DE19644384A1 - Karosserieaufbau eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Cabriofahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Karosserieaufbau eines Kraftfahrzeugs, insbe­ sondere eines Cabriofahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Karosserieaufbauten haben eine Vielzahl von Anforderungen zu erfüllen. Insbesondere muß die für den Fahrbetrieb und für Einbauten erforderliche Steifigkeit zur Verfügung gestellt werden. Die Karosseriesteifigkeit, insbe­ sondere die Torsionssteifigkeit werden wesentlich durch den Aufbau des Karosseriebodens bestimmt. Zudem soll eine Karosserie einfach und ko­ stengünstig herstellbar und für einen insgesamt geringen Kraftstoffver­ brauch möglichst leicht aufgebaut sein.

Karosserieaufbauten moderner Personenkraftwagen sind meist aus tiefge­ zogenen und verschweißten Stahlblechen als selbsttragende Karosserien aufgebaut. Dabei ist ein Trägerverbund mit Verbindungsblechen herge­ stellt, die zusätzlich zu den Trägern Trag- und Versteifungsfunktionen übernehmen.

Weiter sind Fahrzeugkarosserien für Personenkraftwagen bekannt (EP 0 146 716 B1) mit einer Tragstruktur als Rahmenstruktur aus Leicht­ metall-Strangprofilen, die über Leichtmetall-Gußteile als Knotenelemente verbunden sind.

Beide Arten von Fahrzeugkarosserien weisen in der Bodengruppe einen Trägerverbund auf, der Längsträger, beispielsweise seitliche Schweller, Vorderwagenlängsträger und Hecklängsträger sowie diese verbindende Querträger umfaßt. Um eine erforderliche Steifigkeit, insbesondere Tor­ sionssteifigkeit der Gesamtkarosserie zu erhalten, ist dieser Trägerverbund stabil und mit relativ hohem Gewicht zu dimensionieren.

Bei einer Karosserie eines Cabriofahrzeugs fehlt eine den Boden- und die Seitenwandbereiche schließende und stabilisierende Dachstruktur, so daß hier die Bodenstruktur wesentlich die Steifigkeit der Karosserie bestimmt. Gegenüber einer vergleichbaren Limousine müssen hier zusätzliche Maß­ nahmen zur Erhöhung der Torsionssteifigkeit durch den Einbau von weite­ ren Streben und Verstärkungen getroffen werden, die den Karosserieaufbau verteuern und ungünstig das Gewicht erhöhen.

Es ist zudem bekannt, als Sicherheitseinrichtungen gegen seitliche Auf­ prallstöße Zugbänder und Zugseile in den Türbereichen von Fahrzeugka­ rosserien anzuordnen (DE 31 11 045 A1; DE 37 03 021 A1). Solche Zugbänder und Zugseile sind weder dafür gedacht noch dazu geeignet, be­ triebsmäßige Karosseriekräfte aufzunehmen.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit einfachen Maßnahmen die Steifigkeit einer Fahrzeugkarosserie, insbesondere einer Cabriokarosserie gewichts­ günstig zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 ist in einem Karosseriebereich wenigstens eine ring­ förmig geschlossene Struktur aus Verspannungselementen angebracht. Die Verspannungselemente sind umlaufend direkt oder indirekt über Zwi­ schenteile miteinander und gegen den Karosserieaußenbereich verspannt.

Es hat sich gezeigt, daß solche unter Spannung stehende Ringstrukturen in Karosseriebereichen zu einer Erhöhung der Steifigkeit, insbesondere der Torsionssteifigkeit führen. Schon bei einfachen Versuchen mit quadrati­ schen, ebenen Rahmen aus Hohlträgern, die über innenliegende Gewin­ destangen verspannt sind, ist eine Erhöhung der Torsionssteifigkeit dieser Rahmenstruktur zum ca. 20% festzustellen. Diese versuchsweise verwen­ dete Rahmenstruktur könnte beispielsweise den Bodenrahmen einer Ca­ briokarosserie darstellen. Je nach den Gegebenheiten können solche ring­ förmig geschlossene Strukturen aus Verspannungselementen beispiels­ weise auch in Dachrahmen von Limousinenkarosserien verwendet werden.

Durch diese Maßnahmen können Teile des Trägerverbunds weniger stabil dimensioniert oder Versteifungselemente eingespart werden, so daß sich insgesamt ein gewichtsgünstiger Aufbau ergibt, da die Verspannungsele­ mente und erforderliche Zusatzteile gewichtsgünstig ausführbar sind.

