DE19638005C2 - Karosserietragkonstruktion für einen Nutzkraftwagen - Google Patents

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.