DE102013205927A1

DE102013205927A1 - Karosserieanordnung

Info

Publication number: DE102013205927A1
Application number: DE102013205927A
Authority: DE
Inventors: Jörgen Hilmann; Jens Büchner; Michael Keimes; Klaus Steputsch; Uwe Wagner
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-04-16
Filing date: 2013-04-04
Publication date: 2013-10-17
Also published as: US20130270869A1; US8770653B2; CN103373396B; CN103373396A

Abstract

Karosserieanordnung (1) aus Längs- und Querträgern, die an Knotenpunkten (K7, K7’, K8, K9) mit weiteren seitlichen Strukturelementen verbunden sind, so dass eine Fahrgastzelle (2) sowie ein Fahrzeugvorbau (3) gebildet sind, mit an der Unterseite der Fahrgastzelle (2) vorgesehenen Längsträgern sowie mit an dem Fahrzeugvorbau (3) angeordneten Vorbaulängsträgern (5, 6), mit der Maßgabe, dass ein Frontbereich der Fahrgastzelle (2) einen Bodenquerträger (7), einen Spritzwandquerträger (8), einen Armaturenquerträger (9) sowie seitlich angeordnete A-Säulenelemente (11) aufweist, wobei der Bodenquerträger (7) gemeinsam mit dem Spritzwandquerträger (8) und gemeinsam mit zwei der seitlichen Strukturelemente (12) eine untere Trapezstruktur (T1) bildet, und wobei der Spritzwandquerträger (8) gemeinsam mit dem Armaturenquerträger (9) und gemeinsam mit zwei der übrigen seitlichen Strukturelemente (13) eine obere Trapezstruktur (T2) ausbildet, so dass der Raum zwischen der oberen Trapezstruktur (T1) und der unteren Trapezstruktur (T2) den Fußraum der Fahrgastzelle (2) bildet, und wobei je einer der Vorbaulängsträger (5) an einem Knotenpunkt (K8) des Spritzwandquerträgers (8) angelenkt ist, wobei das seitlich angeordnete Strukturelement (13) der oberen Trapezstruktur (T2) auf jeder Karosserieseite so angeordnet ist, dass der Knotenpunkt (K8) des Spritzwandquerträgers (8) mit dem Knotenpunkt (K9) des Armaturenquerträgers (9) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Karosserieanordnung aus Längs- und Querträgern, die an Knotenpunkten mit weiteren seitlichen Strukturelementen verbunden sind, so dass eine Fahrgastzelle sowie ein Fahrzeugvorbau gebildet sind, mit an der Unterseite der Fahrgastzelle vorgesehenen Längsträgern sowie mit an dem Fahrzeugvorbau angeordneten Vorbaulängsträgern, mit der Maßgabe, dass ein Frontbereich der Fahrgastzelle einen Bodenquerträger, einen Spritzwandquerträger, einen Armaturenquerträger sowie seitlich angeordnete A-Säulenelemente aufweist, wobei der Bodenquerträger gemeinsam mit dem Spritzwandquerträger und gemeinsam mit zwei der seitlichen Strukturelemente eine untere Trapezstruktur bildet, und wobei der Spritzwandquerträger gemeinsam mit dem Armaturenquerträger und gemeinsam mit zwei der übrigen seitlichen Strukturelemente eine obere Trapezstruktur ausbildet, so dass der Raum zwischen der oberen Trapezstruktur und der unteren Trapezstruktur den Fußraum der Fahrgastzelle bildet, und wobei je einer der Vorbaulängsträger an einem Knotenpunkt des Spritzwandquerträgers angelenkt ist.
Die Karosserieanordnung ist selbsttragend. Sie umfasst karosserietypische Schalen-, Guß- und Profilelemente, welche schematisch vereinfacht als stabförmige Längsund Querträger bezeichnet werden können, die mit seitlichen stabförmigen Strukturelementen verbunden sind. Die Karosserieanordnung ist im Wesentlichen symmetrisch aufgebaut.
