DE2308825C3

DE2308825C3 - Fahrzeugkarosserie

Info

Publication number: DE2308825C3
Application number: DE2308825A
Authority: DE
Inventors: Albert Chaville Grosseau (Frankreich)
Original assignee: Automobiles Citroen SA
Current assignee: Automobiles Citroen SA
Priority date: 1972-02-28
Filing date: 1973-02-22
Publication date: 1980-08-21
Also published as: SE384349B; IT976552B; FR2174325A5; DE2308825A1; US3851912A; AR202790A1; NL7302737A; JPS539614U; DE2308825B2; GB1414394A; JPS4898513A; ES411131A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugkarosserie, umfassend ein Fahrgestell mit einem Rahmen, an dem Mittel zur Halterung der Vorder- und der Hinterachse oder -räder befestigt sind und der im Bereich zwischen den Vorder- und den Hinterrädern etwa in einer Ebene liegt, sowie einen Wagenkasten, der gegenüber Torsionskräften um die Fahrzeuglängsrichtung gegenüber Biegung durch vertikale Belastungen verformungssteif und mit dem Fahrgestell im bereich der Vorder- und Hinterachse durch elastische Verbindungsglieder verbunden ist, die eine Relativbewegung in vertikaler Richtung annähernd verhindern, in Fahrzeuglängsrichtung jedoch im geringen Umfang zulassen.

Eine Fahrzeugkarosserie der vorstehend genannten Art ist beispielsweise aus der US-PS 2972498 bekannt. Bei der bekannten Konstruktion ist der ver-

r> wendete Rahmen zwar gegenüber exakt in Richtung der Fahrzeuglängsmittelachse auftretenden Kräften im Bereich der Fahrzeugzelle formstabil. Der bekannte Rahmen besitzt jedoch bei Kräften, die zu einem Moment im Rahmen um die Fahrzeughochachse führen, eine geringere Steifigkeit. Diese Eigenschaft ist dadurch begründet, daß die Längsträger des Rahmens in der Fahrzeugmitte in einem Punkt zusammenlaufen. Diese Konstruktion ermöglicht zwar eine Vergrößerung des Innenraums in vertikaler Richtung,

4^r> jedoch geht dies zu Lasten der Festigkeit des Fahrzeugs bei frontalen Zusammenstößen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei optimaler Ausnutzung der Fahrzeughöhe für den Fahrzeuginnenraum zumindest im Bereich der Sitze trotz-

w dem eine gute Formstabilität der gesamten Karosserie bei Zusammenstößen zu erreichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die vertikale Querschnittsabmessung des Rahmens im mittleren Abschnitt geringer

v> ist als im Bereich seiner Längsenden und daß der Rahmen im mittleren Abschnitt beidseitig der Fahrzeuglängsachse durch mindestens ein elastisches Verbindungsglied mit dem Wagenkasten verbunden ist.
Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungs-

bo gemäßen Fahrzeugkarosserie ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Fahrzeug mit der erfindungsgemäßen Fahrzeugkarosserie besitzt folgende Vorteile:

Leichtigkeit des Zusammenbaus bei der Herstellu, I ng, da der Wagenkasten auf die durch den Rahmen, die Radachse und ein Antriebsaggregat gebildete mechanische Anordnung aufgesetzt wird;

Sicherheit bei einem Unfall durch frontalen Stoß,

da sich der Rahmen dem Vorrücken der Hinterradachse in Richtung auf die Beine der hinteren Passagiere und dem Zurückweichen des Antriebsaggregats in Richtung auf den Passagierraum widersetzt;

Schallisolierung des Passagierraum^ gegenüber den mechanischen Teilen, woraus sich eine gute Schalldämmung und eine bequeme Unterbringung der Passagiere ergibt

Das Fahrzeug ist außerdem leicht und kann infolge der geringen Höhenausdehnung des Rahmens für eine gegebene Bodenfreiheit trotz des Vorhandenseins des Fahrgestells einen verhältnismäßig niedrigen Fußboden haben.

Die Stabilität gegen Rollen (Straßenlage und Lenkstabilität) ist infolge der konstanten Lage der Radachsen gegenüber der Längsachse des Fahrzeugs ausgezeichnet.

