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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bodenstruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie mit einem Bodenblech und mehreren, in Fahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandeten Querträgern, wobei ferner eine Diagonalverstärkung zur Stabilisierung der Bodenstruktur vorgesehen ist.
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Hintergrund
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Im Kraftfahrzeug-Karosseriebau sind unterschiedliche Konzepte von Boden- bzw. Unterbodenstrukturen bekannt. Im Bereich der Fahrgastzelle sind zumeist zwei seitliche Längstrageranordnungen vorgesehen, die über einzelne, in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Querträger miteinander verbunden sind. Ein aus diesen Komponenten gebildeter Tragrahmen kann ferner mit einem Bodenblech versehen werden, welches den Zwischenraum zwischen den Längs- oder Quertragern weitgehend ausfüllt.
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Etwa mittig zwischen den Längsträgerstrukturen ist zumeist ein Mitteltunnel vorzusehen, der entweder einstückig in das Bodenblech integriert ist oder an welchen, insbesondere bei einem mehrteilig ausgebildeten Bodenblech, einzelne Bodenblechabschnitte angrenzen, die mit dem Mitteltunnel gesondert verbunden sind.
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So ist zum Beispiel aus der
DE 102 32 841 A1 eine Bodenträgeranordnung mit einem vorderen Bodenquerträger und mit zwei seitlich der Fahrzeugkarosserie angeordneten Schwellern bekannt. Zwischen den Schwellern verlaufen Längsträger, die sich ihrerseits vom Vorderwagen ausgehend, nach hinten unter ein die Fahrgastzelle nach unten abschließendes Bodenblech erstrecken. Die Längstrager stoßen dabei mit einem großen Profilquerschnitt gegen ein Stirnblech des vorderen Bodenquertragers und sind nachfolgend hohenversetzt mit im Verhältnis kleinerem Profilquerschnitt unter das Bodenblech geführt.
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Solche aus Längstragern und Langstragerverlängerung gebildete Längsträgeranordnungen weisen typscherweise einen Hohenversatz in Fahrzeuglängsrichtung auf. Bei einem seitlich versetztem Frontalaufprall sowie beim Pfahltest, bei welchem der seitliche Aufprall des Kraftfahrzeugs gegen einen Baum simuliert wird, kann der Längsrahmen oder das daran angrenzende Schwellerprofil eine nennenswerte, nach innen, in Richtung zur Fahrgastzelle gerichtete Verformung erfahren. Ferner kann die Längsträgeranordnung aufgrund ihres in Fahrzeuglängsrichtung unterschiedlichen Höhenprofils zu einer Verkippung und zu einem Eindrehen in die Fahrgastzelle neigen.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine hinsichtlich Struktursteifigkeit und mechanischer Stabilität verbesserte Bodenstruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie bereitzustellen, die nach Möglichkeit sogar unter Verringerung des Karosserie- oder Fahrzeuggewichts herstellbar ist. Daneben soll die Bodenstruktur eine effektive Ausnutzung des im Boden- oder Unterbodenbereichs des Kraftfahrzeugs vorhandenen Bauraums, insbesondere die Unterbringung weiterer Funktionsteile und Fahrzeugkomponenten in platzsparender Art und Weise ermöglichen. Die Bodenstruktur soll zudem die Torsions- und Verwindungssteifigkeit der Fahrzeugkarosserie an sich verbessern.
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Diese Aufgabe wird mit einer Bodenstruktur gemäß Patentanspruch 1 sowie mittels einer Kraftfahrzeugkarosserie nach Patentanspruch 14, schließlich mit einem Kraftfahrzeug nach Patentanspruch 15 gelöst, wobei einzelne vorteilhafte Ausführungen jeweils Gegenstand abhängiger Patentansprüche sind.
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Demgemäß ist eine Bodenstruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie vorgesehen, die zumindest zwei, sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Längsträgeranordnungen aufweist, die zumindest über einen, sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Querträger, z. B. über einen Stirnwandquerträger miteinander verbunden sind. Die Bodenstruktur weist ferner ein Bodenblech auf, welches sich zwischen dem Querträger und den beiden Langstrageranordnungen erstreckt.
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Die beiden Längsträgeranordnungen sind dabei in Fahrzeugquerrichtung (y) zueinander beabstandet angeordnet und verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander. Zur Verstarkung der Bodenstruktur ist ferner zumindest eine oberhalb des Bodenblechs und damit im Fahrzeuginnenraum angeordnete Diagonalverstärkung vorgesehen, die sich in Fahrzeuglängsrichtung (x) am Querträger und in Fahrzeugquerrichtung (y) betrachtet an einem Verstarkungselement abstützt, welches sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung zwischen den beiden Längsträgeranordnungen erstreckt.
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Das Verstärkungselement weist dabei bevorzugt einen Verlauf parallel zur Fahrzeuglängsrichtung (x) auf und ist von Vorteil in etwa mittig zwischen den beiden Längstrageranordnungen oberhalb des Bodenblechs vorgesehen. Die Diagonalverstärkung verläuft zumindest abschnittsweise diagonal in der x-y-Ebene des Kraftfahrzeugs. Sie ist bevorzugt mit einem vor der Fahrgastzelle liegenden Stirnwandquerträger strukturell verbunden und kann etwaige von außen sowie seitlich auf den Stirnwandquerträger oder damit verbundene Längsträger einwirkenden Querkrafte, nach innen, zur Fahrzeugmitte hin, in das im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Verstärkungselement ableiten.
