DE19638005C2 - Karosserietragkonstruktion für einen Nutzkraftwagen - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Karosserietragkonstruktion für einen
Nutzkraftwagen, insbesondere für einen Niederflur-Omnibus, die
auf Höhe eines Fahrzeugbodens seitliche Längskonsolen aufweist,
zwischen denen eine insbesondere sandwichförmige Bodenstruktur
eingebettet ist.
Aus der EP 0 628 470 A1 ist eine Karosserietragkonstruktion für
einen Nutzkraftwagen bekannt, die einen aus einer sandwichförmi
gen Verbundplatte aufgebauten Boden aufweist. Der Boden ist zwi
schen seitliche Längskonsolen eingebettet, die an vertikale Sei
tenwandsäulen der Karosserietragkonstruktion angebunden sind.
Aus der DE 44 06 129 A1 war es bekannt, bei einem Kraftfahrzeug
auf gegenüberliegenden Seiten energieaufnehmende Deformations
strukturbereiche vorzusehen. Hierzu sind zwei einander überla
gerte, deformationssteife Tragstrukturrahmen vorgesehen, die pa
rallel zueinander verschiebbar sind. Diese beiden Tragstruktur
rahmen verschieben sich bei entsprechenden Aufprallbelastungen
zur entgegengesetzten Seite hin und deformieren dabei den je
weils gegenüberliegenden, energieaufnehmenden Deformationsstruk
turbereich.
Die GB 1 583 852 betrifft eine Querversteifung für eine Vorder
sitzanordnung in einem Personenkraftwagen, die durch mehrere,
voneinander unabhängige Trägerabschnitte gebildet ist. Die bei
den Vordersitze weisen im Bereich ihrer Sitzkissen Querträgeran
ordnungen auf, die zu beiden Seiten jeweils mit einer rammbock
artigen Stützplatte abschließen. Im Bereich des Mitteltunnels
des Personenkraftwagens ist eine weitere Querträgeranordnung
vorgesehen, die auf gleicher Höhe wie die beiden Querträgeran
ordnungen in den Sitzkissen positioniert sind. Alle drei Quer
trägeranordnungen sind voneinander getrennt, wobei die Querträ
geranordnungen nicht in einem stabilen Verbund zueinander ange
ordnet sind, sondern vielmehr in Längsrichtung zueinander ver
schiebbar sind. In den Seitentüren sind zudem energieabsorbie
rende Elemente positioniert, die von den Querträgeranordnungen
getrennt sind.
Eine ähnliche Sitzquerversteifung ist aus der DE 39 28 869 A1
für einen Personenkraftwagen bekannt. Auch dort sind in den Sei
tentüren energieabsorbierende Elemente integriert und unterhalb
der beiden Sitzkissen sowie im Bereich des Mitteltunnels sind
voneinander unabhängige Querversteifungen vorgesehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Karosserietragkonstruktion
der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen verbesserten
Seitenaufprallschutz für die Fahrzeuginsassen bietet.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Bodenstruktur als
Verbund aus einem zentralen, deformationssteifen Tragstrukturbe
reich und zwei den zentralen Tragstrukturbereich auf seinen ge
genüberliegenden Längsseiten flankierenden, energieaufnehmenden
Deformationsstrukturbereichen aufgebaut ist. Der Verbund aus dem
deformationssteifen Tragstrukturbereich und den energieaufneh
menden, deformierbaren Deformationsstrukturbereichen gewährleis
tet, dass die gesamte Bodenstruktur bei einem Seitenaufprall als
Einheit fungiert und sich die Deformationsstrukturbereiche beim
Seitenaufprall nicht von dem Tragstrukturbereich lösen können.
Somit wird ein verbesserter Seitenaufprallschutz für die Fahr
zeuginsassen geschaffen, wobei die erfindungsgemäße Lösung für
Nutzkraftwagen besonders vorteilhaft ist, deren Fahrzeugboden
sich etwa auf Höhe der Aufprallzone befindet und damit insbeson
dere bei Niederflur-Omnibussen. Das Vorsehen der energieaufneh
menden Deformationsstrukturbereiche gewährleistet einen Energie
abbau in den seitlichen Bereichen der Bodenstruktur, so dass
durch den deformationssteifen zentralen Tragstrukturbereich ein
ausreichender Überlebensraum für die Fahrzeuginsassen zur Verfü
gung steht. Dabei sind die Fahrzeugsitze insbesondere an den
Seitenwänden gehalten, so dass die Fahrzeuginsassen bei einem
Seitenaufprall zusammen mit den Fahrzeugsitzen in den zentralen
Bereich des Fahrzeuginnenraums auf Höhe des Tragstrukturberei
ches verschoben werden. Durch die erfindungsgemäße Lösung weiden
definierte Deformationsbereiche geschaffen, die nach einem ent
sprechenden Seitenaufprall in einfacher Weise ausgetauscht wer
den können, ohne dass der zentrale Tragstrukturbereich der Bo
denstruktur in Mitleidenschaft gezogen wird.
