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Die Erfindung betrifft ein Bodenelement für einen Rohbau eines Personenkraftwagens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Bodenelements gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
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Aus der
DE 299 23 253 U1 ist ein Bodenelement einer Tragstruktur eines Rohbaus eines Personenkraftwagens bekannt, welches aus einer Vielzahl von ebenen Plattenelementen zusammengesetzt ist. An diesen Plattenelementen sind zusätzlich Säulen und Längsträger wie beispielsweise auch Seitenschweller befestigt.
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Aus der gattungsbildenden
JP 2002 - 37 131 A geht Bodenelement für einen Rohbau eines Personenkraftwagens hervor. Dieses ist zwischen einer Vorder- und einer Hinterachse beziehungsweise zwischen vorderen und hinteren Radkästen angeordnet ist und weist an seinen jeweiligen Längsseiten vorgesehene Seitenschwellerteile auf. Die Seitenschwellerteile und das Bodenteil sind aus einem einteiligen Strangpressprofil hergestellt. An das Bodenelement werden nach vorne hin die Tragstruktur eines Kraftwagenvorbaus und nach hinten hin die Tragstruktur eines Kraftwagenhecks angesetzt beziehungsweise angebunden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bodenelement der eingangs genannten Art zu schaffen, welches in besonders einfacher Weise hergestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bodenelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit günstigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Bodenelement umfasst einen Bodenteil sowie an entsprechenden äußeren Längsseiten des Bodenteils verlaufende Seitenschwellerteile, welche gemeinsam mit dem Bodenteil aus einem einteiligen Strangpressprofil hergestellt sind, welches im Bereich jeweiliger Fahrzeugräder mit Radausnehmungen versehen ist. Das Bodenteil und die Seitenschwellerteile sind also als einstückiges Bauteil ausgebildet und nicht wie im Stand der Technik aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt. Die Radausnehmungen werden dabei beispielsweise durch Wasserstrahl- oder Laserstrahlschneiden aus dem Strangpressprofil herausgeschnitten oder dergleichen entfernt beziehungsweise herausgeformt. Eine derartige, einteilige Fahrzeugplattform beziehungsweise ein solches, einteiliges Bodenelement kann äußerst einfach durch Strangpressen eines entsprechenden Materials, insbesondere einer Aluminiumlegierung, hergestellt werden. Zudem kann auf aufwendige Füge- und Anlagentechnik zur Verbindung der jeweiligen Seitenschwellerteile mit dem Bodenteil verzichtet werden. Auch ergeben sich hervorragende statische und dynamische Eigenschaften des Bodenelements beziehungsweise der Fahrzeugplattform in Folge der integrierten Ausdehnung des Bodenelements in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) im Bereich der jeweiligen Seitenschwellerteile.
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Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel des Bodenelements ist vorgesehen, dass dieses eine Strukturbauteil die komplette Aufstandsfläche des Fahrzeugs bildet, insbesondere sich vom Vorderwagenende bis zum Heckwagenende erstreckt und somit vorzugsweise den ganzen, zumindest aber den größten Teil des Unterbodens des Fahrzeugs bildet beziehungsweise abdeckt. Das als Tragstrukturteil ausgebildete Bodenelement kann daher die gesamte Funktion beziehungsweise Struktur des Z1-Zusammenbaus übernehmen, das heißt das Bodenelement ist eine tragende Plattform/Bodenplattenelement, auf welche beispielsweise der Fahrzeugaufbau aufgesetzt wird beziehungsweise darauf aufgebaut werden kann.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das jeweilige Seitenschwellerteil an einer Oberseite des Bodenteils angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich eine besonders günstige statische und dynamische Betriebsfestigkeit und Steifigkeit. Im Detail bedeutet das, dass der strukturell wirksame Querschnitt des jeweiligen Seitenschwellers teilweise durch einen Abschnitt des Bodenteils und des darauf angeordneten Seitenschwellerteils gebildet ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das jeweilige Seitenschwellerteil eine Mehrzahl von Hohlkammern umfasst. Auch hierdurch lässt sich in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) in Folge der entsprechenden Ausdehnung eine gesteigerte Festigkeit und Steifigkeit erzielen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass durch die jeweilige Radausnehmung das entsprechende Seitenschwellerteil in einen mittleren Schwellerteil und einen Endteil unterteilt ist. Vorzugsweise erstrecken sich also die Seitenschwellerteile auch nach dem Beschnitt beziehungsweise Ausschnitt der jeweiligen Radausnehmungen über vorzugsweise die gesamte Länge des Bodenelements beziehungsweise der Fahrzeugplattform. Auch hierdurch lässt sich eine besonders günstige Steifigkeit und Stabilität des Bodenelements erreichen.