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Indem die Diagonalverstärkung innenliegend, das heißt oberhalb des Bodenblechs im Nass- und Trockenraum des Fahrzeugs angeordnet ist, müssen fur die Diagonalverstärkung keine gesonderten korrosionshemmenden Maßnahmen getroffen werden.
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Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung sind die Diagonalverstärkung und das in Fahrzeuglängsrichtung in etwa mittig zwischen den Langstragern verlaufende Verstärkungselement am Bodenblech befestigt. Die genannten Komponenten sind bevorzugt stoffschlüssig und unlosbar miteinander verbunden. So ist insbesondere ein Verschweißen, Nieten, Kleben oder Durchsetzfügen zur Verbindung von Diagonalverstärkung, Verstärkungselement und Bodenblech vorgesehen. Insoweit sind an den aneinander zur Anlage gelangenden Bodenstrukturkomponenten aufeinander abgestimmte Befestigungsflanschabschnitte vorgesehen, entlang derer die Komponenten, Diagonalverstärkung, Verstärkungselement und Bodenblech möglichst großflächig aneinander anliegen sowie miteinander befestigt sind.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die Diagonalverstärkung einen vorderen, sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Befestigungsflansch auf, der mit dem Querträger, bevorzugt einem Stirnwandquerträger, strukturell verbunden ist. Unter einer strukturellen Verbindung ist eine Verbindung gemeint, die in der Lage ist, einwirkende mechanische Kräfte über die jeweilige Verbindung hinweg zu übertragen. Vorliegend ist die Diagonalverstärkung zur Bildung eines Lastpfades, entlang dessen extern in die Karosserie eingeleitete Krafte übertragen werden können, mit dem Stirnwandquerträger und/oder andern Ends mit dem Verstärkungselement strukturell verbunden.
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Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Diagonalverstärkung dem Stirnwandquerträger zugewandt möglichst weit außen, ggf. angrenzend an die Längsträgeranordnung mit dem Stirnwandquerträger strukturell verbunden ist. Auf diese Art und Weise können bereits vor oder unmittelbar mit Einsetzen einer im Lastfall auftretenden nach innen gerichteten mechanischen Verformung des Längstragers im Stirnwandquerträgerbereich entsprechende mechanische Lasten über die Diagonalverstärkung in die Fahrzeugmitte, insbesondere in das dort vorgesehene Verstärkungselement abgeleitet werden.
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Auch kann die Diagonalverstarkung den Langsrahmen und den Stirnwandquerträger zusätzlich gegen ein Verdrehen abstützen und eine in Diagonalrichtung auf die vordere Bodenstruktur einwirkende Kraft kann somit besser abgefangen und abgeleitet werden. Darüber hinaus kann mittels der Diagonalverstärkung auch ein ggf. nach oben gerichtetes Aufstellen der Längsrahmenanordnung im Anschlussbereich an die Fahrzeugstirnwand bei einem seitlich versetzten Aufprall verhindert, zumindest aber können derartige Verformungen verringert werden.
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Nicht zuletzt kann mit der Diagonalverstärkung natürlich auch das Deformationsverhalten des Bodenblechs und des Fußraums im Bereich der Fahrzeugstirnwand verbessert und strukturell verstarkt werden. Ferner können etwaige Fußraumintrusionen mittels der Diagonalverstärkung reduziert werden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die Diagonalverstärkung einen hinteren bzw. seitlich nach innen gerichteten Befestigungsflansch auf, der sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt und der einer strukturellen Verbindung der Diagonalverstärkung mit dem sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Verstärkungselement dient. Das heißt, die Diagonalverstärkung stützt sich in Fahrzeuglängsrichtung nach vorn am Stirnwandquerträger ab, während sie sich, bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung nach innen an einem in Längsrichtung verlaufenden mittleren Verstarkungselement abstützt. Die strukturelle Verbindung der Diagonalverstärkung mit angrenzenden Strukturbauteilen der Kraftfahrzeugkarosserie erfordert keinesfalls eine unmittelbare Verbindung der jeweiligen Bauteile untereinander.
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So kann z. B. im Anbindungsbereich an den Stirnwandquerträger das Bodenblech zwischen Stirnwandquerträger und Diagonalverstärkung zu liegen kommen. Zur wechselseitigen Befestigung von Diagonalverstärkung, Bodenblech und Stirnwandquerträger sind dabei von Vorteil z. B. Dreifachschweißpunkte oder vergleichbare Fugeverfahren vorzusehen. Für die strukturelle und lastpfadübertragende Verbindung von Diagonalverstärkung und Stirnwandquerträger ist es ausreichend, wenn die genannten Komponenten in Richtung eines möglicherweise auftretenden Lastpfades hinreichend überlappend oder überdeckend zueinander angeordnet sind.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann die Diagonalverstärkung ferner einen hinteren, sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Befestigungsflansch aufweisen, der sich mit Erreichen einer Endmontageposition an der Bodenstruktur an einem Sitzquerträger abstützt und/oder mit diesem strukturell verbunden ist. Die Diagonalverstärkung kann somit zum Beispiel an einen Verbindungsbereich von Verstarkungselement und Sitzquertrager angrenzen. Auch kann die Diagonalverstärkung mit ihrem hinteren Endabschnitt eine direkte Abstützung in Fahrzeuglängsrichtung erfahren.
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Von Vorteil ist fur die Diagonalverstärkung vorgesehen, dass sie sich ausgehend von einem vorderen, an den Stirnwandquerträger angrenzenden Anbindungsbereich nach hinten, der Fahrtrichtung des Fahrzeugs entgegengesetzt, zur Fahrzeugmitte hin erstreckt. Die Diagonalverstärkung kann dabei im Wesentlichen geradlinig ausgebildet sein, aber dementsprechend diagonal zu den Längs- oder Quertragern am Bodenblech ausgerichtet und hieran befestigt sein.
