WO2022033894A1 - Bodenstruktur für eine karosserie eines fahrzeugs, karosserie für ein fahrzeug sowie fahrzeug - Google Patents

Bodenstruktur für eine karosserie eines fahrzeugs, karosserie für ein fahrzeug sowie fahrzeug Download PDF

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WO2022033894A1
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vehicle
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main floor
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floor structure
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PCT/EP2021/071379
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Michael Carl
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Daimler Ag
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    • B62D25/2036—Floors or bottom sub-units in connection with other superstructure subunits the subunits being side panels, sills or pillars

Definitions

  • the invention relates to a floor structure for a body of a vehicle according to the preamble of claim 1 and a floor structure according to the preamble of claim 2.
  • the invention also relates to a body for a vehicle and a vehicle.
  • JP 2017 193 299 A1 discloses a floor structure for a body of a vehicle.
  • a battery is arranged between frame members, the battery comprising battery modules in which a plurality of cells are stacked along one direction.
  • a floor element is arranged on the battery, with an upper cross member being arranged on the floor element, which extends in the transverse direction of the vehicle.
  • the generic DE 10 2017 130 708 A1 discloses a floor structure for a vehicle body, which comprises a main floor element, on the side of which facing a passenger compartment are placed several cross members which are open at the bottom and are each provided with an internal U-shaped reinforcement profile.
  • the reinforcement profile is fastened to the side chords of the cross member and reinforces it in the area of an upper chord connecting the side chords to one another.
  • the object of the present invention is to create a floor structure for a body of a vehicle, a body for a vehicle and a vehicle with such a body, so that the floor structure can be designed to be cost-effective, weight-saving and space-saving and modularly adaptable, while at the same time advantageous accident behavior can be implemented.
  • This object is achieved according to the invention by a floor structure having the features of claim 1 and by a floor structure having the features of claim 2, by a body having the features of claim 9 and by a vehicle having the features of claim 10.
  • Advantageous configurations with expedient developments of the invention are the subject matter of the dependent claims.
  • a first aspect of the invention relates to a floor structure for a body, in particular for a self-supporting body, of a vehicle preferably designed as a motor vehicle, in particular as a motor vehicle and very particularly as a passenger car.
  • the floor structure provides an interior of the vehicle, also referred to as a passenger cell or passenger compartment, in the interior of which at least one or more people can be present, in particular when the vehicle is driving, in the vertical direction of the vehicle at least partially, in particular at least predominantly or completely, at the bottom.
  • the floor structure comprises at least or exactly two side sills which are spaced apart from one another in the transverse direction of the vehicle, and at least one main floor element which is arranged between the side sills in the transverse direction of the vehicle.
  • the main floor element is connected in the vehicle transverse direction on the one hand, in particular at one end, to one of the side sills, in particular directly, it being possible for the main floor element to be connected, for example in the vehicle transverse direction on the other hand, in particular the other end, to the other side sill, in particular directly.
  • the interior in the vehicle vertical direction is at least partially, in particular at least predominantly or completely, bounded by the floor element.
  • the floor element is preferably at least essentially flat.
  • the floor element has a planar extension at least in a predominant part area of the floor element, in particular completely, and is therefore designed as a planar element. It is conceivable for the floor element to be at least essentially flat and therefore flat on its upper side pointing upwards in the vertical direction of the vehicle and/or on its underside pointing downwards in the vertical direction of the vehicle, in particular at least in a partial area and preferably at least in a predominant part Partial area and thus over more than half of a plane spanned in the vehicle longitudinal direction or vehicle transverse direction extending surface of the floor element.
  • the floor structure also includes at least one energy store arranged under the main floor element in the vertical direction of the vehicle, in or by means of which electrical energy, in particular electrical current, and/or a liquid or gaseous fuel or fuel can be stored, i.e. taken up.
  • the motor vehicle has at least one drive motor, by means of which the motor vehicle can be driven.
  • the drive motor can be supplied with the electrical energy stored in the energy store or with the fuel stored in the energy store.
  • the drive motor can, for example, be an electric machine or an internal combustion engine, ie an internal combustion engine.
  • the floor structure also has at least one cross member element which is arranged on an upper side of the main floor element which points upwards in the vertical direction of the vehicle and faces away from the energy store and which extends between the side sills in the transverse direction of the vehicle.
  • the cross member element is also referred to as a cross member or floor cross member, the direction of longitudinal extent of which runs in the transverse direction of the vehicle, ie parallel to the transverse direction of the vehicle.
  • the cross member element extends in or at least essentially in the transverse direction of the vehicle.
  • the cross member element has a hollow cross section which is open downwards per se, that is to say viewed on its own in the vertical direction of the vehicle.
  • the hollow cross section of the cross member element is bounded upwards by an upper chord of the cross member element, that is to say it is closed.
  • the upper chord of the cross member element is a wall of the cross member element, the wall being spaced apart from the main floor element in the vertical direction of the vehicle, for example.
  • the main floor element can be formed, for example, from a metallic material, in particular from sheet metal, so that the main floor element is also referred to as the main floor panel or main floor panel element, for example.
  • the hollow cross section of the cross member element, which is open downwards in the vertical direction of the vehicle, is supplemented by the main floor element, in particular by its upper side, to form a closed hollow cross section.
  • the hollow cross section of the cross member element which is open per se, extends, for example, in the transverse direction of the vehicle at least over a length region and thus at least over part of a length or width of the cross member element running in the transverse direction of the vehicle.
  • the open hollow cross section preferably extends at least over more than half of the width running in the transverse direction of the vehicle or length and preferably over the entire width or length of the cross member element running in the transverse direction of the vehicle.
  • the open hollow cross section is closed at least in a longitudinal area, in particular at least predominantly or completely, by the main floor element and is thus supplemented to form the closed hollow cross section.
  • the crossbeam element and the main floor element thus form a profile having the closed hollow cross section, as a result of which a particularly high level of rigidity of the floor structure, also referred to as the substructure, can be created in a weight-saving manner.
  • a reinforcement element extending in the transverse direction of the vehicle at least over a partial area of the cross member element is arranged.
  • the reinforcement element extends in the transverse direction of the vehicle at least over a partial area between the two side sills, also referred to as side sill structures.
  • the reinforcement element also referred to as the floor cross member reinforcement, is connected, in particular directly, to the main floor element via at least one first connection area, in particular of the reinforcement element. Furthermore, the reinforcement element is connected to the upper chord, in particular directly, via second and third connection regions which are arranged at a distance from one another in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the upper belt and thus the cross member element are reinforced by means of the reinforcement element, whereby, for example, in the event of a side impact or in the event of an accident-related force being applied to the vehicle acting in the transverse direction of the vehicle, impact or accident energy is particularly advantageously absorbed by the floor structure and in particular by the profile reinforced by means of the reinforcement element can be supported and guided.
