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Die Erfindung betrifft eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs mit einer Verstärkung eines Seitenschwellers nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus der
DE 195 28 309 A1 ist bereits eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs mit zumindest eine Verstärkung eines Seitenschwellers bekannt, die sich in Fahrzeuglängsrichtung gesehen vom vorderen zum hinteren Endbereich des Seitenschwellers erstreckt und in Fahrzeughochrichtung gesehen über den Seitenschweller hinaus nach unten ragt. Dabei bildet die Verstärkung zugleich eine Wagenheberaufnahme.
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Ferner ist aus der
DE 199 54 292 A1 bereits eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs mit einem Seitenschweller bekannt. Der Seitenschweller weist eine Verstärkung in Form eines Rohres auf, das sich über die gesamte Länge des Seitenschwellers erstreckt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs mit einer Verstärkung eines Seitenschwellers zu schaffen, die besonders vorteilhafte Eigenschaften im Falle eines Crashs aufweist.
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Diese Aufgabe wird mit einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs mit einer Verstärkung eines Seitenschwellers mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß weist eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs zumindest eine Verstärkung eines Seitenschwellers auf, die im in Fahrzeuglängsrichtung gesehen vorderen oder hinteren Endbereich des Seitenschwellers angebracht ist und in Fahrzeughochrichtung gesehen über den Seitenschweller hinaus nach unten ragt. Dabei bildet die Verstärkung zugleich eine Wagenheberaufnahme.
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In Fahrzeugquerrichtung gesehen befindet sich neben dem Seitenschweller eine Batterie, die an der Unterseite eines Fahrzeugbodens angebracht ist. Bei modernen elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen oder Kraftfahrzeugen mit einem elektrischen Plug-in Antrieb werden relativ große Batterien mit einer großen Kapazität benötigt. Zugleich müssen solche Batterien an einer Stelle angeordnet werden, an der sie bei einem Unfall besonders gut geschützt sind. Daher ist diese Batterie bei den meisten heutigen Kraftfahrzeugen unterhalb einer Fahrgastzelle angeordnet. Dort ist sie bei einem Unfall von vorne durch den Vorderwagen der Karosserie vor der Fahrgastzelle und bei einem Unfall von hinten durch den Hinterwagen der Karosserie hinter der Fahrgastzelle sehr gut geschützt. Bei einem Seitenaufprall dienen vor allem die Seitenschweller und gegebenenfalls weitere zwischen Seitenschweller und Batterie angeordnete Bauteile zum Schutz der Batterie.
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Eine unter einer Fahrgastzelle angeordnete Batterie ragt unterhalb der Fahrgastzelle nach unten und bildet den eigentlichen Unterboden des Kraftfahrzeugs. Sie muss daher entsprechend gut vor Beschädigungen von unten geschützt werden. Dazu weist eine solche Batterie üblicherweise ein sehr stabiles Gehäuse auf. Die zumindest eine Verstärkung ragt in Fahrzeughochrichtung über die Batterie hinaus nach unten. Die Verstärkung bildet somit eine Art Unterfahrschutz, so dass das Kraftfahrzeug beim Überfahren eines hohen Hindernisses gegebenenfalls zuerst mit der Verstärkung auf dem Hindernis aufsitzt statt mit der Batterie. Wenn beispielsweise das Kraftfahrzeug über eine hohe Bordsteinkante fährt, berührt das Kraftfahrzeug die Bordsteinkante mit der vom Seitenschweller nach unten abragenden Verstärkung statt mit der Batterie. So schützt die nach unten vom Seitenschweller abragende Verstärkung die Batterie.
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Bei den heutigen Kraftfahrzeugen ist für eine Wagenheberaufnahme meist eine Ausnehmung im Seitenschweller vorgesehen, in die dann ein separates Bauteil eingeclipst ist, das dann die eigentliche Wagenheberaufnahme bildet. Erfindungsgemäß ist dagegen eine Verstärkung am Seitenschweller vorgesehen, die zugleich als Wagenheberaufnahme oder zur Aufnahme eines Adapters für einen Wagenheber dient.
