WO2013092133A1 - Kraftfahrzeugkarosserie mit einem hinteren boden und einem querträger - Google Patents

Kraftfahrzeugkarosserie mit einem hinteren boden und einem querträger Download PDF

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WO2013092133A1
WO2013092133A1 PCT/EP2012/073745 EP2012073745W WO2013092133A1 WO 2013092133 A1 WO2013092133 A1 WO 2013092133A1 EP 2012073745 W EP2012073745 W EP 2012073745W WO 2013092133 A1 WO2013092133 A1 WO 2013092133A1
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WO
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cross member
rear floor
vehicle body
motor vehicle
floor
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PCT/EP2012/073745
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French (fr)
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Mihaly Gonda
Thomas Weiss
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D29/00—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
    • B62D29/04—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof predominantly of synthetic material
    • B62D29/046—Combined superstructure and frame, i.e. monocoque constructions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/20—Floors or bottom sub-units
    • B62D25/2009—Floors or bottom sub-units in connection with other superstructure subunits
    • B62D25/2027—Floors or bottom sub-units in connection with other superstructure subunits the subunits being rear structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D29/00—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
    • B62D29/04—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof predominantly of synthetic material
    • B62D29/041—Understructures

Definitions

  • Power vehicle body with a rear floor and a cross member
  • the present invention relates to a motor vehicle body with a body center construction, which has a rear floor and a cross member, and a motor vehicle with such a motor vehicle body.
  • Motor vehicle bodies in particular self-supporting motor vehicle body series, are usually made of steel. Furthermore, it is known in car bodies in
  • Skeleton construction the frame construction made of steel or aluminum to manufacture and insert plate plastic elements in the frame construction.
  • document DE 102006 052992 A1 shows a frame structure for the underbody of a motor vehicle body having a tunnel, a heel plate and side skirts which belong to a frame structure formed of high strength steel.
  • Heel plate, and a bottom rear, i. a bottom behind the heel plate, are made of a plastic, which is partially reinforced with metal to improve crash resistance / strength in an impact has.
  • This task is done by an ICraftfahrzBugkarosserie with a
  • Body center construction comprising a rear floor and a cross member connected thereto, wherein the rear floor and the cross member are formed of fiber reinforced plastic.
  • a connection between the rear floor and the cross member may preferably be an adhesive connection, that is, the rear floor may be glued to the cross member.
  • bodywork construction is significantly easier while meeting the rigidity requirements of bodywork construction in normal driving and the strength and energy absorption capability of the bodywork construction in a side impact / side crash.
  • the cross member in the vehicle body, preferably extends between a left lateral side member and a right side side member.
  • the rear floor may preferably extend between the left lateral side member and the right side side member.
  • the cross member may be glued to the left lateral side member and the right side side member.
  • the rear bed can preferably be glued to the left lateral side member and the right side side member.
  • Vehicle body of the cross member between a front floor and the rear floor arranged.
  • An upper end of the cross member may be connected to the rear floor.
  • a lower end of the cross member may be connected to the front floor.
  • the upper end of the cross member may be connected to an upper side or a lower side of the rear floor.
  • an upper end region of the cross member, which comprises the upper end of the cross member may be formed overlapping with a front end portion of the rear floor.
  • the upper end portion of the cross member and the front end portion of the rear floor may together form a closed hollow profile.
  • the front end portion of the rear floor may be above the upper
  • the front end portion of the rear floor above the upper end portion of the cross member can verte call and overlap.
  • a closed hollow profile is in terms of rigidity and strength in many bean ungsoplastyen faster than an open profile.
  • the cross member and the rear floor are used for the hollow profile, only a small number of Bautelen is necessary.
  • a closed profile while a profile is meant, which is closed at a section in the direction of the vehicle longitudinal axis and the vehicle vertical axis
  • Cross member and a rear cross member may be formed, which are interconnected.
  • the front cross member and the rear cross member may overlap each other in an upper portion of the cross member.
  • the overlap can in particular in a substantially horizontal region of the cross member be educated.
  • the overlap may extend substantially over the entire upper region of the cross member.
  • the cross member element may be formed above the front end region of the bottom.
  • the overlap of the front cross member and the rear cross member may extend at a highest portion of the cross member together with the rear bottom.
  • Meterlalmiliung in this area can significantly contribute to a flexural strength of the cross member about a longitudinal axis. This increased flexural strength is particularly necessary in a side impact.
  • the cross member in the vehicle body, is connected to a front end portion of the rear floor and the rear floor is connected to a front floor.
  • the cross member preferably forms, together with the front end region of the rear floor, a closed hoof profile.
  • cross member of at least two cross member elements such as a front and a rear
  • Cross member consist, which preferably overlap each other at their junction. Likewise, the junction may be at a highest portion of the cross member together with the rear bottom. Furthermore, in all developments, preferably a rear end of an inner tube is connected to the cross member and / or the rear floor.
  • the center tunnel can extend over the entire body center construction.
  • the center tunnel is a region that spans a gap between a right front floor and a left front floor, for example in the form of an inverted U, and that can be accommodated under the drive elements and / or energy storage elements.
  • Adhesive connections formed. Alternatively, others can
  • a major fiber direction is in the vehicle transverse direction.
  • a plurality of the fibers of the rear floor and the cross member are aligned in a vehicle transverse direction.
  • the back floor and / or the cross member is comprised of a plurality of unidirectional fiber layers, wherein the fiber orientation of each fiber layer is at an angle of up to about 45 ° from that of
  • Vehicle transverse direction may differ. Furthermore, the orientation of the fibers of one fiber layer relative to the orientation of the fibers of another
  • Fiber layer to be offset by up to about 90 °.
  • the fiber orientation of at least one fiber layer may preferably extend in the vehicle transverse direction.