Die Festigkeit gegen eine frontale Abplattung ist infolge des Vorhandenseins des Rahmens gut.

Ein Fahrzeug mit der erfindungsgemäßen Karosserie gestattete es also, die Vorteile zu kombinieren, welche einerseits durch einen selbsttragenden Wagenkasten (Leichtigkeit, geringe Biegungs- und Torsionsverformung, Widerstandsfähigkeit gegen einen seitlichen Stoß) und andererseits durch ein Fahrgestell (ungestörte gegenseitige Lage der Radarhsen durch Zwischenschaltung von elastischen Gliedern, gute Festigkeit gegen einen frontalen Stoß) erhalten werden, wobei jedoch die Fehler derselben vermieden werden.

Ein Ausführunsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs;

Fig. 2 ist eine von rechts gesehene schematische Ansicht des Fahrzeugs der Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Draufsicht des Fahrgestells des Fahrzeugs;

Fig. 4 ist der Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 3, in welchem der Umriß des Wagenkastens angedeutet ist;

Fig. 5 zeigt ein elastisches Verbindungsglied zwichen dem Fahrgestell und dem Wagenkasten.

Fig. 1 zeigt ein Fahrzeug 1 mit einem Fahrgestell 2 und einem Wagenkasten 3, welcher mit dem Fahrgestell 2 durch elastische Verbindungsglieder 4 zur Filterung der von dem Fahrgestell 2 auf den Wagenkasten 3 übertragenen Geräusche und Erschütterungen verbunden ist.

Die (nicht dargestellten) Mittel zum Halten der Vorderräder 5 und der Hinterräder 6, oder Vorderachsen und Hinterachsen, sind zur starren Befestigung an dem Fahrgestell 2 bestimmt.

Das Fahrgestell 2 wird durch einen dünnen, praktisch ebenen Rahmen gebildet, welcher eine große Eigensteifigkeit in seiner Ebene hat. Die Höhe h (Fig. 1) des Rahmens ist in dem mittleren Abschnitt C des Rahmens kleiner als an seinen beiden Längsenden A und B.

Das in dem vorliegenden "icxt i'ür das Fahrgestell des Fahrzeugs benutzte Wort »Rahmen« bezeichnet sowohl eine Plattform als auch eine Anordnung von Längsträgern und Traversen.

Mit dem Ausdruck »dünner Rahmen« ist ein Rahmen bezeichnet, dessen Festigkeit nicht so groß ist, daß er allein eine Torsionssteifigkeit und eine Biegungssteifigkeit des Fahrzeugs gewährleisten kann, aber die starre Verbindung zwischen der Vorderradachse und der Hinterradachse in der Längsrichtung gewährleistet.

Praktisch ist in einem derartigen dünnen Rahmen die Höhe des kleinsten Querschnitts des Fahrgestells zwischen den beiden Befestigungszonen der Vorderradachse bzw. der Hinterradachse kleiner als ein Vierzigste! (V₄₀) des Längsabstands zwischen diesen beiden Zonen.

Wie aus Fi g. 3 hervorgeht, besitzt der Rahmen zwei

ίο Längsträger Ta und Tb geringer Höhe, wobei h die Höhe dieser Längsträger ist. Die Breite / (Fig. 3) dieser Längsträger ist in dem mittleren Abschnitt C am kleinsten und an den beiden Längsenden A und B des Fahrgestells 2 am größten. Der Querschnitt der

is Längsträger Ta und Tb ist also in diesem mittleren Abschnitt C sowohl der Höhe als auch der Breite nach verringert. Die Längsträger Ta und Tb sind zueinander in bezug auf dei Längsachse D-D des Fahrzeugs symmetrisch und laufen von dem Hinterende zu dem Vorderende des Fahrzeugs zusammen. Dies hat zur Folge, daß die die Hinterenden der Längsträger verbindende, zu der Achse D-D senkrechte hintere Traverse 8 länger als die vorderen Traversen 9 und 10 ist, weiche die Vorderteile dieser Längsträger verbin-

2^r> den und zu der Traverse 8 parallel sind. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, haben die Längsträger Ta und Tb einen hohlen Rechteckquerschnitt mit waagerechten großen Seiten. Ihr oberer Abschnitt 11a bzw. lift wird durch eine Blechplatte gebildet, deren Breite / größer als

jo die Breite / der Längsträger ist, so daß die Blechplatte beiderseits des zugehörigen Längsträgers übersteht. Die Höhe h der Längsträger ist vorzugsweise kleiner als ihre Breite /, wobei sie in dem mittleren Abschnitt C der Längsträger kleiner als die Hälfte der

r> Breite / ist.

