DE19642820A1

DE19642820A1 - Aufbaustruktur für einen Hinterwagen eines Fahrzeuges, insbesondere eines Cabriolets

Info

Publication number: DE19642820A1
Application number: DE19642820A
Authority: DE
Inventors: Doug Guidry; Jim Pavelek; Andreas M Wolf
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1995-12-13
Filing date: 1996-10-17
Publication date: 1997-06-19
Also published as: GB2308104B; GB2308104A; US5788322A; GB9625721D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eines Aufbaustruktur für einen Hinterwagen eines Fahrzeugs, insbesondere eines Cabriolets, mit einem Verdeckkasten und einer dem Verdeckkasten vorgelagerten, querverlaufenden Rückwand, die an einen Boden und seitlich außenliegende Längsträgerstrukturen angeschlossen ist, wo bei ein Verdeckkastenboden mit der Rückwand verbunden ist

Aus dem Artikel "Der neue Mercedes-Benz Roadster - Karosserie: Passive Sicherheit" in ATZ 91(1989)5, Seiten 227 bis 235 geht eine Aufbaustruktur für den Hinterwagen eines Cabriolets mit einem Verdeckkasten und einer dem Verdeckkasten vorgelagerten, querverlaufenden Rückwand hervor, wobei die Rückwand an seitlich außenliegende untere Längsträger einer Längsträgerstruktur und einen Boden angeschlossen ist. Der Verdeckkastenboden ist mit seinem vorderen querverlaufenden Rand mit der Rückwand verbunden. Um bei diesen Hinterwagen eine ausreichende Torsions- und Biegesteifigkeit zu erzielen, sind am Unterboden des Fahrzeuges zusätzlich Diagonalstreben angeordnet.

Aufgabe der Erfindung ist es, aufbauseitig im Bereich der Rückwand solche Vorkehrungen zu treffen, daß bei einem Cabriolet die statische und dynamische Torsionssteifigkeit und die Biegesteifigkeit wesentlich erhöht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere die Erfindung in vorteilhafter Weise ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, daß die vom hinteren Fahrwerk über die Federbeinaufnahmen in die Aufbaustruktur übertragenen Kräfte einerseits in die Längsträgerstrukturen und andererseits über einen oberen Querträger in einen zentralen Kraftflußmittelpunkt eingeleitet und dort je nach Belastungsfall in mehrere Träger einer rückwandseitigen Hohlträgerstruktur weitergeleitet werden, wobei die dem Kraftflußmittelpunkt abgekehrten Enden der Träger der Hohlträgerstruktur an die seitlich außenliegende Längsträgerstruktur angeschlossen sind. Durch diese Gestaltung der Aufbaustruktur im Bereich des Hinterwagens wir die statische Torsionssteifigkeit um ca. 20% und die Biegesteifigkeit um ca. 15% gegen herkömmliche Cabrio-Hinterwagenstrukturen erhöht. Der die beiden Federbeinaufnahmen miteinander verbindende, an den obenliegenden Verdeckkastenboden und abschnittsweise an die Rückwand angeschlossene obere Querträger leitet die über das Fahrwerk übertragenen Kräfte in einen zentralen Kraftflußmittelpunkt ein. Von dort werden sie je nach Belastungsfall über die X- oder K-förmig angeordneten Träger der rückwandseitigen Hohlträgerstruktur weitergeleitet. Dieser zusätzliche Kraftflußpfad wirkt mit dem vorhandenen Kraftfluß einer konventionellen Hinterwagenbodenstruktur zusammen. Die Hohlträgerstruktur wird gebildet durch eine vom Fahrgastraum aus auf die Rückwand aufgesetzte Rückwandverstärkung. Der zentrale, in der Fahrzeuglängsmittelebene liegende Kraftflußmittelpunkt liegt etwa in Höhe des Anschlußbereiches des Verdeckkastenbodens an die Rückwand und ist dieser etwas vorgelagert im Hohlraum zwischen der Rückwand und der Rückwandverstärkung. Im Bereich der Federbeinaufnahmen ist der Verdeckkastenboden mit kreisrunden Aussparungen versehen. Die weiteren Querträger der Aufbaustruktur (Sitzquerträger, unterer Querträger zwischen den Federbeinaufnahmen, und Querträger der Hohlträgerstruktur) sorgen für eine funktionsgerechte Krafteinleitung bzw. Weiterleitung in der Aufbaustruktur.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht von schräg vorne auf einen Teilbereich einer Aufbaustruktur eines offenen Fahrzeugs (Cabriolet), wobei die rückwandseitige Hohlträgerstruktur etwa K-förmig ausgebildet ist,

