Darstellung des Vierbeins relativ zur Karosserie 12 besonders flexibel und bedarfsgerecht gestaltet werden. Die Strebenanordnung 36 birgt ferner den Vorteil, dass sie einen nur geringen Bauraumbedarf aufweist, so dass auch im Bereich der Strebenanordnung 36 und des Muldenrahmens 28 Anbauteile 56 und 58 angeordnet werden können.
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Bei dem Anbauteil 56 handelt es sich beispielsweise um einen Endschalldämpfer einer Abgasanlage des Personenkraftwagens, während es sich bei dem Anbauteil 58 um einen Tank oder um eine Abgasnachbehandlungseinrichtung, beispielsweise einen Katalysator, insbesondere einen SCR-Katalysator handeln kann.
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Um die Karosserie 12 besonders vorteilhaft auszusteifen und gleichzeitig ihr Gewicht besonders gering zu halten, ist die Strebenanordnung 36, das heißt sind die Strebenteile 38 und/oder das Verbindungsteil 52, zumindest im Wesentlichen aus Aluminium, insbesondere einer Aluminiumlegierung und/oder aus Magnesium, insbesondere einer Magnesiumlegierung und/oder aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildet.
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Die Karosseriestruktur 16 umfasst außerdem eine weitere Strebenanordnung 60 mit zwei Streben 62, welche zumindest im Wesentlichen V-förmig zueinander angeordnet sind. An ihrem jeweiligen einen Ende 64 sind die Streben 62 jeweils über das Verbindungsteil 52 mit der Strebenanordnung 36 verbunden und an dieser befestigt. Ausgehend von dem Verbindungsteil 52 verlaufen die Streben 62 bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung gemäß dem Richtungspfeil 22 und in die Fahrzeuglängsrichtung gemäß dem Richtungspfeil 18 von hinten innen nach vorne außen und erstrecken sich bis zu jeweiligen Seitenschwellern 66 der Karosserie 12, welche sich zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken und in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind. Die Streben 62 sind dabei an ihrem jeweiligen anderen, dem Ende 64 gegenüberliegenden Ende 68 an den Seitenschwellern 66 befestigt. Durch diese Abstützung der Strebenanordnung 36 über die Strebenanordnung 60 an den Seitenschwellern 66 ist der Heckbereich 10 und somit die gesamte Karosserie 12 weiter ausgesteift und weist eine hohe Widerstandsfähigkeit insbesondere gegenüber einer Torsionsbelastung auf.
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Die Strebenanordnung 36 stellt eine Tragstruktur dar, welche Belastungen, insbesondere Torsionsbelastungen, der Karosserie 12 aufnehmen kann. Dadurch wird ein Boden 70 der Karosserie 12 insbesondere in dem Heckbereich 10 bei einer solchen Belastung der Karosserie 12 entlastet. Somit ist eine Funktionstrennung dargestellt, bei welcher die durch die Strebenanordnung 36 gebildete Tragstruktur die Belastungen zumindest im Wesentlichen aufnimmt und abstützt und den Boden 70 entlastet, während dieser dazu dient, den Heckbereich 10 der Karosserie 12 in Fahrzeughochrichtung nach unten hin abzuschließen und zu begrenzen. Der Boden 70 muss nun nicht mehr in besonders hohem Maße die Belastungen abstützen. In Folge dieser Funktionstrennung sind vorteilhafte gerade Lastpfade geschaffen, wodurch sich die Karosserie 12 im Lastfall besonders vorteilhaft verhält. Dies kommt dem Fahrverhalten sowie dem Schwingungs- und Geräuschverhalten des Personenkraftwagens zu Gute.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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