  • the fiber-reinforced plastic consists of at least five
  • Fiber layers wherein the mitt sized fiber layer in the vehicle transverse direction and the further fiber layers extend at an angle of about -45 ° or + 45 ° to the middle fiber layer.
  • the first fiber layer is at an angle of + 45 °
  • the second fiber layer is at an angle of -45 °
  • the third fiber layer is at an angle of 0 ° (i.e.
  • the fourth fiber layer runs at an angle of -45 * and the fifth fiber layer runs at an angle of +45 "with respect to the vehicle transverse direction.
  • the body center construction i. essentially the entire body center construction, made of fiber-reinforced plastic
  • the vehicle body is self-supporting.
  • the vehicle body i. at least the body center construction, formed in so-called shell construction including the rear floor and the cross member, the rear floor and the cross member forming shells in terms of the shell construction.
  • the body center construction extends at least within a region between a front axle and a rear axle of the motor vehicle.
  • the front area of the bodywork center construction begins with a front end wall and in the rear of the bodywork elbaus ends the bodywork center with a rear
  • the bodywork comprises in particular a so-called passenger compartment.
  • the motor vehicle body is preferably a Kraft mecanical sheaverle for a motor vehicle with at least a front row of seats and a rear row of seats, wherein the rear floor is disposed below the seat surface of the rear row of seats.
  • the fiber-reinforced plastic is preferably carbon fiber reinforced plastic (CFRP).
  • the cross member and the back ground may be made by a transfer molding process, which is also called resin injection or Resin Transfer Molding (RTM).
  • RTM Resin Transfer Molding
  • a transfer molding process is for example, a semifinished fiber preform as a preform ling into a tool After that, for example, resin is injected into the closed mold.
  • RTM Resin Transfer Molding
  • other methods for producing the cross member and the rear floor can be used.
  • Flg. 1 is a perspective view of a part of a motor vehicle body
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the rear floor and the cross member connected thereto according to the first embodiment of the present invention.
  • Fig. 3 is a schematic sectional view of the rear floor and the cross member connected thereto according to the first embodiment of the present invention.
  • 4 is a perspective view of a part of a body center structure and a body interlock according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view of a part of a vehicle body; FIG.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of the rear floor and the cross member connected thereto according to the second embodiment of the present invention.
  • Fig. 7 is a schematic sectional view of the rear floor and the cross member connected thereto according to the second embodiment of the present invention.
  • Fig. 8 is a schematic sectional view of a rear floor and a cross member connected thereto according to a third embodiment of the present invention.
  • Fig. 6 is a schematic sectional view of a rear floor and a cross member connected thereto according to a fourth embodiment of the present invention.
  • Figures 1 to 4 show a first embodiment of the present invention.
  • Fig. 1 shows a perspective view of a rear floor 3 in conjunction with a cross member 5, 6.
  • the cross member 5, 6 consists of a front cross member iement 5 and a rear cross member 6, as shown in the exploded perspective view of Fig. 2 and the sectional view of Fig. 3 shows
  • the front cross member 5 consists of a substantially vertical or at least slightly inclined rear portion, which comprises at least part of an upper end portion 52 of the cross member, and a substantially horizontal or a at least slightly downwardly inclined portion 51, which is part of the upper end portion 51.
  • the substantially vertical portion has a cutout 54 for a center tunnel, as can be seen in Figures 1 and 2.
  • Das Front cross member 5 may also be referred to as a heel plate.
  • the rear cross member element 6 consists of a substantially horizontal portion 63 and an adjoining obliquely downwardly and rearwardly extending portion 62. Oer horizontal portion 51 of the front
  • Cross member 6 overlap over almost the entire surface and are glued together. Furthermore, the rear floor 3 is glued at its flange-shaped end 31 to the front cross member 5, i. Further, the rear cross member 6 at its rear flange-shaped end 61, which constitutes an upper end of the cross member according to the invention, is bonded to the top of the bottom 3 in a front end portion 32 of the rear bottom 3.
  • Flg. 4 is a perspective view showing the connection of the rear floor 3 with the cross member 5, 6 to adjacent elements of the body center structure 1 and a body panel 21.
  • the front cross member 5 is connected to a center tunnel 17.
  • the center tunnel 17 extends from a front, not shown
  • a left side member 7 and a right side member 8 are formed The cross member 5 and 6 are about flange-shaped projections with glued to the left side member 7 and the right side member 8. Furthermore, a left front floor 9 and a right front floor 10 with the flange-shaped lower end 53 of the cross member, in particular the
  • the left front floor 9 extends between the center tunnel 17, the lower end 53 of the cross member 5 and the left side member 7. Accordingly, the right front floor 10 extends between the center tunnel 17, the right side member 8 and the lower one
  • the rear Beden 3 has an integrally manufacturedbadeten center tunnel 39, which is at least partially formed in continuation of the central tunnel 17 Des
  • the rear bed 3 integrally transitions into a rear partition wall 37 that extends substantially vertically.
  • the partition wall 37 which may also be referred to as a rear end wall, is one of a rear end of the body center structure 1.
  • the partition wall 37 extends from a left-hand wheel arch support 15 to a right-hand wheel arch support 16 and is adhesively bonded thereto.
  • the left side rail 7 is connected to the left wheel arch support 15 and the right side rail 8 is connected to the right wheel arch support 16.
  • the right or the left wheel arch support 15, 16 extend from the respective side rail behind the partition wall via a right or left rear wheel, not shown.
  • the wheel arch carrier 15 and 16 thus extend from the respective longitudinal member upwards and then above the rear wheels to the rear.
  • the Radhausses 15 and 16 are part of the rear end 21, which begins behind the partition wall 37.
  • the rear floor 3 and the rear partition wall 37 may be formed separately from each other.
  • cross member elements 5 and 6 could be formed integrally with each other.
  • a bottom 103 extends at its front end portion 132 in FIG.
