DE19652716C2 - Rohbaukarosserie mit einer selbsttragenden Leichtbautragstruktur - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohbaukarosserie für einen Personen­ kraftwagen mit einer selbsttragenden Leichtbautragstruktur, die als mittragende und integrierte Bestandteile auf Höhe eines Fahrgastraumes Seitenteile aufweist.

Aus der DE 30 35 333 C2 ist eine Rohbaukarosserie mit einer Trag­ struktur bekannt, bei der die Fahrgastzelle als Leichtmetall­ gussteil gestaltet ist. Die Vorbau- und Heckbereiche sind aus metallischen Werkstoffen mit hohem Elastizitätsmodul, vorliegend aus Stahlblech, gestaltet.

Aus der DE 195 22 680 C1 ist ein einteiliges, steifes Seiten­ wand-Verbundteil im Zusammenhang mit einer selbsttragenden Roh­ baustruktur bekannt. Jedes Seitenwand-Verbundteil weist eine einstückig zusammengefügte innere Seitenwandhälfte und eine korrespondierend profilierte, äußere Seitenwandhälfte auf, zwischen denen Verstärkungen eingebunden sind.

Es ist auch bekannt (DE 26 49 955 C2), die Struktursteifigkeit und Gestaltfestigkeit eines Fahrzeugaufbaus links- und rechts­ seitig unterschiedlich zu gestalten. Dabei weist die im Fahrbe­ trieb dem Gegenverkehr zugewandte Seite des Aufbaus bei fronta­ ler und seitlicher Krafteinwirkung einen größeren Formänderungs­ widerstand auf als die dem Gegenverkehr abgewandte Seite.

Eine weitere Rohbaukarosserie für einen Personenkraftwagen ist allgemein bekannt. Die selbsttragende Tragstruktur der Rohbauka­ rosserie stellt eine Stahlblechkonstruktion dar, die insbesonde­ re im Bereich der Fahrgastzelle aus tragenden Trägerprofilen und anderen Arten von Versteifungen zusammengesetzt ist. Eine solche Tragstruktur weist jedoch ein relativ hohes Gewicht auf.

Zur Gewichtsreduzierung ist es auch bereits bekannt (EP 0 076 934 A1), eine Karosserie eines Personenkraftwagens vollständig aus Kunststoffteilen herzustellen. Eine solche Kunststoff karos­ serie kann Crashanforderungen bezüglich eines Überschlags, be­ züglich eines Seitenaufpralls oder im Hinblick auf Sicherheits­ gurtbefestigungen im Fahrzeug nur durch erhebliche Verstärkun­ gen, Zusatzbauteile und ähnliches erfüllen, wodurch ein erhöhter fertigungstechnischer Aufwand sowie ein wiederum erhöhtes Ge­ wicht erzielt wird.

Es ist auch bereits bekannt (DE 42 43 186 A1), einen Personen­ kraftwagen modulförmig aufzubauen, indem ein Vorderwagen und ein Hinterwagen aus Metall und eine Fahrgastzelle aus Kunststoff hergestellt sind. Auch hier werden jedoch die oben angeführten Crashanforderungen nicht erfüllt.