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Dabei ist diese Verstärkung am vorderen oder hinteren Endbereich des Seitenschwellers vorgesehen und ragt von diesem in Fahrzeughochrichtung gesehen nach unten. Vorne grenzt an den Seitenschweller ein vorderes Radhaus an, in dem sich ein Vorderrad befindet. Insbesondere bei einem Small-Overlap Crash ist es von großer Bedeutung, dass die in das Vorderrad von vorne eingebrachte Crashenergie abgebaut und abgeleitet wird, sodass es zu einer möglichst geringen Deformation der Fahrgastzelle kommt. Dabei wird bei einem Small-Overlap Crash das betroffene Vorderrad nach hinten geschoben und drückt auf das vordere Ende des Seitenschwellers. Damit die Fahrgastzelle, die von dem Seitenschweller begrenzt wird, dabei möglichst nicht beschädigt wird, ist es maßgeblich, dass der Seitenschweller die in ihn eingeleiteten Kräfte aufnehmen kann, ohne sich dabei in nennenswertem Umfang zu deformieren. Die erfindungsgemäße Verstärkung im vorderen Endbereich des Seitenschwellers versteift dabei den Seitenschweller in einem bei einem Small-Overlap Crash besonders hoch beanspruchten Bereich. Damit trägt die Verstärkung dazu bei, dass der Seitenschweller sich in diesem besonders hoch beanspruchten Bereich möglichst nicht oder zumindest in einem möglichst geringen Maß verformt.
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Zudem kann die Verstärkung die Kontaktfläche an der vorderen Stirnseite des Seitenschwellers, auf die das Vorderrad auftrifft, in Fahrzeughöhenrichtung nach unten vergrößern. Dazu erstreckt sich die Verstärkung vorteilhafterweise in Fahrzeuglängsrichtung bis zum vorderen Ende des Seitenschwellers. So bildet die Verstärkung einen zusätzlichen Teil der Kontaktfläche, auf die das Vorderrad bei einem Small-Overlap Frontcrash auftreffen kann, sodass mehr Kräfte ohne eine Deformation des vorderen Endes des Seitenschwellers aufgenommen werden können. Die Verstärkung kann also neben dem eigentlichen Seitenschweller einen Teil der durch das Vorderrad eingeleiteten Crashkräfte mit aufnehmen.
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Vom vorderen Endbereich des Seitenschwellers in Fahrzeughochrichtung nach oben erstreckt sich stets eine A-Säule der Karosserie. Ein Teil der in den Seitenschweller eingebrachten Crashkräfte wird auch über die A-Säule abgeleitet. Daher ist der Seitenschweller nur im vorderen Endbereich besonders hoch beansprucht. Deshalb reicht es auch aus, wenn nur dieser besonders hoch beanspruchte vordere Endbereich mit der Verstärkung zusätzlich versteift wird.
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Analog kann eine Verstärkung am hinteren Endbereich des Seitenschwellers diesen im hinteren Endbereich versteifen, der bei einem Small-Overlap Heckcrash besonders hoch beansprucht ist. Der hintere Endbereich des Seitenschwellers grenzt dabei an ein hinteres Radhaus an, in dem ein hinteres Rad des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Vom hinteren Endbereich des Seitenschwellers erstreckt sich in Fahrzeughochrichtung gesehen nach oben ebenfalls eine Fahrzeugsäule.
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Gemäß einer günstigen Ausgestaltung ist die Wagenheberaufnahme einstückig in die Verstärkung integriert. Dazu kann die Wagenheberaufnahme bevorzugt aus einer Aussparung oder einer in eine Unterseite der Verstärkung integrierten Vertiefung bestehen, sodass ein Wagenheber formschlüssig aufgenommen werden kann. Eine solche integrierte Vertiefung kann beispielsweise aus einer topfförmigen oder kugelförmigen Vertiefung bestehen, sodass ein Wagenheber mit einem entsprechenden Gegenstück nicht abrutschen kann, selbst wenn er versehentlich geringfügig schief angesetzt wird.
