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Die Erfindung betrifft eine Verstärkung für einen Mitteltunnel eines Personenkraftwagens gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 10 2009 005 759 A1 ist bereits eine Verstärkung bekannt, bei welcher ein Verstärkungselement in Form einer sogenannten Tunnelstrebe vorgesehen ist, mittels welcher der nach unten hin offene Mitteltunnel unterseitig eines Fahrzeugbodens überbrückt ist. Derartige Tunnelstreben werden beispielsweise zum Erhalt der Hauptbodenstruktur, insbesondere bei einem seitlichen Anprall des Kraftwagens eingesetzt, um hierdurch jeweilige, seitlich des Mitteltunnels angeordnete Strukturbereiche des Fahrzeugbodens gegenseitig abzustützen.
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Eine gattungsbildende Verstärkung geht aus der
DE 10 2010 021 994 A1 hervor. Diese weist eine dreigeteilte Querträgeranordnung auf, umfassend einen oberen Querträger, welcher durchgehend zwischen beidseitigen Seitenschwellerbereichen unter Einbeziehung einer oberen, einen Mitteltunnel überbrückende Tunnelbrücke verläuft. Ferner ist ein unterer Querträger vorgesehen, welcher aus einem linksseitigen Querträgerteil und einem rechtsseitigen Querträgerteil ausgebildet ist, die unterhalb des oberen Querträgers links- bzw. rechtsseitig des Mitteltunnels angeordnet sind. Zu beiden Seiten des Mitteltunnels werden jeweils mit einem unteren Querträgerteil, einem zugeordneten vertikalen Verbindungsprofil und einem zugeordneten oberen Querträgerbereich sowie über die Anbindung des oberen Querträgers und der Querträgerteile an Seitenschweller jeweils eine Ringstruktur gebildet, wobei die beidseitigen Ringstrukturen über die Tunnelbrücke als Verstärkung verbunden sind. Der Mitteltunnel selbst ist nach unten hin offen und weist selbst keine separate Verstärkung auf.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine noch bessere Versteifung beziehungsweise Verstärkung der Kraftwagenkarosserie, insbesondere im hinteren Teil der Bodenstruktur des Fahrzeugbodens zu erreichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verstärkung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
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Um eine Verstärkung der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welcher sich eine zusätzliche Aussteifung der Kraftwagenkarosserie insbesondere im hinteren Bereich der Bodenstruktur des Fahrzeugbodens realisieren lässt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Verstärkungselement als außenumfangsseitig den Mitteltunnel umgebendes Bogenelement ausgebildet und an einem Querträger angeordnet ist, dass das Bogenelement einen Bogenbereich aufweist, durch welchen gemeinsam mit einem korrespondierenden Wandbereich des Querträgers und der Oberseite des Mitteltunnels ein entsprechendes, außenumfangseitig den Mitteltunnel an der Oberseite umgebendes Hohlprofil ausgebildet ist. Hierdurch wird die Tunnelstruktur des Mitteltunnels, welche üblicherweise nach unten geöffnet ausgebildet ist, von der Oberseite beziehungsweise Außenseite her lokal verstärkt beziehungsweise versteift. Dadurch können ein Kollabieren und insbesondere ein Aufreißen beispielsweise der Schnittstelle des Hauptbodens zum Heckwagen in Crashfällen und ohne nennenswerten beziehungsweise übermäßigen Materialeinsatz vermieden werden. Des Weiteren wird durch diese Aussteifung eine Verbesserung des NVH-Verhaltens, also des Geräusch-, Vibrations- und Rauheitsverhalten der Kraftwagenkarosserie, erzielt. Unter Bogenelement wird dabei insbesondere die außenumfangsseitige Umgrenzung des Mitteltunnels verstanden. Es ist klar, dass das Verstärkungselement gegebenenfalls auch mehreckig ausgebildet sein kann.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich dabei als vorteilhaft gezeigt, wenn zusätzlich zu dem Bogenelement die Verstärkung eine den Mitteltunnel unterseitig des Fahrzeugbodens überbrückende Tunnelstrebe umfasst. Somit bildet das Bogenelement, welches auch als Torsionsbogen bezeichnet wird, gemeinsam mit der unterseitig des Fahrzeugbodens angeordneten Tunnelstrebe einen Torsionsring, welcher entsprechende Torsionsmomente im Tunnelbereich besonders günstig aufnehmen kann und zur Verbesserung des Unfallverhaltens oder auch zur Verbesserung des NVH-Verhaltens der Kraftwagenkarosserie in optimaler Weise beiträgt.
