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Die
Erfindung betrifft eine Aufbaustruktur für eine Kraftfahrzeugkarosserie.
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Insbesondere
betrifft die Erfindung eine Aufbaustruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie
der Art, die einen Vorderteil, der insbesondere einen Träger für die Fahrzeugelemente
bildet, und einen starren Hinterteil umfasst, der insbesondere den
Innenraum des Kraftfahrzeugs bildet, der Art, die ein erstes Element umfasst,
welches rohrförmig
ist und bei einem Aufprall in der Längsrichtung zusammengedrückt werden
kann, welches mindestens einen Fixierbereich und eines der Teile
umfasst.
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Zahlreiche
Beispiele für
Aufbaustrukturen für Karosserien
dieser Art sind bekannt.
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Es
handelt sich beispielsweise um Aufbaustrukturen für Karosserien,
die als Beispiel der Erfindung gelten und diese nicht einschränken sollen, bei
denen der Vorderteil in einer ersten oberen Horizontalebene mindestens
zwei obere Längsträger, die sich
von dem Hinterteil aus nach vorne erstrecken, und in einer zweiten
unteren Horizontalebene zwei untere Längsträger umfasst, die die ersten
Elemente bilden und sich parallel unterhalb der oberen Längsträger erstrecken,
und deren Enden starr an Aufhängungsschenkeln
befestigt sind, welche an den Vorderenden der oberen Längsträger befestigt
sind, und deren Mittelteile jeweils mit einem zugeordneten Längsträger mittels
eines Bolzens befestigt sind, und deren Hinterenden mit Spiel hinsichtlich
Aufnahmeelementen angeordnet sind, die beispielsweise von einem
Motorwagen getragen werden, der einstückig mit dem Hinterteil ausgeführt ist,
um im Fall eines Aufpralls in Längsrichtung
die Deformationseinwirkung der oberen Längsträger abzulenken.
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Derartige
an einem ersten Fahrzeug montierte Strukturen ermöglichen
im Fall eines Aufpralls in Längsrichtung
mit einem zweiten aus entgegengesetzter Richtung kommenden Fahrzeug
das Einhaken der mechanischen Elemente des zweiten Fahrzeugs mit
Hilfe der unteren Längsträger, um
im Moment des Aufpralls, zu verhindern, dass das erste Fahrzeug
nicht auf das zweite Fahrzeug überlappend auffährt oder
das zweite Fahrzeug durchdringt. Die unteren Längsträger, deren Vorderenden mit
Aufhängungsschenkeln
verbunden sind, welche starr an den oberen Längsträgern befestigt sind, und deren
Hinterenden mit Spiel in Aufnahmeelemente des Motorwagens eingeführt sind,
ermöglichen
außerdem
die Entlastung der oberen Längsträger von
den Deformationswirkungen, die beim Aufprall entstehen und sich
auf den Motorwagen richten, wodurch ein Durchgangsweg der Aufprallwirkung
auf diesen gebildet wird.
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Bei
einem Aufprall in Längsrichtung
wird das Spiel, welches die Hinterenden der unteren Längsträger von
den Aufnahmeelementen des Motorwagens trennt, dadurch absorbiert,
dass die Aufhängungsschenkel
und die unteren Längsträger durch
die Wirkungen belastet werden.
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Dadurch
unterliegen die Hinterenden der unteren Längsträger einer Kompressionseinwirkung
in Längsrichtung
einer recht hohen Intensität.
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Es
muss also verhindert werden, dass die unteren Längsträger sich faltend beulen, was
ihre Fähigkeit,
die aus einem Aufprall resultierende Kraft aufzunehmen, zunichte
macht, insbesondere, wenn ihre Deformation dazu führt, dass
die unteren Längsträger die
Aufnahmeelemente des Motorwagens verlassen.
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Außerdem beschreibt
die Patentschrift JP-04310777 einen rohrförmigen Längsträger und stellt diesen dar,
der Sollbruchabschnitte umfasst, die sich im Fall eines Aufpralls
leicht verformen. Der freiliegende Längsträger wird außen durch ein Verstärkungselement
verdoppelt, das am Äußeren des Längsträgers angebracht
ist und den Nachteil aufweist, dass es den Motorraum versperrt und
die Anzahl der Teile erhöht.
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Dieses
japanische Dokument deckt alle Merkmale aus dem Oberbegriff von
Anspruch 1 ab.
