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Die Erfindung betrifft eine Tragstruktur
eines Kraftfahrzeugs mit einer Fronttragstruktur gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Die Tragstruktur der Karosserie eines
Kraftfahrzeuges kann in die Fronttragstruktur, die Bodentragstruktur
und die Hecktragstruktur unterteilt werden. Dabei ermöglicht der
Fahrzeugbau die Fertigung der gesamten Tragstruktur aus Aluminium,
wobei Bleche, Stangenpressprofile und Gussteile verwendet werden.
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Die Fronttragstruktur, die Bodentragstruktur und
die Hecktragstruktur eines Kraftfahrzeugs weisen in der Regel jeweils
mindestens zwei Längsträger auf,
die über
Querträger
miteinander verbunden sind.
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Die Verbindung zwischen der Fronttragstruktur
und der Bodentragstruktur erfolgt beispielsweise so, dass die Längsträger der
Fronttragstruktur und die Längsträger der
Bodentragstruktur über
mehrere, durch zwei vertikale Fußraumträger miteinander verbundene
Querträger
der vorderen Fahrgastzelle miteinander verbunden sind. Dabei weist
die Bodentragstruktur eines Kraftfahrzeugs in der Regel mehrere
miteinander verbundene Längsträger auf,
beispielsweise sind die als Schweller bezeichneten äußeren Längsträger mit
vorderen Längsträgern verbunden,
welche die vorderen Radhäuser
begrenzen.
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Einem Kraftfahrzeuge mit Mittelmotor
oder Heckmotor steht bei einem Frontalzusammenstoß die Brennkraftmaschine
als Deformationselement zur Energieabsorption nicht zur Verfügung.
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Daraus entsteht die Notwendigkeit
die Fronttragstruktur und die Bodentragstruktur des Kraftfahrzeuges
so auszugestalten, dass die Fronttragstruktur besonders viel Aufprallenergie
absorbieren kann, ohne dass die Bodentragstruktur stark verformt
wird.
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Neben der Energieabsorption im Fall
eines Zusammenstoßes
hat die Fronttragestruktur noch die Aufgabe Kräfte gleichmäßig in die Bodentragstruktur und
in die Hecktragstruktur zu leiten, um partielle Lastspitzen an der
Bodentragstruktur und der Hecktragstruktur zu vermeiden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die
Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einer Fronttragstruktur gemäß dem Oberbegriff
es Patentanspruchs 1 anzugeben, die bei einer hohen Energieabsorption
der Fronttragstruktur eine Deformation der Bodentragstruktur vermeidet,
und die auftretende Kräfte
gleichmäßig auf
die Bodentragstruktur und die Hecktragstruktur überträgt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das
Merkmal im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst, wonach die Fußraumträger und
die Längsträger über eine
vorzugsweise aus einem Stangenpressprofil hergestellte Profilstütze miteinander
verbunden sind, wodurch die Bodentragstruktur gegenüber der
Fronttragstruktur wesentlich versteift wird.
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Als Querträger sind zwischen der Fronttragstruktur
und der Bodentragstruktur des Kraftfahrzeugs ein Querträger Stirnwand,
ein Querträger
Pedalarie und ein Querträger
Frontscheibe ausgebildet, die zu beiden Seiten des Kraftfahrzeugs
durch die zwei Fußraumträger miteinander
verbunden sind. Die Profilstütze
ist auf beiden Seiten auf der Höhe des
Querträgers
Pedalarie mit dem Fußraumträger verbunden.
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Die Fronttragstruktur weist zwei
untere Frontlängsträger, zwei
obere Frontlängsträger und zwei äußere Frontlängsträger auf,
wobei die zwei unteren Frontlängsträger mit
dem Querträger
Stirnwand, die zwei oberen Frontlängsträger mit dem Querträger Pedalarie
und die zwei äußeren Frontlängsträger mit
dem Querträger
Frontscheibe verbunden sind.
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Die oberen Frontlängsträger der Fronttragstruktur sind
ypsilonförmig
ausgebildet, wobei die zwei Enden des ypsilonförmigen oberen Frontlängsträgers mit
dem Querträger
Pedalarie verbunden sind.
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Der mit dem Querträger Stirnwand
verbundene, der Fahrzeugaußenseite
zugewandte Teil der ypsilonförmigen
oberen Frontlängsträger bildet
den Längsträger Radhaus.
Der Längsträger Radhaus wird
von einem sehr soliden Gussteil gebildet, das zur Befestigung eines
Querlenkers der Radaufhängung
des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist.