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Ferner ist nach einer weiteren Ausgestaltung die Diagonalverstärkung der Kontur des Bodenblechs angepasst. So kann das Bodenblech im Bereich eines vorderen Fußraumabschnitts eine weitgehend ebene Kontur aufweisen, zur Stirnwand hin aber nach oben ansteigen. Zur Verstarkung des Bodenblechs ist dabei insbesondere vorgesehen, dass die Diagonalverstärkung der Kontur des Bodenblechs folgt und weitgehend entlang seiner gesamten Diagonalerstreckung mit dem Bodenblech verbunden ist.
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Hierbei kann sich nach einer weiteren Ausgestaltung aufgrund der Formgebung des Bodenblechs und der in der x-y-Ebene diagonal verlaufenden Diagonalverstärkung auch zumindest bereichsweise eine nach innen, zur Fahrzeugmitte hin gerichtete gebogene oder geschwungene Kontur für die Diagonalverstärkung ergeben.
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Nach einem weiteren vorteilhaften Aspekt weist die Diagonalverstarkung zumindest einen nach unten, zum Bodenblech hin offen ausgebildeten und der Kontur der Diagonalverstärkung folgenden Profilabschnitt auf. Der Profilabschnitt erstreckt sich bevorzugt über die gesamte Längs- oder Diagonalerstreckung der Diagonalverstärkung. Er ist bevorzugt als Hutprofil oder als Doppel-Hutprofil ausgebildet. Auch konnen mehrere, in etwa parallel zueinander verlaufende Profilabschnitte an der Diagonalverstarkung vorgesehen sein. Der zumindest eine in der Diagonalverstarkung vorgesehene Profilabschnitt kann der Diagonalverstarkung selbst eine erhöhte Struktur- oder Verwindungssteifigkeit verleihen.
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Zudem kann die Diagonalverstärkung beidseits des Profilabschnitts mit dem darunterliegenden Bodenblech verbunden sein. Insoweit stellt das Bodenblech ein Schließblech für den oder die Profilabschnitt der Diagonalverstarkung bereit.
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Es ist dabei ferner von Vorteil, wenn die Diagonalverstärkung seitliche und nach außen ragende und/oder umlaufende Befestigungsflanschabschnitte aufweist, die in Montagestellung der Diagonalverstärkung unmittelbar am Bodenblech befestigbar sind. Auch hierfür kommen bevorzugt stoffschlüssige Verbindungsverfahren, wie etwa ein Punkt- oder Laserschweißen, infrage.
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Auch kann nach einer Weiterbildung vorgesehen werden, dass die Diagonalverstärkung in zumindest einem mit dem Bodenblech in Kontakt tretenden Flächenabschnitt eine Durchgangsoffnung oder Aussparung aufweist. Einzelne Aussparungen konnen hierbei einer Gewichtsreduzierung der Diagonalverstärkung dienen. Ferner können Durchgangsöffnungen dazu vorgesehen werden, das Bodenblech selbst mit darunterliegenden Tragstrukturkomponenten, wie etwa den Längs- oder Querträgern gesondert zu verbinden, insbesondere zu verschweißen.
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Dabei müssen die Durchgangsöffnungen oder Aussparungen nicht zwingend in den mit dem Bodenblech in Kontaktstellung gelangenden Flächenabschnitten der Diagonalverstärkung vorgesehen werden. Sie können auch in gegenüber dem Bodenabschnitt erhöhten Profilabschnitten der Diagonalverstärkung ausgebildet sein.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind zumindest zwei, im Wesentlichen symmetrisch zum Verstärkungselement angeordnete Diagonalverstärkungen vorgesehen, die, bezogen auf eine Mittellängsachse der Bodenstruktur bzw. der Kraftfahrzeugkarosserie symmetrisch zueinander ausgebildet und dementsprechend auch symmetrisch zueinander an der Bodenstruktur befestigt sind.
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Auch kann ferner vorgesehen werden, das Verstärkungselement, an welchem sich die Diagonalverstärkungen in Fahrzeugquerrichtung abstützen, als ein in das Bodenblech integrierter Mitteltunnel oder als ein separat am Bodenblech befestigtes Verstarkungselement auszubilden. Dabei kann das Bodenblech im vorderen Fußraumbereich im Wesentlichen mitteltunnelfrei ausgebildet sein, was insbesondere bei Fahrzeugen mit vergleichsweise hoch angeordnetem Fußraum, so zum Beispiel bei Sport Utility Vehicles oder Multiple Purpose Vehicles moglich ist.
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Durch die vergleichsweise hohe Position des Bodenblechs können weitere Fahrzeugkomponenten, wie z. B. der Kraftstofftank oder Fahrzeugbatterien oder Akkumulatoren besonders platzsparend auch z. B. unterhalb des Sitzanbindungsbereichs des Bodenblechs angeordnet werden.
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Auch kann vorgesehen werden, ein einteiliges, sich weitgehend durchgängig zwischen Stirnwandanbindung und Fersenblech erstreckendes Bodenblech vorzusehen, welches sich zudem auch in Fahrzeugquerrichtung einteilig und durchgehend zwischen den seitlichen Längstrageranordnungen erstreckt. Zur strukturellen Verstärkung des Bodenblechs, insbesondere im Fußraumbereich des Bodenblechs, kann dabei ein gesondertes Verstarkungselement vorgesehen werden, welches einerseits mit dem Stirnwandquerträger oder dem vorderen Bodenträger und andererseits mit einem Sitzquerträger strukturell verbunden ist.
