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Die Erfindung betrifft eine Bodenanlage für einen Personenkraftwagen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus dem Karosseriebau von Personenkraftwagen sind allgemein Bodenanlagen bekannt, bei welchen jeweilige, sich innenseitig eines zugeordneten Vorderrades erstreckende Längsträger mit einem jeweiligen hinteren, in Fahrzeuglängsrichtung von vorne innen nach hinten außen verlaufenden Längenbereich in einen korrespondierenden Seitenschweller übergehen. Zwischen den Seitenschwellern erstreckt sich üblicher Weise eine Mehrzahl von Querträgern in Fahrzeugquerrichtung, welche mit den Seitenschwellern rahmenartig verbunden sind. Darüber hinaus ist es von Elektro- oder Hybridfahrzeugen bekannt, dass durch den Querträger ein dahinter liegender Aufnahmebereich für wenigstens eine Batterie nach vorne hin begrenzt ist, welche üblicherweise als sogenannte Hochvoltbatterie ausgebildet ist, mit der ein Elektromotor zum Antrieb des Fahrzeugs mit Strom versorgt wird. Eine solche Hochvoltbatterie stellt gegenüber einer Bordnetzbatterie eine wesentlich höhere elektrische Spannung bereit, und ist demzufolge ein relativ großes und wichtiges Bauteil des Personenkraftwagens, welches vor übermäßigen Beschädigungen geschützt werden muss.
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Die
DE 10 2010 045 695 A1 offenbart hierzu eine Vorrichtung zur Vermeidung oder Verminderung einer kollisionsbedingten Verschiebung eines in einem Motorraum eines Fahrzeugs angeordneten Bauteils. Das Bauteil ist als Batterie ausgebildet. Zwischen einer Stirnwand des Fahrzeugs und der im Motorraum angeordneten Batterie ist ein vertikal verlaufendes Abstützelement angeordnet, mittels welchem die Verschiebung der Batterie im Kollisionsfall zumindest verringert ist.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bodenanlage zu schaffen, welche bei einem Frontalaufprall verbesserte Eigenschaften aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Bodenanlage 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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Um eine Bodenanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einem Frontalaufprall verbesserte Eigenschaften aufweist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zwischen dem Längenbereich des jeweiligen Längsträgers und dem Querträger wenigstens eine Versteifungsstrebe über Eck angeordnet ist. Der jeweilige Längsträger kann sich somit bei einer Frontalkollision des Personenkraftwagens auf eine Barriere beziehungsweise einen Unfallgegner über die Versteifungsstrebe am Querträger abstützen. Hierdurch kann die Intrusionstiefe des Längsträgers in das Fahrzeug, und im Besonderen in die Fahrgastzelle, insbesondere bei einem Frontalaufprall mit geringer Breitenüberdeckung, gering gehalten werden. Darüber hinaus dient die Versteifungsstrebe zur Beeinflussung der Karosserieverformung des Personenkraftwagens während dieses Lastfalls, so dass Intrusionen verhindert beziehungsweise so klein als möglich gehalten werden können. Insbesondere kann die Karosserieverformung mittels der Versteifungsstrebe derart beeinflusst werden, dass beispielsweise eine als Gussbauteil ausgebildete Instrumententafel des Personenkraftwagens vor zu großen Deformationen geschützt wird. In der Folge kann so auch eine seitliche Verlagerung des Lenkrads und eines in das Lenkrad integrierten Airbags vermieden werden. Mittels der Strebe kann somit bei einem Frontalaufprall Energie aufgenommen werden. Darüber hinaus können Bauteile wie beispielsweise einer Fahrstabilitätseinrichtung des Personenkraftwagens und ein Hauptbremszylinder davon abgehalten werden, als Block in dahinter liegende Elemente der Fahrzeugstruktur oder andere Komponenten geschoben zu werden.
