DE19638003C2 - Karosserietragstruktur für einen Nutzkraftwagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Karosserietragstruktur für einen Nutzkraftwagen, insbesondere einen Niederflur-Omnibus, mit einem Fahrzeugboden, der eine sandwichförmige Bodenplattenstruktur aufweist, die in ihren den gegenüberliegenden Seitenwänden der Karosserietragstruktur zugeordneten seitlichen Bereichen unter Energieaufnahme deformierbar ist und mit diesen seitlichen Be­ reichen an seitlichen Längskonsolen des Fahrzeugbodens festleg­ bar ist.

Eine Karosserietragstruktur für einen Nutzkraftwagen, insbeson­ dere einen Omnibus, ist aus der EP 0 628 470 A1 bekannt. Die be­ kannte Karosserietragstruktur weist einen Fahrzeugboden auf, der eine sandwichförmige Bodenplattenstruktur aufweist, die an ihren gegenüberliegenden Längsseiten an seitenwandfesten Längskonsolen befestigt ist. Die seitlichen Längskonsolen sind jeweils auf der Innenseite der zugeordneten Seitenwand der Karosserietragstruk­ tur angeordnet.

Die DE 44 06 129 A1 offenbart eine Karosserietragstruktur für ein Kraftfahrzeug, bei der bei einem Seitenaufprall auch auf der dem Seitenaufprall gegenüberliegenden Fahrzeugseite befindliche Deformationsbereiche für einen entsprechenden Energieabbau herangezogen werden. Die Kraftübertragung erfolgt durch deformati­ onssteife Druckstangen, die an ihren freien Enden jeweils durch rammbockartige Querträger miteinander verbunden sind.

Aus der DE 39 28 869 A1 oder der GB 1 583 852 war es bekannt, die Fahrgastzelle im Bereich der Vordersitze zu versteifen und ergänzend in den jeweiligen Seitentüren energieabsorbierende De­ formationselemente für einen unmittelbar nach dem Seitenaufprall erfolgenden ersten Energieverzehr vorzusehen. Das jeweils dem Unfallgegner gegenüberliegende, energieabsorbierende Deformati­ onsteil nimmt an der energieabsorbierenden Gesamtwirkung nicht teil, da keine seitlich von außen wirkenden Gegenkräfte vorhan­ den sind, die ein entsprechendes Zusammendrücken bewirken könn­ ten.

