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DE10316205A1 - Fahrzeugkarosseriestruktur - Google Patents

Fahrzeugkarosseriestruktur

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DE10316205A1
DE10316205A1 DE10316205A DE10316205A DE10316205A1 DE 10316205 A1 DE10316205 A1 DE 10316205A1 DE 10316205 A DE10316205 A DE 10316205A DE 10316205 A DE10316205 A DE 10316205A DE 10316205 A1 DE10316205 A1 DE 10316205A1
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Abstract

Durch die vorliegende Erfindung wird eine Fahrzeugkarosseriestruktur bereitgestellt, wobei hintere Abschnitte eines rechten und eines linken vorderen Längsträgers sich leicht gekrümmt nach unten erstrecken, und wobei hintere Endabschnitte des rechten und des linken vorderen Längsträgers mit vorderen Bodenlängsträgern verbunden sind. Es wird eine Trennwand zum Trennen eines Motorraums und eines Fahrgastraums eines Fahrzeuges bereitgestellt. Ein Querträger mit einer geschlossenen Querschnittsform ist an einer Vorderfläche der Trennwand befestigt. Entgegengesetzte Seitenabschnitte des Querträgers sind zur Rückseite des Fahrzeugs hin gebogen, um gebogene Abschnitte zu bilden. Längsträgerversteifungen sind zwischen den vorderen Längsträgern und den gebogenen Abschnitten des Querträgers angeordnet, um diese miteinander zu verbinden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugkarosseriestruktur, die durch eine Tragkonstruktion einen Motorraum und einen Fahrgastraum bildet.
  • Fig. 5 zeigt eine Draufsicht eines Fahrzeugkarosserierahmens zum Darstellen einer herkömmlichen Fahrzeugkarosseriestruktur.
  • In der in Fig. 5 dargestellten herkömmlichen Fahrzeugkarosseriestruktur sind ein rechter und ein linker vorderer Seiten- oder Längsträger 001 entlang einer Längsrichtung in einem rechten bzw. linken Seitenabschnitt einer Fahrzeugkarosserie angeordnet. Der rechte und der linke vordere Längsträger 001 weisen jeweils eine geschlossene Querschnittsform auf und weisen vordere Endabschnitte auf, die durch eine vordere Stoßstangenverstärkung 002 miteinander verbunden sind. Hintere Endabschnitte der jeweiligen vorderen Längsträger 001 sind nach außen gekrümmt und mit vorderen Endabschnitten eines rechten bzw. eines linken vorderen Schwellers 003 verbunden. Hintere Endabschnitte der jeweiligen vorderen Schweller 003 sind mit einem hinteren Sitzquerträger 004 verbunden. Ein rechter und ein linker vorderer Bodenlängsträger 005 sind bezüglich der vorderen Schweller 003 innen angeordnet und weisen vordere Endabschnitte auf, die mit den hinteren Endabschnitten der vorderen Längsträger 001 verbunden sind, und hintere Endabschnitte, die mit dem hinteren Sitzquerträgern 004 verbunden sind, usw. Außerdem ist eine Trennwand 006 zum Trennen eines Motorraums und eines Fahrgastraums zwischen dem rechten und dem linken vorderen Längsträger 001 angeordnet. Ein Querträger 007 mit einer geschlossenen Querschnittsform ist an der Trennwand 006 befestigt, und ein rechter und ein linker Abschnitt des Querträgers 007 sind mit den vorderen Längsträgern 001 verbunden.
  • Wenn bei einem Frontaufprall eine Aufprallkraft auf die vordere Stoßstangenverstärkung 002 ausgeübt wird, wird diese Kraft über die vorderen Längsträger 001 zu den vorderen Schwellern 003 und die vorderen Bodenlängsträger 005 und zum Querträger 007 übertragen und dadurch absorbiert, so daß eine Verformung des Fahrgastraums verhindert werden kann.
