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Die Erfindung betrifft eine Karosseriestruktur für ein insbesondere elektrisch betriebenes Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Im Vorderwagenbereich eines Fahrzeugs verlaufen an jeder Fahrzeugseite jeweils ein vorderer Längsträger. Dieser geht im Verlauf nach fahrzeughinten in Richtung A-Säule von einer oberen Längsträgerebene mit einem S-Schlag in eine untere Längsträgerebene über. Der Längsträger kann sich im Bereich des S-Schlags in Richtung A-Säule in Fahrzeugquerrichtung nach fahrzeuginnen aufweiten, um im Frontcrashfall eine crashgünstige Weiterleitung der Aufprallkräfte nach fahrzeughinten zu gewährleisten.
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In einer gattungsgemäßen Karosseriestruktur ist im Bereich des S-Schlags des Längsträgers an dessen Längsträgerboden eine Hilfsrahmen-Befestigungskonsole angeschweißt, an der ein Hilfsrahmen befestigbar ist, der ein Antriebsaggregat des Fahrzeugs trägt. Im Zusammenbauzustand (das heißt bei montiertem Hilfsrahmen) ist der Hilfsrahmen-Anbindungspunkt in einem Lastpfad integriert, über den große Betriebs- und Gewichtskräfte in die Karosseriestruktur einleitbar sind. Eine ausreichende Anbindungsfestigkeit der Befestigungskonsole am Längsträgerboden ist daher von großer Bedeutung im Hinblick auf eine Formstabilität der Karosseriestruktur im Vorderwagenbereich.
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Vor diesem Hintergrund ist im Stand der Technik die Einbaulage sowie die Geometrie der Befestigungskonsole so ausgelegt, dass sich deren Hilfsrahmen-Anbindungspunkt im Wesentlichen in vertikaler Flucht unterhalb des Längsträgers befindet. Bei einer Krafteinleitung über den Hilfsrahmen-Anbindungspunkt in den Längsträger werden somit im Stand der Technik weitgehend keine nachteiligen Biegemomente erzeugt.
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Bei der aus dem Stand der Technik bekannten Hilfsrahmen-Anbindung ist es jedoch erforderlich, dass der Längsträgerboden im S-Schlagbereich eine ausreichend große Abstützbasis für die Befestigungskonsole bereitstellt, um zum Beispiel einen Querversatz (das heißt ein momentenbildender Hebel) zwischen dem Hilfsrahmen-Anbindungspunkt und dem Längsträger in der Fahrzeugquerrichtung zu vermeiden.
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Aus der
GB 539 745 A ist eine Karosseriestruktur mit einer Hilfsrahmen-Anbindung bekannt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Karosseriestruktur für ein Fahrzeug bereitzustellen, die im Hinblick auf eine Hilfsrahmen-Anbindung eine größere Anzahl von Freiheitsgraden ermöglicht.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 weist die Hilfsrahmen-Befestigungskonsole eine auskragende Struktur auf, die den Längsträger nach fahrzeuginnen überragt. In der auskragenden Struktur der Befestigungskonsole ist ein Hilfsrahmen-Anbindungspunkt ausgebildet. Dieser kann bevorzugt - in Abkehr von obigen Stand der Technik - um einen Querversatz von der Längsträger-Innenflanke nach fahrzeuginnen versetzt ist.
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Durch Bereitstellung der auskragenden Struktur ist die Befestigungskonsole mit einer ausreichend großen Anbindungsfestigkeit am Längsträger anbindbar. Von daher kann die erfindungsgemäße Befestigungskonsole an einem, in der Fahrzeugquerrichtung vergleichsweise schmalen Anbaustelle am Längsträgerboden angebunden sein, an der eine Positionierung des Hilfsrahmen-Anbindungspunkts in vertikaler Flucht zum Längsträger nicht möglich ist.
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In einer technischen Umsetzung kann die Befestigungskonsole einen Konsolenboden aufweisen. Dieser kann in der Fahrzeughochrichtung betrachtet um einen Montagefreigang von dem Längsträgerboden nach fahrzeugunten beabstandet sein. In dem, zwischen dem Konsolenboden und dem Längsträgerboden begrenzten Montagefreigang kann ein Verstärkungselement mit einem Innengewinde angeordnet sein, das Bestandteil des Hilfsrahmen-Anschraubpunktes ist.