  • the energy store can be protected in a particularly advantageous manner, in particular against excessive damage.
  • people who are in the interior and also referred to as occupants can be particularly well protected by means of the floor structure.
  • the floor structure can be adapted to different vehicles or vehicle derivatives in a particularly simple manner in a modular manner and as required, and can therefore be used particularly advantageously for vehicles that are based on a common platform, but compared to a basic vehicle have increased requirements with regard to the protection of the energy storage device or with regard to the protection of electrical components and/or an increased vehicle weight.
  • the vehicle can have the aforementioned electrical components in particular if the vehicle is designed as an electric vehicle, in particular as a battery-electric vehicle, which can be driven purely electrically, in particular using the electrical energy stored in the energy store.
  • the floor structure can ensure a particularly advantageous high-voltage safety.
  • the energy store can be a high-voltage component whose electrical voltage, in particular electrical operating or nominal voltage, is greater than 50 volts, in particular greater than 60 volts, and is preferably several hundred volts, thereby particularly large to be able to realize electrical services for, in particular, purely electrical driving of the vehicle, which is designed, for example, as an electric vehicle.
  • the energy store can be designed as a high-voltage battery (HV battery).
  • HV battery high-voltage battery
  • the cross member element and thus the closed hollow cross section are arranged, in particular in full, in the vehicle vertical direction above the main floor element, an excessive number of cross member structures arranged in the vehicle vertical direction below the main floor element, which extend, for example, in the vehicle transverse direction and, for example, through the energy storage device extend and / or divide the energy store into respective parts can be avoided.
  • the energy store can be arranged at least partially, in particular at least predominantly or completely, in the space mentioned. Since the space can be designed to be particularly large, the energy store can also be dimensioned to be correspondingly large, thereby creating a particularly high storage capacity for storing the electrical energy or the fuel. As a result, a particularly large range can be achieved over which the vehicle can use the electrical energy stored in the energy store or can be driven using the fuel stored in the energy store, in particular by means of the aforementioned drive motor.
  • the reinforcing element which extends in the transverse direction of the vehicle over at least a partial region of the cross member element and serves to reinforce the cross member element, to be placed on the cross member element from the outside, with the cross member element and the reinforcement element has at least one connection point on the upper chord and at least one further connection point in the area between the upper chord and the main floor element, and that at least one closed hollow cross section is delimited by the cross member element and the reinforcement element placed on it.
  • the reinforcement element is therefore arranged on the side of the upper flange of the cross member element facing a passenger compartment and closes there an open-edged recess in the cross member element, forming the hollow cross section, or has at least one corresponding formation in addition or as an alternative to the recess on the cross member element, so that the hollow cross section is formed.
  • the invention is based in particular on the knowledge that conventionally large and thus space-intensive transverse structures are used in order to protect the energy store.
  • the transverse structures are conventionally arranged below the main floor element in the vertical direction of the vehicle, with the transverse structures being arranged within the energy store.
  • the energy storage device is conventionally arranged around the conventional transverse structures or has to have recesses for the transverse structures.
  • the energy store cannot be arranged at points or in areas where the transverse structures are conventionally arranged or no energy, for example no fuel, can be stored.
  • there are cost and weight disadvantages and a need-based or flexible adaptation of the floor structure to different vehicle derivatives is not possible or only possible with great effort.
  • the floor structure according to the invention is now modular and easily adaptable to different vehicles or vehicle derivatives, while at the same time the space requirement, the weight and the cost of the Floor structure can be kept in a particularly low frame. At the same time, both the energy store and the occupants in the interior can be advantageously protected by the floor structure, particularly in the event of a side impact.
  • one embodiment of the invention provides for the first connection area and the second connection area to be offset from one another at least partially in the longitudinal direction of the vehicle. Since the upper chord is arranged above the main floor element or higher than the main floor element in the vertical direction of the vehicle, and since the reinforcing element is arranged via its first connection area to the main floor element and via its second connection area to the upper chord, the second connection area is an upper connection area, while the first Connection area is a lower connection area, which is arranged in the vertical direction of the vehicle below than the second connection area.
  • the reinforcement element is connected to the upper chord, in particular directly, via the second connection area and the third connection area, in particular of the reinforcement element.
  • the third connection area is at least partially, in particular at least predominantly or completely, spaced apart from the second connection area in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the second connection area and the third connection area are formed, for example, by respective joining flanges of the reinforcement element, which is connected via its joining flanges, for example, to the upper chord, in particular directly.
  • the reinforcement element is connected to the upper chord via the second and/or third connection region in a materially bonded and/or force-fitting and/or form-fitting manner, ie connected to the upper chord.
  • the reinforcement element is welded and/or glued and/or screwed and/or riveted to the upper chord via the second and/or third connection area.
  • the same can be applied to the connection of the reinforcement element with the first connection area to the main floor element.
  • the reinforcement element to be cohesively and/or cohesively and/or positively via the first connection area connected to the main floor element.
  • the reinforcement element is welded and/or glued and/or screwed and/or riveted to the main floor element via the first connection area.
  • the reinforcement of the upper chord effected by means of the reinforcement element and the described connection of the reinforcement element both to the upper chord and to the main floor element can be used to support the upper chord on the main floor element, for example in a force-fitting, torque-resistant manner, in particular downwards in the vertical direction of the vehicle, on the main floor element, so that a particularly advantageous accident behavior can be represented.
  • a further embodiment is characterized in that the second connection area is arranged at least partially, in particular at least predominantly or completely, in front of the first connection area in the longitudinal direction of the vehicle, while the third connection area is preferably arranged at least partially, in particular at least predominantly or completely, in the longitudinal direction of the vehicle behind the first connection area is arranged.
  • the cross member element has side straps, by which the closed hollow cross section is delimited on both sides in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the closed hollow cross-section is delimited to the front in the vehicle longitudinal direction by a first of the side straps and to the rear in the vehicle longitudinal direction by a second of the side straps.
  • the side straps are connected to the upper strap and are therefore connected to one another via the upper strap.
  • the side chords are formed in one piece with the upper chord.
  • the cross member element is formed from a metallic material and/or from sheet metal.
  • the reinforcement element is connected to at least one of the side chords, in particular directly, via at least one further connection area.
  • the cross member element can be configured particularly effectively and efficiently.
  • this can, in particular non-positive, particularly torque-rigid support of the cross member element can be shown on or to the main floor element.
  • the reinforcement element it is conceivable here for the reinforcement element to be connected to one side chord in a non-positive and/or positive and/or cohesive manner via its further connection region.
  • the reinforcement element can be welded and/or glued and/or screwed and/or riveted to the one side chord via the further connection area.
  • a particularly high rigidity of the profile and thus of the floor structure as a whole can be created in a particularly weight, installation space and cost-effective manner in that the reinforcing element has, for example, an additional hollow cross section which is open upwards in the vertical direction of the vehicle , which is supplemented by the upper chord to form a further, closed hollow cross-section.