Die DE 42 08 408 C2 offenbart eine Karosserietragstruktur, bei der ein Zugelement vorgesehen ist, um bei einer Aufprallbelas­ tung aus einer beliebigen Richtung die gesamte Fahrgastzelle durch entsprechende Deformation der hohlprofilförmigen Träger­ bauteile zur Energieabsorption mit heranzuziehen. Dazu ist das Zugelement geschlossen und räumlich über mehrere Umlenkungen verlegt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Karosserietragstruktur der eingangs genannten Art zu schaffen, die im Hinblick auf Seiten­ aufprallbelastungen einen verbesserten Insassenschutz bildet.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Bodenplattenstruktur über ihre Breite in drei als Verbund zusammengefügte Teilberei­ che unterteilt ist, die sich aus einem zentralen, deformations­ steifen Tragstrukturbereich sowie aus zwei den Tragstrukturbe­ reich zu beiden Seiten flankierenden, energieabsorbierend defor­ mierbaren Deformationsstrukturbereichen zusammensetzen, und dass Zugmittel vorgesehen sind, die mit identischen Zugkräften be­ lastet und für beide Fahrzeugseiten wechselseitig wirksam ange­ ordnet sind, wobei die Zugmittel sich quer zur Fahrzeuglängsachse durch die Bodenplattenstruktur erstrecken und einander ge­ genüberliegend derart kraftübertragend an den gegenüberliegenden seitlichen Bereichen sowie an den gegenüberliegenden Seitenwän­ den festgelegt sind, dass bei einer Seitenaufprallbelastung ein Teilbetrag der Stoßenergie von dem der Aufprallzone benachbarten Seitenbereich auf den gegenüberliegenden Seitenbereich übertra­ gen wird. Somit wird der mit dem Seitenaufprall nicht direkt be­ teiligte Bereich der Karosserietragstruktur mit der Aufprallzone gekoppelt und ebenfalls zur energieabsorbierenden Deformation herangezogen. Die durch die Karosserietragstruktur absorbierte Stoßenergie wird durch die erfindungsgemäße Lösung somit wesent­ lich erhöht, wodurch sich ein verbesserter Insassenschutz bei Seitenaufprallbelastungen ergibt. Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich insbesondere für den Einsatz bei Niederflur-Omni­ bussen, deren Fahrzeugboden sich etwa auf Höhe der Aufprallzone und damit insbesondere der Stoßfänger anderer Kraftfahrzeuge er­ streckt. Dies ist eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung für die Anordnung der erfindungsgemäßen Übertragungsmittel, da je­ weils in den gegenüberliegenden seitlichen Bereichen der Boden­ plattenstruktur definierte Verformungsabschnitte gebildet wer­ den. Der zentrale, deformationssteife Tragstrukturbereich ge­ währleistet, dass die Bodenplattenstruktur nicht über die gesam­ te Breite - abhängig von der Höhe der auftretenden Seitenauf­ prallbelastung - zusammengeschoben wird, sondern dass auf Höhe des zentralen Tragstrukturbereiches ein ausreichender Überle­ bensraum für Fahrzeuginsassen bestehen bleibt.

In Ausgestaltung der Erfindung sind die Zugmittel als Zugbänder gestaltet, die in deformationssteifen, in der Bodenplattenstruk­ tur integrierten Führungsrohren geführt und an jeweils einem Stirnende der Führungsrohre für eine Festlegung an der jeweili­ gen seitlichen Längskonsole umgelenkt sind. Durch die Führungs­ rohre wird eine definierte Führung der Zugbänder quer durch die Bodenplattenstruktur erzielt. Die quer verlaufenden, stabilen Führungsrohre versteifen zudem die gesamte Bodenplattenstruktur in einer horizontalen Ebene und verhindern somit bei einer Sei­ tenaufprallbelastung ein Ausknicken der Bodenplattenstruktur nach oben oder nach unten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die Führungsrohre auf Höhe der Übergänge zwischen dem Tragstrukturbereich und den Deformationsstrukturbereichen jeweils einen Stützbund zur defor­ mationssteifen Stabilisierung des zentralen Tragstrukturberei­ ches auf. Durch diese Ausgestaltung wird der zentrale Tragstruk­ turbereich während eines Seitenaufpralls entlastet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Zugbelastung der Zugbänder auf die Festigkeit der Seitenwände abgestimmt. Dadurch wird gewährleistet, dass in jedem Fall die entsprechenden Stoß­ kräfte des seitlich aufprallenden Unfallgegners in den Fahrzeug­ boden übertragen werden, so dass die definierte Verformung und der definierte Energieabbau stattfinden kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Zugbänder und die Führungsrohre aus Faserverbund-Kunststoffen hergestellt. Diese Materialien sind für die erfindungsgemäße Lösung besonders geeignet, da sie eine hohe Festigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht gewährleisten.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nachfolgend ist ein bevorzugtes Ausführungsbei­ spiel der Erfindung beschrieben und anhand der Zeichnungen dar­ gestellt.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil einer Ausfüh­ rungsform einer erfindungsgemäßen Karosserietragstruktur auf Höhe ihres Fahrzeugbodens,

Fig. 2 eine teilweise aufgebrochene Draufsicht auf den Fahrzeug­ boden nach Fig. 1,

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt des Fahrzeugbodens nach Fig. 2,

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Fahrzeugboden ähnlich Fig. 1 in etwas vergrößerter Darstellung,

