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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tragstrukturanordnung, insbesondere eine Unterbaustruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie und im Besonderen eine unterhalb einer Fahrgastzelle anzuordnende Bodenstruktur eines Kraftfahrzeugs bzw. einer Kraftfahrzeugkarosserie. Daneben betrifft die Erfindung ein mit dieser Tragstrukturanordnung ausgestattetes Kraftfahrzeug.
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Tragstrukturkomponenten von Kraftfahrzeugkarosserien, wie etwa Vorderrahmen, Hinterrahmen, Längsträger sowie vorderer und hinterer Unterboden erfüllen einerseits eine statische Funktion, indem sie das Fahrzeuggewicht, bzw. das Gewicht einzelner Fahrzeugkomponenten, etwa die des Motors aufnehmen. Andererseits sollen zumindest einige dieser Komponenten bei Auftreten extremer mechanischer Belastungen, etwa im Falle einer Fahrzeugkollision, ein definiertes Umformverhalten aufweisen.
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Die geometrische Ausgestaltung einzelner Tragstrukturkomponenten einer Fahrzeugkarosserie sowie deren mechanische Verbindung untereinander definiert sogenannte Lastpfade, entlang derer die bei einer Kollision auftretende Aufprallenergie in möglichst definierter Art und Weise abgeleitet werden kann.
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Lastpfade erfüllen zudem den Zweck, die kollisionsbedingte Aufprallenergie nicht nur zu absorbieren, sondern die einwirkenden Kräfte auch von der Fahrgastzelle fernzuhalten, sodass diese selbst bei schwerwiegenden Fahrzeugkollisionen ihre Funktion als Überlebensraum für die Fahrzeuginsassen erfüllen kann.
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Neben den zu erfüllenden mechanischen Belastungsanforderungen gibt es ein stetiges Bestreben, das Gewicht der Fahrzeugkarosserie und des Kraftfahrzeugs im Gesamten zur Minimierung des Kraftstoffverbrauchs zu reduzieren.
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So ist aus der
DE 10 2006 052 381 A1 beispielsweise ein Längsträger für einen Unterboden einer Pkw-Karosserie bekannt, von dem mindestens ein Teilabschnitt als Rollprofil ausgebildet ist. Dabei kann in dem als Rollprofil ausgebildeten Teilabschnitt ein Materialüberlapp mit zwei Kammern gebildet werden, welche zu einer Versteifung des Längsträgers führen können.
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Ferner kann im Karosseriebau als gewichtseinsparende Maßnahme die Verwendung von Leichtbaumaterialien in Erwägung gezogen werden. Als geeignete Leichtbaumaterialien kommen etwa pressgehärtete Bauteile aus Stahl oder Stahlblech sowie die Verwendung von Metallblechen infrage, die einen hohen Anteil an Leichtmetallen, wie etwa Magnesium oder Aluminium aufweisen oder gänzlich aus solchen vergleichsweise leichten Materialien geringer Dichte bestehen.
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Solche Leichtbaumaterialien sind jedoch aufgrund ihrer nur mäßigen Korrosionsbeständigkeit für außenliegende Komponenten einer Kraftfahrzeugkarosserie, wie etwa Vorderrahmen, Hinterrahmen, Längs- oder Querträger nur bedingt einsetzbar.
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Tragstrukturkomponenten in Aluminium- oder Magnesiumleichtbauweise sowie pressgehärtete Stahlbleche müssen für den Einsatz im Kraftfahrzeugaußenbereich stets mit einer Schutzschicht gegen Korrosion versehen werden. Das Aufbringen einer Schutzschicht, etwa durch Verzinken, ist jedoch beispielsweise für pressgehärtete Stahlbleche aufgrund thermischer Beanspruchungen im Umformprozess kaum anwendbar. Zudem geht ein Aufbringen einer metallischen Schutzschicht stets mit einer Gewichtserhöhung als auch einer Kostensteigerung einher.
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Herkömmliche Vorderrahmenstrukturen von Fahrzeugkarosserien sind wegen der im Spritzwasserbereich liegenden Rahmenprofile und deren Beschnittkanten besonders korrosionsanfällig. Jegliche Flanschbeschnitte der Rahmenprofile erfordern eine zusätzliche Versiegelung.
