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Die
Erfindung betrifft eine selbsttragende Karosserie für einen
Personenkraftwagen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs
1.
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Eine
derartige Karosserie ist aus der
DE 44 45 327 C1 bekannt und weist eine im
Bereich zwischen einer Fahrgastzelle und einem Kofferraum angeordnete
Versteifungsstruktur auf. Diese Versteifungsstruktur erstreckt sich über die
Fahrzeugbreite und ist auf jeder Fahrzeugseite im Bereich eines Radkastens
hochgezogen und stützt
sich oberhalb des Radkastens an einer Seitenwand des Fahrzeugs ab.
Bei der bekannten Karosserie ist die Versteifungsstruktur durch
einen Hohlprofilrahmen gebildet, der aus zwei, in Fahrzeuglängsrichtung
aneinander anschließenden
Blechprofilteilen zusammengesetzt ist, die entlang einer umlaufenden
Stoßlinie
miteinander verschweißt
sind. Bei dieser Bauweise ragt der Verbindungsstoß der beiden
Blechprofilteile quer zur Fahrzeuglängsrichtung in den Fahrzeuginnenraum hinein
und reduziert in diesem Bereich das Lademaß bzw. den Ladequerschnitt
des Personenkraftwagens. Diesem Lademaß oder Ladequerschnitt kommt
jedoch eine sehr hohe Bedeutung zu und wird, insbesondere bei umgelegter
Rücksitzreihe,
dazu benötigt,
den Kofferraum mit dem daran anschließenden Abschnitt der Fahrgastzelle
zu einem großen
Laderaum zu verbinden. Dabei bildet die Versteifungsstruktur den
engsten Querschnitt, also das Lademaß.
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Die
Versteifungsstruktur wird benötigt,
um dem Heckbereich des Fahrzeugs eine ausreichende Steifigkeit zugeben,
insbesondere gegenüber
Verwindungen sowie Querbelastungen. Um bei der bekannten Versteifungsstruktur
die Steifigkeit zu erhöhen,
müssen
die beiden Blechprofilteile in entsprechender Blechstärke ausgebildet
werden. Dies führt jedoch
zu einer unerwünschten
Gewichtserhöhung des
Fahrzeugs. Des weiteren können
die Blechprofilteile neben ihrem unteren Querträger, der sich entlang des Fahrzeugbodens
erstreckt, auch einen oberen Querträger ausbilden, wodurch die
Versteifungsstruktur ringförmig
geschlossen wird. Dieser obere Querträger dient beispielsweise zur
Anbringung einer Hutablage. Ein derartiger oberer Querträger reduziert jedoch
extrem das Lademaß bzw.
den Ladequerschnitt.
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Alternativ
oder zusätzlich
ist es bekannt, die Heckscheiben so in die Karosserie einzukleben,
daß sie
dabei eine Tragfunktion übernehmen
und die Steifigkeit der Heckpartie erhöhen.
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Derartige
eingeklebte Heckscheiben sind jedoch nicht bei jedem Fahrzeugtyp
realisierbar.
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Des
weiteren ist aus der
DE
32 42 247 C2 eine selbsttragende Karosserie bekannt, bei
der die Versteifungsstruktur durch ein einteiliges Blechprofilteil
gebildet ist. Dabei ist in die Enden dieses Blechprofilteils jeweils
eine Aufnahme für
einen Stoßdämpfer der
Radaufhängung
ausgebildet. Um bei dieser Versteifungsstruktur die Steifigkeit
zu erhöhen,
wird die Blechstärke
des Blechformteils erhöht.
Dementsprechend kommt es auch hier zu einer Gewichtszunahme im Fahrzeug
und zu einem erhöhten
Herstellungsaufwand.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit dem Problem, für
eine Karosserie der eingangs genannten Art eine Ausführungsform
anzugeben, die bei relativ geringem Gewicht hohe Steifigkeitswerte und
ein relativ großes
Lademaß aufweist.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch
eine Karosserie mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Versteifungsstruktur
aus mehreren, separat voneinander herstellbaren Komponenten, nämlich aus
einem Querträger,
zwei Säulenträgern, zwei
Winkelelementen und wenigstens einer Anschlußkonsole, zusammenzubauen.
