DE19943296C2 - Fahrgastzelle für einen Personenkraftwagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrgastzelle für einen Personenkraftwagen mit jeweils einer B- Säule auf jeder Karosserieseite, die in einen untenliegenden Längsschweller mündet, wobei zur Erhöhung der Quersteifigkeit der Fahrgastzelle bei Seitenaufprallbelastungen eine querversteifende mit dem Aufbau verbundene Rohrkonstruktion vorgesehen ist, die sich aus zwei seitlich außenliegenden aufrechten Verstärkungsrohren und einem sich über die Karosseriebreite erstreckenden an die aufrechten Verstärkungsrohre angeschlossenen rohrförmigen Versteifungselement zusammensetzt.

Bei einer bekannten Fahrgastzelle (DE 196 03 098 A1) ist in jeder B-Säule ein zusätzliches Verstärkungsrohr integriert, wobei die beiden in den B-Säulen angeordneten Verstärkungsrohre etwa in Höhe der Längsschweller mit einem sich quer über die Karosseriebreite erstreckenden, an den Karosserieboden angebundenen Versteifungselement zu einer querversteifenden Rohrkonstruktion verbunden sind.

Aus der DE 42 34 463 A1 ist ein Karosserie-Tragrahmen bekannt, der aus Profilteilen zusammengesetzt ist. Die seitlichen Profilteile verbinden die Fahrzeugsäulen in Längsrichtung miteinander, wobei die B-Säulen jeder Fahrzeugseite über ein quer verlaufendes Dachprofilteil sowie im Bodenbereich über ein weiteres querverlaufendes Bodenprofilteil miteinander verbunden sind. Des weiteren ist aus der DE 44 45 327 C1 eine selbsttragende Karosserie für Fahrzeuge bekannt, welche eine Fahrgastzelle umfasst, die von einem Kofferraum durch eine Rückwand abgetrennt ist und eine Versteifungsstruktur aus einem Hohlprofilrahmen aufweist. Diese ist auf den Karosserieboden aufgesetzt und erstreckt sich quer über die Fahrzeugbreite und ist seitlich an den Radkästen hochgezogen, wobei die Schenkel des Hohlprofilrahmens sich an die jeweiligen Radkästen anschmiegen.

Dieser Anordnung haftet der Nachteil an, daß aufgrund des relativ tief liegenden querverlaufenden, an den Karosserieboden angebundenen Versteifungselementes und der relativ langen aufrechten Hebelarme der Verstärkungsrohre bei einer Seitenaufprallbelastung hohe Momente auftreten, so daß diese Rohrkonstruktion entsprechend stabil dimensioniert werden muß, was gewichtserhöhend wirkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rohrverstärkung der eingangs genannten Gattung so weiterzubilden, daß bei einer Seitenaufprallbelastung eine günstigere Krafteinleitung erzielt wird, so daß die Rohrkonstruktion kleiner und somit leichtgewichtiger dimensioniert werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung in vorteilhafter Weise ausgestaltende Merkmale beinhalten die Unteransprüche.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, daß durch die direkte Anbindung der aufrechten Verstärkungsrohre an die Längsschweller sowie den oberhalb der Längsschweller vorgesehenen Anschluß des querverlaufenden Versteifungselementes an die Verstärkungsrohre bei einer Seitenaufprallbelastung wesentlich günstigere Hebelverhältnisse vorliegen, so daß eine wirkungsvollere Krafteinleitung in den Aufbau erzielt wird.

Durch die weitgehend freischwebende Anordnung des querverlaufenden Versteifungselementes in einem Karosseriehohlraum der Hintersitzanlage ergibt sich ein geringer Montageaufwand. Durch die mehrteilige Ausbildung des Versteifungselementes lassen sich Fertigungs- und Einbautoleranzen in einfacher Weise kompensieren. Eine in einer Fahrzeuglängsmittelebene vorgesehene Zentrierung erleichtert den lagerichtigen Einbau des querverlaufenden Versteifungselementes. Eine Buchse zum Festlegen einer Getriebebrücke wirkt bei einem Seitenaufprallstoß mit einer am Versteifungselement vorgesehenen aufrechten Konsole abstützend zusammen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert:

Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht von schräg vorne auf die Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeuges mit einer im Bereich einer Hintersitzanlage angeordneten querverlaufenden Rohrkonstruktion,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Hälfte einer ersten Ausführungsform der Rohrkonstruktion

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Hälfte einer zweiten Ausführungsform der Rohrkonstruktion,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 2 in größerem Maßstab.

