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Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugkarosserie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Für selbsttragende Fahrzeugkarosserien sind in der Regel Längsträgeranordnungen vorgesehen, die als tragende Strukturbauteile der Fahrzeugkarosserie ein erforderliches Maß an Struktur- und Verwindungssteifigkeit verleihen. Die geometrische Ausgestaltung eines Längsträgers ist auch für das Crashverhalten von Fahrzeugen von Bedeutung. Es ist bekannt, Längsträger aus mehreren miteinander korrespondierenden Blechschalen oder Blechprofilen aufzubauen und mit gesonderten Verstärkungsbauteilen zu versehen, um die geforderte Struktursteifigkeit zu erreichen.
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So ist bspw. aus der
DE 10 2004 021 553 A1 ein Längsträger bekannt, bei welchem ein im Inneren eines aus mehreren Profilteilen aufgebauten Längsträgers liegendes Verstärkungsprofil geteilt ausgebildet wird, um dieses spannungsfrei mit den Außenprofilen verbinden zu können.
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Ein Nachteil der mit solchen Längsträgern aufgebauten Fahrzeugkarosserien liegt darin, dass bspw. im Bereich der A-Säule bzw. des Schwellers einer Fahrzeugkarosserie aufwendige konstruktive Maßnahmen erforderlich sind, um bspw. die im Frontalaufprall auftretenden Kräfte in die hierfür vorgesehenen Lastpfade einzuleiten.
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Aus der
DE 10 2006 004 045 A1 ist eine gattungsbildende Fahrzeugkarosserie mit einer Längsträger aufweisenden Tragstruktur bekannt, bei der die auf die Längsträger wirkenden Aufprallkräfte bei einer Fahrzeugkollision in gleichmäßiger Weise auf die Tragstruktur, etwa auf deren Schweller oder Mitteltunnel verteilt werden. Hierzu gabelt sich der als Hohlträger ausgebildete Längsträger ausgehend von einem Vorderwagen der Fahrzeugkarosserie in deren Fahrgastzelle hinein in drei Trägerarme auf und bildet damit drei Unterastpfade. Ein erster Trägerarm endet in einem Knotenpunkt mit einem Schweller der Fahrgastzelle und einer A-Säule, ein zweiter Trägerarm ist unterhalb des ersten Trägerarms zunächst schräg nach unten in einen Karosserieboden und anschließend schräg nach außen ebenso zu dem Schweller, jedoch in Fahrzeuglängsrichtung versetzt zum Ende des ersten Trägerarms geführt. Ein unterhalb des zweiten Trägerarms verlaufender dritter Trägerarm ist mit einem Fußraumquerträger verbunden, der seinerseits in seinem Mittelbereich über einen Anbindungspunkt an die Stirnseite eines Mitteltunnels angebunden ist.
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Ferner ist aus der
EP 0 568 215 A1 eine Fahrzeugkarosserie in einer Space-Frame-Struktur bekannt. Eine solche Fahrzeugkarosserie besteht aus mehreren Komponenten, nämlich einer zentralen Bodenstruktur, die mit einem Vorderwagen und einem Hinterwagen verbunden wird, und einer mit der zentralen Bodenstruktur verbundenen Fahrgastzelle. Der Vorderwagen umfasst außenseitige und in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Längsträger, die sich im Übergangsbereich zur zentralen Bodenstruktur in zwei Trägerprofile auffächern. Ein erstes Trägerprofil geht abgewinkelt in einen Schweller der zentralen Bodenstruktur über, ein zweites Trägerprofil verläuft zunächst ebenso rechtwinklig in Fahrzeugquerrichtung nach außen und ist anschließend in Fahrzeughochrichtung abgewinkelt und endseitig mit einem Querträger des Vorderwagens verbunden.