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Fahrzeugkarosseriestruktur sind die hinteren Endabschnitte der vorderen Längsträger 001 mit den vorderen Schwellern 003 und den vorderen Bodenlängsträgern 005 verbunden, und der Querträger 007 ist entlang der zwischen dem rechten und dem linken vorderen Längsträger 001 angeordneten Trennwand 006 angeordnet. Aufgrund dieser Merkmale wird die bei einem Aufprall ausgeübte Kraft auf die jeweiligen Träger verteilt und durch diese absorbiert, wobei die entsprechenden Träger mit einer geschlossenen Querschnittsform dazu geeignet sind, die Kraft geeignet aufzunehmen. Der Querträger 007 hat eine geschlossene Querschnittsform, sein rechter und sein linker Endabschnitt sind jedoch mit den vorderen Längsträgern 001 verbunden. Infolgedessen ist seine Festigkeit unzureichend, um eine Verformung des Fahrgastraums in Antwort auf eine ausgeübte Kraft zu verhindern.
  • Insbesondere bei einem überlappenden oder versetzten Aufprall wird eine große Kraft auf eine Seite der Fahrzeugkarosserie ausgeübt. Deshalb wurden herkömmlich die Plattendicke der vorderen Längsträger 001 erhöht und Verstärkungselemente hinzugefügt. Diese Maßnahmen führten jedoch zu höheren Kosten und zu einem höheren Gewicht der Fahrzeugkarosserie.
  • Eine von verschiedenartigen herkömmlichen Fahrzeugkarosseriestrukturen ist beispielsweise in der ungeprüften japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 1992-9378 beschrieben. Die in dieser Veröffentlichung mit dem Titel "A vehicle body front structure" beschriebene Vorrichtung weist auf: einen Querträger, der entlang einer Fahrzeugbreitenrichtung so ausgebildet ist, daß er sich gekrümmt nach hinten erstreckt, vordere Längsträger mit hinteren Abschnitten, die mit einem Vorsprung des Querträgers verbunden sind, und vordere Säulen, an denen Endabschnitte des Querträgers befestigt sind. In dieser "Fahrzeugkarosseriefrontstruktur" ist der Querträger jedoch gekrümmt ausgebildet, so daß, wie in der vorstehend erwähnten herkömmlichen Fahrzeugkarosseriestruktur, eine Verformung in Antwort auf eine auf den Querträger ausgeübte Kraft lediglich aufgrund der Steifigkeit des Querträgers selbst verhindert wird. Die Festigkeit der "Fahrzeugkarosseriefrontstruktur" mit diesem Merkmal ist unzureichend, um eine Verformung des Fahrgastraums zu verhindern.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bei herkömmlichen Technologien auftretenden Probleme zu lösen und eine Fahrzeugkarosseriestruktur bereitzustellen, die dazu geeignet ist, die Sicherheit zu erhöhen, indem einem Rahmenabschnitt eines Fahrgastraums eine ausreichende Festigkeit verliehen wird, ohne daß die Kosten erhöht werden, und ohne daß das Gewicht der Fahrzeugkarosserie zunimmt.
  • Eine erfindungsgemäße Fahrzeugkarosseriestruktur, die dazu geeignet ist, die vorstehende Aufgabe zu lösen, weist auf: eine Trennwand, die einen Motorraum und einen Fahrgastraum eines Fahrzeugs trennt, wobei die Trennwand in einem Mittenabschnitt eine im wesentlichen flache Form aufweist und an entgegengesetzten Seitenabschnitten bezüglich des Mittenabschnitts gebogen ist und sich nach hinten erstreckt; einen Querträger, der sich entlang der Trennwand in eine Breitenrichtung des Fahrzeugs erstreckt und in Zusammenwirkung mit der Trennwand eine geschlossene Querschnittsform bildet; und in Seitenabschnitten des Motorraums angeordnete Längsträger, die sich von der Vorderseite des Fahrzeugs zu gebogenen Abschnitten des Querträgers hin erstrecken und mit den gebogenen Abschnitten verbunden sind und sich unter einer Bodenplatte des Fahrzeugs erstrecken. Dadurch wird bei einem Aufprall in der Längsrichtung des Fahrzeugs eine auf die Längsträger ausgeübte Kraft auf die gebogenen Abschnitte des Querträgers ausgeübt und von den gebogenen Abschnitten derart übertragen, daß sie in der Längsrichtung des Querträgers verteilt wird. Dadurch wird die ausgeübte Kraft absorbiert und durch den Querträger aufgenommen, so daß eine Verformung des Fahrgastraums zuverlässig verhindert werden kann.
