DE4139331C2 - Tunnelausbildung in der Bodenstruktur einer Karosserie eines Personenkraftwagens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tunnelausbildung in der Boden­ struktur einer Karosserie eines Personenkraftwagens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Karosserien von Personenkraftwagen ist es allgemein be­ kannt, in der Längsmitte des Fahrgastraums einen Tunnel anzu­ bringen, in dem beispielsweise eine Kardanwelle, Kabelschäch­ te, etc. verlaufen. Dieser Tunnel wölbt sich gegenüber dem Bodenblech nach oben auf und hat als Abdeckung üblicherweise ein einwandiges, halbschalenförmiges Blechteil. Zur Fahrzeug­ frontseite hin erweitert sich dieser Tunnelbereich zum größe­ ren Getriebetunnel, der in bekannter Weise ebenfalls durch ein einwandiges Blechteil abgedeckt ist. Diese Abdeckungen haben nur eine unwesentliche Tragfunktion.

Weiter sind in der Bodenstruktur von Karosserien für Personen­ kraftwagen Sitzquerträger als Hohlprofile zu beiden Seiten eines Mittentunnels bekannt, die einerseits die Fahrzeugfront­ sitze tragen und andererseits zur Versteifung der Bodenstruk­ tur dienen. Da die Sitzquerträger mit ihren Hohlprofilen nicht von einer Fahrzeugseite zur anderen durchgehend verlau­ fen, sondern am Mittentunnel in einen links- und rechtsseiti­ gen Sitzquerträger geteilt sind und die Tunnelabdeckung nur eine geringe Trageigenschaft hat, ist dort die gewünschte hohe Steifigkeit der Bodenstruktur nicht gegeben bzw. nur durch aufwendige Verstärkungsmaßnahmen mit zusätzlichen Ver­ stärkungsblechen herzustellen.

Übliche selbsttragende Fahrzeugkarosserien für Personenkraft­ wagen sind, einschließlich der vorbeschriebenen Tunnelausbil­ dung und Bodenstruktur, aus Blechteilen hergestellt. Träger mit Hohlprofilen werden dabei jeweils aus wenigstens zwei tiefgezogenen und miteinander verschweißten Blechen herge­ stellt.

Die zum Aufbau solcher selbsttragenden Karosserien verwende­ ten Stahlbleche werden im Tiefziehverfahren verformt. Die Preßwerkzeuge zum Verformen der Bleche sind verhältnismäßig teuer, lassen jedoch hohe Stückzahlen zu, so daß für eine Großserienfertigung damit eine kostengünstige Lösung zur Ver­ fügung steht. Aufgrund der hohen Werkzeuginvestitionen gestal­ tet sich das beschriebene Verfahren für Kleinserien jedoch sehr kostenintensiv.

Es ist daher insbesondere für Kleinserien bekannt (EP 0 146 716 B1), Fahrzeugkarosserien für Personenkraftwagen mit einer Tragstruktur aus Hohlprofilen herzustellen, welche durch Kno­ tenelemente miteinander verbunden sind. Die Hohlprofile sind dabei als Leichtmetall-Strangprofile und die Knotenelemente als Leichtmetall-Gußteile ausgebildet. Neben einer kostengün­ stigeren Lösung für Kleinserien werden mit einer solchen Kon­ struktion vorteilhaft auch geringere Karosseriegewichte und Verbesserungen beim Korrosionsschutz erreicht.

Aus der DE 38 09 185 A1 ist eine Bodengruppe für eine Fahr­ zeugkarosserie bekannt. Ein Bodenrahmen besteht dabei aus Längsträgern und Querträgern. Auf den Bodenrahmen ist eine flächige Platte aufgesetzt, die im wesentlichen eine zentrale Erhebung und zwei seitliche Vertiefungen aufweist. Die Vertie­ fungen bilden zusammen mit entsprechenden Abdeckplatten einen Hohlraum aus, in den ein Wabenkern aus Papier eingesetzt ist, während die zentrale Erhebung einen Tunnel ausbildet. Die Tun­ nelwand ist in einem oberen Bereich lediglich als einwandiges Blechteil ausgebildet und weist daher nur eine geringe Trag­ funktion auf. Insbesondere eine durchgehende Hohlprofilstruk­ tur mit hoher Steifigkeit ist bei diesem Aufbau nicht gege­ ben.

