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Title:
CHASSIS AND/OR SUPPORTING STRUCTURE OF A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/041626
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a chassis and/or supporting structure of a motor vehicle, particularly of a passenger car, according to which the chassis and/or supporting structure are/is entirely or partially provided in the form of a cellular sheet structure.

Inventors:
KONERMANN MARTIN (DE)
MOESSNER ALEXANDER (DE)
SCHWARZ VOLKER (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/011299
Publication Date:
May 21, 2004
Filing Date:
October 13, 2003
Export Citation:
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Assignee:
DAIMLER CHRYSLER AG (DE)
KONERMANN MARTIN (DE)
MOESSNER ALEXANDER (DE)
SCHWARZ VOLKER (DE)
International Classes:
B62D21/17; B62D25/20; B62D29/00; B62D29/04; B62D35/02; B62D37/02; (IPC1-7): B62D37/02; B62D29/00; B62D29/04; B62D25/20
Domestic Patent References:
WO1999032346A11999-07-01
Foreign References:
EP0467523A21992-01-22
DE20213215U12002-11-14
EP1251062A22002-10-23
GB463620A1937-03-30
DE10018236A12001-11-08
DE4007771A11991-09-19
Other References:
BAKER A: "LOTUS ELISE", AUTOMOTIVE ENGINEER, MECHANICAL ENGINEERING PUBL.LTD. BURY ST.EDMUNDS, GB, vol. 21, no. 2, 1 April 1996 (1996-04-01), pages 57, XP000585078, ISSN: 0307-6490
Attorney, Agent or Firm:
Branse, Hermann (Intellectual Property Management IPM - C106, Stuttgart, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Chassis und/oder Tragstruktur (6) eines Kraftfahrzeugs (19), insbesondere eines Personenkraftwagens, gekennzeichnet durch, eine Ausbildung des Chassis und/oder der Tragstruktur (6) als Hohlkammerplattenstruktur.
2. Chassis und/oder Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei einem zweioder mehrachsigen Kraftfahrzeug (19) an eine, zwischen den Achsen angeordnete, bodenseitige Hohlkammerplatte (1) im Bereich der Achsen vertikale flanken seitige Hohlkammerplatten (4) anschließen, wobei die vertika len Platten (4) in Fahrzeugquerrichtung untereinander durch weitere Hohlkammerplatten (15) und/oder Streben versteift und/oder verbunden sind.
3. Chassis und/oder Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs, insbe sondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Chassis und/oder der Tragstruktur (6) Strömungskanäle (10) zwischen zumindest einer Einströmöffnung (2) an einem Fahrzeugvorderteil und zumindest einer Ausström öffnung (3) an einem Fahrzeugheck (23) ausgebildet sind.
4. Chassis und/oder Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs, nach dem Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausströmöffnungen (3) am Heck (23) des Fahrzeugs (19) so angeordnet und ausgestaltet sind, dass eine Ver schmutzung des Hecks (23) reduziert wird.
5. Chassis und/oder Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs, nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausströmöffnungen (3) am Heck (23) des Fahrzeugs (19) so angeordnet und ausgestaltet sind, dass Luftwirbel am Fahrzeugheck (23) vermindert werden.
6. Chassis und/oder Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs, nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch die oder einen Teil der Strömungskanäle (10) eine Fahrgastzelle (20) beund entlüftet wird.
7. Chassis und/oder Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs, nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkammerplatten (1,4, 15) als Leichtmetallelemente ausgebildet sind.
8. Chassis und/oder Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs, nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkammerplatten (1,4, 15) als Kunststoffelemente ausgebildet sind.
9. Chassis und/oder Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs, nach einem der Ansprüche l. bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkammerplatten (1,4, 15) als Strangpressprofile ausgebildet sind.
10. Chassis und/oder Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs, nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkammerplatten (1,4, 15) als gebaute Profile, ins besondere aus Blech, ausgebildet sind.
11. Chassis und/oder Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs, nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Strömungskanäle (10) und/oder deren Einbzw. Ausströmöffnungen (2,3) der Auftrieb des Fahrzeugs (19) ver mindert wird.
12. Chassis und/oder Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs, nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Strömungskanäle (10) und/oder deren Einbzw. Ausströmöffnungen (2,3) ein Abtrieb des Fahrzeugs (19) er reicht wird.
13. Chassis und/oder Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs, nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass durch Klappen an den Einbzw. Ausströmöffnungen (2,3) die Strömungskanäle (10) steuerbar ausgebildet sind.
Description:
Chassis und/oder Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs Die Erfindung betrifft ein Chassis und/oder eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Chassis sind übliche Baugruppen zur Gewährleistung der Struk- turfestigkeit bei herkömmlichen Fahrzeugen und dementspre- chend weit verbreitet. Sie weisen mehrere, zumeist aus Form- stahl gefertigte, mit Befestigungsmitteln, wie z. B. Schrauben oder Schweißpunkten, miteinander verbundene Längs-und Quer- träger auf. Bei Kraftfahrzeugen dienen sie hauptsächlich der Aufnahme Antriebseinrichtung, Achsen und Fahrzeugkarosserie.