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Bei dem Querträger handelt es sich vorzugsweise um einen hinteren Sitzquerträger, welcher allgemein auch als Querträger-Fondsitz bezeichnet wird. Dieser ermöglicht gemeinsam mit dem Bogenelement und gegebenenfalls mit der Tunnelstrebe eine optimale Kräfte- und Momentenaufnahme im hinteren Teil des Kraftwagenrohbaus, also im Übergang zwischen Hauptboden- und Hinterwagenbereich der Bodenstruktur.
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Das mittels des Bogenbereichs des Verstärkungselements gebildete Hohlprofil ermöglicht eine besonders günstige Verstärkung beziehungsweise Versteifung. Der Bogenbereich ist dabei mit dem Querträger derart verbunden, dass sich das gewünschte Hohlprofil ausbildet. Somit wird durch das Bogenelement und den Querträger ein außenumfangsseitig den Mitteltunnel an der Oberseite umgebendes Hohlprofil erreicht, welches besonders stabil ist und dementsprechend hohe Kräfte und Momente aufnehmen kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das Verstärkungselement als Blechumformteil ausgebildet ist. Ein derartiges Blechumformteil ist besonders gewichtsgünstig und kann in einfacher Weise mit den übrigen Strukturbauteilen verbunden werden. Natürlich sind auch andere Gestaltungen des Verstärkungselements beziehungsweise Bogenelements denkbar.
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Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Verstärkungselement über jeweilige Fügeflansche mit dem Mitteltunnel und dem Querträger verbunden ist. Somit ergibt sich außerdem ein besonders günstiger Verbund des Mitteltunnels mit dem Querträger über Eck.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
- 1 eine ausschnittsweise Perspektivansicht auf eine Verstärkung für einen Mitteltunnel eines Personenkraftwagens gemäß der Erfindung, mit einem Verstärkungselement in Form eines außenumfangsseitig den Mitteltunnel umgebenden Bogenelements und mit einem weiteren Verstärkungselement in Form einer unterseitig des Fahrzeugbodens angeordneten Tunnelstrebe, wobei das Verstärkungselement im Bereich eines hinteren Sitzquerträgers angeordnet ist, welcher einen Hauptboden von einem Heckwagenbereich unterteilt;
- 2 eine ausschnittsweise Perspektivansicht auf das außenumfangsseitig den Mitteltunnel umgebende Bogenelement gemäß 1;
- 3 eine ausschnittsweise Schnittansicht entlang einer horizontalen Schnittebene durch den Mitteltunnel, den hinteren Sitzquerträger und das Bogenelement; und
- 4 eine ausschnittsweise Perspektivansicht auf die Verstärkung gemäß den 1 bis 3 sowie außerdem eine demgegenüber ausschnittsweise dargestellte Perspektivansicht der im Bereich der Verstärkung auftretenden Kräfte im Falle einer Frontalkollision des Personenkraftwagens mit geringer Breitenüberdeckung mit dem Hindernis (Small Overlap-Crash).
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In 1 ist in perspektivischer Darstellung ein Ausschnitt einer Personenkraftwagenkarosserie dargestellt, welche einen Mitteltunnel 10 umfasst, welcher beispielsweise im Querschnitt im Wesentlichen U-förmig beziehungsweise bogenförmig und zumindest bereichsweise nach unten hin offen ausgestaltet ist. Der Mitteltunnel 10 erstreckt sich nach vorne hin bis zu einer nicht erkennbaren vorderen Stirnwand und nach hinten hin bis zu einem sogenannten Fersenblech 12, an welches sich nach hinten hin ein Heckboden 14 anschließt. Ein Hauptboden 16 eines Fahrzeugbodens 18 geht dabei im Bereich eines hinteren Sitzquerträgers 20 in einen Hinterwagenbereich 22 über. Der Sitzquerträger 20 wird dabei üblicherweise auch als Querträger der Fondsitzbank bezeichnet. Dabei erstreckt sich der Sitzquerträger 20 nach außen hin bis zu jeweiligen Seitenschwellern 24, welche den Fahrzeugboden 18 zur jeweiligen Fahrzeugaußenseite hin begrenzen. Der Mitteltunnel 10 unterteilt somit einen jeweiligen linken und rechten Bodenbereich 26, 28 der Bodenstruktur des Fahrzeugbodens 18. Die Vorwärtsfahrtrichtung ist im Übrigen mit einem Pfeil FR angedeutet.
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Wie nun aus 1 erkennbar ist, ist im vorliegenden Fall eine Verstärkung für den Mitteltunnel 10 der Kraftwagenkarosserie vorgesehen, welcher ein Verstärkungselement in Form eines Bogenelements 30 umfasst. Dieses Bogenelement 30 überbrückt den Mitteltunnel 10 von der Oberseite beziehungsweise der Außenseite her an dessen Außenumfang. Hierzu ist das Bogenelement 30 auf den im Wesentlichen U-förmigen beziehungsweise bogenförmigen Querschnitt des Mitteltunnels 10 abgestimmt.