  • the energy storage device is at least partially, in particular at least predominantly or completely, covered by the side sills on both sides outwards in the transverse direction of the vehicle.
  • direct contact of an accident obstacle which is also referred to as the other party involved in the accident and is also referred to as the other party to the accident
  • the energy storage device and which is also referred to as the other party to the accident can be avoided from the outside inwards in the transverse direction of the vehicle, particularly as part of a side impact, in the transverse direction of the vehicle from the outside inwards, since the accident obstacle first comes into contact with one of the side skirts in the support system comes.
  • impact or accident energy can be particularly advantageously absorbed by one of the side skirts and routed around the energy store via the cross member element.
  • the energy store can be protected in a particularly advantageous manner.
  • the cross member element or the profile is, for example, part of a cross member structure, which is arranged on the side of the main floor element that points upwards in the vertical direction of the vehicle and thus faces away from the energy store.
  • the cross member structure thus comprises the cross member element and preferably at least one further cross member element which follows the first cross member element in the longitudinal direction of the vehicle and is spaced apart from the first cross member element.
  • the following and previous statements on the first crossbeam element can also be readily applied to the other crossbeam element and vice versa.
  • the cross member structure comprises more than two Cross member elements to which the previous and following statements on the first and second cross member element can be readily applied.
  • the invention also makes it possible to create a modular system through which the floor structure can be upgraded in a modular and simple manner and thus adapted to different vehicles or vehicle derivatives as required, in particular in such a way that the respective energy stores of the respective vehicle derivatives can be advantageously protected by means of the respective floor structure.
  • the modular system makes it possible to upgrade the floor structure at appropriate positions or locations in order to advantageously protect both the respective energy storage device and the passenger cell or occupants in the different vehicle derivatives. This is particularly advantageous for vehicles or vehicle derivatives that are based on a common platform but, compared to a basic vehicle, have increased requirements in terms of vehicle mass, high-voltage safety, protection of electrical components, occupant safety and/or dimensional concept variations, especially with regard to wheelbases and/or overhangs.
  • the floor structure can be upgraded in particular for the respective vehicle derivatives, i.e. the modular system can be used to create different construction variants of the floor structure for the respective vehicle derivatives, in that the floor structure, also referred to as the underbody structure, can be modified, for example from the above-mentioned requirements , different positions of a respective vehicle center of gravity and thus also to the different rotational behavior of the respective vehicle derivative and its center of gravity and thus also to different loads on the upper belt that result during a side impact with an other party or an accident barrier, which means that a particularly advantageous safety in the event of a Side impact weight and can be displayed inexpensively.
  • the floor structure can, in particular in the respective vehicle derivative, prevent excessive buckling or collapsing of the cross member structure and the main floor element and thus excessive intrusion into the space previously mentioned and also referred to as energy storage space.
  • the modular system or the different variants of the floor structure for example, by varying the number of cross member elements and / or by varying the number of reinforcing elements and / or by varying the portion over which the respective Reinforcement element extends, can be realized.
  • the partial area over which the reinforcement element extends can be larger or smaller than in a second of the vehicle derivatives.
  • the modular system or the different construction variants of the floor structure can be modified by material grades and/or material thicknesses and/or material cross-section variation of the reinforcement element and/or by varying the number and/or size of joints, by means of which the respective connection area to the upper chord or side chord or connected to the main floor element can be realized.
  • a second aspect of the invention relates to a body, in particular a self-supporting body, for a vehicle.
  • the body has a floor structure according to the first aspect of the invention.
  • Advantages and advantageous configurations of the first aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous configurations of the second aspect of the invention and vice versa.
  • a third aspect of the invention relates to a vehicle, designed in particular as a motor vehicle, which has a body, in particular a self-supporting body, which has a floor structure according to the first aspect of the invention.
  • Advantages and advantageous configurations of the first aspect and the second aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous configurations of the third aspect of the invention and vice versa.
  • Fig. 1 shows a detail of a schematic perspective view of a self-supporting body for an aircraft designed as a passenger vehicle, with a floor structure which has a main floor element and a cross member structure arranged on an upper side of the main floor element with cross member elements which delimit respective closed hollow cross sections in which respective reinforcement elements are arranged ;
  • Figure 3 is a schematic plan view of the floor structure
  • FIG. 4 shows a detail of a schematic sectional view of a first embodiment of the floor structure along a sectional plane running in the vertical direction of the vehicle and in the transverse direction of the vehicle;
  • FIG. 5 shows a detail of a schematic sectional view of the floor structure according to FIG. 4 along a sectional plane running in the vertical direction of the vehicle and in the transverse direction of the vehicle in the event of a side impact;
  • FIG. 6 shows a detail of a further schematic sectional view of the floor structure according to FIG. 5 in the further course of the side impact;
  • FIG. 7 shows a schematic sectional view of the floor structure along a sectional plane running in the vertical direction of the vehicle and in the transverse direction of the vehicle;
  • FIG. 8 shows a detail of a schematic sectional view of a second embodiment of the floor structure along a sectional plane running in the vertical direction of the vehicle and in the longitudinal direction of the vehicle
  • 9 shows a detail of a schematic sectional view of a third embodiment of the floor structure along a sectional plane running in the vehicle vertical direction and in the vehicle transverse direction;
  • FIG. 10 shows a detail of a schematic sectional view of a fourth embodiment of the floor structure along a sectional plane running in the vehicle vertical direction and in the vehicle transverse direction.
  • the vehicle is a motor vehicle and, in its fully manufactured state, has at least or precisely one drive motor, by means of which the vehicle can be driven.
  • the drive motor can be an internal combustion engine or an electric machine, by means of which the motor vehicle can be driven, in particular purely electrically.
  • the vehicle can thus be embodied as a hybrid vehicle or as an electric vehicle, in particular as a battery electric vehicle (BEV).
  • BEV battery electric vehicle
  • the body 10 delimits an interior 12, also referred to as a passenger cell or passenger compartment, in which people, ie passengers, can stay while the vehicle is driving.
  • the body 10 has a floor structure 14 from which vehicle columns 16 and 18 of the body 10 extend upwards in the vertical direction of the vehicle. While the vehicle pillars 16 are respective A pillars, the vehicle pillars 18 are respective B pillars.
  • the floor structure 14 also includes a main floor element 24 which is arranged between the side sills in the vehicle transverse direction (y-direction in the vehicle coordinate system) and is also referred to as the main floor.
  • the Main floor element 24 is designed, for example, as a sheet metal component and is therefore also referred to as the main floor panel.
  • the interior 12 is at least partially, in particular at least predominantly or completely, bounded downwards in the vehicle vertical direction (z-direction in the vehicle coordinate system) by the main floor element 24, for example, which is at least essentially flat.
