DE10224884A1

DE10224884A1 - Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen

Info

Publication number: DE10224884A1
Application number: DE10224884A
Authority: DE
Inventors: Josip Vlahovic; Joerg Nalbach
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2002-06-05
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2003-12-18

Abstract

Dieser Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen, umfasst eine Karosserie mit einem Fahrgastraum, welcher vorderendig eine ihn von einem Vorderwagen trennende Spritzwand und ein fest mit dieser verbundenes, sich über die Länge des Fahrgastraumes erstreckendes Bodenblech aufweist und hinterendig wenigstens durch einen Querträger begrenzt ist, wobei entlang dessen beider Längsseiten mit einem innenliegend angeordneten Versteifungsprofil ausgestattete Schweller an das Bodenblech angeschlossen sind. DOLLAR A Zur Optimierung der Schweller weist in Verbindung mit einer Begrenzung der Größe der einzelnen Batterien (13) oder Akkumulatoren das in den Schwellern (8) innenliegend angeordnete Versteifungsprofil eine zur Aufnahme für den Betrieb des Kraftwagens erforderlicher Batterien oder Akkumulatoren (13) geeignete Profilquerschnittsform auf.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE-OS 40 32 605 ist ein durch Elektromotoren angetriebener Personenkraftwagen bekannt, bei dem die als Energievorrat notwendigen Batterien oder Akkumulatoren in Reihe hintereinanderliegend in einem sich über die gesamte Länge der Fahrzeugkarosserie hin erstreckenden Mitteltunnel untergebracht sind. Der Mitteltunnel ist dabei auf den Einsatz von Batterien oder Akkumulatoren gängiger Form und Größe ausgelegt, was den Nachteil mit sich bringt, dass ein verhältnismäßig großes Nutzraumvolumen verloren geht, insbesondere beeinträchtigt die durchgehende Ausbildung eines großvolumigen Mitteltunnels auch das mögliche Fassungsvermögen eines Kofferraumes.
Aus der US-PS 5 833 023 ist es weiterhin bekannt die Bodenstruktur eines durch Elektromotoren angetriebenen Kraftwagens in eine Anzahl von Rahmenteilen, insbesondere mittlere und seitliche Rahmenteile zu unterteilen, wobei sich dann wenigstens ein mittleres Rahmenteil über die gesamte Länge der Fahrzeugkarosserie hin erstreckt und zur Aufnahme von Batterien oder Akkumulatoren ausgestattet ist. Diese Ausbildung und Anordnung von Aufnahmeräumen für Batterien oder Akkumulatoren führt zu einer hochbauenden Bodengruppe des Kraftwagens, so dass ihr im Wesentlichen die gleichen Nachteile, wie des weiter oben beschriebenen Personenkraftwagens anhaften, abgesehen davon, dass ein zusätzlicher wesentlicher Nachteil dieser Bauart in einer erheblichen Vergrößerung des Fahrzeuggewichtes gesehen werden muss.
Aus der DE-OS 100 62 834 ist eine Aufbaustruktur für eine Fahrzeugkarosserie bekannt, welche zur Versteifung der Karosserie im Bereich zwischen Vorderrad- und Hinterradkästen eingesetzt wird und aus einem über Flansche mit dem Karosserieaufbau zu verbindenden zylindrischen Versteifungselement besteht. Das zylindrische Versteifungselement besteht dabei aus einem rundrohrförmigen Hohlprofil, an welchem zwei einander in einer vertikalen Ebene gegenüberliegend angeordnete L-förmige Flansche jeweils über ihren kürzeren, der Profilkontur entsprechend gekrümmten Profilschenkel in herkömmlicher Weise befestigt sind. Mit ihrem radial zum Umfang des rohrförmigen Versteifungselementes ausgerichteten längeren Profilschenkel greifen die beiden Flansche jeweils zwischen die aneinander anliegenden und miteinander zu einem Schwellerprofil zu verbindenden Blechschalen ein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde für einen Kraftwagen der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Bauart eine Unterbringung der zu seinem Betrieb