Fig. 5 einen Schnitt durch den Fahrzeugboden nach Fig. 4 entlang der Schnittlinie V-V in Fig. 4,

Fig. 6 einen Schnitt durch den Fahrzeugboden nach Fig. 4 auf Hö­ he der Schnittlinie VI-VI in Fig. 4,

Fig. 7 einen Schnitt durch die Karosserietragstruktur nach Fig. 4 auf Höhe der Schnittlinie VII-VII in Fig. 4,

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Karosserietragstruktur nach Fig. 2, jedoch in ihrem deformierten Zustand, und

Fig. 9 einen Querschnitt durch die Karosserietragstruktur nach Fig. 1, ebenfalls in ihrem deformierten Zustand.

Ein Nutzkraftwagen in Form eines Niederflur-Omnibusses weist ge­ mäß den Fig. 1 bis 9 einen Fahrzeugboden (1) auf, der etwa auf Höhe einer Aufprallzone eines seitlich aufprallenden Unfallgegners zwischen zwei Seitenwänden (2) der Karosserietragstruktur gehalten ist. In den Fig. 1 bis 9 ist die Anbindung des Fahr­ zeugbodens (1) jeweils lediglich im Bereich einer Seitenwand (2) dargestellt. Die Anbindung an die gegenüberliegende, nicht dar­ gestellte Seitenwand ist jedoch symmetrisch dazu und somit funk­ tionell identisch gestaltet. Der Fahrzeugboden (1) weist eine Bodenplattenstruktur auf, die in drei Teilbereiche unterteilt ist. Ein mittlerer Teilbereich stellt einen zentralen Tragstruk­ turbereich (10) dar, der sandwichplattenförmig gestaltet ist. Auf beiden Seiten ist der zentrale Tragstrukturbereich (10) mit­ tels eines als Doppel-T-Träger ausgebildeten Randlängsprofiles (12) an jeweils einen seitlichen Deformationsstrukturbereich (11) angeschlossen, wobei die beiden Deformationsstrukturberei­ che (11) und der zentrale Tragstrukturbereich (10) einen stabi­ len Verbund bilden. Auch die Deformationsstrukturbereiche (11) sind Teilbereiche der Bodenplattenstruktur und sind ebenfalls sandwichplattenförmig gestaltet. Die beiden Deformationsstruk­ turbereiche (11) auf jeder Seite der Bodenplattenstruktur weisen jeweils einen unter Energieaufnahme deformierbaren Schaumkern auf, der oben und unten durch ein Deckblech abgedeckt ist.

Die gesamte Bodenplattenstruktur ist an ihren gegenüberliegenden seitlichen Längskanten zwischen zwei Längskonsolen (5) gehalten, von denen in den Fig. 1 bis 9 lediglich die Längkonsole (5) auf einer Seite der Karosserietragstruktur dargestellt ist. Jede der beiden Längskonsolen (5) ist über mehrere Trägerblöcke (4) fest mit vertikalen Seitenwandsäulen (9) der jeweiligen Seitenwand (2) verbunden. Jede Längskonsole (5) weist außerdem eine Aufnah­ me zur Halterung eines Tragarmes (7) einer Doppelsitzanordnung (6) auf, wobei die Doppelsitzanordnung (6) mittels eines weite­ ren horizontalen Tragarmes (8) an einem über die Fahrzeuglänge in der Seitenwand (2) verlaufenden Sitzlängsträger (3) gehalten ist. Die vertikalen Seitenwandsäulen (9), die Trägerblöcke (4) sowie die jeweils zugeordnete Längskonsole (5) weisen die glei­ che Festigkeit auf, so daß bei einem Seitenaufprall keine unde­ finierten Deformationen dieser einzelnen Teile der Seitenwand (2) auftreten. Die Energieaufnahme der Stoßenergie bei einem Seitenaufpall erfolgt vielmehr in dem jeweils benachbarten De­ formationsstrukturbereich (11).