Die Traversen 8 und 9, deren Achsen praktisch auf gleicher Höhe liegen, werden durch zwei Rohre gebildet.

Die vorderen Abschnitte 12a und 12ft der Längsträger Ta und Tb sind hochgebogen und oben durch die Traverse 10 mit Trapezquerschnitt verbunden. Die vorderen Abschnitte 12a und \2b bilden sozusagen Ständer in Form eines hohlen Kastens. Eine öffnung 13 mit dem Umriß eines abgerundeten Dreiecks ist in den Seitenflanschen der Abschnitte 12a und \2b vorgesehen, insbesondere zur Erleichterung des Ein- und Ausbaus nicht dargestellter mechanischer Teile. Diese öffnung 13 liegt zwischen den beiden Traversen 9 und 10.

w Infolge der Breite der Längsenden der Längsträger Ta und Tb ist die Befestigung derselben, insbesondere durch Schweißen, an den Traversen 8, 9 und 10 gut, und der Rahmen 2 besitzt eine große Steifigkeit in seiner Ebene.

v, Die hintere Traverse 8 trägt, wenigstens teilweise, die Hinterradachse, d. h. die Mittel zum Halten der Hinterräder 6. Die Haltemittel der Vorderräder 5 sind an dem vorderen Abschnitt des Rahmens 2 befestigt. Die übereinanderliegenden Traversen 9 und 10

μ bilden einen Schutzschirm zwischen der Vorderachse und dem Antriebsaggregat einerseits und dem Passagierraum andererseits.

Die obenerwähnten beiden Befestigungszonen der Vorderradachse bzw. der Hinterradachse liegen also

h■-. in der Längsrichtung des Fahrzeugs an der Stelle der Traversen 9 und 10 bei der Vorderradachse bzw. der Traverse 8 bei der Hinterradachse.

Der Wagenkasten 3 besitzt eine Eigensteifigkeit,

welche ihm gestattet, ohne merkliche Verformung die Torsionskräfte um die Längsrichtung D-D des Fahrzeugs und die Biegungskräfte unter einer lotrechten Belastung auszuhalten. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, ruht der Boden 14 des Wagenkastens 3 über (in Fig. 4 nicht dargestellte, aber in Fig. 1, 2 und 5 sichtbare) elastische Glieder auf den oberen Abschnitten Ua und lift der Längsträger.

Der Wagenkasten 3 wird durch Träger versteift, z. B. die in Fig. 4 sichtbaren Längsträger 15 mit hohlem Vieleckquerschnitt.

Der Wagenkasten 3 ist an mehreren Befestigungspunkten .Fder Längsträger Ta und 7ft des Rahmens 2 durch elastische Verbindungsglieder 4 befestigt. In Fig. I sind z. B. auf jeder Seite vier Befestigungspunkte F vorgesehen. Zweckmäßig besitzt der Wagenkasten 3 vorne auf jeder Seite eine umgebogene starre Lasche (oder Arm) ρ (Fig. 1), welche zur Befestigung an dem oberen Teil der vorderen Abschnitte der Längsträger 12a und 126 des Rahmens 2 durch ein Verbindungsglied 4 bestimmt ist.

Dieses elastische Verbindungsglied 4 zwischen dem Wagenkasten und dem Fahrgestell ist so ausgebildet, daß es praktisch jede gegenseitige lotrechte Verschiebung verhindert, aber einen geringen gegenseitigen Längsausschlag zwischen dem Rahmen 2 und dem Wagenkasten 3 gestattet.

