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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugbodenblechanordnung aufweisend ein Fahrzeugbodenblech zum Einbau bzw. Integration einer Kraftfahrzeugkarosserie.
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Aus dem Stand der Technik sind Kraftfahrzeugkarosserien bekannt. Diese werden in Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftfahrzeugen eingesetzt. Die Personenkraftfahrzeuge werden von einem verbrennungsmotorischen Antrieb, zunehmend mehr jedoch auch von einem Elektroantrieb angetrieben.
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Eine solche selbsttragende Karosserie ist aus einzelnen umformtechnisch hergestellten Blechbauteilen hergestellt. Diese Blechbauteile werden zumeist aus Stahlblechlegierungen, in weiteren Einzelfällen auch aus Aluminiumbauteilen hergestellt. Hierzu werden einzelne Bauteile, wie beispielsweise eine A-Säule, eine B-Säule, eine C-Säule, verschiedene Längsträger oder Querträger einzeln hergestellt und im Anschluss fügetechnisch zu der selbsttragenden Karosserie zusammengesetzt.
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Für einzelne Bauteile kommt auch die Warmumform- und Presshärtetechnologie zum Einsatz. Hiermit können Zugfestigkeiten von mehr als 1.000 MPa an einer härtbaren Stahllegierung eingestellt werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fahrzeugbodenblech bereit zu stellen, welches in Bezug auf seine Herstellungskosten produktionstechnisch einfach, jedoch auch kostengünstig hergestellt werden kann, in seiner geometrischen Präzision verbessert ist sowie verschiedene Anbindungsmöglichkeiten für weitergehende Bauteile sowie die spezifische Einstellung von Crasheigenschaften aufweist.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird bei einer Fahrzeugbodenblechanordnung mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Fahrzeugbodenanordnung weist ein Fahrzeugbodenblech auf, welches als integraler Bestandteil einer stoffschlüssig zusammengefügten Kraftfahrzeugkarosserie dient. Hierzu wird das Fahrzeugbodenblech einstückig umformtechnisch hergestellt und dann in eine selbsttragende Kraftfahrzeugkarosserie eingesetzt bzw. mit dieser verschweißt. Das Fahrzeugbodenblech weist dazu einen flächigen Boden auf sowie an zwei gegenüberliegenden Längsseiten und zwei gegenüberliegenden Stirnseiten eine Umformung. Die Umformung bezieht sich auf die Kraftfahrzeugvertikalrichtung und ist zumindest abschnittsweise als Flansch ausgebildet.
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Flächiger Boden bedeutet, dass eine Bodenstruktur ausgebildet ist. Flächiger Boden bedeutet im Sinne der Erfindung jedoch nicht, dass der Boden insgesamt eben bzw. flach ausgebildet ist.
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Erfindungsgemäß ist insbesondere in dem Bodenbereich auf die Kraftfahrzeugvertikalrichtung bezogen mindestens eine nach unten gerichtet ausgeformte Mulde ausgebildet. Das Fahrzeugbodenblech selbst ist einstückig in einem Pressenhub hergestellt und weist Bereiche voneinander verschiedene Wandstärke und/oder voneinander verschiedener Zugfestigkeit Rm auf.
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Einstückig bzw. einteilig bedeutet im Sinne dieser Erfindung, dass ein Blechrohling in einer sogenannten Großraumpresse umgeformt wird. Dieser Blechrohling selbst kann beispielsweise ein Tailored Welded Blank sein, mithin ein durch verschiedene Blechabschnitte zusammengeschweißter Rohling, der dann jedoch als ein Blechrohling in einer Großraumpresse umgeformt wird. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme wird die geometrische Präzision des gesamten Fahrzeugbodenblechs sowohl in Kraftfahrzeuglängsrichtung als auch Kraftfahrzeugquerrichtung in der geometrischen Präzision verbessert.
