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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugkarosseriestruktur des
Raumtragwerkstyps und insbesondere eine Fahrzeugkarosseriestruktur mit
einer zur Vermeidung einer Störung mit einem Hinterrad gekrümmten
Hecksäule.
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Durch Extrudieren von Aluminium oder anderen Leichtmetallen in einer
vorbestimmten Querschnittsform ausgebildete längliche Hohlelemente haben
in neuerer Zeit als Automobiltragwerkselemente Aufmerksamkeit auf sich
gezogen, da sie frei mit einem gewünschten Querschnitt ausgebildet werden
können und weiterhin in verschiedenen Richtungen unterschiedliche Dicken
aufweisen können, so dass eine gewünschte mechanische Festigkeit jedem
einzelnen Teil der Fahrzeugkarosserie in einer hocheffizienten Art und Weise
erteilt werden kann.
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Bei einem so genannten Raumtragwerk, das durch Verschweißen von
Rohren oder anders geformten Elementen aus Metall ausgebildet ist, ist die
Hecksäule manchmal in einer derartigen Weise gekrümmt, dass ein Mittelteil
derselben sich lateral nach außen wölbt, um die Öffnung der Heckklappe zu
maximieren, und ein unteres Ende der Säule ist nach innen gekrümmt, um
eine Störung mit einem Hinterrad zu vermeiden.
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Wenn eine Hecksäule einer derartigen Form einer Biegebelastung oder einer
Verdrehungsbelastung unterworfen ist, entwickelt sich leicht in den Teilen
mit einem relativ großen Krümmungsgrad eine relativ große Beanspruchung,
nicht jedoch in Teilen mit einem kleineren Krümmungsgrad. Insbesondere
neigt mechanische Beanspruchung dazu, sich im oberen Teil der zuvor
genannten Inwärtskrümmung zu konzentrieren, die in der Säule zur
Aufnahme des Hinterrads ausgebildet ist. Demzufolge war es zur
Optimierung der Gesamtsteifigkeit des Tragwerks notwendig,
Verstärkungselemente an die Teile zu schweißen, an denen die
Beanspruchung dazu neigt, sich zu konzentrieren, oder die Wanddicke
solcher Teile zu erhöhen. Solche Maßnahmen führten jedoch unvermeidlich
zu einer Gewichtszunahme und behinderten somit den angestrebten Vorteil
des Raumtragwerks, es zu ermöglichen, dass Gewicht verringert wird.
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Es ist aus der DE-41 25 832 A bekannt, eine Fahrzeugkarosserie-Struktur mit
einer zwischen einem Dachelement und einem Bodenelement verlaufenden
Hecksäule zu versehen, wobei die Hecksäule ein extrudiertes Element
umfasst mit einem zur Vermeidung von Störungen mit einem Hinterrad nach
innen gekrümmten unteren Teil (Oberbegriff des Anspruchs 1).
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Es ist aus der EP-A-0 547 346 bekannt, ein extrudiertes Element als Teil
einer Fahrzeugkarosseriestruktur vorzusehen sowie eine Federabstützungs-
Aufnahmevorrichtung, die ein Federabstützungsmontageteil und ein das
Federabstützungsmontageteil tragendes Halterungsteil umfasst, wobei das
Halterungsteil an dem extrudierten Element befestigt ist und entlang
desselben verläuft.
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Ein Kraftfahrzeug-Karosserietragwerk ist in der FR-A-2 718 408 offenbart.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Fahrzeugkarosseriestruktur
vorgesehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Hecksäule einen im
Wesentlichen gleichförmigen Querschnitt aufweist und dadurch, dass die
Fahrzeugkarosseriestruktur eine Montagebasis für eine hintere
Aufhängungskomponente umfasst, wobei die Montagebasis ein Montageteil
für die hintere Aufhängungskomponente und ein Halterungsteil umfasst, das
das Komponenten-Montageteil trägt, wobei das Halterungsteil an dem nach
innen gekrümmten Teil der Hecksäule dort befestigt ist, wo er seinen
stärksten Krümmungsgrad aufweist, wobei das Halterungsteil entlang der
Hecksäule verläuft und an derselben fest angebracht ist.