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Schließlich soll der Vollständigkeit halber auch auf die
DE 689 24 704 T2 sowie die
DE 10 2005 031 728 A1 hingewiesen werden, die als Hohlprofil ausgebildete Längsträger für eine Tragstruktur beschreiben, deren Endbereiche in Längsrichtung aufgetrennt und in mehrere Trägerprofile aufgefächert werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es eine Fahrzeugkarosserie mit wenigstens einer aus mehreren Trägerprofilen bestehenden Trägeranordnung anzugeben, mit welcher bei einem Frontalaufprall im Übergangsbereich zwischen dem Vorderwagen und der Fahrgastzelle eine verbesserte Krafteinleitung und Kraftverteilung in bestehende von Längsträgern gebildeten Lastpfaden ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Fahrzeugkarosserie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Eine solche Fahrzeugkarosserie mit einem Vorderwagen und einer einen Fahrzeugtunnel und Schweller und/oder A-Säulen aufweisenden Fahrgastzelle sowie mit wenigstens einer einen Hohlprofilabschnitt im Bereich des Vorderwagens aufweisenden Trägeranordnung, wobei im Bereich des Übergangs zwischen dem Vorderwagen und der Fahrgastzelle der in Längsrichtung (x-Richtung) verlaufende Hohlprofilabschnitt in einzelne Trägerprofile aufgefächert ist und ein Endbereich eines aufgefächerten ersten Trägerprofils mit einem Schweller und/oder einer A-Säule verbunden ist, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass
- - die Trägeranordnung wenigstens aus zwei Trägerprofilen besteht, wobei zur Bildung des Hohlprofilabschnittes der Trägeranordnung die Trägerprofile im Bereich des Vorderwagens zu einem geschlossenen Hohlprofil kraftschlüssig verbunden sind, und
- - ein Endbereich eines aufgefächerten zweiten Trägerprofils mit dem Fahrzeugtunnel verbunden ist.
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Damit wird eine unterbrechungsfreie Krafteinleitung im Falle eines Frontalaufpralles im Übergangsbereich zur Fahrgastzelle in einen Schweller und/oder eine A-Säule sowie den Fahrzeugtunnel bewirkt, da im Bereich des Vorderwagens die Trägerprofile einen geschlossenen Längsträgerquerschnitt als Hohlprofilabschnitt bilden und im Übergangsbereich zur Fahrgastzelle diese Trägerprofile sich funktionsorientiert auffächern, so dass das erste Trägerprofil einen Lastpfad in Richtung eines Schwellers und/oder einer A-Säule und das zweite Trägerprofil einen Lastpfad in Richtung des Fahrzeugtunnels bildet.
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Durch das Auffächern des Hohlprofilabschnittes im Übergangsbereich des Vorderwagens und der Fahrgastzelle der Fahrzeugkarosserie wird eine ideale und momentensteife Anbindung des Vorderwagens an die Fahrgastzelle erreicht.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein drittes Trägerprofil vorgesehen, welches als inneres Trägerprofil zusammen mit dem ersten und zweiten Trägerprofil als äußere Trägerprofile den Hohlprofilabschnitt bilden, wobei zur Bildung eines Hauptlastpfades der Fahrzeugkarosserie das dritte Trägerprofil in Richtung des Hohlprofilabschnittes sich in die Fahrgastzelle erstreckt. Dieses dritte Trägerprofil bildet damit einen Längsträger, welcher sich vom Vorderwagen bis in die Fahrgastzelle erstreckt und damit einen Hauptlastpfad bildet.
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Besonders vorteilhaft ist es gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, wenn das dritte Trägerprofil senkrecht zur Richtung des Hohlprofilabschnittes mit einem hutförmigen Querschnitt ausgebildet ist. Damit wird ein Aufstellen dieses dritten Trägerprofils als Längsträger, d.h. eine Drehung um die y-Achse (Querachse der Fahrzeugkarosserie) im Falle eines Frontalaufpralls verhindert.
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Vorzugsweise ist es dabei vorgesehen, dass das mit dem Schweller und/oder der A-Säule verbundene erste Trägerprofil z-förmig ausgebildet ist. Mit einem solchen z-förmigen ersten Trägerprofil wird ein Abreißen desselben, also ein Knicken um die z-Achse (Hochachse der Fahrzeugkarosserie) im Bereich des Übergangs zur Fahrgastzelle verhindert.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind zur Bildung des Hohlprofilabschnittes die Flansche des hutförmigen dritten Trägerprofils mit einem ersten Außenschenkel des z-förmigen ersten Trägerprofils verbunden.
