DE3017919A1 - Karosserierahmenaufbau fuer einen personenkraftwagen mit hybridantrieb - Google Patents

Karosserierahmenaufbau fuer einen personenkraftwagen mit hybridantrieb

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Description

SCHIFF ν. FONER STREHL SCHOBEL-HOPF EBBINSHAUS FINCK -4~ Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Karosserierahmenaufbau für einen Personenkraftwagen mit Hybridantrieb.
Sogenannte Hybridkraftfahrzeuge sind an sich bekannt. Derartige Fahrzeuge benutzen beispielsweise Batterien für den Antrieb des Fahrzeugs über relativ kurze Entfernungen, zu denen das Fahren in der Stadt mit zählreichen Stops und Starts gehört. Über relativ große Entfernungen, die mit hohen Geschwindigkeiten gefahren werden, beispielsweise beim Fahren auf der Autobahn, wird das Fahrzeug von einer herkömmlichen Dieselbrennkraftmaschine angetrieben. Bei solchen Hybridfahrzeugen sind Einrichtungen vorgesehen, die es dem Fahrer erlauben, wahlweise entweder auf Batteriebetrieb oder Brennkraftmaschinenbetrieb umzuschalten.
Bekannt sind außerdem Kraftfahrzeugkonstruktionen zum Tragen eines Heckmotors bzw. einer heckseitig angeordneten Brennkraftmaschine (US-PS 3 517 765). Ebenfalls bekannt ist es, Lagerbereiche für die Batterien im Vorderteil des Fahrzeugs, wie es erfindungsgemäß verwendet wird, vorzusehen.
Um in der Automobilihdustrie Brennstoff einsparen zu können, baut man die Kraftfahrzeuge kleiner und leichter. Der Einsatz des Batteriebetriebs ist ebenfalls in weitem Rahmen untersucht worden. Trotz Formänderungen im Hinblick auf Brennstoffeinsparung bleiben wesentliche Gesichtspunkte, der maximale Komfort/ die Zweckmäßigkeit und die Sicherheit der Fahrgäste. Zur Zweckmäßigkeit gehört es, daß eine ausreichende Gepäcklagerung in einem minimalen Raum vorgesehen wird.
Um diesen Anforderungen bei einem Kraftfahrzeug zu genügen, muß ein wirksames Kühlsystem für die Brennkraftmaschine und die elektronischen Bauelemente vorgesehen werden. Man möchte, daß die Kühlung durch Luft von außerhalb des Fahrzeugs erfolgt.
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So hat man bereits für Fahrzeuge seitliche Belüftungsöffnungen vorgesehen (US-PS 3 520 243).
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht .nun darin, einen Karosserierahmenaufbau für ein Personenkraftfahrzeug zu schaffen, in welchem der Fahrgastraum für fünf oder weniger Fahrgäste im Fahrzeug einen maximalen Komfort bietet, wobei das Fahrzeug im Vorderteil und Hinterteil des Fahrzeugs einen Gepäckraum hat und die Brennkraftmaschine sowie die elektrischen Bauteile aufgenommen werden. Zudem sollen verbesserte Einrichtungen vorgesehen werden, die eine Luftkühlung der Brennkraftmaschine und der elekronischen Bauelemente gewährleisten.
Diese Aufgabe wird durch einen Karosserierahmenaufbau für ein Personenkraftfahrzeug gelöst, das wahlweise mit Batterien oder durch eine herkömmliche Brennkraftmaschine angetrieben werden kann. Dabei wird vor dem Fahrgastraum ein vorderer Raum angeordnet, in dem die Batterien aufgenommen werden und der einen Gepäckraum hat. Hinter dem Fahrgastraum ist ein hinterer Raum angeordnet, der für die Aufnahme der Brennkraftmaschine und elektrischer Bauteile vorgesehen ist und der einen zusätzlichen Gepäckraum hat. Die Seitenwände des hinteren Raums werden von seitlichen Heckplatten gebildet. Jede der Heckplatten hat hintere Radkammern für die Aufnahme der Hinterräder des Fahrzeugs. Die Hinterradkammern oder -gehäuse bzw. -kästen sind hinter dem Platz für den Rücksitz des Fahrgastraums und von dieser Steile entfernt angeordnet. Die Heckplatten haben Lüftungen, die sich von beiden Seiten des Rahmenaufbaus aus erstrecken, wodurch Luft von außerhalb des Fahrzeugs'in die Kammern in dem hinteren Raum geführt wird, um die Brennkraftmaschine und andere Bauelemente zu kühlen.