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Weiterhin weist das Fahrzeugbodenblech Bereiche mit unterschiedlicher Zugfestigkeit Rm und/oder unterschiedlicher Wandstärke auf. Durch diese Maßnahme kann in lokal benötigten Bereichen eine beispielsweise höhere Festigkeit durch eine höhere Wandstärke und/oder eine höhere Festigkeit bei Anwendung der Warmumform- und Presshärtetechnologie als höhere Zugfestigkeit bereitgestellt werden, im Vergleich zu unmittelbar daran angrenzenden weiteren Bereichen. Diese haben dann ein weicheres Werkstoffgefüge und sie können auch als sogenannte Softzones bezeichnet werden. Die Bereiche mit höherer Festigkeit weisen insbesondere eine Zugfestigkeit größer 1000 MPa, insbesondere größer 1350 MPa, besonders bevorzugt größer 1500 MPa, ganz besonders bevorzugt größer als 1800 MPa auf. Die Bereiche mit einem weicheren Werkstoffgefüge weisen besonders bevorzugt eine Zugfestigkeit Rm kleiner 1000 MPa, insbesondere zwischen 500 und 850 MPa auf.
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Besonders bevorzugt können beispielsweise Bereiche verstärkt werden, die besondere Anbindungsfestigkeiten aufweisen müssen. Dies kann beispielsweise ein quer zur Fahrtrichtung verlaufender eingeformter Querträger sein. Besonders bevorzugt dient dieser auch als Sitzquerträger. Der Sitzquerträger kann insbesondere in seinem eigenen Querschnitt als Hohlbauteil eingeformt werden. Der Sitzquerträger weist dann eine höhere Zugfestigkeit und/oder größere Wandstärke auf gegenüber an diesen angrenzenden Bereichen. Insbesondere kann ein Blechrohling im Falle eines im Querschnitt hohlen Sitzquerträgers als Tailored Welded Blank ausgebildet sein, in dem dann ein Blechplatinenteil ein Hohlbauteil in seinem Querschnitt ist. Das Hohlbauteil wird dann mit in der Umformpresse umgeformt. Dieser Sitzquerträger dient gleichzeitig auch zur Versteifung der damit hergestellten Kraftfahrzeugkarosserie sowie zur Aussteifung des Fahrgastraumes gerade bei einem Seitencrash. Der Sitzquerträger kann auch von einem Schließblech von unten längenabschnittsweise oder vollständig geschlossen sein.
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Der Blechrohling selbst kann einstückig und werkstoffeinheitlich ausgebildet sein. Beispielsweise kann dieser Blechrohling dann als Tailored Rolled Blank ausgebildet sein. Es kann jedoch auch ein Blechrohling als Tailored Welded Blank hergestellt werden, bei dem einzelne Blechzuschnitte mit unterschiedlichen Wandstärken und/oder unterschiedlichem Werkstoffgefüge zusammengeschweißt werden. Hier können Blechrohlinge stumpf aneinander gesetzt werden und beispielsweise lasergeschweißt werden. Die Blechzuschnitte können jedoch auch sich überlappen und punktgeschweißt sein.
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Es können weitere Längs- und/oder auch Querträger in das Fahrzeugbodenblech eingeformt sein. Durch diese Maßnahme kann dann wiederum der gesamte Bodenbereich verstärkt werden.
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Insbesondere wird jedoch das erfindungsgemäße Fahrzeugbodenblech für ein Elektrokraftfahrzeug eingesetzt. Dieses Elektrokraftfahrzeug weist gerade in seinem Bodenbereich Energiespeicher in Form von Batterien bzw. Antriebsbatterien auf, insbesondere sind diese Antriebsbatterien in die Mulde bzw. in die Mulden eingesetzt. Eine alternative oder ergänzende Ausgestaltungsvariante sieht auch vor, dass eine Antriebsbatterie auf die Kraftfahrzeugvertikalrichtung bezogen von unterhalb des Fahrzeugbodenblechs angesetzt wird und somit zwischen zwei Mulden eingesetzt ist. Die jeweilige Fahrzeugbatterie bzw. Antriebsbatterie ist dann von einem Deckel verschlossen bzw. die korrespondierende Mulde.