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Die Bodentragstruktur ist im wesentlichen aus
einem Tunnel, zwei Schwellern, den zwei vorderen Längsträgern und
zwei hinteren Querträgern
aufgebaut. Dabei ist der Tunnel aus einem Tunneldeckenträger, zwei
Tunnelträgern
und zwei Tunnelschließblechen
aufgebaut. Während
der Tunneldeckenträger
mit dem Querträger
Pedalarie verbunden ist, sind die Tunnelträger und die zwei vorderen Längsträger miteinander
und mit dem Querträger Stirnwand
verbunden.
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In einer Weiterbildung der Erfindung
ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine als Sportwagen ausgebildet
ist, wobei die Brennkraftmaschine im Heck des Sportwagens angeordnet
und das Fahrwerk des Sportwagen als Allradantrieb ausgebildet ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung ist vorgesehen, dass die Profilstütze im Innenraum der Fahrgastzelle
für den
Kraftfahrer und für
den Beifahrer eine Fußstütze bildet.
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In einer letzten vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung ist vorgesehen die gesamte Tragstruktur des Kraftfahrzeugs
aus Leichtmetall herzustellen.
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Eine derartig ausgebildete Fronttragstruktur weist
eine hohe Energieabsorption auf, wobei durch die Profilstütze eine
Deformation der Bodentragstruktur starke vermieden wird. Beim normalen
Fahrbetrieb auftretende Kräfte
werden auch durch die Profilstütze
gleichmäßig auf
die Bodentragstruktur und die Hecktragstruktur übertragen.
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Im folgenden soll die Tragstruktur
eines Kraftfahrzeugs anhand von einem Ausführungsbeispiel im Zusammenhang
mit zwei Figuren dargestellt und erläutert werden.
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Es zeigen:
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1 eine
Ansicht der Fronttragstruktur und der Bodentragstruktur, die über mehrere
Querträger, die
Fußraumträger und
die Profilstütze
miteinander verbunden sind,
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2 eine
Seitenansicht der Fronttragstruktur und der vorderen Bodentragstruktur
mit der.
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Die Tragstruktur der Karosserie eines
Kraftfahrzeuges kann in die Fronttragstruktur 1, die Bodentragstruktur 9 und
die Hecktragstruktur unterteilt werden. Der Fahrzeugbau ermöglicht die
Fertigung der gesamte Karosserie aus Aluminium, wobei Bleche, Stangenpressprofile
und Gussteile verwendet werden.
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Bei einem als Sportwagen ausgelegten Kraftfahrzeug
mit einer im Heck angeordneten Brennkraftmaschine und einem Fahrwerk
mit Allradantrieb ist im Bereich der Fahrgastzelle in der Bodentragstruktur 9 ein
die Antriebswelle umfassender Tunnel ausgebildet.
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1 zeigt
den Ausschnitt der Tragstruktur des Sportwagens, bei dem die Fronttragstruktur 1 mit der
Bodentragstruktur 9 verbunden ist.
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Die Fronttragstruktur 1 weist
als Längsträger zwei
untere Frontlängsträger 2,
zwei obere Frontlängsträger 3 und
zwei äußere Frontlängsträger 4 auf,
zwischen denen ein Kofferraum ausgebildet werden kann.
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Die Bodentragstruktur 9 weist
als Längsträger einen
Tunneldeckenträger 10,
zwei Tunnelträger 11,
zwei Schweller 13 und zwei die Schweller 13 mit den
Tunnelträgern 11 verbindende
vordere Längsträger 14 auf.
Der Tunneldeckenträger 10 und
die Tunnelträger 11 bilden
zusammen mit zwei Tunnelschließblechen 12 den
die Antriebswelle umfassenden Tunnel der Bodentragstruktur 9.
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Die Verbindung der Fronttragstruktur 1 und der
Bodentragstruktur 9 bilden ein Querträger Stirnwand 5, ein
Querträger
Pedalarie 6 und ein Querträger Frontscheibe 7,
die an den Außenseiten
durch vertikale Fußraumträger 8 miteinander
verbunden sind.
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Von der Fronttragstruktur 1 sind
die zwei unteren Frontlängsträger 2 mit
dem Querträger
Stirnwand 5 verbunden, die zwei oberen Frontlängsträger 3 sind
mit dem Querträger
Pedalarie 6 verbunden, und die zwei äußeren Frontlängsträger 4 sind
mit dem Querträger
Frontscheibe 7 verbunden.