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Besonders wirksam ist die Versteifungsstrebe dabei zum Schutz einer hinter dem Querträger angeordneten Batterie. Insbesondere kann dabei ein Eindringen des Längsträgers oder anderer Bauteile in den Aufnahmeraum der Batterie vermieden werden. Dieser Schutz der Batterie ist dabei mittels der Bodenanlage auf besonders bauraumgünstige Weise darstellbar, da die Versteifungsstrebe den ohnehin zur Verfügung stehenden Raum zwischen dem Längenbereich des Längsträgers und dem Querträger nutzt. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Versteifungsstrebe in einem in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne durch den Längenbereich und nach hinten durch den Querträger begrenzten Bereich angeordnet ist.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Versteifungsstrebe als Hohlprofil ausgebildet. Hierdurch können eine besonders hohe Steifigkeit sowie gleichzeitig ein besonders geringes Gewicht der Versteifungsstrebe realisiert werden. Die Versteifungsstrebe ist dabei beispielsweise als Rohrprofil ausgebildet und weist einen zumindest im Wesentlichen kreisrunden Hohlquerschnitt auf. Alternativ dazu kann die Versteifungsstrebe auch als Kastenprofil mit einem zumindest im Wesentlichen mehreckigen, vorzugsweise viereckigen Hohlquerschnitt ausgebildet sein.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn sich die Versteifungsstrebe orthogonal zum Längenbereich von diesem weg hin zum Querträger erstreckt. Die Versteifungsstrebe verläuft somit beispielsweise bei einem Unfällen mit geringer Überdeckung zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einem über den Längsträger verlaufenden Kraftpfad, so dass übermäßige Intrusionen des Längsträgers in Richtung nach hinten, insbesondere in Richtung der Batterie, vermieden werden können.
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Zur Realisierung eines besonders steifen Verbands aus Längsträger und Querträger ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass neben der Versteifungsstrebe ein Verstärkungselement vorgesehen ist, welches in einem Eck- beziehungsweise Winkelbereich zwischen dem Querträger und dem Längenbereich des Längsträgers befestigt ist. Somit ist insbesondere der Eckbereich zwischen dem Längsträger und dem Querträger verstärkt, so dass unfallbedingte Rückverlagerungen des Längsträgers, beispielsweise in Richtung der Batterie, sowie damit einhergehende Intrusionen vermieden oder gering gehalten werden können.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Verstärkungselement eine flächige Erstreckung aufweist. Mit anderen Worten ist das Verstärkungselement als Flächenelement beispielsweise in Form eines Verstärkungsbleches ausgebildet. Hierdurch kann der Eckbereich besonders bauraumgünstig verstärkt werden. Dabei können zur Versteifung auf einfache Weise Sicken oder dergleichen vorgesehen werden.
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Weiter vorteilhaft ist es, wenn das Verstärkungselement außerdem mit dem zugeordneten Seitenschweller verbunden ist. Das Verstärkungselement ist somit nicht nur am Längsträger in dessen Längenbereich und am Querträger, sondern auch am in Fahrzeugquerrichtung außerhalb des Längsträgers und des Querträgers angeordneten Seitenschweller abgestützt, so dass ein besonders steifer Verband beispielsweise zum Schutz der Batterie geschaffen ist.
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Schließlich sieht eine vorteilhafte Ausführung vor, dass der Verlauf der Versteifungsstrebe und/oder des Verstärkungselements zumindest im Wesentlichen horizontal ist. Hierdurch lassen sich besonders günstige Kraftpfade zwischen dem Längenbereich des Längsträgers und dem Querträger bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung ausbilden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
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1 eine ausschnittsweise schematische und perspektivische Unteransicht auf einen Personenkraftwagen, mit einer Bodenanlage gemäß einer ersten Ausführungsform mit jeweiligen, sich innenseitig eines zugeordneten Vorderrades erstreckenden Längsträgern, welche mit einem jeweiligen hinteren, in Fahrzeuglängsrichtung von vorne innen nach hinten außen verlaufenden Längenbereich in einen korrespondierenden Seitenschweller übergehen, zwischen welchen sich ein in Fahrzeugquerrichtung erstreckender Querträger befestigt ist, wobei zwischen dem Längenbereich des jeweiligen Längsträgers und dem Querträger eine Versteifungsstrebe sowie daneben ein jeweiliges Verstärkungselement über Eck angeordnet sind, und wobei durch den Querträger ein dahinter liegender Aufnahmebereich für wenigstens eine Batterie nach vorne hin begrenzt ist; und in
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2 eine ausschnittsweise schematische und perspektivische Unteransicht des Personenkraftwagens mit der Bodenanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen und perspektivischen Unteransicht eine Bodenanlage 38 eines Personenkraftwagen. Der Personenkraftwagen ist vorliegend als Elektrofahrzeug oder als Hybrid-Fahrzeug ausgebildet und umfasst zum Antrieb demzufolge wenigstens eine in 1 nicht erkennbare elektrische Maschine, welche als Traktionsmaschine ausgebildet ist.