Erfindungsgemäß ist zur Erhöhung der aufnehmbaren Stoßenergie im Fahrzeugboden (1) auch der gegenüberliegende, von der Aufprall­ zone entfernt liegende Deformationsstrukturbereich (11) an den zur Aufprallzone benachbarten Deformationsstrukturbereich (11) gekoppelt. Dazu sind dem Fahrzeugboden (1) nachfolgend näher be­ schriebene Übertragungsmittel zugeordnet, die die auftretende Stoßenergie durch den zentralen Tragstrukturbereich (10) hin­ durch zu dem von der Aufprallzone abliegenden Deformationsstruk­ turbereich (11) hin übertragen. Über die Länge des Fahrzeugbo­ dens (1) verteilt sind mehrere in gleichmäßigen Abständen zuein­ ander angeordnete Führungsrohre (13) vorgesehen, die sich quer zur Fahrzeuglängsachse durch die gesamte Bodenplattenstruktur sowie durch die Längskonsolen (5) hindurch erstrecken. Die Füh­ rungsrohre (13) sind aus einem Faserverbund-Kunststoff herge­ stellt und weisen eine hohe Stabilität und Deformationssteifig­ keit auf. Die Führungsrohre (13) verlaufen horizontal innerhalb der Schaumkerne des zentralen Tragstrukturbereiches (10) sowie der Deformationsstrukturbereiche (11). Zur Hindurchführung der Führungsrohre (13) durch die Randlängsprofile (12) und die seit­ lichen Längskonsolen (5) sind in diesen entsprechende Durch­ trittsbohrungen vorgesehen.

Auf die gegenüberliegenden Stirnenden jedes Führungsrohres (13) ist jeweils eine Führungsbuchse (14) aus Kunststoff aufgeschoben und fest mit dem Außenmantel des jeweiligen Führungsrohres (13) verklebt. Die Führungsbuchsen (14) bilden daher mit den jeweili­ gen Führungsrohren (13) eine unlösbare Einheit. Die Führungs­ buchsen (14) erstrecken sich in ihrem koaxial auf die Führungs­ rohre (13) aufgeschobenen und fixierten Zustand von dem jeweili­ gen Randlängsprofil (12) durch den gesamten Deformationsstruk­ turbereich (11) sowie durch die jeweilige seitliche Längskonsole (5) hindurch. An ihrem Fußende weist jede Führungsbuchse (14) einen Stützbund (18) auf, der sich jeweils auf der dem zentralen Tragstrukturbereich (10) zugeordneten Innenseite des Verbindungssteges des als Doppel-T-Träger ausgebildeten Randlängspro­ files (12) abstützt. Durch diese Stützbünde (18) wird für den zentralen Tragstrukturbereich (10) eine quer zur Fahrzeuglängs­ richtung wirkende hohe Deformationssteifigkeit geschaffen. Da die Führungsrohre (13) sich durch die gesamte Bodenplattenstruk­ tur erstrecken, wird ein Ausknicken der Bodenplattenstruktur bei einer Seitenaufprallbelastung vertikal nach oben oder nach unten wirkungsvoll vermieden.

Koaxial zu den Führungsrohren (13), die jeweils auf Höhe eines Trägerblockes (4) und einer vertikalen Seitenwandsäule (9) ange­ ordnet sind, sind in dem jeweiligen Trägerblock (4) sowie der Seitenwandsäule (9) Durchtrittsbohrungen vorgesehen, die eine koaxiale Verschiebung des Führungsrohres (13) einschließlich der jeweiligen Führungsbuchse (14) bei einer Seitenaufprallbelastung in Fahrzeugquerrichtung ermöglichen.