Aus der US 6,705,670 ist eine gattungsgemäße Karosserieanordnung bekannt, die eine akzeptable Festigkeit aufweist, jedoch auf Kosten der Innenraumgestaltung des Fußraums der Fahrgastzelle. Es handelt sich um eine selbsttragende Karosserie, die jedoch in einem vereinfachten Schema als Raumfachwerk dargestellt ist, das aus Stäben zusammengesetzt ist. Der Fußraum ist durch einen sogenannten Zugstab beeinträchtigt, welcher an seinen Endpunkten auf die seitlichen Strukturelemente trifft. Wenn die Vorbaulängsträger eine Kraft in die seitlichen Strukturelemente der oberen Trapezstruktur einleiten, wirkt in den seitlichen Strukturelementen eine Kraftkomponente in Querrichtung, welche die A-Säulenelemente seitlich nach außen biegt, dass heißt die A-Säulenelemente werden auseinander gebogen. Um dem Effekt der Auseinanderbiegung der A-Säulenelemente entgegenzuwirken, ist der erwähnte Zugstab vorgesehen, der bei diesem Stand der Technik Bestandteil der oberen Trapezstruktur ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbsttragende Karosserieanordnung vorzuschlagen, welche die Innenraumgestaltung im Bereich des Fußraums der Fahrgastzelle verbessert und eine gute Festigkeit aufweist.
Es wurde herausgefunden, dass die Aufgabe dann gelöst wird, wenn das seitlich angeordnete Strukturelement der oberen Trapezstruktur auf jeder Karosserieseite so angeordnet ist, dass der Knotenpunkt des Spritzwandquerträgers mit dem Knotenpunkt des Armaturenquerträgers verbunden ist.
Durch diese Maßnahme ist die obere Trapezstruktur verändert worden. Die seitlichen Strukturelemente sind nach außen und nach oben gerichtet und bewirken, dass nunmehr der Armaturenquerträger Bestandteil der oberen Trapezstruktur ist. Die Funktion des beim Stand der Technik vorgesehenen Zugstabs wird auf diese Weise von dem Armaturenquerträger übernommen und der Zugstab ist nicht mehr erforderlich. Dadurch ist der Raum zwischen der unteren Trapezstruktur und der oberen Trapezstruktur deutlich größer. Darüber hinaus entfällt eine Biegebeanspruchung der A-Säulenelemente, wodurch auf den zusätzlichen Zugstab verzichtet werden kann bzw. der zusätzliche Zugstab kann wesentlich leichter ausgeführt werden.
Die Festigkeit der Karosserieanordnung kann weiter dadurch verbessert werden, dass am Boden der Fahrgastzelle zusätzliche sekundäre Längsträger vorgesehen sind, dass die sekundären Längsträger an Sekundärknotenpunkten des Bodenquerträgers angelenkt sind, und dass an jedem Sekundärknotenpunkt des Bodenquerträgers ein inneres Strukturelement angelenkt ist, das diesen Sekundärknotenpunkt mit jenem Knotenpunkt verbindet, an dem auch der Vorbaulängsträger mit dem Spritzwandquerträger verbunden ist.
Wenn auf einer Karosserieseite eine Druckkraft in Längsrichtung des Vorbaulängsträgers wirkt und in den Knotenpunkt des Spritzwandquerträgers eingeleitet wird, teilt sich die Kraft dort auf und wird teilweise in die seitlichen Strukturelemente der oberen und unteren Trapezstruktur eingeleitet und teilweise in das Strukturelement, das mit dem Sekundärknotenpunkt des Bodenquerträgers verbunden ist.
Durch die inneren Strukturelemente und die sekundären Längsträger kann die Karosserieanordnung an dieser Stelle größere Kräfte aufnehmen als dann, wenn Kräfte nur von dem „primären“, äußeren Längsträger aufgenommen werden müssten, der aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Nachfolgend ist die Erfindung in einer Zeichnung beispielhaft dargestellt und anhand mehrerer Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Karosserieanordnung;
2 eine schematische Darstellung einer Weiterbildung der Karosserieanordnung gemäß 1; und
3 einen perspektivischer Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Karosserieanordnung gemäß 2.
Die erfindungsgemäße Karosserieanordnung 1 ist eine selbsttragende Karosserie, die karosserietypische Schalen-, Guß- und Profilelemente umfasst. 1 zeigt die erfindungsgemäße Karosserieanordnung schematisch und symmetrisch. Danach weist die Karosserieanordnung eine Fahrgastzelle 2 auf, die Längs- und Querträger umfasst, welche an Knotenpunkten über seitliche Strukturelemente miteinander verbunden sind. Außerdem ist an der Fahrgastzelle 2 ein Fahrzeugvorbau 3 vorgesehen, der ebenfalls Längs- und Querträger sowie seitliche Strukturelemente umfasst. Die Längs- und Querträger bilden ein räumliches Gitter, das die Gestalt der Fahrgastzelle 2 sowie die Gestalt des Fahrzeugvorbaus 3 definiert. Alle Längsträger und alle seitlichen Strukturelemente der Karosserieanordnung sind paarweise symmetrisch vorgesehen.