erforderlichen Batterien oder Akkumulatoren zu aufzuzeigen, welche einerseits im Wesentlichen ohne zusätzlichen Aufwand, insbesondere ohne Erhöhung des Fahrzeuggewichtes auskommt, andererseits aber die Unterbringung der Batterien oder Akkumulatoren in anderweitig nicht genutzten Hohlräumen von Karosserien oder Tragstrukturen eines Kraftwagen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Verwendung von Batterien oder Akkumulatoren bestimmter wählbarer Gestalt und Größe, insbesondere runder, quadratischer oder rechteckiger Querschnittsform eröffnet die Möglichkeit zu deren Unterbringung in den anderweitig nicht genutzten Hohlräumen der Karosserie oder der Tragstruktur des Kraftwagens, beispielsweise in den Schwellern der Bodengruppe. Die erfindungsgemäße Gestaltung der ohnehin in die Schweller einzusetzenden Versteifungselemente als mit Stütz- und Abstandsstegen ausgestattete Hohlprofilkammer kommt einerseits einer optimalen Versteifung der Karosserie bzw. Tragstruktur entgegen und schafft andererseits zugleich eine Aufnahme für die unterzubringenden Batterien oder Akkumulatoren, wobei ein besonderer Vorteil darin gesehen wird, dass hierdurch das Fahrzeuggewicht, zumindest im Normalfall, nicht erhöht wird. Vielmehr bietet sich durch die erfindungsgemäße Unterbringung der Batterien oder Akkumulatoren die Möglichkeit zu einem Ausgleich der Gesamtgewichtsverteilung innerhalb eines Kraftwagens an.
Die sich zweckmäßigerweise zwischen den Vorder- und den Hinterradkästen erstreckenden Hohlprofilkammern können durch verschließbare Öffnungen im Bereich der jeweiligen Radkästen beschickbar sein, wobei es sich in vielen Fällen insbesondere auch bei einer teilweisen Befüllung empfehlen kann, dass eine sich zwischen Vorderrad- und Hinterradkasten erstreckende Hohlprofilkammer teils vom Vorderradkasten her und teils vom Hinterradkasten her gestaltet ist. Die mit radialen Stütz- und Abstandsstegen ausgestatteten Hohlprofilkammern können durch Längenabschnitte eines Strangpressprofils gebildet und in eine in herkömmlicher Weise aus zwei miteinander verbundenen Blechhalbschalen oder vorzugsweise in einem Innenhochdruckumformverfahren hergestellte Außenhaut eines Schwellers der Bodengruppe einer Karosserie eingesetzt werden, womit die Anwendbarkeit der Unterbringung der Batterien oder Akkumulatoren in herkömmlicher Weise hergestellten selbsttragenden Fahrzeugkarosserien gewährleistet ist. Hierbei empfiehlt es sich weiterhin die Stütz- und Abstandsstege jeweils auf eine Ecke des Profils der Außenhaut des Schwellers auszurichten und in bzw. an dieser über Stützschuhe oder dergl. abzustützen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind jedoch die Hohlprofilkammern samt der Stütz- und Abstandsstege zusammen mit der Außenhaut der Schweller einteilig in Form eines einteiligen Strangpressprofils hergestellt. Die Ausrichtung der radial von der jeweiligen Hohlprofilkammer verlaufendem Stütz- und Abstandsstege richtet sich hierbei zweckmäßigerweise zunächst nach den von der Bodengruppe des jeweiligen Kraftwagens aufzunehmenden Kräfteverteilung. Bei insgesamt mit Außenhaut und Versteifungsprofil als einteiliges Strangpressprofil ausgebildeten Schwellern braucht auf eine Halterung der Stütz- und Abstandsstege an Ecken des Profils der Außenhaut des Schwellers keine Rücksicht genommen zu werden, so dass die Stütz- und Abstandsstege auch an beliebige Wandungsbereiche der Außenhaut des Schwellers angeschlossen sein.
Die erfindungsgemäße Unterbringung der zum Betrieb des Kraftwagens notwendigen Batterien oder Akkumulatoren in den Schwellern der Bodengruppe einer Karosserie oder in einer Tragstruktur einer Kraftwagenkarosserie eignet sich besonders für kraftstoffbetriebene oder Hybridkraftwagen, kann aber auch für mittels Elektromotor betriebene Kraftwagen eingesetzt werden.
