DE3720946A1 - Bodengruppe fuer ein kraftfahrzeug - Google Patents
Bodengruppe fuer ein kraftfahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Bodengruppe für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
Ein Problem des modernen Fahrzeugbaus mit seiner Tendenz zur Leichtbauweise
besteht darin, den Innengeräuschpegel in der Fahrgastzelle trotz Verwendung
von Karosserieblechen relativ geringer Stärke niedrig zu halten.
Das Fahrzeug-Innengeräusch wird wesentlich durch tieffrequente Anteile bestimmt,
die sowohl vom Antriebsaggregat mit Ansaug- und Abgasanlage als auch von der
Reifen-Fahrbahn-Kombination angeregt werden. An der Verbrennungskraftmaschine
treten freie Kräfte und Momente auf, die das Antriebsaggregat in Schwingungen
versetzt. So wirken beispielsweise beim verbreiteten 4-Zylinder-Hubkolben-Reihen
motor Kräfte 2. Ordnung der Motordrehzahl in Kolbenlaufrichtung, so daß das
gesamte Antriebsaggregat in Vibrationen gerät. Es schwingt mit doppelter Frequenz
der Motordrehzahl in Kolbenlaufrichtung und strahlt besonders oberhalb und unter
halb seiner Kontur Luftschall ab, der z.T. im Motorraum resonanzartig verstärkt
und über die Spritzwand bzw. die Fußschräge des Bodenblechs in den Fahrgastraum
eingeleitet wird sowie nach Reflexion an der Fahrbahnoberfläche durch den Fahrzeug
boden in den Fahrzeug-Innenraum eindringt.
Durch die Vibrationen erfolgt noch zusätzlich eine Körperschallanregung über
die Aggregat- und Fahrwerkslager sowie über weitere Kontaktstellen, wie z.B.
Schläuche, Kupplungsseil und Lenkung. Dabei werden in die Karosserie Biegewellen
eingeleitet, wobei zahlreiche resonanzartige Blechschwingungen auftreten, die
wie Lautsprecher wirken und mit dem geschilderten Luftschallanteil das tieffre
quente Innengeräusch hervorrufen. Häufig werden auch noch Luftraummoden des
Fahrzeuginnenraumes angeregt, die ganz besonders zu lästigen Brummüberhöhungen
führen.
Das Fahrzeug-Innengeräusch wird jedoch nicht überall gleichgewichtig angeregt.
An einigen Karosseriebereichen reichen sehr kleine Karosserie-Schwingungen aus,
um zu lästigen Brummüberhöhungen zu führen: Diese Orte sind z.B. die Spritzwand
unten, die Fußbodenschräge vorn und der Fußraum hinten vor dem Hintersitz sowie
der Dachbereich vorn. Der hier abgestrahlte Schall kann wegen der räumlichen
Abmessungen z.B. zwischen den Fußräumen vorn und hinten einerseits (Quellen)
und Ohren der Fahrzeuginsassen andererseits (Empfänger) interferieren und dadurch
über größere Drehzahlbereiche hinweg Innengeräuschverstärkungen sowie Innenge
räuschminderungen mit einer unerwünschten Innengeräuschdynamik verursachen.
In der aus der DE-OS 21 45 467, B62D 23/00, bekannten, die Merkmale des Oberbe
griffs des Hauptanspruchs aufweisenden Unterkonstruktion für Kraftfahrzeuge
sind die Längsträger durch Spalte vollständig vom Bodenblech entkoppelt; die
Krafteinleitung erfolgt direkt in die Schweller, und zwar über Torsionskästen
in die vorderen, unter den A-Säulen liegenden Endbereiche der Schweller sowie
über individuelle Querträger in dahinterliegende Schwellerbereiche. Diese Entkopp
lung wirkt sich zwar günstig hinsichtlich einer direkten Schwingungsanregung
des Bodenblechs vom Antriebsaggregat her aus, jedoch trägt eine solche Konstruktion
beispielsweise der oben erläuterten Schwingungsanregung durch Reflexion an der
Fahrbahnoberfläche nicht Rechnung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bodengruppe gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 hinsichtlich der Absenkung des Innengeräuschpegels im
Fahrgastraum des Fahrzeugs zu verbessern.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen
des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die
Unteransprüche.
