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Die Erfindung betrifft eine Anordnung wenigstens eines Sitzträgerrahmens an einem Fahrzeugboden für einen Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Eine solche Anordnung eines Sitzträgerrahmens an einem Fahrzeugboden für einen Kraftwagen ist aus der
FR 2 920 357 A1 bekannt. Der Sitzträgerrahmen umfasst zwei in Fahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandete Sitzquerträger, an denen ein Fahrzeugsitz des Kraftwagens zu befestigen ist. Die Sitzquerträger verlaufen dabei in Fahrzeugquerrichtung. Die Sitzquerträger sind über zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Rahmenlängselemente des Sitzträgerrahmens miteinander verbunden. Dabei sind die Sitzquerträger mit den in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Rahmenlängselementen jeweils verbunden.
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Auch der
EP 1 792 808 A1 ist eine solche Anordnung eines Sitzträgerrahmens an einem Fahrzeugboden eines Personenkraftwagens als bekannt zu entnehmen. Der Sitzträgerrahmen ist zwischen einem Seitenschweller und einem Mitteltunnel des Fahrzeugbodens angeordnet.
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Zudem offenbart die
DE 10 2007 056 673 A1 einen Karosserieaufbau für ein Kraftfahrzeug mit einer Bodengruppe, bestehend aus einem nach oben konvexen und nach unten offenen Längsmitteltunnel sowie zwei dazu parallelen Seitenschwellern, wobei zwischen dem Längsmitteltunnel und den Seitenschwellern Bodenelemente angeordnet sind. Jeweils fahrer- und beifahrerseitig ist zumindest ein in Fahrtrichtung gesehen vorderer und ein hinterer sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckender und auf dem zugehörigen Bodenelement aufliegender Sitzquerträger vorgesehen, wobei die fahrer- und/oder beifahrerseitigen Sitzquerträger jeweils in ihren oberen Bereichen über ein plattenförmiges Schubelement (7, 7') miteinander verbunden sind.
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Des Weiteren ist der
DE 10 2009 056 840 A1 eine Tragstrukturanordnung einer Kraftfahrzeugkarosserie mit zumindest einer sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Tragstrukturkomponente, die im Innen- oder Trockenbereich des Kraftfahrzeugs zur Bildung einer einteiligen Verbindung von Fahrzeugstirnwand und einem Hinterrahmen der Karosserie vorgesehen ist, als bekannt zu entnehmen. Außerdem ist in der
DE 10 2004 045 867 A1 ein Bodenquerträger an Kraftfahrzeugen offenbart, welcher von einem Seitenlängsträger ausgehend sich in Fahrzeugquerrichtung nach innen erstreckt.
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Darüber hinaus sind aus dem Serienbau von Personenkraftwagen Aufbauten, insbesondere Karosserien, der Personenkraftwagen bekannt, die einen Fahrzeugboden umfassen. An dem Fahrzeugboden sind Sitzquerträger angeordnet, über welche ein Fahrzeugsitz am Fahrzeugboden befestigt wird. Die bekannten Anordnungen und Aufbauten weisen eine verbesserungswürdige Steifigkeit auf.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung eines Sitzträgerrahmens einem Fahrzeugboden der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Anordnung eine besonders hohe Steifigkeit aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung eines Sitzträgerrahmens an einem Fahrzeugboden mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Bei einer solchen Anordnung wenigstens eines Sitzträgerrahmens an einem Fahrzeugboden für einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen umfasst der Sitzträgerrahmen zumindest zwei Sitzquerträger. Die Sitzquerträger verlaufen sind in Fahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandet und dienen zur Befestigung eines Fahrzeugsitzes bzw. einer Sitzanlage des Kraftwagens.
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Der Sitzträgerrahmen umfasst wenigstens zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete und in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Rahmenlängselemente, über welche die in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Sitzquerträger miteinander verbunden sind.