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im Einzelnen erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine ausschnittweise schaubildliche und im wesentlichen schematische Darstellung des Bereiches eines Fahrgastraumes einer Kraftwagenkarosserie,
Fig. 2 einen Profilquerschnitt einer ersten Ausführungsform eines mit einer Hohlkammer zur Aufnahme von Batterien oder Akkumulatoren ausgestatteten Schwellers,
Fig. 3 einen Profilquerschnitt einer zweiten Ausführungsform eines mit einer Hohlkammer zur Aufnahme von Batterien oder Akkumulatoren ausgestatteten Schwellers,
Fig. 4 einen Profilquerschnitt einer dritten Ausführungsform eines mit einer Hohlkammer zur Aufnahme von Batterien oder Akkumulatoren ausgestatteten Schwellers,
Fig. 5 einen Profilquerschnitt einer vierten Ausführungsform eines mit einer Hohlkammer zur Aufnahme von Batterien oder Akkumulatoren ausgestatteten Schwellers,
Fig. 6 einen Profilquerschnitt einer fünften Ausführungsform eines mit einer Hohlkammer zur Aufnahme von Batterien oder Akkumulatoren ausgestatteten Schwellers,
Fig. 7 einen Profilquerschnitt einer sechsten Ausführungsform eines mit einer Hohlkammer zur Aufnahme von Batterien oder Akkumulatoren ausgestatteten Schwellers.
In dem in der Fig. 1 ausschnittweise und schaubildlich dargestellten Bereich des Fahrgastraumes 1 einer Kraftwagenkarosserie erkennt man eine vorderendig den Fahrgastraum 1 von einem nicht näher gezeigten Vorderwagen trennende Spritzwand 2 und ein teilweise gezeigtes, fest mit der Spritzwand 2 verbundenes, sich über die Länge des Fahrgastraumes 1 hin erstreckendes Bodenblech 3 sowie einen den Fahrgastraum nach hinten begrenzenden, durch einen in der Längsmitte der Karosserie bei 4 nach oben durchgewölbten Querträger gebildeten Fersenträger 5. Über die Länge des Fahrgastraumes 1 hin erstreckt sich ein in seinem oberen Bereich durch aus Profilmaterialabschnitten gebildete Längsträger 6 begrenzter Mitteltunnel 7 welcher einen nicht näher gezeigten Stirnwandträger mit dem Fersenträger 5 zu einer steifen Einheit verbindet. Entlang der beiden Längsseiten des Bodenbleches 3 sind sich zwischen einem Vorderradhaus 9 und einem Hinterradhaus 10 erstreckende Schweller 8 vorgesehen. Die Schweller 8 bestehen aus einer die Karosseriekontur bestimmenden Außenhaut 12 und einem eine zur Aufnahme der für den Betrieb des Kraftwagens erforderlichen Batterien oder Akkumulatoren 13 geeignete Profilquerschnittsform aufweisenden Versteifungsprofil, welches in der gezeigten Ausführungsform eine Hohlprofilkammer 14 und eine Anzahl mit dieser verbundener, bezüglich deren Längsachse radial von der Hohlprofilkammer 14 verlaufende und bestimmungsgemäß an der Innenfläche der Schwelleraußenhaut 12 anliegende Stütz- und Abstandsstege 15, 16, 17 und 18 umfasst. Durch die Stütz- und Abstandsstege 15, 16, 17 und 18 sind Hohlräume 19, 20, 21 und 22 zwischen der Innenfläche der Schwelleraußenhaut 12 und der äußeren Oberfläche der Hohlprofilkammer 14 bestimmt, in deren einem, nämlich in dem dem Fahrgastraum zugewandten Hohlraum 21 sind, in der gezeigten Ausführungsform zwei, nämlich eine vordere 23 und eine hintere Anschlussbox 24 untergebracht.
