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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Unterbau für ein Kraftfahrzeug mit Leiterstruktur. Leitergerüste als Träger für die Beplankung einer Kraftfahrzeugkarosserie sind seit über hundert Jahren bekannt. Auch moderne selbsttragende PKW-Karosserien weisen häufig einen Unterbau mit Längs- und Querträgern auf, die, auch wenn sie nur noch einen Teil der an einem Kraftfahrzeug auftretenden statischen Kräfte aufnehmen müssen, als ein Leitergerüst aufgefasst werden können.
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Ein solcher Unterbau ist aus
US 6 540 286 B2 bekannt. Er umfasst zwei Längsträger, die sich über die gesamte Länge des Fahrzeugs erstrecken und untereinander durch mehrere Querträger von über ihre Länge konstantem Querschnitt verbunden sind. Indem diese Querträger aus einem vorgefertigten zylindrischen Rohr in jeweils benötigter Länge zugeschnitten werden, können Karosserien in unterschiedlicher Breite gefertigt werden. Einige dieser Querträger stoßen stumpf gegen einander gegenüberliegende Seitenflanken der Längsträger, andere ragen seitwärts über die Längsträger hinaus und sind deshalb auf diesen aufliegend befestigt. Die geringe Größe der Kontaktfläche zwischen den einander berührenden bzw. überkreuzenden Längs- und Querträgern erschwert die Herstellung einer torsionsbelastbaren Verbindung.
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Im Falle des stumpf an die Längsträger anstoßenden Querträgers müssen die Querträger eine vorgegebene Länge mit hoher Genauigkeit einhalten, um sicherzustellen, dass alle Querträger mit einer hinreichend einheitlichen Spaltbreite zwischen ihnen und den Längsträgern verschweißt werden können. Die Fertigung der Querträger in einer exakt vorgegebenen Länge ist erheblich erschwert, wenn die Fläche des Längsträgers, an der die Querträger verschweißt werden müssen, nicht eben ist. Diese Einschränkung wiederum ist nachteilig für die Belastbarkeit der Verschweißung.
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Es besteht daher Bedarf nach einem Kraftfahrzeugunterbau, der rationell und mit einer kleinen Zahl unterschiedlicher Teile fertigbar ist und dabei eine hohe Belastbarkeit bei geringem Gewicht erreicht.
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Dieser Bedarf wird einer Ausgestaltung der Erfindung zufolge befriedigt durch einen Unterbau für ein Kraftfahrzeug mit zwei Längsträgern und mehreren an den Längsträgern jeweils über Adapter befestigten Querträgern, wobei die Adapter jeweils zwei identische, stirnseits mit jeweils einem Quer- und Längsträger und längsseits miteinander verbundene Schalen umfassen. Die Schalen können sich an ihrer dem Längsträger zugeordneten Stirnseite auch komplexen Konturen des Längsträgers anpassen; gleichzeitig ermöglichen sie auf einfache Weise den Ausgleich von eventuell schwankenden Längen der Querträger.
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Die Längsträger können hier in an sich bekannter Weise jeweils aus zwei Profilen zusammengesetzt sein, die über randseitige Flansche miteinander verbunden sind. Indem hier jedoch an die randseitigen Flansche anschließende Wandbereiche der zwei Profile zueinander spiegelbildlich sind, ermöglichen sie das Anfügen der zueinander identischen Schalen des Adapters, und zwar insbesondere jeweils von einer der Schalen an einem der Profile und der anderen Schale am anderen Profil.
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Die Wandbereiche können jeweils eine erste Wand umfassen, die unter einem stumpfen Winkel an den Flansch anschließt.
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Eine zweite Wand kann parallel zum Flansch an die erste Wand anschließen.
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Ein Befestigungsflansch der Schale kann an einer oder beiden dieser Wände angreifen; insbesondere wenn die Flansche der Schalen wenigstens an den zueinander im Wesentlichen parallelen zweiten Wänden angreifen, kann eine hoch zugbelastbare und torsionsfeste Verbindung zwischen den Längs- und Querträgern geschaffen werden.
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Um die vorspringenden Flansche eines Längsträgers unterzubringen, können die Adapter jeweils an einer dem Längsträger zugewandten Stirnseite einen von ihren beiden Schalen begrenzten Schlitz aufweisen.
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Fertigungstoleranzen bei der Länge der Querträger können insbesondere dadurch kompensiert werden, dass die Adapter und die Querträger in Art einer Steckverbindung zusammengefügt sind und somit die Einstecktiefe des Querträgers in den Adapter oder des Adapters in den Querträger je nach Länge des Letzteren variieren kann.
