DE10202957A1

DE10202957A1 - Aufbau für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE10202957A1
Application number: DE10202957A
Authority: DE
Inventors: Oliver Stoffels; Dieter Steinhauser; Thomas Meier
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2002-01-26
Filing date: 2002-01-26
Publication date: 2003-08-07
Also published as: EP1331162A3; EP1331162A2; JP4200014B2; US20030141746A1; EP1331162B1; JP2003212151A; DE50212567D1; US6817656B2

Abstract

Dieser Aufbau ist für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, geeignet und umfasst eine Fahrgastraumstruktur mit wenigstens einer daran anschließenden Tragstruktur bspw. zur Aufnahme eines Antriebsaggregats und von Radführungsgliedern, welche Tragstruktur unter Vermittlung von Haltemitteln mit der Fahrgastraumstruktur verbunden ist. DOLLAR A Zur Optimierung dieses Aufbaus wird die einen Anschlussbereich an die Fahrgastraumstruktur und einen hinteren Endbereich aufweisende Tragstruktur durch eine festigkeitsoptimierte Hüllvorrichtung aus hochfestem, insbesondere glasfaserverstärktem Kunststoff gebildet, wobei die Hüllvorrichtung im Wesentlichen allseitig das Gehäuse des Antriebsaggregats umgibt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Aufbau für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein bekannter Personenkraftwagen, IT Zeitschrift Quattroroute 45 (2000) 531 (Januar) Seite 138, der zur Hochleistungskategorie zählt weist einen Aufbau mit einer zweisitzigen Fahrgastraumstruktur auf. Diese Fahrgastraumstruktur besteht aus hochfestem Kunststoff und ist mit einem Antriebsaggregat direkt d. h. ohne Zwischenschaltung einer Tragstruktur verblockt. Das Antriebsaggregat, bestehend aus Brennkraftmaschine, Kupplung und Getriebe ist zwischen den Radachsen, jedoch benachbart einer Hinterachse - Mittelmotor-Anordnung - in den Personenkraftwagen eingebaut.

Aus der EP 295 661 A2 geht eine hintere Tragstruktur eines Aufbaus hervor, die unter Vermittlung nachgiebiger Elemente mit einer Fahrgastraumstruktur verbunden ist. Die besagte Tragstruktur wird durch eine Rohrrahmenkonstruktion gebildet, umfassend obere und untere Längsträger bzw. Querträger und zwischen letzteren verlaufende Stützträger. Darüber hinaus sind an dieser Rohrrahmenkonstruktion Vorkehrungen getroffen, um ein Antriebsaggregat und Radaufhängungsglieder aufzunehmen.

Die FR 940 982 umfasst einen Aufbau mit einer Fahrgastraumstruktur, die von einer vorderen und eine hinteren Tragstruktur begrenzt wird. Beide Tragstrukturen werden durch metallische Gitterrohrrahmen gebildet, wobei eine Tragstruktur ein Antriebsaggregat aufnimmt. Von der Fahrgastraumstruktur sind lageraugenartige Verlängerungen weggeführt, die von Lagergabeln, angebracht an Rohrträgern der Tragstrukturen, umgriffen werden. Zur Befestigung der Tragstrukturen an der Fahrgastraumstruktur dienen Haltemittel.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Tragstruktur für einen Aufbau eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, die sich durch geringes Gewicht sowie hohe Festigkeit auszeichnet. Dabei sollte die Tragvorrichtung bei vertretbarem Raumanspruch ein Antriebsaggregat funktionsgerecht aufnehmen und sich auf vorteilhafte Weise in einen Aufbau eines Kraftfahrzeugs integrieren lassen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, dass die Hüllvorrichtung eine hohe auch den Aufbau an sich versteifende Festigkeit aufweist und die auftretenden statischen und dynamischen Belastungen sicher aufnimmt. Dabei umgibt die Hüllvorrichtung das Antriebsaggregat, bestehend aus Brennkraftmaschine, Kupplung und Getriebe, auf raumsparende und zugänglich Art, wobei das teils sichtbare Antriebsaggregat und der Verlauf der Querträger und der Längsträger bzw. sowie die Gestaltung der Durchgangsöffnungen einen besonderen ästhetischen Effekt erzeugt. Außerdem bietet sich an in die Hüllvorrichtung Aufnahmen für Lager des Antriebsaggregats zu integrieren, das mit besagter Hüllvorrichtung zu einer vormontierten Baueinheit zusammensetzbar ist, was zur Montagevereinfachung beiträgt. Schließlich ist die Hüllvorrichtung dadurch leicht herstellbar, dass sie aus einem Oberteil und einem Unterteil besteht, die unter Vermittlung von Schrauben miteinander verbunden sind.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das nachstehend näher beschrieben ist.