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Erfindungsgemäß umfasst der Fahrzeugboden wenigstens zwei Bodenflächenelemente, die in Fahrzeughochrichtung unter Ausbildung wenigstens eines Zwischenraums zwischen den Bodenflächenelementen übereinander angeordnet sind. In dem Zwischenraum ist wenigstens einer der Sitzquerträger und wenigstens einer der Rahmenlängselemente jeweils zumindest bereichsweise angeordnet. Mit anderen Worten ausgedrückt ist dabei der Sitzträgerrahmen zumindest bereichsweise in dem Zwischenraum angeordnet. Der Fahrzeugboden der erfindungsgemäßen Anordnung weist somit eine Sandwich-Struktur auf, bei welcher die Bodenflächenelemente als Deckschichten der Sandwich-Struktur fungieren. Der Sitzträgerrahmen dient zumindest bereichsweise als Kernelement der Sandwich-Struktur. Der Fahrzeugboden und somit gesamte Anordnung weisen dadurch eine sehr hohe Steifigkeit und Festigkeit auf, woraus ein vorteilhaftes Unfallverhalten sowie sehr gute Fahrdynamikeigenschaften des Kraftwagens resultieren.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist, dass der Fahrzeugboden auf seiner in Fahrzeughochrichtung nach oben weisenden Oberseite sowie auf seiner in Fahrzeughochrichtung nach unten weisenden Unterseite infolge der Anordnung des Sitzträgerrahmens in dem Zwischenraum zumindest teilweise besonders glatt ausgebildet ist. Die glatte Unterseite kommt der Aerodynamik und dem Geräuschverhalten des Kraftwagens zugute, da so Luftverwirbelungen vermieden werden können. Die glatte Oberseite ermöglicht beispielsweise die kostengünstige Herstellung wenigstens eines Bodeninnenverkleidungsteils, welches ebenso besonders glatt und dadurch unaufwändig herzustellen ist.
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Um die Befestigung einer Sitzanlage, insbesondere eines Fahrzeugsitzes, am Sitzträgerrahmen, der nach unten hin zumindest teilweise von dem unteren Bodenflächenelement und nach oben hin zumindest teilweise von dem oberen Bodenflächenelement überdeckt ist, zu ermöglichen, weist das obere Bodenflächenelement wenigstens eine Durchgangsöffnung auf. Über die Durchgangsöffnung kann die Sitzanlage, insbesondere der Fahrzeugsitz, mit wenigstens einem der Sitzquerträger verbunden, beispielsweise verschraubt und/oder verklebt, werden.
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Der Sitzträgerrahmen bietet darüber hinaus den Vorteil, dass er infolge der Verbindung der Rahmenlängselemente und der Sitzquerträger einen so genannten Zusammenbau darstellt, welcher als Modulbauteil im Rahmen der Herstellung des Kraftwagens auf einfache Weise gehandhabt und zeit- und kostengünstig im Fahrgastraum des Kraftwagens am Fahrzeugboden befestigt werden kann.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist der Sitzträgerrahmen einerseits an einem Seitenschweller des Aufbaus und andererseits an einem Mitteltunnel des Aufbaus abgestützt. Kommt es beispielsweise zu einem Seitenaufprall des Kraftwagens auf eine Barriere, so können vom Seitenschweller aufgenommene, unfallbedingte Lasten über vorteilhafte, vom Sitzträgerrahmen bereitgestellte Lastpfade in den Sitzträgerrahmen eingeleitet und von diesem auf den Mitteltunnel weitergeleitet werden. Dies bedeutet, dass der Sitzträgerrahmen eine sehr gute Abstützung und Ableitung der unfallbedingten Lasten ermöglicht, so dass die Fahrgastzelle und somit die Insassen des Kraftwagens geschützt werden. Der Fahrzeugboden ist insbesondere bei einem solchen Seitenaufprall durch den Sitzträgerrahmen verstärkt, so dass die Gefahr eines Einknickens des Fahrzeugbodens gering ist.
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Der Sitzträgerrahmen ist vorzugsweise über sein in Fahrzeugquerrichtung äußeres Rahmenlängselement am Seitenschweller und über sein in Fahrzeugquerrichtung inneres Rahmenlängselement am Mitteltunnel abgestützt. Dadurch können die unfallbedingten Lasten sehr gut vom Seitenschweller in den Tiefträgerrahmen ein- und von diesem auf den Mitteltunnel weitergeleitet werden. Dadurch wird der Seitenschweller lokal verstärkt. Dies führt insbesondere bei einem Kraftwagen ohne B-Säule zu einer sehr hohen Steifigkeit seines Aufbaus bzw. seiner Karosserie.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens einer der Sitzquerträger ist auf einer der Mittelzone zugewandten Seite durch das in Fahrzeugquerrichtung innere Rahmenlängselement zumindest teilweise überdeckt. Vorzugsweise sind beide Sitzquerträger auf ihren jeweiligen, dem Mitteltunnel zugewandten Seiten durch das in Fahrzeugquerrichtung innere Rahmenlängselement zumindest teilweise überdeckt. Vorteilhafter Weise ist eine vollständige Überdeckung wenigstens einer, der dem Mitteltunnel zugewandten Seite, insbesondere beider Seiten, vorgesehen. Das innere Rahmenlängselement schützt somit insbesondere im Falle eines Seitenaufpralls den Mitteltunnel davor, dass die in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Sitzquerträger den Mitteltunnel beschädigen und diesen beispielsweise durchstanzen.