  • a cross member consists of a left cross member 105 and a right cross member 106, the left and right one
  • Mitt ternnelausitess 134 of the front end portion 132 of the rear floor 103 at the front end portion 132 of the bottom 103 are connected or connected thereto.
  • the front end portion 132 of the rear floor 103, the upper end portion 152 of the cross member 105 (106) - but also the lower end portion of the cross member - forms a closed profile.
  • the cross member elements 105 and 106 are separated from each other by the center tunnel.
  • Cross member elements 105, 106 integrally form with each other, if no
  • FIG. 8 shows a schematic sectional view of a third embodiment of the present invention, substantially only differences from the first and second embodiments will be explained.
  • a rear floor 203 is connected to a cross member 205, 206.
  • the cross member 205, 206 is connected to a cross member 205, 206.
  • Cross member 205, 206 is substantially formed in the shape of a "U.”
  • the cross member is connected at the free legs of the "U * to an upper side of a front end portion 232 of the rear floor 203.
  • the cross member consists of a front cross member 205 and a rear cross member 206 which are overlapped with each other at its respective substantially horizontal portion 251 and 263, respectively, according to the first embodiment, that is, adhesively bonded to each other
  • Embodiment Achieved A lower end 253 of the cross member 205 forms one end of a free leg of the "U” and a flanged end 261 of the cross member 206 forms a free leg of the "U” respectively connected to the front end portion 232 of the rear floor 203 are. Furthermore, a front end 231 of the rear floor 203 analogous to the second embodiment is connected to a front floor 209 and 210, respectively.
  • a center tunnel may be formed.
  • the rear floor 203 may be the same as the first and second
  • Embodiment be integrally formed with a rear partition.
  • FIG. 9 is a schematic Viewing a sectional view along a vertical longitudinal plane, wherein substantially only differences with respect to the first to third,sbeispfel are explained.
  • a rear floor 303 is connected to a cross member 305.
  • an upper end 351 of the cross member 305 is bonded to an underside of a front end portion 333 of the rear floor 303.
  • a front end 331 of the rear floor 303 is connected to an upper end portion 353 of the cross member 305.
  • the front end portion 333 of the rear floor 303 and the upper end portion 353 of the cross member 305 overlap each other such that they according to Flg. 9 form a closed hollow profile.
  • a lower end 355 of the cross member 305 is bonded to a front floor 309 (310)
  • a self-supporting body structure in particular a body center construction, is provided with a cross member and a rear floor.
  • the cross member as well as the rear floor are made of fiber reinforced plastic.
  • the cross member and the rear floor are
  • the respective elements of the fiber-reinforced, in particular carbon fiber reinforced plastic are produced in the so-called Resin Transfer Molding (RTM) process.
  • RTM Resin Transfer Molding
  • Carbon fiber mats laid in an appropriate shape and with a
  • Plastic compound for example, consisting of a resin and a hardness he, sprayed.
  • the carbon fiber mats are five-ply, with the fiber orientation of the first mat being at an angle of about 45 ° to the vehicle transverse direction, the fiber orientation of the second mat being at an angle of about -45 ° to the vehicle's axis, the fiber orientation of the third mat in FIG
  • Vehicle transverse direction ie at an angle of about 0 °, runs, the
  • Fiber orientation of the fourth mat at an angle of about 45 "to Vehicle transverse direction runs and the fiber orientation of the fifth mat at an angle of approximately +45 "in the vehicle transverse direction.
  • the vehicle body of the present invention is designed for a motor vehicle having two rows of seats, with the rear row of seats extending above the rear floor
  • the motor vehicle construction of the vehicle body is designed in shell construction with elements made of carbon fiber reinforced plastic. All shell elements of the bodywork center are glued together.

Abstract

Die vorliegende.Erfindung, betrifft eine Kraftfahrzeugkarosserie, die einen Karosseriemittelbau hat Der Karosseriemittelbau weist einen hinteren Boden und einen damit verbundenen Querträger aus faserverstärktem Kunststoff auf. Bevorzugt verläuft der Querträgerzwischen einem linken seitlichen Längsträger und einem rechten seitlichen Längsträger. Die Kraftfahrzeugkarosserie kann selbsttragend sein.

Description

Kraft fahrzeugkarosserie mit einem hinteren Boden und einem Querträger
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftfahrzeugkarosserle mit einem Karosseriemittelbau, der einen hinteren Boden und einen Querträger aufweist, sowie ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Kraftfahrzeugkarosserie. Kraftfahrzeugkarosserien, insbesondere selbsttragende Kraftfahrzeugkaroeserien, bestehen üblicherweise aus Stahl. Femer ist es bekannt bei Karosserien in
Skelettbauweise, die Rahmenkonstruktion aus Stahl oder Aluminium zu fertigen und Platteneiemente aus Kunststoff in der Rahmenkonstruktion einzusetzen. Zum Beispiel zeigt die Druckschrift DE 102006 052992 A1 eine Rahmenstruktur für den Unterboden einer Kraftfahrzeugkarosserie, der einen Rteltunnei, ein Fersenblech und seitliche Schweiler aufweist, die ale zu einer Rahmenstruktur gehören, die aus hochfestem Stahl ausgebildet ist. Ein Boden vorne, d.h. ein Boden vor dem
Fersenblech, und ein Boden hinten, d.h. ein Boden hinter dem Fersenblech, bestehen aus einem Kunststoff, der teilweise mit Metall zur Verbesserung einer Crashfestigkeit / Festigkeit bei einem Aufprall verstärkt ist, aufweist.