Durch diese Bauweise ist es möglich,
einzelne Komponenten der Versteifungsstruktur zur Erhöhung der
Steifigkeitswerte mit einer größeren Blechstärke und/oder
aus einem anderen, steiferen Material herzustellen, als die übrigen Komponenten.
Somit kann innerhalb der Versteifungsstruktur gezielt an denjenigen
Stellen die Betriebsfestigkeit und die Steifigkeit erhöht werden, die
in der Versteifungsstruktur am stärksten belastet werden. Besonders
hohe Belastungen treten in einem Eckbereich der Versteifungsstruktur
auf, in dem der Fahrzeugboden, ein seitlicher Bodenlängsträger und
ein Radkasten aufeinander treffen. Genau in diesem Bereich besitzt
die erfindungsgemäße Versteifungsstruktur
eine besonders hohe Steifigkeit, da dort zum einen der Querträger am Bodenlängsträger befestigt
ist. Zum anderen ist dort einer der Säulenträger am Bodenlängsträger und/oder
am Querträger befestigt.
Darüber
hinaus ist genau dort auch eines der Winkelelemente am Querträger, am
Bodenlängsträger und
am Säulenträger befestigt.
Insoweit ergibt sich in diesem Eckbereich der Versteifungsstruktur eine
extreme Materialverdickung und Steifigkeitserhöhung. Insgesamt kann dadurch
bei geringem Gewicht ein hinreichend steifer Eckbereich für die Versteifungsstruktur
realisiert werden, ohne daß zusätzliche
Versteifungsmaßnahmen,
z.B. über
eingeklebte Heckscheiben erforderlich sind.
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Ein
besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Karosserie wird auch darin
gesehen, daß die Steifigkeitswerte
der gebauten Versteifungsstruktur durch Varianten der einzelnen
Komponenten, insbesondere der Winkelelemente, individuell verändert werden
können,
um beispielsweise die Steifigkeit der Karosserie im Heckbereich
an verschiedene Modelltypen des Fahrzeugs, z.B. Stufenheck, Fließheck, Kombi,
Cabriolet, Coupé,
Limousine, anzupassen.
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Durch
die gebaute Versteifungsstruktur läßt sich somit der sogenannte „Plattform-Gedanke" besonders leicht
realisieren, da durch Varianten der einzelnen Komponenten unterschiedliche
Ausführungen für die Versteifungsstruktur
realisierbar sind. Beispielsweise kann für jede Fahrzeugseite eine separate
Anschlußkonsole
vorgesehen sein. Für
eine Variante kann außerdem
eine gemeinsame Anschlußkonsole
für beide
Fahrzeugseiten vorgesehen sein, die sich dann wie ein oberer Querträger über die Fahrzeugbreite
erstreckt.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform kann
ein Verbindungsbereich, in dem der Säulenträger an der Anschlußkonsole
befestigt ist, im wesentlichen eben ausgebildet sein. Durch diese
Maßnahme
können
Herstellungstoleranzen besonders einfach ausgeglichen werden, da
die Anschlußkonsole in
der Ebene des Verbindungsbereichs relativ zum Säulenträger positionierbar ist. Bevorzugt
wird dabei eine Variante, bei der dieser ebene Verbindungsbereich
im wesentlichen in einer horizontalen Ebene liegt.
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In
die Versteifungsstruktur können
weitere Zusatzfunktionen integriert sein, beispielsweise können an
der Anschlußkonsole
und/oder am Säulenträger Anschlußmittel
für eine
Sitzbefestigung und/oder eine Gurtbefestigung ausgebildet sein.