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Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn in einem durch den Mitteltunnel bereitgestellten Aufnahmeraum wenigstens eine elektrische Speichereinrichtung, insbesondere ein Hochvoltspeicher, angeordnet ist. Das innere Rahmenlängselement schützt somit auch die in dem Mitteltunnel angeordnete elektrische Speichereinrichtung vor unerwünschten Beschädigungen.
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Die elektrische Speichereinrichtung dient beispielsweise zur Versorgung wenigstens eines Elektromotors des Kraftwagens mit elektrischen Strom, wobei der Kraftwagen mittels des Elektromotors antreibbar ist. Bei dem Kraftwagen kann es sich somit um ein Hybrid-Fahrzeug oder um ein Elektrofahrzeug handeln. Bei dem Aufbau handelt es sich vorzugsweise um eine selbsttragende Karosserie für einen Personenkraftwagen.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Mitteltunnel durch eines der Bodenflächenelemente, insbesondere durch das untere Bodenflächenelement, gebildet. Mit anderen Worten ist der Mitteltunnel einstückig mit dem zugehörigen Bodenflächenelement ausgebildet. Dies führt zu einer besonders hohen Steifigkeit und Festigkeit des Fahrzeugbodens. Ferner können dadurch die Teileanzahl und die Kosten gering gehalten werden.
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In weiterer besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist auf einer dem Sitzträgerrahmen abgewandten Unterseite des Fahrzeugbodens wenigstens ein Überbrückungselement vorgesehen, welches an dem Sitzträgerrahmen angebunden ist und mittels welchem der Mitteltunnel überbrückt ist. Durch das Überbrückungselement ist ein sogenanntes Tunnelschubfeld geschaffen, über welches die unfallbedingten Lasten beim Seitenaufprall sehr gut in den Fahrzeugboden eingeleitet und insbesondere von dem Seitenschweller auf einen in Fahrzeugquerrichtung von dem Seitenschweller beabstandeten, weiteren Seitenschweller des Aufbaus übertragen werden können. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn sich in Fahrzeugquerrichtung an den Mitteltunnel ein weiterer Sitzträgerrahmen anschließt, welcher zumindest im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zum ersten Sitzträgerrahmen ist und wie der erste Sitzträgerrahmen ausgebildet sein kann. So können die unfallbedingten Lasten beim Seitenaufprall über den ersten Schweller, den ersten Sitzträgerrahmen, insbesondere dessen Sitzquerträger, den Mitteltunnel und das Schubfeld in den weiteren Sitzträgerrahmen eingeleitet und von dem weiteren Sitzträgerrahmen, insbesondere über dessen Sitzquerträger, auf den weiteren Seitenschweller übertragen werden. Dadurch kann die Fahrgastzelle vor unerwünschten Beschädigungen geschützt werden, was zu einem vorteilhaften Unfallverhalten und zu einer hohen Sicherheit für Insassen der Fahrgastzelle führt.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Sitzträgerrahmen mit den Bodenflächenelementen verklebt. Dadurch ist eine besonders feste sowie gewichtsgünstige Verbindung des Sitzträgerrahmens mit den Bodenflächenelementen verklebt.
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In weiterer, vorteilhafter Ausgestaltung sind die Sitzquerträger und die Rahmenlängselement zumindest im Wesentlichen aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere Aluminium, gebildet. Dadurch weist der Sitzträgerrahmen eine hohe Festigkeit sowie eine hohe Duktilität auf, was dem Unfallverhalten zuträglich ist.
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Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Sitzquerträger mit den Rahmenlängselementen verschweißt sind. Dadurch ist eine besonders feste Verbindung der Sitzquerträger mit den Rahmenlängselementen realisiert.
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Zur Darstellung einer besonders hohen Steifigkeit und eines geringen Gewichts des Fahrzeugbodens sind die Bodenflächenelemente vorzugsweise zumindest im Wesentlichen aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet. Bei dem faserverstärkten Kunststoff kann es sich beispielsweise um einen glas- und/oder aramid- oder kohlefaserverstärkten Kunststoff handeln.