  • In der Fahrzeugkarosseriestruktur kann der Querträger an einer Vorderfläche der Trennwand befestigt sein und kann aus einem im Mittenbereich angeordneten geraden Bereich, den gebogenen Abschnitten und schrägen Abschnitten bestehen, die sich von den gebogenen Abschnitten gerade nach hinten erstrecken. Daher wird eine auf die gebogenen Abschnitte des Querträgers ausgeübte Kraft von den gebogenen Abschnitten derart übertragen, daß sie auf den geraden Abschnitt und die gebogenen Abschnitte verteilt wird. Dadurch kann die ausgeübte Kraft wirksam absorbiert werden.
  • In der Fahrzeugkarosseriestruktur können Versteifungselemente zwischen den Längsträgern und den gebogenen Abschnitten des Querträgers angeordnet und damit verbunden sein. Aufgrund der Verwendung der Versteifungselemente muß der Längsträger nicht in einer komplizierten Form ausgebildet werden, so daß die Fertigungskosten reduziert werden können. Außerdem sind Versteifungselemente in verschiedenen Größen und Formen erhältlich, so daß für verschiedene Fahrzeugklassen geeignete Aufprallcharakteristiken bereitgestellt werden können.
  • In der Fahrzeugkarosseriestruktur kann der Längsträger einen hinteren Abschnitt aufweisen, der sich leicht gekrümmt nach unten und nach hinten erstreckt, und der Längsträger und das Versteifungselement können zusammen eine im wesentlichen gerade Form aufweisen, und das Versteifungselement kann mit dem gebogenen Abschnitt des Querträgers verbunden sein. Dadurch wird die Aufprallkraft von den Längsträgern über die Versteifungselemente geeignet auf den Querträger übertragen. Demgemäß kann die Aufprallkraft wirksam absorbiert werden.
  • In der Fahrzeugkarosseriestruktur können Bodenlängsträger bezüglich Schwellern, die in Seitenabschnitten des Fahrgastraums angeordnet sind, nach innen versetzt angeordnet sein, und die Längsträger können hintere Abschnitte aufweisen, die sich leicht gekrümmt nach unten erstrecken, und können mit den Bodenlängsträgern verbundene hintere Abschnitte aufweisen. Dadurch wird die Aufprallkraft von den Längsträgern auf den Querträger und außerdem auf die Schweller und die Bodenlängsträger übertragen. Infolgedessen kann diese Aufprallkraft wirksam absorbiert werden.
  • In der Fahrzeugkarosseriestruktur können sich entgegengesetzte Seitenabschnitte des Querträgers in die Längsrichtung vorderer Säulen des Fahrzeugs erstrecken. Dadurch wird eine auf den Querträger ausgeübte Kraft in die Richtung übertragen, in die die vorderen Säulen sich erstrecken, so daß die Aufprallkraft durch die vorderen Säulen wirksam absorbiert werden kann.
  • In der Fahrzeugkarosseriestruktur kann der Querträger schräge Abschnitte aufweisen, die sich von den gebogenen Abschnitten gerade nach hinten und schräg nach oben erstrecken, und die hinteren Endabschnitte der schrägen Abschnitte können mit den vorderen Säulen verbunden sein. Dadurch können die schrägen Abschnitte des Querträgers leicht angrenzend an die vorderen Säulen angeordnet werden, so daß die auf den Querträger ausgeübte Aufprallkraft wirksam absorbiert werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachstehenden ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen, die lediglich zur Erläuterung dienen und durch die die vorliegende Erfindung nicht eingeschränkt werden soll, verdeutlicht; es zeigen:
  • Fig. 1 eine Draufsicht eines Fahrzeugkarosserierahmens zum Darstellen einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fahrzeugkarosseriestruktur;
  • Fig. 2 eine Seitenansicht zum Darstellen einer Struktur zum Verbinden eines vorderen Längsträgers mit einem Querträger;
  • Fig. 3 eine Querschnittansicht entlang der Linie III- III in Fig. 2;
  • Fig. 4 eine schematische Ansicht zum Darstellen einer Struktur zum Verbinden der vorderen Längsträger mit dem Querträger; und
  • Fig. 5 eine Draufsicht eines Fahrzeugkarosserierahmens zum Darstellen einer herkömmlichen Fahrzeugkarosseriestruktur.
  • Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, durch die die Erfindung nicht eingeschränkt werden soll, ausführlich beschrieben.
  • In der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fahrzeugkarosseriestruktur weisen ein rechter und ein linker vorderer Längsträger (Längsträger) 11 als ein Paar jeweils eine geschlossene Querschnittsform auf, die durch zwei durch Verschweißen miteinander verbundene Elemente gebildet wird. Die vorderen Längsträger 11 sind entlang einer Längsrichtung in Seitenabschnitten einer Fahrzeugkarosserie angeordnet und weisen vordere Endabschnitte auf, die durch eine vordere Stoßstangenverstärkung 12 miteinander verbunden sind. Jeder der vorderen Längsträger 11 weist einen hinteren Abschnitt auf, der sich leicht gekrümmt nach unten erstreckt, und einen hinteren Endabschnitt, der mit einem vorderen Bodenlängsträger 16 verbunden ist. Hintere Endabschnitte vorderer Schweller 14 sind mit einem hinteren Sitzquerträger 15 verbunden. Der rechte und der linke vordere Bodenlängsträger 16, die jeweils einen U-förmigen Querschnitt aufweisen, sind bezüglich der vorderen Schweller 14 innen angeordnet, und vordere Endabschnitte der vorderen Bodenlängsträger 16 sind mit den vorderen Längsträgern 11 verbunden, während hintere Endabschnitte der vorderen Bodenlängsträger 16 mit dem hinteren Sitzquerträger 15 verbunden sind.
  • Zwischen dem rechten und dem linken vorderen Längsträger 11 ist eine Trennwand (Trennwandelement) 17 so angeordnet, daß sie einen Motorraum und ein Fahrgastraum des Fahrzeugs trennt. Die Trennwand 17 besteht aus einem in einem Mittenbereich angeordneten flachen Abschnitt 17a mit einer im wesentlichen flachen Form, gebogenen Abschnitten 17b, die sich von beiden Seitenabschnitten des flachen Abschnitts 17a bogenförmig bzw. gebogen nach hinten erstrecken, und schrägen Abschnitten 17c, die sich von den gebogenen Abschnitten 17b nach hinten erstrecken, wobei die gebogenen Abschnitte 17c mit vorderen Säulen (A-Säulen) 13 verbunden sind.
  • Ein Querträger 18 ist an der Vorderfläche der Trennwand 17 befestigt, und der Querträger 18 hat eine geschlossene Querschnittsform und erstreckt sich entlang der Trennwand 17 in einer Breitenrichtung des Fahrzeugs. Der Querträger 18 besteht ähnlich wie die Trennwand 17 aus einem in einem Mittenbereich angeordneten geraden Abschnitt 18a, der am flachen Abschnitt 17a befestigt ist, gebogenen Abschnitten 18b, die sich von beiden Seitenabschnitten des geraden Abschnitts 18a bogenförmig bzw. gebogen nach hinten erstrecken und an den gebogenen Abschnitten 17b befestigt sind, und schrägen Abschnitten 18c, die sich von den gebogenen Abschnitten 18b nach hinten erstrecken. Die schrägen Abschnitte 18c erstrecken sich jeweils außerdem in eine Richtung schräg nach oben, die parallel zu einer Richtung ausgerichtet ist, in die sich eine entsprechende vordere Säule 13 erstreckt, und sind entlang der Längsrichtung der entsprechenden vorderen Säule 13 mit der vorderen Säule 13 verbunden.