Fig. 5 eine Ansicht von unten auf die Zentrierung des querverlaufenden Versteifungsteiles

Ein durch einen Personenkraftwagen 1 gebildetes Kraftfahrzeug umfaßt eine Fahrgastzelle 2, die durch nicht näher dargestellte seitliche Türen zugänglich ist. Die Fahrgastzelle 2 weist auf jeder Karosserieseite eine B-Säule 3 auf, deren unteres Ende in einen seitlich außenliegenden Längsschweller 4 mündet. Die B-Säule 3 kann etwa auf Höhe der Gürtellinie 5 enden oder aber bis zu einem seitlichen Dachrahmen hochgezogen sein.

Zwischen den beiden beabstandeten B-Säulen 3 erstreckt sich eine Hintersitzanlage 6, die durch einen hochgezogenen Mitteltunnel 7 in zwei nebeneinanderliegende Einzelsitze 8 unterteilt ist. Die Hintersitzanlage 6 ist an ihrem vorderen querverlaufenden Ende über ein aufrechtes Fersenblech 9 an den Mitteltunnel 7 und den darunterliegenden Fahrzeugboden 10 angeschlossen. Der Fahrzeugboden 10 verbindet die beiden seitlich außenliegenden Längsschweller 4. Nach oben hin wird die Hintersitzanlage 7 aufbauseitig durch eine Sitzmulde 11 begrenzt, die vorne an das Fersenblech 9 angeschlossen ist.

Zur Erhöhung der Quersteifigkeit der Fahrgastzelle 2 bei einer Seitenaufprallbelastung ist hinter den seitlichen Türen eine querversteifende Rohrkonstruktion 12 vorgesehen, die sich aus zwei seitlich außenliegenden aufrechten Verstärkungsrohren 13 und einem sich etwa über die Innenraumbreite erstreckenden rohrförmigen Versteifungselement 14 zusammensetzt.

Die beiden innerhalb der B-Säulen 3 verlaufenden aufrechten Verstärkungsrohre 13 sind mit unteren Randbereichen 15 abschnittsweise direkt an die Längsschweller 4 hereingeführt und fest mit diesen verbunden. Das querverlaufende rohrförmige Versteifungselement 14 ist lediglich an seinen beiden seitlich außenliegenden Endbereichen 16 fest mit den aufrechten Verstärkungsrohren 13 verbunden und zwar - in Höhenrichtung gesehen - oberhalb der Längsschweller 4.

Der sich zwischen den aufrechten Verstärkungsrohren 13 erstreckende Bereich des querverlaufenden Versteifungselementes 14 verläuft über einen wesentlichen Bereich seiner Quererstreckung freischwebend und verdeckt in einen Karosseriehohlraum 17 der Hintersitzanlage 6.

Lediglich seitlich außenliegende, an die Verstärkungsrohre 13 angrenzende Bereiche 18 des querverlaufenden annähernd horizontal ausgerichteten Versteifungselemente 14 sind freiliegend angeordnet und zwar mit Abstand zum Fahrzeugboden 10.

Jedes etwa vertikal ausgerichtete Verstärkungsrohr 13 wird vorzugsweise durch ein Vierkantrohr gebildet, das durch Schweißen oder dgl. mit dem Längsschweller 4 fest verbunden ist. Das einen rechteckförmigen oder quadratischen Querschnitt aufweisende Vierkantrohr kann im oberen und unteren Bereich mit einem geradlinigen Beschnitt (Fig. 3) oder einem schrägverlaufenden Beschnitt (Fig. 2) versehen sein.

Das querverlaufende rohrförmige Versteifungselement 14 ist im Ausführungsbeispiel aus Toleranz- und Montagegründen mehrteilig ausgebildet. Es könnte jedoch auch einteilig ausgebildet sein.