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Auch kann nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen werden, die zumindest eine Diagonalverstärkung und das Verstärkungselement an sich einstückig auszubilden, wobei die Diagonalverstärkung und das mittig im Fahrzeug zu liegen kommende Verstärkungselement eine von oben auf das Bodenblech aufsetzbare und mit dem Bodenblech sowie mit einem Stirnwandquertrager und einem dahinterliegenden Sitzquerträger strukturell verbindbare Verstärkungsstruktur bilden.
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Von Vorteil sind auch hier zwei in der Projektion in der x-y-Ebene etwa V-förmig zueinander angeordnete Diagonalverstärkungen mit dem sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Verstärkungselement verbunden oder einteilig hiermit ausgebildet.
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In montagetechnischer Hinsicht können die beiden Diagonalverstärkungen vorab mit dem dazwischenliegenden Verstärkungselement verbunden werden, sodass die von den beiden Diagonalverstarkungen und dem Verstärkungselement gebildete Verstärkungsstruktur bei der Endmontage des Kraftfahrzeugs als eine Einheit am darunterliegenden Bodenblech und an den angrenzenden Tragstrukturkomponenten verbunden werden. Insbesondere bei einer einstuckigen Ausbildung von Verstärkungselement und Diagonalverstarkungen kann vorgesehen werden, einen Metallblechzuschnitt in vorgegebener Art und Weise, etwa durch Präge-, Stanz- oder Tiefziehoperationen vorab zu konfigurieren.
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Ferner ist denkbar, in einem Anbindungsbereich an den Stirnwandquertrager die an sich voneinander beabstandeten Diagonalverstärkungen und das dazwischenliegende Verstärkungselement etwa über einen gemeinsamen vorderen Anbindungsflansch miteinander zu verbinden. Auf diese Art und Weise kann die Struktursteifigkeit und Stabilitat der Verstärkungsstruktur weiter erhöht werden.
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In einem weiteren, nebengeordneten Aspekt ist ferner eine Kraftfahrzeugkarosserie mit einer zuvor beschriebenen Bodenstruktur sowie ein dementsprechend konfiguriertes Kraftfahrzeug, insbesondere ein Sport Utility Vehicle oder ein Multiple Purpose Vehicle vorgesehen, die jeweils eine zuvor beschriebene und in den Anspruchen definierte Bodenstruktur aufweisen.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten der Bodenstruktur und der hiermit zu bildenden Kraftfahrzeugkarosserie werden in der nachfolgenden Beschreibung von Ausfuhrungsbeispielen anhand der Zeichnungen erläutert. Hierbei zeigen:
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1 eine erste Ausführungsform anhand einer perspektivischen Darstellung eines Bodenblechs,
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2 eine isolierte und perspektivische Darstellung einer Diagonalverstarkung,
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3 eine Verstärkungsstruktur mit zwei Diagonalverstarkungen und einem mittig hierzu angeordneten Verstärkungselement,
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4 eine perspektivische Darstellung einer einstückig ausgebildeten Verstärkungsstruktur,
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5 die Verstarkungsstruktur gemäß 4 in Einbaulage an einem Bodenblech,
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6 die Bodenstruktur mit daran angeordneter Verstärkungsstruktur von unten betrachtet,
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7 eine der 5 entsprechende Perspektive einer am Tragrahmen der Karosserie gesondert angeordneten Verstärkungsstruktur,
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8 einen Querschnitt entlang der Querschnittslinie A-A gemäß 7,
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9 eine Querschnittsdarstellung entlang B-B gemäß 7,
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10 einen Querschnitt entlang C-C gemäß 7 und
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11 einen weiteren Querschnitt entlang D-D gemäß 7.
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Detaillierte Beschreibung
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Die in den 1 bis 11 zum Teil nur bereichsweise dargestellte Bodenstruktur 10 weist zwei seitliche, in Fahrzeugquerrichtung (y) voneinander beabstandete Längsträgeranordnungen auf. Vordere Längstrager 12, 14 gehen im Bereich eines die Längstrageranordnungen verbindenden Stirnwandquerträger 20 in nach hinten, der Fahrtrichtung entgegengesetzt verlaufende Vorderrahmenverlängerungen 16, 18 über.
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Diese, der Einfachheit halber als Längsträger bezeichneten U-profilartig ausgebildeten Tragstrukturkomponenten 16, 18 sind, wie in den 6 und 7 verdeutlicht, mit insgesamt drei in Fahrzeuglängsrichtung (x) voneinander beabstandet angeordneten Querträgern, namlich mit einem Stirnwandquerträger 20, mit einem vorderen Bodenquerträger 22 und mit einem Sitzquerträger 24 verbunden. Der Sitzquerträger 24 ist dabei oberhalb der Längstrager 16, 18 angeordnet und bildet zusammen mit dem darüber zu liegen kommenden, in den 1 und 5 gesondert dargestellten Bodenblech 30, bzw. 31 einen gegenuber einem Fußraum 36 erhoht ausgebildeten Sitzanbindungsabschnitt 38.
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Das insbesondere in den 1 und 5 gezeigte Bodenblech 30, 31 ist sowohl in Fahrzeuglängsrichtung (x) als auch in Fahrzeugquerrichtung (y) durchgehend und einstückig ausgebildet und weist zum Beispiel in Fahrzeuglängsrichtung (x) einzelne ineinander übergehende Teilbereiche, so zum Beispiel einen nach vorn und schräg nach oben ragenden Stirnwandabschnitt 34, einen vorderen Fußraumabschnitt 36, einen hieran angrenzenden, schräg nach hinten und oben verlaufenden Ubergangsbereich 37 sowie einen daran angrenzend erhöhten Sitzanbindungsbereich 38 auf.