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Zur Optimierung der Fahrzeugakustik, insbesondere der Geräuschdämpfung ist es ferner erforderlich, eine Unterbaustruktur der Fahrzeugkarosserie mit einer akustischen Isolierschicht zu versehen. Die Dicke dieser Isolierschicht ist dabei durch die akustischen Dämpfungsanforderungen vorgegeben, so dass letztlich die die Profilhöhe des Vorderrahmens bestimmende und dessen im Nass- oder Spritzwasserbereich unterhalb des Fahrzeugbodens verlaufende Rahmenverlängerung nur bedingt in ihrer Aufbauhöhe verkleinert werden kann.
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Weiterhin erweist es sich im Stand der Technik als nachteilig, dass für die Herstellung einer Unterbaustruktur eine Vielzahl einzelner Struktur- und Verkleidungskomponenten jeweils einzeln mit der Fahrzeugkarosserie zu verbinden sind. Eine derartige Fertigung und Montage geht stets mit vergleichsweise hohem Produktionsaufwand und Produktionskosten einher.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Tragstrukturanordnung einer Kraftfahrzeugkarosserie zur Verfügung zu stellen, die den mechanischen Lastanforderungen genüge trägt, die ein vergleichsweise geringeres Gewicht aufweist, die kostenminimierend herstellbar ist sowie die Schaffung zusätzlichen Bauraums innerhalb des Kraftfahrzeugs ermöglicht.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mit einer vorzugsweise als Unterbaustruktur ausgebildeten Tragstrukturanordnung einer Kraftfahrzeugkarosserie gemäß Patentanspruch 1 sowie mit Hilfe eines Kraftfahrzeugs nach Patentanspruch 14 gelöst. Einzelne vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand abhängiger Patentansprüche.
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Die erfindungsgemäße Tragstrukturanordnung ist für eine Kraftfahrzeugkarosserie vorgesehen bzw. als Bestandteil der Kraftfahrzeugkarosserie ausgebildet. Die erfindungsgemäße Tragstrukturanordnung kann dabei mehrere bereits modulartig miteinander zusammengefügte, bzw. fest miteinander verbundene Einzelkomponenten der Kraftfahrzeugkarosserie, wie etwa Längs- und Querträger, Vorder- und/oder Hinterrahmen sowie deren Rahmenabschnitte, A-, B-, C- oder D-Säulen, als auch Seitenschweller sowie Spritzwand und/oder Fersenblech oder vergleichbare Tragstrukturkomponenten aufweisen.
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Die erfindungsgemäße Tragstrukturanordnung ist durch eine sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Tragstrukturkomponente gekennzeichnet, die im Innen- oder Trockenbereich des Kraftfahrzeugs zur Bildung einer einteiligen Verbindung von Fahrzeugstirnwand oder Spritzwand und einem Hinterrahmen bzw. einem Hinterrahmenknoten der Fahrzeugkarosserie vorgesehen ist.
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Die einteilig ausgebildete Tragstrukturkomponente erstreckt sich dabei vom Vorderrahmen bis zum Hinterrahmen des Fahrzeugs, typischerweise von der Spritzwand bis zum Fersenblech der Fahrzeugkarosserie. Sie überspannt somit den gesamten, unterhalb einer Fahrgastzelle liegenden Bodenabschnitt einer Fahrzeugkarosserie.
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Die erfindungsgemäße Tragstrukturanordnung ist dabei vorzugsweise modulartig ausgebildet. Ihre Tragstrukturkomponente ist vorzugsweise unmittelbar oder mittelbar, so etwa über ein den Nass- und Trockenbereich des Fahrzeugs voneinander separierendes Trennelement am Vorderrahmen der Fahrzeugkarosserie und in ähnlicher Weise auch am Hinterrahmen der Fahrzeugkarosserie anbindbar.
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Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist insbesondere vorgesehen, dass die Tragstrukturkomponente nach unten an ein Bodenblech der Fahrzeugkarosserie angrenzt. Das Bodenblech fungiert dabei als hermetische Trennung zwischen Spritzwasser- bzw. Außenbereich und Trocken- bzw. Innenbereich der Fahrzeugkarosserie.
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Dadurch, dass das Bodenblech unterhalb der Tragstrukturkomponente angeordnet ist, können die tragenden Bauteile der erfindungsgemäßen Unterbaustruktur vollständig im Trocken- oder Innenbereich des Kraftfahrzeuges angeordnet werden, so dass für diese tragenden bzw. lastpfadübertragenden Strukturkomponenten die ansonsten erforderlichen korrosionshemmenden Maßnahmen entbehrlich werden.