Ebenso kann die Anschlußkonsole
eine Halterung und/oder eine Lagerung für eine Abdeckeinrichtung zum
Abdecken des Kofferraums aufweisen.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus
den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnungen.
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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.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
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Es
zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine
perspektivische Ansicht auf einen eine Versteifungsstruktur aufweisenden
Abschnitt einer Karosserie nach der Erfindung in einer ersten Blickrichtung
und
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2 eine
perspektivische Ansicht wie in 1, jedoch
in einer zweiten Blickrichtung, und
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3 eine
prinzipielle Schnittansicht entsprechend den Schnittlinien III in 2.
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Entsprechend
den 1 und 2 weist eine Fahrzeugkarosserie 1 in
einem Übergangsbereich
zwischen einem Kofferraum und einer Fahrgastzelle eine Versteifungsstruktur 2 auf,
die sich im Fahrzeug über
die Fahrzeugbreite erstreckt und die auf jeder Fahrzeugseite im
Bereich eines Radkastens 3 hochgezogen ist und sich zumindest
teilweise an diesen anschmiegt. Oberhalb des Radkastens 3 ist
diese Versteifungsstruktur 2 jeweils an eine Seitenwand 4 der
Karosserie 1 angeschlossen.
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Erfindungsgemäß ist diese
Versteifungsstruktur 2 aus einem Querträger 5, zwei Säulenträgern 6,
zwei Winkelelementen 7 und zwei Anschlußkonsolen 8 zusammengebaut.
Diese Komponenten der Versteifungsstruktur 2 sind unabhängig voneinander,
separat herstellbar und können
sich beispielsweise hinsichtlich Materialstärke und Werkstoffauswahl voneinander
unterscheiden.
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Der
Querträger 5 ist
als einseitig offenes Hohlprofil ausgebildet, das an seinen freien
Endkanten nach außen
abgewinkelte Befestigungsbereiche 10 aufweist. Der Querträger 5 erstreckt
sich entlang eines Fahrzeugbodens 9 über die Fahrzeugbreite und
ist mittels seiner Befestigungsbereiche 10 am Fahrzeugboden 9 befestigt,
insbesondere durch Schweißpunkte.
An seinen axialen Enden ist der Querträger 5 an jeder Fahrzeugseite
an einem Bodenlängsträger 11 befestigt.
Vorzugsweise weist der Querträger 5 gemäß 3 dazu
an seinen axialen Enden vorstehende Laschen 12 auf, die
den Bodenlängsträger 11 überlappen,
wodurch beispielsweise eine gepunktete Schweißverbindung möglich ist.
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Gemäß den 1 und 2 besitzt
auch jeder Säulenträger 6 ein
Hohlprofil und erstreckt sich im wesentlichen vertikal entlang des
jeweiligen Radkastens 3. Auch das Hohlprofil des Säulenträgers 6 weist
an seinen Endkanten abgewinkelte Befestigungsbereiche 13 auf,
mit denen der Säulenträger 6 an
seiner Unterseite am Radkasten 3 sowie am Bodenlängsträger 11 abgestützt und
daran, insbesondere durch Schweißpunkte, befestigt ist. Darüber hinaus
ist der Säulenträger 6 vorzugsweise
auch am Querträger 5 befestigt,
was durch eine entsprechende Überlappung
zwischen Säulenträger 6 und
Querträger 5 erzielbar
ist.
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Wie
aus 1 deutlich hervorgeht, ist der Säulenträger 6 hier
so geformt, daß er
einen Abstand gegenüber
einer Stoßdämpferlagerung 22 aufweist.
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Am
Säulenträger 6 können gemäß 2 Anschlußmittel 16 bzw. 16' für eine Sitzbefestigung und/oder
eine Gurtbefestigung ausgebildet sein. In 2 sind dabei
verschiedene Varianten dieser Anschlußmittel 16, 16' dargestellt.
Es ist klar, daß derartige
Anschlußmittel 16, 16' alternativ
oder zusätzlich auch
an der jeweiligen Anschlußkonsole 8 ausgebildet
sein können.