Es Ist nunmehr die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine
Kraftfahrzeugkarosserie mit einem Karosseriemittelbau zu schaffen, der leichter ist und eine erforderliche Aufprallfestigkeit aufweist
Diese Aufgabe wird durch eine ICraftfahrzBugkarosserie mit einem
Karosseriemittelbau geschaffen, der einen hinteren Boden und einen damit verbundenen Querträger aufweist, wobei der hintere Boden und der Querträger aus faserverstärktem Kunststoff ausgebildet sind. Eine Verbindung zwischen dem hintere Boden und dem Querträger kann bevorzugt eine Klebeverbindung sein, d.h. der hintere Boden kann mit dem Querträger verklebt sein.
Durch die Verwendung von faserverstärktem Kunststoff für den hinteren Boden und den damit verbundenen Querträger ist der Karosseriemittelbau erheblich leichter bei gleichzeitiger Erfüllung der Anforderungen an Steifigkeit des Karosseriemittelbaus in einem normalen Fahrbetrieb sowie Festigkeit und Energieabsorptionefähigkeit des Karosseriemittelbaus bei einem Seitenaufprall / Seitencrash,
Gemäß der vorliegenden Erfindung verläuft bei der Kraftfahrzeugkarosserie bevorzugt der Querträger zwischen einem linken seitlichen Längsträger und einem rechten seitlichen Längsträger.
Ebenso kann sich der hintere Boden bevorzugt zwischen dem linken seitlichen Längsträger und dem rechten seitlichen Längstrager erstrecken. Femer kann der Querträger mit dem linken seitlichen Längstrager und dem rechten seitlichen Längsträger verklebt sein. Ebenso kann der hintere Beden bevorzugt mit dem linken seitlichen Längstrager und dem rechten seitlichen Längsträger verklebt sein.
Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung Ist bei der
Kraftfahrzeugkarosserie der Querträger zwischen einem vorderen Boden und dem hinteren Boden angeordnet. Ein oberes Ende des Querträgers kann mit dem hinteren Boden verbunden sein. Femer kann ein unteres Ende des Querträgers mit dem vorderen Boden verbunden sein. Die Verbindungen sind bevorzugt als
Klebeverbindungen ausgebildet
Gemäß dieser Weiterbildung kann das obere Ende des Querträgers mit einer Oberseite oder einer Unterseite des hinteren Bodens verbunden sein. Dabei kann ein oberer Endbereich des Querträgers, der das obere Ende des Querträgers umfasst, mit einem vorderen Endbereich des hinteren Bodens überlappend ausgebildet sein. Der obere Endbereich des Querträgers und der vordere Endbereich des hinteren Bodens können zusammen ein geschlossenes Hohlprofil ausbilden. Im Falle eines geschlossenen Hohlprofils gibt es zumindest zwei Verbindungsbereiche, beispielsweise Klebebereiche, zwischen dem Querträger und dem hinteren Boden. Insbesondere ist dann zum Beispiel das vordere Ende des hinteren Bodens mit einem Beginn des oberen Endbereichs des Querträgers verbunden und ist das obere Ende des Querträgers mit einem Beginn des vorderen Endbereichs des hinteren Bodens verbunden.
Im Falle der Anbindung des Querträgers an der Unterseite des hinteren Bodens kann sich der vordere Endbereich des hinteren Bodens über dem oberen
Endbereich des Quert rägers erstrecken und diesen überlappen.
Umgekehrt kann im Falle der Anbindung des Querträgers an der Oberseite des hinteren Bodens der vordere Endbereich des hinteren Bodens über dem oberen Endbereich des Quert rägers verte ufen und diesen überlappen.
Ein geschlossenes Hohlprofil ist hinsichtlich Steifigkeit und Festigkeit in viele Beansprach ungsrichtungen vort eilhafter als ein offenes Profil. Indem beide Bauteile, der Quert räger und der hintere Boden für das Hohlprofil genutzt werden, ist nur eine geringe Anzahl von Bautelen notwendig. Als geschlossenes Profil ist dabei ein Profil gemeint, das bei einem Schnitt in Richtung der Fahrzeuglängsachse und der Fahrzeughochachse geschlossen ist
Gemäß einer Weiterbildung kann der Querträger aus einem vorderen
Querträgerelement und einem hinteren Querträgerelement ausgebildet sein, die miteinander verbunden sind.
Das vordere Quert rägerelement und das hintere Querträgerelement können einander in einem oberen Bereich des Querträgers überlappen. Die Überlappung kann insbesondere in einem im Wesentlichen horizontalen Bereich des Quert rägers ausgebildet sein. Die Überlappung kann sich im Wesentlichen über den gesamten oberen Bereich des Querträgers erstrecken.
Die Überlappung des vorderen Querträgerelements und des hinteren
Quert rägerelements kann insbesondere Im Falle einer Überlappung des oberen Endbereichs des Querträgers mit dem vorderen Endbereich des hinteren Bodens oberhalb des vorderen Endbereichs des Bodens ausgebildet sein. Insbesondere kann sich die Überlappung des vorderen Querträgerelements und des hinteren Querträgerelements an einem höchsten Bereich des Querträgers zusammen mit dem hinteren Boden erstrecken.
Die Überlappung In dem oberen Bereich des Querträgers fuhrt zu einer
Meterlalmehrung in diesem Bereich und kann erheblich zu einer Biegefestigkeit des Querträgers um eine Langsachse beitragen. Diese erhöhte Biegefestigkeit Ist insbesondere bei einem Seitenaufprall notwendig.
Statt einer Überlappung kann in dem oberen Bereich des Querträgers auch eine größere Materialstärke verwendet sein. Dies ist sowohl bei einer einteiligen
Ausführung des Querträgers als auch bei einer mehrteiligen Ausführung des Querträgers möglich.
Weiterhin ist in einer alternativen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung bei der Kraftfahrzeugkanosserie der Querträger auf einem vorderen Endbereich des hinteren Boden angebunden und ist der hintere Boden mit einem vorderen Boden verbunden. Insbesondere bildet gemäß dieser alternativen Weiterbildung der Querträger bevorzugt zusammen mit dem vorderen Endbereich des hinteren Bodens ein geschlossenes Hohiprofil.