Als eigentliche Übertragungsmittel zur Kopplung des von der Auf­ prallzone abliegenden Deformationsbereiches (11) an den zur Auf­ pallzone benachbarten Deformationsstrukturbereich (11) sind in jedem Führungsrohr (13) vier Zugbänder (15a, 15b, 15c, 15d) ge­ führt, die ebenfalls aus Faserverbund-Kunststoffen hergestellt sind. Wie aus den Fig. 5 bis 7 erkennbar ist, sind die Zugbänder (15a bis 15d) jeweils paarweise übereinander angeordnet, wobei jeweils zwei diagonal übereinander angeordnete Zugbänder (15b, 15c; 15a, 15d) einander funktionell zugeordnet sind. Jeweils zwei Zugbänder (15b, 15c; 15a, 15d) sind somit parallel zueinan­ der, aber schräg zueinander versetzt durch das jeweilige Füh­ rungsrohr (13) hindurchgeführt und an ihrem einen Ende mit Hilfe einer Befestigungsanordnung (17) an einer Außenseite der Seiten­ wandsäule (9) und damit an einer Außenseite der Seitenwand (2) befestigt. Die gegenüberliegenden Enden dieser Zugbänder (15b, 15c; 15a, 15d) sind auf der gegenüberliegenden Seite des zuge­ ordneten Führungsrohres (13, 14) aus diesen herausgeführt und im Bereich des Stirnendes (16) um die entsprechend gestaltete Stirnseite der Führungsbuchse (14) umgelegt und zu beiden Seiten der Führungsbuchse (14) an der Außenseite der Längskonsole (5) mit Hilfe von Befestigungselementen (20) befestigt. Das andere Paar von Zugbändern (15b, 15c; 15a, 15d) ist entsprechend entge­ gengesetzt durch das Führungsrohr (13) hindurchgeführt und am gegenüberliegenden Stirnende (16) aus diesem herausgeführt und um die Stirnseite der jeweiligen Führungsbuchse (14) umgelegt. Dieses andere Paar von Zugbändern (15b, 15c; 15a, 15d) ist ent­ sprechend auf der Außenseite der gegenüberliegenden Seitenwand­ säule (9) mit Hilfe einer korrespondierenden Befestigungsanord­ nung (17) befestigt. Alle vier Zugbänder (15a bis 15d) sind auf Zug belastet an der Längskonsole (5) einerseits und an der Sei­ tenwandsäule (9) andererseits befestigt, wobei die Zugkräfte (F) identische Beträge aufweisen und einander jeweils paarweise ent­ gegengerichtet sind. Die Zugkräfte der Zugbänder (15a bis 15d) sind somit im normalen Betriebszustand der Karosserietragstruk­ tur im Gleichgewicht zueinander. Die Zugkräfte der Zugbänder (15a bis 15d) sind in ihrer Höhe derart gewählt, daß sie exakt auf die Festigkeit der Seitenwände (2) abgestimmt sind, um zu­ verlässig eine Kopplung beider Deformationsstrukturbereiche (11) zur Energieaufnahme bei einer Seitenaufprallbelastung zu ermög­ lichen.

Sobald eine der beiden Seitenwände (2) der Karosserietragstruk­ tur durch einen Seitenaufprall belastet wird, werden die in der Aufprallzone befindlichen vertikalen Seitenwandsäulen (9) ein­ schließlich der zugeordneten Trägerblöcke (4) und der anschlie­ ßenden Längskonsole (5) unter Deformation des benachbarten De­ formationsstrukturbereiches (11) zur Fahrzeugmitte hin bewegt. Da gleichzeitig mit der Verschiebung der Seitenwandsäulen (9) auch die an der jeweiligen Seitenwandsäule (9) befestigten Zug­ bänder (15b und 15c) zur Fahrzeugmitte hin mitgewegt werden, wird durch die Umlenkung dieser Zugbänder (15b und 15c) auf der gegenüberliegenden Fahrzeugseite eine Deformation des gegenüber­ liegenden Deformationsstrukturbereiches unter gleichzeitiger zu­ sätzlicher Energieaufnahme erzielt. Durch die Deformation, d. h. Stauchung der Deformationsstrukturbereiche (11) quer zur Fahr­ zeuglängsrichtung schieben sich beide Seitenwände (2) zur Fahr­ zeugmitte hin nach innen, wodurch die Trägerblöcke (4) und die vertikalen Seitenwandsäulen (9) sich ebenfalls koaxial nach in­ nen über die Führungsrohre (13) bewegen. Der deformierte Zustand ist in den Fig. 8 und 9 dargestellt. Da der zentrale Tragstruk­ turbereich (10) durch die Stützbünde (18) der Führungsrohre (13) jeweils zur Fahrzeugaußenseite hin stabil und deformationssteif abgestützt ist, wird dieser Tragstrukturbereich (10) nicht de­ formiert, solange die gesamte Stoßenergie in den beiden seitli­ chen Deformationsstrukturbereichen (11) aufgenommen werden kann.