Fig. 2 eine Ansicht in Pfeilrichtung R auf diese Aufbaustruktur,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Aufbaustruktur,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 1,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 2 durch die Federbeinaufnahme und den oberen an den Verdeckkastenboden angeschlossenen Querträger vergrößert,

Fig. 6 eine Seitenansicht auf eine weitere Ausführungsform der Aufbaustruktur mit einer etwa X-förmigen Ausgestaltung der Träger mit dem Kraftflußverlauf,

Fig. 7 eine Draufsicht auf die Fig 6 mit dem Kraftflußverlauf,

Fig. 8 eine Ansicht von vorne auf die Aufbaustruktur mit der X-förmigen Trägeranordnung der rückwandseitigen Hohlträgerstruktur,

Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie IX-IX der Fig. 8 im größeren Maßstab.

Eine Aufbaustruktur 1 für einen Hinterwagen 2 eines durch ein Cabriolet gebildeten Fahrzeugs umfaßt im dargestellten Bereich einen Boden 3, der an seinem hinteren, querverlaufenden Randbereich an eine Rückwand 4 eines Verdeckkastens 5 angeschlossen ist. Der Verdeckkasten 5 ist nach oben hin durch einen nicht näher dargestellten Deckel verschlossen. In einem seitlich außenliegenden Bereich ist der Boden 3 beiderseits an Längsträgerstrukturen 6 angeschlossen. Jede Längsträgerstruktur 6 umfaßt einen seitlich außenliegenden Schweller 7, der im Bereich einer B-Säule 8 oder etwas weiter hinten in einen hinteren Längsträger 9 übergeht. Der hintere Längsträger 9 erstreckt sich abschnittsweise entlang der Innenseite eines hinteren Radhauses 10 und ist örtlich nach innen bzw. oben abgekröpft. Ferner umfaßt die Längsträgerstruktur 6 einen oberen Längsträger 11, der innerhalb eines Seitenteils verläuft und sich von einem oberen Ende 12 der B-Säule 8 etwa in Höhe der Fahrzeugbrüstung nach hinten hin in Richtung Rückwand 4 erstreckt.

Kurz vor den beiden hinteren Radhäusern 10 ist auf der einem Fahrgastraum 13 zugekehrten Seite des Bodens 3 ein Sitzquerträger 14 vorgesehen, der durch ein fahrgastraumseitig auf den Boden 3 aufgesetztes profiliertes Schließblech gebildet wird. Der durchgehende Sitzquerträger 14 verbindet die beiden außenliegenden Schweller 7 miteinander. Benachbart einer Fahrzeuglängsmittelebene A-A ist der Boden 3 nach oben gezogen und bildet dort einen längsverlaufenden Mitteltunnel 15.

Hinter dem Sitzquerträger 14 und beiderseits des Mitteltunnels 15 erstrecken sich vertiefte Sitzmulden 16, wobei in jede Sitzmulde 16 ein nicht näher dargestelltes Sitzkissen einer Rücksitzanlage einsetzbar ist. Hinter den beiden Sitzmulden 16 bzw. dem Mitteltunnel 15 ist der Boden 3 schräg nach oben gezogen, wobei an diesen Bereich die querverlaufende Rückwand 4 des Verdeckkastens 5 angeschlossen ist.

Seitlich ist die Rückwand 4 an die Längsträgerstrukturen 6 und die inneren Radhäuser 10 angebunden (eventuell noch jeweils an eine Seitenwand innen).