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So kann in vorteilhafter Weise für die Tragstrukturkomponente gänzlich auf eine korrosionshemmende Schicht verzichtet werden. Durch die untenliegende Befestigung des Bodenblechs an der Tragstrukturkomponente kann ferner erreicht werden, dass letztere allein durch bauliche Maßnahmen gegen Feuchtigkeit und gegen sonstige korrosive Einflüsse sowie gegen Verschmutzungen effektiv geschützt ist. Eine die Funktionstauglichkeit der Tragstrukturkomponente beeinträchtigende Korrosion steht fortan nicht mehr zu befürchten.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die zumindest eine Tragstrukturkomponente in Längs- oder Fahrzeugquerrichtung verzweigende und/oder ineinander mündende Profilabschnitte auf, die zudem zum Bodenblech hin als geöffnete Profilabschnitte etwa U- oder V-förmiger Gestalt ausgebildet sind. Durch wechselseitige Befestigung von Tragstrukturkomponente und darunter liegendem Bodenblech können die nach unten hin geöffneten Profilabschnitte der Tragstrukturkomponente durch das Bodenblech verschlossen werden.
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Das Bodenblech kann insoweit als Schließblech für die Profilabschnitte der Tragstrukturkomponente fungieren. Für die Tragstrukturkomponente ist insbesondere vorgesehen, dass diese zur Stirnwand hin einen mit den von außen an die Stirnwand angrenzenden Vorderrahmen korrespondierenden Querschnitt aufweist und im Wesentlichen mit dem Querschnitt des Vorderrahmens überlappend an der Stirn- oder Spritzwand in lastpfadübertragende Weise angeordnet ist.
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Der Fahrtrichtung entgegengesetzt, d. h. nach hinten gerichtet, verzweigt jener Profilabschnitt vorzugsweise Y-artig, wobei ein Zweig sich zu einem Mitteltunnelabschnitt und ein anderer Zweig zum Seitenschweller hin erstreckt. Durch eine derartige verzweigende Struktur des mit dem Vorderrahmen lastpfadübertragend in Wirkverbindung stehenden Profilabschnitts der Tragstrukturkomponente kann ein optimiertes Ableiten der crash-induzierten Kräfte in den Mitteltunnel und in den Seitenschwellerbereich erfolgen.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Tragstrukturkomponente über zumindest einen in sich geschlossen in der Ebene des Bodenblechs verlaufenden Schweißflansch mit dem Bodenblech verbunden ist. Verzweigt beispielsweise ein Profilabschnitt der Tragstrukturkomponenten in zwei Zweige, die in Fahrzeuglängsrichtung wieder ineinander oder in eine weitere Profilkomponente münden, so weist die Tragstrukturkomponente eine von den verzweigten Bereichen gebildete Ausnehmung auf.
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Indem die verzweigenden Profilabschnitte nach unten, zum Bodenblech hin mit einem durchgehenden Schweißflansch mit dem Bodenblech verbunden sind, ergibt sich bei einer wechselseitigen Befestigung von Tragstrukturkomponente und Bodenblech eine nach unten geschlossene Vertiefung in der Tragstrukturanordnung, die beispielsweise zur Aufnahme von Isoliermaterial geeignet ist. Auch kann hierdurch der im Fahrzeuginneraum zur Verfügung stehende Bauraum vergrößert werden.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Tragstrukturkomponente mittels eines sich schräg oder quer zur Ebene des Bodenblechs erstreckenden vorderen Anbindungsabschnitts über einen sich korrespondierend hierzu erstreckenden Anbindungssabschnitt des Bodenblechs lastpfadübertragend mit einer im Nassbereich des Fahrzeugs liegenden Vorderrahmenkomponente der Fahrzeugkarosserie verbindbar, mit Erreichen einer Einbausituation am Kraftfahrzeug vorzugsweise hiermit verschweißt ist.
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Der sich schräg, bevorzugt nach oben abgestellt erstreckende vordere Anbindungsabschnitt des Bodenblechs fungiert als hermetische Trennung zwischen dem im Spritzwasserbereich liegenden Vorderrahmen und der hiermit überlappend im Innen- oder Trockenbereich anzuordnenden Tragstrukturkomponente. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass der vordere Anbindungsabschnitt des Bodenblechs sogar als Spritzwand fungiert, als Verlängerung dieser ausgebildet und/oder mit der Spritzwand verbunden ist.
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Der Profilquerschnitt der innenliegenden Tragstrukturkomponente der erfindungsgemäßen Tragstrukturanordnung entspricht in seinem vorderen Anbindungsabschnitt im Wesentlichen dem Profilquerschnitt des gegenüberliegenden Vorderrahmens. Die innenliegende Tragstrukturkomponente kann dabei insbesondere als eine Art Verlängerung des Vorderrahmens ausgebildet sein.