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Gemäß einer besonders günstigen Weiterbildung ist die Verstärkung ein metallisches Blech- oder Gussbauteil. Blechbauteile kommen im Karosseriebau sehr häufig zum Einsatz. Sie sind kostengünstig herstellbar und können auf sehr einfache Weise mit dem Seitenschweller beispielsweise im Rohbau verbunden werden. Als bewährte Verbindungstechniken eignen sich beispielsweise Schweißverbindungen, Nietverbindungen und/oder Klebeverbindungen. Ein Anbinden der Verstärkung bereits im Rohbau des Kraftfahrzeugs ermöglicht es, dass die Verstärkung zusammen mit der restlichen Karosserie lackiert werden kann. Auf diese Weise sind die Verstärkung und die Verbindung zum Seitenschweller gut vor Korrosion geschützt, und die Verstärkung fällt optisch am fertigen Kraftfahrzeug kaum auf. Die Verstärkung kann beispielsweise aus einer Platine aus einer Stahl- oder Aluminiumlegierung tiefgezogen werden. Alternativ kann die Verstärkung aus einem Gussbauteil bestehen. Gussbauteile haben unter anderem den Vorteil, dass sie in einzelnen Bereichen unterschiedliche Wandstärken sowie zusätzlich angeformte Verstärkungsrippen aufweisen können. So kann eine als Gussbauteil ausgeführte Verstärkung lokal optimal an die jeweilige Belastung angepasst werden, während bei einem Blechbauteil nur die Wandstärke veränderbar ist. Auch Gussbauteile werden im heutigen Karosseriebau mannigfach eingesetzt und lassen sich auf einfache Weise durch Verschweißungen, Nieten und/oder Kleben sehr gut mit der restlichen Karosserie beziehungsweise hier mit dem Seitenschweller verbinden. Als geeignete Gusswerkstoffe für eine solche Verstärkung bieten sich insbesondere Stahl- oder Aluminiumlegierungen an. Dabei sind Aluminiumgussbauteile gegenüber einem Stahlgussbauteil leichter, weisen aber eine etwas geringere Steifigkeit auf.
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Bei einem Kraftfahrzeug sorgen während der Fahrt insbesondere die Räder und Radhäuser für Luftverwirbelungen, die für die Aerodynamik des Kraftfahrzeugs abträglich sind. Daher weisen viele heutige Fahrzeuge bereits am vorderen und / oder hinteren unteren Rand der Radhäuser aerodynamische Zusatzbauteile zum Leiten des Luftstroms auf, um die Aerodynamik im Bereich der Räder zu verbessern. Idealerweise ist die zumindest eine Verstärkung so gestaltet, dass sie die Aerodynamik des Kraftfahrzeugs verbessert. Sie kann aufgrund ihrer Gestaltung gezielt einen Teil möglicher Luftverwirbelungen verhindern, sodass der Fahrtwind mit einem größeren Anteil linearer Strömungen im Bereich des Rades vorbei strömen kann. Beispielsweise kann eine am hinteren Endbereich des Seitenschwellers angebrachte Verstärkung eine nach unten abstehende Abrisskante aufweisen, die die Aerodynamik im Bereich des hinteren Radhauses verbessert.
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Bei einem Small-Overlap Crash sind insbesondere die vorderen oder hinteren Endbereiche des Seitenschwellers hohen Belastungen ausgesetzt. Entsprechend ist es sinnvoll, gezielt diese Bereiche mit einer erfindungsgemäßen Verstärkung zu versteifen. Vorteilhaftweise erstreckt sich dabei die Verstärkung in Fahrzeuglängsrichtung nur so weit von der angrenzenden Stirnseite des Seitenschwellers weg, dass sie in Fahrzeuglängsrichtung in Bezug auf ihre Längserstreckung keine oder maximal eine kleine Überschneidung von maximal 15 cm mit einer Öffnung für eine Seitentür oberhalb des Seitenschwellers aufweist.