Es zeigen
Fig. 1 eine Schrägansicht eines schematisch dargestellten Aufbaus eines Kraftfahrzeugs, und zwar mit einer Fahrgastraumstruktur und einer Tragstruktur,
Fig. 2 eine Ansicht von oben auf die Tragstruktur gemäß Fig. 1 mit einem darin angedeuteten Antriebsaggregat,
Fig. 3 eine Ansicht entsprechend Fig. 2, jedoch ohne Antriebsaggregat,
Fig. 4 eine Schrägansicht auf die Tragstruktur von hinten links und oben,
Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 3,
Fig. 6 eine Ansicht schräg von oben auf eine Schließwand der Tragstruktur,
Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 6,
Fig. 8 eine Schrägansicht von unten auf ein Oberteil der Tragstruktur und
Fig. 9 eine Ansicht von oben auf ein Unterteil der Tragstruktur.
Von einem Kraftfahrzeug 1, bzw. Personenkraftwagen der Hochleistungskategorie ist lediglich ein Aufbau 1 dargestellt, der eine bspw. aus hochfestem Kunststoff bestehende Fahrgastraumstruktur 2 und eine Tragstruktur 3 umfasst. Die Tragstruktur 3 ist unter Vermittlung von bspw. als Schrauben 4 ausgebildeten Halteelementen an eine hintere Querwand 5 der Fahrgastraumstruktur angeschlossen und dient zur Aufnahme eines Antriebsaggregats 6 und Radaufhängungsgliedern. Das Antriebsaggregat 6 - Fig. 2 - wird durch eine Brennkraftmaschine 7, eine Kupplung und ein Getriebe 8 gebildet, die miteinander verblockt sind, wobei sich die Brennkraftmaschine 7 zwischen Radachsen des Kraftfahrzeugs, jedoch benachbart einer Hinterachse - Mittelmotor-Anordnung - erstreckt.
Die Tragstruktur 3 verläuft in - Fahrzeuglängsrichtung A-A gesehen - zwischen einem benachbart der Fahrgastraumstruktur 2 angeordneten Anschlussbereich 9 und einem hinteren einem Heck des Kraftfahrzeugs zugekehrten Endbereich 10 und ist als rohrartige Hüllvorrichtung 11 mit einem Innenraum 12 gestaltet, in dem das Antriebsaggregat 6 angeordnet ist; die Hüllvorrichtung 11 umgibt zumindest einen Teil der Gehäuse des Antriebsaggregats 6. Darüber hinaus ist die Hüllvorrichtung 11 aus hochfestem insbesondere glasfaserverstärktem Kunststoff - CFK - hergestellt.
Die Hüllvorrichtung 11 weist zumindest erste, zweite und dritte Aufnahmen 13, 14 und 15 für Lager 16, 17 18 des Antriebsaggregats 6 auf, welche Aufnahmen 13, 14 und 15 in die Hüllvorrichtung integriert sind. Dabei besteht die Möglichkeit, dass die Hüllvorrichtung 11und das Antriebsaggregat eine vormontierte Baueinheit darstellt, die bei der Produktion des Kraftfahrzeugs mit der Fahrgastraumstruktur 2 verbunden wird.
Zur Festigkeitsoptimierung der Hüllvorrichtung 11 weist sie eine Trägervorrichtung 19 auf, die im Anschlussbereich 9 einen ersten profilierten Querträger 20 und im Endbereich einen zweiten profilierten Querträger 21 auf, zwischen denen sich mehrere profilierte Längsträger 22, 23, 24, 25, 26, 27 und 28 erstrecken. Eine vorteilhafte Anordnung dieser Längsträger wird erreicht, wenn zumindest zwischen einem Tel von ihnen ein weiterer Querträger 29 vorgesehen ist.
Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass - von oben auf das Kraftfahrzeug gesehen - die Hüllvorrichtung 11 sich zwischen dem Anschlussbereich 9 und dem hinteren Endbereich 10 von einer ersten Gesamtbreite Gb aus zu einer zweiten reduzierten Breite Rb verjüngt. Dabei beginnt die zweite reduzierte Breite Rb etwa in einem mittleren Abschnitt zwischen dem Anschlussbereich 9 und Endbereich 10 der symmetrisch zu einer Fahrzeuglängsmittelebene B-B ausgebildeten Hüllvorrichtung 11, und zwar dort, wo auch der sie versteifende weiter Querträger 29 verläuft; die reduzierte Breite Rb bleibt bis zum hinteren Endbereich 10 in etwa konstant.
