DE102019206434B4

DE102019206434B4 - Karosseriestruktur für ein zweispuriges Fahrzeug

Info

Publication number: DE102019206434B4
Application number: DE102019206434.5A
Authority: DE
Inventors: Werner Krauth; Nicole Wallmann; Jörg Klose; Thomas Schilling
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2019-05-06
Filing date: 2019-05-06
Publication date: 2024-03-14
Anticipated expiration: 2039-05-07
Also published as: WO2020224946A1; DE102019206434A1

Abstract

Karosseriestruktur für ein zweispuriges Fahrzeug, mit einer Heck-Bodengruppe bestehend aus seitlichen Karosserielängsträgern (7), die heckseitig mit einem querverlaufenden Stoßfänger (11) verbunden sind und an denen ein Hilfsrahmen (15) angebunden ist, der ein Antriebsaggregat (17) trägt, das mit Fahrzeug-Hinterrädern (19) trieblich verbunden ist, wobei in einer Basis-Fahrzeugvariante (B) der Stoßfänger (11) mittig zu den Karosserielängsträgern (7) angeordnet ist, um in einem Heckcrashfall eine mittige Krafteinleitung einer Heckcrashkraft (F) in die Karosserielängsträger (7) zu gewährleisten, dadurch gekennzeichnet, dass in einer erweiterten Fahrzeugvariante (E) Fahrzeug-Hinterräder (19) mit im Vergleich zur Basis-Fahrzeugvariante (B) geändertem Raddurchmesser (dE) verbaut sind, wodurch die Höhenlage der Heck-Bodengruppe um ein Vertikalmaß (Δz) geändert ist, und dass bei im Vergleich mit der Basis-Fahrzeugvariante (B) unverändertem Stoßfänger-Bodenabstand (a) der Stoßfänger (11) außermittig, d.h. um das Vertikalmaß (Δz) versetzt, zu den Karosserielängsträgern (7) positioniert ist, wodurch im Heckcrashfall eine außermittige Krafteinleitung der Heckcrashkraft (F) in die Karosserielängsträger (7) erfolgt, und dass ein Adapter (23) bereitgestellt ist, der zum Ausgleich der außermittigen Krafteinleitung mittelbar oder unmittelbar zwischen dem Stoßfänger (11) und dem jeweiligen Karosserielängsträger (7) kraftübertragend abgestützt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Karosseriestruktur für ein zweispuriges Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei einem elektrisch betriebenen, zweispurigen Fahrzeug kann eine Traktionsbatterie in einem, an der Unterseite eines Fahrzeugbodens bereitgestellten Montageraum verbaut sein. Dieser erstreckt sich in der Fahrzeugquerrichtung zwischen den seitlichen Schwellern des Fahrzeugs und in der Fahrzeuglängsrichtung zwischen einem vorderen Querträger und einem hinteren Querträger, die die beiden seitlichen Schweller miteinander verbinden.
In einer gattungsgemäßen Karosseriestruktur schließt an den hinteren Querträger eine Heck-Bodengruppe an. Die Heck-Bodengruppe weist seitliche Karosserielängsträger auf, die heckseitig mit einem querverlaufenden Stoßfänger verbunden sind. An den Karosserielängsträgern ist ein Hilfsrahmen angebunden, der ein Antriebsaggregat mit einer Elektromaschine trägt, die mit den Fahrzeug-Hinterrädern trieblich verbunden ist.
In einer Großserienproduktion können im fahrzeugbauenden Werk Fahrzeuge in einer Basis-Fahrzeugvariante mit geringer Bodenfreiheit zwischen der Traktionsbatterie und der Fahrbahn hergestellt werden sowie Fahrzeuge in einer erweiterten Fahrzeugvariante mit größerer Bodenfreiheit hergestellt werden. In der erweiterten Fahrzeugvariante werden größere Fahrzeugräder verbaut, um die größere Bodenfreiheit zu erhalten. Entsprechend sind in der Basis-Fahrzeugvariante durchmesserkleinere Fahrzeugräder verbaut, woraus sich eine reduzierte Bodenfreiheit zwischen der Traktionsbatterie und der Fahrbahn ergibt.