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Da die Verstärkung ein separates Bauteil ist, das am Seitenschweller befestigt wird, kann sie unabhängig vom Seitenschweller dimensioniert und gestaltet werden. Die Wahl von Material, Wandstärken und Herstellverfahren kann entkoppelt von dem Seitenschweller erfolgen. Dies ermöglicht es auch, dass verschiedene Derivate einer Fahrzeugbaureihe, wie beispielsweise Coupe und Cabrio den gleichen Seitenschweller verwenden. Die Anpassung an leicht unterschiedliche Anforderungen kann dann durch den Einsatz unterschiedlicher Verstärkungen erfolgen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, anhand dessen die Erfindung im Folgenden näher beschrieben wird. Die einzelnen Figuren zeigen in schematischer Darstellungsweise:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines vorderen Endbereichs eines Seitenschwellers einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs und
- 2 eine Seitenansicht des in 1 gezeigten Seitenschwellers.
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In den beiden Figuren 1 und 2 ist ein Seitenschweller 2 einer Karosserie eines Personenkraftfahrzeugs gezeigt. An diesen Seitenschweller 2 grenzt im vorderen Endbereich eine A-Säule 4 an, die sich vom Seitenschweller 2 aus in Fahrzeughöhenrichtung z nach oben erstreckt. In Fahrzeuglängsrichtung x gesehen vorne grenzt an den Seitenschweller 2 ein nicht dargestelltes vorderes Radhaus an, in dem sich ein Vorderrad 6 befindet, das in 2 schematisch angedeutet ist.
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Bei einem Crash und insbesondere bei einem Crash mit einer geringen Überdeckung, einem sogenannten Small-Overlap Crash, wird meist das Vorderrad 6 in Fahrzeuglängsrichtung x nach hinten gegen das vordere Ende des Seitenschwellers 2 gedrückt. Dabei soll sich der Seitenschweller 2 möglichst nicht oder zumindest nur so wenig wie möglich deformieren, damit die Fahrgastzelle so intakt wie möglich bleibt, und damit die Passagiere in der Fahrgastzelle bestmöglichst geschützt sind.
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Erfindungsgemäß weist der Seitenschweller 2 in Fahrzeuglängsrichtung x gesehen im vorderen Endbereich eine Verstärkung 8 auf, die in Fahrzeughochrichtung z gesehen über den Seitenschweller 2 hinaus nach unten ragt. Diese Verstärkung 8 ist ein Blechbauteil aus einem Stahl- oder Leichtmetallblech und ist an dem Seitenschweller 2 angeschweißt, angeklebt und/oder angenietet. Die Verstärkung 8 erstreckt sich in Fahrzeuglängsrichtung x gesehen bis zur vorderen Stirnseite 10 des Seitenschwellers 2. Die Verstärkung 8 vergrößert dabei die vordere Stirnseite 10 des Seitenschwellers 2 in Fahrzeughochrichtung z nach unten. Wenn nun bei einem Crash das Vorderrad 6 nach hinten verlagert wird, trifft es zugleich auf die Stirnseite 10 des Seitenschwellers 2 und auf die nach unten durch die Verstärkung 8 gebildete Fortsetzung der Stirnseite 10. Die durch das Vorderrad 6 eingebrachten Kräfte werden also vom Seitenschweller 2 und von der Verstärkung 8 gemeinsam aufgenommen. Damit vergrößert sich die Fläche, in die das Vorderrad 6 Kräfte einleitet. Somit kann der Seitenschweller 2 mit der Verstärkung 8 höhere Kräfte aufnehmen, bevor es zu einer unerwünschten Deformation kommt, als ein Seitenschweller 2 ohne die Verstärkung 8.