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Indem die Tragstrukturkomponente und der Vorderrahmen zumindest bereichsweise, vorzugsweise nahezu vollständig zueinander überdeckend angeordnet sind, kann trotz hermetischer Trennung von innenliegender Tragstrukturkomponente und außenliegendem Vorderrahmen die Bildung eines durch beide Komponenten hindurch gehenden Lastpfades ermöglicht werden. Es ist dabei insbesondere vorgesehen, den zwischen Vorderrahmen und der innenliegenden Tragstrukturkomponente erstreckenden Anbindungsabschnitt des Bodenblechs beidseitig, sowohl am freien Ende des Vorderrahmens als auch am vorderen Endabschnitt der innenliegenden Tragstrukturkomponente anzuschweißen.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die innenliegende Tragstrukturkomponente einen sich in Fahrzeuglängsrichtung über die gesamte Länge der Tragstrukturkomponente erstreckenden Mitteltunnelabschnitt auf. Der Mitteltunnelabschnitt weist ein nach unten geöffnetes U- oder Hutprofil auf und verläuft im Wesentlichen geradlinig über die gesamte Länge der Tragstrukturkomponente.
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Er erstreckt sich vorzugsweise einteilig und durchgehend zwischen Stirn- oder Spritzwand und Fersenblech oder Hinterrahmenknoten der Fahrzeugkarosserie. Entsprechend der als Tunnelabschnitt ausgebildeten Verprägung der Tragstrukturkomponente kann auch das darunterliegende Bodenblech eine entsprechende durchgehende U- oder hutprofilartige Verprägung aufweisen.
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Durch die Integration des Mitteltunnelabschnitts bzw. einer Tunnelverstärkung in die innenliegende Tragstrukturkomponente kann eine zusätzliche Versteifung der gesamten Tragstrukturkomponente und der Unterbaustruktur in einfacher Art und Weise erreicht werden.
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Die innenliegende Tragstrukturkomponente weist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung an ihren in Fahrzeugquerrichtung liegenden Seitenrändern gegenüber der Ebene des darunter liegenden Bodenblechs nach oben abgestellte bzw. hochgestellte und zueinander gegenüberliegende Randabschnitte auf. Diese Randabschnitte können beispielsweise aus einem Profilabschnitt der Tragstrukturkomponente hervorgehen bzw. einstückig mit diesem verbunden sein. Auf jeden Fall verleihen sie der Tragstrukturkomponente eine erhöhte Verwindungssteifigkeit.
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Dabei kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Tragstrukturkomponente zumindest einen sich zwischen Mitteltunnelabschnitt und besagten Randabschnitten erstreckenden Sitzquerträger aufweist. Der Sitzquerträger kann dabei, ähnlich wie der Mitteltunnelabschnitt ein nach innen ragendes, bzw. nach unten, zum Bodenblech hin geöffnetes U- oder Hutprofil aufweisen. Der in die innenliegende Tragstrukturkomponente integrierte Sitzquerträger bewirkt eine zusätzliche Versteifung der Tragstrukturkomponente.
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Zudem wird durch die Integration des Sitzquerträgers in die innenliegende Tragstrukturkomponente eine separate Anbindung eines Sitzquerträgers an die tragenden Komponenten einer Kraftfahrzeugkarosserie unter Einsparung von Kosten und Montageaufwand obsolet.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die seitlichen, vorzugsweise nach oben abgestellten Randabschnitte der innenliegenden Tragstrukturkomponente und damit korrespondierende, vorzugsweise ebenfalls nach oben abgestellte Randabschnitte des Bodenblechs über seitliche Bodensegmente miteinander verbunden sind. Die Bodensegmente fungieren dabei als Seitenschweller oder Seitenschwellerverstärkung, so dass insgesamt an den gegenüberliegenden Seitenrändern der erfindungsgemäßen Unterbaustruktur ein von den jeweiligen Randabschnitten der innenliegenden Tragstrukturkomponente, dem Bodenblech sowie dem separat hiermit zu verbindenden Bodensegment, ein randseitiger geschlossener Profilabschnitt geschaffen werden kann.
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Die hier als Schwellerverstärkung fungierenden Bodensegmente werden im Karosseriebau gemeinhin auch als Boden seitlich bezeichnet.
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Das im Bereich der Profilabschnitte der innenliegenden Tragstrukturkomponente als Schließblech fungierende Bodenblech ist weitgehend als durchgängiges Boden- oder Flächensegment über die gesamte Erstreckung der erfindungsgemäßen Unterbaustruktur ausgebildet. Es ist durch die zu erzielende Verbindung mit der innenliegenden Tragstrukturkomponente über eine Vielzahl von Profilabschnitten der Tragstrukturkomponente mit dieser verschweißt.