Die EP 0 240 470 A1 beschreibt eine weitere Karosserie für einen Personenkraftwagen, die nicht als selbsttragende Tragstruktur, sondern vielmehr als tragendes Fahrgestell mit Fahrgastzellen­ aufbauten gestaltet ist. Das Fahrgestell ist bei diesem Perso­ nenkraftwagen aus Metall hergestellt, die Fahrgastzellenaufbau­ ten sind aus Kunststoffteilen aufgebaut.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rohbaukarosserie der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein gegenüber bekannten selbst­ tragenden Rohbaukarosserien deutlich reduziertes Gewicht auf­ weist und dennoch hohe Crashanforderungen bezüglich Überschlag, Seitenaufprall und allgemeiner Insassensicherheit erfüllt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Seitenteile der Leichtbautragstruktur zu einem einteiligen, steifen Seitenwand- Verbundteil zusammengefügt sind, wobei wenigstens Verbindungsbe­ reiche der Seitenteile zwischen den benachbarten Seitenteilen aus einem metallischen Werkstoff mit hohem Elastizitätsmodul gestaltet sind, und dass ein Vorbaubereich und ein Heckbereich der Leichtbautragstruktur aus einem Leichtbauwerkstoff gestaltet und kraftübertragend mit den Seitenwand-Verbundteilen verbunden sind. Bei einer besonders bevorzugten Ausführung wird als Leichtbauwerkstoff Kunststoff eingesetzt und die metallischen Seitenwand-Verbundteile sind als Stahlblechkonstruktionen aufge­ baut. Durch die erfindungsgemäße Lösung werden innerhalb einer selbsttragenden Tragstruktur unterschiedliche Werkstoffe einge­ setzt, wobei das Vorsehen metallischer Werkstoffe mit hohem E­ lastizitätsmodul im Bereich des Fahrgastraumes gewährleistet, daß die jeweiligen Crashanforderungen erfüllt werden. Die erfin­ dungsgemäße Rohbaukarosserie entspricht den Anforderungen, die bei einem Dachfalltest im Hinblick auf Überschlagbelastungen gestellt werden. Auch die gesetzlichen Anforderungen bezüglich Seitenaufprallbelastungen werden erfüllt. Schließlich schaffen die entsprechend metallisch gestalteten Seitenwand-Verbundteile eine stabile tragende Basis für fahrzeugfeste Sicherheitsgurt­ verankerungen, wodurch die Insassensicherheit erhöht wird. Die erfindungsgemäße Rohbaukarosserie ist insbesondere auch bei ei­ nem Cabriolet einsetzbar, bei dem die Seitenwand-Verbundteile ohne die jeweiligen Dachrahmen gestaltet sind. Dadurch, dass die übrigen Teile der selbsttragenden Tragstruktur, insbesondere der Vorbaubereich und der Heckbereich, aus einem Leichtbauwerkstoff, insbesondere aus Aluminium oder Kunststoff, hergestellt sind, ergibt sich gegenüber bekannten Stahlblechkonstruktionen eine erhebliche Gewichtsreduzierung für die erfindungsgemäße Rohbau­ karosserie.

In Ausgestaltung der Erfindung sind die gegenüberliegenden Sei­ tenwand-Verbundteile durch wenigstens einen metallischen Quer­ träger mit hohem Elastizitätsmodul miteinander verbunden. Beson­ ders vorteilhaft ist dabei die Gestaltung des Querträgers als Stahlblechprofil. Durch diese Ausgestaltung wird eine weiter er­ höhte Steifigkeit der Fahrgastzelle und damit auch eine weiter verbesserte Eignung im Hinblick auf die beschriebenen Crashan­ forderungen erreicht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Seitenwnad-Ver­ bundteile unlösbar mit den anschließenden Teilen der Tragstruk­ tur verbunden. Diese sichere Verbindung gewährleistet die kraft­ übertragende Integration der Seitenwand-Verbundteile in die üb­ rige Tragstruktur.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die unlösbare Ver­ bindung kraftschlüssig vorgesehen. Hierfür sind als Verbindungsformen insbesondere Verschweißen, Verkleben, Vernieten oder ähn­ liches vorgesehen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die unlösbare Ver­ bindung formschlüssig vorgesehen. Besonders vorteilhaft ist hierfür eine Rastverbindung.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist jedes Seitenwand- Verbundteil zumindest teilweise aus einer Kombination von metal­ lischen Werkstoffen und Kunststoffen zusammengesetzt. Dadurch sind die Seitenwand-Verbundteile als Hybrid-Bauteile in Form ei­ ner Kunststoff/Metall-Kombination gestaltet, wobei gewährleistet sein muss, dass die tragenden Längs- und Säulenprofile des Sei­ tenwand-Verbundteiles jeweils metallische Verbindungen miteinan­ der eingehen. Alternativ können die Seitenwand-Verbundteile auch als Kombination von Aluminiumteilen und Stahlteilen zusammenge­ setzt sein.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nachfolgend sind bevorzugte Ausführungsbeispie­ le der Erfindung beschrieben und anhand der Zeichnungen darge­ stellt.