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Die Kräfte sind nur im vorderen Endbereich des Seitenschwellers 2 besonders hoch, da danach ein Teil der eingeleiteten Kräfte auch durch die A-Säule 4 abgeleitet werden. Um einerseits die Crasheigenschaften so gut wie möglich zu gestalten und andererseits das Fahrzeuggewicht so gering wie möglich zu halten, erstreckt sich die Verstärkung 8 nicht über die gesamte Länge des Seitenschwellers 2, sondern ist nur im vorderen Endbereich des Seitenschwellers 2 angeordnet. Daher erstreckt sich die Verstärkung 8 in Fahrzeuglängsrichtung x nur so weit nach hinten, dass sie in Fahrzeuglängsrichtung x in Bezug auf ihre Längserstreckung nur eine kleine oder sogar keine Überschneidung mit einer Öffnung 14 für eine Seitentür oberhalb des Seitenschwellers 2 aufweist.
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Zusätzlich ist in die Verstärkung 8 einstückig eine Wagenheberaufnahme integriert. Dazu weist die Verstärkung 8 auf ihrer Unterseite mindestens eine Ausnehmung 12 auf. In dieser Ausnehmung kann ein Wagenheber mit einem entsprechenden formschlüssigen Gegenstück direkt angesetzt werden. Alternativ kann in diese Ausnehmung 12 ein Adapterstück eingesetzt werden, dass dann die eigentliche Aufnahme für den Wagenheber bildet. Diese Integration einer weiteren Funktion in die Verstärkung 8 stellt eine sehr kostengünstige Möglichkeit zur Realisierung dieser weiteren Funktion dar, da dafür keine zusätzlichen Bauteile erforderlich sind.
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Das Personenkraftfahrzeug weist einen elektrischen Antriebsmotor auf. Zur Energieversorgung dieses elektrischen Antriebsmotors ist eine entsprechend große Batterie erforderlich. Dies ist unterhalb der Fahrgastzelle zwischen den beiden Seitenschwellern 2 angeordnet. Dabei ragt die Batterie in Fahrzeughochrichtung z gesehen etwas genauso weit nach unten wie die beiden Seitenschweller 2. Dies birgt die Gefahr, dass bei einer Fahrt über ein Hindernis unter Umständen die Unterseite der Batterie beschädigt werden kann. Deshalb weist diese Batterie ein außerordentlich stabiles Gehäuse auf, das die eigentliche Batterie auf der Unterseite sehr gut vor Beschädigungen schützt.
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Zusätzlich ragen die an beiden Seitenschwellern 2 angebrachten Verstärkungen 8 in Fahrzeughochrichtung z über die Batterie hinaus nach unten. Somit bilden diese Verstärkungen 8 den tiefsten Punkt auf der Fahrzeugunterseite, sodass bei einer Überfahrt eines Hindernisses gegebenenfalls die Verstärkungen 8 als erste auf dem Hindernis aufsitzen. Somit schützen die nach unten ragenden Verstärkungen 8 die zwischen den Seitenschwellern angeordnete Batterie vor Beschädigungen.
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Zur Reduzierung des Energieverbrauchs ist bei heutigen Kraftfahrzeugen neben der Reduzierung des Fahrzeuggewichts ein möglichst geringer Luftwiderstand während der Fahrt von großer Bedeutung. Daher werden bei heutigen Fahrzeugen erhebliche Anstrengungen unternommen, den Luftwiderstand so weit als möglich zu verringern. Zu dem Luftwiderstand des Fahrzeugs tragen auch Luftverwirbelungen im Bereich der Räder maßgeblich bei. Daher sind zahlreiche Maßnahmen im Bereich der Radhäuser bekannt, die die Verwirbelungen im Bereich der Räder so klein wie möglich halten sollen. Die Aufnahme 8, die sich im vorderen Endbereich des Seitenschwellers 2 und damit in direkter Nähe zum Vorderrad 6 befindet, kann bei einer entsprechenden aerodynamischen Gestaltung ebenfalls dazu beitragen, die Aerodynamik des Kraftfahrzeugs zu verbessern.