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Wie bereits erwähnt, neigt mechanische Beanspruchung dazu, sich in dem
nach innen gekrümmten Teil zu konzentrieren, insbesondere dann, wenn die
Hecksäule einer Biegebelastung oder einer Verdrehungsbelastung
unterworfen ist. Das Halterungsteil der Montagebasis verstärkt jedoch
wirksam die Hecksäule gegenüber einer solchen
Beanspruchungskonzentration. Weil das Halterungsteil dem zweifachen
Zweck dient, eine solche Verstärkung vorzusehen und eine hintere
Aufhängungskomponente, wie eine Feder oder einen Dämpfer, zu tragen,
wird der Heckteil der Fahrzeugkarosserie wirksam verstärkt, ohne dass deren
Gewicht erhöhen wird.
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Die Krümmung des nach innen gekrümmten Teils der Säule neigt dazu, dann
besonders wichtig zu sein, wenn der Öffnungsbereich einer Hecköffnung der
Fahrzeugkarosserie maximiert ist. Solch eine Hecköffnung kann für ein
gewöhnliches Heckfenster, eine Heckklappe oder ein Schrägheck-
Heckfenster sein.
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Bevorzugt ist die Hecksäule aus extrudiertem Aluminium oder extrudierter
Aluminiumlegierung hergestellt, und das Halterungsteil ist dann an die Säule
geschweißt. Solch ein extrudiertes Element kann jeden gewünschten
Querschnitt aufweisen, so dass eine gewünschte Steifigkeit und Festigkeit
gegen eine Biegebelastung in jeder Richtung unter Einsatz einer minimalen
Materialmenge erreicht werden kann. Ferner kann der Querschnitt des
extrudierten Elements derart konstruiert sein, dass seine Steifigkeit und
seine Festigkeit gegenüber einer Verdrehungsbelastung optimiert werden
kann. Typischerweise ist die Hecksäule aus extrudiertem Aluminium oder
extrudierter Aluminiumlegierung hergestellt, aber die vorliegende Erfindung
ist gleichermaßen anwendbar auf Tragwerkselemente, die aus anderen, mit
einem im Wesentlichen einheitlichen Querschnitt ausbildbaren Materialien
hergestellt sind, wie Kunststoff und andere Leichtmetalle oder -legierungen.
Weiterhin sind die Prinzipien der vorliegenden Erfindung nicht nur für
Hecksäulen anwendbar, sondern auch für andere Tragwerkselemente.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun beispielhaft und unter
Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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Fig. 1 eine teilweise ausgeschnittene perspektivische Ansicht eines
Fahrzeugkarosserietragwerks ist, auf das die vorliegende Erfindung
angewendet ist.
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Fig. 2 eine vergrößerte Frontansicht eines relevanten Teils einer rechten
Hecksäule aus der Sicht von vorn ist.
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Fig. 1 zeigt einen Teil eines gemäß der vorliegenden Erfindung
konstruierten Fahrzeugkarosserietragwerks. Dieses
Fahrzeugkarosserietragwerk besteht aus einer Raumtragwerkstruktur, die
durch Zusammenfügen und Verschweißen von länglichen Elementen gebildet
ist, die einen einheitlichen Querschnitt besitzen und aus Leichtmetallmaterial,
wie Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, durch Extrudieren hergestellt
sind, so dass sie eine für jede besondere Anwendung geeignete
Querschnittsform besitzen. Die Querschnittsform kann frei gewählt werden,
abhängig von der Erfordernis jeder besonderen Anwendung, und kann hohl
sein oder von einer anderen geeigneten. Form sein.