An der Unterseite der Fahrgastzelle 2 sind Längsträger 4 vorgesehen und an dem Fahrzeugvorbau 3 sind ein unterer Vorbaulängsträger 5 und ein oberer Vorbaulängsträger 6 angeordnet. Als Querträger sind im Frontbereich der Fahrgastzelle ein Bodenquerträger 7, ein Spritzwandquerträger 8, ein Armaturenquerträger 9 und ein oberer Frontscheibenquerträger 10 vorgesehen. Außerdem weist die Karosserieanordnung seitlich angeordnete A-Säulenelemente 11 auf sowie seitliche untere Strukturelemente 12 und seitliche obere Strukturelemente 13, welche Längs- und/oder Querträger miteinander verbinden. Außerdem ist je ein seitliches Strukturelement 14 vorgesehen, das den unteren Vorbaulängsträger 5 mit dem oberen Vorbaulängsträger 6 verbindet.
Auf jeder Karosserieseite ist an dem jeweiligen Ende des Bodenquerträgers 7 ein Knotenpunkt K7 an dem einer der Längsträger 4 angelenkt ist. An dem jeweiligen Ende des Spritzwandquerträgers 8 ist ein Knotenpunkt K8 vorgesehen, an dem einer der unteren Vorbaulängsträger 5 angelenkt ist. An dem jeweiligen Ende des Armaturenquerträgers 9 ist ein Knotenpunkt K9 vorgesehen, an dem einer der oberen Vorbaulängsträger 6 angelenkt ist. Die unteren Vorbaulängsträger 5 sind an ihren der Fahrgastzelle 2 abgewandten Enden mit einem Frontquerträger 15 verbunden.
Der Bodenquerträger 7 bildet gemeinsam mit dem Spritzwandquerträger 8 und gemeinsam mit unteren seitlichen Strukturelementen 12 eine untere Trapezstruktur T1.
Der Spritzwandquerträger 8 bildet gemeinsam mit dem Armaturenquerträger 9 und gemeinsam mit den oberen seitlichen Strukturelementen 13 eine obere Trapezstruktur T2.
Der Spritzwandquerträger 8 ist sowohl Teil der unteren Trapezstruktur T1 als auch Teil der oberen Trapezstruktur T2. Er vereint die kurze Parallelseite beider Trapezstrukturen T1 und T2.
Der zwischen der oberen Trapezstruktur T2 und der unteren Trapezstruktur T1 vorhandene Raum bildet den Fußraum der Fahrgastzelle 2.
2 zeigt eine Weiterbildung der Karosserieanordnung gemäß 1. Alle übereinstimmenden Bauteile sind daher mit gleichen Bezugszeichen vermerkt, wie in 1. Hinzu kommen am Boden der Fahrgastzelle 2 vorgesehene sekundäre Längsträger, die an Sekundärknotenpunkten K7’ des Bodenquerträgers 7 angelenkt sind. An jedem Sekundärknotenpunkt K7’ ist ein weiteres inneres Strukturelement 17 angelenkt, das den Sekundärknotenpunkt K7’ mit dem Knotenpunkt K8 verbindet, an dem der Vorbaulängsträger 5 mit dem Spritzwandquerträger 8 verbunden ist.
Auf diese Weise können Kräfte, die durch den Vorbaulängsträger 5 eingeleitet werden, durch das zusätzliche innere Strukturelement 17 über den Sekundärknotenpunkt K7’ in den sekundären Längsträger 16 übertragen werden. Die Karosserieanordnung kann an dieser Stelle größere Kräfte aufnehmen als dann, wenn Kräfte nur von dem aus dem Stand der Technik bekannten „primären“ Längsträger aufgenommen werden müssten.
3 ist eine perspektivische Darstellung einer selbsttragenden Karosserieanordnung 1. Die in den vorherigen Figuren schematisch dargestellten Längs- und Querträger sowie die seitlichen Strukturelemente sind bei diesem Ausführungsbeispiel als karosserietypische Blechelemente ausgebildet. Der grundsätzliche Aufbau entspricht dem Ausführungsbeispiel der 2. Alle Bauteile, die in dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 enthaltenen sind, sind daher in 3 mit den gleichen Bezugszeichen vermerkt.
Bezugszeichenliste