In Ausgestaltung der Erfindung ist der zentrale Tragstrukturbe
reich mit zwei steifen Randlängsprofilen versehen, an die die
Deformationsstrukturbereiche anschließen, und die untereinander
durch mehrere, den Tragstrukturbereich durchsetzende Querver
steifungen kraftübertragend miteinander verbunden sind. Da auch
der zentrale Tragstrukturbereich sandwichförmig gestaltet ist,
schaffen die in dem sandwichförmigen Tragstrukturbereich integ
rierten Querversteifungen die ausreichende Deformationssteifig
keit für den Tragstrukturbereich. Die kraftübertragende Anbin
dung an die Randlängsprofile gewährleistet, dass der gesamte
zentrale Tragstrukturbereich als Verbund die entsprechende Stei
figkeit aufweist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden seitli
chen Deformationsstrukturbereiche bezüglich ihrer Deformations
kennlinie auf die Festigkeit von seitlich nach außen anschlie
ßenden Seitenwänden der Karosserietragkonstruktion abgestimmt.
Dadurch werden bei einem Seitenaufprall definierte Deformationen
der Rohbaukarosserie des Nutzkraftwagens erzielt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist jedes Randlängspro
fil als Doppel-T-Träger mit zwei oberen und zwei unteren Längs
flanschen zur Fixierung der Bodenplattenstruktur ausgebildet.
Die beiden oberen und unteren Längsflansche übergreifen sowohl
den zentralen Tragstrukturbereich als auch die beiden Deforma
tionsstrukturbereiche jeweils über eine bestimmte Breite ober
halb und unterhalb, wodurch ein Ausknicken des Tragstrukturbe
reiches oder der Deformationsstrukturbereiche einer Seitenauf
prallbelastung auf Höhe der Randlängsprofile sicher vermieden
wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden Deforma
tionsstrukturbereiche jeweils aus einem energieabsorbierenden
Schaumkern und einer oberen und einer unteren Deckschicht aufge
baut. Dieser Aufbau gewährleistet die gewünschte Funktion der
Deformationsstrukturbereiche. Als Deckschichten können entweder
Deckbleche oder auch Decklaminate vorgesehen sein, die aus ge
eigneten Faserverbundmaterialien hergestellt sind. Als Faserver
bundlaminate können alle Arten von bekannten Natur- oder Kunst
fasern einschließlich Glas-, Kohle- oder Aramidfasern eingesetzt
werden, die in Matrizen aus Duroplasten oder Thermoplasten in
tegrierbar sind.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der zentrale Trag
strukturbereich einen Schaumkern mit geringer Dichte auf. Da
durch weist der zentrale Tragstrukturbereich ein geringes Ge
wicht auf. Gleichzeitig erhält er jedoch durch die Querverstei
fungen in Verbindung mit den Randlängsprofilen die ausreichende
Deformationssteifigkeit.
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 in einer Schnittdarstellung eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Karosserietragkonstruktion auf
Höhe einer Bodenplattenstruktur und einer an diese an
schließenden Seitenwand,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Bodenplattenstruktur nach Fig. 1,
wobei die Bodenplattenstruktur teilweise aufgebrochen
ist, und
Fig. 3 eine weitere Schnittdarstellung des Rohbaus nach Fig. 1
in seinem durch eine Seitenaufprallbelastung verursach
ten, deformierten Zustand.