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Weiter nach hinten, der mit dem Pfeil in den Figuren gekennzeichneten Fahrtrichtung entgegengesetzt, geht das Bodenblech 30, 31 stufenweise über einen Absatz 39 in einen hinteren Fußraumabschnitt 40 für die Fondspassagiere über. Bezogen auf die Fahrzeughochrichtung (z) liegt der hintere Fußraumabschnitt 40 dabei auf einem etwas höheren Niveau als der vordere Fußraumabschnitt 36.
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Die beiden in den 1 und 5 separat dargestellten Bodenbleche 30, 31 unterscheiden sich hinsichtlich ihrer im vorderen Fußraumabschnitt 36 in der in etwa mittig ausgebildeten Verstärkungsstruktur 32, 35. Wahrend das in 1 gezeigte Bodenblech 30 im Bereich des vorderen Fußraumabschnittes 36 eine dort gewolbt ausgebildete und in das Bodenblech integrierte Tunnelstruktur 35 aufweist, ist das in 5 gezeigte Bodenblech 30 im Fußraumabschnitt 36 weitgehend mitteltunnelfrei und annahernd eben ausgebildet.
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Anstelle eines Mitteltunnels 35 ist dort zur Verstärkung des Bodenblechs 30 ein Verstärkungselement 32 vorgesehen, welches, wie in 7 angedeutet, strukturell sowohl mit dem Sitzquerträger 24 als auch mit den in Fahrtrichtung vorgelagert angeordneten vorderen Querträgern 20, 22 verbindbar ist. Das Verstarkungselement 32 ist hierbei vollständig im Innenraum des Kraftfahrzeugs angeordnet. Es befindet sich oberhalb des Bodenblechs 31.
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Das in 5 gezeigte Verstärkungselement 32 ist nach unten vom darunterliegenden Fußraumabschnitt 36 des Bodenblechs 31 verschlossen. Das Verstärkungselement 32 bildet hierbei weniger einen Hohlraum zur Aufnahme von Funktionsteilen des Kraftfahrzeugs, sondern es dient ausschließlich bzw. uberwiegend einer strukturellen Verstärkung des Bodenblechs 31 im vorderen Fußraumbereich.
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3 zeigt ferner eine muldenartige Struktur des Verstärkungselements 32. Dieses weist im Bereich des im Wesentlichen eben ausgebildeten Fußraumabschnitts 36 des Bodenblechs 31 eine muldenartige Vertiefung 44 mit einem Muldenboden 54 auf. Über den Muldenboden 54 ist das Verstärkungselement 32 nochmals gesondert am darunterliegenden Fußraumabschnitt 36 des Bodenblechs 31 zu verbinden.
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Nach hinten, dem Sitzquerträger 24 zugewandt, weist das Verstärkungselement 32 einen etwa bündig mit der Oberseite des Hutprofils ausgebildeten Anbindungsfortsatz 48 auf, der mit Erreichen einer Endmontagekonfiguration auf dem Übergangsabschnitt 37 des Bodenblechs 31 im Bereich des Sitzquerträgers 24 zu liegen kommt.
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Seitlich ist der Muldenbereich 44 von zwei höckerartigen Randprofilen 60, 62 eingefasst, die nach vorne, in Fahrtrichtung weisend in einen hutprofilartigen, im Wesentlichen eben ausgebildeten Profilabschnitt 47 ubergehen. Im Übergangsbereich zur Stirnwandanbindung geht der im Wesentlichen horizontal ausgerichtete Profilabschnitt 47 in einen nach vorn und oben geneigten Profilabschnitt 49 über, der letztlich in den annähernd vertikal ausgerichteten Anbindungsflansch 46 des Verstärkungselements 32 mündet.
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Insbesondere kann durch die erhöhte Lage des Bodenblechs 31 oberhalb der Querträger 20, 22, 24 sowie oberhalb der beiden Langsträger 16, 18 auf eine Mitteltunnelausbildung im vorderen Fußraumabschnitt 36 verzichtet werden.
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Unabhängig davon, ob das Bodenblech 30, 31 mit einem Mitteltunnel 35 gemäß 1 oder mit einem anderweitigen Verstärkungselement 32 gemäß 5 versehen ist, weist die Bodenstruktur zumindest eine, bevorzugt zwei Diagonalverstärkungen 70, 90 auf, die sich einerseits in Fahrzeuglängsrichtung (x) am Stirnwandquerträger 20 und andererseits an der in etwa mittig zwischen den Längsträgern 16, 18 zu liegen kommenden Verstärkungselement 35, 32 in Fahrzeugquerrichtung (y) abstützen.
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Die Diagonalverstärkung 70 wie sie zum Beispiel in 2 isoliert dargestellt ist, weist eine blechschalenartige Kontur auf. Sie hat einen vorderen Anbindungsflansch 72 und einen hinteren bzw. seitlichen, sich im Wesentlichen in Fahrzeuglangsrichtung (x) erstreckenden Anbindungsflansch 74. Der hintere seitliche Anbindungsflansch 74 geht hierbei ferner noch in einen hinteren Anbindungsflansch 79 über, der sich in Fahrzeugquerrichtung (y) erstreckt und dazu dient, die Diagonalverstarkung 70 auch in Fahrzeuglängsrichtung (x) mit dem Sitzquerträger 24 zu verbinden.
