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Die Erfindung betrifft einen Hinterwagen für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Verstärkungsstruktur. Die Erfindung betrifft ferner eine Fahrzeugkarosserie mit einem solchen Hinterwagen.
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Bei der Entwicklung moderner Fahrzeuge ist man bestrebt, das Crashverhalten der Fahrzeuge zu verbessern, insbesondere um einen bestmöglichen Insassenschutz zu erreichen.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Hinterwagen für ein Kraftfahrzeug mit den eingangs genannten Merkmalen bereit zu stellen, welcher in Bezug auf einen Heckaufprall in seiner Aussteifung optimiert ist.
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Diese Aufgabe wird mit einem Hinterwagen gelöst, welcher die Merkmale des Anspruches 1 aufweist. Ferner wird zur Lösung der Aufgabe eine Fahrzeugkarosserie mit den Merkmalen des Anspruches 14 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren.
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Ein Hinterwagen für ein Kraftfahrzeug zeichnet sich unter anderem durch wenigstens eine Verstärkungsstruktur aus, welche von einem gemeinsamen Zentrum ausgehende wenigstens zwei Schenkel aufweist und mit einer durch die Schenkel gebildeten Flächenseite zumindest teilweise an einer Seitenwand des Hinterwagens strukturell angebunden ist.
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Durch diese Ausbildung der Verstärkungsstruktur kommt ihr eine hohe Versteifungswirkung zu, welche aufgrund der flächenseitigen Anbindung an der Seitenwand wirkungsvoll auf die Karosseriestruktur des Hinterwagens übertragen wird. Es ist dadurch das Fahrzeugheck versteift. Auch bietet dadurch der Hinterwagen ein Deformationsverhalten, welches für einen Heckaufprall optimiert ist.
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Nach einer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Verstärkungsstruktur X-förmig oder Y-förmig ausgebildet ist und das Zentrum und die Schenkel durch die X-Form oder Y-Form gebildet sind. Durch die X-förmige oder Y-förmige Ausbildung der Verstärkungsstruktur kommt ihr eine besonders hohe Versteifungswirkung zu, welche aufgrund der flächenseitigen Anbindung an der Seitenwand besonders wirkungsvoll auf die Karosseriestruktur des Hinterwagens übertragen wird. Es ist dadurch das Fahrzeugheck besonders gut versteift. Auch bietet dadurch der Hinterwagen ein Deformationsverhalten, welches für einen Heckaufprall besonders optimiert ist.
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In die gleiche Richtung zielt die Maßnahme, dass die Verstärkungsstruktur Z-förmig, V-förmig, W-förmig oder U-förmig ausgebildet ist. Maßgeblich ist, dass die Verstärkungsstruktur die wenigstens beiden Schenkel aufweist, welche in dem gemeinsamen Zentrum zusammenlaufen. Die Verstärkungswirkung besonders durch das Zentrum bewirkt, welches einen Knotenpunkt für die darin zusammenlaufenden Schenkel bildet.
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Die Verstärkungsstruktur kann an der Seitenwand mittels Punktschweißen, Stanznieten, Clinchen oder dergleichen stoffschlüssigem und/oder formschlüssigem Verbindungsverfahren strukturell angebunden sein, so dass auf diese Art und Weise die Anbindung der Verstärkungsstruktur an den Hinterwagen in technisch einfacher Weise zu realisieren ist.
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Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass ergänzend oder alternativ die Verstärkungsstruktur mittels einer kraftschlüssigen Verbindungstechnik an die Seitenwand strukturell angebunden wird.
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Es bietet sich an, dass die Verstärkungsstruktur mit der Flächenseite an einer inneren Seitenwand strukturell angebunden ist. Dadurch ist eine besonders gute Versteifung des Hinterwagens zu erreichen, da als Seitenwand die innere Seitenwand genutzt wird, welche im Wesentlichen als Trägerstruktur, insbesondere für weitere Komponenten der Fahrzeugkarosserie, dient.
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Selbstverständlich kann es auch vorgesehen sein, dass die Verstärkungsstruktur an einer äußeren Seitenwand, insbesondere der Außenhaut der Fahrzeugkarosserie strukturell angebunden ist.