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Das mit dem Fahrzeugtunnel verbundene zweite Trägerprofil ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung I-förmig ausgebildet, wobei weiterbildungsgemäß zur Bildung des Hohlprofilabschnittes das Hutbodenteil des dritten Trägerteils und der zweite Außenschenkel des ersten Trägerprofils mit dem zweiten Trägerprofil verbunden sind.
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Dabei ist es vorteilhaft, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung das erste, zweite und dritte Trägerprofil derart ausgebildet sind, dass das Hutbodenteil des dritten Trägerteils in der Ebene des zweiten Außenschenkels des ersten Trägerteils verläuft, wobei weiterbildungsgemäß der erste Außenschenkel des ersten Trägerprofils und das zweite Trägerprofil senkrecht zur Richtung des Hohlprofilabschnittes in Richtung der Hochachse der Fahrzeugkarosserie verlaufen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine schematische und perspektivische Darstellung einer Trägeranordnung im Bereich des Vorderwagens und im Übergangsbereich zur Fahrgastzelle einer Fahrzeugkarosserie gemäß der Erfindung,
- 2 eine schematische Darstellung der Trägeranordnung nach 1 in einer Draufsicht, und
- 3 eine Querschnittsdarstellung des Schnittes I-I der Trägeranordnung nach 1.
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In 1 ist eine Fahrzeugkarosserie 10 mit einer Trägeranordnung 1 gemäß der Erfindung dargestellt, wobei diese Fahrzeugkarosserie 10 mit einem Vorderwagen 11 sowie einer sich daran anschließenden Fahrgastzelle 12 nur schematisch angedeutet ist. Die Fahrgastzelle 12 umfasst ferner einen ebenso nur schematisch angedeuteten Fahrzeugtunnel 13, einen als Längsträger ausgebildeten Schweller 14 sowie einen Gussknoten 15.1 zur Anbindung des Schwellers 14 und einer ebenso nur angedeuteten A-Säule 15 an die Karosseriestruktur.
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Diese Trägeranordnung 1 besteht aus drei Teilen, einem ersten Trägerprofil 2, einem zweiten Trägerprofil 3 und einem dritten Trägerprofil 4. Diese drei Trägerprofile 2, 3 und 4 sind zur Bildung eines in Längsrichtung (x-Richtung) der Fahrzeugkarosserie 10 verlaufenden Hohlprofilabschnittes 1.1 der Trägeranordnung 1 im Bereich des Vorderwagens 11 zu einem geschlossenen Hohlprofil verbunden und stellen einen Längsträgerabschnitt im Bereich dieses Vorderwagens 11 dar. Dabei bilden das erste und zweite Trägerprofil 2 und 3 jeweils ein äußeres Profil, so dass das dritte Trägerprofil 4 als inneres Profil zwischen dem ersten und zweiten Trägerprofil 2 und 3 liegt.
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Im Bereich des Überganges vom Vorderwagen 11 zur Fahrgastzelle 12 werden die drei Trägerprofile 2, 3 und 4 aufgefächert, so dass das erste und zweite Trägerprofil 2 und 3 als jeweils äußeres Profil ausgehend von der x-Richtung sich in Querrichtung (y-Richtung) erstrecken. Das dritte Trägerprofil 4 verläuft weiter in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung). Diese Auffächerung der Trägerprofile 2, 3 und 4 ist besonders in der Draufsicht gemäß 2 zu erkennen.
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Die Auffächerung der Trägerprofile 2, 3 und 4 im Übergang zur Fahrgastzelle 12 erfolgt funktionsorientiert, so dass gemäß 1 und 2 ein Endbereich 2.1 des aufgefächerten ersten Trägerprofils 2 mit dem Schweller 14 und über den Gussknoten 15.1 mit der A-Säule 15 kraftschlüssig verbunden wird, so dass sich hierdurch Lastpfade H1 und H2 bilden können. Ein Endbereich 3.1 des aufgefächerten zweiten Profilträgers 3 erstreckt sich gemäß 1 und 2 in Richtung des Fahrzeugtunnels 13 der Fahrzeugkarosserie 10 und wird zur Bildung eines weiteren Lastpfades H3 mit diesem Fahrzeugtunnel 13 stirnseitig kraftschlüssig verbunden.