  • the main floor element 24 is arranged in the transverse direction of the vehicle between the side sills 20 and 22 and is connected, for example, in each case, in particular directly, to the side sills 20 and 22 .
  • the floor structure 14 comprises at least one energy store 26 arranged in the vertical direction of the vehicle under the main floor element 24, which in the exemplary embodiment shown in FIGS. 1 to 3 as well as in the first embodiment and in a second embodiment of the floor structure 14 shown in FIG Energy storage, that is designed as an energy storage device for storing electrical energy, in particular electrical current.
  • the energy store 26 is a battery, in particular a high-voltage battery.
  • the energy store 26 can include at least one electrical energy store for storing electrical energy, in particular electrical current.
  • the energy store 26 can include at least one fuel tank, in which a gaseous or liquid fuel, also referred to as fuel, can be received or accommodated and thus stored or stored.
  • the drive motor is supplied with the electrical energy stored in the energy store 26 or with the fuel stored in the energy store 26 .
  • the floor structure 14 also includes a cross member structure 28, the
  • the cross member structure 28 extends in the transverse direction of the vehicle between the side sills 20 and 22 and comprises a plurality of cross member elements 32 arranged on the upper side 30.
  • the respective cross member element 32 extends in or at least essentially in the transverse direction of the vehicle between the side sills 20 and 22.
  • the respective cross member element 32 per se ie for itself viewed alone, has a hollow cross-section 34 which is open downwards in the vertical direction of the vehicle and which is delimited upwards in the vertical direction of the vehicle by a respective upper chord 36 of the respective cross member element 32 .
  • the respective hollow cross section 34 which is open per se, is supplemented by the main floor element 24 to form a closed hollow cross section 38, so that the respective cross member element 32 and the main floor element 24 form a profile 40 which has the closed hollow cross section 38 and is also referred to as a hollow profile.
  • the respective cross member element 32 also has at least or exactly two side chords 42 and 44 arranged one behind the other in the longitudinal direction of the vehicle (x-direction in the vehicle coordinate system), which are formed integrally with the upper chord 36 and integrally with one another.
  • the side straps 42 and 44 delimit the open hollow cross section 34 and the closed hollow cross section 38 on both sides in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the hollow cross sections 34 and 38 are delimited forwards in the vehicle longitudinal direction by the side belt 42 and in the vehicle longitudinal direction backwards by the side belt 44, in particular at least partially, at least predominantly or completely.
  • the longitudinal direction of the vehicle is denoted by x
  • the vertical direction of the vehicle being denoted by z
  • the transverse direction of the vehicle by y.
  • the respective cross member element 32 has a U-shaped cross section or also a hat-shaped cross section.
  • the crossbeam element 32 it has a plurality of hollow profile cross sections after it has been placed on the main floor, these hollow cross sections each being preferably closed in their own right.
  • the floor structure 14 also referred to as the substructure structure, in a particularly space-saving, weight-saving and cost-effective manner, as well as to be modularly adaptable and to be able to implement a particularly advantageous accident behavior of the floor structure 14 and thus of the body 10 and the vehicle as a whole, in the respective closed hollow cross section 38 at least or exactly one in Vehicle transverse direction (y) arranged at least over a respective portion of the respective cross member element 32 extending reinforcement element 46, which is formed for example from a metallic material.
  • the respective reinforcement element 46 is connected to the main floor element 24 via at least one first connection region A1 of the respective reinforcement element 46, in particular directly, in order to reinforce at least the respective upper flange 36 and thus the cross member element 32.
  • connection areas A1 and A2 are at least partially, in particular at least predominantly or completely, offset from one another in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the reinforcement element 46 is also connected to the upper flange 36, in particular directly, via at least one third connection region A3 of the respective reinforcement element 46, which region is spaced apart from the second connection region A2 in the longitudinal direction of the vehicle .
  • the connection areas A2 and A3 are arranged higher in the vertical direction of the vehicle than the connection area A1.
  • the connection area A2 is arranged at least partially, in particular at least predominantly or completely, in the vehicle longitudinal direction (x) in front of the first connection area A1, while the respective third connection area A3 is at least partially, in particular at least predominantly or completely, in the vehicle longitudinal direction (x) behind the first Connection area A1 is arranged.
  • connection areas A2 and A3 are formed, for example, by respective joining flanges of the reinforcement element 46 , with the reinforcement element 46 being connected to the upper chord 36 via its joining flanges.
  • wall forming the connection area A1 is connected to the joining flanges via the respective side walls of the reinforcing element 46, so that the respective upper flange 36 can be supported particularly advantageously on the main floor element 24 via the joining flanges, the side walls and the wall of the respective reinforcing element 46 .
  • the reinforcing element 46 has an upper chord or, due to its connection to the main floor element, a lower or floor chord, which connects the two side chords of the reinforcing element 46 to one another.
  • the side chords of reinforcing element 46 running approximately in the vertical direction, i.e. parallel or essentially parallel to the vertical direction of the vehicle (z-direction in the vehicle coordinate system), thus form a vertical or approximately vertical support of the upper chord of the cross member element in relation to the main floor element 24.
  • the energy storage device 26 is arranged in an energy storage area SB, also referred to as space or energy storage space, which is delimited at the top in the vehicle vertical direction by the main floor element 24 and, for example, in the vehicle transverse direction by the side sills 20 and 22 on both sides.
  • the cross member structure 28 arranged on the upper side 30 can advantageously protect both the energy store 26 and the occupants, in particular in the event of a side impact, so that cross member structures arranged in the vertical direction of the vehicle under the main floor element 24, i.e. cross member structures interrupting the energy storage area SB, can be avoided.
  • connection area V1 is arranged further forward in the vehicle longitudinal direction than the connection area V2.
  • the connecting areas V1 and V2 are formed, for example, by respective, additional joining flanges of the respective cross member element 32, which is connected, for example via a respective, additional joining flange, in particular directly, to the main floor element 24, in particular in a materially bonded and/or non-positive and/or positive manner.
  • FIGS. 5 and 6 show the floor structure 14 in the event of a side impact, in the course of which an accident barrier 48 or an accident opponent impacts the vehicle body 10 in the transverse direction of the vehicle and, in the process, impacts the side skirts 22, for example.
  • an accident-related application of force to the floor structure 14 which acts on the floor structure 14 and is illustrated by a force arrow F in FIG is at least partially deformed and/or displaced.
  • the center of gravity of the vehicle is denoted by SP in FIGS. 5 and 6, with an arrow illustrating a rotational behavior of the vehicle about its center of gravity SP resulting from the application of force caused by an accident.
  • the accident-related application of force is divided, for example, into two force components Fo and Fu arranged one above the other in the vertical direction of the vehicle, with the floor structure 14 being able to advantageously protect the energy store 26 and the occupants.