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Dabei ist wenigstens eines der Bodenflächenelemente vorteilhafterweise mittels eines RTM-Verfahrens (RTM - Resin Transfer Moulding) ausgebildet, welches auch als Spritzpressen bezeichnet wird. Ebenso möglich ist es, dass wenigstens eines der Bodenflächenelemente mittels eines Nasspressverfahrens ausgebildet ist. Dadurch eine zeit- und kostengünstige Herstellung möglich. Auch ermöglicht dies eine bedarfsgerechte Ausgestaltung und Anpassung an den Betrieb oder bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung auftretende Belastungen.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind beide Bodenflächenelemente jeweils aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet, wobei eine erste Hauptfaserrichtung eines ersten der faserverstärkten Kunststoffe, aus welchem ein erstes der Bodenflächenelemente gebildet ist, zumindest im Wesentlichen schräg oder senkrecht zu einer zweiten Hauptfaserrichtung des zweiten faserverstärkten Kunststoffes, aus welchem das zweite Bodenflächenelement gebildet ist, verläuft.
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Mit anderen Worten weisen die Bodenflächenelemente hinsichtlich ihres jeweiligen faserverstärkten Kunststoffs zueinander schräg oder senkrecht verlaufende Hauptfaserrichtungen auf. Jedes der Bodenflächenelemente weist somit für sich vorteilhafte und insbesondere mechanische Eigenschaften wie eine hohe Festigkeit und Steifigkeit entlang einer jeweiligen Richtung auf. Diese jeweiligen Richtungen verlaufen nun schräg oder vorzugsweise senkrecht zueinander, so dass sich die entlang der jeweiligen Richtungen verlaufenden, vorteilhaften Eigenschaften der jeweiligen Bodenflächenelemente gegenseitig ergänzen. Dies bedeutet, dass sich die jeweiligen, zumindest im Wesentlichen isotropen Eigenschaften der jeweiligen Bodenflächenelemente gegenseitig zu zumindest im Wesentlichen anisotropen Eigenschaften des Fahrzeugbodens insgesamt ergänzen.
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Daraus folgt, dass der Fahrzeugboden sehr gute, insgesamt zumindest im Wesentlichen anisotrope, mechanische Eigenschaften wie eine besonders hohe Festigkeit und Steifigkeit aufweist, was mit einem sehr guten Unfallverhalten und einer sehr guten Fahrdynamik des Kraftwagens einhergeht.
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Wenigstens eines der Bodenflächenelemente, welches aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet ist, ist beispielsweise aus wenigstens einer Fasermatte bzw. einem Gelege gebildet, die mit dem entsprechenden und als Matrixwerkstoff zur Aufnahme der Fasern der Fasermatte fungierenden Kunststoff versehen ist. Bei der Fasermatte handelt es sich beispielsweise um ein umgeformtes Gelege, ein sogenanntes Preform, welches mit dem Kunststoff versehen ist. Ebenso möglich ist es, dass das wenigstens eine Bodenflächenelement aus einer Mehrzahl von Fasermatten bzw. Preforms gebildet ist, welche miteinander verbunden und mit dem Kunststoff versehen sind. Die Fasern der Fasermatte bzw. der Fasermatten sind zumindest teilweise in dem Kunststoff aufgenommen.
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Weisen die wenigstens zwei Fasermatten voneinander unterschiedliche Dicken auf, so sind dadurch wenigstens zwei voneinander unterschiedliche Wanddicken des zugehörigen Bodenflächenelements in jeweiligen, den Fasermatten zugeordneten Teilbereichen geschaffen. Auf diese Weise kann der Fahrzeugboden gezielt an auftretende Belastungen angepasst und mit einem geringen Gewicht ausgebildet werden.
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Zur bedarfsgerechten Ausgestaltung des Fahrzeugbodens ist es alternativ oder zusätzlich möglich, dass wenigstens eines der Bodenflächenelemente in einem ersten Teilbereich eine erste Wanddicke aufweist, welche größer ist als eine zweite Wanddicke in einem sich daran anschließenden zweiten Teilbereich, wobei die größere Wanddicke durch den Kunststoff gebildet ist. Die Dicke der Fasermatte oder der Fasermatten, aus der bzw. den das wenigstens eine Bodenflächenelement gebildet ist, kann dabei in den Teilbereichen wenigstens nahezu gleich sein.
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Des Weiteren ist es zusätzlich oder alternativ möglich, dass die größere Wanddicke im ersten Teilbereich des entsprechenden Bodenflächenelements durch ein Zusatzelement, insbesondere eine weitere Fasermatte bzw. ein Fasermattenstück, gebildet ist. Das Bodenflächenelement weist somit in dem ersten Teilbereich eine größere Anzahl an Fasermatten-Schichten auf als in einem sich daran anschließenden zweiten Teilbereich.