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Daneben weist die Diagonalverstärkung 70 zwei in Fahrzeugquerrichtung (y) voneinander beabstandete, im Wesentlichen der Kontur der Diagonalverstärkung 70 angepasste und dieser folgende Hutprofile 76, 78 auf.
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Diese dienen der strukturellen Verstärkung der Diagonalverstärkung 70. Seitlich weist die Diagonalverstärkung 70 einen Flanschabschnitt 75 auf, der der Kontur des Bodenblechs 30, 31 im Stirnwandbereich 34 und dem Fußraumbereich 36 folgt und zur Befestigung am Bodenblech 30, 31 vorgesehen ist. In einem Zwischen- oder Verbindungsabschnitt 82 zwischen den beiden Hutprofilabschnitten 76, 78 sind einzelne Ausnehmungen 80 ausgebildet, die der Gewichtsreduzierung der Diagonalverstärkung 70 dienen.
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Auch können die Hutprofilabschnitte 76, 78 mit einzelnen taschenartigen Verprägungen 86 oder Durchgangsöffnungen 84, 88 versehen sein, wobei die nach innen, zum darunterliegenden Bodenblech 30, 31 gerichteten Prägestellen 86 eine gesonderte Verbindung mit dem darunterliegenden Bodenblech ermöglichen, die Durchgangsöffnungen 84, 88 aber auch eine Zugängigkeit für etwaige Verbindungsmittel, etwa für Schweißapparaturen, bereitstellen, um zum Beispiel das darunterliegende Bodenblech 30, 31 strukturell mit dem weiter darunterliegenden Längsrahmen 16, 18 zu verbinden, bevorzugt verschweißen zu konnen.
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In 3 ist das oberhalb des Bodenblechs 31 anzuordnende Verstärkungselement 32 zusammen mit einer linken Diagonalverstarkung 70 und einer rechten Diagonalverstärkung 90 gezeigt. Die Diagonalverstärkung 90 ist im Wesentlichen identisch zur Diagonalverstärkung 70 aufgebaut. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass diesbezugliche in 3 aufgezeigte Bezugszeichen 90, 92, 95, 96, 98 den Bezugsziffern 70, 72, 75, 76, 78 entsprechen.
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Die in 3 dargestellte Verstärkungsstruktur ist aus drei Einzelteilen, nämlich einer linken Diagonalverstärkung 70, einer rechten Diagonalverstärkung 90 und einem dazwischenliegenden Verstärkungselement 32 gebildet. Die Verstärkungselemente 32, 70, 90 können bereits vorab, das heißt vor Montage am Bodenblech 31 des Kraftfahrzeugs, etwa entlang dem Verbindungsflansch 74, welcher an eine Seitenwange des Verstärkungselements 56 angrenzt, über einzelne Schweißpunkte 52 verbunden werden. Die so gebildete Verstärkungsstruktur kann alsdann in einem einzigen Montageschritt im Zuge der Fahrzeugendmontage am Bodenblech 31 befestigt werden.
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In den 4 bis 11 ist eine weitere Ausführungsform einer Verstärkungsstruktur 100 gezeigt, die aufbauend auf der in 3 gezeigten Verstärkungsstruktur bereits in ihrer Herstellung einstückig ausgebildet und aus einem einzigen Blechzuschnitt gefertigt ist. Diese Verstärkungsstruktur 100 weist insoweit einen über die gesamte Breite (y) durchgehend ausgebildeten vorderen Befestigungsflansch 102 sowie einen linken Diagonalverstärkungsabschnitt 170 und einen rechten Diagonalverstärkungsabschnitt 190 auf, die beidseits an einem mittleren Verstärkungsabschnitt 132 angrenzen.
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Die einzelnen Verstärkungsabschnitte 170, 190 erfüllen hierbei eine den Diagonalverstärkungen 70, 90 sowie dem mittleren Verstarkungselement 32 vergleichbare Funktion. Die zu den 2 und 3 angezogenen Bezugszeichen sind in der Darstellung gemäß 4 um die Zahl 100 erhöht. Die hiermit gekennzeichneten Komponenten erfüllen auch hier eine weitgehend identische Funktion.
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In den 6 und 7 ist die Lage der in 4 gesondert dargestellten Verstärkungsstruktur 100 am Tragrahmen 16, 18, 20, 22, 24 der Bodenstruktur 10 verdeutlicht. Es ist hierbei zu erkennen, dass die Verstärkungsstruktur 100 mit ihrem vorderen Anbindungsflansch 102 nahezu über die gesamte Quererstreckung des Stirnwandquerträgers 20 mit diesem verbunden ist, und dass sich die Struktur 100 ferner über den unteren Bodenquertrager 22 nach unten als auch in Fahrzeuglängsrichtung (x) am Sitzquerträger 24 nach hinten abstützt.
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Im Querschnitt gemäß 8 ist die überlappende Anordnung des außenliegenden Profilabschnitts 178 des Diagonalverstarkungsabschnitts 170 im Bereich der Längsträger 12 bzw. dem Bereich des der Längsträgerkontur angepassten vorderen Bodenträgers 22 angedeutet. Ein Flanschabschnitt 175 des Verstärkungsprofils 178 kommt hierbei nahezu überdeckend mit einem entsprechenden Anbindungsflansch des Längsträgers 12 zu liegen. Zwischen den Flanschabschnitten befindet sich lediglich das vergleichsweise dünnwandig auszubildende Bodenblech 34.