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Zur
Verhinderung dieser Gefahr schlägt
die Erfindung eine Aufbaustruktur für eine Karosserie der zuvor
beschriebenen Art vor, die untere Längsträger umfasst, welche einen Vorderteil,
der in Längsrichtung
zusammengedrückt
werden kann, und einen Hinterteil aufweisen, der eine erhöhte Starrheit
besitzt.
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Allgemeiner
kann die Erfindung auf jedes erste Element angewendet werden, das
im Fall eines Aufpralls zusammengedrückt werden kann, und dazu bestimmt
ist, an einem Fahrzeugteil angebracht zu werden und einen Teil erhöhter Starrheit
umfasst.
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Zu
diesem Zweck schlägt
die Erfindung eine Aufbaustruktur für eine Fahrzeugkarosserie der
zuvor beschriebenen Art vor, die dadurch gekennzeichnet ist, dass
das erste Element auf mindestens einem Teil seiner Länge mindestens
ein komplementäres Innendoppelrohr
umfasst, das dazu bestimmt ist, es teilweise zu verstärken.
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Gemäß anderen
Merkmalen der Erfindung:
- – ist das erste Element starr
an dem Vorderteil befestigt und jedes komplementäre Innenrohr an dem hinteren
Ende des ersten Elements, das es verdoppelt, derart angeordnet,
dass es das Element im Fall eines Kontakt mit einem von dem starren
Hinterteil getragenen zweiten Element verstärkt,
- – ist
das komplementäre
Innendoppelrohr in das Innere des ersten Elements hineingedrückt,
- – umfassen
die Innenwände
des ersten rohrförmigen
Elements vorspringende Rippen, die dazu bestimmt sind, das Halten
des zugeordneten komplementären
Innenrohrs zu sichern,
- – ist
das komplementäre
Innendoppelrohr hohl und umfasst innen mindestens einen Verstärkungsquerträger, der
sich zwischen den Innenwänden
des komplementären
Rohrs quer erstreckt,
- – umfasst
der Querträger
eine Aussparung, die gegenüber
von zu dem ersten Element und dem komplementären Rohr koaxial angeordneten Bohrlöchern angeordnet
ist und dazu bestimmt ist, den Durchgang einer Befestigungsschraube der
Querachse, die die Bohrlöcher
durchquert, zu ermöglichen,
um die Befestigung eines dritten Elements auf dem ersten Element
zu ermöglichen,
- – besteht
die Aussparung aus einer Gewindebohrung zur Aufnahme der Schraube,
- – sind
das erste Element und das komplementäre Innendoppelrohr in der Form
profilierter Teilstücke aus
Aluminium ausgeführt,
- – umfasst
der Vorderteil in einer ersten oberen Horizontalebene mindestens
zwei obere Längsträger, die
sich von dem Hinterteil nach vorne erstrecken, und in einer zweiten
unteren Horizontalebene zwei untere Längsträger, die die ersten Elemente
bilden und sich teilweise unterhalb der oberen Längsträger erstrecken, deren Vorderenden
starr an Aufhängungsschenkeln
befestigt sind, welche an den Vorderenden der oberen Längsträger befestigt
sind, und deren Mittelteile jeweils über mindestens einen das dritte
Element bildenden Bolzen mit einem zugeordneten Längsträger verbunden
sind, und deren Hinterteile mit Spiel bezüglich der Aufnahmeelemente,
die von dem Hinterteil getragen werden und das zweite Element bilden,
angeordnet sind, um im Fall eines Längsaufpralls die Deformationswirkung
der oberen Längsträger abzulenken.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der folgenden
ausführlichen
Beschreibung ersichtlich, zu deren Verständnis auf die beigefügten Zeichnungen
verwiesen wird, in denen:
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1 eine
Perspektivansicht eines Strukturelements der erfindungsgemäßen Karosserie
ist;
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2a eine
Detailperspektivansicht der unteren Längsträgers gemäß der Erfindung ist;
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2b eine
Detailperspektivansicht des Querträgers ist; und
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3 eine
Querschnittansicht eines unteren Längsträgers gemäß der Erfindung ist.
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In
der folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszahlen gleiche
Teile oder Teile mit ähnlichen
Funktionen.
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Wie
in 1 gezeigt, wird eine Karosserieaufbaustruktur
auf bekannte Weise aus einem starren Hinterteil 11, der
den Innenraum des Fahrzeugs bildet, geformt, vor dem sich ein Vorderteil 10 in
einer im Wesentlichen Längsrichtung „L" erstreckt. Der Vorderteil 10 ist
beispielsweise an einer Stelle an seinem hinteren Ende 12,
die in 1 rechts dargestellt ist, an den Hinterteil 11 geschweißt.
