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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug,
insbesondere ein Personenkraftfahrzeug, mit einer selbsttragenden,
einen zur Aufnahme von Insassen geeigneten Innenraum ausbildenden
Fahrzeugkarosserie mit einem Fahrzeugdach, einer Fahrzeugbasis mit
einem Fahrzeugboden sowie Fahrzeugdach und Fahrzeugbasis verbindenden
Stützelementen, sowie
ein zur Herstellung eines derartigen Kraftfahrzeugs geeignetes Verfahren
und eine dabei verwendbare Baueinheit.
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Ein gattungsgemäßes, viertüriges Kraftfahrzeug wird in
der Druckschrift
DE
100 56 298 A1 offenbart. Die Ganzstahl-Karosserie besteht
aus einer Fahrzeugbasis, welche insbesondere die Bodengruppe sowie
Motor- und Kofferraum umfaßt,
sowie einem Fahrzeugdach. Dach und Basis des Fahrzeugs sind über seitliche
Stützelemente
in Form der A-, B- und C-Säule
unter Ausbildung eines Fahrzeuginnenraums miteinander verbunden,
der unter anderem die Fahrzeugsitze aufnimmt. Die B-Säule dient
ferner zur Anlenkung der hinteren Fahrzeugtüren und trennt damit die Einstiegsöffnungen
für Front- und
Heckinsassen.
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Die vorderen Fahrzeugsitze sind üblicherweise
längsverschieblich
am Fahrzeugboden befestigt, während
die hinteren Sitze zusätzlich
im Bereich der C-Säule
an den seitlichen Karosseriestrukturen verankert werden. Die Sitze
werden dabei einzeln nach der Fertigung der Karosserie in den Fahrzeuginnenraum
eingebracht.
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Ein Fahrzeug mit einem im Innenraum
angeordneten, säulenartigen
Bauteil ist aus der Patentschrift
DE 195 45 591 C1 bekannt. In diesem Dokument
wird eine Karosseriestruktur für
einen Reisebus beschrieben, dessen bankartig nebeneinander angeordnete
Sitze entweder mittels einer Tragkonsole ausschließlich an
der inneren Seitenwand der Karosserie oder einerseits punktuell
an der inneren Seitenwand und andererseits mittels einer Haltestange
am Fahrzeugdach befestigt sind. Die Haltestange verläuft in letztgenanntem
Fall vertikal vom Fahrzeugdach zwischen die Sitze.
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Derartige Sitzanordnungen sind bei öffentlichen
Personenbeförderungsmitteln
allgemein üblich. Die
Haltestangen sind so dimensioniert, dass sie den Fahrzeugsitzen
sowie sich an den Haltestangen sichernden stehenden Fahrgästen zwar
ausreichenden Halt geben, jedoch keinen signifikanten Beitrag zur
Stabilität
der Fahrzeugkarosserie leisten. In Personenkraftwagen mit selbsttragender
Karosserie finden derartige Haltestangen keine Anwendung.
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Aus der Druckschrift
DE 197 36 107 ist ferner ein Großraumfahrzeug
bekannt, dessen Haltestangen sich vom Fahrzeugdach im Bereich des
Mittelgangs seitlich an den Sitzbänken vorbei zum Fahrzeugboden
erstrecken und mit den Sitzrücklehnen verbunden
ist. Diese Anordnung bietet sich für Busse, Bahnwagons oder dergleichen
an, da stehende Fahrgäste
einen besonders günstigen
Zugriff auf die Haltestangen erhalten. Die Sitzbank ist ihrerseits über eine
Stützkonsole
mit dem Fahrzeugboden verbunden.
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Auch diese Ausbildung ist für die Anwendung in
Personenkraftwagen ungeeignet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Kraftfahrzeug mit einer selbsttragenden Karosserie mit einem innovativen
Innenraumkonzept anzubieten, das insbesondere den Raum unter bzw.
zwischen des Sitzen nutzbar macht und die Verwendung vormontierter
Baugruppen mit hohem Vorfertigungsgrad ermöglicht.