  • FIG. 5 shows the floor structure 14 before the impact of the crash barrier 48 on the body 10
  • FIG. 6 shows the floor structure 14 during the impact or in the course of the impact. Arrows in FIG. 6 indicate that the upper force component Fo is greater than the lower force component Fu, which can be implemented by designing the floor structure 14 appropriately. As a result, the energy store 26 can be protected particularly advantageously, as can the occupants.
  • an extension of the respective cross member element 32 also referred to as a floor cross member, which is also referred to as an extension and runs in the transverse direction (y) of the vehicle, is illustrated.
  • the extent A is particularly large and runs across the majority of the width of the main floor element 24 running in the longitudinal direction of the vehicle.
  • at least a partial region of the energy store 26 is overlapped or covered over its entire width running in the vehicle transverse direction in the vertical direction of the vehicle by the respective cross member element 32 .
  • the respective reinforcement element 46 has at least or exactly two further connection areas A4 and A5, which are preferably formed in one piece with the connection areas A1, A2 and A3.
  • the respective reinforcement element 46 is connected to the respective side chords 42 and 44 of the respective cross member element 32 via the connection areas A4 and A5, in particular in such a way that the respective reinforcement element 46 is connected to the side chord 42 via its connection area A4, in particular directly.
  • the respective reinforcement element 46 is connected to the respective side chord 44 via its respective connection area A5, in particular directly. In this way, a particularly advantageous reinforcement and support of the cross member element 32 can be provided.
  • the energy store 26 In order to be able to protect the energy store 26 in a particularly advantageous manner, provision is also made for the energy store 26 to be at least partially overlapped or covered outwards on both sides in the vehicle transverse direction (y) by the side skirts 20 and 22 . As a result, accident or impact energy can be routed around the energy store 26 in a particularly advantageous manner, so that excessive loads and thus undesired damage to the energy store 26 can be avoided.
  • the respective reinforcement element 46 has at least one further open hollow cross-section 50 which is open upwards when looking at the reinforcement element 46 in the vertical direction of the vehicle and which extends through the upper flange 36 to form a respective further closed Hollow cross-section 52 is supplemented.
  • a particularly high rigidity of the floor structure 14 can be realized in a particularly space-saving, weight-saving and cost-effective manner.
  • FIGS. 9 and 10 each show a further exemplary embodiment of the cross member element 32 and the reinforcing element 46, which differ from the previous exemplary embodiments in particular in that the reinforcing element 46 is placed on the cross member element 36 from the vehicle interior, i.e. the reinforcing element 46 is not here connected directly to the main floor element 24, but only to the cross member element 36 or to its upper chord 36 (embodiment according to FIG. 10) and in the embodiment according to FIG Main floor element 24.
  • the respective cross member element 32 is in turn connected to the main floor element 24 via connecting regions V1 and V2 and V3, in particular of the respective cross member element 32, which follow one another in the longitudinal direction of the vehicle and are spaced apart from one another.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bodenstruktur für eine Karosserie (10), mit in Fahrzeugquerrichtung (y) voneinander beabstandeten Seitenschwellern (20, 22), mit einem zwischen den Seitenschwellern (20, 22) angeordneten Hauptbodenelement (24), mit einem in Fahrzeughochrichtung (z) unter dem Hauptbodenelement (24) angeordneten Energiespeicher (26), und mit einem auf einer in Fahrzeughochrichtung (z) nach oben weisenden Oberseite (30) des Hauptbodenelements (24) angeordneten und sich in Fahrzeugquerrichtung (y) zwischen den Seitenschwellern (20, 22) erstreckenden Querträgerelement (32), dessen an sich in Fahrzeughochrichtung (z) nach unten offener und in Fahrzeughochrichtung (z) nach oben durch einen Obergurt (36) des Querträgerelements (32) begrenzter Hohlquerschnitt (34) durch das Hauptbodenelement (24) zu einem geschlossenen Hohlquerschnitt (38) ergänzt ist. In dem geschlossenen Hohlquerschnitt (38) ist ein sich in Fahrzeugquerrichtung (y) zumindest über einen Teilbereich des Querträgerelements (32) erstreckendes Verstärkungselement (46) angeordnet. Die Bodenstruktur zeichnet sich dadurch aus, dass das Verstärkungselement (46) zum Verstärken des Querträgerelements (32) durch Abstützung des Obergurtes (36) des Querträgerelements (32) zum Hauptbodenelement (24) über wenigstens einen ersten Anbindungsbereich (A1) an das Hauptbodenelement (24) und über in Fahrzeuglängsrichtung (x) in einem Abstand voneinander angeordnete zweite und dritte Anbindungsbereiche (A2, A3) an den Obergurt (36) angebunden ist.

Description

Beschreibung
Bodenstruktur für eine Karosserie eines Fahrzeugs, Karosserie für ein Fahrzeug sowie Fahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Bodenstruktur für eine Karosserie eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Bodenstruktur gemäß Oberbegriff des Anspruchs 2. Außerdem betrifft die Erfindung eine Karosserie für ein Fahrzeug sowie ein Fahrzeug.
Aus der JP 2017 193 299 A1 geht eine Bodenstruktur für eine Karosserie eines Fahrzeugs hervor. Dabei ist eine Batterie zwischen Rahmenelementen angeordnet, wobei die Batterie Batteriemodule umfasst, in welchen mehrere Zellen entlang einer Richtung gestapelt sind. Auf der Batterie ist ein Bodenelement angeordnet, wobei auf dem Bodenelement ein oberer Querträger angeordnet ist, welcher sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckt.