Der in Fahrzeugrichtung B gesehen, hinter der Rückwand 4 liegende Verdeckkasten 5 umfaßt einen Verdeckkastenboden 17, der über einen hochgestellten Flansch 18 durchgehend an die querverlaufende, aufrechte Rückwand 4 angeschlossen ist. Der Verdeckkastenboden 17 ist annähernd horizontal ausgerichtet und örtlich mit Versteifungssicken versehen. Unterhalb des Verdeckkastenbodens 17 sind an beiden Längsseiten der Aufbaustruktur 1 örtlich Federbeinaufnahmen 19 vorgesehen, durch die die Kräfte vom nicht näher dargestellten hinteren Fahrwerk in die Aufbaustruktur 1 eingeleitet werden.

Die an die inneren Radhäuser 10 bzw. hinteren Längsträger 9 angeschlossenen Federbeinaufnahmen 19 sind aus Steifigkeitsgründen über eine etwa in Höhe der Federbeinaufnahme 19 verlaufenden unteren Querträger 20 miteinander verbunden (Fig. 5).

Eine bemerkenswert hohe statische und dynamische Steifigkeit der hinteren Aufbaustruktur 1 wird dadurch erzielt, daß die vom hinteren Fahrwerk her eingeleiteten Kräfte nicht nur in bekannter Weise in die Längsträgerstrukturen 6 (hinterer Längsträger 9, Schweller 7, oberer Längsträger 11) eingeleitet werden, sondern daß darüber hinaus die vom Fahrwerk eingeleiteten Kräfte über einen oberen Querträger 21 in einen zentralen Kraftflußmittelpunkt "K" geleitet und dort je nach Belastungsfall in mehrere Träger einer Hohlträgerstruktur 22 weitergeleitet werden, wobei die entfernt vom Kraftflußmittelpunkt "K" gelegenen Enden der Träger wiederum an die Längsträgerstrukturen 6 angeschlossen sind. Der obere Querträger 21 wird durch ein hutförmig, profiliertes Schließblech 23 gebildet, das auf die Unterseite des Verdeckkastenbodens 17 aufgesetzt ist und zwar etwa im Bereich der Längserstreckung der hinteren Federbeinaufnahmen 19. Gemäß Fig. 5 verläuft der Querträger 21 in einen mittleren Bereich seiner Quererstreckung mit Abstand zu den tieferliegenden Federbeinaufnahmen 19. An beiden seitlich außenliegenden Bereichen 24 ist der obere Querträger 21 nach unten gezogen, so daß er mit etwa horizontalen Flanschen 25 an der Oberseite 26 der Federbeinaufnahmen 19 anliegt und dort befestigt ist. Der Querträger 21 umgreift die beiden Federbeinaufnahmen 19 mit Gabelabschnitten 27 und ist mit aufrechten Flanschen 28 an die angrenzenden Radhäusern 10 angeschlossen. In einem mittleren Bereich seiner Quererstreckung weist der Querträger 21 einen vorstehenden nach vorne ragenden Ansatz 29 auf, der bis zur angrenzenden Rückwand 4 geführt und mit dieser fest verbunden ist.

Die im Bereich der Rückwand 4 vorgesehene Hohlträgerstruktur 22 wird im wesentlichen durch die Rückwand 4 und eine aufgesetzte Rückwandverstärkung 30 gebildet, wobei die Rückwandverstärkung 30 auf der dem Fahrgastraum 13 zugekehrten Seite der Rückwand 4 vorgesehen ist. Je nach Ausbildung der Rückwandverstärkung 30 wird eine X- oder K-förmige Hohlträgerstruktur 22 geschaffen.

In Fig. 8 verlaufen die Träger 31, 32, 33 und 34 der Hohlträgerstruktur 22 X-förmig vom zentralen Kraftflußmittelpunkt K weg nach außen.