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Sind beispielsweise mehrere Fasermatten vorgesehen, aus welchen eines der Bodenflächenelemente gebildet ist, so können sich die Fasermatten in wenigstens einem Überlappungsbereich gegenseitig überlappen. In dem Überlappungsbereich sind somit wenigstens zwei Fasermatten-Schichten gebildet, so dass das Bodenflächenelement in dem Überlappungsbereich eine höhere Wanddicke aufweist als in wenigstens einem sich daran anschließenden, weiteren Teilbereich. Durch entsprechende Anordnung des Überlappungsbereichs kann das zugehörige Bodenflächenelement hinsichtlich seiner insbesondere mechanischen Eigenschaften bedarfsgerecht und belastungsangepasst hergestellt werden.
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Durch eine lokale Wanddickenerhöhung im Vergleich zu sich daran anschließenden, geringeren Wanddicken kann das entsprechende Bodenflächenelement lokal und bedarfsgerecht verstärkt und so an auftretende Belastungen angepasst werden. Eine solche, größere Wanddicke ist insbesondere im Bereich einer sich an den Fahrzeugboden anschließenden Stirnwand des Aufbaus vorgesehen, um so auch hohe unfallbedingte Lasten beispielsweise infolge eines Frontalaufpralls des Kraftwagens auf eine Barriere aufnehmen und in den Fahrzeugboden ableiten zu können. Vorzugsweise ist dabei wenigstens eines der Bodenflächenelemente, insbesondere das obere Bodenflächenelement, im Bereich der Stirnwand in Fahrzeughochrichtung nach oben verlaufend ausgebildet, um die Stirnwand abzustützen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist wenigstens einer der Sitzquerträger und/oder wenigstens eines der Rahmenlängselemente, insbesondere das in Fahrzeugquerrichtung äußere Rahmenlängselement, als Strangpressprofil ausgebildet. Das Strangpressprofil kann dabei eine oder mehrere Kammern aufweisen. Das Strangpressprofil ist insbesondere zeit- und kostengünstig herstellbar. Ferner ermöglicht es eine vorteilhafte Aufnahme und Abstützung von unfallbedingten Lasten.
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Durch die Ausgestaltung des äußeren Rahmenlängselements ist der korrespondierende Seitenschweller sehr gut lokal verstärkt. Vorzugsweise weist das äußere Rahmenlängselement auch eine Aufnahme für einen Gurtendbeschlag auf.
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Ist der Sitzträgerrahmen zumindest überwiegend, insbesondere vollständig, in dem Zwischenraum aufgenommen, so weist der Fahrzeugboden dadurch eine besonders hohe Steifigkeit auf. Ferner kann der Fahrzeugboden auf seiner Unterseite und/oder auf seiner Oberseite auf einer sehr großen Fläche besonders glatt ausgestaltet werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens ein weiteres Querträgerelement, insbesondere wenigstens zwei weitere Querträgerelemente, des Sitzträgerrahmens vorgesehen, welches mit den Rahmenlängselementen verbunden sind und durch welche der Sitzträgerrahmen verstärkt ist. Die weiteren Querträgerelemente können zumindest im Wesentlichen aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere Aluminium, gebildet und mit den Rahmenlängselementen verschweißt sein. Die weiteren Querträgerelemente ermöglichen eine sehr gute Abstützung von unfallbedingten Lasten und verstärken des Fahrzeugbodens effizient.
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Das wenigstens eine weitere Querträgerelement kann auf einfache und kostengünstige Weise zu den ersten Querträgerelementen hinzugefügt oder weggelassen werden, so dass dadurch der Sitzträgerrahmen an unterschiedliche Anforderungen, insbesondere hinsichtlich seiner Steifigkeit und seines Gewichts, angepasst werden kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen, oder auch in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 ausschnittsweise eine schematische Draufsicht eines Aufbaus eines Personenkraftwagens mit einem Fahrzeugboden, welcher eine Bodenunterschale und zwei Bodenoberschalen umfasst, die in Fahrzeughochrichtung übereinander und unter Ausbildung wenigstens eines jeweiligen Zwischenraums voneinander beabstandet angeordnet sind;
- 2 ausschnittsweise eine weitere schematische Draufsicht des Fahrzeugbodens gemäß 1, wobei die linke Bodenoberschale nicht und die rechte Bodenoberschale transparent dargestellt ist;
- 3 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht des Aufbaus gemäß den 1 und 2.