Fig. 1 zeigt perspektivisch eine Ausführungsform einer erfin­ dungsgemäßen Rohbaukarosserie für einen offenen Personen­ kraftwagen und

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Roh­ baukarosserie für einen offenen Personenkraftwagen ähn­ lich Fig. 1.

Eine Rohbaukarosserie 1 nach Fig. 1 ist für einen offenen, zwei­ sitzigen Personenkraftwagen vorgesehen und weist eine selbsttra­ gende Tragstruktur auf. Die Tragstruktur setzt sich aus einem Vorbaubereich 2, einem Fahrgastraumbereich 4 und einem Heckbe­ reich 3 zusammen, wobei alle drei Bereiche fließend ineinander übergehen. Der eine Fahrgastraumbereich 4, der bei einem ge­ schlossenen Personenkraftwagen eine geschlossene Fahrgastzelle bildet, setzt sich zusammen aus einer Fahrzeugbodenstruktur, ei­ ner nach vorne an den Vorbaubereich 2 anschließenden Stirnwand und einer heckseitigen Abschlußwand. Außerdem weist der Fahr­ gastraumbereich 4 zu beiden Karosserieseiten Seitenteile auf, die sich jeweils aus einer A-Säule 6, einem Längsschweller 7 und einer B-Säule 8 zusammensetzen. Bei einem geschlossenen Perso­ nenkraftwagen wird die durch die Seitenteile gebildete Seiten­ wand auf jeder Karosserieseite der Fahrgastzelle zusätzlich noch durch Dachrahmenträger sowie gegebenenfalls durch eine C-Säule gebildet. Die gegenüberliegenden Seitenteile sind durch mehrere Querträger miteinander verbunden. Die dachseitigen Stirnenden der A-Säulen 6 sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Windschutzquerträger 9 miteinander verbunden, der eben­ falls Teil der selbsttragenden Tragstruktur ist.

Erfindungsgemäß sind die als Seitenteile dienenden A-Säulen 6, die Längsschweller 7 und die B-Säulen 8 auf jeder Karosseriesei­ te zu einem einstückigen, steifen Seitenwand-Verbundteil 5 zu­ sammengefügt, wobei das so gebildete Seitenwand-Verbundteil aus einem metallischen Werkstoff mit einem hohen Elastizitätsmodul, beim dargestellten Ausführungsbeispiel aus Stahlblechprofilen, hergestellt ist. Die übrigen Teile der selbsttragenden Trag­ struktur, d. h. der gesamte Vorbaubereich 2 und der gesamte Heck­ bereich 3 sowie die verbleibenden Bestandteile des Fahrgastraum­ bereiches 4 sind aus Kunststoff hergestellt. Die metallischen Seitenwand-Verbundteile 5 sind kraftübertragend in die Kunst­ stofftragstruktur eingebunden, wobei zur Anbindung an die an­ schließenden Vorbau-, Heck- oder Fahrgastraumelemente geeignete form- oder kraftschlüssige Verbindungen vorgesehen sind. Durch das Seitenwand-Verbundbauteil auf jeder Karosserieseite erfahren die A-Säulen 6 eine hohe Steifigkeit und Duktilität, die sich vorteilhaft bei Crashbeanspruchungen durch einen Überschlag be­ merkbar machen. Die steifen äußeren Längsschweller 7 als Be­ standteile der Seitenwand-Verbundteile 5 gewährleisten durch ih­ re hohe Steifigkeit eine lediglich geringe Intrusion bei Seiten­ aufprallbelastungen sowie eine gute Krafteinleitung in die Bo­ denstruktur des Fahrgastraumbereiches 4. Da die Sicherheitsgurt­ systeme an diesen Seitenwand-Verbundteilen verankert werden, er­ gibt sich eine äußerst sichere Anbindung, die auch hohen Crash­ anforderungen gerecht wird. Im Längsschwellerbereich jedes Sei­ tenwand-Verbundteiles 5 können in stabiler Weise Wagenheberauf­ nahmen sowie die entsprechenden Verzurrpunkte aufgenommen wer­ den. Die Seitenwand-Verbundteile 5 können neben ihrer Gestaltung als Blechkonstruktion auch in Gußbauweise oder als Strangpreß­ profile oder als Kombination dieser unterschiedlichen Herstel­ lungsverfahren hergestellt werden. Es ist auch möglich, eine ge­ eignete Metall/Kunststoffkombination für die Seitenwand-Verbund­ teile 5 einzusetzen, wobei gewährleistet sein muß, daß zwischen jeder A-Säule 6, jedem Längsschweller 7 und jeder B-Säule 8 eine metallische Verbindung vorhanden ist.