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Nachfolgend wird eine bevorzugte Geometrie der auskragenden Struktur der Befestigungskonsole beschrieben: So kann der Konsolenboden die Längsträger-Innenflanke mit einem Boden-Überstand nach fahrzeuginnen überragen, wobei der Boden-Überstand Bestandteil der auskragenden Struktur ist. Zudem kann die auskragende Struktur ein Schließblechteil aufweisen, das den Boden-Überstand in der Fahrzeughochrichtung betrachtet, überdeckt. Das Schließblechteil kann einen fahrzeuginneren Fügeflansch und einen fahrzeugäußeren Fügeflansch aufweisen. Der fahrzeuginnere Fügeflansch kann mit einem Randflansch des Bodenüberstands in Flanschverbindung sein. Demgegenüber kann der fahrzeugäußere Fügeflansch mit der Innenflanke des Längsträgers in Flanschverbindung sein. Auf diese Weise ist die auskragende Struktur als ein bauteilsteifes Hohlprofil realisiert, bei dem der Montagefreigang ein nach außen geschlossener Hohlraum ist, der vom Konsolenboden, vom Schließblechteil und vom Längsträgerboden begrenzt ist.
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Zur Steigerung der Formstabilität der Befestigungskonsole kann das Verstärkungselement mit integriertem Innengewinde plattenförmig mit einem Elementboden und einem davon abgewinkelten fahrzeuginneren Elementflansch ausgebildet sein. Im Elementboden kann das Innengewinde ausgebildet sein. Bevorzugt können das plattenförmige Verstärkungselement und die Befestigungskonsole zueinander konturangepasst ausgebildet sein und eine Doppelwandstruktur bilden, bei der das Verstärkungselement verschachtelt innerhalb der Befestigungskonsole angeordnet ist und mit der Befestigungskonsole stoffschlüssig (zum Beispiel durch Schweißung) verbunden ist.
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Bei einem solchen Konsolenaufbau kann der Randflansch der Befestigungskonsole, der Elementflansch des Verstärkungselements und der Fügeflansch in einer Dreiblech-Flanschverbindung zusammengefügt sein. Die Dreiblech-Flanschverbindung kann bevorzugt einen Blechlagenaufbau aufweisen, bei dem der Randflansch des Konsolenbodens fahrzeuginnen liegt und unter Zwischenlage des Elementflansches mit dem Fügeflansch verbunden ist.
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In einer konkreten Einbausituation kann der Längsträgerboden in seinem Verlauf nach fahrzeughinten in Richtung A-Säule von einer oberen Längsträgerebene mit einem S-Schlag in eine untere Längsträgerebene übergehen. Der Längsträgerboden kann sich im S-Schlagbereich in Richtung nach fahrzeughinten in der Fahrzeugquerrichtung aufweiten, um bei einem Frontcrashfall eine einwandfreie Kraftüberleitung nach fahrzeughinten zu gewährleisten. Bei einer solchen Längsträger-Geometrie kann der Längsträgerboden im S-Schlagbereich wie folgt aufgeteilt sein: Ein in der oberen Längsträgerebene angeordnetes oberes Bodensegment, ein schräggestelltes Mittelsegment und ein in der unteren Längsträgerebene angeordnetes unters Bodensegment. An das obere Bodensegment schließt sich das Mittelsegment an, das in das unteres Bodensegment übergeht. Das untere Bodensegment kann an einem Querschottblech angebunden sein. Bevorzugt kann am schräggestellten Mittelsegment des Längsträgerbodens die Hilfsrahmen-Befestigungskonsole angebunden sein.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 in einer perspektivischen Teilansicht eine Karosseriestruktur eines zweispurigen Kraftfahrzeugs;
- 2 in einer perspektivischen Ansicht von unten einen Unterbau der Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs;
- 3 eine perspektivische Darstellung, anhand der ein Längsträgerverlauf im Vorderwagenbereich veranschaulicht ist;
- 4 und 5 jeweils Detailansichten von einer Hilfsrahmen-Befestigungskonsole, die am Längsträger angebunden ist.