Auch bei dieser alternativen Weiterbildung kann der Querträger aus zumindest zwei Querträgerelementen, beispielsweise einem vorderen und einem hinteren
Querträgerelement, bestehen, die einander bevorzugt an ihrer Verbindungsstelle überlappen. Ebenso kann sich die Verbindungsstelle an einem höchsten Bereich des Querträgers zusammen mit dem hinteren Boden befinden. Weiterhin ist bei allen Weiterbildungen bevorzugt ein hinteres Ende eines itteltunneis an dem Querträger oder/und dem hinteren Boden angebunden.
Der Mitteltunnel kann sich über den gesamten Karosseriemittelbau erstrecken. Der Mitt eltunnel ist ein Bereich der einen Spalt zwischen einem rechten vorderen Boden und einem linken vorderen Boden beispielsweise in Form eines umgedrehten U überspannt und unter dem Antriebselemente und oder Energiespeicherelemente untergebracht sein können.
Bevorzugt sind alle genannten Verbindungen zwischen Bauteilen als
Klebeverbindungen ausgebildet. Alternativ können auch andere
Verbindungstechniken oder zusätzliche Verbindungstechniken verwendet sein.
Bei der Kraftfahrzeugkarosserie gemäß der vorliegenden Erfindung verläuft eine Hauptfaserrichtung in Fahrzeugquerrichtung. Mit anderen Worten ist eine Mehrzahl der Fasern des hinteren Bodens und des Querträgers in eine Fahrzeugquerrichtung ausgerichtet.
Bevorzugt besteht bestehen der hintere Boden und/oder der Querträger aus mehreren unidirektionalen Faserschichten, wobei die Faserausrichtung jeder Faserschicht in einem Winkel von bis zu ungefähr 45° von der
Fahrzeugquerrichtung abweichen kann. Femer kann die Ausrichtung der Fasern einer Faserschicht gegenüber der Ausrichtung der Fasern einer anderen
Faserschicht um bis zu ungefähr 90° versetzt sein. Bevorzugt kann dabei die Faserausrichtung von zumindest einer Faserschicht in die Fahrzeugquerrichtung verlaufen.
Beispielsweise besteht der faserverstärkte Kunststoff aus zumindest fünf
Faserschichten, wobei die mitt lere Faserschicht in Fahrzeugquerrichtung verläuft und die weiteren Faserschichten in einem Winkel von ungefähr -45° oder +45° zu der mittleren Faserschicht verlaufen. Zum Bespiel verläuft die erste Faserschicht in einem Winkel von +45°, verläuft die zweite Faserschicht in einem Winkel von -45°, verläuft die dritte Faserschicht in einem Winkel von 0° (d.h. in
Fahrzeugquerrichtung), verläuft die vierte Faserschicht in einem Winkel von -45* und verläuft die fünfte Faserschicht In einem Winkel von +45" bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung.
Hierdurch ist eine besonders hohe Festigkeit in die Querrichtung sowie davon etwas abweichende Richtungen der Kraftfahrzeugkarosserie erzielt Femer ist bei der Kraftfahrzeugkarosserle gemäß der vorliegenden Erfindung der Karosseriemittelbau, d.h. im Wesentlichen der gesamte Karosseriemittelbau, aus faserverstärktem Kunststoff ausgebildet
Bevorzugt ist die Kraftfahrzeugkarosserie selbsttragend.
Bevorzugt ist die Kraftfahrzeugkarosserie, d.h. zumindest der Karosseriemittelbau, in sogenannter Schalenbauweise einschließlich des hinteren Bodens und des Querträgers ausgebildet, wobei der hintere Boden und der Querträger Schalen im Sinne der Schalenbauweise bilden.
Der Karosseriemittelbau erstreckt sich zumindest innerhalb eines Bereichs zwischen einer Vorderachse und einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs. Im vorderen Bereich beginnt der Karosseriemittelbau mit einer Stirnwand vorne und im hinteren Bereich des Karosseriemitt elbaus endet der Karosseriemittelbau mit einer hinteren
Trennwand oder zumindest hinter einer hinteren Sitzreihe. Der Karosseriemittelbau umfasst insbesondere eine sogenannte Fahrgastzelle.
Weiterhin handelt es sich bei der Kraftfahrzeugkarosserle gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt um eine Kraftfahrzeugkarosserle für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer vorderen Sitzreihe und einer hinteren Sitzreihe, wobei der hintere Boden unterhalb der Sitzfläche der hinteren Sitzreihe angeordnet Ist.
Der faserverstärkte Kunststoff ist bevorzugt kohlefaserverstärkter Kunststoff (CFK).
Der Quert räger und der hintere Boden können in einem Spritzpressverfahren, das auch HarzinJektJonsverfahren oder Resln Transfer Moulding Verfahren (RTM- Verfahren) genannt wird, hergestellt sein. Bei dem Spritzpressverfahren wird beispielsweise ein Faserhalbzeug als Vorform ling in ein Werkzeug eingelegt Danach wird beispielsweise Harz in das geschlossene Werkzeug eingespritzt. Es können aber auch andere Verfahren zum Herstellen des Querträgers und des hinteren Bodens verwendet werden.