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Um das Bodenelement beziehungsweise die Fahrzeugplattform weiter zu versteifen, können zusätzlich Träger sowohl in den ursprünglichen Strangpressprozess integriert als auch nachträglich befestigt werden. Insbesondere ist es hierbei denkbar, einen Mittellängsträger im Bereich eines ansonsten üblichen Mitteltunnels an dem Bodenelement zu integrieren beziehungsweise zu befestigen, um hierdurch die Steifigkeit des Bodenelements beziehungsweise der Fahrzeugplattform weiter zu erhöhen.
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Zur Lösung der Aufgabe wird auch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 vorgeschlagen. Die vorherstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Bodenelement genannten Vorteile gelten in ebensolcher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels 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 in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
- 1 eine Perspektivansicht auf ein Bodenelement für einen Rohbau eines Personenkraftwagens mit einem Bodenteil und mit jeweiligen, an entsprechenden Längsseiten des Bodenteils angeordneten Seitenschwellerteilen, welche gemeinsam mit dem Bodenteil aus einem einstückigen Strangpressprofil hergestellt sind;
- 2 eine Perspektivansicht auf das Bodenelement gemäß 1, welches im Weiteren im Bereich jeweiliger Fahrzeugräder mit Radausnehmungen versehen worden ist; und in
- 3 eine weitere Perspektivansicht auf das Bodenelement gemäß den 1 und 2, wobei oberseitig des Bodenelements außerdem ein Mittellängsträger befestigt ist.
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In 1 ist in perspektivischer Darstellung ein Bodenelement beziehungsweise eine Fahrzeugplattform für einen Rohbau eines Personenkraftwagens dargestellt. Dieses Bodenelement umfasst einen Bodenteil 10 sowie jeweilige, an entsprechenden Längsseiten 12, 14 des Bodenteils 10 verlaufende Seitenschwellerteile 16, 18, welche sich über die gesamte Länge des Bodenteils 10 erstrecken. Der Bodenteil 10 und die Seitenschwellerteile 16, 18 sind im vorliegenden Fall einteilig aus einem Strangpressprofil, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung, hergestellt beziehungsweise als Strangpressprofil ausgebildet. Der Bodenteil 10 weist bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel mehrere Hohlkammern 20 auf, welche außenumfangsseitig durch jeweilige Kammerwände, nämlich durch eine obere und eine untere Kammerwand 22, 24 sowie an den Längsseiten 12, 14 verlaufende Kammerwände 26, 28 begrenzt sind. Zwischen der oberen Kammerwand 22 und der unteren Kammerwand 24 sind jeweilige innere Kammerwände 30 vorgesehen, welche den Hohlraum in eine Anzahl von Hohlkammern 20 unterteilt beziehungsweise die Hohlkammern 20 voneinander trennt. Dabei verlaufen die inneren Kammerwände 30 im vorliegenden Ausführungsbeispiel schräg zur Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) beziehungsweise zur Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung).
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Die Seitenschwellerteile 16, 18 sind außenseitig ebenfalls durch die Kammerwände 26, 28 gebildet. Nach oben hin sind sie durch jeweilige Kammerwände 32 und nach innen hin durch jeweilige Kammerwände 34 begrenzt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Seitenschwellerteile 16, 18 in zwei Hohlkammern 36 unterteilt, und zwar durch eine ebenfalls bezogen auf die Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) beziehungsweise auf die Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) schräg verlaufende Kammerwand 38.
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Festzuhalten bleibt, dass das Strangpressprofil auch eine andere Konfiguration beziehungsweise ein anderes Kammerprofil aufweisen kann, welches insbesondere an die statischen und dynamischen Anforderungen des Bodenelements beziehungsweise der Fahrzeugplattform angepasst ist. Je nach Fahrzeugtyp kann das Bodenelement beziehungsweise dessen Bodenteil 10 und dessen Seitenschwellerteile 16, 18 in einer beliebigen Länge vom Strangpressprofil abgelängt werden, wie dies mit einem Pfeil 40 dargestellt ist. Unter dem Begriff „ablängen“ wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass das Strangpressprofil in Querrichtung zur Strangpressrichtung durchtrennt wird, um das Bodenelement mit gewünschter Länge zu erhalten.