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In der 1 ist eine Karosseriestruktur eines zweispurigen Fahrzeugs gezeigt, die nachfolgend insoweit beschrieben ist, als es für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist. Demzufolge weist die Karosseriestruktur im Vorderwagenbereich an jeder Fahrzeugseite jeweils einen vorderen Längsträger 1 auf, von denen in der 1 lediglich einer gezeigt ist. Der Längsträger 1 ist ein im Querschnitt geschlossenes Hohlprofilteil mit einem Längsträgerboden 3 und einer Längsträgerdeckwand 5 sowie mit einer Innenflanke 7 und einer Außenflanke 9, die den Längsträgerboden 3 und die Längsträgerdeckwand 5 miteinander verbinden. Die Längsträger-Außenflanke 9 begrenzt in der 3 einen Radhaus-Innenraum 18 für ein nicht gezeigtes Fahrzeug-Vorderrad, während die Längsträger-Innenflanke 7 nach fahrzeuginnen weist.
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Wie aus der 2 oder 3 hervorgeht, geht jeder der Längsträger 1 in seinem Verlauf nach fahrzeughinten in Richtung A-Säule 11 (1) von einer oberen Längsträgerebene mit einem S-Schlag 13 (3 oder 4) in eine untere Längsträgerebene über, an der der Längsträger 1 an einem Querschottblech 15 abschließt. Das Querschottblech 15 begrenzt einen nach fahrzeugunten offenen Montageraum 17 für eine nicht gezeigte Traktionsbatterie nach fahrzeugvorne.
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Gemäß der 3 oder 4 ist der Längsträgerboden 3 im Bereich des S-Schlags 13 wie folgt aufgeteilt: So weist der Längsträgerboden 3 in der oberen Längsträgerebene ein oberes Bodensegment 19 auf, an das sich ein schräggestelltes Mittelsegment 21 anschließt. Das schräggestellte Mittelsegment 21 geht im weiteren Längsträgerverlauf nach fahrzeughinten in ein unteres Bodensegment 23 über, das am Querschottblech 15 angebunden ist. Am unteren Bodensegment 23 sind in den 3 oder 4 zudem Anbindungsstellen A für die Traktionsbatterie ausgebildet. Der so aufgeteilte Längsträgerboden 3 weitet sich im S-Schlagbereich 13 in Richtung auf das Querschottblech 15 in der Fahrzeugquerrichtung y sowohl nach fahrzeuginnen als auch nach fahrzeugaußen auf. In einem Frontcrashfall wird somit eine einwandfreie Kraftüberleitung der Aufprallkräfte von dem Längsträger 1 in das Querschottblech 15 sowie in einen seitlichen Schweller 27 bereitgestellt, der den Montageraum 17 für die Traktionsbatterie seitlich begrenzt.
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Wie aus der 3 und 4 weiter hervorgeht, ist am schräggestellten Mittelsegment 21 des Längsträgerbodens 3 eine Hilfsrahmen-Befestigungskonsole 29 durch Schweißung angebunden. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Befestigungskonsole 29 eine auskragende Struktur 31 (3 oder 4) aufweist, die die Längsträger-Innenflanke 7 nach fahrzeuginnen überragt. In der auskragenden Struktur 31 der Befestigungskonsole 29 ist ein Hilfsrahmen-Anschraubpunkt A ausgebildet, an dem ein Hilfsrahmen festspannbar ist. Der Hilfsrahmen-Anschraubpunkt A ist in der 5 um einen Querversatz Δy von der Längsträger-Innenflanke 7 nach fahrzeuginnen versetzt. Der Querversatz Δy wirkt im Zusammenbauzustand (das heißt bei montiertem Hilfsrahmen) als ein Hebel, an dem Biegemomente entstehen, so dass die auf die Befestigungskonsole 29 eine Biegebelastung einwirkt.