Je nach Bauart des Chassis werden teilweise auch Hohlprofile verwendet, die zumeist jedoch aus Gründen des Korrosions- schutzes geschlossen ausgebildet sind und aufgrund des höhe- ren Widerstandsmomentes von Hohlprofilen im Vergleich zu Vollprofilen relativ zu Masse eingesetzt werden.

Aus der DE 40 07 771 AI ist eine Vorrichtung zur Unterdrü- ckung des Sprühnebelaustritts im Radbereich von Kraftfahrzeu- gen, insbesondere von Lastkraftwagen, bekannt. Hierbei ist vorgesehen, entweder zwischen einem Längsträger des Fahrzeug- chassis oder zwischen einem Kotflügel und dem Fahrzeugchassis entlang der Längsträger eine Saugleitung zu verlegen, die nach dem Venturi-Prinzip eine Saugwirkung erzeugt und den Sprühnebelaustritt vermindert. In der DE 40 07 771 AI ist zwar eine separat verlegte Saugleitung erwähnt, darüber hin- aus ist jedoch nichts offenbart.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, eine alternative Bauart für ein Chassis und/oder eine Trag- struktur anzugeben.

Dieses Problem wird durch den Gegenstand des unabhängigen An- spruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegens- tand der abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein Chas- sis und/oder eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs als Hohl- kammerplattenstruktur auszubilden. Durch die Hohlkammerplat- tenstruktur wird, im Gegensatz zu einem konventionellen Fahr- zeugrohbau mit sehr wenigen Hohlräumen (z. B. Schweller), ein relativ großflächiges Kanalsystem geschaffen, wodurch sich neue Möglichkeiten ergeben, die Luftmassenströme, die funkti- onsbedingt (z. B. Kühlluft, Fahrgastzellenbelüftung) durch ein Fahrzeug geleitet werden, ganz gezielt an bestimmten Fahr- zeugstellen ausströmen zu lassen. Hierdurch kann beispiels- weise eine Fahrzeugumströmung positiv beeinflusst werden, in- dem beispielsweise ein Teil einer Motorraumabluft durch einen Hohlkammerboden zum Fahrzeugheck geleitet wird und dort einen Fahrzeugnachlauf so beeinflusst bzw. verkleinert, dass der Luftwiderstand und der Fahrzeugauftrieb reduziert und bei Vollheckfahrzeugen die Verschmutzung der Heckscheibe verrin- gert wird.

Desweiteren ist der Spielraum durch die in der Hohlkammer- plattenstruktur vorhandenen Strömungskanäle zur Be-und Ent- lüftung einer Fahrgastzelle wesentlich größer und es lassen sich voraussichtlich heute noch notwendige, separat verbaute Strömungskanäle einsparen, wodurch sich die Produktionskosten verringern. Zudem wird durch eine weitgehend freie Gestaltung und Anordnung der Be-und Entlüftung der Fahrgastzelle eine Reduzierung von Türschließkräften durch einen schnelleren Druckabbau in der Fahrgastzelle erreicht.

Zweckmäßig kann vorgesehen sein, dass die Hohlkammerplatten als Leichtmetallelemente und/oder als Kunststoffelemente aus- gebildet sind. Leichtmetalle und Kunststoffe sind Werkstoffe, die im allgemeinen ein geringes Gewicht und eine leichte Be- arbeitbarkeit aufweisen. Im Hinblick auf die zunehmend wich- tigere Ressourcenschonung sind leichte Materialien besonders im Fahrzeugbau von wesentlicher Bedeutung. Ein geringes Ge- samtgewicht ermöglicht den Einsatz einer leistungsschwächeren Antriebseinrichtung bei gleichem Fahrkomfort und ermöglicht damit eine Senkung des Spritverbrauchs.