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Lösung
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
sich mindestens ein Stützelement
innerhalb des Innenraums vom Fahrzeugdach zum Fahrzeugboden erstreckt.
Ein Teil der zwischen Fahrzeugdach und Fahrzeugboden wirkenden Kräfte wird somit
unmittelbar über
dieses Stützelement übertragen,
wodurch die seitlichen Säulen
der Fahrzeugkarosserie (A-, B- oder C-Säule)
entlastet werden.
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Vorzugsweise ist das genannte Stützelement im
Bereich der Rückenlehne
der vorderen Fahrzeugsitze sowie mittensymmetrisch in der mittleren
vertikalen Längsebene
des Fahrzeugs angeordnet.
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Nach einer ersten besonderen Ausführung ist
das genannte Stützelement
säulenartig
ausgebildet und im Wesentlichen vertikal ausgerichtet. In diesem
Fall kann es mit Konsolen zur Anbringung von Fahrzeugsitzen ausgestattet
werden, die Mittel zur Längs-
oder Höhenverstellung
der Fahrzeugsitze aufweisen oder ihrerseits gegenüber dem
Stützelement
verlagerbar ausgebildet werden können.
Alternativ kann die tragende Struktur der Fahrzeugsitze als integraler
Bestandteil des mindestens einen Stützelements ausgebildet werden.
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Vorzugsweise ist an dem mindestens
einen Stützelement
ein im Wesentlichen horizontal verlaufender Holm zur Anordnung von
Sicherheitseinrichtungen, insbesondere von Kopfstützen und/oder
Sicherheitsgurten angeordnet.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausbildung der Erfindung ist an dem mindestens einen Stützelement
wenigstens ein weiterer, entgegen der Fahrtrichtung ausgerichteter
Fahrzeugsitz angeordnet. Insbesondere kann der Innenraum zwei beidseits
der Stützeinrichtung
angeordnete, entgegen der Fahrtrichtung ausgerichtete Fahrzeugsitze
aufweisen. Somit sind beispielsweise bei einer Limousine alle im
Fahrzeuginnenraum vorgesehenen Sitze an dem Stützelement verankerbar.
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Zur Verbesserung der Sicherheit des
Fahrzeugs kann ferner vorgesehen werden, dass das Stützelement
zumindest bereichsweise infolge unfallbedingter Überlast plastisch deformierbar
ist. Dabei wird ein Teil der kinetischen Energie, die beispielsweise
infolge eines Überschlags
auf das Fahrzeugdach einwirkt, durch plastische Verformung umgewandelt.
Selbstverständlich
darf sich die Fahrgastzelle nicht in insassengefährdender Weise verkleinern.
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Die Befestigung des mindestens einen
Stützelements
erfolgt vorzugsweise an Tragholmen der Karosseriestruktur, die im
Wesentlichen horizontal in Fahrzeugdach und/oder Fahrzeugboden von
einer zur anderen Fahrzeugseite erstrecken. Diese können im
einfachsten Fall einen Querholm ausbilden, sind jedoch vorzugsweise
kreuzartig ausgeführt,
wobei das durch Verschrauben oder Verschweißen im Kreuzungsbereich angebunden
wird.
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Die Fahrzeugkarosserie kann durch
das erfindungsgemäß eingebrachte,
den Kraftfluß günstig beeinflussende
Stützelement
an mindestens einer Seitenfläche
zwei Fahrzeugtüren
aufweist, welche unmittelbar miteinander verriegelbar sind, wobei
auf eine ansonsten übliche
B-Säule
zwischen den Türen verzichtet
wird.