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Die
Anschlußkonsolen 8 können außerdem mit
einer hier nicht gezeigten Halterung und/oder Lagerung für eine Abdeckeinrichtung
zum Abdecken des Kofferraums versehen sein. Bevorzugt wird hierbei
eine integrale Bauweise. Hierdurch erhalten die Anschlußkonsolen 8 eine
weitere Zusatzfunktion, die es ermöglicht, separate Halterungen
und/oder Lagerungen, die einzeln montiert werden müssen, einzusparen.
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Ein
Verbindungsbereich 21, in dem die Anschlußkonsole 8 an
den Säulenträger 6 angeschlossen
ist, ist vorzugsweise eben ausgebildet, wobei eine horizontale Ausrichtung
dieses ebenen Verbindungsbereichs 21 bevorzugt wird. Durch
diese Bauweise kann die Anschlußkonsole 8 relativ
zum Säulenträger 6 vor
ihrer Fixierung positioniert werden, um dadurch Herstellungstoleranzen
der einzelnen Komponenten auszugleichen. Diese Maßnahme ist
zur Herstellung einer spannungsfrei zusammengebauten Karosserie 1 von
Vorteil.
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Auf
der dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Seiten ist auf die Verbindung
zwischen Säulenträger 6,
Bodenlängsträger 11 und
Querträger 5 an
jeder Fahrzeugseite eines der Winkelelemente 7 aufgesetzt,
das hierzu eine entsprechend angepaßte Form besitzt. Auch das
Winkelelement 7 weist seitlich abgewinkelte Befestigungsbereiche 14 auf,
die am Bodenlängsträger 11 sowie
teilweise am Säulenträger 6 anliegen
und daran, z.B. durch Schweißpunkte,
befestigt sind. Darüber
hinaus können
weitere Schweißpunkte
zur Anbindung des Winkelelements 7 an den Querträger 5 sowie
an den Säulenträger 6 vorgesehen
sein. Wie sich insbesondere aus 2 ergibt,
zeigt dieser Eckbereich 15 der Versteifungsstruktur 2 eine
extreme Materialverdickung, insbesondere Verdopplung, die durch
die aufeinander aufgesetzten Komponenten der Versteifungsstruktur 2 ausgebildet
wird und zu einer intensiven Versteifung der Versteifungsstruktur 2 in
diesem Eckbereich 15 führt.
Von besonderer Bedeutung ist hierbei, daß durch die Auswahl des Werkstoffs
sowie der Blechstärke
für das
Winkelelement 7 eine zusätzliche Versteifung in diesem
Eckbereich 15 erzielt werden kann.
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In
der hier dargestellten Ausführungsform
ist für
jede Fahrzeugseite eine separate Anschlußkonsole 8 vorgesehen,
die jeweils nach Art eines abgewinkelten Trägers ausgebildet ist. Diese
Anschlußkonsole 8 ist
somit mit einem seitlichen Ende an der Seitenwand 4 und
mit einem unteren Ende am jeweiligen Säulenträger 6 befestigt. Auch
für diese
Befestigungen werden seitlich abgewinkelte Befestigungsbereiche 17 oder
Laschen bevorzugt. Auch die Anschlußkonsole 8 ist vorzugsweise
als Hohlprofil ausgebildet.
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Obwohl
hier eine Ausführungsform
mit zwei Anschlußkonsolen 8 beschrieben
ist, kann die erfindungsgemäße Versteifungsstruktur 2 auch
für beide Fahrzeugseiten
eine gemeinsame Anschlußkonsole aufweisen,
die nach Art eines, sich über
die Fahrzeugbreite erstreckenden Querträgers ausgebildet ist. Dieser
Querträger
ist dann im Bereich seines einen axialen Endes an der einen Seitenwand 4 sowie an
dem einen Säulenträger 6 und
im Bereich seines anderen axialen Endes dementsprechend an der anderen
Seitenwand 4 sowie am anderen Säulenträger 6 befestigt.