Besonders im Bereich der Kunststoffe und der Verbundwerkstof- fe, wie z. B. Glasfaser-oder Carbonfaser verstärkte Kunst- stoffe, besteht noch deutliches Entwicklungspotenzial. Die Leistungsfähigkeit dieser faserverstärkten Kunststoffe ist beispielsweise aus dem Rennsport (Mono-Cock) bekannt.

Entsprechende einer besonders günstigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung kann vorgesehen sein, dass die Hohl- kammerplatten als Strangpressprofile und/oder als gebaute Profile, insbesondere aus Blech, ausgebildet sind. Strang- pressprofile sind heutzutage einfach und kostengünstig herzu- stellen und erlauben eine individuelle Nachbearbeitung eines ansonsten gleichen Strangpressprofil-Grundkörpers. Dadurch besteht die Möglichkeit verschiedene Fahrzeugchassis für ver- schiedene Fahrzeugtypen lediglich durch eine entsprechende Nachbearbeitung, von im Grundzustand gleichen Strangpress- Profilplatten, herzustellen, wodurch eine wesentliche Verein- fachung der Produktion erreicht wird.

Gebaute Hohlkammerprofile bieten dagegen den Vorteil, eine stark individuell orientierte Fertigung von Fahrzeugchassis zu ermöglichen. Besonders bei Fahrzeugen im Hochpreisssegment sind oftmals durch entsprechende Kundenwünsche individuelle Abänderungen des Fahrzeugchassis erforderlich. Diese Abände- rungen können bei gebauten Profilen bereits im Bauzustand be- rücksichtigt werden und verhindern somit ein aufwändiges Nacharbeiten eines Standardprofils.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsge- mäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, dass durch Klappen an einer Ein-bzw. Ausströmöffnung die Strömungskanäle steu- erbar ausgebildet sind. Eine gezielte Steuerung des Luft- durchlasses durch die Strömungskanäle bietet den Vorteil, be- stimmte Eigenschaften des Fahrzeugs, wie z. B. den Andruck des Fahrzeugs auf dem Untergrund zu beeinflussen. Beispielsweise können die Klappen so angesteuert sein, dass bei höheren Ge- schwindigkeiten ein größerer Luftdurchsatz ermöglicht wird als bei kleiner Geschwindigkeit. Die im Fahrzeugchassis ver- laufenden Strömungskanäle und die an den Ausströmöffnungen der Strömungskanäle angebrachte Klappen sowie die Form der Ein-bzw. Ausströmöffnungen bewirken dabei Effekte ähnlich jenen eines Spoilers, wodurch ein Auftrieb des Fahrzeugs ver- ringert wird. Die Durchströmung der Kanäle kann durch Einsatz von Gebläsen unterstützt werden.

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

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nach- stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der je- weils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombi- nationen 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 den nachfolgenden Be- schreibungen näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszei- chen auf gleiche oder ähnliche oder funktional. gleiche Bau- teile beziehen.

Die Figuren zeigen schematisch, Fig. 1 eine Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Fahr- zeugchassis, Fig. 2 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Hohl- kammerprofil, Fig. 3 einen möglichen Verlauf von Strömungskanälen durch das Fahrzeugchassis.

Entsprechend Fig. 1 ist ein Chassis 6 bzw. eine Tragstruktur eines im übrigen nicht dargestellten Kraftfahrzeugs 19 ausge- führt. Das Chassis 6 weist mehrere plattenartige Einzelele- mente, wie z. B. eine Hohlkammerbodenplatte 1 (im folgenden vereinfacht auch Hohlkammerplatte 1 genannt), vertikale Hohl- kammerplatten 4 sowie die vertikale Hohlkammerplatten 4 ver- bindende Hohlkammerplatten 15 auf. Die Hohlkammerplatten 1,4 und 15 bilden zusammen mit einem Fahrgestell 14 die Trag- struktur des Kraftfahrzeugs 19. Die einzelnen Hohlkammerplat- ten 1,4, 15 sind in geeigneter Weise, z. B. durch Schweißen und/oder Kleben miteinander verbunden und versteifen das Chassis 6.

