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Dokumentenidentifikation DE102006024813A1 29.11.2007
Titel Fahrgastzelle für ein Kraftfahrzeug
Anmelder Dr.Ing.h.c. F. Porsche AG, 70435 Stuttgart, DE
Erfinder Oggianu, Roberto, 71229 Leonberg, DE;
Brausse, Stephan, 72800 Eningen, DE;
Brunner, Markus, 74321 Bietigheim-Bissingen, DE;
Praznik, Franc, 71229 Leonberg, DE
DE-Anmeldedatum 27.05.2006
DE-Aktenzeichen 102006024813
Offenlegungstag 29.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.11.2007
IPC-Hauptklasse B62D 21/15(2006.01)A, F, I, 20060527, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B62D 25/02(2006.01)A, L, I, 20060527, B, H, DE   
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrgastzelle (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei zur Erhöhung der Quersteifigkeit der Fahrgastzelle bei Seitenaufprallbelastungen eine querversteifende Rohrkonstruktion (2) vorgesehen ist, die im Wesentlichen aus seitlich außen liegenden und aufrecht positionierten Verstärkungsprofilen (3) und zumindest einem sich über die Karosseriebreite erstreckenden, rohrförmigen Querträger (4) besteht. Erfindungswesentlich ist dabei, dass das jeweilige Verstärkungsprofil (3) eine dem Querträger (4) zugewandte Aufnahme (6) aufweist, in welcher ein Längsende (7) des Querträgers (4) berührungsfrei angeordnet ist.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrgastzelle für ein Kraftfahrzeug mit einer die Quersteifigkeit der Fahrgastzelle bei Seitenaufprallbelastungen erhöhenden Rohrkonstruktion gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Insbesondere bei Personenkraftwagen in Form von Cabriolets oder Coupés reichen die beiden fahrzeugseitig angeordneten B-Säulen nur bis kurz unterhalb eines Seitenfensterbereiches, so dass sie nicht an einen Dachrahmen der Karosserietragstruktur angebunden sind und dadurch im Hinblick auf Seitenaufprallbelastungen nur begrenzt belastbar sind.

Aus der DE 199 43 296 C2 ist eine Fahrgastzelle für einen Personenkraftwagen mit jeweils einer B-Säule auf jeder Karosserieseite bekannt, die in einen unten liegenden Längsschweller mündet. Zur Erhöhung der Quersteifigkeit der Fahrgastzelle bei Seitenaufprallbelastungen ist eine querversteifende Rohrkonstruktion vorgesehen, die sich aus seitlich außen liegenden Verstärkungsrohren und einem sich etwa über die Karosseriebreite erstreckenden, rohrförmigen Versteifungselement zusammensetzt. Dabei ist das rohrförmige Versteifungselement längsendseitig oberhalb der Längsschweller fest mit den angrenzenden Verstärkungsrohren verbunden und darüber hinaus verdeckt und freischwebend über einen wesentlichen Teil seiner Quererstreckung innerhalb eines Karosseriehohlraumes der Hintersitzanlage angeordnet.