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Nach einer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Seitenwand eine Durchgangsöffnung, insbesondere für ein Seitenfenster, aufweist, welche den zwei Schenkeln der Verstärkungsstruktur angeordnet ist. Durch die auf diese Weise vorgesehene Durchgangsöffnung bzw. der Ausschnitt in der Seitenwand bleibt die Aussteifung des Hinterwagens erhalten, welche durch die Verstärkungsstruktur bewirkt wird. Durch die Verstärkungsstruktur ist somit in einfacher Weise die Ausbildung einer Durchgangsöffnung in der Seitenwand zu realisieren, ohne dass dadurch die Karosseriesteifigkeit des Hinterwagens beeinträchtigt wird. Insofern sind weitergehende Maßnahmen, wie beispielsweise zusätzliche Verstärkungsstrukturen im Bereich des Ausschnittes nicht vorzusehen.
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Die Verstärkungsstruktur bewirkt eine gute Aussteifung des Hinterwagens, wenn nach einer Ausgestaltung die Verstärkungsstruktur sich, insbesondere mit wenigstens einem Schenkel, bis an den vorzugsweise seitlichen Dachrahmen und/oder eine C-Säule erstreckt, insbesondere nach oben hin erstreckt, insbesondere daran strukturell angebunden ist.
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In die gleiche Richtung zielt die Maßnahme, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung die Verstärkungsstruktur sich, insbesondere mit wenigstens einem Schenkel, bis an den vorzugsweise seitlichen Dachrahmen und/oder eine D-Säule erstreckt, insbesondere nach oben hin erstreckt, insbesondere daran strukturell angebunden ist.
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Auch in diese Richtung zielt die Maßnahme, wonach nach einer weiteren Ausgestaltung die Verstärkungsstruktur sich, insbesondere mit wenigstens einem Schenkel, bis an einen vorzugsweise seitlichen Schweller erstreckt, insbesondere nach unten hin erstreckt, insbesondere daran strukturell angebunden ist.
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Auch kann die Verstärkungsstruktur sich, insbesondere mit wenigstens einem Schenkel, bis an einen Radkasten erstrecken, insbesondere daran strukturell angebunden sein. Insbesondere ist dadurch eine optimale Aufnahme der über den Radkasten und den Unterbau der Fahrzeugkarosserie eingeleiteten Radkräfte möglich. Auch wird dadurch die Steifigkeit einer an dem Radkasten angebrachten Dämpferanbindung verbessert.
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Insgesamt ist durch die Anbindung der Verstärkungsstruktur an die vorgenannten Komponenten der Fahrzeugkarosserie das Deformationsverhalten des Hinterwagens bei einem Heckaufprall optimiert, indem der Bereich zwischen einer Heckklappe und einer hinteren Tür des Kraftfahrzeuges stabilisiert ist und somit ein Aufstellen des Fahrzeugrahmens im Crashfall behindert wird. Auch tragen diese Maßnahmen zu einer weitergehenden Torsionsaussteifung der Karosserie bei.
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Sofern sich die Verstärkungsstruktur bis an den Radkasten erstreckt, kann es ferner vorgesehen sein, dass beispielsweise der sich bis daran erstreckende Schenkel der Verstärkungsstruktur an einen Abschnitt des Radkastens anschmiegt und damit zusätzlich verstärkend auf den Radkasten wirkt.
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Nach einer Ausgestaltung weist die Verstärkungsstruktur wenigstens zwei, vorzugsweise drei Verstärkungsprofile auf oder ist daraus gebildet. Die Verstärkungsprofile können unter Ausbildung eines Kreuzungsbereiches im Zentrum der Verstärkungsstruktur miteinander strukturell verbunden sein, insbesondere mittels Punktschweißen, Stanznieten, Clinchen oder dergleichen stoffschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbindungsverfahren strukturell verbunden sein. Dadurch ist die Verstärkungsstruktur mit ihrer X-förmigen Ausgestaltung in technisch einfacher Weise zu realisieren.