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Der
Vorderteil 10 der Aufbaustruktur umfasst, in einer ersten
oberen Horizontalebene „P1" mindestens
zwei obere Längsträger 14,
die sich von dem Hinterteil 11 nach vorne erstrecken und
den Fahrzeuginnenraum bilden. Die Vorderenden 16 der Längsträger 14 sind
mit einem Querträger 18 verbunden,
welcher insbesondere zur Unterstützung
einer (nicht gezeigten) Abdeckung und/oder Fahrzeugvorderfläche dienen
kann. Die Längsträger 14 können im
Fall eines Aufpralls so zusammengedrückt werden, dass sie die aus
dem Aufprall entstehende kinetische Energie auflösen.
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In
einer zweiten unteren Horizontalebene „P2" umfasst der Vorderteil 10 der
Aufbaustruktur einen unteren Motorwagen 20, der sich von
dem Hinterteil 11, an dem er befestigt ist, nach vorne
erstreckt. In derselben Ebene „P2" umfasst
der Vorderteil 10 erste Längselemente 22, insbesondere
zwei untere Längsträger 22,
die sich unterhalb und parallel zu den oberen Längsträgern 14 erstrecken.
Die unteren Längsträger 22 können im
Fall eines Aufpralls ebenfalls so zusammengedrückt werden, dass sie die aus
dem Aufprall entstehende kinetische Energie auflösen.
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Die
unteren Längsträger 22 sind
mit ihren Vorderenden 24 an Aufhängungsschenkeln 26 befestigt,
die an den Vorderenden 16 der oberen Längsträger 14 befestigt sind.
Die Hinterenden 32 der unteren Längsträger 22 sind mit einem
Spiel „J" bezüglich der
zweiten Elemente 34 der Aufbaustruktur angeordnet, insbesondere
der Elemente 34 zum Aufnehmen des Motorwagens 20,
damit die oberen Längsträger 14 der
aus einem Aufprall in Längsrichtung entstehende
Deformationskraft „F" ausweichen. Außerdem sind
die Mittelteile 28 der unteren Längsträger 22 jeweils mit
einem zugeordneten oberen Längsträger 14 über ein
drittes Element, insbesondere einem Bolzen 30 verbunden.
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Der
Nachteil der herkömmlichen
unteren Längsträger 22 besteht
darin, dass im Fall eines Aufpralls die hinteren Enden 32 der
unteren Längsträger einer
recht erhöhten
Kompressionskraft in Längsrichtung
unterliegen.
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Wenn
die Deformationskraft „F" in Längsrichtung
das teilweise Zerquetschen der oberen Längsträger 14 hervorgerufen
hat, wird sie auf die unteren Längsträger 22 übertragen,
die über
ihre ganze Länge
zwischen ihren Vorderenden 24, die mit den Aufhängungsschenkeln 26 verbunden
sind, und ihren Hinterenden 32, die von den Elementen 34 zur
Aufnahme des Motorwagens 20 aufgenommen sind, der Kompression
unterliegen, nachdem das Spiel „J" eingeholt wurde.
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Daher
sollten sich die unteren Längsträger 22 nicht
zusammenfaltend verbiegen können,
was ihre Fähigkeit,
die aus dem Aufprall entstehende Energie aufzunehmen, zunichte macht,
insbesondere, wenn ihre Verformung dazu führt, dass die unteren Längsträger 22 die
Aufnahmeelemente 34 des Motorwagens 20 verlassen.
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In Übereinstimmung
mit der Erfindung bildet jeder untere Längsträger 22 das erste Element,
das mindestens über
einen Teil seiner Länge,
mindestens ein komplementäres
Innendoppelrohr 36 umfasst, das dazu bestimmt ist, es teilweise
zu unterstützen.
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Diese
Ausgestaltung ist in der 2a und 2b dargestellt.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, und auf eine sie nicht einschränkende Weise, sind die unteren
Längsträger 22 und
die komplementären
Innendoppelrohre 36 profiliert aus Aluminium geformt und
bilden insbesondere in der quer verlaufenden Ebene „T" einen rechtwinkligen
Querschnitt.