- 4 eine schematische Unteransicht des Fahrzeugbodens des Aufbaus gemäß den 1 bis 3;
- 5 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht des Aufbaus gemäß den 1 bis 3, wobei die rechte Bodenoberschale transparent und die linke Bodenoberschale nicht dargestellt ist;
- 6 ausschnittsweise eine weitere schematische Perspektivansicht des Aufbaus gemäß 5, wobei beide Bodenoberschalen transparent dargestellt sind;
- 7 eine schematische Perspektivansicht eines Sitzrahmenelements des Aufbaus gemäß den 1 bis 6;
- 8 eine schematische Unteransicht einer weiteren Ausführungsform des Fahrzeugbodens gemäß 4;
- 9 ausschnittsweise eine schematische Unteransicht des Aufbaus gemäß den 1 bis 8; und
- 10 ausschnittsweise eine weitere schematische Unteransicht des Aufbaus gemäß den 1 bis 9, wobei die Bodenunterschale transparent dargestellt ist.
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Die 1 zeigt einen Aufbau 10 für einen Personenkraftwagen. Vorliegend ist der Aufbau 10 als selbsttragende Karosserie des Personenkraftwagens ausgebildet. Wie in Zusammenschau mit den 2 bis 8 erkennbar ist, umfasst der Aufbau 10 einen Fahrzeugboden 12. Der Fahrzeugboden 12 umfasst eine zumindest im Wesentlichen flächige Bodenunterschale 14 sowie zwei zumindest im Wesentlichen flächige Bodenoberschalen 16, 18. Die Bodenoberschalen 16, 18 sind in Fahrzeughochrichtung oberhalb der Bodenunterschale 14 angeordnet und unter Ausbildung eines jeweiligen Zwischenraums 20, 22 zwischen der bezogen auf die Vorwärtsfahrtrichtung linken Bodenoberschale 16 und der Bodenunterschale 14 sowie zwischen der rechten Bodenoberschale 18 und der Bodenunterschale 14 voneinander beabstandet angeordnet.
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Dabei ist die Bodenunterschale 14 aus einem faserverstärkten Kunststoff mittels eines RTM-Verfahrens ausgebildet, während die zumindest im Wesentlichen spiegelsymmetrischen Bodenoberschalen 16, 18 aus einem faserverstärkten Kunststoff mittels eines Nasspressverfahrens hergestellt sind. Der Fahrzeugboden 12 weist dadurch ein besonders geringes Gewicht auf und ist sehr steif und fest Bei dem faserverstärkten Kunststoff kann es sich beispielsweise um einen kohlefaserverstärkten Kunststoff handeln.
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Durch die Bodenunterschale 14 ist ein Mitteltunnel 24 gebildet, welcher sich in Fahrzeughochrichtung nach oben erstreckt und durch welchen ein Aufnahmeraum 26 bereitgestellt ist. Der Aufnahmeraum 26 dient zur Aufnahme wenigstens einer elektrischen Speichereinrichtung, insbesondere eines Hochvoltspeichers. Mittels der elektrischen Speichereinrichtung ist wenigstens ein Elektromotor des Personenkraftwagens mit elektrischem Strom versorgbar.
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Der Personenkraftwagen ist mittels des Elektromotors antreibbar. Bei dem Personenkraftwagen kann es sich somit um ein Hybrid-Fahrzeug oder um ein Elektrofahrzeug handeln.
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Die Bodenoberschalen 16, 18 sind wenigstens bereichsweise mit der Bodenunterschale 14 verklebt. Dadurch ist eine besonders feste sowie akustisch vorteilhafte Verbindung geschaffen. Wie insbesondere der 6 zu entnehmen ist, sind die Bodenoberschalen 16, 18 mit dem Mitteltunnel 24 verklebt.
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In den jeweiligen Zwischenräumen 20, 22 sind nun jeweilige Strukturbauteile 30 zumindest bereichsweise aufgenommen. Bei den Strukturbauteilen 30 handelt es sich um jeweils um einen in der 7 dargestellten Sitzträgerrahmen 32, welcher Sitzquerträger 34 umfasst, die sich zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstrecken. Die Sitzquerträger 34 dienen zur Befestigung jeweiliger Fahrzeugsitze.