Ferner ist aus der DE 37 22 490 C2 eine Verbundstruktur einer Bodengruppe für ein Kraftfahrzeug bekannt, die aus einem Bodenrahmen aus Aluminium und darauf aufgesetzten, glasfaser­ verstärkten Kunststoffschalen besteht, wobei die nach dem Zusammenfügen der Bauteile noch vorhandenen Zwischenräume mit Kunststoffschaum ausgeschäumt sind. Ein in Längsrichtung ver­ laufender Tunnel, der beispielsweise auch als Getriebetunnel ausgebildet ist, ist hier jedoch nicht vorgesehen.

Außerdem ist ein Bodentunnel aus der DE 28 48 593 A1 bekannt. Dieser Bodentunnel umfaßt ein einwandiges, gewölbtes Blechele­ ment als Tunneloberteil und ein ebenfalls einwandiges Blech­ element als Tunnelunterteil, so daß der Bodentunnel als Hohl­ raum ausgebildet ist. An den Bodentunnel schließen sich Boden­ bleche an, so daß hier kein steifer Aufbau der Bodenstruktur, insbesondere in Fahrzeugquerrichtung, gegeben ist, da die ein­ wandigen Bleche lediglich eine geringe Trageigenschaft aufwei­ sen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tunnelausbildung in der Bodenstruktur einer Karosserie eines Personenkraftwagens so zu verbessern, daß eine erhöhte Steifigkeit der Bodenstruk­ tur, insbesondere in Fahrzeugquerrichtung, bei einfacher und kostengünstiger Ausführung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird die Hohlprofilstruktur der Sitzquerträ­ ger bogenförmig über den Tunnel geführt, so daß durch diese Überbrückung des Tunnels der links- und rechtsseitige Sitz­ querträger stabil und steif miteinander verbunden sind.

Dazu ist ein Gußteil als Tunneljoch mit im Querschnitt hutför­ migem Profil vorgesehen, das mit je einem unteren Rand am Tun­ nellängsrand angeordnet und verbunden ist. Dieses Tunneljoch soll dabei in seiner Längserstreckung wenigstens der Breite der Sitzquerträger entsprechen, wobei diese an das Tunneljoch seitlich angeschlossen sind.

Weiter ist ein links- und rechtsseitiges Bodenblech jeweils mit dem Tunneljoch bzw. mit dem Tunneljochrand verbunden. Das jeweilige Bodenblech ist dann zur Tunnelmitte hin weiterge­ führt und in einem Abstand zur tunnelinneren Tunneljochwand nach oben gebogen und mit einem Bodenblechrand mit dieser Tun­ neljochwand verbunden. Dadurch ist zwischen dieser Tunneljoch­ wand und dem zugeordneten Bodenblech jeweils eine erste links und rechts des Tunnels liegende Hohlprofilstruktur gebildet.

Weiter ist auf das Tunneljoch ein halbschalenförmiger Getrie­ betunnel als Blechteil mit einem hinteren Bereich aufgesetzt und dergestalt verbunden, daß zwischen der tunneläußeren Tun­ neljochwand und der Getriebetunnelinnenwand ein Abstand be­ steht und somit auch hier eine obere zweite Hohlprofilstruk­ tur gebildet ist.

Damit ist erreicht, daß die steifen und stabilen Hohlprofile der beidseitigen Sitzquerträger durch Hohlprofilstrukturen am Tunnel überbrückt und miteinander verbunden sind, so daß sich die gewünschte Steifigkeit über den Tunnel hinweg fortsetzt.

Dieses Tunneljoch als Gußteil stellt somit ein Knotenelement im Sinne des eingangs genannten Standes der Technik dar. Es wird ein sehr steifer Teileverband erzielt, der wirksam die beim Seitencrash auf die Karosseriestruktur einwirkenden Druckkräfte aufnimmt und der für eine abgestufte Energieauf­ nahme dimensionierbar ist. Zudem trägt dieser Verband wesent­ lich zur Erhöhung der Karosserie-Biegesteifigkeit in Längs- und Querrichtung bei.