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Auch die Querträger können kostengünstig gefertigt werden, in dem sie jeweils miteinander verbundene querschnittsgleiche Profile aufweisen. Diese können insbesondere von einem gleichen Strang Endlosmaterials in jeweils entsprechend der gewünschten Karosseriebreite benötigter Länge zugeschnitten werden.
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Um den Zusammenbau des Unterbaus zu vereinfachen, kann jede Schale des Adapters mit genau einem der Profile verbunden sein. Dies erlaubt es insbesondere, zwei leiterartige Teile des Unterbaus, einen, der jeweils ein oberes Profil der Längs- und Querträger sowie obere Schalen der Adapter umfasst, und eines, das jeweils untere Profile und untere Schalen umfasst, getrennt voneinander vorzufertigen und anschließend miteinander zu verbinden.
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Die zwei querschnittsgleichen Profile der Querträger können sich gegenseitig zu einem Hohlprofil ergänzen; sie können auch zusammen mit einer Karosserierückwand ein Hohlprofil bilden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
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1 ein Oberteil des erfindungsgemäßen Karosserie-Unterbaus in einer teilweise auseinandergezogenen Darstellung;;
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2 ein Unterteil des Karosserie-Unterbaus in einer teilweise auseinandergezogenen Darstellung;
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3 Ober- und Unterteil vor dem Zusammenfügen;
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4 den fertig zusammengefügten Unterbau;
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5 einen Schnitt in Fahrzeugquerrichtung durch einen Längsträger des Unterbaus;
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6 einen Schnitt in Fahrzeuglängsrichtung durch einen Querträger des Unterbaus; und
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7 einen Schnitt durch einen zweiten Querträger.
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1 zeigt in einer teilweise auseinandergezogenen Ansicht Bauelemente, die vorgesehen sind, um sie zu einem oberen leiterartigen Bauteil eines erfindungsgemäßen Unterbaus zusammenzufügen, das sich am fertigen Fahrzeug unter einer hinteren Sitzreihe und einem Laderaum her bis zum Heck des Fahrzeugs erstrecken wird. Die in 1 gezeigten Bauelemente umfassen obere Profile 1 eines rechten bzw. linken Längsträgers, ein Fersenblech 2, ein oberes Profil 3 eines mittleren Querträgers sowie ein oberes Profil 4 eines hinteren Querträgers. Obere Adapterschalen 5, 6, 7 zum Verbinden von Fersenblech 2 und Querträger-Profilen 3, 4 mit den Längsträger-Profilen 1 sind getrennt von den Profilen 1 geformt, in 1 aber in bereits an den Profilen 1 montiertem Zustand gezeigt.
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Die Adapterschalen 6, 7 haben jeweils in einem mittleren Bereich denselben Querschnitt wie die Profile 3, 4, mit denen sie verbunden werden sollen, d. h. einen hutförmigen Querschnitt mit die Krempe des Huts bildenden Flanschen 8 im Falle der zum mittleren Querträger gehörenden Adapterschale 6 und einen L-förmigen Querschnitt mit sich von den Enden des L horizontal und vertikal erstreckenden Flanschen 9, 10 im Falle der Adapterschale 7 des hinteren Querträgers. An einer dem Querträgerprofil 3 bzw. 4 zugewandten Stirnseite 11 der Schale 6 bzw. 7 ist der Querschnitt jeweils geringfügig aufgeweitet, um einen Flansch 12 zu bilden, der vorgesehen ist, um flächig an einem Ende des Profils 3 bzw. 4 anliegend platziert und verschweißt zu werden.
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Das obere Längsträgerprofil 1 kann einstückig tiefgezogen sein, es können aber auch ein hinterer Abschnitt 13 und ein vorderer Abschnitt 14 jeweils getrennt vorgefertigt und dann zusammengefügt sein. Da der hintere Abschnitt 13 einen auf seiner gesamten Länge gleichbleibenden Querschnitt hat, eignet er sich gut zum Fertigen durch Rollformen. Da der Abschnitt 13 von einem rollgeformten Profil nach Bedarf in unterschiedlichen Längen abgeschnitten werden kann, erleichtert der mehrteilige Aufbau des oberen Längsträgerprofils 1 auch die Fertigung von Karosserien in unterschiedlicher Länge aus weitgehend identischen Bauelementen.