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Zum Versorgen der Traktionsmaschine mit elektrischer Energie umfasst der Personenkraftwagen eine Batterie in Form einer Hochvoltbatterie 10. Um die äußeren Abmessungen des Personenkraftwagens besonders gering zu halten, gleichzeitig einen besonders großen Innenraum sowie eine besonders hohe Speicherkapazität der Hochvoltbatterie 10 zu realisieren, ist diese im Bereich der Bodenanlage 38 unterhalb eines Fahrzeugbodens 12 angeordnet. Hierdurch kann die Hochvoltbatterie 10 große Außenabmessungen aufweisen, ohne den Innenraum zu beeinträchtigen, insbesondere zu verkleinern.
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Die Hochvoltbatterie 10 ist in einem Aufnahmebereich 14 angeordnet, welcher in Fahrzeugquerrichtung nach außen von voneinander beabstandeten Seitenschwellern 16 begrenzt ist. In 1 ist dabei lediglich der in Vorwärtsfahrtrichtung linke Seitenschweller 16 erkennbar. Die Hochvoltbatterie 10 ist dabei beispielsweise über jeweilige, seitliche Halteelemente an den Seitenschwellern 16 angebunden. In Fahrzeuglängsrichtung nach vorne hin ist der Aufnahmebereich 14 durch einen sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Querträger 18 begrenzt, welcher seinerseits an den Seitenschwellern 16 befestigt ist. Auch nach hinten hin kann der Aufnahmebereich 14 durch einen an den Seitenschweller 16 befestigten, hier nicht erkennbaren Querträger begrenzt sein. Somit ergibt sich durch die Seitenschweller 16 und die Querträger 18 eine umlaufende, rahmenartige Begrenzung beziehungsweise einen rahmenartigen Aufnahmebereich 14 für die Batterie 10.
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Von der Bodenanlage 38 der Personenkraftwagenkarosserie ist auch ein linker Längsträger 20 einer unteren Hauptlängsträgerebene erkennbar. Der Längsträger 20 weist einen ersten Längenbereich 22 auf, welcher in Fahrzeuglängsrichtung vor dem Querträger 18 angeordnet ist und sich in Fahrzeuglängsrichtung von hinten außen nach vorne innen zur Fahrzeugmitte hin erstreckt. In Fahrzeuglängsrichtung nach vorne schließt sich an den ersten Längenbereich 22 ein zweiter Längenbereich 24 des Längsträgers 20 an, welcher sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung gerade und innenseitig eines zugeordneten Vorderrades 28 einer Vorderachse 26 erstreckt. Ein spiegelsymmetrisch identischer Längsträger 20 ist auf der rechten Fahrzeugseite vorgesehen.
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In 1 ist auch eine Hinterachse 30 des Personenkraftwagens ausschnittsweise erkennbar. Die Hinterachse 30 umfasst Hinterräder, von denen in 1 ein linkes Hinterrad 32 erkennbar ist. Die Hinterräder 32 sind über einen Hilfsrahmen 34 an die Karosserie angebunden. Darüber hinaus ist ein Torsionsstab 36 der Hinterachse 30 erkennbar.