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Die Gesamtdimension des Fußbodenblechs beträgt somit mehr als 80 x 100 cm, bevorzugt mehr als 90 cm x 150 cm. Das Fahrzeugbodenblech bzw. Fußbodenblech erstreckt sich im Wesentlichen in der Kraftfahrzeugkarosserie auf die Kraftfahrzeugquerrichtung bezogen von einem Schweller zum gegenüberliegenden Schweller. In Bezug auf die Kraftfahrzeuglängsrichtung erstreckt sich das Fahrzeugbodenblech im Wesentlichen von einer Stirnwand bzw. Feuerschutzwand im vorderen Bereich des Kraftfahrzeuges bis hin zu einer Rückbank auf nahe dem hinteren Bereich des Kraftfahrzeuges.
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Letztere, mithin die Rückbankauflage ist bevorzugt mit dem Fahrzeugbodenblech gekoppelt. Ganz besonders bevorzugt ist die Rückbankauflage unmittelbar mit dem Bodenblech ausgeformt. Hierzu ist besonders bevorzugt die Rückbankauflage einteilig, insbesondere einstückig mit dem Fahrzeugbodenblech ausgebildet und dann auf einer Großraumpresse unmittelbar umgeformt. Auch hierdurch steigt wiederum die Präzision des hergestellten Bauteils bei gleichzeitiger Einsparung der Produktionskosten.
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In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltungsvariante sind, bezogen auf die Kraftfahrzeuglängsrichtung mindestens zwei Mulden hintereinander angeordnet. Alternativ oder ergänzend sind bezogen auf die Kraftfahrzeugquerrichtung in mindestens einer Reihe zwei Mulden nebeneinander angeordnet. Bevorzugt sind in jeder Reihe mindestens zwei Mulden nebeneinander angeordnet.
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Durch diese Maßnahme ist es möglich, auf die Platzierung der Antriebsbatterien einzugehen.
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Auch können somit einzelne Mulden unterschiedlich benutzt werden. In einer Mulde kann eine Antriebsbatterie angeordnet sein, beispielsweise im vorderen Bereich vor Fahrersitz und Beifahrersitz. Hier kann eine Antriebsbatterie angeordnet sein. Im Bereich der Rückbank sind die Mulden dann in dem Sinne leer ausgebildet und können somit als Fußraummulde für Fahrgäste, welche auf der Rückbank Platz nehmen, genutzt werden.
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Insbesondere sind jeweils kleinere Mulden ausgebildet, die dann jeweils mit einem Deckel verschlossen sind. Somit ist es möglich, den Deckel reversible in der fertigen Kraftfahrzeugkarosserie auch zu entfernen, zu Wartungszwecken oder zum Austausch beispielsweise einer Antriebsbatterie. Die Deckel sind bevorzugt dicht verschlossen mit der jeweiligen Mulde.
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In einer Ausführungsform sind die vordere Mulde und die hintere Mulde gleich tief. Alternativ weisen die vordere und die hintere Mulde verschiedene Tiefen auf.
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Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausgestaltungsvarianten werden in schematischen Figuren dargestellt. Sie dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:
- 1 ein Unterbodenblech zum Einsatz in einer Kraftfahrzeugkarosserie
- 2a und b eine Draufsicht sowie eine Querschnittsansicht
- 3a und b eine Draufsicht sowie eine Querschnittsansicht,
- 4a bis e eine Draufsicht sowie eine Querschnittsansicht,
- 5a bis e eine Draufsicht sowie eine Querschnittsansicht und
- 6a bis c eine Draufsicht sowie eine Querschnittsansicht.
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In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
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1 zeigt eine Kraftfahrzeugkarosserie 1. Als einen teilweisen Ausschnitt zu erkennen ist eine vorne angedeutete A-Säule 3. Unterhalb der Kraftfahrzeugkarosserie 1 wird angesetzt ein Fahrbodenblech 4, so dass eine Fahrzeugbodenblechanordnung 5 hierdurch realisiert wird. Ferner sind gegenüberstehende Längsträger ausgebildet sowie im hinteren Bereich eine Rückbankauflage 9. Außenseitig sind die Schweller 2 angeordnet.
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2a und b zeigen Längsschnittansicht sowie eine Querschnittsansicht gemäß der Schnittlinie A-A und D-D von 2c.
