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Die Erfindung betrifft eine Bodenstruktur für eine Karossiere eines Personenkraftwagens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Bodenstruktur gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.
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Gerade bei Personenkraftwagen mit rein elektrischem Antrieb (BEV) sind insbesondere im Bereich des Hinterbaus viele schwere Antriebsaggregate wie Elektromotoren, Getriebe oder dergleichen unterzubringen. Bei heute eingesetzten Hinterbauten werden hierbei mehrteilige Bodenbleche eingesetzt, welche zunächst entsprechend umgeformt werden und anschließend - aufgrund der zuvor beschriebenen hohen Auflastung - mit einem hohen Aufwand an Verbindungstechnik miteinander verbunden werden müssen. Dieser hohe Aufwand an Verbindungstechnik ist nicht nur kostspielig, sondern beeinflusst das Gewicht der Bodenstruktur nachteilig.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Bodenstruktur sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchen sich die Bodenstruktur einfacher und gewichtsgünstiger herstellen lässt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bodenstruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit günstigen Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die erfindungsgemäße Bodenstruktur für eine Karosserie eines Personenkraftwagens umfasst ein Bodenblech, welches eine dreidimensionale Form mit einer Mehrzahl von Blechbereichen aufweist. Dabei ist eine besonders einfach zu gestaltende und gewichtsgünstige Bodenstruktur zu erhalten, indem die dreidimensionale Form des Bodenblech durch Abkanten eines im Wesentlichen zweidimensionalen, ebenen und einstückigen Bodenblech-Halbzeugs entlang jeweiliger, die Blechbereiche unterteilender Blechkanten gebildet ist. Kern der vorliegenden Erfindung ist es demzufolge, dass Bodenblech aus einem - abgesehen von seiner Materialstärke - im Wesentlichen zweidimensionalen einzigen, ebenen und einstückigen Bodenblech-Halbzeug herzustellen, indem dieses entsprechend entlang jeweiliger, die Blechbereiche unterteilender Blechkanten abgekantet wird. Im Rahmen der Herstellung des Bodenblechs soll demzufolge mit relativ einfachen Werkzeugen wie Abkantbänken oder Biegemaschinen das Bodenblech-Halbzeug entsprechend bearbeitet werden, indem die einzelnen Bauteilbereiche zur Erzeugung der dreidimensionalen Form des Bodenblechs in ihrer Orientierung und/oder Höhenlage so zueinander abgekantet und ausgerichtet werden, dass sich der gewünschte Verlauf des Bodenblechs ergibt. Durch die Einstückigkeit des Bodenblech-Halbzeugs beziehungsweise des Bodenblechs wird zudem erreicht, dass auf aufwendige Verbindungstechnologien zwischen den einzelnen Blechbereichen verzichtet werden kann. Vielmehr werden diese lediglich in einfachen Abkant- beziehungsweise Biegeprozessen zueinander orientiert und ausgerichtet, um die finale Form des Bodenblechs zu erreichen. Unter Orientierung ist dabei insbesondere zu verstehen, in welcher Ausrichtung, beispielsweise vertikal, waagerecht oder schräg - und in welchem Winkel jeweiligen Blechbereiche zueinander angeordnet sind, um die dreidimensionale Form des Bodenblechs zu erreichen
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In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, eine Bodenstruktur eines Hinterbaus der Kraftwagenkarosserie mit einem derartigen Bodenblech auszustatten. Eine Konzept-Analyse hat hierbei ergeben, dass beispielsweise mit relativ wenigen Blechkanten ein komplettes Bodenblech für den gesamten Hinterbau geschaffen werden kann, welches dennoch Bauteilbereiche mit unterschiedlichen Orientierungen und/oder - bezogen auf die Fahrzeughochrichtung - unterschiedliche Höhenlagen zueinander aufweisen. Ein derartiges Bodenblech kann sich in weiter Ausgestaltung der Erfindung beispielsweise von einem Fersenblechbereich, in welchem ein Hauptboden des Personenkraftwagens im Bereich der Fahrgastzelle unterhalb einer zweiten beziehungsweise hinteren Fahrzeugsitzreihe im Bereich des Fersenblechs nach oben ansteigt, bis zu einem hinteren Ende des Hinterbaus, also nahe einer hinteren Abschlusswand des Hinterbaus des Kraftwagens, erstrecken. Auch hierdurch lässt sich eine besonders einfache Gestaltung des Bodenblechs erreichen.