Sowohl in der Basis-Fahrzeugvariante als auch in der erweiterten Fahrzeugvariante ist der Stoßfänger in identischer Höhenlage positioniert, die gesetzlich vorgegeben ist. Zudem ist im Stand der Technik sowohl in der Basis-Fahrzeugvariante als auch in der erweiterten Fahrzeugvariante der Stoßfänger mittig zu den Karosserielängsträgern positioniert. Im Heckcrashfall ist daher in beiden Fahrzeugvarianten eine mittige Krafteinleitung in die Karosserielängsträger gewährleistet.
Eine solche mittige Anordnung des Stoßfängers in den beiden Fahrzeugvarianten ist mit hohem Fertigungs- und Bauteilaufwand verbunden: So müssen fertigungstechnisch aufwendig für beide Fahrzeugvarianten jeweils geometrisch angepasste Heck-Bodengruppen vorgehalten werden. Die Bauteil-Geometrie der beiden Heck-Bodengruppen ist jeweils an die unterschiedlichen Raddurchmesser der beiden Fahrzeugvarianten sowie an den gesetzlich vorgegebenen Bodenabstand des Stoßfängers von der Fahrbahn angepasst.
Aus der US 2008/0315597 A1 ist eine heckseitige Stoßfängeranordnung bekannt. Aus der US 2011/0175380 A1 ist ebenfalls eine heckseitige Stoßfängeranordnung für ein Kraftfahrzeug bekannt.
Aus DE 10 2015 120 013 A1 ist eine adaptive Stoßfängeranordnung bekannt.
WO 2015/144 289 A1 betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Karosserie, welche zumindest zwei hintere, jeweils einen primären Lastpfad für Kollisionskräfte bildende Längsträger aufweist.
Aus DE 42 30 529 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einem aus- wechselbarem Heckmotormodul bekannt, um wahlweise zumindest zwei verschiedene Antriebsaggregate einsetzen zu können.
DE 39 25 990 C2 betrifft eine Baugruppe für den Front- und Heckbereich eines Kraftfahrzeugs.
Aus DE 100 36 396 B4 ist ein Fahrschemel-Modul für eine Vorder- oder Hinterachse eines Kraftfahrzeuges bekannt, das an einem Fahrzeugrahmen des Fahrzeugs befestigbar ist.
DE 10 2009 036 652 A1 betrifft einen Unterfahrschutz für ein Nutzfahrzeug.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Karosseriestruktur für ein zweispuriges Fahrzeug bereitzustellen, bei der Fahrzeugvarianten mit unterschiedlich großer Bodenfreiheit in fertigungstechnisch einfacher Weise herstellbar sind.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 wird - in Abkehr zum obigen Stand der Technik - in der erweiterten Fahrzeugvariante auf eine mittige Anordnung des Stoßfängers an den Karosserielängsträgern verzichtet. Anstelle dessen ist der Stoßfänger (in der erweiterten Fahrzeugvariante) außermittig an den Karosserielängsträgern angeordnet. Von daher besteht im Heckcrashfall das Risiko einer außermittigen Krafteinleitung der Heckcrashkraft in die Karosserielängsträger. Zum Ausgleich einer solchen außermittigen Krafteinleitung ist erfindungsgemäß in der erweiterten Fahrzeugvariante ein Adapter bereitgestellt, der kraftübertragend zwischen dem Stoßfänger und dem jeweiligen Karosserielängsträger abgestützt ist, um eine solche außermittige Krafteinleitung auszugleichen.