Weitere Fahrgastzellen mit einer Queraussteifung sind aus der DE 196 03 098 C2, der US 4,934,751 sowie der EP 0 943 530 B1 bekannt.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Fahrgastzelle der gattungsgemäßen Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die insbesondere eine günstige Krafteinleitung und eine vereinfachte Montage ermöglicht.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruches gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeuges zur Queraussteifung derselben eine Rohrkonstruktion vorzusehen, welche sich im wesentlichen aus fahrzeugseitig außen liegenden Verstärkungsprofilen und einem sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden rohrförmigen Querträger zusammensetzt und wobei der Querträger längsendseitig berührungsfrei in einer ihm zugewandten und am jeweiligen Verstärkungsprofil angeordneten Aufnahme angeordnet ist. Der Querträger ist somit normalerweise nicht in Kontakt mit den jeweils längsendseitig angeordneten Verstärkungsprofilen, sondern ist beabstandet zu diesen angeordnet. Im Crashfall ermöglicht jedoch die am Verstärkungsprofil angeordnete Aufnahme, dass eine Querstoßbelastung direkt über die Aufnahme in den Querträger eingeleitet wird und dadurch die Fahrgastzelle derart versteift wird, dass die Fahrzeuginsassen gefährdende Deformationen vermieden oder zumindest reduziert werden können. Die berührungsfreie Anordnung des Querträgers in den jeweiligen Aufnahmen der Verstärkungsprofile vereinfacht die Montage, da ein separates Verbinden der Verstärkungsprofile mit dem Querträger entfällt. Auch eine Demontage der Fahrgastzelle, insbesondere auch eine Reparatur nach einem Unfall, wird durch die berührungslose Anordnung des Querträgers an den Verstärkungsprofilen begünstigt, da keine feste Verbindung zwischen den beiden Teilen zunächst gelöst und nach der Reparatur wieder montiert werden muss.

Zweckmäßig ist die Aufnahme in der Art einer Hülse ausgebildet, die das jeweilige aufgenommene Längsende des Querträgers umgreift. Dabei ist ein Innendurchmesser der Hülse größer als ein Außendurchmesser des Querträgers, so dass zusätzlich zu einem axialen Spiel zwischen dem Querträger und dem Verstärkungsprofil auch ein radiales Spiel zwischen dem Querträger und dem Verstärkungsprofil gegeben ist. Dieses Spiel erlaubt ein einfaches Ineinanderfahren des Querträgers in die Aufnahme im Crashfall und verhindert gleichzeitig unangenehme Klappergeräusche während eines normalen Betriebs des Kraftfahrzeugs. Dabei hat die Hülse vorzugsweise eine komplementär zur Außenkontur ausgebildete Innenkontur, welche insbesondere kreisförmig sein kann.

Zweckmäßig weist das Verstärkungsprofil ein Verstärkungselement auf, welches innerhalb des Hohlquerschnittes des Verstärkungsprofiles angeordnet ist und vorzugsweise so ausgebildet ist, dass es das Verstärkungsprofil insbesondere in dessen Querrichtung, also in axialer Richtung des Querträgers, versteift. Ein derartiges Versteifungselement verhindert ein Einknicken bzw. Eindrücken der Wände des Verstärkungsprofiles im Crashfall und macht dadurch das Verstärkungsprofil insgesamt steifer. Ein möglicher Querschnitt eines derartigen Verstärkungselementes kann beispielsweise eine H- oder U-Form aufweisen. Denkbar ist auch ein Aussteifungselement in Form eines Kreuzes oder ähnlichem.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist das Verstärkungsprofil an einem unteren Endbereich über ein Anschlusselement mit einem Seitenschweller des Kraftfahrzeuges verbunden. Hierdurch wird bei einem Seitenaufprall eine Krafteinleitung sowohl in den Seitenschweller als auch über die Aufnahme in den Querträger erreicht, wodurch zum einen durch die Verformung des Seitenschwellers Energie absorbiert wird und zum anderen eine ausreichende Steifigkeit der Fahrgastzelle in Fahrzeugquerrichtung gewährleistet wird. Durch die Kombination der Aussteifung und Absorption von Energie durch Verformung kann ein besonders günstiges Seitenaufprallverhalten erzielt werden.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.

Dabei zeigen, jeweils schematisch,

1 eine Schnittdarstellung durch eine Rohrkonstruktion mit einer erfindungsgemäßen Aufnahme an einem Verstärkungsprofil,

2 eine Darstellung wie in 1, jedoch aus einer anderen Perspektive,

3 ein Verstärkungsprofil mit einem innen liegenden Verstärkungselement.