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Insbesondere erstreckt sich das Bodenblech vorzugsweise über die gesamte Fahrzeugbreite zumindest zwischen beziehungsweise zu den jeweiligen seitlichen Längsträgern.
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Weiterhin hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Bodenblech eine Mehrzahl von sich parallel zueinander und in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Blechkanten, welche demzufolge in Fahrzeuglängsrichtung hintereinander angeordnet sind, aufweist. So hat sich beispielsweise als vorteilhaft gezeigt, dass bei einer Bodenstruktur für einen Hinterbau lediglich neun, sich parallel zueinander und in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Blechkanten erforderlich sind, um ein Halbzeug des Bodenblech vom Fersenblechbereich bis zum hinteren Ende des Hinterbaus zu schaffen. Da überdies durch die Einteiligkeit des Bodenblech-Halbzeugs auf Verbindungstechnologie verzichtet werden kann, ergibt sich eine äußerst leichte Gestaltung der Bodenstruktur insgesamt. Es ist klar, dass das Blechhalbzeug auch mit jeder anderen Anzahl von Blechkanten, welche sich beispielsweise in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden, umgeformt werden kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Bodenblech wenigstens einen Blechbereich aufweist, welcher durch eine in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Blechkante abgekantet ist. Durch derartige Blechkanten können beispielsweise seitliche Blechbereich nach oben oder unten abgekantet werden, um beispielsweise eine Ersatzradmulde oder dergleichen zu bilden.
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In diesem Zusammenhang hat es sich beispielsweise als günstig gezeigt, jeweilige Blechbereiche des Bodenblechs als Radhausrohbauteile, als Seitenwände einer Gepäckraumwanne, als Rückwand einer Sitzanlage, als Fersenblech oder als Verbindungsflansche zur Verbindung mit angrenzenden Bauteilen auszubilden.
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Generell können somit je nach gewünschter dreidimensionaler Form des Blechbauteils jeweilige, in Fahrzeugquerrichtung, in Fahrzeuglängsrichtung oder auch schräg dazu verlaufende Blechkanten durch Abkanten des entsprechenden Halbzeugs erzeugt werden.
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Weiterhin hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn wenigstens ein Blechbereich des Bodenblechs durch ein flächiges Verstärkungselement verstärkt ist. Derartige, beispielsweise durch aufgesetzte Bleche (englisch Patches) dienende flächige Verstärkungselemente können dazu beitragen, besonders belastete Blechbereiche des Bodenblechs entsprechend hinreichen steif zu gestalten beziehungsweise über den Verlauf des Bodenblechs unterschiedliche Steifigkeiten in einzelnen Blechbereichen zu schaffen.
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Weiterhin hat es sich als vorteilhafte gezeigt, wenn wenigstens ein Blechbereich des Bodenblechs durch eine Umformung verstärkt ist. Hierbei kann es sich insbesondere um Sicken oder Ziehverstärkungen handeln, welche ebenfalls äußerst einfach in entsprechende Blechbereiche eingebracht werden können. Das Einbringen dieser Umformungen kann dabei vor oder nach dem Abkanten der jeweiligen Blechbereiche beziehungsweise dem Einbringen der jeweiligen Blechkanten erfolgen.
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Weiterhin hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Bodenblech durch wenigstens ein an dieses angesetztes Trägerelement verstärkt ist. Derartige Trägerelemente können beispielsweise einfache Profile sein, welche entsprechend abgelängt und mit dem Bodenblech verbunden werden. Insbesondere können derartige Trägerelemente entlang einer der Blechkanten zwischen jeweiligen Blechbereichen angeordnet und somit mit den jeweils aneinander angrenzenden Blechbereichen verbunden sein. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache, kostengünstige und leichte Aussteifung des Bodenblechs.
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Die vorherstehend in dem Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Bodenstruktur genannten Vorteile gelten in ebensolcher Weise für das Verfahren gemäß Patentanspruch 10.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. 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.