Aus der gattungsbildenden DE 10 2017 130 708 A1 geht eine Bodenstruktur für eine Fahrzeugkarosserie hervor, die ein Hauptbodenelement umfasst, auf dessen einem Fahrgastraum zugewandten Seite mehrere, nach unten offene Querträger aufgesetzt sind, welche jeweils mit einem innenliegenden U-förmigen Verstärkungsprofil versehen sind. Das Verstärkungsprofil ist an Seitengurten des Querträgers befestigt und verstärkt diesen im Bereich eines die Seitengurte miteinander verbindenden Obergurts.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bodenstruktur für eine Karosserie eines Fahrzeugs, eine Karosserie für ein Fahrzeug und ein Fahrzeug mit einer solchen Karosserie zu schaffen, sodass die Bodenstruktur kosten-, gewichts- und bauraumgünstig sowie modular anpassbar ausgestaltet werden kann, wobei gleichzeitig ein vorteilhaftes Unfallverhalten realisierbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bodenstruktur mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Bodenstruktur mit den Merkmalen des Anspruchs 2, durch eine Karosserie mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Bodenstruktur für eine Karosserie, insbesondere für eine selbsttragende Karosserie, eines vorzugsweise als Kraftfahrzeug, insbesondere als Kraftwagen und ganz insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildeten Fahrzeugs. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, ist durch die Bodenstruktur in vollständig hergestellten Zustand des Fahrzeugs eine auch als Fahrgastzelle oder Fahrgastraum bezeichneter Innenraum des Fahrzeugs, in dessen Innenraum sich insbesondere während einer Fahrt des Fahrzeugs wenigstens eine oder mehrere Personen aufhalten können, in Fahrzeughochrichtung nach unten hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, begrenzt. Die Bodenstruktur umfasst wenigstens oder genau zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Seitenschweller, sowie wenigstens ein Hauptbodenelement, welches in Fahrzeugquerrichtung zwischen den Seitenschwellern angeordnet ist. Beispielsweise ist das Hauptbodenelement in Fahrzeugquerrichtung einerseits, insbesondere einenends, an einem der Seitenschweller, insbesondere direkt, angebunden, wobei das Hauptbodenelement beispielsweise in Fahrzeugquerrichtung andererseits, insbesondere anderen Endes, an den anderen Seitenschweller, insbesondere direkt, angebunden sein kann. Insbesondere ist im vollständig hergestellten Zustand des Fahrzeugs der Innenraum in Fahrzeughochrichtung nach unten hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch das Bodenelement begrenzt. Vorzugsweise ist das Bodenelement zumindest im Wesentlichen flächig ausgebildet. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Bodenelement zumindest in einem überwiegenden Teilbereich des Bodenelements, insbesondere vollständig, eine flächige Erstreckung aufweist und somit als ein Flächenelement ausgebildet ist. Dabei ist es denkbar, dass da Bodenelement an sich auf seiner in Fahrzeughochrichtung nach oben weisenden Oberseite und/oder auf seiner in Fahrzeughochrichtung nach unten weisenden Unterseite zumindest im Wesentlichen eben und somit flächig ausgebildet ist, insbesondere zumindest in einem Teilbereich und vorzugsweise zumindest in einem überwiegenden Teilbereich und somit über mehr als die Hälfte einer sich in Fahrzeuglängsrichtung oder Fahrzeugquerrichtung aufgespannten Ebene erstreckenden Fläche des Bodenelements. Die Bodenstruktur umfasst außerdem wenigstens einen in Fahrzeughochrichtung unter dem Hauptbodenelement angeordneten Energiespeicher, in beziehungsweise mittels welchem elektrische Energie, insbesondere elektrischer Strom, und/oder ein beispielsweise flüssiger oder gasförmiger Brennstoff beziehungsweise Kraftstoff gespeichert, das heißt aufgenommen werden kann. Das Kraftfahrzeug weist in seinem vollständig hergestellten Zustand wenigstens einen Antriebsmotor auf, mittels welchem das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Hierzu ist der Antriebsmotor mit der im Energiespeicher gespeicherten elektrischen Energie beziehungsweise mit dem im Energiespeicher gespeicherten Brennstoff versorgbar. Somit kann der Antriebsmotor beispielsweise eine elektrische Maschine oder aber eine Verbrennungskraftmaschine, das heißt ein Verbrennungsmotor sein.
Die Bodenstruktur weist außerdem wenigstens ein auf einer in Fahrzeughochrichtung nach oben weisenden und dem Energiespeicher abgewandten Oberseite des Hauptbodenelements angeordnetes Querträgerelement auf, welches sich in Fahrzeugquerrichtung zwischen den Seitenschwellern erstreckt. Das Querträgerelement wird auch als Querträger oder Bodenquerträger bezeichnet, dessen Längserstreckungsrichtung in Fahrzeugquerrichtung, das heißt parallel zur Fahrzeugquerrichtung verläuft. Mit anderen Worten erstreckt sich das Querträgerelement in oder zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung. Das Querträgerelement weist einen an sich, das heißt für sich alleine betrachtet in Fahrzeughochrichtung nach unten offenen Hohlquerschnitt auf. In Fahrzeughochrichtung nach oben hin ist der Hohlquerschnitt des Querträgerelements durch einen Obergurt des Querträgerelements begrenzt, das heißt geschlossen. Der Obergurt des Querträgerelements ist eine Wandung des Querträgerelements, wobei die Wandung beispielsweise in Fahrzeughochrichtung von dem Hauptbodenelement beabstandet ist. Das Hauptbodenelement kann beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus einem Blech, gebildet sein, sodass das Hauptbodenelement beispielsweise auch als Hauptbodenblech oder Hauptbodenblechelement bezeichnet wird. Der an sich in Fahrzeughochrichtung nach unten offene Hohlquerschnitt des Querträgerelements ist durch das Hauptbodenelement, insbesondere durch dessen Oberseite, zu einem geschlossenen Hohlquerschnitt ergänzt. Der an sich offene Hohlquerschnitt des Querträgerelements erstreckt sich beispielsweise in Fahrzeugquerrichtung zumindest über einen Längenbereich und somit zumindest über einen Teil einer in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Länge beziehungsweise Breite des Querträgerelements. Vorzugsweise erstreckt sich der offene Hohlquerschnitt zumindest über mehr als die Hälfte der in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Breite beziehungsweise Länge und vorzugsweise über die gesamte, in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Breite beziehungsweise Länge des Querträgerelements. Dabei ist der an sich offene Hohlquerschnitt zumindest in einem Längenbereich, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch das Hauptbodenelement verschlossen und somit zu dem geschlossenen Hohlquerschnitt ergänzt. Somit bilden das Querträgerelement und das Hauptbodenelement ein den geschlossenen Hohlquerschnitt aufweisendes Profil, wodurch auf gewichtsgünstige Weise eine besonders hohe Steifigkeit der auch als Unterbaustruktur bezeichneten Bodenstruktur geschaffen werden kann.