Wie aus Fig. 5 hervorgeht, umfaßt ein elastisches Verbindungsglied 4 einen Block 16 aus einem Elastomer, dessen Dicke e klein gegenüber seiner Abmessung m in der Längsrichtung D-D ist. Der Block 16 besitzt zwei gegeneinander gepreßte, in bezug auf ihre Berührungsebene symmetrische Abschnitte 16a und 166. Der Abschnitt 16a liegt unten an einer fest mit dem Wagenkasten 3 verbundenen Metallplatte 17 an, während der untere Abschnitt 16 ft unten an einer Metallplatte 18 anschlägt. Diese Platte 18 ist fest mit einem zylindrischen Metallkern 19 mit lotrechter Achse verbunden, welcher durch die beiden Abschnitte 16a und 16 ft in ihrem mittleren Abschnitt tritt. Der Kern

19 enthält eine oben mündende Gewindeblindbohrung 20. Eine Schraube 21, deren Schaft durch ein Loch in der Metallplatte 17 tritt, ist in die Bohrung

20 eingeschraubt und bewirkt die Befestigung des Kerns 19 an dieser Platte 17 sowie das Festziehen der Abschnitte 16a und 16ft zwischen den Platten 17 und 18.

In den Längsträgern 7e und 7 ft sind Vertiefungen 22 zur Aufnahme des Blocks 16 aus Elastomer vorgesehen, wodurch der Platzbedarf der Anordnung verringert wird. Jede Vertiefung 22 wird durch Verformung der oberen und der unteren Bleche der Längsträger hergestellt, so daß Schalen entstehen, deren Böden 23 und 24 einander berühren. Diese Böden enthalten eine Bohrung 25 für den Durchtritt des Blocks 16 aus Elastomer. Die Böden 23 und 24 bilden

zwei zwischen den Abschnitten 16a und 16ft des EIa stomerblocks eingespannte Randleisten. Wie in Fig. f sichtbar, sind freie Räume ν zwischen den Wänder des Blocks 16 und den schrägen Wänden der Vertie· fungen 22 vorhanden, so daß sich der Block 16 infolge des ihm dargebotenen freien Volumens in der Längsrichtung verformen kann.

Die elastischen Verbindungsglieder 4 lassen alsc durch ihre Verformung in der Längsrichtung einer leichten gegenseitigen Ausschlag zwischen dem Fahrgestell und dem Wagenkasten zu, während sie praktisch jede gegenseitige lotrechte Verschiebung zwischen dem Fahrgestell und dem Wagenkasten verhindern.

Ein erfindungsgemäß ausgebildetes Fahrzeug verhält sich folgendermaßen.

Der Rahmen 2 leistet infolge seiner Eigensteifigkeit in seiner Ebene hauptsächlich den zu der Längsrichtung D-D des Fahrzeugs parallelen Kräften Widerstand und widersetzt sich Verwindungen, welche eine Veränderung der Winkel zwischen den Traversen 9, 10 und 8 und den Längsträgern 7a und 7 ft (Fig. 3) zur Folge haben würden. Diese Festigkeit gegen Verwindungen führt zum großen Teil von der guten festen Verbindung zwischen den Längsträgern und den Traversen her.

Diese Festigkeit für Verwindungen ist ein wesentliches Kennzeichen für die Straßenlage, da sie die Konstanz der Winkelstellung der an dem Rahmen 2 befestigten Radachsen gegenüber der Längsachse D-D des Fahrzeugs und somit in bezug auf die Fahrtrichtung des Fahrzeugs zur Folge hat. Dieses Kennzeichen ist bestimmend für die Lenkstabiiität, so daß ein erfindungsgemäßes Fahrzeug eine gute Lenkstabilität hat.

Der Wagenkasten 3 hat eine genügende Steifigkeit, um ohne merkliche Verformung Torsionskräfte um die Achse D-D und lotrechte Biegungskräfte auszuhalten. Die Befestigung des Wagenkastens 3 an dem Rahmen 2 mit Hilfe von Verbindungsgliedern 4 gewährleistet eine Versteifung des Rahmens 2 gegen Knicken, so daß der Rahmen 2 trotz seiner geringen Höhe in seinem mittleren Abschnitt Schub- und Zugkräfte in der Längsrichtung zwischen den Radachsen aushalten kann.