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In die gleiche Richtung zielt die Maßnahme, dass sich eines der Verstärkungsprofile durchgehend durch den Kreuzungsbereich erstreckt und daran, vorzugsweise an gegenüberliegenden Seiten, die anderen Verstärkungsprofile, insbesondere im Kreuzungsbereich, strukturell angebunden sind. Indem eines der Verstärkungsprofile sich durch den Kreuzungsbereich hindurch erstreckt weist die durch die Verstärkungsprofile gebildete Verstärkungsstruktur im Kreuzungsbereich eine hohe Stabilität auf.
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Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass eines der Verstärkungsprofile sich durchgehend durch den Kreuzungsbereich erstreckt, wobei das Verstärkungsprofil sich mit seinem einen längsseitigen Ende bis an einen Schweller oder den Schweller der vorstehend beschriebenen Art nach unten hin erstreckt, insbesondere daran strukturell angebunden ist, und mit seinem anderen längsseitigen Ende bis an eine D-Säule oder die D-Säule der vorstehend beschriebenen Art nach oben hin erstreckt, insbesondere daran angebunden ist.
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Eine Weiterbildung kann darin bestehen, dass eines der Verstärkungsprofile sich mit seiner Längserstreckung an einen Radkasten oder den Radkasten der vorstehend beschriebenen Art anschmiegt und bis an einen Schweller oder den Schweller der vorstehend beschriebenen Art erstreckt, insbesondere daran strukturell angebunden ist.
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Eine weitere Ausgestaltung kann darin bestehen, dass eines der Verstärkungsprofile sich bis an den vorzugsweise seitlichen Dachrahmen und/oder eine C-Säule oder die C-Säule der vorstehend beschriebenen Art nach oben hin erstreckt, insbesondere daran strukturell angebunden ist und ein anderes der Verstärkungsprofile sich bis an einen Radkasten oder den Radkasten der vorstehend beschriebenen Art nach unten hin erstreckt, insbesondere daran strukturell angebunden ist. Dadurch ist eine hohe Versteifung des Hinterwagens erreicht. Insbesondere ist dadurch eine optimale Aufnahme der über den Radkasten und den Unterbau in die Fahrzeugkarosserie eingeleiteten Radkräfte ermöglicht und die Steifigkeit an einer gegebenenfalls an dem Radkasten angebrachten Dämpferanbindung erhöht. Auch ist dadurch das Deformationsverhalten des Fahrzeuges bei einem Heckaufprall, dem sogenannten Rear-Crash, verbessert. Denn die auf diese Weise ausgebildeten Verstärkungsprofile führen zu einer Stabilisierung des gesamten Hinterwagens, so dass besonders der Bereich zwischen einer Heckklappe und einer hinteren Tür derart formstabilisiert ist, dass im Crashfall ein Aufstellen des Fahrzeugrahmens behindert wird.
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Eine weitergehende Stabilisierung und Versteifung des Hinterwagens kann dadurch erreicht werden, dass wenigstens eines der Verstärkungsprofile zumindest über einen Abschnitt einen hutförmigen Querschnitt aufweist, dessen seitlich nach außen stehende Materialabschnitte zumindest teilweise als Flansch zur Befestigung an der Seitenwand oder einem sonstigen Karosserieteil dienen. Eine solche Querschnittstruktur verbessert die Biegesteifigkeit des Verstärkungsprofiles. Durch die seitlich abstehenden Materialabschnitte ist zudem eine gute Anbindung an die Seitenwand ermöglicht, so dass die hohe Biegesteifigkeit des Verstärkungsprofiles besonders verstärkend auf die daran angebundene Seitenwand wirkt.
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Weiterhin umfasst ist eine Fahrzeugkarosserie, welche einen Hinterwagen der vorstehend beschriebenen Art aufweist.
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Durch die Fahrzeugkarosserie ist die Karosseriesteifigkeit, insbesondere im Bereich des Hinterwagens, verbessert und damit eine optimierte Fahrdynamik, eine optimierte Rear-Crashperformance und ein optimiertes Geräuschverhalten erreicht sowie die Dauerhaltbarkeit der Fahrzeugkarosserie optimiert.