Sämtliche Richtungsangaben wie oben, unten, vorne und hinten, Querrichtung usw. beziehen sich selbstverständlich auf eine Kraftfahrzeugkarosserie, so wie sie in einem Kraftlahrzeug in einem Normalbetrieb eingebaut und im Einsatz ist
Nachstehend erfolgt eine Kurzbeschreibung der Zeichnungen. Flg. 1 ist eine Perspektivansicht eines Teils einer Kraft fahrzeugkarosserie,
insbesondere eines hinteren Bodens und eines damit verbundenen Querträgers, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht des hinteren Bodens und des damit verbundenen Querträgers gemäß dem ersten Ausführurtgsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 3 ist eine schematische Schnittansicht des hinteren Bodens und des damit verbundenen Querträgers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 4 ist eine Perspektivansicht eines Teils eines Karosseriemittelbaus und eines Karosseriehinterbaus gemäß dem ersten Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 5 ist eine Perspektivansicht eines Teils einer Kraftfahrzeugkarosserie,
insbesondere eines hinteren Bodens und eines damit verbundenen Querträgers, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 6 ist eine perspektivische Explosionsansicht des hinteren Bodens und des damit verbundenen Querträgers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 7 ist eine schemafische Schnittansicht des hinteren Bodens und des damit verbundenen Querträgers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 8 ist eine schematische Schnittansicht eines hinteren Bodens und eines damit verbundenen Querträgers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. Θ ist eine schematische Schnittansicht eines hinteren Bodens und eines damit verbundenen Querträgers gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Im Folgenden sind die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in
Einzelheiten beschrieben. Figuren 1 bis 4 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Insbesondere zeigt Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht einen hinteren Boden 3 in Verbindung mit einem Querträger 5, 6. Der Querträger 5, 6 besteht aus einem vorderen Querträgere iement 5 und einem hinteren Querträgerelement 6, wie aus der perspektivischen Explosionsansicht von Fig. 2 und der Schnittansicht von Fig. 3 hervorgeht
Wie beispielsweise in der schemattechen Schnittansicht von Fig. 3 gezeigt ist, besteht das vordere Querträgerelement 5 aus einem im Wesentlichen vertikalen oder zumindest leicht nach hinten geneigten Bereich, der zumindest einen Teil eines oberen Endbereichs 52 des Querträgers umfasst, und einem im Wesentlichen horizontalen oder einem zumindest leicht nach unten geneigten Bereich 51, der Teil des oberen Endbereichs 51 ist Der im Wesentlichen vertikale Bereich weist einen Ausschnitt 54 für einen Mitteltunnel auf, wie in Figuren 1 und 2 zu sehen ist Das vordere Querträgerelement 5 kann auch als Fersenblech bezeichnet werden. Das hintere Quert rägerelement 6 besteht aus einem im Wesentlichen horizontalen Bereich 63 sowie einem sich daran anschließenden schräg nach unten und nach hinten verlaufenen Bereich 62. Oer horizontale Bereich 51 des vorderen
Quert rägereiements 5 und der horizontale Bereich 63 des hinteren
Querträgerelements 6 übertappen sich über nahezu deren gesamte Fläche und sind miteinander verklebt. Femer ist der hintere Boden 3 an seinem flanschförmigen Ende 31 mit dem vorderen Querträgerelement 5 verklebt, d.h. mit dem Beginn des oberen Endabschnitts 52. Weiterhin ist das hintere Quertragerelement 6 an seinem hinteren flanschförmigen Ende 61 , das ein oberes Ende des Querträgers gemäß der Erfindung darstellt mit der Oberseite des Bodens 3 in einem vorderen Endabschnitt 32 des hinteren Bodens 3 verklebt. Somit bilden das vordere Querträgerelement 5, insbesondere die Abschnitte 52 und 51 , das hintere Quert rägerelement 6 sowie der hintere Boden 3, insbesondere der vordere Endabschnitt 32 des hinteren Bodens 3, ein geschlossenes Profil. Hierdurch ist eine besonders steife Konstruktion mit einer hohen Festigkeit Im Falle eines Seltenaufpralls geschaffen. Flg. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die die Anbindung des hinteren Bodens 3 mit dem Querträger 5, 6 an angrenzende Elemente des Karosseriemittelbaus 1 und eines Karosseriehinterbaus 21 zeigt.
Insbesondere ist das vordere Querträgerelement 5 mit einem Mitteltunnel 17 verbunden. Der Mitteltunnel 17 verläuft von einer vorderen nicht gezeigten
Stirnwand des Karosseriemitt elbaus 1 bis zu dem vorderen Quert rägerelement 5 innerhalb einer Fahrgastzelle des Karosseriemittelbaus 1. Femer sind links und rechts des Querträgers 5. 6 ein linker Längsträger 7 bzw. ein rechter Längsträger 8 ausgebildet Die Querträgerelemente 5 und 6 sind über flanschförmige Vorsprünge mit dem linken Längsträger 7 und dem rechten Längsträger 8 verklebt. Femer ist ein linker vorderer Boden 9 und ein rechter vorderer Boden 10 mit dem flanschförmigen unteren Ende 53 des Querträgers, insbesondere des
Querträgereiements 5, verklebt Der linke vordere Boden 9 erstreckt sich zwischen dem Mitteltunnel 17, dem unteren Ende 53 des Querträgereiements 5 und dem linken Längsträger 7. Dementsprechend erstreckt sich der rechte vordere Boden 10 zwischen dem Mittertunnel 17, dem rechten Längsträger 8 und dem unteren
Ende 53 des vorderen Querträgerelemente 5.
Der hintere Beden 3 weist einen integral ausgebadeten Mitteltunnel 39 auf, der zumindest teilweise in Fortsetzung des Mittertunnels 17 ausgebildet ist Des
Weiteren geht der hintere Beden 3 integral In eine hintere Trennwand 37 über, die Im Wesentlichen vert ikal verläuft Die Trennwand 37, die auch als hintere Stirnwand bezeichnet werden kann, zählt zu einem hinteren Ende des Karosseriemittelbaus 1.
Die Trennwand 37 erstreckt sich von einem linken Radhausträger 15 zu einem rechten Radhausträger 16 und Ist mit diesen verklebt Der linke Längsträger 7 ist mit dem linken Radhausträger 15 verbunden und der rechte Längsträger 8 Ist mit dem rechten Radhausträger 16 verbunden. Der rechte bzw. der linke Radhausträger 15, 16 erstrecken sich von dem jeweiligen Längsträger hinter der Trennwand über ein nicht gezeigtes rechtes bzw. linkes Hinterrad. Die Radhausträger 15 und 16 verlaufen also von dem jeweiligen Längsträger nach oben und dann oberhalb der Hinterräder nach hinten.
