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Die Erfindung betrifft eine Karosseriestruktur mit zwei Schwellern und mit mindestens einem Querträger. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Blechbauteil für eine derartige Karosseriestruktur.
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Aus der
DE 10 2012 005 983 A1 ist ein Verbindungselement für eine Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur zur Verbindung eines Schwellers mit einem Querträger bekannt, wobei das Verbindungselement ein Leichtmetall umfasst und als massivumgeformtes Teil, insbesondere als Schmiedeteil herstellt ist, wobei das Verbindungselement so ausgebildet ist, dass es in montiertem Zustand einen Verbindungsbereich zwischen dem Querträger und dem Schweller von oben bereichsweise umgreift. Aus der
CN 103863396 A ist eine Rahmenquerträgerstruktur mit Verbindungselementen bekannt. Aus der
CN 205589310 U ist ein Rahmenzusammenbau mit Rahmenquerträgern und Unterbodenversteifungen bekannt. Aus der
EP 2 786 920 A1 sind eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs und ein Verfahren zu dessen Herstellung bekannt. Die
DE 10 2008 049 758 A1 offenbart eine Kraftfahrzeugkarosserie für ein Kraftfahrzeug mit zwei seitlich angeordneten und in Fahrtrichtung weisenden, als Hohlprofil ausgebildeten Schwellern, mit einem aus Kunststoff gefertigten Abschlussteil zur Abdeckung zumindest eines der Enden der Schweller, wobei eine Stirnwand des Abschlussteils ein innerhalb des Hohlprofils angeordnetes Blech einer Schwellerverstärkung überdeckt, wobei das Abschlussteil einen den Flansch überragenden Flügel zur Überdeckung des Blechs der Schwellerverstärkung hat. Die
DE 10 2020 203 845 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug mit einer Karosserie, die sich Fahrzeugkoordinatensystem in X-Richtung, Y-Richtung und Z-Richtung erstreckt, wobei das Kraftfahrzeug ein vorderes Rad in einem vorderen Radhaus der Karosserie und ein in X-Richtung zum vorderen Rad beabstandetes hinteres Rad in einem hinteren Radhaus der Karosserie aufweist, wobei einem von der Karosserie in Y-Richtung abstehenden Schweller, der sich in X-Richtung zwischen dem vorderen Radhaus und dem hinteren Radhaus erstreckt, wobei sich ein quer zur Y-Richtung und quer zur Z-Richtung verlaufender Querschnitt des Schwellers in X-Richtung zwischen dem vorderen Radhaus und dem hinteren Radhaus ändert, und/oder wobei der Schweller eine von einer flachen Platte unterschiedliche Außengeometrie aufweist. Die
DE 10 2016 006 195 A1 offenbart eine Kraftfahrzeugkarosserie, insbesondere für einen Personenkraftwagen, mit wenigstens einem Seitenschweller; wenigstens einer an dem Seitenschweller angeordneten Säule, die einen Querschnitt mit einer in einer Fahrzeuglängsrichtung ersten Seite und einer in der Fahrzeuglängsrichtung darauffolgenden zweiten Seite aufweist; und wenigstens einem an dem Seitenschweller befestigten Querträger; wobei ein schwellerseitiger Endabschnitt des Querträgers eine auf eine in der Fahrzeuglängsrichtung erste Seitenwand des Endabschnitts in der Fahrzeuglängsrichtung folgende zweite Seitenwand, deren Abstand in Fahrzeuglängsrichtung zu der zweiten Seite des Querschnitts der Säule in einer Fahrzeugquerrichtung zu dem Seitenschweller hin wenigstens bereichsweise abnimmt, und/oder eine obere Deckwand, deren Abstand in einer Fahrzeughochrichtung zu der Säule hin in der Fahrzeugquerrichtung wenigstens bereichsweise abnimmt, aufweist und/oder mit einem Anschlussabschnitt des Querträgers verbunden ist. Die