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Die Adapterschalen 6, 7 sind am hinteren Abschnitt 13 des Längsträgerprofils 1 angebracht. Dieser Abschnitt 13 hat, ähnlich dem Querträgerprofil 4, einen L-ähnlichen Querschnitt mit einer dem Fahrzeuginneren zugewandten schrägen Wand 15 und einer daran nach außen angrenzenden horizontalen Wand 16. An die der Fahrzeugmitte zugewandte untere Kante der schrägen Wand 15 schließt ein langgestreckter horizontaler Flansch 17 an, von der der Fahrzeugaußenseite zugewandten Kante der horizontalen Wand 16 erstreckt sich ein vertikaler Flansch 18 nach oben. Der horizontale Flansch 17 verläuft in einer gleichen Ebene mit den Flanschen 8 der mittleren Abschnitte der Adapterschalen 6, 7.
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An einer dem Längsträgerprofil 1 zugewandten Stirnseite 19 der Adapterschalen 6, 7 gehen deren Flansche 8, 9 zunächst über in an der schrägen Wand 15 anliegend verschweißte Flansche 20 und schließlich in einen Flansch 21, der auf der horizontalen Wand 16 aufliegt und dort verschweißt ist.
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2 zeigt eine zu 1 analoge Ansicht von unteren Profilen 22 der Längsträger, einer Fersenblechverstärkung 23 sowie von unteren Profilen 24, 25 des mittleren und des hinteren Querträgers. Das untere Längsträgerprofil 22 kann wie das obere aus mehreren Einzelteilen zusammengefügt sein; insbesondere ein hinterer Abschnitt 26 mit in Längsrichtung gleichbleibendem Querschnitt des unteren Längsträgerprofils 22 kann als Rollformteil gefertigt und mit tiefgezogenen, einem vorderen Abschnitt 27 des Profils 22 bildenden Einzelteilen verschweißt sein. Der hintere Abschnitt 26 hat im Querschnitt im Wesentlichen die Form des Buchstaben J, mit einer zentralen Rinne 28, einem von einer der Fahrzeugmitte zugewandten Wand der Rinne 28 horizontal abstehenden Flansch 29 und einem vertikalen Schenkel 30 an der Fahrzeugaußenseite.
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Die unteren Querträgerprofile 24, 25 haben jeweils den gleichen Querschnitt wie ihre oberen Gegenstücke 3 bzw. 4 und sind aus demselben rollgeformten Endlosmaterial in der jeweils zur Realisierung einer Fahrzeugkarosserie in gewünschter Breite benötigten Länge abgeschnitten. Auch die bereits an den unteren Längsträgerprofilen 22 verschweißt gezeigten unteren Adapterschalen 31, 32 sind mit ihren oberen Gegenstücken 6 bzw. 7 formgleich.
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3 zeigt die oberen Profile 1 bis 4 und Adapterschalen 5 bis 7, fertig montiert zu einem oberen leiterartigen Bauteil 33, und die unteren Profile 22 bis 25 und Adapterschalen 31, 32, montiert zu einer unteren leiterartigen Bauteil 34.
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Im nächsten Montageschritt wird, wie in 4 gezeigt, das obere Bauteil 33 in das untere 34 eingelegt, wobei die Flansche 17, 29 sowie der Flansch 18 und ein oberer Rand des vertikalen Schenkels 30 der Längsträgerprofile 1, 22 aneinander zu liegen kommen und miteinander verschweißt werden. Genau so werden die sich gegenseitig berührenden Flansche 8,9 von oberen und unteren Adapterschalen 6, 31 bzw. 7, 32 sowie einander berührende Flansche 35 der Querträgerprofile 3, 4, 24, 25 miteinander verschweißt.