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Die Profilabschnitte der innenliegenden Tragstrukturkomponente weisen hierzu an ihren nach unten ragenden freien Enden vorzugsweise nach außen ragende Schweißflanschabschnitte auf.
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Nach einer weiteren Variante der Erfindung kann ferner vorgesehen werden, das Bodenblech in ein vorderes, mit dem Vorderrahmen zu verbindendes und in ein hinteres, mit dem Hinterrahmen der Karosserie zu verbindendes Flächensegment zu unterteilen. Dies erweist sich herstellungstechnisch insoweit von Vorteil, als dass das vordere Flächensegment vorzugsweise als Tiefziehteil mit einem vorderen Anbindungsabschnitt zur Befestigung am Vorderrahmen auszubilden ist, während das hintere Flächensegment eine bis auf den Mitteltunnelabschnitt weitgehend ebene und flächige Formgebung aufweist.
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Das hintere Flächensegment ist daher vorzugsweise als rollgeformtes Teil auszubilden, welches in Fahrzeuglängsrichtung gesehen ein gleichbleibendes Querschnittsprofil aufweist.
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Vorderes Flächensegment und hinteres Flächensegment sind vorzugsweise über eine sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Schweißnaht miteinander verbunden. Das auf diese Art und Weise gebildete zweiteilige Bodenblech kann sodann als Ganzes mit der einteilig auszubildenden und im Innen- oder Trockenbereich des Kraftfahrzeugs liegenden Tragstrukturkomponente verbunden, insbesondere hiermit verschweißt werden.
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Nach einem weiteren vorteilhaften Aspekt ist für die innenliegende Tragstrukturkomponente die Verwendung hochfesten Stahlblechs oder die Verwendung eines aus einem Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium oder Magnesium gefertigten Gussbauteils vorgesehen. Die innenliegende Tragstrukturkomponente ist insbesondere unter Verwendung von Leichtbaumaterialien, insbesondere von pressgehärtetem hochfestem Stahlblech sowie unter Verwendung von Aluminium oder Magnesium zu fertigen.
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Die innenliegende Tragstrukturkomponente ist dabei insbesondere korrosionsschutzfrei, von Vorteil beschichtungsfrei ausgebildet. Durch Wahl geeigneter Leichtbaumaterialien und durch Einsparung einer ansonsten für die Tragstrukturkomponente üblichen Korrosionsschutzschicht kann zum einen das Gewicht der Tragstrukturkomponenten als auch der hierfür erforderliche Fertigungsaufwand gegenüber dem Stand der Technik in vorteilhafter Weise reduziert werden. Auch erlaubt die Verwendung von hochfestem, etwa pressgehärtetem Stahlblech dessen Wandstärke oder Blechdicke vergleichsweise geringer auszubilden, was insgesamt zu einer weiteren Gewichts- und Materialeinsparung führen kann.
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Daneben können sowohl für die Tragstrukturkomponente als auch für das Bodenblech strukturverstärkende oder strukturversteifende Elemente vorgesehen werden. Diese können beispielsweise als Verstärkungsrippen oder Verstärkungssicken, so etwa durch entsprechendes Prägen oder Tiefziehen in etwa in Form von Versteifungs- oder Verstärkungssicken eingearbeitet sein.
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Schließlich betrifft die Erfindung nach einem weiteren unabhängigen Aspekt ein Kraftfahrzeug mit einer zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Tragstrukturanordnung.
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Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand von Zeichnungen erläutert. Dabei bilden sämtliche im Text beschriebenen als auch in den Figuren bildlich dargestellten Merkmale jeweils in Alleinstellung als auch in jeglicher sinnvollen Kombination untereinander den Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen Tragstrukturanordnung mit innenliegender Tragstrukturkomponente und darunter liegendem Bodenblech,
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2 eine isolierte perspektivische Darstellung der innenliegenden Tragstrukturanordnung,
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3 eine dementsprechend isolierte perspektivische Darstellung des Bodenblechs,
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4 einen Querschnitt durch die Tragstrukturkomponente entlang der Schnittlinie A-A gemäß 2,
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5 einen Querschnitt durch die Querschnittslinie B-B gemäß 2 und
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6 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie C-C gemäß 2.