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Insbesondere ein derart gestaltetes
Kraftfahrzeug läßt sich
erfindungsgemäß dadurch
herstellen, dass in einem ersten Fertigungsprozeß eine Fahrzeugkarosserie mit
einer Fahrzeugbasis gefertigt wird, in einem anderen Fertigungsprozeß eine Baueinheit
aus mindestens einem Stützelement
und Fahrzeugsitzen montiert und nachfolgend diese Baueinheit derart
in den Innenraum der Fahrzeugkarosserie eingefügt wird, dass sich mindestens
ein Stützelement
innerhalb des Innenraums vom Fahrzeugdach zum Fahrzeugboden erstreckt.
Das Fahrzeugdach kann entweder bereits im ersten Fertigungsprozeß mit der
Fahrzeugbasis verbunden werden oder zunächst im anderen Fertigungsprozeß an die
Baueinheit montiert und erst nach deren Einsetzen in den Innenraum
Bestandteil der Fahrzeugkarosserie werden.
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Durch den Verzicht auf die herkömmliche B-Säule steht
nach dem Öffnen
der entgegengesetzt schwenkbar an der Karosserie angelenkten Fahrzeugtüren eine
große
Montageöffnung
zur Verfügung,
die auch das Einführen
von Baueinheiten ermöglicht,
die nicht nur mit den Vordersitzen, sondern auch mit den entgegen
der Fahrtrichtung ausgerichteten Rücksitzen versehen sind.
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Vorzugsweise wird die Baueinheit
vor dem Einfügen
in den Innenraum mit weiteren Ausstattungsteilen, insbesondere Kopfstützen und/oder
Sicherheitsgurten versehen wird. Gegebenenfalls kann sogar der Dachhimmel
bereits am Stützelement
vormontiert werden.
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Die Figuren stellen beispielhaft
und schematisch verschiedene Ausführungen der Erfindung dar.
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Es zeigen:
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1 ein
Kraftfahrzeug nach einer ersten Ausführung der Erfindung in seitlicher
Ansicht (ohne Türen)
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2 das
Fahrzeug nach 1 im Querschnitt
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3 eine
Seitenansicht dieses Kraftfahrzeugs mit geschlossenen Türen
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4 eine
perspektive Ansicht des Innenraums und der Dachstruktur eines entsprechend 1 bis 3 ausgebildeten Fahrzeugs
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5 ein
Kraftfahrzeug nach einer weiteren Ausführung der Erfindung in seitlicher
Ansicht (ohne Türen)
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6 das
Fahrzeug nach 4 im Querschnitt
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Der in 1 und 2 dargestellte Personenkraftwagen
besitzt eine selbsttragende Fahrzeugkarosserie 1, die im
Wesentlichen aus dreidimensional verformten, miteinander verschweißten Blechhalbzeugen
gefertigt ist (Ganzstahl- bzw. Ganzmetall-Karosserie). Die Fahrzeugkarosserie 1 weist
eine Fahrzeugbasis 2 mit einem Fahrzeugboden 3 sowie
ein Fahrzeugdach 4 auf, die über seitlich entlang der Windschutzscheibe 5 sowie
der Heckscheibe 6 verlaufende Stützelemente 7, 7' unter Ausbildung
eines Innenraums 8 zur Aufnahme der Fahrzeuginsassen miteinander
verbunden sind.
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Im Innenraum 8 ist mittensymmetrisch
zur mittleren vertikalen Längsebene 9 des
Fahrzeugs ein weiteres, säulenartiges
Stützelement 10 angeordnet, dass
sich senkrecht vom Fahrzeugboden 3 zum Fahrzeugdach 4 erstreckt
und mit beiden verbunden ist. In seitlicher Ansicht verläuft dieses
Stützelement 10 etwa
mittig durch den Innenraum 8.