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Wir nun aus 1 erkennbar ist, umfasst die Bodenanlage 38 zum Schutz vor Frontalkollisionen jeweilige seitliche dabei Versteifungsstreben 40, wobei auch hier lediglich die linke Versteifungsstrebe 40 erkennbar ist. Diese ist dabei einerseits am Querträger 18 und andererseits am Längsträger 20 in dessen Längenbereich 22 abgestützt und befestigt. Die Versteifungsstrebe 40 erstreckt sich im Wesentlichen horizontal vom Längenbereich 22 weg hin zum Querträger 18 und verläuft dabei im Wesentlichen orthogonal zum Längenbereich 22. Somit erstreckt sich die Versteifungsstrebe 40 auch orthogonal zu einem Lastpfad, welcher sich bei einem Frontalaufprall über den Längenbereich 22 ausbildet. Die jeweilige, zwischen dem Längsträger 20 und dem dahinterliegenden Querträger 18 angeordnete Versteifungsstrebe 40 ist vorzugsweise derart ausgeführt, dass sie schlagartig insbesondere durch Ausknicken versagt, wenn eine durch den Frontalaufprall bewirkte, unfallbedingte Kraftbeaufschlagung der Versteifungsstrebe 40 eine vorgebbare Grenzkraft erreicht beziehungsweise überschreitet. Hierdurch können Beschädigungen beziehungsweise Überbeanspruchungen von in Fahrzeuglängsrichtung hinter der Bodenanlage 38 angeordneten Strukturen vermieden werden.
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Die Bodenanlage 38 umfasst auch jeweilige, zusätzlich zu den Versteifungsstreben vorgesehene Verstärkungselemente in Form von Verstärkungsblechen, von denen in 1 das linke Verstärkungsblech 42 zu erkennen ist. Das Verstärkungsblech 42 ist in einem durch den Längsträger 20 und den Querträger 18 begrenzten Eckbereich 44 angeordnet und am Längsträger 20 in dessen Längenbereich 22, am Querträger 18 sowie am in Fahrzeugquerrichtung außerhalb des Längsträgers 20 und des Querträgers 18 angeordneten Seitenschweller 16 abgestützt. Hierdurch ist der Eckbereich 44 verstärkt.
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Das Verstärkungsblech 42 beziehungsweise das Verstärkungselement ist vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet. Wie aus 1 erkennbar ist, ist das Verstärkungsblech 42 als Flächenelement ausgebildet und weist demzufolge eine zumindest im Wesentlichen flächige Erstreckung auf. Um dennoch eine besonders hohe Steifigkeit des Verstärkungsblechs zu realisieren, ist das Verstärkungsblech 42 als verprägtes Verstärkungsblech ausgebildet.
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Die Versteifungsstrebe 40 ist beispielsweise als Hohlprofil ausgebildet und/oder aus einem metallischen Werkstoff hergestellt. Somit weist die Versteifungsstrebe 40 vorzugsweise einen in Umfangsrichtung geschlossenen Hohlquerschnitt auf. Gemäß 1 ist die Versteifungsstrebe 40 als Rohr beziehungsweise als Rohrprofil ausgebildet und weist einen zumindest im Wesentlichen kreisrunden, geschlossenen Hohlquerschnitt auf. Alternativ dazu kann die Versteifungsstrebe 40 als verprägtes Blechbauteil ausgebildet sein.
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Die jeweilige Versteifungsstrebe 40 und das jeweilige Verstärkungsblech 42 dienen dazu, bei einem Frontalaufprall Kräfte gezielt aufzunehmen und eine Blockbildung von Bauteilen, die in Fahrzeuglängsrichtung vor der Hochvoltbatterie 10 angeordnet sind, zu verhindern beziehungsweise zu vermeiden, so dass in Fahrzeuglängsrichtung vor der Hochvoltbatterie 10 angeordnete Bauteile wie beispielsweise ein in 1 erkennbarer Hauptbremszylinder 46 des Personenkraftwagens als Block nicht in dahinter angeordnete Strukturen und die Hochvoltbatterie 10 geschoben werden. Hierdurch kann auch die Gefahr von aus einer solchen Blockbildung resultierenden, übermäßigen Beschädigungen der Hochvoltbatterie 10 vermieden oder zumindest gering gehalten werden.