Die insbesondere in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Profilquerschnitte von mit einem Versteifungsprofil ausgestatteten Schwellern 8 beziehen sich jeweils auf aus einer im Innenhochdruckumformverfahren hergestellten Schwelleraußenhaut 12 und einem in diese eingesetzten aus einem Längenabschnitt eines Strangpressprofils bestehenden, eine Hohlprofilkammer 14 und eine Anzahl mit dieser verbundener, bezüglich deren Längsachse radial von der Hohlprofilkammer 14 aus verlaufende und bestimmungsgemäß an der Innenfläche der Schwelleraußenhaut 12 anliegende Stütz- und Abstandsstege 15, 16, 17 und 18. Die Fig. 2 zeigt eine im Wege des Innenhochdruckformens hergestellte Außenhaut 12 eines Schwellers 8, in welche ein durch einen Abschnitt eines Strangpressprofils gebildetes Versteifungsprofil eingesetzt ist, wobei das Versteifungsprofil eine eine rechteckige Querschnittsform aufweisende Hohlprofilkammer 14 und vier von dieser aus radial verlaufende Stütz- und Abstandsstege 15, 16, 17 und 18 umfasst. Die Stütz- und Abstandsstege 15, 16, 17 und 18 gehen von den Kanten der Hohlprofilkammer 14 aus und sind unter unterschiedlichen Winkeln zu den Ecken 25, 26, 27 und 28 des Profils der Außenhaut 12 des Schwellers 8 hin ausgerichtet. An bzw. in den Ecken 25, 26, 27 und 28 des Profils der Außenhaut 12 des Schwellers 8 sind die Stütz- und Abstandsstege 15, 16, 17 und 18 vermittels Stützschuhe 29 abgestützt. Bei der in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsform besitzt die Hohlprofilkammer 14a eine kreisrunde Profilquerschnittsform und sind die Stütz- und Abstandsstege 15a, 16a, 17a und 18a in zwei einander in der Längsmittelasche 30 schneiden Ebenen angeordnet und auf die Ecken 25, 26, 27 und 28 der Außenhaut 12 des Schwellers 8 hin ausgerichtet, derart dass sie sich mittels ihrer Stützschuhe 29 an bzw. in Ecken 25, 26, 27 und 28 des Profils der Außenhaut 12 des Schwellers 8 abstützen. Bei der in der Fig. 4 dargestellten Ausführungsform besitzt die Hohlprofilkammer 14b eine quadratische Profilquerschnittsform, und es sind die Stütz- und Abstandsstege 15b, 16b, 17b und 18b in untereinander unterschiedlichen Anstellwinkeln auf die Ecken 25, 26, 27 und 28 der Außenhaut 12 des Schwellers 8 hin ausgerichtet, derart dass sie sich mittels ihrer Stützschuhe 29 an bzw. in Ecken 25, 26, 27 und 28 des Profils der Außenhaut 12 des Schwellers 8 abstützen.
Die in den Fig. 5 bis 7 dargestellten Profilquerschnitte von mit einem Versteifungsprofil ausgestatteten Schwellern 8 beziehen sich jeweils auf solche Schweller 8 bei denen die Außenhaut 12c des Schwellers 8 und das Versteifungsprofil miteinander einteilig als Strangpressprofil hergestellt sind. Dabei zeigt die Fig. 4 einen Querschnitt eines aus einer Außenhaut 12c, einer einen rechteckigen Profilquerschnitt aufweisenden Hohlprofilkammer 14c sowie vier unter gleichen, flachen Anstellwinkeln radial von den Kanten der Hohlprofilkammer 14c abragenden Stütz- und Abstandsstegen 15c, 16c, 17c und 18c bestehenden einteiligen Strangpressprofils. Die Stütz- und Abstandsstege 15c, 16c, 17c und 18c schließen hierbei an Flächenbereiche der Außenhaut 12c des Schwellers 8 an. Bei dem in der Fig. 6 dargestellten Profilquerschnitt eines als einteiliges Strangpressprofil ausgebildeten, mit einem Versteifungsprofil ausgestatteten Schwellers 8 besitzt die Hohlprofilkammer 14d einen kreisrunden Profilquerschnitt und sind die vier von dieser radial abragenden Stütz- und Abstandsstege 15d, 16d, 17d und 18d in zwei einander in der Profilachse 30 der Hohlprofilkammer 14d schneidenden Ebenen so angeordnet, dass die Stütz- und Abstandsstege 15d, 16d, 17d und 18d jeweils zu Flächenbereichen der Außenhaut 14d des Schwellers 8 hin ausgerichtet sind. Bei dem in der Fig. 7 dargestellten Profilquerschnitt eines als einteiliges Strangpressprofil ausgebildeten, mit einem Versteifungsprofil ausgestatteten Schwellers 8 besitzt die Hohlprofilkammer 14e einen quadratischen Profilquerschnitt und sind die vier von dieser aus radial verlaufenden Stütz- und Abstandsstege 15e, 16e, 17e und 18e in zwei einander in der Profilachse 30 der Hohlprofilkammer 14e schneidenden Ebenen so angeordnet, dass die Stütz- und Abstandsstege 15e, 16e, 17e und 18e jeweils zu Flächenbereichen der Außenhaut 14e des Schwellers 8 hin ausgerichtet sind.