Die Radhausträger 15 und 16 sind Teil des Hinterbaus 21, der hinter der Trennwand 37 beginnt.
Der hintere Boden 3 und die hintere Trennwand 37 können auch getrennt voneinander ausgebildet sein.
Ebenso könnte / könnten auch der Mitteltunnel 17 oder / und der Mitteltunnel 39 weggelassen werden, wenn er nicht erforderlich ist
Weiterhin könnten die Querträgerelemente 5 und 6 integral miteinander ausgebildet sein.
Weiterhin sind der hintere Boden 3 und die vorderen Böden 9, 10 auf
unterschiedlichem Niveau angeordnet, d.h. der hintere Boden 3 erstreckt sich auf einem höheren Niveau ab die vorderen Böden Θ, 10. Grundsätzlich ist auch eine Anordnung auf annähernd gleichem Niveau denkbar. im Folgenden ist ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Figuren 5 bis 7 erläutert. Es sind insbesondere die Unterschiede des zweiten Ausführungsbeispiels gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert, wobei eine Beschreibung der Gemeinsamkeiten im Wesentlichen weggelassen ist
Wie in Figuren 5 und 6 gezeigt ist, erstreckt sich im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ein Boden 103 an seinem vorderen Endbereich 132 im
Wesentlichen vertlka! nach unten und ist dort mit einem vorderen Boden 109 bzw. 110 verbunden. Ein Querträger besteht aus einem linken Querträgerelement 105 und einem rechten Querträgerelement 106, die links und rechts eines
Mitt eltunnelausschnitts 134 des vorderen Endbereichs 132 des hinteren Bodens 103 an dem vorderen Endbereich 132 des Bodens 103 angebunden bzw. damit verbunden sind. Das Querträgerelemerrt 105, 106 bildet zusammen mit dem hinteren Boden 103, d.h. insbesondere mit dem vorderen Endbereich 132 des hinteren Bodens 103, ein geschlossenes Profil, wie in Flg. 7 zu sehen ist Das Querträgerelemerrt 105 (106) ist an seinem oberen Ende 151 (161) und seiner Mitte 155 (165) mit dem vorderen Endbereich 132 des hinteren Bodens 103 verklebt Femer ist ein unteres Ende 153 (163} des Querträgerelements 105 (106) mit dem vorderen Boden 109 (110) verklebt.
Somit bildet auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der vordere Endbereich 132 des hinteren Bodens 103, der obere Endbereich 152 des Querträgers 105 (106) - aber auch der untere Endbereich des Querträgers - ein geschlossenes Profil.
Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind bei dem zweiten Ausführungsbeispiel alle beschriebenen Elemente miteinander verklebt. Insbesondere sind auch das linke und rechte Querträgerelement 105, 106 mit einem Mitteltunnel, der in den Figuren nicht gezeigt ist bzw. mit dem linken bzw. rechten Längsträger, die in den Rguren nicht gezeigt sind, verklebt
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Querträgerelemente 105 und 106 durch den Mitteltunnel voneinander getrennt. Es ist jedoch auch möglich, die Querträgerelemente 105, 106 integral miteinander auszubilden, wenn kein
Mitteltunnel vorhanden ist, oder wenn diese sich über den Mrttettunnel erstrecken.
Im Folgenden ist ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 8 erläutert, die eine schematische Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei im Wesentlichen lediglich Unterschiede zu dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel erläutert sind.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Ist ein hinterer Boden 203 mit einem Querträger 205, 206 verbunden. Insbesondere ist der
Querträger 205, 206 im Wesentlichen In der Form eines„U" ausgebildet. Der Querträger ist an den freien Schenkeln des„U* mit einer Oberseite eines vorderen Endbereichs 232 des hinteren Bodens 203 verbunden. Der Quert räger besteht aus einem vorderen Querträgerelement 205 und einem hinteren Querträgerelement 206, die an ihrem jeweiligen im Wesentlichen horizontalen Bereich 251 bzw. 263 analog dem ersten AusfDhrungsbeispiel einander überlappend miteinander verbunden, d.h. verklebt, sind. Hierdurch wird eine Wirkung entsprechend dem ersten
Ausführungsbeispiel erzielt Ein unteres Ende 253 des Quert rägerelements 205 bildet ein Ende eines freien Schenkel des„U" und ein flanschförmiges Ende 261 des Querträgerelement 206 bildet einen freien Schenke! des„U", die jeweils mit dem vorderen Endbereich 232 des hinteren Bodens 203 verbunden sind. Femer ist ein vorderes Ende 231 des hinteren Bodens 203 analog dem zweiten Ausführungsbeispiel mit einem vorderen Boden 209 bzw. 210 verbunden.
Wie bei dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel kann ein Mitteltunnel ausgebildet sein. Femer kann der hintere Boden 203 wie bei dem ersten und zweiten
Ausführungsbeispiel mit einer hinteren Trennwand integral ausgebildet sein.
Ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist nachstehend in Bezug auf Fig. 9 erläutert , die analog zu Figuren 3, 7 und 8 eine schematische Schnittansicht entlang einer vert ikalen in Längsrichtung verlaufenden Ebene zeigt, wobei im Wesentlichen nur Unterschiede in Bezug zu dem ersten bis dritten Ausführungsbeispfel erläutert sind.