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In Fahrzeugquerrichtung (y) hiervon beabstandet ist ferner eine Ausnehmung 180 im Zwischenbereich 182 zwischen den beiden Profilen 178, 176 gezeigt.
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9, welche einen Querschnitt B-B gemäß 7 mit einem in 7 ausgeblendeten Bodenblech 31 zeigt, wird verdeutlicht, dass die innenliegenden Verstärkungsprofile 176, 196 der jeweiligen Diagonalverstärkungsabschnitte 170, 190 nahtlos in die doppelhutartige Kontur des mittig angeordneten und in Fahrzeuglängsrichtung (x) verlaufenden Verstärkungsabschnitts 132 übergehen. Der innere Profilabschnitt 176 des linken Diagonalverstärkungsabschnitts 170 geht zum Beispiel nahtlos oder einstückig in eine seitliche Wangenstruktur 156 des Verstärkungsabschnitts 132 über.
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Dieser weist einen mit einem Muldenboden 154 versehenen Muldenabschnitt 144 auf, der in Fahrzeugquerrichtung von den zwei Randprofilen 160, 162 eingefasst ist. Der Muldenboden 154 ist dabei gesondert mit dem darunterliegenden Bodenblechabschnitt 36 verbindbar. Das Bodenblech 31 bildet dabei sowohl für den darunterliegenden Längsträger 18 als auch für die oberhalb des Bodenblechs 31 angeordnete, etwa hutprofilartig ausgebildeten Verstärkungsstrukturen 178, 176, 160, 154, 162, 196 sowie 198 eine Art Schließblech.
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Ferner wiest das Bodenblech 31 eine nach oben in Fahrzeughochrichtung (z) ausgebildete Wölbung 58 auf, die vergleichbar einem herkömmlichen Mitteltunnel das Entlangfuhren weitere Fahrzeugkomponenten, etwa einer Abgasanlage unterhalb des Bodenblechs 31 ermöglicht.
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Der Querschnitt C-C entlang dem Verstärkungsprofil 178 gemäß 10 zeigt, dass der darunterliegende Bodenblechabschnitt 36 etwa im Bereich einer Durchgangsöffnung 184 mit dem weiter darunterliegenden Längsträger 12 uber einen oder mehrere Schweißpunkte 52 verschweißt ist. Ferner ist in diesem Querschnitt C-C die doppelkammerartige Anbindung im Bereich des Sitzquertragers 24 gezeigt. Das Bodenblech 36 weist im Bereich des Sitzquerträgers 24 eine rampenartige Struktur 37 auf und ist in Fahrzeuglangsrichtung (x) betrachtet, beidseits jener Rampenstruktur 37 gesondert mit dem Sitzquerträger 24 verbunden.
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Zusätzlich kommt ein Abstützabschnitt 179 oberhalb der Rampenstruktur 37 des Bodenblechs 31 zu liegen. Beide hier dargestellten Schweißpunkte 52 sind bevorzugt als Dreifachschweißpunkte ausgebildet und verbinden die drei Blechteile 179, 37, 24.
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In 11 ist ein Längsquerschnitt D-D durch den mittleren Verstärkungsbereich 132 gezeigt. An den hier links dargestellten Stirnwandquerträger 20 ist zumindest abschnittsweise eine nach oben wegragende Stirnwand 66 dargestellt. Das Stirnwandblech 66 bildet hierbei ein Schließblech für den in etwa L-förmig ausgebildeten Stirnwandquerträger 20.
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Das Stirnwandblech 66 ragt ferner gemäß der vergroßerten Darstellung in 11 zumindest geringfügig über den nach unten ragenden Befestigungsflansch des Stirnwandquerträgers 20 hervor und bildet dort einen Anbindungsfortsatz sowohl für die Verstärkungsstruktur 100 als auch für das Bodenblech 31. Das Bodenblech 31 ist mit seinem Anbindungsflansch 42 sowohl im Bereich des unteren, als auch im Bereich des oberen Schweißpunktes 52 mit dem Stirnwandblech 66 strukturell verbunden. Der obere Schweißpunkt 52 verbindet insoweit den Stirnwandquerträger, das Bodenblech 31 und das Stirnwandblech 66, wahrend der untere Schweißpunkt das Stirnwandblech 66, das Bodenblech 31 und die Verstarkungsstruktur 100 miteinander verbindet.
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Der geneigt verlaufende Hutprofilabschnitt 149 des mittigen Verstärkungsabschnitts 132 bildet dabei zusammen mit dem nach oben ragenden Anbindungsflansch 42 und dem Stirnwandabschnitt 34 des Bodenblechs 31 ein geschlossenes Dreiecksprofil. Weiter hinten, im Übergangsbereich an den weitgehend eben ausgebildeten Fußraumabschnitt 36 kommt der Profilabschnitt 147 des Verstärkungsabschnitts 132 unter Bildung eines Hohlkammerprofils beabstandet vom Bodenblechabschnitt 36 zu liegen.
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Durch Ausbildung der Muldenkontur 144 geht das Hutprofil 147 über einen schräg, etwa rampenartig verlaufenden Übergangsbereich 153 in einen Muldenboden 154 über, der gesondert, über eine Vielzahl einzelner Schweißpunkte 52 mit dem darunterliegenden Bodenblechabschnitt 36 verbunden ist. Unterhalb des etwa rautenartig ausgebildeten Querschnittsprofils ist der vordere Bodenquertrager 22 angedeutet, dessen L-Profil oder V-Profil über den Fußraumabschnitt 36 des Bodenblechs 31 verschlossen ist.