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In 1 ist eine Unterbaustruktur 10 einer Fahrzeugkarosserie gezeigt, die vorn, d. h. in Darstellung nach 1 links an einen Vorderrahmen 16, 18 und hinten, d. h. rechts, an einen Hinterrahmen, typischerweise an ein Fersenblech oder Hinterrahmenknoten der Fahrzeugkarosserie angrenzt. Die Unterbaustruktur 10 wird dabei im Wesentlichen von einer innenliegenden, d. h. im Trockenbereich der Fahrzeugkarosserie angeordneten Tragstrukturkomponente 12 und einem darunter liegenden, mit der Tragstrukturkomponente 12 zu verbindenden Bodenblech 14 gebildet.
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Die innenliegende Tragstrukturkomponente 12 weist eine Vielzahl ineinander mündender bzw. verzweigender Profilabschnitte 20, 23, 24, 26, 34, 40 auf. Nahezu sämtliche dieser Profilabschnitte 20, 23, 24, 26, 34, 40 sind im Querschnitt U-förmig und nach unten offen ausgebildet. Mit seitlich abstehenden Schweißflanschabschnitten 30 sind jene Profilabschnitte 20, 23, 24, 26, 34, 40 mit jeweils darunter liegenden Flächensegmenten 28, 32 des Bodenblechs 14 verschweißt.
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Einzelne Schweißpunkte oder Schweißnähte sind in den 5 und 6 durch einzelne Kreuze im Überlappungsbereich einzelner Profil- oder Tragstrukturkomponenten verdeutlicht.
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Nach vorn, d. h. der Stirn- oder Spritzwand der Fahrzeugkarosserie zugewandt, weißt das Bodenblech 14 nach oben gestellte Anbindungsabschnitte 22, 42 auf, an denen in Endmontagestellung entsprechend hochgestellte Anbindungsabschnitte 20, 40 der innenliegenden Tragstrukturkomponente 12 zu liegen kommen.
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Es ist insbesondere vorgesehen, dass ein vorderer Anbindungsabschnitt 20 der innenliegenden Tragstrukturkomponente 12 mit seinem Querschnittsprofil zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollständig überdeckend mit einem damit korrespondierenden Querschnitt des Vorderrahmens 18 zu liegen kommt, wobei zwischen Anbindungsabschnitt 20 und Vorderrahmen 18 ein hochgestellter Anbindungsabschnitt 22 des Bodenblechs als hermetische Trennung zwischen Spritzwasserbereich und Trockenbereich der Fahrzeugkarosserie fungiert.
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Wie anhand 4 dargestellt, überdecken sich der Anbindungsabschnitt 20 und der Vorderrahmen 18 weitgehend, so dass der Anbindungsabschnitt 20 der Tragstrukturkomponente 12 im Wesentlichen lastpfadübertragend mit dem Vorderrahmen 18 in Wirkverbindung steht. Hierbei ist ferner vorgesehen, dass der Vorderrahmen 18 an seinem unteren Ende einen als Aufnahme fungierende Fortsatz 29 aufweist, auf welchem das Bodenblech 14 mit seinem vorderen Flächensegment 28 zu liegen kommt und dort vorzugsweise mit der Aufnahme 29 verschweißt ist.
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An den hochgestellten vorderen Anbindungsabschnitt 22 des Bodenblechs schließt sich ferner ein gebogener Anbindungsabschnitt 42 an, wie dies aus dem Querschnitt gemäß 5 hervorgeht. Korrespondierend hiermit weist der Vorderrahmen 18 eine als seitliche Aufnahme fungierende seitliche Verlängerung 44 auf, die im Überlappungsbereich von gebogenem Anbindungsabschnitt 42 des Bodenblechs 14 und gegenüberliegend mit einem nach außen abgestellten Schweißflanschabschnitt des hochgestellten Anbindungsabschnitts 20 der innenliegenden Tragstrukturkomponente 12 verschweißt ist.
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In ähnlicher Art und Weise sind auch die vorn liegenden, in 2 links angedeuteten Profilabschnitte des Mitteltunnels 26 sowie weiter außenliegende Anbindungsabschnitte 40 der in 2 isoliert dargestellten Tragstrukturkomponente 12 an hochgestellten Bereichen 22, 42 des Bodenblechs 14 befestigt. Aus der Zusammenschau der 1 und 5 geht ferner hervor, dass der vordere Anbindungsabschnitt 40, welcher fahrerseitig zugleich als Fußabstellfläche fungieren kann, nach vorn, d. h. in 5 nach oben gerichtet an den gebogenen Anbindungsabschnitt 42 des Bodenblechs 14, seitlich aber an einer separat am Bodenblech 14 sowie an der innenliegenden Tragstrukturkomponente 12 angeordneten Verstärkung 38 befestigt, vorzugsweise hiermit verschweißt ist.