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Die Fahrzeugbodenblechanordnung 5 weist dabei ein Fahrzeugbodenblech auf. Das Fahrzeugbodenblech 4 weist bezogen auf die Kraftfahrzeuglängsrichtung X frontseitig einen abstehenden Flansch 6 auf. Ferner ist eine Mulde ausgebildet. Diese ist auf die Kraftfahrzeugvertikalrichtung Z nach unten zeigend ausgeformt. Die dabei entstehende Wand 8 der Mulde 7 ist um die Mulde 7 umlaufend und weist, wie ersichtlich eine größere Wandstärke und/oder größere Zugfestigkeit gegenüber den weiteren Bereichen des Fahrzeugbodenblechs 4 auf. Der wandförmige Verlauf selbst verläuft dann um die Mulde umlaufend. Die Wand selbst ist in Kraftfahrzeugvertikalrichtung orientiert angeordnet und läuft um die Mulde um. Ferner ist im hinteren Bereich eine Rückbankauflage 9 mit ausgebildet. Diese ist integral mit ausgeformt mit dem Fahrzeugbodenblech 4. In der Mulde 7 selbst ist eine Antriebsbatterie 10 angeordnet sowie ein diese verschließender Deckel 11 angeordnet. Auf dem Deckel 11 ist hier angeordnet dargestellt ein Sitzquerträger 12, der sich gemäß der Draufsicht gemäß 2 von einer Seite der Kraftfahrzeugkarosserie 1 zu einer gegenüberliegenden, mithin von einem Schweller 2 zum gegenüberliegenden Schweller 2 erstreckt.
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2b trägt eine Querschnittsansicht gemäß der Schnittlinie B-B. In Bezug auf Kraftfahrzeugquerrichtung Y erstreckt sich die Mulde 7 von einer Seite eines Schwellers 2 zur gegenüberliegenden Seite. Darin ist eine großflächige Antriebsbatterie 10 angeordnet.
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3a und b zeigen eine alternative Ausgestaltungsvariante zur 2a bis c. Der wesentliche Unterschied ist, dass auf Kraftfahrzeuglängsrichtung X bezogen, zwei Mulden hintereinander angeordnet sind sowie insbesondere auch der Sitzquerträger 12 integral mit dem Fahrzeugbodenblech 4 ausgeformt ist. Der Sitzquerträger 12 selbst ist dabei auch als in seinem eigenen Querschnitt als Hohlbauteil ausgebildet. Die Rückbankauflage 9 ist hiermit selbst ausgeformt und erst nach dem Umformen des eigentlichen Fahrzeugbodenblechs 4 mit diesem gekoppelt. Es kann jedoch auch unmittelbar mit dem Fahrzeugbodenblech 4 zusammen ausgebildet sein. Gemäß der Querschnittsansicht von 3b erstreckt sich die Antriebsbatterie von einer Seite zur gegenüberliegenden Seite. In Kraftfahrzeuglängsrichtung X gemäß 3a ist diese jedoch unterbrochen, so dass jeweils eine Mulde 7 des Fußraums der der vorderen Sitze sowie eine Mulde 7 unterhalb des Fußraums der Rückband angeordnet ist.
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4a bis e zeigen dazu eine alternative Ausgestaltungsvariante. Im Falle von 4a, b und c sind in Kraftfahrzeuglängsrichtung X jeweils zwei Mulden 7 hintereinander sowie in Kraftfahrzeugquerrichtung Y zwei Mulden 7 nebeneinander angeordnet. Im Falle von 4a, d und e sind zwei Mulden 7 in Kraftfahrzeuglängsrichtung X hintereinander angeordnet, die sich über die im Wesentlichen gesamte Breite in Kraftfahrzeugquerrichtung Y erstrecken. Gemäß der Querschnittsansicht ist auch hier die umlaufende Wand 8 verstärkt ausgebildet, jedoch nicht die innenliegende Wand unterhalb des Sitzquerträges 12. Das Teilstück unterhalb des Sitzquerträgers 12 in Form eines Mittelabschnittes 13 mit ebenfalls mit größerer Wandstärke und/oder größerer Zugfestigkeit ausgebildet und erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamt Breite in Kraftfahrzeugquerrichtung Y. Im Falle von 4b und c können somit vier Antriebsbatterien 10 angeordnet sein. Im Falle von 4d und e sind zwei Antriebsbatterien 10 in der jeweiligen Mulde angeordnet. Das Rückwandblech kann wiederum einteilig mit dem Fahrzeugbodenblech 4 ausgebildet sein. Das Rückwandblech kann jedoch auch einzeln hergestellt und im Anschluss mit dem Fahrzeugbodenblech 4 gefügt sein.