Gemäß der Fig. 2 ist beispielhaft ein Ausschnitt aus der Hohlkammerplatte 15 dargestellt. Es sei ausdrücklich erwähnt, dass der Ausschnitt gemäß Fig. 2 auch auf die anderen aufge- führten Hohlkammerplatten 1,4 übertragbar ist.

Die Hohlkammerplatte 15 ist aus einer oberen Platte 16 und einer unteren Platte 17 aufgebaut, die durch, zwischen der o- beren Platte 16 und der unteren Platte 17 orthogonal zu den beiden Plattenebenen verlaufende Trennwände 12, verbunden ist. Aufgrund der Trennwände 12 werden jeweils voneinander getrennte, parallel verlaufende Strömungskanäle 10, die einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen, erzeugt.

Die Anzahl der Trennwände 12 bestimmt dabei die Anzahl sowie den Querschnitt der einzelnen Strömungskanäle 10.

Wie in Fig. 2 dargestellt tritt eine Luftströmung 5 durch ei- ne Einströmöffnung 2 auf der einen Seite der Hohlkammerplatte 15 in den Strömungskanal 10 ein und auf der anderen Seite durch eine Ausströmöffnung 3 wieder aus. Dabei ist denkbar, einzelne Strömungskanäle 10 zur Luftströmung 5 zu nutzen, während andere Strömungskanäle 10 unbenutzt bleiben. Zudem ist auch eine Umlenkung der Luftströmung 5 durch eine Öffnung 13 aus der Ebene der Hohlkammerplatte 15 heraus möglich, um diese beispielsweise in eine vertikal daran anschließende Hohlkammerplatte 4 weiterzuleiten.

Die Anordnung der Öffnung 13 ist dabei nicht auf die obere bzw. die untere Platte 16,17 beschränkt, sie kann auch in die Trennwände 12 integriert sein, wodurch eine Verbindung zwischen den einzelnen Strömungskanälen 10 geschaffen wird.

Durch die Anordnung einer oder mehrere Öffnungen 13 in einer oder mehrerer Trennwände 12 in Verbindung mit einer in Strö- mungsrichtung davor oder dahinter gelegenen und den Quer- schnitt des Strömungskanals 10 verschließenden Sperrwand 18, ist es möglich, den für die Luftströmung 5 zur Verfügung ste- henden Querschnitt und damit die Strömungsgeschwindigkeit zu beeinflussen.

So ist denkbar, dass die Luftströmung 5 durch eine einzelne Einströmöffnung 2 in den Strömungskanal 10 eintritt und dort aufgrund von zumindest einer in der Trennwand 12 vorhandenen Öffnung 13 auf zumindest zwei Strömungskanäle 10 verteilt wird, und damit durch mehrere Ausströmöffnungen 3 wieder aus der Hohlkammerplatte 15 austritt. Durch eine Veränderung des Strömungsquerschnitts während des Strömungsvorgangs kann so- mit erreicht werden, dass eine an der Einströmöffnung 2 schnelle Luftströmung 5 beim Austritt aus der Hohlkammerplat- te 15 durch mehrere Ausströmöffnungen 3 eine wesentlich ge- ringere Geschwindigkeit aufweist.

Auch der umgekehrte Fall, d. h. Eintritt der Luftströmung 5 durch mehrere Einströmöffnungen 2 und ein Zusammenfassen von mehreren Strömungskanälen 10 durch in den Trennwänden 12 in- tegrierte Öffnungen 13 zu lediglich einem Strömungskanal 10 mit einer Ausströmöffnung 3 und damit eine Erhöhung der Strö- mungsgeschwindigkeit ist möglich. Verstärkt wird dieser Ef- fekt durch die orthogonal zur Strömungsrichtung, den Quer- schnitt des Strömungskanals 10 verschließende Sperrwände 18, die in Strömungsrichtung nach der Öffnung 13 angeordnet sind.

Entsprechend Fig. 3 ist ein möglicher Verlauf der Strömungs- kanäle 10 durch das Kraftfahrzeug 19 ausgeführt. Im Bereich eines vorderen Teils des Kraftfahrzeugs 19 und im Bereich der Hohlkammerbodenplatte 1 sind Einströmöffnungen 2 vorgesehen.