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Die oberen Frontlängsträger 3 sind dabei ypsilonförmig ausgebildet,
wobei die zwei Enden des ypsilonförmigen oberen Frontlängsträgers 3 mit
dem Querträger
Pedalarie 6 verbunden sind.
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Der mit dem Querträger Pedalarie 6 verbundene,
der Fahrzeugaußenseite
zugewandte Teil der ypsilonförmigen
oberen Frontlängsträger 3 bildet
den Längsträger Radhaus 3.1.
Der Längsträger Radhaus 3.1 ist
als Gussteil ausgebildet und dient der Befestigung eines Querlenkers
der Radaufhängung
des Kraftfahrzeugs.
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Von der Bodentragstruktur 9 ist
der Tunneldeckenträger 10 mit
dem Querträger
Pedalarie 6 verbunden, und die Tunnelträger 11 und die zwei
vorderen Längsträger 14 sind
miteinander und mit dem Querträger
Stirnwand 5 verbunden.
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Der Tunneldeckenträger 10 ist
aus einem Stangenpressprofil gefertigt und verläuft fast mittig durch die Fahrgastzelle
des Kraftfahrzeugs. Der Tunneldeckenträger 10 bildet zusätzlich zur
Ebene der Bodentragstruktur 9 eine zweite Ebene, über welche Kräfte von
der Fronttragstruktur 1 auf die Bodentragstruktur 9 und
die Hecktragstruktur übertragen werden
können.
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An dem Knotenpunkt, an dem der Längsträger Radhaus 3.1 über den
Fußraumträger 8 mit
dem Querträger
Pedalarie 6 verbunden ist, ist auch die Profilstütze 15 an
dem Fußraumträger 8 befestigt. Die
Profilstütze 15 neigt
sich in einem spitzen Winkel gegen die Bodentragstruktur 9 und
stützt
sich auf dem vorderen Längsträger 14 ab.
Durch die Profilstütze 15 werden
Kräfte,
die über
den oberen Frontlängsträger 3,
insbesondere über
den als Gussteil sehr stabil ausgebildeten Längsträger Radhaus 3.1, auf
die Fahrgastzelle einwirken, auf die Bodentragstruktur abgeleitet.
So schützt
die aus einem Strangpressprofil hergestellte Profilstütze 15 bei
einem Frontalzusammenstoß insbesondere
den Fußraum
des Kraftfahrers und den des Beifahrers.
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2 zeigt
in einer Seitenansicht nochmals die genaue Lage der Profilstütze 15.
Dabei ist zu sehen, dass bei über
die Fronttragstruktur 1 auf die Bodentragstruktur 9 eingeleitete
Kräfte
nahezu gradlinig von den unteren Frontlängsträgern 2 über den
Querträger
Stirnwand 5 auf die Tunnelträger 11 und die Schweller 13 der
Bodentragstruktur 9 übertragen werden.
Von den oberen Frontlängsträgern 3 werden Kräfte ebenso über den
Querträger
Pedalarie 6 auf den Tunneldeckenträger 10 übertragen.
Dadurch werden zwei Ebenen gebildet, die dem Fahrwerk des Sportwagens
eine außerordentliche
Steifigkeit verleihen.
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Bei der von dem mittig durch die
Fahrgastzelle verlaufenden Tunneldeckenträger 10 gebildeten oberen
Ebene besteht bei einem Frontalzusammenstoß die Gefahr, dass der Längsträger Radhaus 3.1 den
Fußraumträger 8 verformt,
wodurch der Fußraum
des Kraftfahrers und des Beifahrers verengt werden könnten. Dagegen
schützt
die Profilstütze 15,
die Kräfte
von dem Fußraumträger 8 auf
die Bodentragstruktur 9 ableitet, und so den Fußraum der Fahrgastzelle
schützt.
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Die Profilstütze 15 bildet zudem
im Innenraum der Fahrgastzelle für
den Kraftfahrer auf der linken Fahrzeugseite und für den Beifahrer
auf der rechten Fahrzeugseite eine Fußstütze.
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Die so ausgebildete Tragstruktur
des Sportwagens weist im Fall eines Frontalzusammenstoßes eine
hohe Energieabsorption auf, wobei durch die Profilstütze 15 Deformationen
des Fußraums
der Fahrgastzelle vermieden werden. Im normalen Fahrbetrieb werden über die
Fronttragstruktur 1 eingeleitete Kräfte durch die Profilstütze 15 und
durch die zwei gebildeten Ebenen gleichmäßig auf die Bodentragstruktur 9 und
die Hecktragstruktur verteilt.