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Jedes
komplementäre
Innenrohr 36 ist an dem Hinterende 32 des unteren
Längsträgers 22, den
es verdoppelt, so angeordnet, dass es diesen im Fall eines Kontakts
mit dem zugeordneten Element 34 zum Aufnehmen des Motorwagens 20,
von dem ein Teil in der 2a dargestellt
ist, verstärkt.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist mindestens ein komplementäres Innendoppelrohr 36 in
das Innere des zugeordneten unteren Längsträgers 22 hineingedrückt.
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Dazu
umfassen die Innenwände 38 jedes
unteren rohrförmigen
Längsträgers 22,
wie in 3 dargestellt, vorspringende Rippen 40,
die dazu bestimmt sind, das Halten des komplementären Innendoppelrohrs 36 im
Inneren des zugeordneten unteren Längsträgers 22 zu sichern.
Die Rippen 40 sind beispielhaft und die Erfindung nicht
einschränkend durch
Einschnitte oder Einprägung
der Wände 38 oder
durch Fadenbildung der Längsträger 22 geformt.
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Beim
Eindrücken
des komplementären
Innendoppelrohrs 36 in das Innere des unteren Längsträgers 22 dringen
die Rippen 40 in das Material des komplementären Innendoppelrohrs 36 ein,
das somit unbeweglich gemacht wird.
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Diese
Anordnung schränkt
die Erfindung nicht ein, und das komplementäre Innendoppelrohr 36 kann
in das Innere des zugeordneten unteren Längsträgers 22 geschweißt oder
durch ein mechanisches Mittel unbeweglich gemacht werden.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, wie in 2b dargestellt, ist jedes komplementäre Innendoppelrohr 36 hohl
und umfasst innen mindestens einen Querträger 42 zur Verstärkung, der zwischen
die Innenquerwände
des Rohrs montiert ist. Dieser Querträger gestattet vorteilhafterweise
in dem Bereich des Hinterendes 32 des unteren Längsträgers 22,
bei dem es sich um den am meisten beanspruchten Bereich handelt,
jegliches Auftreten des Zusammenfaltens des Profils zu verhindern,
wenn der untere Längsträger 22 bei
der Deformation durch Kompression das Spiel J, das ihn von dem Aufnahmeelement 34 trennt,
aufbraucht.
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Wie
in 1 dargestellt, sind Bolzen 30, die die
dritten Elemente bilden, an den Innenlängsträgern 22 mittels Schrauben 23 mit
Querachsen A und B befestigt, und dadurch umfasst jeder untere Längsträger 22 zugeordnete
Durchbohrungen 25 zum Aufnehmen der Schrauben 23,
wie in 2a und 2b gezeigt.
Wenn mindestens eine Durchbohrung 25 in der Nähe des Hinterendes 32 des
unteren Längsträgers 22 angeordnet
ist, der das komplementäre
Innendoppelrohr 36 umfasst, ist der Querträger 42 vorzugsweise
in der Nähe
der Schraube 23 angeordnet.
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Insbesondere
umfasst der Querträger 42 eine
Ausnehmung 44, die gegenüber den koaxialen Durchbohrungen 25 des
ersten Elements 22 und 27 des komplementären Rohrs 36 angeordnet
ist und die dazu bestimmt ist, den Durchlass einer Schraube 23 zum
Befestigen der Querachse, die die Durchbohrungen 25, 27 durchquert,
zu ermöglichen,
um die Befestigung des Bolzens 30, der das dritte Element an
dem unteren Längsträger bildet,
zu gestatten.
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Vorteilhafterweise
besteht die Ausnehmung 44 beispielsweise aus einer Gewindebohrung
zur Aufnahme der Schraube 23.
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Dies
ermöglicht
vorteilhafterweise die Verbesserung der Starrheit des unteren Längsträgers 22 über eine
größere Länge, wobei
gleichzeitig die Implantation eines Befestigungspunkts der Bolzen 30 in der
Nähe des
Hinterendes 32 des unteren Längsträgers 22 ermöglicht wird.
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Dadurch
weist der untere Querträger 22 eine über die
gesamte Länge
des komplementären
Innendoppelrohrs 36 auf.
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Die
Erfindung gestattet vorteilhafterweise die Nutzung einer Aufbaustruktur,
die auf den Motorwagen 20 des Fahrzeugs wirkenden erheblichen
Kräfte übertragen
kann.
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Die
Erfindung findet vorteilhafterweise auf alle ersten Elemente 22 Anwendung,
die unter Kompression wirken.