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Das Stützelement 10 ist oberhalb
des Fahrzeugbodens 3 mit einem horizontal, quer zur Fahrtrichtung
ausgerichteten Querholm 11 ausgestattet, der sich im Wesentlichen über die
gesamte Breite des Innenraums 8 erstreckt und mit gabelartig
nach vorne ragenden Konsolen 12 versehen ist. Auf diesen
sind die Sitzteile 13 der nach vorne ausgerichteten Fahrzeugsitze 14 für die Frontinsassen
längs- und
höhenverstellbar
angeordnet. Das Sitzteil 13 ist seinerseits neigungsverstellbar
mit der Rückenlehne 15 des
Fahrzeugsitzes 14 verbunden. Das Stützelement 10 verläuft dabei
im Bereich der beiden Rückenlehnen 15 annähernd zwischen
diesen hindurch.
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Unterhalb des Fahrzeugdachs 4 weist
das Stützelement 10 einen
weiteren, parallel zum Querholm 11 verlaufenden Holm 16 auf,
an dem Kopfstützen 17 sowie
endseitig die Aufrollvorrichtungen 18 von Dreipunkt-Sicherheitsgurten
befestigt sind.
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Die Rücksitze 19 sind in
herkömmlicher
Weise unmittelbar am Fahrzeugboden 3 befestigt.
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Der Raum zwischen Fahrzeugboden 3 und den
Sitzteilen 13 der vorderen Fahrzeugsitze 14 im Wesentlichen
frei von Einbauten und steht als Fußraum für die rückwärtigen Insassen oder über die
gesamte Fahrzeugbreite als Stauraum für Ladegut, beispielsweise für Langgut,
zur Verfügung.
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Die vorderen Fahrzeugtüren 20 sind,
wie aus 3 ersichtlich,
an ihrer vorderen vertikalen Kante 21 über Gelenke 22 mit
der Fahrzeugkarosserie 1 verbunden, während die hinteren Fahrzeugtüren 23 an
ihren hinteren senkrechten Kante 24 in Gelenken 25 aufgehängt sind.
Die vordere Fahrzeugtür 20 und hintere
Fahrzeugtür 23 einer
Seitenfläche
der Fahrzeugkarosserie 1 sind im Bereich ihrer gemeinsamen Kante 26 unmittelbar
miteinander verriegelbar, wobei nach dem Öffnen beider Türen eine
sich nahezu über die
gesamte Länge
des Innenraums 8 erstreckende Einstiegsöffnung entsteht.
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4 zeigt
einen Blick in den Innenraum 8 eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,
wobei das äußere Blech
des Fahrzeugsdachs 4 transparent gehalten ist. Zur Versteifung
ist das Fahrzeugdach oberhalb der Windschutzscheibe 5 sowie
der Heckscheibe 6 mit horizontalen, quer zur Fahrtrichtung verlaufenden
Querträgern 27, 27' versehen, welche die
längs verlaufenden
Dachkanten 28 der Fahrzeugkarosserie 1 miteinander
verbinden. In den so erzeugten viereckigen Rahmen sind kreuzartig
ausgebildete Tragholme 29 eingelassen, an deren Schnittpunkt 30 das
obere Ende des Stützelementes 10 mit dem
Fahrzeugdach 4 verbunden ist.
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Eine ähnliche Struktur findet sich
ferner im Fahrzeugboden 3 und dient zur Anbindung des unteren
Endes des Stützelements 10.
Dieses ist ferner mit einem teleskopierbaren, aber feststellbaren
Bereich 31 versehen, mittels dessen die Länge des Stützelements 10 vorübergehend
verringert werden kann. Ferner kann sich der teleskopierbare Bereich infolge
unfallbedingter Überlast
plastisch verformen.
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Bei der Herstellung eines derartigen
Fahrzeugs wird einerseits eine Fahrzeugkarosserie 1 mit einer
Fahrzeugbasis 2 und einem Fahrzeugdach 4 gefertigt,
die über
herkömmliche
seitliche Stützelemente 7, 7' miteinander
verbunden werden. Die so entstandene Struktur kann der späteren Benutzung entsprechend
bereits ausreichend steif ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die
Fahrzeugkarosserie 1 zur Reduzierung ihres Gewichts zu
diesem Zeitpunkt aber nur geeignet, die nachfolgenden Montageschritte
zu überstehen.