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Durch die Fahrzeugkarosserie ist ferner eine masseeffiziente Verbesserung der Verwindungssteifigkeit der Fahrzeugkarosserie, insbesondere des Hinterwagens, erreicht, da auf masseeffiziente Verstärkungsprofile zurückgegriffen werden kann, welche durch den Hinterwagen genutzt werden. Auch ist eine Verbesserung der Vertikal- und Lateralsteifigkeit der karosserieseitigen Dämpfer- und Federaufnahme erreicht.
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Durch die Fahrzeugkarosserie ergibt sich auch ein verbessertes Deformationsverhalten des Kraftfahrzeuges bei einem Heckaufprall. Aufgrund der Verstärkungsstruktur ergibt sich ferner eine Gewichtsreduzierung, welche erreicht wird, da die in dem Hinterwagen zum Einsatz kommenden Karosseriebauteile mit einer reduzierten Blechdicke ausgestattet werden können. Letztendlich ergibt sich dadurch eine Produktkostenreduzierung aufgrund der Nutzung dünnwandigerer Bleche.
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Insgesamt führt die Fahrzeugkarosserie, insbesondere der Hinterwagen, zu einer deutlichen Erhöhung der Torsionssteifigkeit der Karosserie und Verbesserung des Rear-Crashverhaltens bei geringer Masse der Zusatzbauteile des Hinterwagens. Durch die vorgesehene Verstärkungsstruktur ergibt sich eine Verringerung der gesamten Karosseriemasse, da auf gewichtserhebliche Verstärkungen verzichtet werden kann.
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Durch die Fahrzeugkarosserie ergibt sich auch ein Vorteil bezüglich des Tankeinfüllstützens. Durch die vorgesehene Verstärkungsstruktur zwischen der Fahrzeugaußenhaut und dem Fahrzeuginnenraum kann nämlich der Tankeinfüllstutzen gegenüberliegend zu der Seitenwand angeordnet werden, an welcher die Verstärkungsstruktur angebunden ist. Dieser Bauraum kann bei dem Hinterwagen ohne weiteres freigehalten werden, da in diesem Bereich keine zusätzlichen Verstärkungsstrukturen notwendig sind.
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Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnungen.
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Es zeigen:
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1 einen Ausschnitt eines Hinterwagens einer Fahrzeugkarosserie in perspektivischer Darstellung mit einer zwischen der Außenhaut und der Innenwandung der Fahrzeugkarosserie angeordneten möglichen Ausführungsform einer Verstärkungsstruktur,
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2 einen Ausschnitt aus dem Hinterwagen gemäß der 1 im Bereich der Verstärkungsstruktur in perspektivischer Darstellung und
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3 den Hinterwagen mit der Verstärkungsstruktur gemäß der 1, dargestellt ohne Außenhaut, in einer anderen perspektivischen Darstellung.
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1 zeigt – in schematischer Darstellung – einen Teil des Hinterwagens 1 einer Fahrzeugkarosserie 100 in perspektivischer Ansicht von außen auf einen Seitenbereich des Hinterwagens 1. Die 1 zeigt im Wesentlichen den Bereich des Hinterwagens 1 auf einer Seite der Fahrzeugkarosserie 100, welcher zwischen der dort vorgesehenen C-Säule 300 und der dort vorgesehenen D-Säule 400 liegt und an den sich nach oben hin der Dachrahmen 200 der Fahrzeugkarosserie 100 anschließt. Der Bereich endet nach unten hin mit dem an dem Hinterwagen 1 vorgesehenen Radkasten 600, an welchen sich in Richtung zu der Fahrzeugfront hin ein Schweller 500 anschließt. Der Hinterwagen 1 ist in diesem Bereich von einer Außenhaut 700 nach außen hin verschlossen, wobei in der Außenhaut 700 eine Durchgangsöffnung 12 bzw. eine Aussparung zur Aufnahme eines Seitenfensters ausgebildet ist.