Die entgegen einer gewöhnlichen Fahrtrichtung auftretende Luftströmung 5, trifft nach Eintritt in den Motorraum 21 auf den Kühler 9, umströmt die Antriebseinrichtung 8 und gelangt in Fahrtrichtung nach einem vorderen Fahrzeugrad 7 durch eine in der Hohlkammerbodenplatte 1 angeordnete Einströmöffnung 2 in den Strömungskanal 10 und wird bodenseitig unterhalb einer Fahrgastzelle 20 in Richtung eines hinteren Fahrzeugrades 22 geführt. Der Strömungskanal 10 ist dabei im Bereich des hin- teren Fahrzeugrades 22 entlang eines Radlaufes angeordnet und wird in Fahrtrichtung nach dem hinteren Fahrzeugrad 22 auf Höhe einer nicht dargestellten Stoßstange-zum Fahrzeugheck 23 geführt.

Denkbar ist hierbei ist auch, dass der Strömungskanal 10 im Bereich des hinteren Fahrzeugrads 22 in Fahrtrichtung nach dem hinteren Fahrzeugrad 22 eine Einströmöffnung 2 besitzt, wodurch bewirkt wird, dass ein eventuell bei Nässe auftreten- der Sprühnebel im Radlauf abgesaugt und zum Heck 23 des Fahr- zeugs 19 transportiert wird. Am Fahrzeugheck 23 gelangt die im Strömungskanal 10 fließende Luftströmung 5 durch die Aus- strömöffnung 3 in die Umgebung.

Ein weiterer Strömungskanal 10 beginnt mit einer Einströmöff- nung 2'unter einer Motorhaube 24 des Kraftfahrzeugs 19 und besitzt eine Ausströmöffnung 3', durch die die Luftströmung 5 in die Fahrgastzelle 20 gelangt. Im in Fahrtrichtung gesehen hinteren Bereich der Fahrgastzelle 20 ist zumindest eine wei- tere Einströmöffnung 2"zu einem weiteren Strömungskanal 10 angeordnet, welcher die Fahrgastzelle 20 mit dem Fahrzeugheck 23 verbindet. Dieser weitere Strömungskanal 10 besitzt am Fahrzeugheck 23 eine weitere Ausströmöffnung 3. Hierdurch ist eine kontinuierliche und vorbestimmbare Be-und Entlüf- tung der Fahrgastzelle 20 gewährleistet.

Durch die vorbestimmte Anordnung der Ausströmöffnungen 3 bzw.

3''am Fahrzeugheck 23 kann eine Verminderung der Verschmut- zung des Fahrzeughecks 23 sowie eine Reduzierung des Auf- triebs des Kraftfahrzeugs 19 erreicht werden. Gleichzeitig reduzieren sich die aus einem Umströmungsvorgang des Kraft- fahrzeugs 19 resultierenden Luftwirbel, was den Treibstoff- verbrauch verringert.

Zusammenfassend lässt sich die erfindungsgemäße Bauweise wie folgt charakterisieren : Durch die Tragstruktur aus Hohlkammerplatten 1,4, 15 wird ein großflächiges System von Strömungskanälen 10 geschaffen, wo- durch die Luftströme 5 gezielt durch oder um das Fahrzeug 19 geleitet werden. Der Luftwiderstand und der Fahrzeugauftrieb werden reduziert und die Verschmutzung des Fahrzeughecks 23 wird verringert.

Desweiteren lassen sich heute noch verbaute separate Lüf- tungskanäle zum Teil einsparen, wodurch sich die Produktions- kosten verringern. Zudem wird eine Verbesserung der Be-und Entlüftung der Fahrgastzelle 20 und eine Reduzierung der Tür- schließkräfte durch einen schnelleren Druckabbau in der Fahr- gastzelle 20 erreicht.

Die Hohlkammerplatten 1,4, 15 können dabei auch als Leichtme- tall-und/oder als Kunststoffelemente ausgebildet sein, wo- durch eine Senkung des Spritverbrauchs erreicht wird.

Durch nicht in Fig. 2 dargestellte Klappen an den Ein-bzw.

Ausströmöffnungen 2,3 der Strömungskanäle 10 werden bestimmte Eigenschaften des Fahrzeugs 19, wie z. B. der Andruck des Fahrzeugs 19 auf dem Untergrund beeinflusst. Die an den Aus- strömöffnungen 3, bzw. 3 der Strömungskanäle 10 angebrachte Klappen sowie die Form der Ausströmöffnungen 3 bzw. 3''be- wirken dabei Spoilereffekte.

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