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Der Sitzträgerrahmen 32 umfasst ferner sich zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Rahmenlängselemente 36, welche in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandet angeordnet und über die Sitzquerträger 34 miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten sind die Sitzquerträger 34 beidenends jeweils mit den Rahmenlängselementen 36 verbunden. Die Sitzquerträger 34 und die Rahmenlängselemente 34 sind zumindest im Wesentlichen aus Aluminium gebildet und miteinander verschweißt. Dabei sind das in Fahrzeugquerrichtung von dem Mitteltunnel 24 beabstandete, äußere Rahmenlängselement 36 sowie die Sitzquerträger 34 als Strangpressprofile ausgebildet. Das jeweiligen, in Fahrzeugquerrichtung äußeren Rahmenlängselemente 36 dienen zur lokalen Verstärkung jeweiliger Seitenschweller des Aufbaus 10, insbesondere gegen unfallbedingte Lasten bei einem Seitenaufprall.
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Zudem umfasst der Sitzträgerrahmen 32 optionale Querträger 38, welche ebenso beidenends mit den Rahmenlängselementen 36 verbunden, insbesondere verschweißt, sind. Die optionalen Querträger 38 sind zumindest im Wesentlichen aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Aluminium, gebildet und vorzugsweise Strangpressprofile.
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Durch die Verbindung der jeweiligen Sitzquerträger 34, der Rahmenlängselemente 36 und der optionalen Querträger 38 ist ein Rahmenmodul in Form des jeweiligen Sitzträgerrahmens 32 gebildet, welches auf einfache Weise während der Montage gehandhabt und als Modulbauteil mit dem Fahrzeugboden 12 verbunden werden kann. Dazu wird der Sitzträgerrahmen 32 mit der Bodenunterschale 14 sowie mit der zugehörigen Bodenoberschale 16, 18 verklebt.
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Wie der 6 zu entnehmen ist, erstrecken sich die Bodenoberschalen 16, 18 vorliegend lediglich bis zum in Fahrzeuglängsrichtung hinteren Sitzquerträger 34. Dies hält das Gewicht des Aufbaus 10 gering. Es versteht sich, dass sich die Bodenoberschalen 16, 18 auch bis oder über den in Fahrzeuglängsrichtung hinteren Querträger 38 erstrecken können, so dass die Sitzträgerrahmen 32 vollständig in den jeweiligen Zwischenräumen 20, 22 aufgenommen sind. Die Bodenoberschalen 16, 18 können sich auch vollständig bis zu einem hinteren, sogenannten Fersenelement 43 des Fahrzeugbodens 12 erstrecken, um die Sitzträgerrahmen 32 vollständig zu überdecken.
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Die zumindest teilweise Anordnung der Sitzträgerrahmen 32 in den Zwischenräumen 20, 22 ermöglicht die Darstellung einer besonders glatten Unterseite 40 sowie einer besonders glatten Oberseite 42 des Fahrzeugbodens 12. Insbesondere die glatte Unterseite 40 führt zu einer sehr guten Aerodynamik des Personenkraftwagens. Auch können dadurch unerwünschte Geräusche infolge von Luftverwirbelungen vermieden werden. Die glatte Ausgestaltung der Oberseite 42 ist insofern vorteilhaft, als dadurch Innenverkleidungsteile zum Verkleiden des Fahrzeugbodens 12 hinsichtlich ihrer Geometrie einfach und somit zeit- und kostengünstig hergestellt werden können.
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Ein weiterer Vorteil des Fahrzeugbodens 12 ist, dass sich die jeweiligen, zumindest im Wesentlichen isotropen Eigenschaften der Bodenunterschale 14 und der Bodenoberschalen 16, 18 gegenseitig zu zumindest im Wesentlichen anisotropen Eigenschaften des gesamten Fahrzeugbodens 12 ergänzen. Dazu erstreckt sich eine jeweilige, erste Hauptfaserrichtung des faserverstärkten Kunststoffes der Bodenoberschalen 16, 18 zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung), während sich eine zweite Hauptfaserrichtung des faserverstärkten Kunststoffes der Bodenunterschale 14 senkrecht dazu zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) erstreckt. Dies führt zu einer besonders hohen Steifigkeit und Festigkeit des Fahrzeugbodens 12. Die erste Hauptfaserrichtung in Fahrzeuglängsrichtung führt zu einem vorteilhaften Unfallverhalten insbesondere bei einem Frontalaufprall, während die zweite Hauptfaserrichtung in Fahrzeugquerrichtung insbesondere bei einem Seitenaufprall vorteilhaft für das Unfallverhalten ist.