Die e"rf indungsgemäße Personenkraftwagenkaros Serie ist für eine zweifache Betriebsweise ausgelegt, so daß die Karosserie eine Karosserie für ein hybrides Fahrzeug ist. In der ersten
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Betriebsweise wird das Fahrzeug von einem Elektromotor durch elektrische Energie angetrieben, die in Speicherbatterien gespeichert ist. Bei der anderen Betriebsweise wird das Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine angetrieben, beispielsweise durch eine Dieselbrennkraftmaschine, die mit herkömmlichem Brennstoff betrieben wird. Die Bedienungsperson bzw. der Fahrer kann diese Betriebsweisen selektiv wählen.
Einzelheiten der Brennkraftmaschinen, der Batterien, der Elektromotoren, der Umschaltkreise und der elektronischen Schaltungen müssen im einzelnen nicht erläutert werden, da sie an sich bekannt sind und nicht in direkter Beziehung zur Erfindung stehen.
*)
Das erste Hauptmerkmal der Erfindung richtet sich auf die Gesamtauslegung des Rahmenaufbaus, um angenehmere Fahrbedingungen für die Fahrgäste und verbesserte Aufnahmemöglichkeiten für Bauteile und Gepäck zu erhalten. Das zweite wesentliche Merkmal richtet sich auf das Belüftungssystem, um elektronisches Gerät und die Motorausrüstung zu kühlen.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Karosserierahmen für ein Personenkraftfahrzeug, das wahlweise durch eine herkömmliche Dieselbrennkraftmaschine oder durch Batterien angetrieben wird und das einen Fahrgastraum für die Aufnahme der Vorder- und Hintersitze aufweist. Der Karosserierahmen hat einen vorderen Aufbau mit einer vorderen Kammer, die vor dem Fahrgastraum angeordnet ist und für die Aufnahme sowohl von Batterien als auch Gepäck vorgesehen ist. Der hintere Aufbau hat einen hinteren Raum für die Aufnahme der Brennkraftmaschine sowie einen zusätzlichen Gepäckraum. Der hintere Aufbau hat Heckplatten mit :einem Paar von Radkästen für die Aufnahme der Hinterräder des Fahrzeugs. Die Radkästen sind hinter der Aufnahmestelle für den Rücksitz in dem Fahrgastraum und in einer Entfernung davon angeordnet. Der Heckmotor ist in dem hinteren Raum über den Radkästen bzw. Radgehäusen angeordnet. Die Heckplatten haben auch
*) aus einer Kombination bestehenden "" '
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seitliche Lüftungen, die in Kammern in den hinteren Raum führen.
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigens
Fig« 1 isometrisch teilweise aufgebrochen einen
erfindungsgemäßen Karosserieaufbau eines Personenkraftwagens ;
Fig. 2 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf den Karosserieaufbau von Fig. 1;
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 von Fig. 1;
Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 von Fig. 3;
Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 von Fig. 3;
Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 von Fig. 3; und
Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie 7-7 von Fig. 1.