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Wie bereits ausgeführt, verläuft das dritte Trägerprofil 4 nach der Auffächerung des Hohlprofilabschnittes 1.1 weiter in x-Richtung über einen Kurbelbereich 16 in einen Fahrzeugboden der Fahrzeugkarosserie 10 und bildet dort einen weiteren Lastpfad H4. Der von dem Hohlprofilabschnitt 1.1 gebildete Lastpfad H fächert sich somit ebenso in verschiebe Lastpfade H1/H2 und H3 sowie H4 auf.
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Durch das Auftrennen des Hohlprofilabschnittes 1.1 wird eine ideale und momentensteife Anbindung des Vorderwagens 11 an die Fahrgastzelle 12 gewährleistet.
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3 zeigt den Aufbau des Hohlprofilabschnittes 1.1 der Trägeranordnung 1.1 aus den drei Trägerprofilen 2, 3 und 4 sowie deren Querschnittsformen. Die kraftschlüssige Verbindung dieser drei Trägerprofile 2, 3 und 4 erfolgt mittels Schraub- oder Nietverbindungen 5. Auch eine Vernagelung dieser Trägerprofile 2, 3 und 4 ist möglich.
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Nach dieser 3 weist das erste Trägerprofil 2 einen z-förmigen Querschnitt, das zweite Trägerprofil 3 einen I-förmigen und das dritte Trägerprofil 4 einen hutförmigen Querschnitt auf. Dabei sind diese Trägerprofile 2, 3 und 4 derart aufeinander abgestimmt, dass die die Hutkrempe bildenden Flansche 4.1 des hutförmigen dritten Trägerprofils 4 auf einem ersten Außenschenkel 2.2 des z-förmigen ersten Trägerprofils 2 angeordnet sind und dabei das Hutbodenteil 4.3 des hutförmigen dritten Trägerprofils 4 sowie der zweite Außenschenkel 2.3 des z-förmigen ersten Trägerprofils 2 in einer Ebene liegen, so dass das zweite Trägerprofil 3 auf diesem Hutbodenteil 4.3 und dem zweiten Außenschenkel 2.3 liegend mit diesen verbunden werden kann. Dabei verlaufen der erste Außenschenkel 2.2 des ersten Trägerprofils 2 sowie das zweite Trägerprofil 3 parallel zueinander und in der x-z-Ebene. Die Seitenteile 4.4 des dritten Trägerprofils 4 sowie das Mittelteil 2.4 des ersten Trägerprofils 2 verlaufen parallel zueinander in der x-y-Ebene.
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In den 1 und 2 ist jeweils nur eine einzige Trägeranordnung 1 dargestellt. Die Fahrzeugkarosserie 10 gemäß 1 weist im gegenüberliegenden Seitenbereich eine weitere Trägeranordnung 1 auf, die sich im Übergangsbereich zur Fahrgastzelle 12 ebenfalls in der beschriebenen Weise auffächert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Trägeranordnung
- 1.1
- Hohlprofilabschnitt der Trägeranordnung 1
- 2
- erstes Trägerprofil der Trägeranordnung, z-förmiges Trägerprofil
- 2.1
- Endbereich des ersten Trägerprofils 2
- 2.2
- erster äußerer Schenkel des z-förmigen Trägerprofils 2
- 2.3
- zweiter äußerer Schenkel des z-förmigen Trägerprofils 2
- 3
- zweites Trägerprofil der Trägeranordnung, I-förmiges Trägerprofil
- 3.1
- Endbereich des zweiten Trägerprofils 3
- 4
- drittes Trägerprofil, hutförmiges Trägerprofil
- 4.1
- Endbereich des dritten Trägerprofils 4
- 4.2
- Flansch des hutförmigen Trägerprofils 4
- 4.3
- Hutbodenteil des hutförmigen Trägerprofils 4
- 5
- Schraub- oder Nietverbindung
- 10
- Fahrzeugkarosserie
- 11
- Vorderwagen
- 12
- Fahrgastzelle
- 13
- Fahrzeugtunnel
- 14
- Schweller
- 15
- A-Säule
- 15.1
- Gussknoten
- 16
- Kurbelbereich