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Weiterhin umfasst die Verstärkung für den Mitteltunnel 10 im vorliegenden Fall auch noch ein Verstärkungselement in Form einer Tunnelstrebe 32, welche im vorliegenden Fall unterseitig des Fahrzeugbodens 18 angeordnet ist und den vorliegend nach unten hin offenen Mitteltunnel 10 ebenfalls überbrückt. Hierzu ist die Tunnelstrebe 32 beispielsweise mittels mechanischer Verbindungselemente oder mittels einer jeweiligen Fügverbindung mit dem jeweiligen Bodenbereich 26, 28 des Fahrzeugbodens 18 verbunden.
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Durch die Kombination des den Mitteltunnel 10 außenumfangsseitig von Bodenbereich 26 zu Bodenbereich 28 umgebenden beziehungsweise überbrückenden Bogenelements 30 und der sich am Tunnelgrund befindenden Tunnelstrebe 32 ergibt sich somit ein sogenannter Torsionsring, welcher die Bodenstruktur des Fahrzeugbodens 18 beziehungsweise die Kraftwagenkarosserie im Falle einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung beziehungsweise hinsichtlich des NVH-Verhaltens erheblich verstärkt.
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Die Wirkung dieser Verstärkung, bestehend aus dem Bogenelement 30 und der Tunnelstrebe 32 als Torsionsring, ist auch in 2 durch jeweilige Pfeile 34 nochmals angedeutet, wobei in Zusammenschau mit 3, welche den Mitteltunnel 10, den Sitzquerträger 20 und das Bogenelement 30 in einer horizontalen und perspektivischen Schnittansicht zeigt, die konkrete Ausgestaltung der Verstärkung erkennbar ist. Insbesondere erkennbar ist dabei, dass das Verstärkungselement in Form des Bogenelements 30 einen Bogenbereich 36 aufweist, durch welchen gemeinsam mit einem korrespondierenden Wandbereich 38 des Sitzquerträgers 20 ein entsprechendes Hohlprofil 40 ausgebildet wird. Dieses Hohlprofil 40 beziehungsweise der entsprechende Bogenbereich 36 des Bogenelements 30 verlaufen vorliegend vollständig umlaufend um die Außen- beziehungsweise Oberseite des Mitteltunnels 10, also im Wesentlichen zwischen den jeweiligen Bodenbereichen 26, 28 des Fahrzeugbodens 18.
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Weiterhin ist erkennbar, dass das Verstärkungselement in Form des Bogenelements 30, welches als Blechumformteil ausgebildet ist, jeweilige Fügflansche 42, 44 umfasst, mittels welchen das Bogenelement 30 mit dem Mitteltunnel 10 und dem Sitzquerträger 20 verbunden ist. Da der Sitzquerträger 20 vorliegend über Eck mittels einer Lasche 46 an dem Mitteltunnel 10 angebunden ist, ergibt sich vorliegend keine unmittelbare Anbindung des Bogenelements 30 an dem Mitteltunnel 10 selbst, sondern unter Vermittlung der besagten Lasche 46.
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4 zeigt schließlich die Verstärkung gemäß den 1 bis 3 nochmals bei zum Teil weggelassenem Fahrzeugboden 18, so dass die ringförmige Ausbildung insbesondere bestehend aus dem Bogenelement 30 und der Tunnelstrebe 32 nochmals erkennbar wird. In einer seitlichen Detailansicht sind zudem entsprechende Kräfte und Momente erkennbar, welche beispielsweise auf die Torsionsverstärkung wirken, wenn die Personenkraftwagenkarosserie in Folge einer Frontalkollision mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung (small Overlap-Crash) beaufschlagt wird. Es ist hier erkennbar, dass im Eckbereich des Mitteltunnels 10 lediglich relativ geringe Kräfte auf die Verstärkung wirken.
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Insgesamt ist somit eine lokale Versteifung beziehungsweise Verstärkung des Übergangsbereichs zwischen dem Hauptboden 16 und dem Hinterwagenbereich 22 geschaffen, welche äußerst gewichts- und kostengünstig ist und mittels welcher entsprechende Betriebsfestigkeiten, NVH-Lastfälle und Crasheigenschaften in optimaler Weise erfüllt werden können.
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Alternativ zu dem anhand der Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel des Verstärkungselements ist bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass das bogenförmige Verstärkungselement innerhalb des Mitteltunnels angeordnet ist und diese quasi innenseitig verstärkt und überbrückt. Dieses Bogenelement überbrückt den Mitteltunnel an dessen Innenumfang. Dabei ist die Außenkontur des Bogenelements an die Innenkontur des Mitteltunnels zur zumindest im Wesentlichen vollständigen Anlage des Bogenelements an dem Innenumfang des Mitteltunnels angepasst.