Der PKW-Karosserierahmen 10, wie er in den Zeichnungen gezeigt ist7 hat einen A-Pfosten 12, einen B-Pfosten 14 und einen C-Pfosten 16 jeweils auf beiden Seiten des Fahrzeugrahmens. Da die grundsätzlichen Bauteile auf beiden Seiten gleich sind, wird nur eine Seite des Fahrzeugkarosserierahmens 10 beschrieben. Die seitliche Rahmenanordnung 18 verbindet die Oberseite der Pfosten 12, 14 und 16. Der Längsträger 20 verbindet die Unterseite der Pfosten 12, 14 und 16. Sich quer über den vorderen Sitzraum der Wagenkarosserie erstreckend ist eine Windschutzscheibenverkleidung 22 angeordnet. Der .Bodenrahmenbereich hat einen vorderen Bodenbereieh 24 und einen hinteren Bodenbereich 26. Eine Bodenplattenanordnung 18 bildet die Querträger zur Abstützung der Vordersitze. Unter dem Hintersitz 31 (Fig. 2) ist ein Gehäuse bzw. Tank 30 als Brennstoffspeicher vorgesehen. Zur Vorderseite hin und über dem vorderen Bodenbereich sind ein vorderes Fußbrett 32 und ein Brandschott 34 verbunden. Zwischen die Seitenrahmenanordnungen 18 ist ein Dachaufbau 33 eingesetzt.
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Das vordere Ende 36 des Fahrzeugrahmens 10 hat einen vorderen Raum mit einem unteren Batteriespeicherbereich 38 für die Aufnahme von Batterien 40 sowie einen oberen Speicherbereich zum Verstauen von Gepäck. Die Bereiche 38 und Ad sind durch eine horizontale Wand oder einen Aufbau 42 getrennt, der in geeigneter Weise an den ötirnseitigen Aufbauten des Wagens innerhalb des vorderen Raums mittels geeigneter Einrichtungen angebracht ist. Weiterhin ist in geeigneter Weise ein vorderer geschäumter Stauchträger 46 für Frontalaufprall in den vorderen und hinteren vertikalen Wandaufbauten im vorderen Raum angeschlossen. Zum Schließen des vorderen Raums mit dem Batteriebereich 38 und dem Gepäckbereich 48 dient eine Haube 47 in herkömmlicher Weise. Am vorderen Ende des Fahrzeugrahmens ist ein flexibler Schaumstoßstangenabschnitt 48 angeordnet. Die vorderen Bereiche 38 und 40 des vorderen Raums werden von der oberen Haube 46 in herkömmlicher Auslegung und zwei vorderen Seitenplatten 58 gebildet. Der hintere Raum des rückwärtigen Stirnabschnitts 50 des Wagens hat getrennte Bereiche, die einen umschlossenen hinteren Gepäckbereich 52 und einen davon abgetrennten Maschinenbereich 54 umfassen. Auf jeder Seite des hinteren Raums sind Lüftungskammern 55 und vorgesehen, die im einzelnen erläutert werden. Die Brennkraftmaschine 56/ das Schwungrad 59, ein Elektromotor 61, die verschiedenen elektronischen Bauteile, der Vergaser und andere mechanische Bauelemente sind im Bereich 54 direkt über der hinteren Aufhängung des Wagens und der Hinterradgehäuse angeordnet. Der hintere Raum hat einen Kofferraumdeckel 69 und zwei seitliche Heckplatten 60 und 63, die sich von dem C-Pfosten 16 nach hinten erstrecken. Die Brennkraftmaschine, die das Hauptgewicht bildet, ist wesentlich weiter vorne als bei vielen herkömmlichen Heckmotorwagen angeordnet. Die Anordnung ist ähnlich der Positionierung der Mittelmotoranordnung, wie dies bei Hochleistungsbrennkraftmaschinen der Fall ist, die bei Rennwagen verwendet werden. Die Anordnung der Brennkraftmaschine wird dadurch möglich, daß die Sitzanordnung weiter vorne als bei herkömmlichen Wagen vorgesehen ist. Diese nach vorne zu angeordnete Brennkräftmaschine
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56 ermöglicht es zusätzlich zu dem Vorteil, daß die Positionierung über der hinteren Fahrzeugaufhängung durchgeführt werden kann, daß ein relativ großer hinterer Gepäckbereich 52 in dem hinteren Raum vorhanden ist.