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Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Perspektivansicht für eine Bodenstruktur eines Hinterbaus einer Karosserie eines Personenkraftwagens mit einem Bodenblech, welches eine Mehrzahl von Blechbereichen umfasst, welche in unterschiedlichen Orientierungen und Höhenlagen zueinander angeordnet sind, wobei sich das Bodenblech von einem vorderen Fersenblechbereich bis zum im Wesentlichen einem hinteren Ende des Hinterbaus erstreckt,
- 2 eine Draufsicht auf ein ebenes, einstückiges Bodenblech-Halbzeug zur Herstellung des Bodenblechs der Bodenstruktur gemäß 1, wobei mit jeweiligen Linien jeweilige Blechkanten zur Unterteilung der entsprechenden Blechbereiche durch Abkanten beziehungsweise Biegen dargestellt sind,
- 3 eine Perspektivansicht auf die Bodenstruktur gemäß 1, wobei sich unterhalb des Bodenblechs erstreckende Träger erkennbar sind,
- 4 weitere Draufsicht auf das Bodenblech-Halbzeug analog zu 2, wobei in einem Blechbereich eine Umformung eingebracht ist,
- 5 eine weitere Draufsicht auf das Bodenblech-Halbzeug analog den 2 und 4, wobei in einem Blechbereich ein flächiges Verstärkungselement vorgesehen ist, und
- 6 eine ausschnittsweise und schematische Schnittansicht durch das Bodenblech der Bodenstruktur, wobei an entsprechenden Blechkanten zwischen jeweiligen Bauteilbereichen jeweilige, unterseitig angeordnete Trägerelemente zur Verstärkung des Bodenblechs vorgesehen sind.
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In 1 ist in einer Perspektivansicht eine Bodenstruktur für einen Hinterbau 1 einer Karosserie eines Personenkraftwagens dargestellt. Im vorliegenden Fall handelt es sich hierbei um einen Personenkraftwagen mit rein elektrischem Antrieb (BEV), wobei der Hinterbau prinzipiell auch für andere Antriebsarten, insbesondere für Fahrzeuge mit Hybridantrieb (PHEV), geeignet ist. Der Hinterbau 1 ist vorliegend modulartig mit einem nicht erkennbaren Hauptboden des Fahrzeugs verbindbar, welcher sich nach hinten hin bis zu einem Fersenblechbereich 2 des Hinterbaus 1 erstreckt. Dieser Fersenblechbereich 2 ist im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung und vertikal in Fahrzeughochrichtung orientiert und verläuft unterhalb einer hinteren Fahrzeugsitzreihe des Kraftwagens. Von dem Hinterbau 1 sind des Weiteren jeweilige hintere Längsträger 3 erkennbar, welche vorne jeweilige Seitenschwellerstummel 4 aufweisen, welche jeweilige Innenteile entsprechender Seitenschweller in deren hinterem Bereich bilden. Hinter den Seitenschwellerstummeln 4 beziehungsweise außenseitig der Längsträger 3 sind jeweilige Rohbauteile 5 von hinteren Radhäusern dargestellt, an welche sich im rückwärtigen Bereich jeweilige Blechteile 6 außenseitig der Längsträger 3 anschließen. Nach hinten hin schließt die Bodengruppe beziehungsweise der Hinterbau 1 im Bereich einer Rückwand 7 ab, in deren Bereich auch ein nicht erkennbarer Querträger verläuft.
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Ausgehend vom Fersenblechbereich 2 erstreckt sich bis zum hinteren Ende der Bodengruppe des Hinterbaus 1 ein Bodenblech 8, welches eine im weiteren noch näher erläuterte Mehrzahl von Blechbereichen, zu welchem auch der Fersenblechebereich 2 gehört, umfasst, welche in unterschiedlichen Orientierungen und in unterschiedlichen Höhenlagen bezogen auf die Fahrzeughochrichtung zueinander angeordnet sind.