Claims

1. Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen, dessen Karosserie einen Fahrgastraum enthält, welcher vorderendig eine ihn von einem Vorderwagen trennende Spritzwand und ein fest mit dieser verbundenes, sich über die Länge des Fahrgastraumes erstreckendes Bodenblech aufweist und hinterendig wenigstens durch einem Querträger begrenzt ist, wobei entlang dessen beider Längsseiten mit einem innenliegend angeordneten Versteifungsprofil ausgestattete Schweller an das Bodenblech angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass in Verbindung mit einer Begrenzung der Größe der einzelnen Batterien (13) oder Akkumulatoren das in den Schwellern (8) innenliegend angeordnete Versteifungsprofil eine zur Aufnahme für den Betrieb des Kraftwagens erforderlicher Batterien oder Akkumulatoren (13) geeignete Profilquerschnittsform aufweist.

2. Kraftwagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungsprofil eine Hohlprofilkammer (14) und eine Anzahl mit dieser verbundener, bezüglich deren Längsachse radial von der Hohlprofilkammer (14) aus verlaufender und bestimmungsgemäß an der Innenseite der Außenhaut (12) Schwellers (8) anliegender Stütz- und Abstandsstege (15, 16, 17 und 18) umfasst.

3. Kraftwagen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem der durch die Stütz- und Abstandsstege (15, 16, 17 und 18) bestimmten Hohlräume (25, 26, 27 und 28) zwischen der Außenhaut (12) des Schwellers (8) und der Hohlprofilkammer (14) jeweils an wenigstens einer Stelle eine Anschlussbox (23 bzw. 24) vorgesehen ist.

4. Kraftwagen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussbox (23 bzw. 24) jeweils in dem dem Fahrgastraum (1) benachbarten Hohlraum (27) zwischen Hohlprofilkammer (14) und Außenhaut (12) des Schwellers (8) untergebracht ist.