DE 10 2009 012 057 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Aufnehmen von Seitenkräften bei einem Seitenaufprall eines Kraftfahrzeugs, mit einer in Querrichtung wirksamen Versteifungsstruktur, die einen quer verlaufenden Versteifungsträger mit einem Ende umfasst, das in einer fahrzeugfesten Konsole angeordnet ist, und mit einem Profilteil an dem Ende des Versteifungsträgers, wobei das Profilteil zur Abstützung des Versteifungsträgers fest mit der fahrzeugfesten Konsole verbunden ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Karosseriestruktur mit zwei Schwellern und mit mindestens einem Querträger im Hinblick auf eine Crashperformance zu verbessern.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst. Die Karosseriestruktur umfasst zwei Schweller und mindestens einen Querträger, wobei mindestens zwei Enden der Schweller jeweils ein Blechbauteil zugeordnet ist, das erstens an mindestens zwei Endflächen des jeweiligen Schwellers angreift, und das zweitens mit mindestens zwei Fügelaschen an einer Endfläche des Querträgers angreift, der in einer Fahrzeuglängsrichtung an die Enden der Schweller angebunden ist, wobei die Endfläche des Querträgers, an welche die Fügelaschen des dem jeweiligen Schweller zugeordneten Blechbauteils angreifen, dem Ende des Schwellers abgewandt ist. Die Karosseriestruktur dient zur Darstellung eines Kraftfahrzeugrohbaus eines elektrisch oder teilelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs. Besonders bevorzugt dient die Karosseriestruktur zur Darstellung eines Aufnahmeraums für eine Unterbodenbatterie des Kraftfahrzeugs. Bei der Unterbodenbatterie handelt es sich vorzugsweise um eine Hochvoltbatterie, die auch als Traktionsbatterie oder als Hochvolt-Traktionsbatterie bezeichnet wird. Die Schweller werden vorteilhaft von Längsträgern der Karosseriestruktur dargestellt. Die Längsrichtung oder Fahrzeuglängsrichtung wird auch als x-Richtung bezeichnet. Eine Fahrzeugquerrichtung wird auch als y-Richtung bezeichnet. Eine Fahrzeughöhenrichtung wird auch als z-Richtung bezeichnet. Die Begriffe vorne, hinten, oben, unten, quer und längs beziehen sich auf ein dreidimensionales kartesisches Koordinatensystem mit einer x-Achse, einer y-Achse und einer z-Achse. Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Karosseriestruktur zwei Schweller und zwei Querträger, die einen Batterierahmen für die Unterbodenbatterie darstellen. Bei einem Seitencrash des mit der Karosseriestruktur ausgestatteten Kraftfahrzeugs wird der betroffene Schweller eingedrückt und dadurch in seiner Ausdehnung in Fahrzeugquerrichtung gestaucht und um die z-Achse gebogen. Dadurch entsteht eine Zugkraft auf einer Außenkante des Schwellers, die ein Abreißen des Schwellerendes vom Querträger zur Fahrzeugaußenseite hin bewirken kann. Reißt der Schweller vom Querträger ab, führt dies zu einem reduzierten Lastniveau beim Crash und einer verringerten Crashperformance. Die beanspruchte Karosseriestruktur umfasst eine Bauweise sowie eine Fügereihenfolge für eine Verbindung des Schwellers mit dem Querträger mit einer hohen Festigkeit und einer verbesserten Crashperformance.
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Das Blechbauteil ist an eine obere und an eine seitliche Endfläche des Schwellers gefügt, wobei eine obere Fügelasche und eine seitliche Fügelasche des Blechbauteils an die Endfläche des Querträgers angebunden ist. Die beiden Fügelaschen können beide direkt an die Endfläche des Schwellers gefügt sein. Es ist aber auch möglich, dass nur eine der Fügelaschen direkt und die andere der Fügelaschen indirekt an die Endfläche des Schwellers gefügt ist. Indirekt bedeutet in diesem Zusammenhang insbesondere, dass die andere Fügelasche an eine direkt mit der Endfläche des Querträgers verbundene Fügelasche angebunden ist. Dadurch kann die Herstellung der Karosseriestruktur vereinfacht werden.
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Die obere/seitliche Fügelasche ist an die Endfläche des Querträgers gefügt, wobei die seitliche/obere Fügelasche an die obere/seitliche Fügelasche gefügt ist. Somit wird auf einfache Art und Weise eine hochwirksame Eckverstärkung der Karosseriestruktur ermöglicht.