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Die Bodenunterschale 14 ist beispielsweise aus einer Mehrzahl von miteinander verbundenen Fasermatten bzw. vorgeformter Gelege, sogenannten Preforms, gebildet. Dabei können sich die Fasermatten hinsichtlich ihrer jeweiligen Dicken voneinander unterscheiden. Dadurch ist es möglich, dass die Bodenunterschale 14 in einem bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung vorderen Bereich 44 eine größere Wanddicke aufweist als in einem sich daran anschließenden, hinteren Bereich 46.
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Wie die 8 zeigt, ist es zusätzlich oder alternativ möglich, unterschiedliche Wanddicken der Bodenunterschale 14 durch unterschiedliche Fasermatten-Schichten darzustellen. In dem vorderen Bereich 44 sind dabei zwei, in gegenseitiger Überdeckung angeordnete Fasermatten und somit zweit Fasermatten-Schichten vorgesehen, während in sich daran anschließenden, übrigen Teilbereichen der Bodenunterschale 14 z.B. lediglich eine Fasermatte und entsprechend lediglich eine Fasermatten-Schicht vorgesehen sind. Dadurch ist die Bodenunterschale 14 hinsichtlich ihrer insbesondere mechanischen Eigenschaften bedarfsgerecht auszugestalten. Das Prinzip der unterschiedlichen Wanddicken kann auch auf die Bodenoberschalen 16, 18 angewendet werden.
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Vorteilhafterweise weist die Bodenunterschale insbesondere in einem Übergangsbereich vom Mitteltunnel 24 an die Stirnwand 48 größere Wanddicken als in wenigstens einem, sich daran anschließenden Teilbereich auf, da insbesondere dort sehr hohe, unfallbedingte Lasten auftreten können.
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Wie insbesondere der 3 zu entnehmen ist, ist die Bodenunterschale 14 in dem vorderen Bereich 44 in Fahrzeughochrichtung nach oben gezogen, wodurch eine Stirnwand 48 des Aufbaus 10 in Fahrzeuglängsrichtung an der Bodenunterschale 14 abgestützt ist. So können unfallbedingte Lasten insbesondere bei einem Frontalaufprall des Personenkraftwagens von der Stirnwand 48 in den Fahrzeugboden 12 abgeleitet werden, so dass eine unerwünschte Beschädigung der Fahrgastzelle vermieden ist.
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Wie den 9 und 10 zu entnehmen ist, umfasst der Aufbau 10 ein Überbrückungselement 50. Das Überbrückungselement 50 ist auf der den Sitzträgerrahmen 32 abgewandten Unterseite 40 der Bodenunterschale 14 angeordnet und bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung beidenends an den Sitzträgerrahmen 32 angebunden. Dazu umfasst die Bodenschale 14 beispielsweise Durchgangsöffnungen, über die das Überbrückungselement 50 mit den beiden Sitzträgerrahmen 32 verschraubt ist. Wie den 9 und 10 ferner zu entnehmen ist, ist der Mitteltunnel 24 bzw. sein Aufnahmeraum 26 in Fahrzeuglängsrichtung teilweise und in Fahrzeugquerrichtung vollständig durch das Überbrückungselement 50 überdeckt. Mit anderen Worten ist der Mitteltunnel 24 in Fahrzeugquerrichtung überbrückt.
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Das Überbrückungselement 50 stellt ein so genanntes Tunnelschubfeld bereit, über welches unfallbedingte Lasten bei einem Seitenaufprall von einem der Seitenschweller über den auf dessen Seite angeordneten und sich in Fahrzeugquerrichtung an diesen Seitenschweller anschließenden Sitzträgerrahmen 32 an den anderen Sitzträgerrahmen 32 und den sich in Fahrzeugquerrichtung daran anschließenden anderen Seitenschweller übertragen und so in Fahrzeugquerrichtung durchgeschaltet werden können. Dies führt zu einem effektiven und effizienten Schutz der Fahrgastzelle.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Aufbau
- 12
- Fahrzeugboden
- 14
- Bodenunterschale
- 16
- Bodenoberschale
- 18
- Bodenoberschale
- 20
- Zwischenraum
- 22
- Zwischenraum
- 24
- Mitteltunnel
- 26
- Aufnahmeraum
- 30
- Strukturbauteil
- 32
- Sitzträgerrahmen
- 34
- Sitzquerträger
- 36
- Rahmenlängselement
- 38
- Querträger
- 40
- Unterseite
- 42
- Oberseite
- 43
- Fersenelement
- 44
- vorderer Bereich
- 46
- hinterer Bereich
- 48
- Stirnwand
- 50
- Überbrückungselement