Besonders vorteilhaft ist es nach den Ansprüchen 2 und 3, an den Hohlprofilstrukturen am Tunnel auch in Fahrzeugquerrich­ tung liegende Seitenwände vorzusehen, so daß diese Hohlprofil­ strukturen allseitig für eine hohe Stabilität geschlossen sind. Diese Seitenwände können dabei am Tunneljoch angeformt sein oder an den angeschlossenen Blechteilen gebildet werden.

Nach Anspruch 4 werden zweckmäßig die Hohlprofilstrukturen dem Querschnitt der Sitzquerträger angepaßt, so daß keine Steifigkeitssprünge entstehen.

Eine besonders vorteilhafte und zweckmäßige Ausführung wird nach Anspruch 5 damit erreicht, daß die unteren beidseitigen, ersten Hohlprofilstrukturen etwa auf halber Tunnelhöhe in die obere zweite Hohlprofilstruktur übergehen. Dazu wird die Tun­ neljochwand mit einem schräg nach oben verlaufenden Bereich quer durch die Hohlprofilstrukturen geführt, so daß sie diese in der Form eines Steges miteinander verbindet. Somit bildet die Tunneljochwand die Tunnelaußenwand für die ersten unteren Hohlprofilstrukturen und die Tunnelinnenwand für die obere zweite Hohlprofilstruktur.

Eine weitere Verstärkung des erfindungsgemäßen Tunnelverban­ des wird nach Anspruch 6 dadurch erreicht, daß der Tunnel wenigstens im Bereich des Tunneljochs von unten her durch eine Tunnelbrücke geschlossen ist. Dadurch ist der Tunnel selbst als stabile, rohrförmige Konstruktion ausgeführt. Zweckmäßig wird nach Anspruch 7 die Tunnelbrücke als weitge­ hend ebene Platte ausgeführt, die mit ihren Längsrändern mit dem Tunneljoch bzw. den beidseitigen Bodenblechen im Bereich der Tunneljochlängsränder verbunden ist.

In einer Bodenstruktur aus Leichtmetall-Strangprofilen und Knotenelementen aus Leichtmetall-Gußteilen entsprechend dem eingangs genannten Stand der Technik ist es vorteilhaft, die erfindungsgemäßen Tunnelausbildungen gemäß den Ansprüchen 8 und 9 entsprechend auszuführen. Dabei sind die beidseitigen Sitzquerträger als Leichtmetall-Strangprofile und das Tunnel­ joch in der Art eines Tunnelknotens als Leichtmetall-Gußteil ausgeführt.

Mit dem vorstehend aufgezeigten Konstruktionsprinzip wird ein äußerst steifer Guß-Blech-Strangprofilverband erhalten. Das Gußteil kann dabei die Verschraubungsbasis für Sitzschienen und die Tunnelbrücke vorne bilden.

Anhand einer Zeichnung wird eine Ausführungsform der Erfin­ dung mit weiteren Einzelheiten, Merkmalen und Vorteilen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Tunnelausbildung mit einem vorderen Tunneljoch und

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Tunnelausbildung nach Fig. 1.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Tunnelausbildung 1 dargestellt mit einem stabilen Leichtmetall-Gußteil als Tunneljoch 2, einem halbschalenförmigen Getriebetunnel 3 als Blechteil, je einem (linksseitig dargestellten) Bodenblech 4 und je einem (linksseitig dargestellten) Sitzquerträger 5 sowie einer unte­ ren Tunnelbrücke 6.

Das Tunneljoch 2 ist zweiteilig ausgeführt (in den Fig. 1 und 2 ist der linke Teil dargestellt), wobei die beiden Gußteile am obersten Bereich des Tunnels zusammengesetzt und verbunden sind. Damit ergibt sich insgesamt ein im Querschnitt etwa hut­ förmiges Profil des Tunneljochs 2, das mit einem unteren Rand 7 am Bodenblech 4 des Tunnellängsrands aufgesetzt und dort verbunden ist. Als Verbindungstechniken werden bevorzugt Schweißverbindungen und/oder Klebeverbindungen sowie Nietver­ bindungen und deren Kombination verwendet.