Die Verbindungsglieder 4 ermöglichen einen gegenseitigen leichten Längsausschlag zwischen dem Wagenkasten 3 und dem Rahmen 2, was eine Filterung der Geräusche und Erschütterungen bewirkt, welche einerseits von dem Stoß der Räder 5 und 6 gegen Hindernisse oder Rauhigkeiten der Straße und andererseits vor· dem Arbeiten des an dem Rahmen 2 befestigten Antriebsaggregats herrühren. Es ist zu bemerken, daß die Längserschütterungen, welche die wesentliche Ursache für die Geräusche in dem Passagierraum sind, gerade durch die Verbindungsglieder 4 weitgehend gefiltert werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Fahrzeugkarosserie, umfassend ein Fahrgestell mit einem Rahmen, an dem Mittel zur Halterung der Vorder- und der Hinterachse oder -räder befestigt sind und der im Bereich zwischen den Vorder- und den Hinterrädern etwa in einer Ebene liegt, sowie einen Wagenkasten, der gegenüber Torsionskräften um die Fahrzeuglängsrichtung und gegenüber Biegung durch vertikale Belastungen verformungssteif und mit dem Fahrgestell im Bereich der Vorder- und Hinterachse durch elastische Verbindungsglieder verbunden ist, die eine Relativbewegung in vertikaler Richtung annähernd verhindern, in Fahrzeuglängsrichtung jedoch im geringen Umfang zulassen, d adurch gekennzeichnet, daß die vertikale Querschnittsabmessung (Höhe A) des Rahmens im mittleren Abschnitt (C) geringer ist als im Bereich seiner Längsenden (A und B) und daß der Rahmen im mittleren Abschnitt (C) beidseitig der Fahrzeuglängsachse durch mindestens ein elastisches Verbindungsglied (4) mit dem Wagenkasten (3) verbunden ist.

2. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (A) des kleinsten Querschnitts des Rahmens zwischen den beiden Befestigungszonen der Vorderachse und der Hinterachse kleiner als ein Vierzigste! des Längsabstandes zwischen diesen beiden Zonen ist.

3. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Rahmen aus zwei durch Traversen miteinander verbundenen Längsträgern besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (A) der Längsträger (7a und Ib) kleiner als ihre Breite (/) und in dem mittleren Abschnitt der Längsträger (la und Ib) kleiner als die Hälfte der Breite (/) derselben ist.

4. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (I) der Längsträger (7a und Ib) an ihren Längsenden groß genug ist, um, insbesondere durch Schweißen, eine gute Befestigung zwischen diesen Längsträgern (la und Ib) und den Traversen (8, 9 und 10) zu ermöglichen.

5. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsträger Vertiefungen (22) zur Aufnahme der elastischen Verbindungsglieder (4) aufweisen.

6. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß jede Vertiefung (22) eines Längsträgers durch zwei in der Oberseite bzw. der Unterseite der Längsträger (la und Ib) vorgesehene Schalen gebildet wird, deren Böden (23 und 24) einander berühren und ein Loch für den Durchtritt des Verbindungsgliedes (4) aufweisen.

7. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 6, wobei die Verbindungsglieder von zwei aus einem Elastomer bestehenden Abschnitten gebildet sind, die zwischen zwei Platten festgezogen sind, deren eine fest mit dem Wagenkasten verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Böden (23 und 24) der Schalen zwischen diesen Abschnitten (16a und 166) eingespannt sind.

8. Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vor-

deren Abschnitte (12a und 126) der Längsträger (7a und Ib) hochgebogen und durch die zwei vorderen auf verschiedener Höhe liegenden Traversen (9 und 10) vereinigt sind.

9. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wagenkasten (3) vorne und auf jeder Seite eine umgebogene Lasche (p) aufweist, welche an dem hochgebogenen Abschnitt (12a bzw. 12b) des auf der gleichen Seite wie die Lasche (p) liegenden* Längsträgers (7a bzw. Ib) durch ein elastisches Verbindungsglied (4) befestigt werden kann.