Entsprechend 1 weist eine im übrigen nicht dargestellte Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeuges eine querversteifende Rohrkonstruktion 2 auf, welche zur Erhöhung der Quersteifigkeit der Fahrgastzelle 1 bei Seitenaufprallbelastungen dient. Im wesentlichen weist dabei die Rohrkonstruktion 2 seitlich außen liegende und im wesentlichen aufrecht angeordnete Verstärkungsprofile 3 sowie einen sich über etwa die Karosseriebreite erstreckenden rohrförmigen Querträger 4 auf. Das Versteifungsprofil ist dabei als kastenförmiges, rechteckiges Hohlprofil ausgebildet, während der Querträger 4 gemäß der 1 als im wesentlichen kreisrundes Rohr ausgebildet ist. Selbstverständlich sind auch andere Profile, insbesondere Vollprofile, oder andere Querschnittsformen denkbar. Auf einer dem Querträger 4 zugewandten Seite 5 des Verstärkungsprofiles 3 ist eine Aufnahme 6 angeordnet, in welcher ein Längsende 7 des Querträgers 4 berührungsfrei angeordnet ist. Dabei ist wie in den 1 bis 3 gezeigt, die Aufnahme 6 in der Art einer Hülse ausgebildet, welche das jeweils aufgenommene Längsende 7 des Querträgers 4umgreift. Ein Innendurchmesser der Aufnahme 6 ist somit größer als ein Außendurchmesser des rohrförmigen Querträgers 4.

Die berührungsfreie Anordnung des Längsendes 7 des Querträgers 4 in der Aufnahme 6 erübrigt eine aufwändige Montage der beiden Bauteile und gewährleistet gleichzeitig eine zuverlässige Kraftübertragung vom Verstärkungsprofil 3 auf den Querträger 4 im Falle eines Seitenaufpralls. Die Aufnahme 6 verhindert dabei ein Abrutschen bzw. Abgleiten des Längsendes 7 des Querträgers 4 entlang der Außenseite 5 des Verstärkungsprofils 3.

An einem unteren Endbereich 8 ist das Verstärkungsprofil 3 wie in 2 gezeigt, mit einem Seitenschweller 9 des Kraftfahrzeuges verbunden, so dass im Fall eines Seitenaufpralls nicht nur Kräfte in den Querträger 4 eingeleitet werden, sondern auch in den Seitenschweller 9. Dabei ist der untere Endbereich 8 des Verstärkungsprofiles 3 vorzugsweise über ein Anschlusselement 15 mit dem Seitenschweller 9 verbunden. Eine Deformation des Seitenschwellers 9 bewirkt dabei einen Abbau von Aufprallenergie, indem diese in Deformationsenergie umgewandelt wird. Eine vom Querträger 4 abgewandte Wand 10 des Verstärkungsprofiles 3 ist wie in 2 gezeigt, mit einer Karosseriestruktur 11 des Kraftfahrzeuges verbunden, insbesondere verschweißt. Das Verstärkungsprofil 3 ist somit zumindest an der Karosseriestruktur 11 und an seinem unteren Endbereich 8 am Seitenschweller 9 fixiert. Der parallelogrammförmige Querschnitt des Verstärkungsprofiles 3 passt sich dabei einer Außenkontur 12 des Kraftfahrzeuges an, so dass diese nicht durch die Formgebung des Verstärkungsprofiles 3 beeinflusst wird.

Wie insbesondere aus 2 erkennbar ist, ist der Querträger 4 beabstandet zum Verstärkungsprofil 3 bzw. der Aufnahme 6 angeordnet, wobei ein radialer und/oder ein axialer Abstand des Querträgers 4 in/von der Aufnahme 6 vorzugsweise größer ist als eine Wandstärke des Verstärkungsprofils 3. Im normalen Fahrbetrieb ist somit eine berührungsfreie Anordnung des Querträgers 4 in der Aufnahme 6 gegeben, während bei einem Seitenaufprall ein zuverlässiger Kraftschluss und/oder Formschluss zwischen der Aufnahme 6 und dem Längsende 7 des Querträgers 4 gewährleistet ist.