In diesem Bereich ist auch jeweils zu beiden Seiten je ein Sitzquerträger 5 als Aluminium-Strangprofil angefügt und ver­ bunden, von denen der linke Sitzquerträger 5 schematisch dar­ gestellt ist.

Das jeweilige Bodenblech 4 zu beiden Seiten des Tunnels ist unter dem Rand 7 zur Tunnelmitte etwas weitergeführt und mit einem Abstand zur tunnelinneren Tunneljochwand 8 nach oben ge­ bogen und mit einem Bodenblechrand 9 mit der Tunneljochwand 8 verbunden. Dadurch ist an beiden Seiten des Tunnels jeweils eine erste Hohlprofilstruktur 10 gebildet.

Auf das Tunneljoch 2 ist mit einem hinteren, halbschalenförmi­ gen Abschlußteil der Getriebetunnel 3 so aufgesetzt, daß er mit seinen unteren Längsrändern 11 etwa in einer mittleren Höhe am Tunneljoch 2 anliegt und daß zwischen der tunneläuße­ ren Tunneljochwand 12 und der Getriebetunnelinnenwand 13 ein Abstand besteht. Damit wird eine obere bogenförmige, zweite Hohlprofilstruktur 14 gebildet.

Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß die unteren beidseitigen, ersten Hohlprofilstrukturen 10 etwa auf halber Tunnelhöhe in die obere zweite Hohlprofilstruktur 14 übergehen, wobei die Tunneljochwand mit einem schräg nach oben verlaufenden Be­ reich 15 die beiden Hohlstrukturen 10 und 14 als Steg verbin­ det.

Aus Fig. 1 ist weiter zu ersehen, daß die Hohlprofilstruktur der Sitzquerträger 5 durch die Hohlprofilstrukturen 10 und 14 bogenförmig über den Tunnel geführt ist, wodurch ein äußerst stabiler Guß-Blech-Strangprofilverband hergestellt ist.

Am Tunneljoch 2 sind im unteren Bereich etwa senkrecht stehen­ de und in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Seitenwände 16 an­ geformt, so daß die unteren Hohlprofilstrukturen 10 nach der Montage allseitig geschlossen sind. Ebenso sind am Getriebe­ tunnelteil im Bereich des Tunneljochs 2 Seitenwände 17 ange­ bracht, so daß auch die obere Hohlprofilstruktur 14 nach der Montage allseitig geschlossen ist.

Der Tunnel ist von unten her durch die plattenförmige Tunnel­ brücke 6 geschlossen, die mit ihren Längsrändern 18 von unten her an den Bodenblechen 4 anliegt und dort verbunden ist.

Zusammenfassend wird festgestellt, daß mit der Erfindung eine Tunnelausbildung zur Verfügung gestellt wird, mit der ein äußerst steifer Guß-Blech-Strangprofilverband mit abgestufter Energieaufnahme erzielt wird, der wirksam die beim Seiten­ crash auf die Karosseriestruktur einwirkenden Druckkräfte auf­ nimmt. Darüber hinaus trägt dieser Verband wesentlich zur Er­ höhung der Karosserie-Biegesteifigkeit längs und quer bei. Das Tunneljoch 2 bildet als stabiles Gußteil die Verschrau­ bungsbasis für Sitzschiene und Tunnelbrücke vorn.