Die Querträger 20,21 und 29 sowie die Längsträger 22, 23, 24, 25, 26, 27 und 28 begrenzen Durchgangsöffnungen 30,31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 und 39, über die das Antriebsaggregat 6 zugänglich ist. Auch tragen diese Träger und die Durchgangsöffnungen bei entsprechender Gestaltung dazu bei, dass die Hüllvorrichtung 11 einen besonderen ästhetische Effekt erzielt, wobei Verlauf und Dimensionierung der besagten Träger zum einen von den Abmessungen des Antriebsaggregats 6 und zum anderen von den statische und dynamischen Belastungen bestimmt wird, die auf die Hüllvorrichtung 11 einwirken, wobei für ihre konstruktive Gestaltung der Einsatz iterativer und rechnerischer Maßnahmen geeignet ist. Im Anschlussbereich 9 weist die Hüllvorrichtung 11 eine Schließwand 40 auf, die sich im wesentlichen über die gesamte Höhe Hg und die gesamte Breite Gb der besagten Hüllvorrichtung erstreckt und bspw. als CFK Teil in letztere integriert ist. Die Schließwand 40 ist mit einer örtlichen Querschnittserweiterung 41 versehen, die die Aufnahme 15 für das Lager 18 des Antriebsaggregats 6 bildet. Die Querschnittserweiterung 41 ist eine in Richtung Antriebsaggregat 6 hin ausgeformte Verdickung - Fig. 7 -, erstreckt sich über die gesamte Höhe Hg der Schließwand 40 und besitzt eine auf den Kopf gestellte V-Form.
Die Hüllvorrichtung 11 wird durch ein Oberteil 42 und ein Unterteil 43 gebildet - Fig. 5 -. Das Oberteil weist seitliche, aufrechte Hüllabschnitte 44 und einen horizontal ausgerichteten Hüllabschnitt 45 auf; das Unterteil 43 aufrechte Hüllabschnitte 46 und einen horizontalen Hüllabschnitt 47. Die Länge LI der Hüllabschnitte 44 des Oberteils 42 ist größer als die Länge LII der Hüllabschnitte 46 des Unterteils 43, und erste bzw. zweite freie einander zugekehrte Enden 48 und 49 wirken zusammen. Hierzu sind die freien Enden 48 und 49 mit Stufen 50 und 51 versehen, an denen diese Enden zusammengesetzt sind, dergestalt, dass sich abgesetzte Verbindungen ergeben. Im Bereich der abgesetzten Verbindungen sind das Oberteil 42 und das Unterteil 43 unter Vermittlung von Schrauben 52 miteinander verbunden, und die Stufen 50 und 51 sind mit in die Hüllabschnitte 44 und 46 eingebrachten metallischen Einsätzen 53 und 54 versehen. In dem Oberteil 42 bzw. in dem Hüllabschnitten 44 ist der Längsträger 23 integriert, der den prinzipiellen Aufbau im wesentlichen aller Träger der Trägervorrichtung 19 wiedergibt. Danach umfasst dieser Längsträger 23 im Querschnitt eine CFK Außenschale 55, eine Wabenstruktur 56 und eine Innenschale 57, die zu einer hochfesten Struktur zusammengefügt und verarbeitet sind.
Die Hüllvorrichtung 11 ist mit den Schrauben 4 an der Fahrgastraumstruktur 2 gehalten - Fig. 4 -. Dazu sind z. B. entlang eines äußeren Umfangs 58 des Querträgers 20 erste konsolenartige Laschen 59 und zweite konsolenartige Laschen 60 vorgesehen; die Laschen 59 werden durch örtliche Erweiterungen und die Laschen 60 durch Einformungen in dem Querträger 20 gebildet.