  • Ein oberer Endabschnitt der Trennwand 17 ist mit einem Windlaufoberteil 19 verbunden, und ein unterer Endabschnitt der Trennwand 17 ist mit einer Bodenplatte 20 verbunden.
  • Eine Seitenträgerversteifung (Versteifungselement) 21 ist zwischen dem vorderen Längsträger 11 und dem gebogenen Abschnitt 18b des Querträgers 18 angeordnet, um diese zu verbinden. Die Längsträgerversteifung 21 hat einen L-förmigen Querschnitt und einen gabelförmigen Längsabschnitt. Die Längsträgerversteifung 21 besteht aus einem ersten Verbindungsabschnitt 21a, der mit einem Eckenabschnitt des vorderen Längsträgers 11 verbunden ist, einem zweiten Verbindungsabschnitt 21b, der mit einer Seitenfläche des vorderen Längsträgers 11 verbunden ist, und einem dritten Verbindungsabschnitt 21c, der mit dem gebogenen Abschnitt 18b des Querträgers 18 verbunden ist. Der vordere Längsträger 11 und die Längsträgerversteifung 21 sind so verbunden, daß sie auf einer im wesentlichen geraden Linie mit dem Querträger 18 in Kontakt gebracht werden.
  • In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Fahrzeugkarosseriestruktur erstrecken sich die hinteren Abschnitte des rechten und des linken vorderen Längsträgers 11 leicht gekrümmt nach unten, und ihre hinteren Endabschnitte sind mit den vorderen Bodenlängsträgern 16 verbunden. Die Trennwand 17 ist so angeordnet, daß sie den Motorraum und den Fahrgastraum des Fahrzeugs trennt. Der Querträger 18 mit einer geschlossenen Querschnittsform ist an der Vorderfläche der Trennwand 17 befestigt. Die entgegengesetzten Seitenabschnitte des Querträgers 18 sind (an den gebogenen Abschnitten 18b) nach hinten gebogen. Die Längsträgerversteifung 21 ist zwischen jedem der vorderen Längsträger 11 und jedem der gebogenen Abschnitte 18b des Querträgers 18 angeordnet, um diese zu verbinden.
  • Wenn bei einem Frontaufprall des Fahrzeugs eine Aufprallkraft auf die vorderen Längsträger 11 ausgeübt wird, wird diese Kraft von den vorderen Längsträgern 11 über die Längsträgerversteifungen 21 zu den gebogenen Abschnitten 18b des Querträgers 18 übertragen und wird außerdem auf verteilte Weise zu den vorderen Schwellern 14 und den vorderen Bodenlängsträgern 16 übertragen. Zu diesem Zeitpunkt wird die auf den gebogenen Abschnitt 18b des Querträgers 18 übertragene Kraft vom gebogenen Abschnitt 18b auf den geraden Abschnitt 18a und den schrägen Abschnitt 18c verteilt und weiter in der Längsrichtung des geraden Abschnitts 18a und des schrägen Abschnitts 18c übertragen. Indem die Aufprallkraft zuverlässiges absorbiert wird, kann eine Verformung des Fahrgastraums verhindert werden.
  • Außerdem ist die Längsträgerversteifung 21 zwischen dem vorderen Längsträger 11 und dem gebogenen Abschnitt 18b des Querträgers 18 angeordnet. Der vordere Längsträger 11 und die Längsträgerversteifung 21 sind in einer nahezu geraden Linie angeordnet, und in diesem Zustand ist die Längsträgerversteifung 21 mit dem gebogenen Abschnitt 18b des Querträgers 18 verbunden. Dadurch wird die Aufprallkraft von den vorderen Längsträgern 11 über die Längsträgerversteifungen 21 geeignet auf den Querträger 18 übertragen, so daß die Kraft wirksam aufgenommen werden kann.
  • Außerdem muß im vorderen Längsträger 11 kein Abschnitt für eine Verbindung mit dem Querträger 18 ausgebildet sein, so daß die Struktur des vorderen Längsträgers 11 vereinfacht werden kann und die Fertigungskosten gesenkt werden können. Außerdem kann die Größe oder Form der Längsträgerversteifung 21 gemäß dem Fahrzeugmodell geändert werden, so daß die Festigkeit der Fahrzeugkarosseriestruktur angepaßt werden kann und die für verschiedene Fahrzeugklassen geeigneten Aufprallcharakteristiken bereitgestellt werden können.