5. Kraftwagen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Hohlprofilkammern (14) jeweils über den Bereich zwischen einem Vorderradkasten (9) und einem Hinterradkasten (10) hin erstrecken und über im Bereich des Vorderradkastens (9) und/oder einem Hinterradkastens (10) angeordnete, verschließbare Stirnöffnung mit Batterien oder Akkumulatoren beschickbar sind.

6. Kraftwagen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Hohlprofilkammer (14) und radial von dieser abragende Stütz- und Abstandsstege (15, 16, 17 und 18) umfassende Versteifungsprofil durch ein in eine eine vorgegebene Schwellerquerschnittsform umhüllende, insbesondere im Innenhochdruckumformverfahren hergestellte Außenhaut (12) eines Schwellers (8) einsetzbares Strangpressprofil gebildet ist.

7. Kraftwagen nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Verbindung mit einer rechteckigen Profilquerschnittsform der Akkumulatoren oder Batterien (13) die Hohlprofilkammer (14) eine entsprechend bemessene rechteckige Querschnittsform aufweist und sich die Stütz- und Abstandsstege (15, 16, 17 und 18) unter unterschiedlichen Winkeln von den Außenkanten der Hohlprofilkammer (14) ausgehend zu Ecken (25, 26, 27 und 28) der Profilform des Schwellers (8) hin erstrecken sowie sich mittels Stützschuhe (29) in bzw. an diesen abstützen.

8. Kraftwagen nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Verbindung mit einer kreisrunden Profilquerschnittsform der Akkumulatoren oder Batterien (13) die Hohlprofilkammer (14a) eine entsprechend bemessene kreisrunde Querschnittsform aufweist und die Stütz- und Abstandsstege (15a, 16a, 17a und 18a) in zwei sich in der Längsachse (30) der Hohlprofilkammer (14a) schneidenden Ebenen zu Ecken (25, 26, 27 und 28) der Profilform des Schwellers (8) hin erstrecken sowie sich mittels Stützschuhe (29) in bzw. an diesen abstützen.

9. Kraftwagen nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Verbindung mit einer quadratischen Profilquerschnittsform der Akkumulatoren oder Batterien (13) die Hohlprofilkammer (14b) eine entsprechend bemessene quadratische Querschnittsform aufweist und die Stütz- und Abstandsstege (15b, 16b, 17b und 18b) in zwei sich in der Längsachse (30) der Hohlprofilkammer (14b) schneidenden Ebenen zu Ecken (25, 26, 27 und 28) der Profilform des Schwellers (8) hin erstrecken sowie sich mittels Stützschuhe (29) in bzw. an diesen abstützen.

10. Kraftwagen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Hohlprofilkammer (14) und radial von dieser abragende Stütz- und Abstandsstege (15, 16, 17 und 18) umfassende Versteifungsprofil zusammen mit einem eine Außenhaut (12) des Schwellers (8) bildenden Profil als einteiliges Strangpressprofil ausgebildet ist.

11. Kraftwagen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Verbindung mit einer rechteckigen Profilquerschnittsform der Akkumulatoren oder Batterien (13) die Hohlprofilkammer (14c) eine entsprechend bemessene rechteckige Querschnittsform aufweist und sich die Stütz- und Abstandsstege (15c, 16c, 17c und 18c) unter gleichen und flachen Winkeln von den Außenkanten der Hohlprofilkammer (14) aus zu den Flächenbereichen der Umfangswandung des Schwellers (8) hin erstrecken und an diese angeschlossen sind.

12. Kraftwagen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Verbindung mit einer kreisrunden Profilquerschnittsform der Akkumulatoren oder Batterien (13) die Hohlprofilkammer (14d) eine entsprechend bemessene kreisrunde Querschnittsform aufweist und sich die Stütz- und Abstandsstege (15d, 16d, 17d und 18d) in sich in der Längsachse (30) der Hohlprofilkammer (14d) schneidenden Ebenen von den Außenkanten der Hohlprofilkammer (14) aus zu den Flächenbereichen der Außenhaut (12) des Schwellers (8) hin erstrecken und an diese angeschlossen sind.