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Wie aus der 1 ersichtlich ist, ist in dem Bereich zwischen der C-Säule 300 und der D-Säule 400 eine Verstärkungsstruktur angeordnet, welche zwischen der Außenhaut 700 und dem Fahrzeuginnenraum untergebracht ist. Die Verstärkungsstruktur 2 kann im Wesentlichen X-förmig ausgebildet sein.
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2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Hinterwagens 1 im Bereich der Verstärkungsstruktur 2, wobei in der 2 die Außenhaut 700 der 1 der Einfachheit halber weggelassen ist.
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Wie daraus ersichtlich ist, ist die Verstärkungsstruktur 2 mit einer durch die X-Form gebildeten Flächenseite in Richtung gegen eine Seitenwand 10 ausgerichtet, insbesondere gegen die Seitenwand 10 in Anlage gebracht, vorzugsweise an der Seitenwand 10 strukturell angebunden. Beispielsweise kann die Verstärkungsstruktur 2 an der Seitenwand 10 mittels Punktschweißen, Stanznieten oder Clinchen befestigt sein. Die Seitenwand 10 ist bevorzugt eine innere Seitenwand der Fahrzeugkarosserie 100, welche die Seitenwandstruktur der Fahrzeugkarosserie 100 gegen den Fahrzeuginnenraum abschließt.
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Die Verstärkungsstruktur 2 weist aufgrund ihrer X-förmigen Ausbildung vier Schenkel 3, 4, 5 und 6 auf, welche ausgehend von einem gemeinsamen Zentrum 8, insbesondere Kreuzungsbereich 7, sich nach außen weg erstrecken. Die Schenkel 3 und 4 sind dabei in der Weise angeordnet, dass zwischen den Schenkeln 3 und 4 die Durchgangsöffnung 12 für das Seitenfenster zu liegen kommt.
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3 zeigt den Hinterwagen 1 mit der Verstärkungsstruktur 2 gemäß der 1, wobei in der 3 die Außenhaut der Fahrzeugkarosserie 100 der Einfachheit halber weggelassen ist. Wie insbesondere aus der 3 zusammen mit der 2 ersichtlich ist, erstreckt sich die Verstärkungsstruktur 2 mit dem Schenkel 3 bis in den Seitenbereich des Dachrahmens 200. Vorzugsweise ist die Verstärkungsstruktur 2 mit ihrem Schenkel 3 an dem Dachrahmen 200 strukturell angebunden, insbesondere daran mittels Punktschweißen, Stanznieten oder Clinchen, befestigt.
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Die Verstärkungsstruktur 2 erstreckt sich ferner mit dem Schenkel 4 ausgehend von dem Kreuzungsbereich 7 nach oben bis an die D-Säule 400. Vorzugsweise ist die Verstärkungsstruktur 2 mit dem Schenkel 4 an der D-Säule 400 strukturell angebunden, insbesondere mittels Punktschweißen, Stanznieten oder Clinchen, befestigt.
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Die Verstärkungsstruktur 2 erstreckt sich mit dem Schenkel 5 bis an den Schweller bzw. seitlichen Schweller 500. Bevorzugt erstreckt sich der Schenkel 5 zumindest über einen Abschnitt entlang eines Abschnittes des Radkastens 600, wobei der Schenkel 5 vorzugsweise sich an die Kontur des Radkastens 600 in diesem Abschnitt anschmiegt. Bevorzugt ist der Schenkel 5 mit seinem endseitigen Bereich an dem Schweller 500 strukturell angebunden, insbesondere mittels Punktschweißen, Stanznieten oder Clinchen daran befestigt. Bevorzugt ist der Schenkel 5 ferner zumindest über einem Abschnitt an dem Radkasten 600 strukturell angebunden, insbesondere mittels Punktschweißen, Stanznieten oder Clinchen daran befestigt.
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Die Verstärkungsstruktur 2 erstreckt sich mit dem Schenkel 6 ausgehend von dem Kreuzungsbereich 7 bis an den Radkasten 600. Bevorzugt ist der Schenkel 6 daran strukturell angebunden, insbesondere mittels Punktschweißen, Stanznieten oder Clinchen an dem Radkasten 600 befestigt.