Die ringförmig geschlossene Struktur kann zusätzlich durch Traversen aus weiteren Verspannungselementen verbunden sein, so daß sich ein leiter­ förmiger bzw. gitterförmiger Aufbau aus Verspannungselementen ergibt. Die Dimensionierung und der Aufbau einer solchen Struktur sind den je­ weiligen Gegebenheiten an einem konkreten Karosserieaufbau anzupassen.

In einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 2 ist die ringförmig geschlossene Struktur aus Verspannungselementen im Karosseriebodenbe­ reich angebracht. Dabei wird besonders vorteilhaft die Torsionssteifigkeit einer Cabriokarosserie wesentlich erhöht.

Dazu werden nach Anspruch 3 Verspannungselemente als Längsverspan­ nungselemente im seitlichen Bodenbereich des Karosserieaufbaus ange­ bracht und durch in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Querverspan­ nungselemente zu der ringförmigen Struktur verbunden. Je nach dem konkreten Karosserieaufbau können sich dabei die Längsverspannungs­ elemente mehr oder weniger weit in den Frontbereich und Heckbereich er­ strecken und durch jeweils endseitige und/oder dazwischen liegende Quer­ verspannungselemente verbunden werden.

Dazu wird mit Anspruch 4 eine einfache und üblichen Steifigkeitsanforde­ rungen genügende Ringstruktur vorgeschlagen, wobei Längsverspan­ nungselemente in den Schwellern angeordnet sind, die jeweils endseitig durch Querverspannungselemente dergestalt verbunden sind, daß sich eine umlaufend geschlossene Struktur umlaufend im Bodenbereich der Insas­ senzelle ergibt.

Nach Anspruch 5 werden bevorzugt die Verspannungselemente in Karosse­ rieteilen, beispielsweise in Hohlträgerteilen geführt, an denen bei Rich­ tungsänderungen auch die Verspannungskräfte ggf. unter Einschaltung von Abstützelementen abgestützt werden können. Die Verspannungsele­ mente können jedoch auch freiliegend innerhalb oder außerhalb der Karos­ serie geführt werden.

Als Verspannungselemente stehen eine Vielzahl unterschiedlich ausgeführ­ ter Teile zur Verfügung. Gemäß Anspruch 6 werden Gewindestangen vorgeschlagen, die an Abstützungen am Karosserieaufbau, insbesondere an Trägerendbereichen gehalten und dort durch Anziehen von Spannmuttern verspannt sind. Eine solche Abstützung kann beispielsweise ein Ende einer Längs-Gewindestange und ein Ende einer Quer-Gewindestange für eine Umlenkung der Verspannungskraft erfolgen. Wenn beispielsweise Längs- Gewindestangen und angrenzende Quer-Gewindestangen auf unterschied­ lich hohem Niveau liegen sollen, ist eine solche Niveauüberbrückung unter Umständen durch feste Zwischenteile zwischen den Gewindestangenenden möglich, wobei darüber die erforderliche Ringstruktur geschlossen ist.

Alternativ wird vorgeschlagen, wenigstens ein Spannseil oder einen Spanngurt zu verwenden. Damit sind Richtungsumlenkungen, insbeson­ dere in Verbindung mit Umlenkblöcken gemäß Anspruch 9, einfach durch­ zuführen. In einfachen Anordnungen nach Anspruch 8 kann eine ringför­ mig geschlossene Struktur durch ein einstückiges oder mehrteilig zusam­ mengesetztes Spannseil gebildet werden, wobei Spannseilenden in einer Spanneinrichtung zur Aufbringung einer Vorspannung verbunden sind. Als Spanneinrichtungen können allgemein bekannte und ggf. an den speziellen Anwendungsfall angepaßte Vorrichtungen, wie Spannschraubenverbin­ dungen, Wellräder, etc. verwendet werden. Die Vorspannung wird erst nach der Montage der Spannseile oder Spanngurte aufgebracht, so daß nach diesem Montageschritt die Spanneinrichtungen bzw. deren Stellele­ mente an der Karosserie noch zugänglich gehalten werden müssen.

Über die Umlenkblöcke gemäß Anspruch 9 sind auf einfache Weise sowohl Richtungsänderungen in einer Horizontalebene als auch zu unterschiedli­ chen Höhenniveaus ausführbar.

Mit Anspruch 10 wird eine konkrete Richtungsführung eines Spannseils im Bodenbereich einer Insassenzelle angegeben, die für eine Erhöhung der Torsionssteifigkeit, insbesondere einer Cabriokarosserie gut geeignet ist.