Claims

1. Aufbau für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, mit einer Fahrgastraumstruktur und wenigstens einer daran anschließenden Tragstruktur bspw. zur Aufnahme eines Antriebsaggregats und von Radführungsgliedern, welche Tragstruktur unter Vermittlung von Halteelementen mit der Fahrgastraumstruktur verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die einen Anschlussbereich (9) an die Fahrgastraumstruktur (2) und einen hinteren Endbereich (10) aufweisende Tragstruktur (3) durch eine festigkeitsoptimierte Hüllvorrichtung (11) aus hochfestem, insbesondere glasfaserverstärktem Kunststoff gebildet wird, wobei die Hüllvorrichtung (11) im wesentlichen Gehäuse des Antriebsaggregats (6) umgibt.

2. Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hüllvorrichtung (11) zumindest erste, zweite und dritte Aufnahmen (13, 14, 15) für Lager (16, 17, 18) des Antriebsaggregats (6) aufweist.

3. Aufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen (13, 14, 15) in die Hüllvorrichtung (11) integriert sind.

4. Aufbau nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hüllvorrichtung (11) und das Antriebsaggregat (6) eine vormontierte Baueinheit bilden.

5. Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hüllvorrichtung (6) benachbart dem Anschlussbereich (9) einen ersten profilierten Querträger (20) und benachbart dem hinteren Endbereich einen zweiten profilierten Querträger (21) umfasst, zwischen denen sich mehrere profilierte Längsträger (22, 23, 24, 25, 26, 27, 28) erstrecken.

6. Aufbau nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zumindest einem Teil der Längsträgern ein weiterer mittlerer Querträgerträger (29) vorgesehen ist.

7. Aufbau nach den Ansprüchen 5 und, dadurch gekennzeichnet, dass die Querträger (20, 21, 29) und die Längsträger (22, 23, 24, 25, 26, 27, 28) mehrere Zugang zum Antriebsaggregat (6) bildende Durchgangsöffnungen (30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39) begrenzen.

8. Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hüllvorrichtung (11) benachbart dem Anschlussbereich (9) eine Schließwand (40) aufweist, die in besagte Hüllvorrichtung (11) integriert ist.

9. Aufbau nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließwand (40) mit einer örtlichen Querschnittsverdickung (41) versehen ist.

10. Aufbau nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsverdickung sich über einen wesentlichen Teil der Höhe (Hg) der Schließwand (40) erstreckt und z. B. eine auf den Kopf gestellte V-Form besitzt.

11. Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Hüllvorrichtung (11) durch ein Oberteil (42) und ein Unterteil (43) gebildet wird.

12. Aufbau nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (42) seitliche Hüllabschnitte (44) und einen oberen horizontalen Hüllabschnitt (45) aufweist, wobei erste freie Enden (48) des Oberteils (42) mit zweiten freien Enden des (49) Unterteils 43) zusammenwirken.

13. Aufbau nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten freien Enden (48) und die zweiten freien Enden (49) mit Stufen (50, 51) versehen sind, die abgesetzte Verbindungen bilden.

14. Aufbau nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (42) und das Unterteil (43) der Hüllvorrichtung (11) im Bereich der abgesetzten Verbindungen unter Vermittlung von Schrauben (42) miteinander verbunden sind