Die Heckplatten 60 und 63, die auf beiden Seiten des Fahrzeugrahmens 10 angeordnet sind, haben jeweils einen Radkasten oder ein Radgehäuse 62 bzw„ 74, der darin ausgebildet ist und eines der Hinterräder des Fahrzeugs nach der Montage aufnimmt. Die Heckplatten an herkömmlichen Fahrzeugen haben häufig unbenutzte kastenähnliche Konstruktionen, die erfindungsgemäß als vorteilhaftes Ventilätionssystem genutzt werden.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, hat der hintere Raum des Fahrzeugrahmens 10 zusätzlich zu einem Raum oder Bereich 54 für die Brennkraftmaschine und einem Raum oder Bereich 52 für das Gepäck weiterhin Belüftungskammern 55 und 57. Die Heckplatten und 63 haben seitliche Entlüftungen 66 bzw. 67, die auf jeder Seite des Fahrzeugrahmens 10 so angeordnet sind, daß bei sich bewegenden Fahrzeugen Luft durch die seitlichen Belüftungsöffnungen 66 und 67 in die Kammern 55 und 57 in der durch Pfeile in Fig. 2 gezeigten Richtung strömt.
Der hintere Raum hat eine massive Wand 82, die den Gepäckbereich 52 vom Brennkraftmaschinenbereich 54 trennt. Die Kammer 57 erstreckt sich nach hinten längs einer Seite des Maschinenbereichs 5 4 und wird zum Kühlen benutzt. Die Kammer 55 auf der anderen Seite des Maschinenbereichs 54 erstreckt sich nach hinten zum rückwärtigen Ende des Wagens und längs des Maschinenbereichs 54 und des Gepäckbereichs 52.
Dem Brennkraftrnasohinenbereieh und dem Gepäckbereich können, um sie voneinander getrennt zu halten, verschiedene Wandkonstruktionen zugeordnet werden. Derartige Konstruktionseinzelheiten sind an sich bekannt.
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Eines der Merkmale des gezeigten Fahrzeugrahmens to ergibt sich aus der Gesamtsitzanordnung. Die gesamte Sitzanordnung ist gegenüber herkömmlichen Anordnungen etwa 10 bis 13 cm weiter vorne angeordnet. Als Ergebnis dieser Verlegung nach vorne dringen die vorderen Radkästen, die die Vorderräder aufnehmen, etwas in den vorderen Fahrgastraum ein. Dies läßt sich aus der Vorderradanordnung in Fig. 3 ersehen. Diese Anordnung beeinträchtigt jedoch die Bequemlichkeit der Fahrgäste auf dem Vordersitz nicht, vor allem da es üblich ist, daß nur zwei Fahrgäste auf dem Vordersitz fahren. So können beispielsweise die Vordersitze 78 und 80 Kübelsitze bzw. Schalensitze herkömmlicher Auslegung sein.
Da die gesamte Sitzanordnung bestehend aus den Vordersitzen 78 und 80 und dem Rücksitz 31 nach vorne verschoben ist/ befindet sich der hintere Fahrgastraum vor den Hinterradkästen 62 und 63. Wegen der nach vorne Verschiebung der gesamten Sitzanordnung und dadurch, daß die Hinterradkästeri oder -gehäuse 60 und 74 nicht in den hinteren Fahrgastraum eindringen, ist die Rücksitzbreite 31 beträchtlich größer und der Sitz für drei Fahrgäste bequemer als bei vielen bisher benutzten Rücksitzen, bei denen der Radkastenraum die Breite des Rücksitzes begrenzt und den Rücksitz für drei Fahrgäste unbequem macht.