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Das Blechbauteil umfasst einen Winkelkörper, der an den zwei Endflächen des jeweiligen Schwellers anliegt und der über einen Verbindungswinkelabschnitt einstückig mit den zwei Fügelaschen verbunden ist, wobei der Verbindungswinkelabschnitt den Querträger in Fahrzeuglängsrichtung übergreift. Das ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Querträger an seinen Enden beschnitten ist und ein oben und/oder seitlich offenes Profil aufweist. Dieses offene Profil kann mit dem Verbindungswinkelabschnitt vorteilhaft geschlossen werden. Der Verbindungswinkelabschnitt ist besonders vorteilhaft an den oder mit dem Querträger gefügt.
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Der Querträger weist, zumindest teilweise, einen in einer Fahrzeughöhenrichtung höheren Querschnitt als die Schweller auf. So kann die Funktionalität der Karosseriestruktur im Hinblick auf die Crashperformance besonders vorteilhaft nicht nur bei einem Seitencrash, sondern auch bei einem Frontalcrash oder bei einem Heckcrash erhöht werden.
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Der Querträger weist in seinen Schwelleranbindungsbereichen einen Querschnitt auf, der die gleiche oder eine ähnliche Höhe wie die Schweller hat. Dadurch kann die Karosseriestruktur in den Verbindungsbereichen zwischen dem Querträger und den Schwellern hochwirksam verstärkt werden.
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Die Karosseriestruktur umfasst einen vorderen und einen hinteren Querträger, die an vordere und hintere Enden der beiden Schweller gefügt sind, um einen Batterierahmen für eine Unterbodenbatterie zu realisieren, an dem vier Blechbauteile Eckverstärkungen für eine Art Ringanker in dem Batterierahmen darstellen. So wird bei reduziertem Gewicht eine erhöhte Crashperformance bereitgestellt.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Blechbauteil für eine vorab beschriebene Karosseriestruktur. Das Blechbauteil ist separat handelbar. Das Blechbauteil kann in einer Aluminiumlegierung ausgeführt sein. Das Blechbauteil kann aber auch in einer Stahllegierung ausgeführt sein. Die Schweller und die Querträger sind in einer bevorzugten Ausführungsform mittels Schweißen und/oder Kleben und/oder mittels FDS-Schrauben miteinander gefügt. Die Schweller und/oder die Querträger sind bevorzugt als Extrusionsprofile, zum Beispiel Aluminium-Strangpressprofile, oder in Blechschalenbauweise ausgeführt.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung einer Karosseriestruktur mit zwei Schwellern und zwei Querträgern, die zu einem Batterierahmen für eine Unterbodenbatterie gefügt sind, wobei die Ecken des Batterierahmens mit Blechbauteilen verstärkt sind, um eine Art Ringanker in dem Batterierahmen darzustellen;
- 2 eine Ecke des Batterierahmens vor dem Fügen des zugehörigen Blechbauteils in perspektivischer Darstellung;
- 3 die Ecke aus 2 mit dem gefügten Blechbauteil; und
- 4 die Ecke aus 3 in einer Untersicht.
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In 1 ist eine Karosseriestruktur 1 perspektivisch dargestellt. Die Karosseriestruktur 1 umfasst einen Batterierahmen 2, der einen Aufnahmeraum 10 für eine nicht dargestellte Unterbodenbatterie umfasst.
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Der Batterierahmen 2 umfasst ein vorderes Ende oder Frontende 3 und ein hinteres Ende oder Heckende 4. Durch ein Pfeilsymbol 5 mit drei Pfeilen ist ein dreidimensionales kartesisches Koordinatendiagramm mit einer x-Achse, einer y-Achse und einer z-Achse angedeutet.
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Der Batterierahmen 2 umfasst zwei Längsträger 6, 7, welche Schweller der Karosseriestruktur 1 darstellen und daher auch als Schweller 6, 7 bezeichnet werden. Die Schweller 6, 7 sind durch Querträger 8, 9 miteinander verbunden. Der Querträger 8 wird auch als vorderer Querträger 8 bezeichnet. Der Querträger 9 wird auch als hinterer Querträger 9 bezeichnet.