Im Gegensatz zu der beschriebenen bekannten Konstruktion sieht die Erfindung
also bewußt eine - wenn auch verringerte - direkte Schwingungseinleitung von
den Längsträgern in das Bodenblech vor, jedoch in der Weise, daß die Blechschwin
gungen im vorderen Bodenbereich und im hinteren Bodenbereich so aufeinander
abgestimmt sind, daß im Kopfbereich der Fahrzeuginsassen durch Interferenzen
der von den beiden Bodenbereichen emittierten Schallwellen Auslöscheffekte auftre
ten. Wie sich nämlich bei Versuchen gezeigt hat, stellen sich bei der erfindungs
gemäßen verringerten direkten Schwingungseinleitung in den vorderen Bereichen
des Bodenblechs und demgemäß verstärkter Schwingungsanregung des hinteren Bereichs
des Bodenblechs bei üblichen Fahrzeugabmessungen Amplituden und Phasen der von
diesen "Schallquellen" erzeugten Luftschwingungen ein, die im Bereich der Köpfe
der Fahrzeuginsassen zu diesen Auslösch-Interferenzen führen.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß sie den Nachteil
vorn quer eingebauter Antriebsaggregate zumindest verringert, der darin besteht,
daß wegen der gegenüber längs eingebautem Antriebsaggregat härteren Motorlager
ein wesentlich größerer Anteil der in die Karosserie eingeleiteten Kräfte in
dem kritischen tiefen Frequenzbereich liegt, da bei querliegendem Antriebsaggregat
die Abstützung über das Hinterachsgetriebe fehlt. Weiterhin zeigt sich bei Anwen
dung der Erfindung auch eine deutliche Verringerung der Rollgeräusche im Frequenz
bereich von 125 bis 500 Hz.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Anwendung auf einen Personenkraftwagen
wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in Draufsicht schematisch die hier interes
sierenden Teile der Bodengruppe,
Fig. 2 perspektivisch schräg von unten die Verhält
nisse im Bereich des linken vorderen Radhauses
des Fahrzeugs und
Fig. 3 die in Fig. 2 mit III-III bezeichnete Schnitt
ansicht.
Betrachtet man zunächst Fig. 1, so besitzt die Bodengruppe die beiden vorderen
Längsträger 1 und 2, die zur Abstützung des nicht gezeichneten Antriebsaggregats
dienen und über den Sitzquerträger 3, der also auch zur Befestigung der Vordersitze
des Fahrzeugs dient, an den Schwellern 4 und 5 abgestützt sind. Die Bodengruppe
wird ergänzt durch den hinteren Querträger 6 sowie ein allgemein mit 7 bezeichnetes
hinteres Tragwerk.
Das Bodenblech 8 bildet in seinem vorderen Bereich die schräg nach oben weisende
Fußschräge 9, an die sich in üblicher Weise nach oben die nicht dargestellte
Spritzwand anschließt. Im Bereich der vorderen Enden der Schweller 4 und 5 finden
sich ferner Verbindungsstücke 10 und 11 zwischen den Schwellern 4 und 5 einerseits
und dem Bodenblech 8 andererseits.
Unter Außerachtlassung der Tatsache, daß das Bodenblech 8 oberhalb der verschie
denen Träger verläuft, sind diejenigen Bereiche der Träger ausgezogen dargestellt,
die fest, also beispielsweise durch Punktschweißen, mit dem Bodenblech verbunden
sind. Das bedeutet, daß die Längsträger 1 und 2 in ihren durch unterbrochene
Linien angedeuteten Bereichen 12 und 13, also zwischen dem vorderen Kantenbereich
der Fußschräge 9 und einem unmittelbar hinter dieser liegenden Bereich des Boden
blechs 8, nicht mit dem Blech verbunden sind. Dadurch wird eine Verringerung
der Schwingungsanregung im Bereich des Bodenblechs 8 erzielt. Andererseits erfolgt
eine verstärkte Schwingungseinleitung in den hinteren Bereich des Bodenblechs,
der beispielsweise mit dem Sitzquerträger 3 in Verbindung steht.
Im einzelnen werden die Verhältnisse aus der Darstellung der Fig. 2 und 3
deutlich: Bei 14 ist das linke vordere Radhaus des Kraftfahrzeugs angedeutet.
Der Längsträger 2, der bis in den Bereich der Spritzwand 15 hochgezogen ist,
besitzt in dem bereits angeführten Bereich 13 das besondere Schließblech 16,
das mit dem Bodenblech 8 den insbesondere aus Fig. 3 ersichtlichen Spalt 17
einschließt, so daß dort kein direkter Kontakt zwischen Bodenblech 8 und Längs
träger 2 vorliegt. Dieselben Verhältnisse liegen verständlicherweise im Bereich
des in den Fig. 2 und 3 nicht sichtbaren rechten Längsträgers 1 vor. In seinen
übrigen, dem Verlauf des Bodenblechs 8 folgenden Bereichen ist der Längsträger
demgegenüber, wie aus Fig. 2 ersichtlich, durch das Bodenblech selbst zu einem
geschlossenen Hohlprofil ergänzt.
