Die Erfindung betrifft eine Versteifungsstruktur für einen hinteren Bereich einer

Fahrgastzelle eines Personenkraftwagens nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 bzw. Patentanspruch 2.

Um die Karosserie von Personenkraftwagen, insbesondere von Cabrios, zu versteifen, werden üblicherweise mehrteilige metallische Versteifungsstrukturen gebildet. Diese umfassen Säulenversteifungen im Bereich der B- und C-Säule, die Rückwand, sowie Querträgerversteifungen. Aus der DE 196 42 821 A1 ist eine Aufbaustruktur für ein Cabrio bekannt, die im Bereich der hinteren Radhäuser eine quer verlaufende, an den Boden und die beiden Radhäuser angeschlossene Rückwand aufweist, die über längsgerichtete, seitlich außen liegende Träger am vorne liegenden Aufbau abgestützt ist. Rückwand und Träger sind hier zur Beschleunigung der Rohbaufertigung zu einem vorgefertigten Modul zusammengefasst, das in einem Arbeitsschritt in die übrige

Rohbaustruktur integriert werden kann.

Bekannte Versteifungsstrukturen für Personenkraftwagen sind mit dem Nachteil behaftet, dass sie ein hohes Eigengewicht aufweisen und aufwendig in der Herstellung und

Montage sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Versteifungsstruktur nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und 2 bereitzustellen, die besonders leicht und besonders einfach zu montieren ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Versteifungsstruktur mit den Merkmalen des

Patentanspruchs 1 sowie durch eine Versteifungsstruktur mit den Merkmalen des

Patentanspruchs 2 gelöst. Eine solche Versteifungsstruktur für einen hinteren Bereich einer Fahrgastzelle eines Personenkraftwagens ist in Leichtbauweise ausgeführt und umfasst zwei innenseitig von jeweiligen Seitenwandbereichen der Fahrgastzelle positionierbare seitliche

Strukturbereiche, die über einen mittleren Strukturbereich miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Versteifungsstruktur zumindest partiell aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet ist. Vorzugsweise wird hierzu ein

kohlefaserverstärkter Kunststoff verwendet. Selbstverständlich sind auch andere

Verstärkungsfasern wie Glas oder Kevlar denkbar. Bei besonders hoher Steifigkeit der Versteifungsstruktur kann durch solche Materialien ein gleichzeitig äußerst geringes Bauteilgewicht erreicht werden, so dass auch das Eigengewicht des Kraftwagens insgesamt reduziert wird. Dadurch sinken sowohl der Kraftstoffverbrauch des

Kraftwagens in seinem Betrieb als auch dessen C0 ₂ -Emissionen.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die seitlichen Strukturbereiche über wenigstens eine vor dem mittleren Strukturbereich verlaufende weitere Quertraverse miteinander verbunden. Dies ist alternativ oder auch zusätzlich zur Ausbildung der Versteifungsstruktur aus einem faserverstärktem Kunststoff möglich. Die Quertraverse kann auf gewichtsparende Weise übliche Querträger, insbesondere die

Fondsitzquerträger, ersetzen. Gleichzeitig wird so die gesamte Versteifungsstruktur noch weiter insbesondere in Querrichtung des Kraftwagens versteift.

Die beiden genannten Aspekte der Erfindung können einzeln sowie in Kombination Anwendung finden. Die im Folgenden beschriebenen weiteren Fortbildungen der

Erfindung sind mit beiden genannten Aspekten frei kombinierbar.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die seitlichen Strukturbereiche und/oder der mittlere Strukturbereich wenigstens eine Durchtrittsöffnung auf. Vorzugsweise werden die Durchtrittsöffnungen dabei so positioniert, dass sie außerhalb der Hauptlastpfade der Versteifungsstruktur angeordnet sind. Damit können besonders leichte

Versteifungsstrukturen geschaffen werden. Die Durchtrittsöffnungen können darüber hinaus noch Zusatzfunktionen übernehmen und beispielsweise als Aufnahmen für Anbauteile, Komponenten oder dergleichen Verwendung finden.

Weiterhin ist es möglich, die Versteifungsstruktur mit zusätzlichen

Befestigungselementen für solche Anbauteile, Komponenten oder dergleichen zu versehen. Hierbei kann es sich um Konsolen, Flansche oder ähnliches handeln. Auch elektrische Funktionen können in die Versteifungsstruktur integriert werden, indem elektrische Verbindungsmittel, insbesondere Litzen oder Drähte, in die

Versteifungsstruktur eingebetet sind. Dies ist besonders zweckmäßig bei aus

Faserverbundwerkstoffen gefertigten Versteifungsstrukturen, in welche solche

elektrischen Verbindungsmittel bei der Fertigung der Versteifungsstruktur mit

eingegossen bzw. eingespritzt werden können.

Vorzugsweise ist die Versteifungsstruktur einstückig ausgebildet, um so einen optimalen Kraftfluss durch die Knotenbereiche zwischen den seitlichen und mittleren Bereichen bzw. zwischen den seitlichen Bereichen und der Quertraverse sicherzustellen.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Karosserie für einen Personenkraftwagen mit einer Fahrgastzelle, in welcher eine Versteifungsstruktur der oben beschriebenen hart angeordnet ist.

Im Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines hinteren Bereichs einer Fahrgastzelle eines Kraftwagens nach dem Stand der Technik und

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines hinteren Bereichs einer Fahrgastzelle eines Kraftwagens mit einem Ausführungsbeispiel mit einer erfindungsgemäßen Versteifungsstruktur.