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Die jeweilige Versteifungsstrebe 40 und das jeweilige Verstärkungsblech 42 dienen außerdem dazu, bei einer auch als small-overlap-Unfall bezeichneten Kollision, also einer Frontalkollision des Kraftwagens mit einem beispielsweise fest stehenden Hindernis oder einem entgegen kommenden Fahrzeug mit geringer Breitenüberdeckung die Intrusionstiefe in das Fahrzeug zu reduzieren sowie die Karosserieverformung während dieses Lastfalls gezielt zu beeinflussen. Durch die Abstützung des Längsträgers 20 in dessen Längenbereich wird somit auch ein Eindringen des Längsträgers 20 in die Fahrgastzelle verhindert und die Verformungscharakteristik der Fahrgastzelle so beeinfluss, dass bei deiner Frontalkollision beispielsweise die als Gussbauteil ausgebildete Instrumententafel nicht bricht, was zu einer seitlichen Verlagerung des Lenkrads und somit auch des integrierten Airbags führen würde. Da diese Maßnahmen unabhängig vom Schutz der Hochvoltbatterie 10 zu sehen sind, kann die vorliegende Bodenanlage 28 demzufolge auch bei anderen, nicht elektrisch angetriebenen Fahrzeugen zum Einsatz kommen.
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2 zeigt den Personenkraftwagen mit der Bodenanlage 38 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich insbesondere dahingehend von der ersten Ausführungsform, dass die Versteifungsstrebe 40 einen offenen oder vorzugsweise geschlossenen und zumindest im Wesentlichen rechteckigen Hohlquerschnitt aufweist. Hierzu kann die Versteifungsstrebe 40 beispielsweise als verprägtes Blechbauteil ausgebildet sein. Dabei kann die Versteifungsstrebe 40 beispielsweise als offenes oder geschlossenes Kastenprofil ausgebildet sein.
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Gemäß der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform weist die Versteifungsstrebe 40 einen zumindest im Wesentlichen geraden Verlauf auf. Alternativ dazu ist auch ein abgewinkelter beziehungsweise gekrümmter Verlauf denkbar. Darüber hinaus kann die Versteifungsstrebe 40 auch derart angeordnet sein, dass sie mit dem Längenbereich 22 des Längsträgers 20 einen von 90° unterschiedlichen Winkel einschließt.
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Mittels der Versteifungsstrebe 40 kann auch hier der Längsträger 20, insbesondere bei einer Frontalkollision mit geringer Überdeckung mit dem Kollisionspartner, am Querträger 18 abgestützt werden. Die Versteifungsstrebe 40 wirkt hierbei als Druckstrebe, so dass unfallbedingte Rückverlagerungen des Längsträgers 20 insbesondere in Richtung der Hochvoltbatterie 10 vermieden oder gering gehalten werden können. Durch die Abstützung des Längsträgers 20 in seinem Längenbereich 22 wird ein Eindringen des Längsträgers 20 in die Fahrgastzelle des Personenkraftwagens verhindert oder zumindest gering gehalten. Ferner wird auch hier die Verformungscharakteristik der Fahrgastzelle mittels der Versteifungsstrebe 40 und mittels des Verstärkungsblechs 42 so beeinflusst, dass bei einem Frontalaufprall, insbesondere mit geringer Breitenüberdeckung, eine als Gussbauteil ausgebildete Instrumententafel des Personenkraftwagens nicht bricht. Dadurch kann auch eine aus einem Brechen der Instrumententafel gegebenenfalls resultierende, seitliche Verlagerung des Lenkrads und eines in das Lenkrad integrierten Airbags des Personenkraftwagens vermieden werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010045695 A1 [0003]