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Durch
die so ausgebildete Versteifungsstruktur 2 ergibt sich
quer durch das Fahrzeug ein Kraftpfad: seitlich auf die Fahrzeugkarosserie 1 einwirkende
Kräfte
werden z.B. von der in 2 links dargestellten Seitenwand 4 auf
die linke Anschlußkonsole 8 übertragen,
von dieser auf den linken Säulenträger 6,
von diesem über
das Winkelelement 7 auf den Querträger 5. Vom Querträger 5 gelangen
die eingeleiteten Kräfte
dann auf der rechten Seite über
das Winkelement 7 in den rechten Säulenträger 6 und von diesem über die
rechte Anschlußkonsole 8 an
die rechte Seitenwand 4. Durch die Versteifungsstruktur 2 ergibt
sich somit eine relativ hohe Formstabilität im Hinblick auf Querbelastungen
und Verwindungen der Karosserie 1. Darüber hinaus besitzt die Versteifungsstruktur 2 durch
die gewählten
Hohlprofile der einzelnen Komponenten ein relativ großes Lademaß. Denn
die einzelnen Komponenten, insbesondere Querträger 5, Winkelelemente 7 und
Säulenträger 6 sind,
im Durchgangsbereich zwischen Kofferraum und Fahrgastzelle relativ
flach ausgebildet. Darüber hinaus
sind sämtliche
Befestigungsstellen nach außen
orientiert, das heißt
die einzelnen Komponenten, insbesondere Querträger 5, Winkelelemente 7 und Säulenträger 6,
sind an einer vom Fahrzeuginnenraum abgewandten Seite an der jeweiligen
anderen Komponente der Versteifungsstruktur 2 bzw. der
Karosserie 1 befestigt.
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Die
in den 1 und 2 gezeigte Ausführungsform
besitzt eine weitere Besonderheit dadurch, daß zwischen der Anschlußkonsole 8 und dem
Radkasten 3 ein vertikaler Abstand 18 sowie zwischen
der Seitenwand 4 und einem nach oben über den Radkasten 3 vorstehenden
Abschnitt des Säulenträgers 6 ein
horizontaler Abstand 19 ausgebildet ist. Hierdurch wird
ein Durchgang 20 ausgebildet, der oben durch die Anschlußkonsole 8,
unten durch den Radkasten 3, einerseits durch den Säulenträger 6 und
andererseits durch die Seitenwand 4 begrenzt ist. Dieser
Durchgang 20 durchdringt die Versteifungsstruktur 2 und
ermöglicht
insbesondere eine Durchführung
von Kabelsträngen
oder dergleichen, ohne daß dadurch
das Lademaß der
Versteifungsstruktur 2 reduziert wird.
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Entsprechend 3 überlappt
der Querträger 5 den
Bodenlängsträger 11,
wodurch sich im Eckbereich 15 eine Materialverdopplung
ergibt. Des weiteren überlappt
das Winkelement 7 sowohl den Querträger 5 als auch den
Säulenträger 6,
wodurch auch hier eine Materialverdopplung erreicht wird. In einer in 3 nicht
erkennbaren Ebene überlappt
das Winkelelement 7 außerdem
den Bodenlängsträger 11 (vgl. 1 und 2),
wodurch sich eine weitere Verdopplung in diesem Bereich erzielen
läßt. Auch die
Anschlußkonsole 8 kann
den Säulenträger 6 überlappen.
Im Eckbereich 15 ergibt sich somit eine extreme Materialverdoppelung
bzw. Vervielfachung, um hier gezielt eine Versteifung der Versteifungsstruktur 2 zu
erreichen.
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Durch
die Ausbildung der Befestigungen als Schweißpunkte eignet sich die erfindungsgemäße Versteifungsstruktur 2 in
besonderer Weise für
eine automatisierte Fertigung, insbesondere mittels Schweißrobotern.