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Um dennoch eine ausreichende Anbindungsfestigkeit zu gewährleisten, ist die auskragende Struktur 31 der Befestigungskonsole 29 wie folgt aufgebaut: So weist die Befestigungskonsole 29 einen Konsolenboden 33 auf. Dieser ist in der Fahrzeughochrichtung z betrachtet um einen Montagefreigang 35 (5) vom Längsträgerboden 3 nach fahrzeugunten beabstandet. Zudem weist die auskragende Struktur 31 ein Schließblechteil 45 auf. Das Schließblechteil 45 überdeckt einen Boden-Überstand 43 des Konsolenbodens 33. Der Boden-Überstand 43 ist Bestandteil der auskragenden Struktur 31 und überragt die Längsträger-Innenflanke 7 in der Fahrzeughochrichtung z nach fahrzeuginnen.
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In der 4 ist das Schließblechteil 45 mit einem fahrzeuginneren Fügeflansch 47 und einem fahrzeugäußeren Fügeflansch 49 ausgebildet. Der fahrzeuginnere Fügeflansch 47 des Schließblechteils 45 ist mit dem fahrzeuginneren Randflansch 44 des Boden-Überstands 43 in Flanschverbindung. Der fahrzeugäußere Fügeflansch 49 des Schließblechteils 45 ist in der 4 mit der Längsträger-Innenflanke 7 in Flanschverbindung.
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Auf diese Weise ist die auskragende Struktur 31 als eine formstabile Hohlprofilstruktur realisiert, bei der der Montagefreigang 35 ein nach außen geschlossener Hohlraum ist, der vom Konsolenboden 33, vom Schließblechteil 45 und vom Längsträgerboden 3 begrenzt ist.
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Die Befestigungskonsole 29 bildet in der 5 zusammen mit einem plattenförmigen Verstärkungselement 37 eine formstabile Doppelwandstruktur, bei der das Verstärkungselement 37 durch Schweißung mit der Befestigungskonsole 29 verbunden ist.
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Wie aus der 3 oder 4 hervorgeht, ist das Verstärkungselement 37 mit seinem Elementboden 39 und seinem Elementflansch 41 konturangepasst zum Konsolenboden 33 ausgebildet und verschachtelt auf der Innenseite des Konsolenbodens 33 angeordnet. Im Elementboden 39 des Verstärkungselements 37 ist in Durchzug mit einem Innengewinde 42 ausgebildet. Das Innengewinde 42 des Verstärkungselements 37 ist in einer Schraubrichtung in Flucht zu einer Durchgangsöffnung im Konsolenboden 33 positioniert.
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Gemäß der 5 ist der fahrzeuginnere Randflansch 44 des Boden-Überstands 43, der Elementflansch 41 des Verstärkungselements 37 und der fahrzeuginnere Fügeflansch 47 des Schließblechteils 45 in einer Dreiblech-Flanschverbindung 51 zusammengefügt. In der Dreiblech-Flanschverbindung 51 ist der Randflansch 44 des Boden-Überstands 43 fahrzeuginnen angeordnet und unter Zwischenlage des Elementflansches 41 mit dem fahrzeuginneren Fügeflansch 47 des Schließblechteils 45 verbunden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Längsträger
- 3
- Längsträgerboden
- 5
- Längsträgerdeckwand
- 7
- Innenflanke
- 9
- Außenflanke
- 11
- A-Säule
- 13
- S-Schlag
- 15
- Querschottblech
- 17
- Montageraum
- 19
- oberes Bodensegment
- 20
- Radhaus-Innenraum
- 21
- schräggestelltes Mittelsegment
- 23
- unteres Bodensegment
- 25
- Anbindungsstellen
- 27
- Schweller
- 29
- Hilfsrahmen-Befestigungskonsole
- 31
- auskragende Struktur
- 33
- Konsolenboden
- 35
- Montagefreigang
- 37
- Verstärkungselement
- 39
- Elementboden
- 41
- Elementflansch
- 43
- Boden-Überstand
- 44
- Randflansch
- 45
- Schließblechteil
- 47
- fahrzeuginnerer Fügeflansch
- 49
- fahrzeugäußerer Fügeflansch
- 51
- Dreiblech-Flanschverbindung
- A
- Traktionsbatterie-Anbindungspunkte
- B
- Hilfsrahmen-Anbindungspunkte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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