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Dieses Bodenblech 8 wird aus einem Bodenblech-Halbzeug 9 gebildet, welches in 2 in einem ebenen, einstückigen Ausgangszustand dargestellt ist. Dieses Bodenblech-Halbzeug 9 ist im vorliegenden Fall beispielsweise aus einer Blechplatine, einem Coil oder dergleichen in einem einfachen Stanzverfahren oder dergleichen Fertigungsverfahren außenumfangsseitig beschnitten worden. Um nun die konkrete Form des Bodenblechs 8, wie diese in 1 gezeigt ist, zu erreichen, wird das Bodenblech-Halbzeug 9 gemäß 2 an jeweiligen Blechkanten 11 bis 21 in äußerst einfachen jeweiligen Abkant- beziehungsweise Biegeprozessen umgeformt. Dabei ist erkennbar, dass mit den Blechkanten 11 bis 19 insgesamt neun Umformschritte erforderlich sind, in welchem die jeweiligen Blechbereiche 2 beziehungsweise 22 bis 31 umgeformt werden. Die Blechkanten 11 bis 19 verlaufen dabei allesamt parallel zueinander in Fahrzeugquerrichtung. Durch entsprechendes Abkanten werden dabei zwischen jeweils benachbarten Blechbereichen 22 bis 31 jeweilige unterschiedliche Orientierungen/Winkel relativ zueinander erzeugt. So erstreckt sich beispielsweise der Blechbereich 22 in einem Winkel von etwa 90 Grad zum Fersenblechbereich 2 und ist demzufolge im Wesentlichen horizontal und Fahrzeugquerrichtung orientiert. Der Blechbereich 23 weist gegenüber dem Blechbereich 22 eine schräg verlaufende Winkellage auf, ebenso der Blechbereich 24 gegenüber dem Blechbereich 23. Die Blechbereiche 25 und 26 schließen sich in horizontaler beziehungsweise vertikaler Orientierung an den Blechbereich 24 an. Im Anschluss ist ein horizontal verlaufender Blechbereich 27 vorgesehen, welcher sich im Wesentlichen zwischen den Rohbauteilen 5 der Radhäuser erstreckt und einen großen Flächenbereich des Bodenblechs 8 beziehungsweise des Bodenblech-Halbzeugs 9 einnimmt. An den Blechbereich 27 schließt sich ein vertikal verlaufender Blechbereich 28, ein horizontal verlaufender Blechbereich 29 und ein abermals vertikal verlaufender Blechbereich 30 an.
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Neben den in Fahrzeugquerrichtung eingebrachten Blechkanten 11 bis 19 sind außerdem zwei in Fahrzeuglängsrichtung eingebrachte Blechkanten 20, 21 vorgesehen, welche jeweilige seitliche Blechbereiche 31, 32 gegenüber dem mittleren Blechbereich 29 unterteilen. Die Blechbereiche 31 und 32 verlaufen dabei ebenfalls vertikal und bilden mit den Blechbereichen 28 und 30 eine Umrandung für den Blechbereich 29 aus, und somit insgesamt die in 1 erkennbare Ersatzradmulde 34. Analog zu den laschenartigen Blechbereichen 31, 32 können natürlich auch weitere Blechbereiche an anderer Stelle seitlich des hier gezeigten Blech-Halbzeugs 9 vorgesehen werden. Durch einfaches Abkanten beziehungsweise Umbiegen der jeweiligen Blechbereiche 2 und 22 bis 32 kann somit das Bodenblech 8 gemäß 1 erzeugt werden, welches oberseitig der Längsträger 3 beispielsweise durch eine geeignete Fügverbindung oder über mechanische Verbindungsmittel mit diesem verbunden werden kann. Das Bodenblech 8 nimmt dabei vorliegend den zumindest annähernd gesamten Boden des Hinterbaus 1 ein.
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Als Material für das Bodenblech 8 beziehungsweise das Bodenblech-Halbzeug 9 eignen sich insbesondere Stahl- oder Aluminiumlegierungen. Als Richtwert für die Kantradien der jeweiligen Blechkanten 11 bis 21 ist insbesondere ein Mindestradius der doppelten Wandstärke des Blech-Halbzeugs 9 vorzusehen.