Die nach vorne verlegte Plazierung oder Anordnung der Fahrgastsitze, die dadurch entsteht, daß die hinteren Radkästen 60 und 74 bezüglich der Sitzanordnung nach hinten verlegt sind, ermöglicht es weiterhin, die Brennkraftmaschine 56 und andere relativ schwere Bauelemente direkt über die rückwärtige Fahrzeugaufhängung in der Nähe der nicht gezeigten Fahrzeughinterachse insgesamt in Ausrichtung zu den Radkästen anzuordnen. Gleichzeitig wird es durch die nach vorne verlegte Anordnung der Brennkraftmaschine und der anderen Bauelemente über den Radkästen 60 und 74 möglich, einen hinteren
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Gepäckbereich 52 von unregelmäßiger Form/ wie er in den Fig. 2 und 6 gezeigt ist, hinter dem Bereich 54 zu schaffen, in dem die Brennkraftmaschine 56, der Elektromotor 61 und andere elektronische und mechanische Bauelemente aufgenommen sind.
Ein weiteres Merkmal des Fahrzeugrahmens 10 nach der Erfindung betrifft das Belüftungssystem, das dem hinteren Raum des Fahrzeugs mit dem gezeigten Rahmen zugeordnet ist. Die Belüftungskammer 5 7 wird von verschiedenen Wandaufbauten 68 gebildet, die ein hinteres Gehäuse bilden. Die Wände des Gehäuses 68 sind so geformt, daß sie Luft von der Lüftungsöffnung 67 aufnehmen und diese direkt in die Kammer 54 richten. Die Kammer 54 nimmt die Brennkraftmaschine 56 und verschiedene andere vorher erwähnte, der Brennkraftmaschine zugeordnete Bauteile auf, die gekühlt werden müssen. Wenn sich das Fahrzeug vorwärts bewegt, wird Luft in Pfeilrichtung durch die Lüftungsöffnung 67 in die Kammer 57 gerichtet, so daß die Bauelemente im Maschinenbereich oder im Raum 54 gekühlt werden.
Wenn sich das Fahrzeug vorwärts bewegt, wird in gleicher Weise Luft durch die Lüftungsöffnung 66 in die Kammer 55 gerichtet. Neben dem Raum 55 sind ein Gebläse 70, das durch nicht gezeigte Einrichtungen in geeigneter Weise angetrieben wird,und ein Kühler 72 vorgesehen. Der Betrieb des Gebläses mit dem Kühler 72 zusammen mit dem Luftstrom in der Kammer 55 sorgt für ein Herunterkühlen der in dem Maschinenbereich erzeugten Wärme. Die Ventilation trägt zum Kühlen des gesamten hinteren Raums bei.
Wie aus Fig. 7 zu ersehen ist, erstrecken sich die Lüftungsöffnungen 66 und 6 7 nach außen und von den Seiten des Wagenkörpers weg. Sie erstrecken sich scharf genug nach außen, um direkt Luft von außen aufzunehmen, wenn sich das Fahrzeug " vorwärtsbewegt. Die Ausbildung der öffnungen* die Schutzgitter aufweisen können, ist gegenüber den flachen Lüftungsöffnungen nach der US-PS 3 520 2 43 vorteilhaft,- da diese den Luftstrom
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nicht so wirksam aufnehmen können, wie dies die Lüftungsöffnungen nach der Erfindung bewirken.
Die Erfindung hat somit zwei Vorteile. So ermöglicht die gesamte Sitzanordnung ein bequemeres Fahren für die Fahrgäste. Die gesamte Sitzanordnung ermöglicht weiterhin die Positionierung der Brennkraftmaschine direkt über der hinteren Fahrzeugaufhängung.
Der zweite Vorteil besteht aus einem insgesamt verbesserten Kühlsystem durch die Belüftung von außerhalb des Fahrzeugs über die Kammer direkt in einen Raum, in dem sich die Brennkraftmaschine und die elektronischen Bauelemente befinden. Das Belüftungssystem hat weiterhin eine Ventilation von außerhalb des Fahrzeugs durch eine zweite Kammer, in der ein Kühler und ein Gebläse sitzen, um die durch die Maschine erzeugte Wärme abzuführen. Die"Kombination dieser beiden Merkmale ergibt eininsgesamt verbessertes Hybridfahrzeug, das sich als durch eine Batterie betriebenes Elektrofahrzeug oder als durch einen Dieselmotor angetriebenes Fahrzeug nutzen läßt, wobei gleichzeitig ein maximaler Fahrkomfort für die Fahrgäste und ein großer Speicherraum für das Gepäck vorne und hinten im Fahrzeug erreicht werden kann.