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Das so abgelängte Bodenelement wird im Anschluss an den Längenbeschnitt - wie dies aus 2 in einer analogen Perspektivansicht zu 1 dargestellt ist - im Bereich jeweiliger, nicht erkennbarer Fahrzeugräder mit jeweils zugehörigen Radausnehmungen 42, 44 beschnitten. Der Beschnitt kann dabei beispielsweise durch Wasserstrahl- oder Laserstrahlschneiden erfolgen. Hierbei sind selbstverständlich auch andere Fertigungsverfahren denkbar.
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Aus 2 ist dabei erkennbar, dass die jeweiligen Radausnehmungen 42, 44 das entsprechende Seitenschwellerteil 16, 18 in ein jeweiliges mittleres Schwellerteil 46 sowie jeweilige Endteile 48, 50 unterteilen. Demzufolge findet vorliegend eine vollständige Trennung der Seitenschwellerteile 16, 18 im Bereich der Radausnehmungen 42, 44. Dies ist jedoch keine zwingende Voraussetzung.
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Im vorliegenden Fall sind die Radausnehmungen 42, 44 so dimensioniert, dass diese auch einen jeweiligen Teil 52 des Bodenteils 10 ausnehmen, wobei dieser Teil 52 eine etwa U-förmige Grundform aufweist. Natürlich sind auch hier andere Gestaltungen denkbar.
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Im Anschluss an den Beschnitt der Radhausausnehmungen 42, 44 kann - wie dies aus 3 in einer analogen Perspektivansicht des Bodenelements zu den 1 und 2 erkennbar ist - die Anordnung eines Mittellängsträgers 54 oberseitig des Bodenteils 10 erfolgen, also auch auf derjenigen Seite des Bodenteils 10, auf welcher die Seitenschwellerteile 16, 18 angeordnet sind. Demzufolge sind in dem vorliegenden Fall sowohl die Seitenschwellerteile 16, 18 als auch der Mittellängsträger 54 vorliegend an der Oberseite des Bodenteils 10 angeordnet. Eine Anordnung des Mittellängsträgers 54 auf der Unterseite des Bodenteils 10 ist selbstverständlich auch denkbar.
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Der Mittellängsträger 54 erstreckt sich dabei vorliegend zentral, mittig des Bodenteils 10 in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung). Der Mittellängsträger 54 kann hierbei direkt in den ursprünglichen Strangpressprozess integriert werden oder beispielsweise durch gängige Fügeverfahren oder auch über mechanische Verbindungsmittel mit dem Bodenteil 10 des Bodenelements verbunden sein.
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Ebenfalls ist es denkbar, dass die Seitenschwellerteile 16, 18 nur Teile des jeweiligen kompletten Seitenschwellers darstellen. Auch hier wäre es denkbar, beispielsweise zusätzliche Schwellerteile an die jeweiligen, bereits durch das Strangpressprofil geschaffenen Seitenschwellerteile 16, 18 oder an anderer Stelle am Bodenteil 10 anzusetzen.
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Insgesamt ist somit erkennbar, dass vorliegend eine einteilige Fahrzeugplattform beziehungsweise ein einstückiges Bodenelement aus einem Aluminium-Strangpressprofil geschaffen ist, bei dem nachträglich jeweilige Radausnehmungen 42, 44 eingebracht worden sind. Natürlich können auch andere Ausnehmungen, Aussparungen oder dergleichen eingebracht werden. Durch das flexible Ablängen des Bodenelements kann dieses besonders einfach auf unterschiedliche Fahrzeuge angepasst werden. Dies ermöglicht ein modulares Plattformprinzip, wobei das Strangpressprofil mit dem Bodenteil 10 und den integrierten Seitenschwellerteilen 16, 18 eine Ausdehnung in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) ermöglichen, welche eine gesteigerte Festigkeit und Steifigkeit gewährleistet. Da hierbei zumindest in Teilen auf Fügeverfahren, insbesondere auf Schweißverfahren, verzichtet werden kann, sind die Schädigungen durch gegebenenfalls noch einzubringende Fügestellen äußert klein zu halten. Außerdem ergibt sich bei der vorliegenden Fahrzeugplattform eine Kostenersparnis durch Entfall jeweiliger Logistik und aufwändiger Anlagentechnik sowie eine Reduzierung der Fertigungstiefe. Die vorliegende Fahrzeugplattform beziehungsweise das Bodenelement eignet sich besonders für Elektrofahrzeuge, da Batteriezellen beziehungsweise Batteriemodule einfach zu integrieren und Achsen und Elektromotoren ebenfalls gut auf der Plattform beziehungsweise dem Bodenelement zu montieren sind.