In den Fig. 1 bis 3 ist die Anordnung einer Bodenplattenstruktur
(9) bei einem Omnibus gemäß einer Ausführungsform eines erfin
dungsgemäßen Nutzkraftwagens dargestellt. Der Omnibus stellt ei
nen Niederflur-Omnibus dar, dessen Fahrzeugboden sich etwa auf
Höhe von Stoßfängern anderer Kraftfahrzeuge befindet. Eine Ka
rosserietragkonstruktion (1) des Omnibus weist auf jeder Fahr
zeugseite eine vertikale Seitenwand (2) auf, die durch mehrere
in Fahrzeuglängsrichtung in Abstand hintereinander angeordnete
vertikale Seitenwandsäulen sowie durch mehrere, die Seitenwand
säulen miteinander verbindende, vertikal in Abstand übereinander
angeordnete Längsträger (3) aufgebaut ist. Auf Höhe jeder verti
kalen Seitenwandsäule ist jeweils ein Trägerblock (4) vorgese
hen, wobei die Trägerblöcke (4) auf jeder Seite jeweils eine
sich über die gesamte Fahrzeuglänge erstreckende Längskonsole
(5) tragen. Die Längskonsole (5) auf jeder Fahrzeugseite ist als
Mehrkammer-Hohlprofil ausgebildet und weist eine hohe Steifig
keit und Festigkeit auf. Die gleiche Steifigkeit und Festigkeit
weisen auch die Trägerblöcke (4) sowie die zugeordneten Seiten
wandsäulen und Längsträger (3) auf. An jeder Seitenwand (2) so
wie an der zugeordneten Längskonsole (5) ist jeweils eine Sitz
reihe (6) gehalten, wobei die Sitzreihe (6) aus mehreren in Ab
stand hintereinander angeordneten Doppelsitzen gebildet wird,
die jeweils mit Hilfe von zwei Trägern (7, 8) nach dem "Canti
lever"-Prinzip seitlich an der Seitenwand und an der Längskon
sole (5) stabil gehalten sind.
In den Fig. 1 bis 3 ist lediglich eine Fahrzeughälfte darge
stellt. Die gegenüberliegende Fahrzeughälfte ist jedoch symme
trisch zu der dargestellten Hälfte aufgebaut, so daß die Ausfüh
rungen zu den dargestellten Figuren in gleicher Weise auf die
andere Fahrzeughälfte übertragen werden können. Zwischen den an
beiden Fahrzeugseiten vorgesehenen Längskonsolen (5) erstreckt
sich horizontal über die Fahrzeugbreite eine Bodenplattenstruk
tur (9), die sandwichförmig gestaltet ist. Im Bereich jeder
Längskonsole (5) liegt die Bodenplattenstruktur (9) auf einem
horizontal nach innen abragenden Stützflansch (16) auf, der sich
über die gesamte Länge jeder Längskonsole (5) erstreckt. Auch
die Bodenplattenstruktur (9) erstreckt sich über die gesamte
Länge der Längskonsolen (5). Die sandwichförmige Bodenplatten
struktur (9) ist unterteilt in einen zentralen Tragstrukturbe
reich (12) sowie in zwei seitlich an den Tragstrukturbereich
(12) anschließende Deformationsstrukturbereiche (10). Der zen
trale Tragstrukturbereich (12) sowie die beiden Deformations
strukturbereiche (10) sind in nachfolgend näher beschriebener
Weise zu einer gemeinsamen Verbundstruktur zusammengesetzt. Der
zentrale Tragstrukturbereich (12) ist aus einem plattenförmigen
Schaumkern (22) sowie einem den Schaumkern (22) nach oben abdec
kenden oberen Deckblech (23) sowie einem unteren Deckblech (21)
aufgebaut. Die beiden Deckbleche (21 und 23) sind flächig mit
dem Schaumkern (22) verklebt. Um für den zentralen Tragstruktur
bereich (12) ein relativ geringes Gewicht zu erhalten, weist der
Schaumkern (22) eine relativ geringe Dichte und damit für sich
auch eine relativ geringe Stabilität auf. Die gegenüberliegenden
Seitenkanten des zentralen Tragstrukturbereiches (12) sind von
jeweils einem Randlängsprofil (11) eingefasst, das als Doppel-T-
Trägerprofil ausgebildet ist. Das Randlängsprofil (11) erstreckt
sich über die gesamte Länge der Bodenplattenstruktur (9) und
weist einen auf dem oberen Deckblech (23) aufliegenden oberen
Längsflansch (20) sowie einen unteren Längsflansch (19) auf, der
sich parallel zu dem oberen Längsflansch (20) erstreckt und den
zentralen Tragstrukturbereich (12) von unten stützt. Der Abstand
der beiden Längsflansche (19 und 20) zueinander ist so bemessen,
daß der zentrale Tragstrukturbereich im wesentlichen formschlüs
sig zwischen diesen gehalten ist. Mit seiner Seitenkante liegt
der zentrale Tragstrukturbereich (12) an einem vertikalen Ver
bindungssteg des Randlängsprofils (11), der die Längsflansche
(19 und 20) miteinander verbindet, an. Der zentrale Tragstruk
turbereich (12) ist zur Verhinderung einer Gelenkwirkung im Be
reich jedes Randlängsprofiles (11) mit dem Randlängsprofil (11),
d. h. mit dem Verbindungssteg sowie den beiden Längsflanschen
(19, 20) flächig verklebt. Dadurch wird vermieden, daß die Bo
denplattenstruktur (9) bei einer Seitenaufprallbelastung nach
oben oder nach unten ausknickt.