Der Bodenabstand des Stoßfängers zur Fahrbahn bleibt fahrzeugvariantenübergreifend konstant.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand einer Konstellation beschrieben, bei der in der Basis-Fahrzeugvariante kleinere Fahrzeugräder verbaut sind (mit entsprechend geringer Bodenfreiheit) und der heckseitige Stoßfänger mittig zu den Karosserielängsträgern angeordnet ist. In diesem Fall sind in der erweiterten Fahrzeugvariante die durchmessergrößeren Fahrzeugräder verbaut und ist der heckseitige Stoßfänger außermittig am Karosserielängsträger positioniert, d.h. um ein Vertikalmaß gegenüber den Karosserielängsträger nach fahrzeugunten versetzt.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die obige Konstellation beschränkt. Anstelle dessen können in der Basis-Fahrzeugvariante auch durchmessergrößere Fahrzeugräder verbaut sein und der heckseitige Stoßfänger mittig zu den Karosserielängsträgern angeordnet sein. In diesem Fall würden in der erweiterten Fahrzeugvariante die durchmesserkleineren Fahrzeugräder verbaut sein und würde der heckseitige Stoßfänger außermittig am Karosserielängsträger positioniert sein, d.h. um ein Vertikalmaß gegenüber den Karosserielängsträger nach fahrzeugoben versetzt.
Wie oben dargelegt, kann erfindungsgemäß der Stoßfänger in der erweiterten Fahrzeugvariante außermittig zu den Karosserielängsträgern positioniert sein. In diesem Fall kann der Stoßfänger den jeweiligen Karosserielängsträger in der Fahrzeughochrichtung beispielhaft nach fahrzeugunten überragen, und zwar unter Bildung eines Inneneckbereiches, der zwischen einer Unterseite des Karosserielängsträgers und dem Stoßfänger aufgespannt ist. Im Hinblick auf eine einwandfreie Krafteinleitung im Heckcrashfall ist es bevorzugt, wenn der Adapter ein Eckverstärkungsteil ist. Das Eckverstärkungsteil kann in dem Inneneckbereich an der Unterseite des Karosserielängsträgers und am Stoßfänger mittelbar oder unmittelbar abgestützt sein.
In einer technischen Umsetzung schließen die beiden Karosserielängsträger heckseitig jeweils mit einer Schottplatte ab, an die der Stoßfänger montiert ist. In diesem Fall kann der Adapter nicht direkt am Stoßfänger angebunden sein, sondern vielmehr an einem Schottplatten-Überstand, der nach fahrzeugunten den Karosserielängsträger überragt.
Im Hinblick auf eine einwandfreie Adapter-Anbindung kann in der erweiterten Fahrzeugvariante eine Schottplatte verbaut sein, die einen im Vergleich zur Basis-Fahrzeugvariante vergrößerten Schottplatten-Überstand bereitstellt, der eine ausreichend große Abstützbasis für den Adapter bildet.
Bevorzugt ist der Adapter ausreichend bauteilsteif ausgeführt und weist dieser ein möglichst reduziertes Bauteilgewicht auf. Vor diesem Hintergrund kann der Adapter ein keilförmiges Blechformteil sein. Das Blechformteil kann einen, der Fahrbahn zugewandten Profilboden aufweisen, von dem Seitenwände hochgezogen sind. Der Profilboden des Blechformteils kann rampenförmig mit sich reduzierender Bauteilhöhe nach fahrzeugvorne auf die Unterseite des Karosserielängsträgers zulaufen. Bevorzugt kann das Blechformteil in Punktschweißverbindung mit dem Karosserielängsträger sowie mit der Schottplatte sein.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
Es zeigen:

1 in einer Seitenansicht ein Fahrzeug in der Basis-Fahrzeugvariante mit teilweisem Aufriss;
2 eine Seitenansicht der Heck-Bodengruppe in der Basis-Fahrzeugvariante mit geringem Bodenfreigang;
3 in einer Ansicht entsprechend der 2 eine erweiterte Fahrzeugvariante mit großem Bodenfreigang; und
4 eine perspektivische Teilansicht von fahrzeugunten auf die Heck-Bodengruppe der erweiterten Fahrzeugvariante.

In der 1 ist ein elektrisch betriebenes, zweispuriges Fahrzeug mit teilweisem Aufriss im Hinterwagenbereich gezeigt. Das Fahrzeug weist eine Traktionsbatterie 1 (2 oder 3) auf. Diese ist in einem, an der Unterseite eines Fahrzeugbodens 3 (2 oder 3) bereitgestellten Montageraum angeordnet. Der Montageraum erstreckt sich in der Fahrzeuglängsrichtung x zwischen einem nicht gezeigten vorderen Querträger und einem hinteren Querträger 5 ( 2 bis 4). An dem hinteren Querträger 5 schließt sich eine Heck-Bodengruppe an. Die Heck-Bodengruppe weist seitliche Karosserielängsträger 7 auf, die heckseitig jeweils mit einer Schottplatte 9 abschließen. An der Schottplatte 9 ist ein Stoßfänger 11 positioniert. Der Bodenabstand a des Stoßfängers 11 zur Fahrbahn 21 ist gesetzlich festgelegt, d.h. fahrzeugvariantenübergreifend identisch.
Wie in der 2 oder 3 angedeutet, weist die Traktionsbatterie 1 einen umlaufenden Gehäuseflansch 13 auf, der unter Anderem den hinteren Querträger 5 untergreift und mit diesem in Schraubverbindung ist.
An den beiden Karosserielängsträgern 7 ist über Anbindungsstellen A1 und A2 ein Hilfsrahmen 15 angebunden, der ein Antriebsaggregat mit einer Elektromaschine 17 trägt. Die Elektromaschine 17 ist trieblich mit Fahrzeug-Hinterrädern 19 verbunden.
In der 1 und 2 ist das Fahrzeug in einer Basis-Fahrzeugvariante B gezeigt, bei der der Stoßfänger 11 mittig, das heißt in Längsflucht zu den beiden Karosserielängsträgern 7 angeordnet ist. Auf diese Weise ist im Heckcrashfall eine mittige Krafteinleitung der Heckcrashkraft F (2) in die Karosserielängsträger 7 gewährleistet. In der dargestellten Basis-Fahrzeugvariante B weisen die Fahrzeugräder 19 einen Raddurchmesser d_B auf, der kleiner ist als der Raddurchmesser d_E in der später beschriebenen erweiterten Fahrzeugvariante E (3 oder 4). Durch den kleinen Raddurchmesser d_B ergibt sich in der Basis-Fahrzeugvariante B eine geringe Bodenfreiheit f_B zwischen der Traktionsbatterie 1 und der Fahrbahn 21. Umgekehrt ergibt in der erweiterten Fahrzeugvariante E der große Raddurchmesser d_E (3) eine entsprechend große Bodenfreiheit f_B zwischen der Traktionsbatterie 1 und der Fahrbahn 21.
Wie in der 3 gezeigt, ist in der erweiterten Fahrzeugvariante E die Heck-Bodengruppe mit ihren Karosserielängsträgern 7 um ein Vertikalmaß Δz hochgesetzt, während der Stoßfänger-Bodenabstand a des Stoßfängers 11 unverändert bleibt, um die gesetzlichen Bestimmungen zu erfüllen. In der 3 ist daher der Stoßfänger 11 nicht mehr mittig, sondern vielmehr außermittig, d.h. um das Vertikalmaß Δz nach fahrzeugunten versetzt zu den Karosserielängsträgern 7 positioniert. In der erweiterten Fahrzeugvariante E überragt daher der außermittig positionierte Stoßfänger 11 den jeweiligen Karosserielängsträger 7 nach fahrzeugunten, und zwar unter Bildung eines Inneneckbereiches 27, der zwischen der Unterseite 25 des Karosserielängsträgers 7 und dem Stoßfänger 11 aufgespannt ist.
Im Heckcrashfall erfolgt in der 3 eine außermittige Krafteinleitung der Heckcrashkraft F in die Karosserielängsträger 7. Zum Ausgleich einer solchen außermittigen Krafteinleitung ist in der 3 und 4 als Adapter 23 ein Eckverstärkungsteil bereitgestellt. Dieser ist in dem Inneneckbereich 27 angeordnet und kraftübertragend zwischen einem nach unten abragenden Schottplatten-Überstand 29 und einer Unterseite 25 des Karosserielängsträgers abgestützt. Der Adapter 23 ist somit nicht direkt am Stoßfänger 11 abgestützt, sondern vielmehr unter Zwischenordnung des Schottplatten-Überstands 29, der den Karosserielängsträger 7 nach fahrzeugunten überragt.
Das Eckverstärkungsteil bzw. der Adapter ist in der 4 als ein keilförmiges Blechformteil realisiert, das einen, der Fahrbahn 21 zugewandten Profilboden 31 aufweist, von dem Seitenwände 33 hochgezogen sind. Der Profilboden 31 des Blechformteils läuft rampenförmig mit sich reduzierender Adapter-Bauteilhöhe nach fahrzeugvorne auf die Unterseite 25 des Karosserielängsträgers 7 zu.
Bezugszeichenliste

1: Traktionsbatterie
3: Fahrzeugboden
5: hinterer Querträger
7: Karosserielängsträger
9: Schottplatte
11: Stoßfänger
13: Gehäuseflansch
15: Hilfsrahmen
17: Elektromaschine
19: Fahrzeugräder
21: Fahrbahn
23: Adapter
25: Unterseite der Karosserielängsträger
27: Inneneckbereich
29: Schottplatten-Überstand
31: Profilboden
33: Seitenwände
F: Heckcrashkraft
Δz: Vertikalmaß
fB, fE: Bodenfreiheit
A1, A2: Anbindungspunkte
a: Stoßfänger-Bodenabstand