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Ähnlich wie bereits zu 10 ausgeführt, bildet auch in dem in 11 gezeigten Querschnitt der rampenartig ausgebildete Übergangsbereich zwischen Sitzanbindungsbereich 38 und Fußraumabschnitt 36 ein geschlossenes Querschnittsprofil mit dem Sitzquerträger 24. Beabstandet und unter Bildung eines weiteren Hohlraums ist hier ein Übergangsbereich 155 vom Muldenboden 154 zum nach hinten ragenden Befestigungsflansch 148 vorgesehen, wobei der Befestigungsflansch 148 und das Bodenblech 38 auch hier über eine Dreifachschweißung mit dem Sitzquerträger bzw. ein an diesem nach hinten angeformten Befestigungsflansch verbunden sind.
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Durch die Ausbildung einer Diagonalverstärkung sei es in Form eines gesonderten Diagonalverstärkungselements 70, 90 oder in Form einer einstückig mit einer Mittelverstärkung 132 ausgebildeten Verstärkungsstruktur 100 kann die gesamte Bodenstruktur als auch die Fahrzeugkarosserie strukturverstärkt und verwindungssteifer ausgebildet werden. Indem die Diagonalverstärkungen 70, 90, 170, 190, in Fahrzeugquerrichtung betrachtet, relativ weit außen an den Stirnwandquertrager 20 angrenzen, können etwaige, in diesem Bereich in die Stirnwand bzw. in die Längsträger 12, 14 einwirkenden Kräfte unmittelbar in das in etwa mittig angeordnete Verstärkungselement 35, 32 und in den Sitzquerträger 24 abgeleitet werden. Fußraumintrusionen und Verformungen in diesem Bereich können insbesondere zur Erhöhung der Fahrzeuginsassensicherheit verringert werden.
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Aufgrund der verbesserten oder erhöhten Steifigkeit konnen unter Umständen weitere Tragstrukturkomponenten, als auch das Bodenblech dunnwandiger und somit gewichtseinsparend ausgebildet werden.
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Die dargestellten Ausfuhrungsformen zeigen lediglich mögliche Ausgestaltung der Erfindung zu welcher weitere zahlreiche Varianten denkbar und im Rahmen der Erfindung sind. Die exemplarisch gezeigten Ausführungsbeispiele sind in keiner Weise hinsichtlich des Umfangs, der Anwendbarkeit oder der Konfigurationsmöglichkeiten der Erfindung als einschränkend auszulegen. Die vorliegende Beschreibung zeigt dem Fachmann lediglich eine mögliche Implementierung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels auf. So können an der Funktion und Anordnung von beschriebenen Elementen vielfältigste Modifikationen vorgenommen werden, ohne hierbei den durch die nachfolgenden Patentansprüche definierten Schutzbereich oder dessen Äquivalente zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bodenstruktur
- 12
- Langsträger
- 14
- Längsträger
- 16
- Langsträgerverlängerung
- 18
- Längsträgerverlängerung
- 20
- Stirnwandquerträger
- 22
- Querträger
- 24
- Sitzquerträger
- 26
- Querträger
- 28
- Aussparung
- 30
- Bodenblech
- 31
- Bodenblech
- 32
- Verstärkungselement
- 34
- Stirnwandabschnitt
- 36
- Fußraumabschnitt
- 37
- Übergangsbereich
- 38
- Sitzanbindungsabschnitt
- 39
- Ubergangsabschnitt
- 40
- Hinterer Fußraumabschnitt
- 41
- Fersenblech
- 42
- Befestigungsflansch
- 44
- Mulde
- 46
- Befestigungsflansch
- 47
- Vorderer Profilabschnitt
- 48
- Befestigungsflansch
- 49
- Profilabschnitt
- 50
- Befestigungsflansch
- 52
- Schweißpunkt
- 53
- Muldenübergang
- 54
- Muldenboden
- 55
- Muldenübergang
- 56
- Wange
- 58
- Bodenwolbung
- 60
- Muldenrand
- 62
- Muldenrand
- 66
- Stirnwand
- 70
- Diagonalverstarkung
- 72
- Flanschabschnitt
- 74
- Flanschabschnitt
- 75
- Flanschabschnitt
- 76
- Inneres Verstärkungsprofil
- 78
- Äußeres Verstärkungsprofil
- 79
- Profilrand
- 80
- Ausnehmung
- 82
- Zwischenabschnitt
- 84
- Durchgangsöffnung
- 86
- Taschenprägung
- 88
- Durchgangsoffnung
- 90
- Diagonalverstärkung
- 92
- Flanschabschnitt
- 94
- Flanschabschnitt
- 95
- Flanschabschnitt
- 96
- Inneres Verstarkungsprofil
- 98
- Äußeres Verstärkungsprofil
- 100
- Verstärkungsstruktur
- 102
- Befestigungsflansch
- 132
- Verstärkungselement
- 144
- Mulde
- 147
- Vorderer Profilabschnitt
- 148
- Befestigungsflansch
- 149
- Profilabschnitt
- 153
- Muldenübergang
- 154
- Muldenboden
- 155
- Muldenübergang
- 170
- Diagonalverstärkung
- 175
- Flanschabschnitt
- 176
- Inneres Verstärkungsprofil
- 178
- Äußeres Verstärkungsprofil
- 179
- Profilrand
- 180
- Ausnehmung
- 186
- Taschenprägung
- 188
- Durchgangsöffnung
- 190
- Diagonalverstärkung
- 195
- Flanschabschnitt
- 196
- Inneres Verstärkungsprofil
- 198
- Äußeres Verstärkungsprofil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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