Um nun die Bodenstruktur besonders kosten-, gewichts- und bauraumgünstig sowie modular anpassbar ausgestalten und gleichzeitig ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten der Bodenstruktur und somit der Karosserie und des Fahrzeugs insgesamt realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass in dem geschlossenen Hohlquerschnitt, insbesondere wenigstens oder genau, ein sich in Fahrzeugquerrichtung zumindest über einen Teilbereich des Querträgerelements erstreckendes Verstärkungselement angeordnet ist. Insbesondere erstreckt sich das Verstärkungselement in Fahrzeugquerrichtung zumindest über einen Teilbereich zwischen den beiden, auch als Seitenschwellerstrukturen bezeichneten Seitenschwellern. Das auch als Bodenquerträgerverstärkung bezeichnete Verstärkungselement ist über wenigstens einen ersten Anbindungsbereich, insbesondere des Verstärkungselements, an das Hauptbodenelement, insbesondere direkt, angebunden. Des Weiteren ist das Verstärkungselement über in Fahrzeuglängsrichtung in einem Abstand voneinander angeordnete zweite und dritte Anbindungsbereiche an den Obergurt, insbesondere direkt, angebunden. Hierdurch sind der Obergurt und somit das Querträgerelement mittels des Verstärkungselements verstärkt, wodurch beispielsweise bei einem Seitenaufprall beziehungsweise bei einer in Fahrzeugquerrichtung wirkenden, unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Fahrzeugs Aufprall- beziehungsweise Unfallenergie besonders vorteilhaft durch die Bodenstruktur und dabei insbesondere durch das mittels des Verstärkungselements verstärkte Profil aufgenommen beziehungsweise abgestützt und geführt werden kann. Hierdurch kann der Energiespeicher besonders vorteilhaft geschützt werden, insbesondere vor übermäßigen Beschädigungen. Außerdem können mittels der Bodenstruktur sich im Innenraum aufhaltende und auch als Insassen bezeichnete Personen besonders gut geschützt werden. Die Bodenstruktur kann dabei auf besonders einfache Weise modular und bedarfsgerecht an unterschiedliche Fahrzeuge oder Fahrzeugderivate angepasst werden und kann somit besonders vorteilhaft für solche Fahrzeuge verwendet werden, die auf einer gemeinsamen Plattform basieren, jedoch gegenüber einem Grundfahrzeug erhöhte Anforderungen bezüglich des Schutzes des Energiespeichers beziehungsweise bezüglich eines Schutzes von elektrischen Komponenten und/oder ein erhöhtes Fahrzeuggewicht aufweisen.
Das Fahrzeug kann insbesondere dann die zuvor genannten, elektrischen Komponenten aufweisen, wenn das Fahrzeug als ein Elektrofahrzeug, insbesondere als ein batterieelektrisches Fahrzeug, ausgebildet ist, welches insbesondere unter Nutzung der in dem Energiespeicher gespeicherten elektrischen Energie rein elektrisch angetrieben werden kann. Insbesondere kann die Bodenstruktur eine besonders vorteilhafte Hochvoltsicherheit gewährleisten. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass der Energiespeicher eine Hochvolt-Komponente sein kann, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist und vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt, um dadurch besonders große elektrische Leistungen zum, insbesondere rein, elektrischen Antreiben des beispielsweise als Elektrofahrzeug ausgebildeten Fahrzeugs realisieren zu können. Insbesondere kann der Energiespeicher als Hochvoltbatterie (HV-Batterie) ausgebildet sein. Außerdem kann dadurch, dass das Querträgerelement und somit der geschlossene Hohlquerschnitt, insbesondere jeweils vollständig, in Fahrzeughochrichtung oberhalb des Hauptbodenelements angeordnet ist, eine übermäßige Anzahl an in Fahrzeughochrichtung unterhalb des Hauptbodenelements angeordneten Querträgerstrukturen, die sich beispielsweise in Fahrzeugquerrichtung erstrecken und dabei beispielsweise durch den Energiespeicher hindurch erstrecken und/oder den Energiespeicher in jeweilige Teile unterteilen, vermieden werden. Insbesondere ist es möglich, derartige, in Fahrzeughochrichtung unterhalb des Hauptbodenelements angeordnete Querträgerstrukturen zu vermeiden. Dadurch kann in Fahrzeugquerrichtung unterhalb des Hauptbodenelements, das heißt auf dessen Unterseite, ein besonders großer, zusammenhängender Raum geschaffen werden, welcher frei von Querträgerstrukturen ist, wobei dieser Raum zur bauraumgünstigen Unterbringung des Energiespeichers genutzt werden kann. Mit anderen Worten kann der Energiespeicher zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in dem genannten Raum angeordnet werden. Da der Raum besonders groß ausgestaltet werden kann, kann auch der Energiespeicher entsprechend groß dimensioniert und dadurch eine besonders hohe Speicherkapazität zum Speichern der elektrischen Energie beziehungsweise des Brennstoffes geschaffen werden. In der Folge ist eine besonders große Reichweite darstellbar, über die das Fahrzeug unter Nutzung der in dem Energiespeicher gespeicherten, elektrischen Energie beziehungsweise unter Nutzung des im Energiespeicher gespeicherten Brennstoffes, insbesondere mittels des zuvor genannten Antriebsmotors, angetrieben werden kann.
Erfindungsgemäß ist alternativ zu der Anordnung des Verstärkungselements innerhalb des zwischen dem Querträgerelement und dem Hauptbodenelement begrenzten Hohlquerschnitts vorgesehen, dass das sich in Fahrzeugquerrichtung zumindest über einen Teilbereich des Querträgerelements erstreckende, zum Verstärken des Querträgerelements dienende Verstärkungselement von außen auf das Querträgerelement aufgesetzt ist, wobei das Querträgerelement und das Verstärkungselement mindestens eine Verbindungsstelle am Obergurt und mindestens eine weitere Verbindungsstelle im Bereich zwischen den Obergurt und dem Hauptbodenelement aufweisen, und dass durch das Querträgerelement und dem darauf aufgesetzten Verstärkungselement mindestens ein geschlossener Hohlquerschnitt begrenzt ist. Das Verstärkungselement ist also auf der einem Fahrgastraum zugewandten Seite des Querträgerelement-Obergurts angeordnet und verschließt dort unter Ausbildung des Hohlquerschnitts eine randoffene Ausnehmung im Querträgerelement oder aber weist zusätzlich oder alternativ zur Ausnehmung am Querträgerelemente mindestens eine entsprechende Ausformung auf, sodass der Hohlquerschnitt gebildet wird.
Die Erfindung basiert insbesondere auf der Erkenntnis, dass herkömmlicherweise große und somit bauraumintensive Querstrukturen eingesetzt werden, um den Energiespeicher zu schützen. Dabei werden herkömmlicherweise die Querstrukturen in Fahrzeughochrichtung unterhalb des Hauptbodenelements angeordnet, wobei die Querstrukturen innerhalb des Energiespeichers angeordnet sind. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass herkömmlicherweise der Energiespeicher um die herkömmlichen Querstrukturen herum angeordnet beziehungsweise Aussparungen für die Querstrukturen aufweisen muss. Dies bedeutet insbesondere, dass an Stellen beziehungsweise in Bereichen, an beziehungsweise in denen die Querstrukturen herkömmlicherweise angeordnet sind, der Energiespeicher nicht angeordnet werden kann beziehungsweise keine Energie beispielsweise kein Brennstoff gespeichert werden kann. Außerdem ergeben sich bei diesen herkömmlichen Lösungen Kosten-und Gewichtsnachteile und eine bedarfsgerechte beziehungsweise flexible Anpassung der Bodenstruktur an unterschiedliche Fahrzeugderivate ist nicht oder nur sehr aufwändig möglich. Im Gegensatz dazu ist nun die erfindungsgemäße Bodenstruktur modular und auf einfache Weise an unterschiedliche Fahrzeuge beziehungsweise Fahrzeugderivate anpassbar, wobei gleichzeitig der Bauraumbedarf, das Gewicht und die Kosten der Bodenstruktur in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden können. Gleichzeitig können sowohl der Energiespeicher als auch sich im Innenraum aufhaltende Insassen mittels der Bodenstruktur vorteilhaft geschützt werden, insbesondere bei einem Seitenaufprall.