Claims (6)

1. Karosserietragstruktur für einen Nutzkraftwagen, insbeson­ dere einen Niederflur-Omnibus, mit einem Fahrzeugboden, der eine sandwichförmige Bodenplattenstruktur aufweist, die in ihren den gegenüberliegenden Seitenwänden der Karosserietragstruktur zuge­ ordneten seitlichen Bereichen unter Energieaufnahme deformierbar ist und mit diesen seitlichen Bereichen an seitlichen Längskon­ solen des Fahrzeugbodens festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplattenstruktur über ihre Breite in drei als Verbund zusammengefügte Teilbereiche unterteilt ist, die sich aus einem zentralen, deformationssteifen Tragstrukturbereich (10) sowie aus zwei den Tragstrukturbereich (10) zu beiden Seiten flankie­ renden, energieabsorbierend deformierbaren Deformations­ strukturbereichen (11) zusammensetzen, und daß Zugmittel (15a bis 15d) vorgesehen sind, die mit identischen Zugkräften bela­ stet und für beide Fahrzeugseiten wechselseitig wirksam angeord­ net sind, wobei die Zugmittel (15a bis 15d) sich quer zur Fahr­ zeuglängsachse durch die Bodenplattenstruktur (10, 11, 12) er­ strecken und einander gegenüberliegend derart kraftübertragend an den gegenüberliegenden seitlichen Bereichen (11, 5) sowie an den gegenüberliegenden Seitenwänden (2) festgelegt sind, daß bei einer Seitenaufprallbelastung ein Teilbetrag der Stoßenergie von dem der Aufprallzone benachbarten Seitenbereich (11) auf den ge­ genüberliegenden Seitenbereich (11) übertragen wird.

2. Karosserietragstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugmittel als Zugbänder (15a bis 15d) gestaltet sind, die in deformationssteifen, in der Bodenplattenstruktur (10, 11, 12) integrierten Führungsrohren (13) geführt und an jeweils einem Stirnende (16) der Führungsrohre (13) für eine Festlegung an der jeweiligen seitlichen Längskonsole (5) umgelenkt sind.

3. Karosserietragstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umlenkung der Zugbänder (15a bis 15d) Führungsbuchsen (14) auf die Stirnseiten der Führungsrohre (13) koaxial aufgesetzt und mit diesen unlösbar verbunden sind.

4. Karosserietragstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrohre (13) auf Höhe der Übergänge zwischen dem Tragstrukturbereich (10) und den Deformationsstrukturbereichen (11) jeweils wenigstens einen Stützbund (18) zur deformations­ steifen Stabilisierung des zentralen Tragstrukturbereiches (10) aufweisen.

5. Karosserietragstruktur nach wenigstens einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugbelastung der Zugbänder (15a bis 15d) auf die Festigkeit der Seitenwände (2, 4, 5, 9) abgestimmt ist.

6. Karosserietragstruktur nach wenigstens einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugbänder (15a bis 15d) und die Führungsrohre (13) aus Fa­ serverbund-Kunststoffen hergestellt sind.