Claims (9)

1. Tunnelausbildung in der Bodenstruktur einer Karosserie eines Personenkraftwagens,
mit Sitzquerträgern als Hohlprofile zu beiden Seiten des Tunnels, die mit ihrer Hohlstruktur im Bereich des Tunnels verbunden sind,
mit einem halbschalenförmigen Getriebetunnel als Blechteil und
mit einem Bodenblech,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hohlprofilstruktur der Sitzquerträger (5) bogenför­ mig über den Tunnel geführt ist und dazu der links- und rechtsseitige Sitzquertrager (5) mit dem Tunnel dergestalt verbunden sind,
daß ein Gußteil als Tunneljoch (2) mit im Querschnitt hut­ förmigem Profil vorgesehen ist, das mit je einem unteren Rand (7) am Tunnellängsrand angeordnet ist,
daß das Tunneljoch (2) in seiner Längserstreckung wenig­ stens der Breite der Sitzquerträger (5) entspricht und diese an das Tunneljoch (2) angeschlossen sind,
daß ein links- und rechtsseitiges Bodenblech (4) jeweils mit dem Tunneljoch (2) bzw. mit dem Tunneljochrand (7) ver­ bunden ist,
daß das jeweilige Bodenblech (4) zur Tunnelmitte hin wei­ tergeführt, in einem Abstand zur tunnelinneren Tunneljoch­ wand (8) nach oben gebogen und mit einem Bodenblechrand (9) mit der tunnelinneren Tunneljochwand (8) verbunden ist, so daß zwischen dieser Tunneljochwand (8) und dem zu­ geordneten Bodenblech (4) jeweils eine erste Hohlprofil­ struktur (10) gebildet ist,
daß auf das Tunneljoch (2) der halbschalenförmige Getriebe­ tunnel (3) als Blechteil mit einem hinteren Bereich über Seitenränder (11) aufgesetzt und verbunden ist, derge­ stalt,
daß zwischen der tunneläußeren Tunneljochwand (12) und der Getriebetunnelinnenwand (13) ein Abstand besteht und somit eine obere zweite Hohlprofilstruktur (14) gebildet ist.

2. Tunnelausbildung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den ersten Hohlprofilstrukturen (10) zwischen der tunnelinneren Tunneljochwand (8) und dem jeweiligen Boden­ blech (4) in Fahrzeugquerrichtung verlaufende, etwa senk­ rechte Seitenwände (16), bevorzugt am Tunneljoch (2), ange­ bracht sind, so daß die ersten Hohlprofilstrukturen (10) allseitig geschlossen sind.

3. Tunnelausbildung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der zweiten oberen Hohlprofilstruktur (14) zwischen der tunneläußeren Tunneljochwand (12) und der Getriebetunnelinnenwand (13) in Fahrzeugquerrichtung verlaufende, etwa senkrechte Seitenwände (17), bevorzugt am Getriebetunnel (3), angebracht sind, so daß die zweite Hohlprofilstruktur (14) allseitig geschlossen ist.

4. Tunnelausbildung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Hohlprofilstruk­ turen (10 und 14) im Querschnitt etwa dem Profilquer­ schnitt der Sitzquerträger (5) entsprechen.

5. Tunnelausbildung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren beidseitigen, ersten Hohl­ profilstrukturen (10) etwa auf halber Tunnelhöhe in die obere zweite Hohlprofilstruktur (14) übergehen, wobei die Tunneljochwand (8, 12) mit je einem schräg nach oben ver­ laufenden Bereich (15) die ersten Hohlprofilstrukturen (10) und die zweite Hohlprofilstruktur (14) verbindet, so daß für die ersten unteren Hohlprofilstrukturen (10) die Tunneljochwand (8, 12) die Tunnelaußenwand und für die obere zweite Hohlprofilstruktur (14) die Tunnelinnenwand bildet.

6. Tunnelausbildung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Tunnel wenigstens im Bereich des Tunneljochs (2) von unten her durch eine Tunnelbrücke (6) geschlossen ist.

7. Tunnelausbildung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tunnelbrücke (6) als weitgehend ebene Platte aus­ geführt ist, die mit ihren Längsrändern (18) mit den beid­ seitigen Bodenblechen (4) im Bereich der Tunneljochlängs­ ränder (7) verbunden ist.

8. Tunnelausbildung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beidseitigen Sitzquerträger (5) Leichtmetall-Strangprofile sind.

9. Tunnelausbildung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Tunneljoch (2) ein Leichtmetall-Gußteil ist.