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5a bis e zeigen eine weitere Ausgestaltungsvariante der vorliegenden Erfindung. Gemäß 5a, b und c ist die Mulde 7 in Kraftfahrzeuglängsrichtung X vorne als Batteriemulde ausgebildet und weist eine größere Längserstreckung in Kraftfahrzeuglängsrichtung X auf als die dahinter befindliche Mulde, die als Fußraummulde 14 für Gäste auf der Rückbank ausgeformt ist. Diese Fußraummulde 14 kann beispielsweise in Kraftfahrzeugquerrichtung wie in 5c ersichtlich, zweigeteilt ausgebildet sein. Die Fußraummulde 14 kann jedoch auch in Kraftfahrzeugquerrichtung, wie im Falle von 5e in Kraftfahrzeugquerrichtung Y einteilig ausgebildet sein, mithin sich im Wesentlichen über die Kraftfahrzeugbreite erstrecken. Bei dieser Ausgestaltungsvariante kann insbesondere das Rückbankblech mit ausgeformt sein. Unterhalb des Rückbankbleches kann eine weitere Antriebsbatterie 10 angeordnet sein. Wiederum ist mit einem Deckel 17 die Antriebsbatterie verschlossen.
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6a bis c zeigt eine weitere Ausgestaltungsvariante der vorliegenden Erfindung. Hier sind wiederum in Kraftfahrzeuglängsrichtung X gemäß 2a zwei Mulden 7 ausgebildet, die voneinander beabstandet sind. Auf die Kraftfahrzeugvertikalrichtung Z bezogen, ist von unten eine Antriebsbatterie eingesetzt. Der die Antriebsbatterie haubenartig übergreifende Bereich 15 zwischen den Mulden 7 weist eine größere Wandstärke und der Zugfestigkeitsbereich als der Boden 16 der Mulde 7 selbst. Die Wand der Mulde 7 weist ebenfalls eine größere Zugfestigkeit auf. Von unten ist dann besonders bevorzugt die Traktionsbatterie mit einem Deckel 17 verschlossen.
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Die verwendeten Stahlsorten können nachfolgend exemplarisch zum Einsatz kommen und für alle Varianten dieser Erfindung eingesetzt werden können. Insbesondere können verschiedene Stahlsorten miteinander kombiniert werden in einer Tailored Welded Blank. Entsprechende Festigkeitsbereiche zu harten bzw. weichen Bereichen bzw. festen oder duktilen Bereichen können der Tabelle entnommen werden. Alle Legierungsbestandteile sind angegeben in Gew.-%, wobei zu der jeweiligen härtbaren Stahllegierung dann Resteisen sowie erschmelzungsbedingte Verunreinigungen hinzukommen.
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Bezugszeichen:
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- 1
- Kraftfahrzeugkarosserie
- 2
- Schweller
- 3
- A-Säule
- 4
- Fahrzeugbodenblech
- 5
- Fahrzeugbodenblechanordnung
- 6
- Flansch
- 7
- Mulde
- 8
- Wand
- 9
- Rückbankauflage
- 10
- Antriebsbatterie
- 11
- Deckel
- 12
- Sitzquerträger
- 13
- Mittelabschnitt
- 14
- Fußraummulde
- 15
- haubenartiger Bereich
- 16
- Boden zu 7
- 17
- Deckel
- X
- Kraftfahrzeuglängsrichtung
- Y
- Kraftfahrzeugquerrichtung
- Z
- Kraftfahrzeugvertikalrichtung