  • Außerdem ist der schräge Abschnitt 18c des Querträgers 18 so angeordnet, daß er sich von der Vorderseite des Fahrzeugs zur Rückseite des Fahrzeugs schräg nach oben erstreckt, und ist mit dem schrägen Abschnitt 17c so verbunden, daß er sich in die Längsrichtung der vorderen bzw. A- Säule 13 erstreckt. Dadurch kann die auf den gebogenen Abschnitt 18b des Querträgers 18 übertragene Kraft in der Längsrichtung der vorderen Säule 13 übertragen und wirksam absorbiert werden. Infolgedessen ist kein separates Verstärkungselement erforderlich, so daß die Fertigungskosten gesenkt und eine Gewichtserhöhung vermieden werden kann. Außerdem ist der Querträger 18 nur an der Vorderfläche der Trennwand 17 angeordnet, so daß keine wasserdichte Abdichtung zwischen dem Querträger 18 und der Trennwand 17 erforderlich ist und die Kosten gesenkt werden können.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben worden ist, soll die Erfindung dadurch nicht eingeschränkt werden, sondern für Fachleute ist ersichtlich, daß innerhalb des durch die Patentansprüche definierten Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung zahlreiche Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können.

Claims (7)

1. Fahrzeugkarosseriestruktur mit:
einem Trennwandelement, das einen Motorraum und einen Fahrgastraum eines Fahrzeugs trennt, wobei das Trennwandelement in einem Mittenabschnitt eine im wesentlichen flache Form aufweist und an entgegengesetzten Seitenabschnitten des Mittenabschnitts nach hinten gebogen ist und sich nach hinten erstreckt;
einem Querträger, der sich entlang des Trennwandelements in eine Breitenrichtung des Fahrzeugs erstreckt und in Zusammenwirkung mit dem Trennwandelement eine geschlossene Querschnittsform annimmt; und
in Seitenabschnitten des Motorraums angeordneten Längsträgern, die sich von einer Vorderseite des Fahrzeugs zu gebogenen Abschnitten des Querträgers hin erstrecken und mit den gebogenen Abschnitten verbunden sind und sich unter eine Bodenplatte des Fahrzeugs erstrecken.
2. Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 1, wobei der Querträger an einer Vorderfläche des Trennwandelements befestigt ist und einen in einem Mittenbereich angeordneten geraden Abschnitt, die gebogenen Abschnitte und sich von den gebogenen Abschnitten gerade nach hinten erstreckende schräge Abschnitte aufweist.
3. Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei zwischen den Längsträgern und den gebogenen Abschnitten des Querträgers Versteifungselemente angeordnet und damit verbunden sind.
4. Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 3, wobei der Längsträger einen hinteren Abschnitt aufweist, der sich leicht gekrümmt nach unten und nach hinten erstreckt, und wobei der Längsträger und das Versteifungselement zusammen eine im wesentlichen gerade Form aufweisen und das Versteifungselement mit dem gebogenen Abschnitt des Querträgers verbunden ist.
5. Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Bodenlängsträger bezüglich in Seitenabschnitten des Fahrgastraums angeordneten Schwellern nach innen versetzt angeordnet sind, und wobei die Längsträger hintere Abschnitte aufweisen, die sich leicht gekrümmt nach unten erstrecken, und hintere Endabschnitte, die mit den Bodenlängsträgern verbunden sind.
6. Fahrzeugkarosseriestruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei entgegengesetzte Seitenabschnitte des Querträgers sich in einer Längsrichtung vorderer Säulen des Fahrzeugs erstrecken.
7. Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 6, wobei der Querträger schräge Abschnitte aufweist, die sich von den gebogenen Abschnitten gerade nach hinten und schräg nach oben erstrecken, und wobei hintere Endabschnitte der schrägen Abschnitte mit den vorderen Säulen verbunden sind.
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