Gemäß den Fig. 2 und 3 setzt sich das querverlaufende rohrförmige Versteifungselement 14 aus einem relativ langen Mittelteil 19 und zwei relativ kurzen Seitenteilen 20 zusammen, wobei das Mittelteil 19 über rohrförmige Verbindungsmuffen 21 mit den angrenzenden, fluchtenden Seitenteilen 20 verbunden ist.

Jede Verbindungsmuffe 21 ist bei montierter Rohrkonstruktion 12 einerseits mit dem Mittelteil 9 und andererseits mit dem Seitenteil 20 fest verbunden. Dies erfolgt beispielsweise durch Schweißen. Im Ausführungsbeispiel umgibt die Verbindungsmuffe 21 außenseitig das Mittelteil und das Seitenteil 20.

Zur Erzielung einer hohen Stabilität der Rohrkonstruktion 12 durchdringt jedes Seitenteil 20 des querverlaufenden Versteifungselementes 14 das angrenzende aufrechte Verstärkungsrohr 13 vollständig und ist mit beabstandeten längsgerichteten Wänden 22, 23 des Verstärkungsrohres 13 durch Schweißen fest verbunden.

Das rohrförmige Mittelteil 19 des Versteifungselementes weist im Bereich des Mitteltunnels 7 einen hochgezogenen etwa U-förmigen Abschnitt 24 auf, an den sich beiderseits geradlinige querverlaufende, etwa horizontale Abschnitte 25 anschließen.

Zur lagerichtigen Positionierung des querverlaufenden Versteifungselementes 14 in Fahrzeugquerrichtung ist im Bereich einer Fahrzeuglängsmittelebene A-A eine Zentrierung 26 vorgesehen.

Die Zentrierung 26 wird durch einen am Boden des Karosseriehohlraumes 17 angebrachten, nach oben ragenden Bolzen 27 gebildet, der mit seinem freien Ende in eine längsverlaufende Schlitzöffnung 28 eines mit dem Mittelteil 19 verbundenen Gegenstücks 29 eingreift.

Der Mitteltunnel 7 weist an seinen beiden untenliegenden Randseiten jeweils ein außenseitig aufgesetztes Verstärkungsprofil 30 auf, durch das zusammen mit dem Mitteltunnel 7 längsverlaufende Hohlträger 31 gebildet werden.

Benachbart jedes Hohlträgers 31 ist am Mitteltunnel 7 eine Buchse 32 angeordnet, die einerseits zum Befestigen einer untenliegenden Getriebebrücke 33 dient. Hierzu werden von der Unterseite her nicht näher dargestellte Befestigungsschrauben in eine Aufnahme der Buchse 32 eingedreht.

Andererseits weist die Buchse 32 einen nach oben vorstehenden zylindrischen Kopfabschnitt 34 auf, der von einer nach unten hin offenen, am Mittelteil 19 des querverlaufenden Versteifungselementes 14 angebrachten rohrförmigen Konsole 35 umgeben ist und zwar mit radialem Abstand.

Bei einem Seitenaufprallstoß wird das Mittelteil 19 mit der angebrachten aufrechten Konsole 35 zur Fahrzeugmitte hin verschoben und die Konsole 35 gelangt in Kontakt mit dem Kopfabschnitt 34 der Buchse 32 und stützt sich an dieser ab.

Gemäß Fig. 2 liegt eine innere, in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Wand 22 des Verstärkungsrohres 13 an der Außenseite 36 des Längschwellers 4 an und ist mit dieser örtlich verschweißt. In Fig. 2 sind außerhalb des Seitenteils sich erstreckende Barrieren 37 für einen Seitenaufprallversuch angeordnet.

In Fig. 3 ist das untere Ende des Verstärkungsrohres 13 auf einen stufenförmigen oberen Absatz 38 des Längsschwellers 4 aufgesetzt und mit diesem verschweißt. Bei dieser Anordnung ist das Verstärkungsrohr 13 zusätzlich an einen aufrechten Abschnitt einer B-Säulenverstärkung 39 angebunden und mit dieser ebenfalls verschweißt.