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Claims (10)

  1. Patentansprüche
    Karosserierahmenaufbau für einen Personenkraftwagen mit Hybridantrieb, gekennzeichnet durch
    a) Einrichtungen zur Bildung eines Fahrgastraums mit vorderen und hinteren Sitzen,
    b) einem Vorderaufbau (36) , der einen vorderen Raum bildet, welcher vor dem Fahrgastraum angeordnet ist,
    c) einen Hinteraufbau (50), der einen hinteren Raum bildet, der hinter dem Fahrgastraum angeordnet ist,
    d) wobei der hintere Aufbau (50) ein Paar Seitenheckplatten (60, 63) aufweist, die die Seitenwände für den hinteren Raum bilden und die Hinterradgehäuse (62, 74) für die Aufnahme der Hinterräder des Fahrzeugs haben und
    e) die Hinterradgehäuse (62, 74) hinter dem Hintersitz
    (31) im Fahrgastraum und davon weg unter dem hinteren Raum angeordnet sind, und
    f) durch Einrichtungen, die einen Bereich für die Aufnahme des Heckmotors (56) in dem hinteren Raum in einer im wesgatlichen fluchtenden vertikalen Ausrichtung zu den Hinterradgehäusen (62, 74) bilden.
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  2. 2. Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heckplatten (6O7 63) Lüftungsöffnungen (66, 67) aufweisen, die von den beiden Seiten des Rahmenaufbaus (10) in den hinteren Raum führen.
  3. 3. Aufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüftungsöffnungen (66, 67), die in den Heckplatten (60, 63) vorgesehen sind, sich von den Seiten des Rahmenaufbaus (10) nach außen so gerichtet erstrecken, daß Luft aufgefangen wird, wenn sich das Kraftfahrzeug vorwärtsbewegt.
  4. 4. Aufbau nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Raum einen Bereich (54) für die Aufnahme der Brennkraftmaschine (5 6) und einen zweiten Bereich (52) für die Gepäcklagerung aufweist, wobei der Bereich für die Aufnahme des zweiten Bereichs durch eine dazwischenliegende Wandkonstruktion (82) getrennt ist.
  5. 5. Aufbau nach Anspruch 4, dia durch gekennzeichnet, daß der hintere Raum eine erste und eine zweite Kammer (55, 57) aufweist, die mit den Lüftungsöffnungen (66, 67) verbunden und auf gegenüberliegenden Seiten des Bereichs"(54) für die Aufnahme der Brennkraftmaschine. (56) angeordnet sind.
  6. 6. Aufbau nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer (57) Leitungseinrichtungeri (67) aufweist, die direkt in den Bereich für die Aufnahme der Brennkraftmaschine (56) führen.
  7. 7. Aufbau nach Anspruch S1 dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer (55) ein Gebläse (70) und einen Kühler (72) für die Umwälzung und Durchführung von Luft aufweist, um die Brennkraftmaschine (56) zu kühlen.
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    SCHIFF ν. FDNER STREHL SCHOBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK ^-
  8. 8. Aufbau nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Raum einen Bodenbereich (38) für das Lagern von Batterien (40) und einen oberen Bereich für die Gepäcklagerung aufweist, wobei die Bereiche durch eine unterteilende horizontale Wandkonstruktion (42) getrennt sind.
  9. 9. Aufbau nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer vorderen und einer hinteren vertikalen Wand in dem vorderen Raum ein vorderer Stauchträger (46) angeordnet ist, der bei Frontalzusammenstößen des Fahrzeugs zur Wirkung gelangt.
  10. 10. Aufbau nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen unter dem Hintersitz (31) angeordneten Brennstofftank (30).
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