Eine insgesamt mit 10 bezeichnete, dem Stand der Technik entsprechende Karosserie eines Kraftwagens weist eine versteifende Rückwand 12 auf, die einen hinteren Bereich 14 einer Fahrgastzelle 16 begrenzt und in etwa zwischen den Radhäusern 8 verläuft. Die Rückwand 12 ist als komplex geformtes Blechteil ausgeführt und erhöht

insbesondere die Torsionssteifigkeit der Karosserie 10. Von der Rückwand 12 aus erstrecken sich entlang der Seitenwände 20 der Karosserie 10 nach vorne hin seitliche Versteifungselemente 22, die ebenfalls als Blechteile ausgeführt sind. Die seitlichen Versteifungselemente 22 sind mit einer Quertraverse 24 verbunden, die auf Höhe des Bodens 26 der Karosserie 10 verläuft. Die Rückwand 12, Seitenversteifungen 22 sowie die Quertraverse 24 werden als separate Teile bereitgestellt, einzeln montiert und mit der Karosserie 10 verbunden. Aufgrund des hohen Gewichts der Blechteile werden so Kraftwagen mit hohem

Eigengewicht gefertigt, die einen hohen Kraftstoffverbrauch und C0 ₂ -Ausstoß aufweisen. Die einzelne Montage von Rückwand 14 und Seitenversteifungen 22 und Quertraverse 24 führt gleichzeitig zu einem hohen Montageaufwand, was die Herstellungskosten des Kraftwagens erhöht.

In Fig. 2 ist eine insgesamt mit 30 bezeichnete Karosserie dargestellt, die durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Versteifungsstruktur 32 versteift ist. Die Versteifungsstruktur 32 ist einteilig ausgebildet und umfasst zwei Seitenbereiche 34, die über einen Mittenbereich 36 verbunden sind. Eine weitere Verbindung der Seitenbereiche 34 wird durch eine Quertraverse 38 hergestellt. Die Seitenbereiche 34 liegen innenseitig an den Seitenwänden 40 der Fahrgastzelle 42 an. Der Mittenbereich 36 bildet die

Rückwand der Fahrgastzelle 42 aus und verläuft in etwa zwischen den Radhäusern 44 der Karosserie 30. Sowohl die Seitenbereiche 34 als auch der Mittenbereich 36 weisen Durchtrittsöffnungen 46 auf, die so angeordnet sind, dass sie außerhalb der

Hauptlastpfade der Versteifungsstruktur 32 liegen, um so weiteres Gewicht einzusparen. Die Quertraverse 38 ersetzt den üblicherweise verwendeten Querträger auf Höhe des Fahrzeugbodens 48, der normalerweise unterhalb der Fondsitze eines Kraftwagens verläuft.

Die Versteifungsstruktur 32 ist zweckmäßigerweise aus einem Faserverbundkunststoff, insbesondere aus einem Kohlefaserverbundwerkstoff hergestellt. Dadurch lässt sich eine Steifungsstruktur 32 mit hoher Festigkeit und geringem Gewicht realisieren. An die Versteifungsstruktur 32 können zusätzliche Struktur- oder Funktionselemente angeformt werden. Hierbei kann es sich beispielsweise um Befestigungselemente wie Flansche, Öffnungen und Konsolen handeln.

All diese Elemente können beim Urformen der Versteifungsstruktur 32 in einem einzigen Verfahrensschritt mit angeformt werden, was eine besonders einfache Herstellung der Versteifungsstruktur 32 ermöglicht. An solche Befestigungselemente der

Versteifungsstruktur 32 können vor der Montage der Versteifungsstruktur 32 an den Rohbau des Kraftwagens bereits alle notwendigen Anbauteile vormontiert werden, so dass die Versteifungstruktur 32 mit allen Anbauteilen als vorgefertigtes Modul an den Rohbau montiert werden kann. Die Anbindung an den Rohbau kann hier durch Kleben, Verschrauben, Verclipsen oder Klammern erfolgen. Dies kann bereits vor der Lackierung der Karosserie 30 erfolgen, wobei das Faserverbundmaterial der Versteifungsstruktur 32 sowie ein gegebenenfalls vorhandener Kleber temperatur- und formbeständig sein muss.

Alternativ ist, insbesondere bei der modularen Verwendung der Versteifungsstruktur 32 mit vormontierten Anbauteilen, eine Montage der Versteifungsstruktur 32 nach der KTL- Lackierung der Karosserie 30 möglich. Bei vormontierten Anbauteilen kann es sich beispielsweise um Überrollbügel, elektrische Leitungen oder Rückhaltesysteme handeln. Elektrische Leitungen können dabei direkt in den Faserverbundkunststoff mit eingebracht werden, um eine fest montierte und vor Beschädigungen geschützte elektrische

Leitungsstruktur für Steuergeräte oder Ähnliches bereitzustellen.

Die Versteifungsstruktur 32 ist sowohl bei Cabrios als auch bei Limousinen verwendbar, wobei die Anwendung bei Cabrios besonders vorteilhaft ist, da dort das Dach als wesentlicher Bestandteil der Gesamtversteifung des Fahrzeugs wegfällt. Da die

Versteifungsstruktur 32 der Karosserie 30 eine besonders hohe Torsionssteifigkeit verleiht, können bei Cabrios mit einer solchen Versteifungsstruktur 32 viele derzeit verwendete Versteifungsmaßnahmen entfallen, so dass besonders leichte Fahrzeuge gefertigt werden können.