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Jene Verstärkungskomponente 38 fungiert quasi als Schließblech im Randbereich der Unterbaustruktur 10. Das Verstärkungselement 38 ist insbesondere als Boden seitlich vorn ausgebildet. Entgegen der Fahrtrichtung schließt sich an das seitliche Verstärkungsblech 38 eine ebenfalls als Schließblech fungierende Schwellerverstärkung 39 an, wie dies aus der Zusammenschau der 1 und 6 hervorgeht. Die Schwellerverstärkung 39 ist gemein hin auch als Boden seitlich zu bezeichnen.
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Der in 6 gezeigte Querschnitt entlang der Schnittlinie C-C gemäß 2 verdeutlicht, dass sich der U-profilartig ausgebildete Anbindungsabschnitt 20 der innenliegenden Tragstrukturkomponente 12 entgegen der Fahrtrichtung und nach außen bzw. nach innen gerichtet in zwei Zweige 23, 24 aufteilt, wobei sich der Zweig 24 nach außen zur Schwellerverstärkung 39 hin erstreckt und der Zweig 23 nach innen, zum Mitteltunnelabschnitt 26 hin verläuft. Im außenliegenden Randbereich bilden der Zweig 24, das Bodenblech 32 und die Schwellerverstärkung 39 ein insgesamt geschlossenes Querschnittsprofil.
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Der dem Mitteltunnelabschnitt 26 zugewandte Zweig 23 bildet mit einem korrespondierend nach innen ragenden Tunnelabschnitt 33 des Bodenblechs 32 einen vergleichbaren geschlossenen Profilabschnitt, wie dies aus dem Querschnitt der 6 hervorgeht.
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In Fahrzeuglängsrichtung betrachtet geht der nach außen zur Schwellerverstärkung 39 hin verlaufende Zweig 24 vorzugsweise einstückig in einen Sitzquerträger 34 über. Der Sitzquerträger 34 erstreckt sich ebenfalls als eine Art U-Profil in Fahrzeugquerrichtung. Der Sitzquerträger 34 ist dabei in Fahrzeugquerrichtung von oben betrachtet doppel-T-artig ausgebildet und geht mit einem im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden, nach vorn gerichteten Profilabschnitt 49 vorzugsweise einstückig in den Profilzweig 24 über.
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Mit einem korrespondierend hierzu ausgebildeten, nach hinten, sich entgegen der Fahrtrichtung erstreckenden Profilabschnitt 50 geht der Sitzquerträger 34 in einen nach oben abgestellten Randabschnitt 48 der innenliegenden Tragstrukturkomponente 12 über. In den Darstellungen gemäß 1 und 2 weist die innenliegende Tragstrukturkomponente 12 an ihrem rechts dargestellten freien Ende ein Anbindungsprofil 36 zur Befestigung der Tragstrukturkomponente 12 an einem in den Figuren nicht dargestellten Hinterrahmen oder Hinterrahmenknoten der Fahrzeugkarosserie auf.
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Die in 2 separat dargestellte innenliegende Tragstrukturkomponente 12 weist zwischen dem Sitzquerträger 34 und dem hinten liegenden Anbindungsprofil 36 als auch zwischen dem seitlichen Randabschnitt 48 und dem mittigen Tunnelabschnitt 26 einen Freiraum 51 bzw. einen direkten Durchgang zum darunter liegenden hinteren Flächensegment 32 des Bodenblechs 14 auf. Sitzquerträger 34 sowie die Randabschnitte 36, 38 als auch der Mitteltunnelabschnitt 26 gehen vorzugsweise einstückig ineinander über und weisen einen die Aufnahme 51 durchgehend umrandenden Schweißflansch 30 auf.
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Ähnlich verhält es sich mit einer zwischen den beiden Profilabschnittzweigen 23, 24 und dem Sitzquerträger 34 gebildeten Aufnahmevertiefung 52. Auch hier ist die innenliegende Tragstrukturkomponente 12 über zumindest einen in sich geschlossen in der Ebene des Bodenblechs 14 verlaufenden Schweißflansch 30 mit dem Bodenblech 14 bzw. mit dessen vorderem 28 und/oder hinterem Flächensegment 32 verschweißt.