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Wie anhand der 4 und 5 erkennbar ist, können einzelne Blechbereiche wie im vorliegenden Fall der große, zentrale Blechbereich 27 zusätzlich verstärkt werden. Hierbei sind insbesondere flächige Verstärkungen (Patches) denkbar, welche beispielsweise auf das Bodenblech-Halbzeug 9 aufgeschweißt, geklebt oder dergleichen angeordnet werden. Prinzipiell ist es auch denkbar, als Bodenblech-Halbzeuge 9 maßgeschneiderte Platinen aus verschiedenen Werkstoffgüten und/oder Materialdicken (auf Englisch Tailored Blanks) einzusetzen. Eine derartige Verstärkung 36 ist in 5 dargestellt. Außerdem ist es denkbar, zur Verstärkung des jeweiligen Blechbereichs, beispielsweise des Blechbereichs 27 gemäß 4, entsprechende zusätzliche Ziehsicken, Ziehverstärkungen oder andere Umformungen 35 auf einfache Weise einzubringen. Die Verstärkungen 35 beziehungsweise Umformungen 35 können beispielsweise vor oder nach dem Abkanten der jeweiligen Bauteilbereiche 2, 22 bis 32 aufgebracht und eingebracht werden.
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Wie aus 6 in einer ausschnittsweisen und schematischen Schnittansicht des Bodenblechs 8 erkennbar ist, kann dieses zusätzlich durch Trägerelemente 37, 38 ausgesteift werden, welche beispielsweise entlang der jeweiligen Blechkante 16, 17 verlaufen und mit den entsprechenden Blechbereichen 26, 27, 28 durch Fügen oder mittels mechanischer Verbindungsmittel nachträglich gefügt werden können. Wie dabei in Zusammenschau mit 3 erkennbar ist, welche den Hinterbau 1 bei durchsichtigem Bodenblech 8 zeigt, können sich diese Trägerelemente 37, 38 beispielsweise in Fahrzeugquerrichtung zwischen den jeweiligen Längsträgern 3 erstrecken und an diesen befestigt werden.
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Insgesamt ist somit erkennbar, dass vorliegend ein Bodenblech 8 aus einer äußerst einfachen, ebenen und einstückigen Platine 9 geschaffen werden kann, indem diese durch relativ einfache Abkantprozesse bearbeitet und durch flächige Verstärkungen 35, Umformungen 36, Trägerelemente 37, 38 oder auf andere Weise verstärkt werden können. Die Hauptvorteile einer derartigen Fertigungsweise beziehungsweise eines solchen Verfahrens ist der kompakte Fertigungsablauf mit geringem Invest sowie die erhebliche Reduzierung von Fügetechnik und damit potentiellen funktionalen Schwachstellen.
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Es sei angemerkt, dass durch entsprechendes Abkanten beziehungsweise ein damit einhergehendes Erzeugen von Blechkanten aus dem im Wesentlichen zweidimensionalen, ebenen Halbzeug jegliche dreidimensionale Form des Bodenblechs erzeugt werden kann. Hierbei können sowohl ein oder mehrere Blechkanten in Fahrzeugquerrichtung, in Fahrzeuglängsrichtung oder quer dazu verlaufend eingebracht werden.
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Ebenso können hierbei unterschiedliche Halbzeuge beziehungsweise unterschiedliche Materialien zum Einsatz kommen, insbesondere aus Stahl- oder Aluminiumlegierungen. Zudem können die Halbzeuge auch bereits beschichtet oder dergleichen mit einem Überzug versehen sein. Insbesondere denkbar ist es, ein Halbzeug aus einer beschichteten Stahlplatine einzusetzen, um beispielsweise eine anschließende kathodische Tauchlackierung oder dergleichen Beschichtung des Bodenblechs beziehungsweise der Karosserie insgesamt zu vermeiden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hinterbau
- 2
- Bauteilbereiche
- 3
- Längsträger
- 4
- Seitenschwellerstummel
- 5
- Rohbauteile
- 6
- Blechteile
- 7
- Rückwand
- 8
- Bodenblech
- 9
- Bodenblech Halbzeug
- 10
- Platine
- 11-21
- Blechkante
- 22-31
- Blechbereich
- 34
- Ersatzradmulde
- 35
- Verstärkungselement
- 36
- Umformung
- 37
- Trägerelement
- 38
- Trägerelement