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Ein unteres Ende jeder Säule eines Mittelsäulenpaars 2 von ist an eine obere
Fläche eines seitlichen Längsträgers 1 geschweißt, der in der Längsrichtung
verläuft. Die Innenseite jedes der seitlichen Längsträger 1 ist an ein vorderes
Bodenelement 3 geschweißt, das ebenso durch Zusammenfügen von
extrudiertem Leichtmetallmaterial hergestellt ist, und das hintere Ende des
vorderen Bodenelementes 3 ist an hintere seitliche Bodenelemente 5 über
ein Querelement 4 geschweißt. Die hinteren seitlichen Bodenelemente und
das Querelement 4 sind bei dieser Ausführungsform alle aus ähnlichen
extrudierten Elementen hergestellt. Die hinteren Enden der hinteren
seitlichen Bodenelemente sind an die unteren Enden eines Hecksäulenpaars
6 geschweißt. Vertikal dazwischen liegende Teile jeder der Mittelsäulen 2
und die entsprechende Hecksäule 6 sind durch einen in Längsrichtung
verlaufenden Seitenbalken 7 miteinander verbunden. Jede der Hecksäulen 6
besitzt einen Mittelteil, der sich lateral nach außen krümmt, um den
Öffnungsbereich der Heckklappe zu maximieren. Das obere Ende jeder der
Hecksäulen 6 ist an das hintere Ende eines seitlichen Dachelementes 8
geschweißt und die rechte und die linke Hecksäule 6 sind durch ein
Dachquerelement 9 miteinander verbunden, das lateral über die
Fahrzeugkarosserie hinweg verläuft. Der sich am meisten nach außen
auswölbende Teil jeder Hecksäule 6 ist an das hintere Ende des seitlichen
Längsträgers 1 geschweißt, der schräg nach oben gekrümmt ist, um eine
Störung mit dem Hinterrad zu vermeiden. Ein Teil jeder Hecksäule 6, der von
einem Mittelteil derselben zu einem unteren Ende derselben verläuft, ist
lateral nach innen gekrümmt, um ebenso eine Störung mit dem Hinterrad zu
vermeiden.
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Wenn eine Hecksäule einer solche Form einer Biegebelastung oder einer
Verdrehungsbelastung unterworfen ist, entwickelt sich leicht in den Teilen
mit einem relativ großen Krümmungsgrad ein relativ großer
Beanspruchungsgrad, nicht jedoch in Teilen mit einem kleinen
Krümmungsgrad. Daher ist eine hintere Dämpferbasis 10 an einen Teil 6a
der Hecksäule 6 mit dem größten Krümmungsgrad dort geschweißt, wo sie
lateral nach innen gekrümmt ist, um eine Störung mit dem Hinterrad zu
vermeiden, so dass dieser Teil verstärkt wird. Typischerweise weist die
Hecksäule 6 ihre größte Krümmung am oberen Ende der Auswölbung zur
Aufnahme des Hinterrades auf.
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Die hintere Dämpferbasis 10 ist durch Prägeformen eines aus demselben
Material wie die Tragwerkstrukturelemente hergestellten
Metallplattenelementes gebildet und umfasst ein tassenförmiges
Dämpfermontageteil 11 und ein Halterungsteil 12 zur Befestigung dieses
Montageteils an der Hecksäule 6. Diese beiden Teile 11 und 12 sind als ein
Unteraufbau ausgebildet, indem sie im Voraus zusammengescheißt werden.
Durch Schweißen dieser hinteren Dämpferbasis 10 an den Teil 6a der
Hecksäule 6, der den größten Krümmungsgrad aufweist, oder an einen
angrenzenden Teil derselben, ist es möglich, den Teil zu verstärken, an dem
die Beanspruchung sich zu konzentrieren neigt, ohne dass ein anderes
Verstärkungselement erfordert wird.
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Daher ist die Dämpferbasis an einem Teil der Hecksäule angebracht, an der
Beanspruchung sich zu konzentrieren neigt, so dass die Dämpferbasis die
Hecksäule wirksam verstärkt, und sowohl ihre Biegefestigkeit als auch ihre
Verdrehungsfestigkeit und ebenso ihre mechanische Festigkeit erhöhen
kann. Da die Dämpferbasis folglich ebenso als Verstärkungselement dient,
kann die Anzahl von Teilen reduziert sein und jeder Anstieg des Gewichts
und der Herstellungskosten kann minimiert sein.
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Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung, wenigstens in ihren
bevorzugten Ausführungsformen, eine verbesserte Raumtragwerks-
Fahrzeugkarosseriestruktur vorsieht, die hochgradig steif gemacht werden
kann, ohne ihr Gewicht zu erhöhen; und dass sie ferner eine derartige
Karosserierstruktur einschließlich einer Hecksäule vorsieht, die hochgradig
gekrümmt sein kann, während sie eine ausreichende Steifigkeit aufrecht
erhält, ohne dass eine zusätzliche Verstärkung verwendet wird; und ferner
dass sie eine derartige Karosseriestruktur vorsieht, die den Öffnungsbereich
an einem Heckteil derselben maximiert, ohne die mechanische Festigkeit zu
beeinträchtigen.