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Durch die innenliegende Anordnung der tragenden Strukturkomponente einer Unterbaustruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, das Bodenblech 14 und damit den Unterboden des Kraftfahrzeugs zumindest um die Profilhöhe der Tragstrukturkomponente 12 nach unten abzusenken. Hierdurch entstehen Freiräume 51, 52, die beispielsweise zur Aufnahme von Isolationsmaterial zur Verfügung stehen.
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Zudem kann durch die im Innen- oder Trockenbereich des Kraftfahrzeugs zu liegen kommende Tragstrukturkomponente 12 die problemlose Verwendung von Leichtbaumaterialien, insbesondere von hochfestem Stahl aber auch von Aluminium- oder Magnesiumgussbauteilen ermöglicht werden, für welche aufgrund ihrer Anordnung im Trockenbereich ein Korrosionsschutz nicht erforderlich ist. Des Weiteren kann durch die einteilige Ausbildung einer sich im Wesentlichen vollständig zwischen Spritzwand und Fersenblech bzw. zwischen Vorderrahmen 16, 18 und Hinterrahmen erstreckenden Tragstrukturkomponente 12 die Gesamtanzahl einzelner zu montierender Tragstrukturkomponenten reduziert werden.
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Indem die innenliegende Tragstrukturkomponente 12 vor einem Einbau in das Kraftfahrzeug, bzw. vor Schaffung einer lastpfadübertragenden Verbindung zwischen vorderer und hinterer Rahmenkomponente, mit dem Bodenblech 14 und vorzugsweise mit den als Boden seitlich fungierenden Schwellerverstärkungen 38, 39 verbunden wird, kann ein Unterbaustruktur-Modul 10 geschaffen werden, welches mit wenigen Arbeitsschritten mit den übrigen tragenden Strukturkomponenten, etwa dem Vorderrahmen 16, 18 und/oder dem Hinterrahmen bzw. Hinterrahmenknoten in lastpfadübertragender Weise verbunden werden kann.
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Die einteilige Ausgestaltung der innenliegenden Tragstrukturkomponente 12 bewirkt ferner eine Erhöhung der Struktur- und Verwindungssteifigkeit der gesamten Unterbaustruktur 10.
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Während die lastpfadübertragende innenliegende Tragstrukturkomponente 12 bevorzugt aus einem einzigen Blechzuschnitt gestanzt, geprägt und/oder tiefgezogen ist, kann für das darunter anzuordnende Bodenblech 14 eine zweiteilige Unterteilung in ein vorderes, vorzugsweise tiefgezogenes Bodensegment 28 und in ein hinteres Flächensegment 32 vorgenommen werden, wobei das hintere Flächensegment, wie in 3 dargestellt, aufgrund eines in Fahrzeuglängsrichtung im Wesentlichen unveränderten Querschnittsprofils in kostengünstiger Weise als rollgeformtes Bauteil ausgebildet werden kann. Beide Flächensegmente, das vordere als auch das hintere Flächensegment 28, 32 weisen ferner eine über das gesamte Bodenblech 14 verlaufende Versteifungs- oder Verstärkungssicke 35 auf.
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Wie in 4 verdeutlicht, sind das vordere Flächensegment 28 und das hintere Flächensegment 32 bereichsweise überlappend angeordnet und entlang einer im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Schweißnaht 46 miteinander verschweißt. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass das hintere Flächensegment 32 im Überlappbereich zurückspringt, so dass von außen betrachtet eine im Wesentlichen flächenbündige Verbindung der beiden Flächensegmente 30, 32 geschaffen werden kann, was sich vorteilhaft auf die Aerodynamik des Kraftfahrzeuges auswirken kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Unterbaustruktur
- 12
- innenliegende Tragstrukturkomponente
- 14
- Bodenblech
- 16
- Vorderrahmen
- 18
- Vorderrahmen
- 20
- Anbindungsabschnitt
- 22
- Anbindungsabschnitt
- 23
- Profilzweig
- 24
- Profilzweig
- 26
- Mitteltunnelverstärkung
- 28
- vorderes Flächensegment
- 29
- Profilverlängerung
- 30
- Schweißflansch
- 32
- hinteres Flächensegment
- 33
- Mitteltunnel
- 34
- Sitzquerträger
- 35
- Versteifungssicke
- 36
- Anbindungsprofil
- 38
- Schwellerverstärkung
- 39
- Schwellerverstärkung
- 40
- Anbindungsabschnitt
- 42
- gebogener Anbindungsabschnitt
- 44
- seitliche Profilverlängerung
- 48
- Randabschnitt
- 49
- Profilabschnitt
- 50
- Profilabschnitt
- 51
- Aufnahme
- 52
- Aufnahme
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006052381 A1 [0006]