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5 zeigt den resultierenden Querschnitt durch einen von den Profilen 1, 22 gebildeten Längsträger 36, ein Ende eines von den Profilen 3, 24 gebildeten mittleren Querträgers 37 und einen von den Adapterschalen 6, 31 gebildeten Adapter 38, der Längs- und Querträger 36, 37 miteinander verbindet. Die Adapterschalen 6, 31 sind identisch und in Bezug auf eine durch ihre sich berührenden Flansche 8 verlaufende Ebene spiegelbildlich zueinander angeordnet. Um eine großflächige Verschweißung auch des unteren Profils 22 an der Adapterschale 31 zu ermöglichen, umfasst die Rinne 28 des Profils 22 ausgehend von dem Flansch 29 zunächst eine sich schräg nach außen und nach unten erstreckende, zur Wand 15 des Profils 1 spiegelbildliche Wand 39 und, daran anschließend, eine horizontale Wand 40, an denen die Flansche 20, 21 der unteren Adapterschale 31 großflächig anliegen. Zwischen den schrägen Flanschen 20 und den aneinander befestigten Flanschen 8 weist der Adapter 38 einen Schlitz 41 auf, in den die miteinander verbundenen Flansche 17, 29 des Längsträgers 36 eingreifen. Ein entsprechender Schlitz 42 an der entgegengesetzten Stirnseite 11 nimmt die Enden der miteinander verbundenen Flansche 35 des Querträgers 37 auf. Die Flansche 35 sind nicht bis an das Ende in den Schlitz 42 eingeschoben; durch Variieren der Einschubtiefe können Fertigungstoleranzen beim Zuschneiden der Profile 3, 24 des Querträgers 37 kompensiert und der Abstand zwischen den sich an beiden Seiten der Karosserie gegenüberliegenden Längsträgern 36 exakt eingestellt werden.
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6 zeigt einen Querschnitt des mittleren Querträgers 37 entlang der Linie VI-VI der 5. Die Profile 3, 24 sind identisch und bilden, in dem sie entlang ihrer Flansche 35 miteinander verschweißt sind, ein Hohlprofil. Ein Querschnitt durch den Adapter 38 in Höhe der sich berührenden Flansche 8, entsprechend der Ebene VI'-VI' von 5, würde dieselbe Querschnittsform zeigen.
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7 zeigt einen zu 6 analogen Schnitt durch einen von den Profilen 4, 25 gebildeten hinteren Querträger 43. Die querschnittsgleichen Profile 4, 25 sind an horizontalen Flanschen 35 miteinander und über vertikale Flansche 44 mit einer Karosserierückwand 45 zu einem geschlossenen Querschnitt verbunden.
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Die oben beschriebene Konstruktion ermöglicht die Realisierung zahlreicher Karosserietypen mit einer sehr geringen Zahl unterschiedlicher Teile. Bei den Querträgern 37, 43 wird, jeweils unabhängig von deren Länge, nur ein einziger Typ von Rollformprofil benötigt, um die oberen und unteren Profile zu fertigen. Entsprechend kann auch die Länge der Karosserie in ihrem hinteren Bereich variiert werden, in dem die hinteren Abschnitte 13, 26 jeweils in verschiedenen Längen zugeschnitten werden. Zur Realisierung der Adapter 38 für den mittleren bzw. den hinteren Querträger 37, 43 wird jeweils nur ein einziges, kleinformatiges Tiefziehteil benötigt.
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Es versteht sich, dass die obige detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen zwar bestimmte exemplarische Ausgestaltungen der Erfindung darstellen, dass sie aber nur zur Veranschaulichung gedacht sind und nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend ausgelegt werden sollen. Diverse Abwandlungen der beschriebenen Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalenzbereich zu verlassen. Insbesondere gehen aus dieser Beschreibung und den Figuren auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- oberes Längsträgerprofil
- 2
- Fersenblech
- 3
- oberes Profil (mittl. Querträger)
- 4
- oberes Profil (hint. Querträger)
- 5
- obere Adapterschale
- 6
- obere Adapterschale
- 7
- obere Adapterschale
- 8
- Flansch
- 9
- Flansch
- 10
- Flansch
- 11
- Stirnseite (von 6/7)
- 12
- Flansch
- 13
- hinterer Abschnitt (von 1)
- 14
- vorderer Abschnitt (von 1)
- 15
- Wand
- 16
- Wand
- 17
- Flansch (von 1)
- 18
- Flansch (von 1)
- 19
- Stirnseite (von 6/7)
- 20
- Flansch (von 6/7)
- 21
- Flansch (von 6/7)
- 22
- unteres Längsträgerprofil
- 23
- Fersenblechverstärkung
- 24
- unteres Profil (mittl. Querträger)
- 25
- unteres Profil (hint. Querträger)
- 26
- hinterer Abschnitt (von 22)
- 27
- vorderer Abschnitt (von 22)
- 28
- Rinne
- 29
- Flansch
- 30
- Schenkel
- 31
- untere Adapterschale
- 32
- untere Adapterschale
- 33
- oberes leiterartiges Bauteil
- 34
- unteres leiterartiges Bauteil
- 35
- Flansch
- 36
- Längsträger
- 37
- Querträger
- 38
- Adapter
- 39
- Wand
- 40
- Wand
- 41
- Schlitz
- 42
- Schlitz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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