Claims

Karosseriestruktur für ein zweispuriges Fahrzeug, mit einer Heck-Bodengruppe bestehend aus seitlichen Karosserielängsträgern (7), die heckseitig mit einem querverlaufenden Stoßfänger (11) verbunden sind und an denen ein Hilfsrahmen (15) angebunden ist, der ein Antriebsaggregat (17) trägt, das mit Fahrzeug-Hinterrädern (19) trieblich verbunden ist, wobei in einer Basis-Fahrzeugvariante (B) der Stoßfänger (11) mittig zu den Karosserielängsträgern (7) angeordnet ist, um in einem Heckcrashfall eine mittige Krafteinleitung einer Heckcrashkraft (F) in die Karosserielängsträger (7) zu gewährleisten, dadurch gekennzeichnet, dass in einer erweiterten Fahrzeugvariante (E) Fahrzeug-Hinterräder (19) mit im Vergleich zur Basis-Fahrzeugvariante (B) geändertem Raddurchmesser (d_E) verbaut sind, wodurch die Höhenlage der Heck-Bodengruppe um ein Vertikalmaß (Δz) geändert ist, und dass bei im Vergleich mit der Basis-Fahrzeugvariante (B) unverändertem Stoßfänger-Bodenabstand (a) der Stoßfänger (11) außermittig, d.h. um das Vertikalmaß (Δz) versetzt, zu den Karosserielängsträgern (7) positioniert ist, wodurch im Heckcrashfall eine außermittige Krafteinleitung der Heckcrashkraft (F) in die Karosserielängsträger (7) erfolgt, und dass ein Adapter (23) bereitgestellt ist, der zum Ausgleich der außermittigen Krafteinleitung mittelbar oder unmittelbar zwischen dem Stoßfänger (11) und dem jeweiligen Karosserielängsträger (7) kraftübertragend abgestützt ist.
Karosseriestruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der erweiterten Fahrzeugvariante (E) der außermittig positionierte Stoßfänger (11) den jeweiligen Karosserielängsträger (7) in der Fahrzeughochrichtung (z), insbesondere nach fahrzeugunten, überragt, und zwar unter Bildung eines Inneneckbereiches (27), der zwischen dem Karosserielängsträger (7) und dem Stoßfänger (11) aufgespannt ist, und dass der Adapter (23) ein Eckverstärkungsteil ist, das in dem Inneneckbereich (27) am Karosserielängsträger (7) und am Stoßfänger (11) mittelbar oder unmittelbar abgestützt ist.
Karosseriestruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Karosserielängsträger (7) heckseitig jeweils mit einer Schottplatte (9) abschließen, an die der Stoßfänger (11) montiert ist.
Karosseriestruktur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (23) direkt an der Unterseite (25) des Karosserielängsträgers (7) angebunden ist, und/oder dass der Adapter (23) nicht direkt am Stoßfänger (11) angebunden ist, sondern an einem Schottplatten-Überstand (29), der den Karosserielängsträger (7) in der Fahrzeughochrichtung (z) überragt.
Karosseriestruktur nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (23) ein keilförmiges Blechformteil ist, das einen der Fahrbahn (21) zugewandten Profilboden (31) aufweist, von dem Seitenwände (33) hochgezogen sind, und dass insbesondere der Profilboden (31) des Blechformteils rampenförmig mit sich reduzierender Adapter-Höhe nach fahrzeugvorne auf den Karosserielängsträger (7) zu läuft.
Karosseriestruktur nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der erweiterten Fahrzeugvariante (E) eine Schottplatte (9) verbaut ist, die einen im Vergleich zur Basis-Fahrzeugvariante (B) vergrößerten Schottplatten-Überstand (29) bereitstellt, um eine einwandfreie Anbindung des Adapter (23) an der Schottplatte (9) zu gewährleisten.
Karosseriestruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für ein zweispuriges Fahrzeug, mit einer Heck-Bodengruppe bestehend aus seitlichen Karosserielängsträgern (7), die heckseitig mit einem querverlaufenden Stoßfänger (11) verbunden sind und an denen ein Hilfsrahmen (15) angebunden ist, der ein Antriebsaggregat (17) trägt, das mit Fahrzeug-Hinterrädern (19) trieblich verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoßfänger (11) außermittig, d.h. um das Vertikalmaß (Δz) versetzt, zu den Karosserielängsträgern (7) positioniert ist, wodurch im Heckcrashfall eine außermittige Krafteinleitung der Heckcrashkraft (F) in die Karosserielängsträger (7) erfolgt, und dass ein Adapter (23) bereitgestellt ist, der zum Ausgleich der außermittigen Krafteinleitung mittelbar oder unmittelbar zwischen dem Stoßfänger (11) und dem jeweiligen Karosserielängsträger (7) kraftübertragend abgestützt ist.
Karosseriestruktur nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Fahrzeug-Hinterräder (19) mit im Vergleich zur Basis-Fahrzeugvariante (B) größerem Raddurchmesser (d_E) verbaut sind.
Karosseriestruktur nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenlage der Heck-Bodengruppe unter Steigerung oder Reduzierung einer Bodenfreiheit (f_E), um ein Vertikalmaß (Δz) hochgesetzt ist,