Anhand einer Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nä­ her erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer teilweise geschnittenen Ca­ briokarosserie, und

Fig. 2 eine entsprechende Heckansicht der Cabriokarosserie nach Fig. 1.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Cabriokarosserie 1 dargestellt, mit einer Insas­ senzelle 2, einem Vorderwagen 3 und einem Kofferraum 4. Die Insassen­ zelle 2 ist nach oben durch ein Faltdach 5 begrenzt und enthält Frontsitze 6 sowie eine Rücksitzbank 7 mit einer Rücksitzlehne 8. Der Bodenbereich der Insassenzelle 2 wird seitlich von Schwellern 9, 10 als längsverlaufende Hohlträger begrenzt. Hinter der Rücksitzlehne 8 in derem unteren Bereich verläuft über die gesamte Fahrzeugbreite ein Querträger 11.

Durch ein Spannseil 12 als Verspannungselement ist eine ringförmig ge­ schlossene Spannseilanordnung hergestellt, wobei das Spannseil 12 sowohl durch die Schweller 9, 10 in Längsrichtung und heckseitig durch den Quer­ träger 11 mit einem Querabschnitt 13 verläuft. Ein weiterer Querabschnitt 14 des Spannseils 12 verläuft frontseitig im vorderen Fußraum der Insas­ senzelle 2. Dieser Querabschnitt 14 kann ebenfalls in einem dortigen Quer­ träger enthalten sein oder, wie in Fig. 2 strichliert angedeutet, unter dem Karosserieboden freiliegend zwischen den Schwellern 9 und 10 verlaufen.

Für Richtungsumlenkungen des Spannseils 12 ist dieses über karosseriefe­ ste Umlenkblöcke 15, 16, 17, 18 geführt. Zwischen den Bereichen der Um­ lenkblöcke 16 und 17 wird zudem ein unterschiedliches Höhenniveau vom Spannseil 12 überbrückt, da der Querträger 11 höher liegt als die Schweller 9 und 10.

Die freien Enden des einstückigen Spannseils 12 sind in einer Spannein­ richtung 19 zu der ringförmigen Struktur verbunden. Die Spanneinrich­ tung kann als übliche Schraubeinrichtung mit zwei gegenläufigen Gewin­ den ausgebildet sein, wobei durch Verdrehen eines zentralen Mutternteils das Spannseil vorgespannt werden kann.

Nach Aufbringung dieser Vorspannung ergibt sich eine erhöhte Steifigkeit, insbesondere Torsionssteifigkeit der Cabriokarosserie 1.

Claims (10)

1. Karosserieaufbau eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Cabriofahr­ zeugs, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Karosseriebereich wenigstens eine ringförmig geschlos­ sene Struktur aus Verspannungselementen (12) angebracht ist, wobei die Verspannungselemente (12) umlaufend direkt oder indirekt über Zwischenteile (15, 16, 17, 18) miteinander und gegen den Karosserie­ bereich verspannt sind.

2. Karosserieaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmig geschlossene Struktur aus Verspannungselementen (12) im Karosseriebodenbereich angebracht ist.

3. Karosserieaufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Ver­ spannungselemente (12) als Längsverspannungselemente im seitlichen Bodenbereich des Karosserieaufbaus angebracht sind und durch in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Verspannungselemente als Quer­ verspannungselemente verbunden sind.

4. Karosserieaufbau nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Längsverspannungselemente in den Schwellern (9, 10) angeordnet sind und jeweils endseitig durch Querverspannungselemente verbunden sind, so daß sich eine umlaufend geschlossene Struktur aus Verspan­ nungselementen (12) im Bodenbereich der Insassenzelle (2) ergibt.

5. Karosserieaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verspannungselemente (12) in Karosserieteilen, be­ vorzugt in Hohlträgerteilen (9, 10, 11) und/oder freiliegend angeordnet sind.

6. Karosserieaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Verspannungselemente Gewindestangen verwendet sind, die an Abstützungen am Karosserieaufbau gehalten und dort durch Anziehen von Spannmuttern verspannt sind.

7. Karosserieaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Verspannungselemente wenigstens ein Spannseil (12) und/oder ein Spanngurt verwendet sind.

8. Karosserieaufbau nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine ringförmig geschlossene Struktur durch ein Spannseil (12) gebildet ist, dessen Enden in einer Spanneinrichtung (19) verbunden sind.

9. Karosserieaufbau nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das wenigstens eine Spannseil (12) an karosseriefesten Umlenkblöcken (15, 16, 17, 18) für Richtungsänderungen in einer Ho­ rizontalebene und/oder zu unterschiedlichen Höhenniveaus geführt und abgestützt ist.

10. Karosserieaufbau nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmig über wenigstens eine Spanneinrichtung (19) geschlossenes Spannseil (12) durch die Schweller (9, 10), frontseitig im vorderen Fuß­ raum durch einen etwa auf gleichem Niveau liegenden Querträger und heckseitig durch einen im unteren Bereich einer Rücksitzlehne (8) auf höherem Niveau liegenden Querträger (11) verläuft.