Gegebenenfalls kann die Verwendung einer vorübergehend angelegten, versteifenden Hilfseinrichtung
erforderlich werden. Ferner können bereits
die vorderen und hinteren Fahrzeugtüren 20, 23 angebracht
und die Karosserie tauchlackiert werden. Anschließend kann
der Innenraum 8 mit Ausstattungsteilen wie Dachhimmel,
Türverkleidungen und
Cockpit versehen werden.
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In einem anderen Fertigungsprozeß wird eine
Baueinheit aus dem metallischen Stützelement 10, Holm 16 mit
Kopfstützen 17 und
Aufrollvorrichtungen 18 sowie Querholmen 11 mit
Konsolen 12 und Fahrzeugsitzen 14 montiert.
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Nachfolgend wird die so geschaffene
Baueinheit in den Innenraum 8 der Fahrzeugkarosserie 1 eingefügt und mit
dieser im Bereich von Fahrzeugboden 3 und Fahrzeugdach 4 verschraubt.
Die im Ausführungsbeispiel
gewählte
Anordnung der Fahrzeugtüren 20, 23 ermöglicht dabei
das Einbringen großvolumiger
Baueinheiten, deren Höhe
vorübergehend durch
Zusammenschieben des teleskopierbaren Bereichs 31 verringert
werden kann. Dieser kann ferner zum Ausgleich fertigungsbedingter
Toleranzen dienen.
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Bei einer entsprechenden Reduzierung
des Ausstattungsgrads der Baueinheit ist es natürlich möglich, diese bereits vor der
Lackierung in den Innenraum 8 einzusetzen und das Stützelement 10 mit der
Fahrzeugkarosserie 1 zu verschweißen. Anschließend werden
die Fahrzeugkarosserie 1 und die Baueinheit gemeinsam lackiert
und nachfolgend mit ihrer endgültigen
Ausstattung versehen.
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Bei der Ausführung nach 5 und 6 sind die
Rücksitze 19 entgegen
der Fahrtrichtung ebenfalls am Stützelement 10 angebracht.
Die metallischen, tragendem Strukturen 32 der Rückenlehnen 15 der
vorderen Fahrzeugsitze 14 wie der Rücksitze 19 sind dabei
integraler Bestandteil des Stützelements 10 und
dient somit gleichfalls der Übertragung von
Kräften
zwischen Fahrzeugdach 4 und Fahrzeugboden 3. Eine
Anpassung an die Größe des Fahrers
kann in diesem Fall beispielsweise durch Verlagerung von Lenkrad
und Pedalerie erfolgen.
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Der Raum zwischen den Rückenlehnen 15 der
vorderen Fahrzeugsitze 14 und der Rücksitze 19 kann erneut
für den
Transport von beispielsweise langgestrecktem Ladegut genutzt werden.
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- 1
- Fahrzeugkarosserie
- 2
- Fahrzeugbasis
- 3
- Fahrzeugboden
- 4
- Fahrzeugdach
- 5
- Windschutzscheibe
- 6
- Heckscheibe
- 7
- Stützelement
- 8
- Innenraum
- 9
- mittlere
vertikale Längsebene
- 10
- Stützelement
- 11
- Querholm
- 12
- Konsole
- 13
- Sitzteil
- 14
- Fahrzeugsitz
- 15
- Rückenlehne
- 16
- Holm
- 17
- Kopfstütze
- 18
- Aufrollvorrichtung
- 19
- Rücksitz
- 20
- vordere
Fahrzeugtür
- 21
- Kante
(von 20)
- 22
- Gelenk
- 23
- hintere
Fahrzeugtür
- 24
- Kante
(von 23)
- 25
- Gelenk
- 26
- Kante
- 27
- Querträger
- 28
- Dachkante
- 29
- Tragholm
- 30
- Schnittpunkt
- 31
- teleskopierbarer
Bereich
- 32
- tragende
Struktur