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Der Batterierahmen 2 weist vier Ecken auf, in denen die Schweller 6, 7 mit den Querträgern 8, 9 verbunden sind. In den Ecken des Batterierahmens 2 ist jeweils ein Blechbauteil 11, 12, 13, 14 sowohl mit dem jeweiligen Schweller 6, 7 als auch mit dem jeweiligen Querträger 8, 9 verbunden. Die Blechbauteile 11 bis 14 dienen zur Darstellung von Eckverstärkungen 23, 24, 25, 26 in dem Batterierahmen 2.
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In den 2 und 3 ist die Ecke aus 1 perspektivisch dargestellt, in welcher der Scheller 6 in einem Schwelleranbindungsbereich 29 mit dem vorderen Querträger 8 verbunden ist. An einem vorderen Ende des Schwellers 6 ist eine erste Fügestelle 35 angeordnet. Der Schweller 6 weist an der ersten Fügestelle 35 zwei Endflächen 37, 38 auf, und zwar eine obere Endfläche 37 und eine seitliche Endfläche 38. Eine vordere Endfläche 30 stellt an dem vorderen Querträger 8 eine zweite Fügestelle 36 dar.
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In 2 sieht man, dass der vordere Querträger 8 an seinem seitlichen Ende einen Beschnitt 31 aufweist. Durch den Beschnitt 31 ergibt sich, dass der Querträger 8 in dem Schwelleranbindungsbereich 29 die gleiche Höhe aufweist wie der Schweller 6. Eine obere Endfläche 32 an dem Querträger 8 ist geschlossen. Eine seitliche Endfläche 33 an dem Querträger 8 ist offen.
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In 3 sieht man, wie das Blechbauteil 11 zur Darstellung der Eckverstärkung 23 sowohl mit dem Schweller 6 als auch mit dem Querträger 8 verbunden ist. Das Blechbauteil 11 umfasst einen Winkelkörper 15 mit zwei Fügeschenkeln 16, 17. Ein oberer Fügeschenkel 16 liegt an der oberen Endfläche 37 des Schwellers 6 an. Ein seitlicher Fügeschenkel 17 liegt an der seitlichen Endfläche 38 des Schwellers 6 an.
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Das Blechbauteil 11 umfasst des Weiteren einen Verbindungswinkelabschnitt 18 mit zwei Verbindungsschenkeln 19, 20. Ein oberer Verbindungsschenkel 19 liegt an der geschlossenen Endfläche 32 des Querträgers 8 an. Ein seitlicher Verbindungsschenkel 20 liegt an der offenen Endfläche 33 des Querträgers 8 an.
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Das Blechbauteil 11 umfasst des Weiteren zwei Fügelaschen 21, 22, die durch die Verbindungsschenkel 19, 20 einstückig mit dem Winkelkörper 15 verbunden sind. Eine seitliche Fügelasche 22 liegt an der Endfläche 30 des Querträgers 8 an. Eine obere Fügelasche 21 liegt an der seitlichen Fügelasche 22 des Blechbauteils 11 an.
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In der in der 4 dargestellten Untersicht ist bei 40 eine mögliche Position für eine Schweißnaht in dem Schwelleranbindungsbereich 29 angedeutet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Karosseriestruktur
- 2
- Batterierahmen
- 3
- Frontende
- 4
- Heckende
- 5
- Pfeilsymbol
- 6
- Längsträger
- 7
- Längsträger
- 7
- Querträger
- 9
- Querträger
- 10
- Aufnahmeraum
- 11
- Blechbauteil
- 12
- Blechbauteil
- 13
- Blechbauteil
- 14
- Blechbauteil
- 15
- Winkelkörper
- 16
- Fügeschenkel
- 17
- Fügeschenkel
- 18
- Verbindungswinkelabschnitt
- 19
- Verbindungsschenkel
- 20
- Verbindungsschenkel
- 21
- Fügelasche
- 22
- Fügelasche
- 23
- Eckverstärkung
- 24
- Eckverstärkung
- 25
- Eckverstärkung
- 26
- Eckverstärkung
- 29
- Schwelleranbindungsbereich
- 30
- Endfläche
- 31
- Beschnitt
- 32
- geschlossene Endfläche
- 33
- offene Endfläche
- 35
- erste Fügestelle
- 36
- zweite Fügestelle
- 37
- Endfläche
- 38
- Endfläche
- 40
- mögliche Position für eine Schweißnaht