Claims (12)

1. Fahrgastzelle (2) für einen Personenkraftwagen (1) mit jeweils einer B-Säule (3) auf jeder Karosserieseite, die in einen untenliegenden Längsschweller (4) mündet, wobei zur Erhöhung der Quersteifigkeit der Fahrgastzelle (2) bei Seitenaufprallbelastungen eine querversteifende, mit dem Aufbau verbundene Rohrkonstruktion (12) vorgesehen ist, die sich aus seitlich außenliegenden, aufrechten Verstärkungsrohren (13) und einem sich etwa über die Karosseriebreite erstreckenden, rohrförmigen Versteifungselement (14) zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden innerhalb der B-Säulen (3) verlaufenden aufrechten Verstärkungsrohre (13) mit unteren Randbereichen unmittelbar an die Längsschweller (4) herangeführt und an diesen befestigt sind, daß das querverlaufende Versteifungselement (14) lediglich an seinen beiden seitlich außenliegenden Endbereichen mit den angrenzenden aufrechten Verstärkungsrohren (13) fest verbunden ist und zwar - in Höhenrichtung gesehen - oberhalb der darunterliegenden Längsschweller (4) und daß ein wesentlicher Teil der Quererstreckung des querverlaufenden Versteifungselementes (14) verdeckt und freischwebend innerhalb eines Karosseriehohlraumes (17) der Hintersitzanlage (6) angeordnet ist.

2. Fahrgastzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes aufrechte Verstärkungsrohr (13) durch ein Vierkantrohr gebildet wird.

3. Fahrgastzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Verstärkungsrohr (13) bereichsweise durch Schweißen mit dem Längsschweller (4) verbunden ist.

4. Fahrgastzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich seitlich außenliegende Bereiche (18) des querverlaufenden Versteifungselements (14) freiliegend angeordnet sind.

5. Fahrgastzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das querverlaufende rohrförmige Versteifungselement (14) ein- oder mehrteilig ausgebildet ist und etwa rechtwinkelig an die äußeren Verstärkungsrohre (13) angeschlossen ist.

6. Fahrgastzelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich das querverlaufende rohrförmige Versteifungselement (14) aus einem Mittelteil (19) und zwei Seitenteilen (20) zusammensetzt, wobei das Mittelteil (19) über rohrförmige Verbindungsmuffen (21) mit den angrenzenden Seitenteilen (10) verbunden ist und jede Verbindungsmuffe (21) einerseits mit dem Mittelteil (19) und andererseits mit dem Seitenteil (20) fest verbunden ist.

7. Fahrgastzelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes querverlaufende Seitenteil (20) mit seinem äußeren Ende das angrenzende aufrechte Verstärkungsrohr (13) vollständig durchdringt und mit beiden beabstandeten aufrechten Wänden (12, 23) des Verstärkungsrohres (13) fest verbunden ist.

8. Fahrgastzelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Mittelteil (19) des Versteifungselementes (14) im Bereich eines Mitteltunnel (7) einen hochgezogenen Abschnitt (24) aufweist, an den sich beiderseits geradlinige, querverlaufende, horizontale Abschnitte (25) anschließen.

9. Fahrgastzelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur lagerichtigen Positionierung des querverlaufenden Versteifungselementes (14) in Fahrzeugquerrichtung etwa im Bereich einer Fahrzeuglängsmittelebene A-A eine Zentrierung (26) vorgesehen ist.

10. Fahrgastzelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierung (26) durch einen am Boden des Karosseriehohlraumes (17) angebrachten nach oben ragenden Bolzen (27) gebildet wird, der mit seinem freien Ende in eine längsverlaufende Schlitzöffnung (28) eines mit dem Mittelteil (19) des querverlaufenden Versteifungselementes (14) verbundenen Gegenstückes (29) eingreift.

11. Fahrgastzelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Mittelteil (19) des querverlaufenden Versteifungselementes (14) beiderseits des Mitteltunnels (8) eine nach unten hin offene aufrechte rohrförmige Konsole (35) vorgesehen ist, die eine nach oben ragende karosserieseitig feststehende Buchse (32) mit radialem Abstand umgreift.

12. Fahrgastzelle nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich bei einem Seitenaufprallstoß die am Mittelteil (10) angebrachte Konsole (35) an der feststehenden Buchse (32) bzw. einem angrenzend angeordneten Hohlträger (31) des Mitteltunnels (7) abstützt.