Eine etwa K-förmige Anordnung der Hohlträgerstruktur 22 ist der Fig. 1 zu entnehmen. Dabei bilden die Rückwandverstärkung 30 und die Rückwand 4 einen querverlaufenden oberen Träger 35, der etwa horizontal ausgerichtet ist und an seinen beiden äußeren Enden 41 mit den hinteren Enden der oberen Längsträger 11 der Längsträgerstrukturen 6 fest verbunden ist. Im Bereich der Fahrzeugmittellängsebene A-A ist der querverlaufende obere Träger 35 abschnittsweise weiter nach unten gezogen und teilt sich dort in zwei schrägverlaufende nach unten und außen gerichtete Träger 36, 37 auf, die in einen unteren Querträger 38 einmünden. Der untere Querträger 38 wird durch den hochgezogenen Boden 3 und die Rückwandverstärkung 30 gebildet, wobei der untere Querträger 38 an die Radhäuser 10 angeschlossen und auf die hinteren Längsträger 9 aufgesetzt ist. In der Fahrzeuglängsmittelebene A-A ist der an die Federbeinaufnahmen 19 und den Verdeckkastenboden 17 angeschlossene obere Querträger 21 mit der Rückseite der Rückwand 4 verbunden, wogegen sich auf der anderen Seite der Rückwand 4 die Rückwandverstärkung 30 befindet. Die Rückwandverstärkung 30 ist etwa in Höhe des Anschlusses des Verdeckkastenbodens 17 durch eine innenliegende Verstärkung 39 in zwei übereinanderliegende Hohlträgerabschnitte unterteilt. Etwas unterhalb der Verstärkung 39 und der Rückwand 4 vorgelagert befindet sich in der Fahrzeuglängsmittelebene A-A der zentrale Kraftflußmittelpunkt K. Die vom Kraftflußmittelpunkt K ausgehenden Träger 31 bis 34 bzw. 35 bis 38 weisen in der Draufsicht und in der Vorderansicht jeweils einen X- oder K-förmigen Verlauf auf.

Durch die Einleitung der vom Fahrwerk in die Längsträgerstrukturen 6 und den zusätzlichen Kraftflußpfad über den oberen Querträger 21 und die Hohlträgerstruktur 22 wird eine wesentliche Erhöhung der statischen Torsionssteifigkeit um ca. 20% und eine Erhöhung der Biegesteifigkeit um etwa 15% gegenüber herkömmlichen Aufbaustrukturen erzielt.

In den Fig. 6 bis 8 ist der Kraftflußpfad der von der Hinterachse über die Federbeinaufnahmen 19 eingeleiteten Kräfte dargestellt und mit den Bezugszeichen 1′ bis 5′ gekennzeichnet. Die Einleitung erfolgt bei 4′ und wird über den oberen Querträger 21 in den zentralen Kraftflußmittelpunkt K geleitet. Vom zentralen Kraftflußmittelpunkt K werden die Kräfte je nach Belastungsfall entweder über 5′′ und 1′ zu 2′ oder über K und 3′ zu 2′ weitergeleitet, oder über die beiden Längsträgerstrukturen 6. Oberhalb der Federbeinaufnahmen 19 ist der Verdeckkastenboden mit kreisförmigen Aussparungen 40 versehen.

Claims

1. Aufbaustruktur für einen Hinterwagen eines Fahrzeuges, insbesondere eines Cabriolets, mit einem Verdeckkasten und einer dem Verdeckkasten vorgelagerten, querverlaufenden Rückwand, die an einen Boden und seitlich außenliegende Längsträgerstrukturen angeschlossen ist, wobei ein Verdeckkastenboden mit der Rückwand verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die vom hinteren Fahrwerk in die Aufbaustruktur (1) übertragenen Kräfte einerseits in die angrenzenden Längsträgerstrukturen (6) und andererseits über einen oberen Querträger (21) in einen zentralen Kraftflußmittelpunkt K eingeleitet und dort je nach Belastungsfall in Träger (31 bis 34 bzw. 35 bis 38) einer rückwandseitigen Hohlträgerstruktur (22) weitergeleitet werden, wobei die dem Kraftflußmittelpunkt K abgekehrten Enden der Träger (31 bis 34 bzw. 35 bis 38) der Hohlträgerstruktur (22) an die außenliegenden Längsträgerstrukturen (6) angeschlossen sind.

2. Aufbaustruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsträgerstruktur (6) einen seitlich außenliegenden Schweller (7) umfaßt, der etwa im Bereich einer aufrechten B-Säule (8) oder etwas dahinter in einen hinteren Längsträger (9) übergeht, wobei der hintere Längsträger (9) im Bereich eines hinteren Radhauses (10) örtlich nach innen und oben abgekröpft ist.

3. Aufbaustruktur nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsträgerstruktur (6) weiters einen oberen Längsträger (11) umfaßt, der an ein oberes Ende (12) der B-Säule (8) angeschlossen ist und sich nach hinten hin erstreckt, wobei das hintere Ende des oberen Längsträgers (11) mit der Rückwand (4) oder einem an der Rückwand (4) vorgesehenen Querträger verbunden ist.

4. Aufbaustruktur nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den hinteren Längsträgern (9) bzw. den Radhäusern (10) örtlich Federbeinaufnahmen (19) ausgebildet sind, die über einen in Höhe der Federbeinaufnahmen (19) verlaufenden unteren Querträger (20) miteinander verbunden sind.

5. Aufbaustruktur nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß etwa im Bereich der Längserstreckung der hinteren Federbeinaufnahmen (19) an der Unterseite des Verdeckkastenbodens (17) ein oberer Querträger (21) ausgebildet ist, der seitlich an die tieferliegenden Federbeinaufnahmen (19) herangeführt und mit diesen verbunden ist.

6. Aufbaustruktur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Querträger (21) die beiden Federbeinaufnahmen (19) mit Gabelabschnitten (27) umgreift und mit aufrechten Flanschen (28) an die angrenzenden Radhäuser (10) angeschlossen ist.

7. Aufbaustruktur nach den Ansprüchen 1, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Querträger (21) benachbart einer Fahrzeuglängsmittelebene A-A einen nach vorne gerichteten Ansatz (29) aufweist, der bis zur angrenzenden Rückwand (4) reicht und mit dieser fest verbunden ist.

8. Aufbaustruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlträgerstruktur (22) im wesentlichen durch die Rückwand (4) und eine mit dieser fest verbundene Rückwandverstärkung (30) gebildet wird, wobei letztere auf der dem Fahrgastraum (13) zugekehrten Seite der Rückwand (4) angebracht ist.

9. Aufbaustruktur nach den Ansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß je nach Ausbildung der Rückwandverstärkung (3) eine K- oder X-förmige Trägerstruktur geschaffen wird.

10. Aufbaustruktur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwandverstärkung (30) und die Rückwand (4) einen obenliegenden querverlaufenden Träger (35) bilden, der an seinen beiden äußeren Enden an die oberen Längsträger (11) der Längsträgerstruktur (6) angeschlossen sind.

11. Aufbaustruktur nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwandverstärkung (30) im Bereich der Fahrzeugmittellängsebene A-A weiter nach unten gezogen ist und sich dort in zwei schräg verlaufende nach unten gerichtete Träger (36, 37) aufteilt, die in einen unteren Querträger (38) einmünden.

12. Aufbaustruktur nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Querträger (38) durch den hoch gezogenen Boden (3) und die Rückwandverstärkung (30) gebildet wird, wobei der untere Querträger (38) an die Radhäuser (10) bzw. die hinteren Längsträger (9) angeschlossen ist.

13. Aufbaustruktur nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Draufsicht und in der Vorderansicht jeweils eine X- oder K-förmige Trägerstruktur gebildet ist mit einem zentralen Kraftflußmittelpunkt K.

14. Aufbaustruktur nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Rückwand (4) und Rückwandverstärkung (30) etwa in Höhe des angrenzenden an die Rückwand (4) angeschlossenen Verdeckkastenbodens (17) eine innenliegende Verstärkung (39) vorgesehen ist, die zwei übereinanderliegende Hohlträger bildet.

15. Aufbaustruktur nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Kraftflußmittelpunkt K etwas unterhalb der Verstärkung (39) im Bereich der Fahrzeuglängsmittelebene A-A liegt und zwar der Rückwand (4) etwas vorgelagert im Hohlraum zwischen Rückwand (4) und Rückwandverstärkung (30).