Die Rohbaukarosserie 1 nach Fig. 2 entspricht im wesentlichen der zuvor beschriebenen Rohbaukarosserie nach Fig. 1. Der einzi­ ge Unterschied bei diesem Ausführungsbeispiel ist es, daß zu­ sätzlich auch noch der Windschutzquerträger 9a aus einem metal­ lischen Werkstoff mit einem hohen Elastizitätsmodul hergestellt ist, wohingegen er in Fig. 1 aus Kunststoff hergestellt ist. Diese Ausführungsform ist insbesondere für einen offenen Perso­ nenkraftwagen vorteilhaft, da eine weiter erhöhte Steifigkeit des Fahrgastraumbereiches 4 erzielt wird. Durch die metallische Querverbindung mittels des Windschutzquerträgers 9a wird ein weiter verbesserter Überrollschutz erzielt, so daß gesetzliche Crashanforderungen im Hinblick auf Überschlagbelastungen, die durch einen Dachfalltest untersucht werden, weiter verbessert erfüllt werden. Der Windschutzquerträger 9a schafft zudem auch eine verbesserte Querversteifung, die sich bei Seitenaufprallbe­ lastungen positiv auswirkt.

Claims (6)

1. Rohbaukarosserie für einen Personenkraftwagen mit einer selbsttragenden Leichtbautragstruktur, die als mittragende und integrierte Bestandteile auf Höhe eines Fahrgastraumes Seiten­ teile aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenteile (6, 7, 8) der Leichtbautragstruktur zu einem einteiligen, steifen Seitenwand-Verbundteil (5) zusammengefügt sind, wobei wenigstens Verbindungsbereiche der Seitenteile (6, 7, 8) zwischen den benachbarten Seitenteilen (6, 7, 8) aus einem metallischen Werkstoff mit hohem Elastizitätsmodul gestaltet sind, und daß ein Vorbaubereich und ein Heckbereich der Leicht­ bautragstruktur aus einem Leichtbauwerkstoff gestaltet und kraftübertragend mit den Seitenwand-Verbundteilen (5) verbunden sind.

2. Rohbaukarosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden Seitenwand-Verbundteile (5) durch we­ nigstens einen metallischen Querträger mit hohem Elastizitätsmo­ dul miteinander verbunden sind.

3. Rohbaukarosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand-Verbundteile (5) unlösbar mit den anschlie­ ßenden Teilen (2, 3, 4) der Tragstruktur verbunden sind.

4. Rohbaukarosserie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die unlösbare Verbindung kraftschlüssig vorgesehen ist.

5. Rohbaukarosserie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die unlösbare Verbindung formschlüssig vorgesehen ist.

6. Rohbaukarosserie nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Seitenwand-Verbundteil (5) zumindest teilweise aus ei­ ner Kombination von metallischen Werkstoffen und Kunststoffen zusammengesetzt ist.