Um bei einem Verstärkungsprofil 3 mit geringer Wandstärke eine übermäßige Deformation des Verstärkungsprofils 3 bei einem Seitenaufprall wirkungsvoll unterbinden zu können, kann zusätzlich ein Verstärkungselement 13 vorgesehen sein, welches innerhalb des Hohlquerschnittes des Verstärkungsprofils 3 angeordnet ist und so ausgebildet ist, dass es das Verstärkungsprofil 3 insbesondere in Querrichtung versteift. Das Versteifungsprofil 13 kann dabei beispielsweise eine H-Form, eine U-Form oder eine Auskreuzung aufweisen. Eine mögliche Form eines Versteifungselementes 13 ist in 3 dargestellt, wobei hier das Versteifungselement 13 in Form zweier Schottwände 14 ausgebildet ist. Durch das Versteifungselement 13 ist es möglich, das Verstärkungsprofil 3 insgesamt leichter auszubilden und dadurch eine die Energiebilanz des Kraftfahrzeuges verbessernde Gewichtsreduzierung zu erreichen.

Wie weiter in 3 dargestellt, ist das Versteifungselement 13 fluchtend zur Längsachse des Querträgers 4 angeordnet, so dass insbesondere der Bereich des Verstärkungsprofils 3 um die Aufnahme 6 ausgesteift wird und dadurch eine zuverlässige Kraftübertragung gewährleistet.

Die erfindungsgemäße querversteifende Rohrkonstruktion 2 kann insbesondere bei Cabriolets und Coupés eingesetzt werden, bei welchen eine Anbindung einer B-Säule an eine Dachkonstruktion üblicherweise fehlt. Die erfindungsgemäße Rohrkonstruktion 2 bietet dabei den Vorteil, während der Montage der Fahrgastzelle nicht aufwändig montiert werden zu müssen, da der Querträger 4 berührungsfrei in der Aufnahme 6 des Verstärkungsprofiles 3 angeordnet ist. Gleichzeitig gewährleistet die erfindungsgemäße Konstruktion 2 jedoch eine zuverlässige Kraftübertragung bei einem Seitenaufprall auf den Querträger 4.


Anspruch[de]
Fahrgastzelle (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei zur Erhöhung der Quersteifigkeit der Fahrgastzelle (1) bei Seitenaufprallbelastungen eine querversteifende Rohrkonstruktion (2) vorgesehen ist, die seitlich außenliegende, aufrechte Verstärkungsprofile (3) und einen sich etwa über die Karosseriebreite erstreckenden, rohrförmigen Querträger (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Verstärkungsprofil (3) eine dem Querträger (4) zugewandte Aufnahme (6) aufweist, in welcher ein Längsende (7) des Querträgers (4) berührungsfrei angeordnet ist. Fahrgastzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsprofil (3) einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Fahrgastzelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (6) in der Art einer Hülse ausgebildet ist, die das jeweils aufgenommene Längsende (7) des Querträgers (4) umgreift. Fahrgastzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsprofil (3) ein Versteifungselement (13) aufweist, welches im Hohlquerschnitt des Verstärkungsprofils (3) angeordnet ist und so ausgebildet ist, dass es das Verstärkungsprofil (3) in Querrichtung versteift. Fahrgastzelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (13) fluchtend zur Längsachse des Querträgers im Verstärkungsprofil angeordnet ist. Fahrgastzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsprofil (3) an einem unteren Endbereich (8) über ein Anschlusselement (15) mit einem Seitenschweller (9) des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Fahrgastzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine vom Querträger (4) abgewandte Wand (10) des Verstärkungsprofils (3) mit einer Karosseriestruktur (11) des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Fahrgastzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsprofil (3) in Fahrzeuglängsrichtung gesehen einen parallelogrammförmigen Querschnitt aufweist. Fahrgastzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein radialer und/oder ein axialer Abstand des Querträgers (4) in/von der Aufnahme (6) größer ist als eine Wandstärke des Verstärkungsprofils (3).






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