Wie Fig. 2 ferner zeigt, ist der Längsträger 2 im Bereich des oberen Endes der
Fußschräge 9, d.h. bei 18, wieder mit der Fußschräge durch Punktschweißung verbun
den, so daß der Spalt 17 - und ein entsprechender Spalt am rechten Längsträger -
keine vollständige Schwingungsentkopplung zwischen Längsträger und Bodenblech
bewirkt, sondern lediglich eine Verringerung der Schwingungsübertragung. Demgemäß
wird die Schwingungsanregung des etwa vor dem Sitzquerträger 3 (siehe Fig. 1)
liegenden Bereichs des Bodenblechs 8 durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen verrin
gert, während die Schwingungsanregung des hinter diesem Querträger liegenden
Bereichs des Bodenblechs verstärkt wird; durch diese Maßnahmen ergibt sich der
beschriebene Interferenz-Auslöschungseffekt in Höhe der Köpfe der Fahrzeuginsassen.
Aus Fig. 2 ist ferner ersichtlich, daß auch das Verbindungsstück 11 (und sinngemäß
auch das rechtsseitige Verbindungsstück 10) nicht in direkter Verbindung mit
dem Längsträger 2 (bzw. dem rechtsseitigen Längsträger 1) steht.
Die Längsträger folgen, wie in Fig. 2 bezüglich des Längsträgers 2 dargestellt,
der Kontur des jeweiligen Radhauses, hier des linken Radhauses 14. In einem
höher als die Fußschräge 9 liegenden Bereich können die Längsträger so ausgeführt
werden, daß sie Zonen verringerter Flächenträgheitsmomente, bezogen auf Querachsen,
besitzen, woraus ersichtlich wird, daß die erfindungsgemäßen Maßnahmen nicht
auf Kosten der erforderlichen Crashoptimierung der Bodengruppe gehen. Zusätzlich
kann durch derartige Maßnahmen und die Verwendung geeigneter Blechstärken die
Schwingungsanregung im vorderen und hinteren Bereich des Bodenblechs in zur
Optimierung der Interferenzeffekte geeigneter Weise beeinflußt werden. Bezüglich
der Schließbleche für die Längsträger, also beispielsweise des Schließblechs 16
für den linken Längsträger 2, haben sich Blechstärken zwischen 0,9 und 2,0 mm
als günstig erwiesen.
Wie in Fig. 1 durch strichpunktierte Linien angedeutet, kann der Querträger
auch durch Querkomponenten besitzende Endbereiche 1′ und 2′ der Längsträger
ersetzt bzw. gebildet sein. Entscheidend ist die Abstützung der Längsträger
an den Schwellern in einem mittleren Bereich derselben.
Mit der Erfindung ist demgemäß eine Bodengruppe für ein Kraftfahrzeug geschaffen,
die unter Wahrung ihres günstigen Crashverhaltens in neuartiger Weise eine Verrin
gerung des Innengeräuschpegels durch Interferenzeffekte sicherstellt.
Claims (5)
1. Bodengruppe für ein Kraftfahrzeug mit ein Antriebsaggregat stützenden, sich
ihrerseits über Querträger an Schwellern abstützenden Längsträgern und einem
Bodenblech, das eine Fußschräge bildet, deren Verlauf die Längsträger unter
Bildung von Spalten zur Schwingungsentkopplung folgen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Längsträger (1, 2) mit dem Bodenblech (8) sowohl im oberen Bereich
der Fußschräge (9) als auch hinter derselben verbunden sind und sich an
einem im mittleren Längenbereich der Fahrgastzelle angeordneten, mit den
Schwellern (4, 5) verbundenen Querträger (3) unter Verzicht auf davor liegende
Verbindungen mit den Schwellern (4, 5) abstützen.
2. Bodengruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querträger
ein Sitzquerträger (3) ist.
3. Bodengruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längs-
träger (1, 2) unter der Fußschräge (9) Schließbleche (16) besitzen, die mit
dieser die Spalte (17) bilden.
4. Bodengruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Längsträger (1, 2) oberhalb der Fußschräge (9) liegende Bereiche verringer
ter Flächenträgheitsmomente, bezogen auf Querachsen, besitzen.
5. Bodengruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querträger
durch in Richtung auf die Schweller (4, 5) abgebogene Endbereiche (1′, 2′)
der Längsträger (1, 2) ersetzt ist.
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