1: Karosserieanordnung
2: Fahrgastzelle
3: Fahrzeugvorbau
4: Längsträger
5: unterer Vorbaulängsträger
6: oberer Vorbaulängsträger
7: Bodenquerträger
8: Spritzwandquerträger
9: Armaturenquerträger
10: oberer Frontscheibenquerträger
11: A-Säulenelement
12: unteres seitliches Strukturelement
13: oberes seitliches Strukturelement
14: seitliches Strukturelement
15: Frontquerträger
16: sekundärer Längsträger
17: inneres Strukturelement
K7: Knotenpunkt
K7’: Knotenpunkt
K8: Knotenpunkt
K9: Knotenpunkt
T1: untere Trapezstruktur
T2: obere Trapezstruktur

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

US 6705670 [0003]

Claims

Karosserieanordnung (1) aus Längs- und Querträgern, die an Knotenpunkten (K7, K7’, K8, K9) mit weiteren seitlichen Strukturelementen verbunden sind, so dass eine Fahrgastzelle (2) sowie ein Fahrzeugvorbau (3) gebildet sind, mit an der Unterseite der Fahrgastzelle (2) vorgesehenen Längsträgern (4) sowie mit an dem Fahrzeugvorbau (3) angeordneten Vorbaulängsträgern (5, 6), mit der Maßgabe, dass ein Frontbereich der Fahrgastzelle (2) einen Bodenquerträger (7), einen Spritzwandquerträger (8), einen Armaturenquerträger (9) sowie seitlich angeordnete A-Säulenelemente (11) aufweist, wobei der Bodenquerträger (7) gemeinsam mit dem Spritzwandquerträger (8) und gemeinsam mit zwei der seitlichen Strukturelemente (12) eine untere Trapezstruktur (T1) bildet, und wobei der Spritzwandquerträger (8) gemeinsam mit dem Armaturenquerträger (9) und gemeinsam mit zwei der übrigen seitlichen Strukturelemente (13) eine obere Trapezstruktur (T2) ausbildet, so dass der Raum zwischen der oberen Trapezstruktur (T1) und der unteren Trapezstruktur (T2) den Fußraum der Fahrgastzelle (2) bildet, und wobei je einer der Vorbaulängsträger (5) an einem Knotenpunkt (K8) des Spritzwandquerträgers (8) angelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das seitlich angeordnete Strukturelement (13) der oberen Trapezstruktur (T2) auf jeder Karosserieseite so angeordnet ist, dass der Knotenpunkt (K8) des Spritzwandquerträgers (8) mit dem Knotenpunkt (K9) des Armaturenquerträgers (9) verbunden ist.
Karosserieanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Boden der Fahrgastzelle (2) zusätzliche sekundäre Längsträger (16) vorgesehen sind, dass die sekundären Längsträger (16) an Sekundärknotenpunkten (K7’) des Bodenquerträgers (7) angelenkt sind, und dass an jedem Sekundärknotenpunkt (K7’) des Bodenquerträgers (7) ein weiteres Strukturelement (17) angelenkt ist, das diesen Sekundärknotenpunkt (K7’) mit jenem Knotenpunkt (K8) verbindet, an dem der Vorbaulängsträger (5) mit dem Spritzwandquerträger (8) verbunden ist.
Karosserieanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzwandquerträger (8) und das seitlichen Strukturelemente (13) als Schalenelemente ausgeführt und mit einer Spritzwand verbunden sind.