Ein hinterer Boden 303 Ist mit einem Querträger 305 verbunden. Insbesondere ist ein oberes Ende 351 des Querträgers 305 an eine Unterseite eines vorderen Endbereichs 333 des hinteren Bodens 303 geklebt. Ferner ist ein vorderes Ende 331 des hinteren Bodens 303 mit einem oberen Endbereich 353 des Querträgers 305 verbunden. Der vordere Endbereich 333 des hinteren Bodens 303 und der obere Endbereich 353 des Quert rägers 305 überlappen einander derart, dass sie gemäß Flg. 9 ein geschlossenes Hohlprofil bilden. Darüber hinaus ist ein unteres Ende 355 des Querträgers 305 mit einem vorderen Boden 309 (310) verklebt
Bei allen Ausführungsbeispielen Ist eine selbsttragende Karosseriestruktur, insbesondere eines Karosseriemittelbaus, mit einem Querträger und einem hinteren Boden geschaffen. SowoN der Querträger als auch der hintere Boden bestehen aus faserverstärktem Kunststoff. Der Querträger und der hintere Boden sind
Bestandteile der Schalenbauweise der selbstt ragenden Karosserlestruktur.
Die jeweiligen Elemente aus dem faserverstärktem, insbesondere kohlefaserverstärktem Kunststoff, sind im sogenannten Resin Transfer Moulding Verfahren (RTM-Verfahren) hergestellt.
Hierbei werden Faser-Halbzeuge, insbesondere Vorformlinge aus
Kohlefasermatten, in eine entsprechende Form eingelegt und mit einer
Kunststoffmasse, zum Beispiel bestehend aus einem Harz und einem Härt er, umspritzt.
Die Kohlefasermatten sind fünflagig ausgebildet, wobei die Faserausrichtung der ersten Matte in einem Winkel von ungefähr 45° zur Fahrzeugquerrichtung verläuft, die Faserausrichtung der zweiten Matte in einem Winkel von ungefähr -45° zur Fahrzeugquenichtung verläuft, die Faserausrichtung der dritten Matte in
Fahrzeugquerrichtung, also mit einem Winkel von ungefähr 0°, verläuft, die
Faserausrichtung der vierten Matte in einem Winkel von ungefähr 45" zur Fahrzeugquerrichtung verläuft und die Faserausrichtung der fünften Matte in einem Winkel von ungefähr +45" in Fahrzeugquerrichtung verläuft.
Die Kraftfahrzeugkarosserie der vorliegenden Erfindung ist für ein Kraftfahrzeug mit zwei Sitzreihen ausgebildet, wobei die hintere Sitzreihe sich über dem hinteren Boden erstreckt
Insgesamt ist der Kraftfahrzeugmittelbau der Kraftfahrzeugkarosserie in Schalenbauweise mit Elementen aus kohlefaserverstärktem Kunststoff ausgebildet. Alle Schalenelemente des Karosseriemittelbaus sind miteinander verklebt.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftfahrzeugkarosserie mit einem Karosseriemitt elbau (1 ; 101 ), der einen hinteren Boden (3; 103; 203; 303) und einen damit verbundenen Quert räger (5, 6, 105, 106; 205, 206; 305) aus faserverstärktem Kunststoff aufweist.
2. Kraftfahrzeugkarosserie nach Patentanspruch 1 , wobei der Querträger (5, 6;
105, 106; 205, 206; 305) zwischen einem linken seitlichen Längsträger (7; 107) und einem rechten seitlichen Längsträger (8; 108) verläuft
3. Kraftfahrzeugkarosserie nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei der Querträger (5, 6; 305) zwischen einem vorderen Boden (9, 10; 309, 310) und dem hinteren Boden (3; 303) angeordnet ist und wobei ein oberes Ende (61 ; 351) des Querträgers (5, 6; 305) mit dem hinteren Boden (3; 303) verbunden ist und insbesondere ein unteres Ende (53; 353) des Quert rägers (5, 6; 305) mit dem vorderen Boden (9, 10; 309, 310) verbunden ist.
4. Kraftfahrzeugkarosserle nach Patentanspruch 3, wobei das obere Ende (61 ;
351 ) des Querträgers (5, 6; 305) mit einer Oberseite oder einer Unterseite des hinteren Bodens (3; 303) verbunden ist und ein oberer Endbereich (52, 6; 352) des Querträgers (5, 6; 305) mit einem vorderen Endbereich (32; 332) des hinteren Bodens (3; 303) überlappend ausgebildet ist 5. Kraftfahrzeugkarosserie nach Patentanspruch 4, wobei der obere Endbereich (52, 6; 352) des Querträgers (5, 6; 305) und der vordere Endbereich (32; 332) des hinteren Bodens (3; 303) zusammen ein geschlossenes Hohlprofil ausbilden.
6. Kraftfahrzeugkarosserie nach einem der Patentansprüche 3 bis 5, wobei der Querträger aus einem vorderen Querträgerelement (5) und einem hinteren Querträgerelemerrt (6) ausgebildet ist. die miteinander verbunden sind.
7. Kraftfahrzeugkarosserie nach Patentanspruch 6, wobei des vordere
Querträgerelement (5) und das hintere Querträgerelement (6) einander in einem oberen, insbesondere im Wesentlichen horizontal verlaufenden Bereich (51, 63) des Querträgers überlappen.
8. Kraftfahrzeugkarosserie nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei der Querträger (105; 205, 206) auf dem hinteren Boden (103; 203) angebunden ist und der hintere Boden (103; 203) mit einem vorderen Boden (109, 110; 209, 210) verbunden ist, und wobei insbesondere der Querträger (105; 205, 206) zusammen mit einem vorderen Endebereich (132; 232) des hinteren Bodens (103; 203) ein geschlossenes Hohlprofil ausbildet 9. Kraftfahrzeugkarosserie nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, wobei eine Mehrzahl der Fasern in eine Fahrzeugquerrichtung ausgerichtet Ist 10. Kraftfahrzeugkarosserie nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, wobei die Kraftfahrzeugkarosserle selbsttragend ist
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