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Wie insbesondere die 2 und 3 zeigen, kann die Verstärkungsstruktur 2 durch wenigstens ein, vorzugsweise wenigstens drei Verstärkungsprofile 13, 14 und 15 gebildet sein. Es kann eines der Verstärkungsprofile 13, 14 und 15 sich durchgehend durch den Kreuzungsbereich 7 erstrecken, wobei die beiden anderen Verstärkungsprofile 14 und 15 an gegenüberliegenden Seiten des Verstärkungsprofiles 13 im Kreuzungsbereich 7 der Verstärkungsstruktur 2 strukturell angebunden sind, insbesondere mittels Punktschweißen, Stanznieten oder Clinchen miteinander daran befestigt sind, und sich von dort aus nach außen hin erstrecken. Wenigstens eines der Verstärkungsprofile 13, 14 und 15 weist über wenigstens einen Längsabschnitt einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt oder einen im Wesentlichen hutförmigen Querschnitt auf. Bei dem hutförmigen Querschnitt können die im Querschnitt gesehen, seitlich nach außen abstehenden Materialabschnitte als Flansch 16 bzw. 17 zur Anbindung an die Seitenwand 10 genutzt werden, wie dies beispielsweise aus der 2 ersichtlich ist.
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Die Schenkel 4 und 5 der Verstärkungsstruktur 2 können durch das Verstärkungsprofil 13 gebildet sein, welches durchgehend durch den Kreuzungsbereich 7 verläuft. Der Schenkel 3 der Verstärkungsstruktur 2 kann durch das Verstärkungsprofil 14 gebildet sein. Ferner kann der Schenkel 6 der Verstärkungsstruktur 2 durch das Verstärkungsprofil 15 gebildet sein.
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Wie aus der 3 ersichtlich ist, ermöglicht es die X-förmige Verstärkungsstruktur 2, dass weitere Versteifungsstrukturen in diesem Bereich des Hinterwagens nicht notwendig sind, so dass freier Bauraum erzeugt wird. Dieser freie Bauraum kann durch die Anordnung eines Tankeinfüllstutzens bzw. Tankeinfüllers 800 genutzt werden, welcher im Bereich der Schenkel 4 und 5, oberhalb des Radkastens 600 angeordnet werden kann. Der Tankeinfüller 800 kann an der Außenhaut 700 befestigt werden und in den Zwischenraum zwischen der Außenhaut 700 und der Seitenwand 10 hineinragen, ohne dabei mit der Verstärkungsstruktur 2 zu kollidieren.
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Obwohl die Erfindung anhand wenigstens einer beispielhaften Ausführungsform beschrieben worden ist, versteht es sich, dass eine Vielzahl von Varianten existiert. Auch sollte beachtet werden, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungsformen nur Beispiele sind und nicht dazu gedacht sind, den Schutzumfang, die Anwendbarkeit bzw. Ausführbarkeit oder den Aufbau in irgendeiner Weise einzuschränken. Die vorstehende Beschreibung gibt dem Fachmann eine geeignete Anleitung zur Umsetzung bzw. Ausführung von wenigstens einer Ausführungsform; es versteht sich, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und Anordnung von Elementen oder Komponenten, welche vorstehend in wenigstens einer beispielhaften Ausführungsform beschrieben sind, gemacht werden können, ohne vom Schutzumfang der nachstehenden Ansprüche und ihren rechtlichen Äquivalenten abzuweichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hinterwagen
- 2
- Verstärkungsstruktur
- 3
- Schenkel
- 4
- Schenkel
- 5
- Schenkel
- 6
- Schenkel
- 7
- Kreuzungsbereich
- 8
- Zentrum
- 10
- Seitenwand
- 12
- Durchgangsöffnung
- 13
- Verstärkungsprofil
- 14
- Verstärkungsprofil
- 15
- Verstärkungsprofil
- 16
- Flansch
- 17
- Flansch
- 100
- Fahrzeugkarosserie
- 200
- Dachrahmen
- 300
- C-Säule
- 400
- D-Säule
- 500
- Schweller
- 600
- Radkasten
- 700
- Außenhaut
- 800
- Tankeinfüller