Jedes Randlängsprofil (11) weist außerdem in Verlängerung zu den
jeweiligen Längsflanschen (19 und 20) zwei horizontal nach außen
ragende Längsflansche (17 und 18) auf, die den anschließenden
Deformationsstrukturbereich (13) oben und unten einfassen. Auch
der Deformationsstrukturbereich (10) ist plattenförmig gestaltet
und weist einen energieabsorbierenden Schaumkern (13) auf, der
aus einem geeigneten energieaufnehmenden Kunststoffschaummate
rial hergestellt ist. Auf seiner Oberseite und auf seiner Unter
seite ist der Schaumkern (13) mit jeweils einem Deckblech (14,
15) versehen, wobei jedes Deckblech (14, 15) flächig mit dem
Schaumkern (13) verklebt ist. Bei einem nicht dargestellten Aus
führungsbeispiel ist als obere und untere Deckschicht jeweils
ein Decklaminat vorgesehen, die analog der Deckbleche mit dem
Schaumkern verklebt sind. Der seitliche Außenrand jedes Deforma
tionsstrukturbereiches (10) liegt bündig an einer vertikalen Ab
schlußwand der Längskonsole (5) an. Außerdem liegt der Deforma
tionsstrukturbereich (10) auf dem Stützflansch (16) auf. Im Be
reich seines inneren Seitenrandes ist der Deformationsstruktur
bereich (10) in analoger Weise zu dem Tragstrukturbereich (12)
mit dem Randlängsprofil (11) verklebt. Die Deformationscharak
teristik des Deformationsstrukturbereiches (10) und damit insbe
sondere des energieabsorbierenden Schaumkerns (13) ist an die
übertragbaren Kräfte der zugeordneten Fahrzeugseitenwand ange
paßt, wodurch sichergestellt wird, daß bei jeder seitlichen Auf
prallbelastung die Stoßkräfte des Unfallgegners in den Fahrzeug
boden übertragen werden, wo im Deformationsstrukturbereich (10)
die Verformung stattfinden kann.
Um zu verhindern, daß sich bei entsprechenden Seitenaufprallbe
lastungen und daraus resultierenden Deformationen des Deforma
tionsstrukturbereiches (10) auch der zentrale Tragstrukturbe
reich (12) verformt, sind in diesen mehrere über die Fahrzeug
länge verteilt angeordnete Querstreben (24) integriert (Fig. 2),
die im Bereich ihrer gegenüberliegenden Stirnenden kraftüber
tragend an die den zentralen Tragstrukturbereich einfassenden
Randlängsprofile (11) angebunden sind. Zur Aufnahme der Quer
streben (24) im Schaumkern (22) sind korrespondierende querver
laufende Hohlräume (25) vorgesehen. Die Querstreben (24) bilden
zusammen mit den gegenüberliegenden Randlängsprofilen (11) einen
stabilen, biegesteifen Tragverbund.
Bei einer Seitenaufprallbelastung wird daher die gesamte Seiten
wand (2) auf Höhe der Aufprallbelastung nach innen gedrückt, wo
durch der Deformationsstrukturbereich (13) quer zur Fahrzeug
längsrichtung gemäß Fig. 3 unter Energieabbau gestaucht wird. Da
die Doppelsitze (6) an der Seitenwand (2) befestigt sind, werden
diese entsprechend der Aufprallbelastung zusammen mit der Sei
tenwand etwa horizontal nach innen verschoben. Durch die hohe
Steifigkeit des zentralen Tragstrukturbereiches (12) wird dieser
bei einer Seitenaufprallbelastung nicht in Mitleidenschaft gezo
gen, so daß auf Höhe des zentralen Tragstrukturbereiches (12)
ein ausreichender Überlebensraum für die auf den nach innen ver
schobenen Doppelsitzen (6) befindlichen Fahrzeuginsassen geboten
wird.
Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Boden
plattenstruktur über ihre Länge in mehrere Teilbereiche unter
teilt, die jeweils analog der Bodenplattenstruktur (9) gemäß dem
anhand der Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ausgebildet
sind. Dies hat den Vorteil, daß aufgrund der Unterteilung
in Fahrzeuglängsrichtung eine einfachere Instandsetzung ermög
licht wird, da in der Regel eine Seitenaufprallbelastung nicht
über die gesamte Fahrzeuglänge, sondern lediglich über einen be
stimmten Teilabschnitt der Fahrzeuglänge auf die Seitenwand aus
geübt wird. Somit ist es ausreichend, lediglich die auf Höhe
dieses Teilabschnittes belasteten Teilbereiche der Bodenplatten
struktur auszutauschen.
Claims (8)
1. Karosserietragkonstruktion für einen Nutzkraftwagen, insbe
sondere für einen Niederflur-Omnibus, die auf Höhe eines Fahr
zeugbodens seitliche Längskonsolen aufweist, zwischen denen eine
insbesondere sandwichförmige Bodenstruktur eingebettet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bodenstruktur (9) als Verbund aus einem zentralen, de
formationssteifen Tragstrukturbereich (12) und zwei den zentra
len Tragstrukturbereich (12) auf seinen gegenüberliegenden
Längsseiten flankierenden, energieaufnehmenden Deformations
strukturbereichen (10) aufgebaut ist.
2. Karosserietragkonstruktion nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der zentrale Tragstrukturbereich (12) mit zwei steifen Rand
längsprofilen (11) versehen ist, an die die Deformationsstruk
turbereiche (10) anschließen und die untereinander durch mehre
re, den Tragstrukturbereich (12) durchsetzende Querversteifungen
(24) kraftübertragend miteinander verbunden sind.
3. Karosserietragkonstruktion nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden seitlichen Deformationsstrukturbereiche (10) be
züglich ihrer Deformationskennlinie auf die Festigkeit von seit
lich nach außen anschließenden Seitenwänden der Karosserietrag
konstruktion abgestimmt sind.
4. Karosserietragkonstruktion nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die steifen Randlängsprofile (11) sowohl nach innen als auch
nach außen mit jeweils wenigstens einem seitlich abragenden
Längsflansch (17, 18, 19, 20) zum Abstützen der Tragstruktur-
und Deformationsstrukturbereiche (12, 10) versehen sind.
5. Karosserietragkonstruktion nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Randlängsprofil (11) als Doppel-T-Träger mit zwei obe
ren und zwei unteren Längsflanschen (17, 18, 19, 20) zur Fixie
rung der Bodenplattenstruktur (9) ausgebildet ist.
6. Karosserietragkonstruktion nach wenigstens einem der vorher
gehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Deformationsstrukturbereiche (10) jeweils aus ei
nem energieabsorbierenden Schaumkern (13) und einer oberen und
einer unteren Deckschicht (14, 15) aufgebaut sind.
7. Karosserietragkonstruktion nach wenigstens einem der vorher
gehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der zentrale Tragstrukturbereich (12) einen Schaumkern (22)
mit geringer Dichte aufweist.
8. Fahrzeugboden für einen Nutzkraftwagen gemäß einem oder meh
reren der vorhergehenden Ansprüche, der eine sandwichförmige Bo
denplattenstruktur aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bodenplattenstruktur (9) als Verbund aus einem zentra
len, deformationssteifen Tragstrukturbereich (12) und zwei den
zentralen Tragstrukturbereich (12) auf seinen gegenüberliegenden
Längsseiten flankierenden, energieaufnehmenden Deformations
strukturbereichen (10) aufgebaut ist.
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DE1996138005 DE19638005C2 (de) | 1996-09-18 | 1996-09-18 | Karosserietragkonstruktion für einen Nutzkraftwagen |
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Publications (2)
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DE19638005A1 DE19638005A1 (de) | 1998-03-26 |
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DE102004028964A1 (de) * | 2004-05-07 | 2005-12-01 | Siemens Ag | Fahrzeug mit Deformationszone |
DE102005053445A1 (de) * | 2005-11-04 | 2007-05-10 | Pro Control GmbH für Prozeßleittechnik, Hardwareentwicklung und Software | Personenkraftfahrzeug, Karosserie und Rahmen für ein Personenkraftfahrzeug |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE19638005A1 (de) | 1998-03-26 |
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