Um den Obergurt und somit das Querträgerelement besonders vorteilhaft verstärken und in der Folge ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten realisieren zu können, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der erste Anbindungsbereich und der zweite Anbindungsbereich zumindest teilweise in Fahrzeuglängsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. Da der Obergurt in Fahrzeughochrichtung oberhalb des Hauptbodenelements beziehungsweise weiter oben als das Hauptbodenelement angeordnet ist, und da das Verstärkungselement über seinen ersten Anbindungsbereich an das Hauptbodenelement und über seinen zweiten Anbindungsbereich an den Obergurt angeordnet ist, ist der zweite Anbindungsbereich ein oberer Anbindungsbereich, während der erste Anbindungsbereich ein unterer Anbindungsbereich ist, welcher in Fahrzeughochrichtung weiter unten als der zweite Anbindungsbereich angeordnet ist.
Um das Querträgerelement, insbesondere den Obergurt, mittels des Verstärkungselements besonders vorteilhaft verstärken zu können, ist das Verstärkungselement über den zweiten Anbindungsbereich und den dritten Anbindungsbereich, insbesondere des Verstärkungselements, an den Obergurt, insbesondere direkt, angebunden ist. Dabei ist es vorgesehen, dass der dritte Anbindungsbereich von dem zweiten Anbindungsbereich zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in Fahrzeuglängsrichtung beabstandet ist. Der zweite Anbindungsbereich und der dritte Anbindungsbereich sind beispielsweise durch jeweilige Fügeflansche des Verstärkungselements gebildet, welches über seine Fügeflansche beispielsweise an den Obergurt, insbesondere direkt, angebunden ist. Beispielsweise ist das Verstärkungselement über den zweiten und/oder dritten Anbindungsbereich stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Obergurt verbunden, das heißt an den Obergurt angebunden. Insbesondere ist es denkbar, dass das Verstärkungselement über den zweiten und/oder dritten Anbindungsbereich mit dem Obergurt verschweißt und/oder verklebt und/oder verschraubt und/oder vernietet ist. Entsprechendes kann auf die Anbindung des Verstärkungselements mit dem ersten Anbindungsbereich an das Hauptbodenelement übertragen werden. Es ist denkbar, dass das Verstärkungselement über den ersten Anbindungsbereich stoffschlüssig und/oder stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Hauptbodenelement verbunden ist. Beispielsweise ist das Verstärkungselement über den ersten Anbindungsbereich mit dem Hauptbodenelement verschweißt und/oder verklebt und/oder verschraubt und/oder vernietet.
Durch die mittels des Verstärkungselements bewirkte Verstärkung des Obergurtes und durch die beschriebene Anbindung des Verstärkungselements sowohl an den Obergurt als auch an das Hauptbodenelement kann eine, beispielsweise kraftschlüssige, momentensteife Abstützung des Obergurtes, insbesondere in Fahrzeughochrichtung nach unten hin, an dem Hauptbodenelement realisiert werden, sodass ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten darstellbar ist.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der zweite Anbindungsbereich zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in Fahrzeuglängsrichtung vor dem ersten Anbindungsbereich angeordnet ist, während vorzugsweise der dritte Anbindungsbereich zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in Fahrzeuglängsrichtung hinter dem ersten Anbindungsbereich angeordnet ist. Hierdurch ist eine zumindest oder genau zweischnittige, beispielsweise kraftschlüssige, momentensteife Abstützung des Obergurtes zu beziehungsweise an dem Hauptbodenelement realisierbar, sodass sowohl der Energiespeicher als auch die Insassen insbesondere bei einem Seitenaufprall vorteilhafte geschützt werden können.
Um auf besonders gewichtsgünstige Weise eine besonders vorteilhafte Steifigkeit des Profils realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Querträgerelement Seitengurte aufweist, durch welche der geschlossene Hohlquerschnitt in Fahrzeuglängsrichtung beidseitig begrenzt ist. Dies bedeutet, dass der geschlossene Hohlquerschnitt in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne hin durch einen ersten der Seitengurte und in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten hin durch einen zweiten der Seitengurte begrenzt ist. Die Seitengurte sind mit dem Obergurt verbunden und somit über den Obergurt miteinander verbunden. Insbesondere ist es denkbar, dass die Seitengurte einstückig mit dem Obergurt ausgebildet sind. Beispielsweise ist das Querträgerelement aus einem metallischen Werkstoff und/oder aus Blech gebildet.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Verstärkungselement über wenigstens einen weiteren Anbindungsbereich an zumindest einen der Seitengurte, insbesondere direkt, angebunden ist. Hierdurch kann da Querträgerelement besonders effektiv und effizient ausgestaltet werden. Außerdem kann dadurch eine, insbesondere kraftschlüssige, besonders momentensteife Abstützung des Querträgerelements an beziehungsweise zu dem Hauptbodenelement dargestellt werden. Dabei ist es denkbar, dass das Verstärkungselement über seinen weiteren Anbindungsbereich kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem einen Seitengurt verbunden ist. Insbesondere kann das Verstärkungselement über den weiteren Anbindungsbereich mit dem einen Seitengurt verschweißt und/oder verklebt und/oder verschraubt und/oder vernietet sein.
Eine besonders hohe Steifigkeit des Profils und somit der Bodenstruktur insgesamt lässt sich insbesondere dadurch auf besonders gewichts-, bauraum- und kostengünstige Weise schaffen, dass das Verstärkungselement beispielsweise einen an sich, das heißt für sich alleine betrachtet in Fahrzeughochrichtung nach oben offenen, weiteren Hohlquerschnitt aufweist, welcher durch den Obergurt zu einem weiteren, geschlossenen Hohlquerschnitt ergänzt ist.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Energiespeicher in Fahrzeugquerrichtung nach außen beidseitig jeweils zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch die Seitenschweller überdeckt ist. Dadurch kann beispielsweise ein direkter Kontakt einer insbesondere im Rahmen eines Seitenaufpralls in Fahrzeugquerrichtung von außen nach innen gegen das Fahrzeug und dabei insbesondere gegen die Karosserie prallenden und auch als Unfallgegner bezeichneten Unfallhindernisses mit dem Energiespeicher vermieden werden, da das Unfallhindernis erst mit einem der Seitenschweller in Stützanlage kommt. Dadurch kann Aufprall- beziehungsweise Unfallenergie besonders vorteilhaft von einem der Seitenschweller aufgenommen und über das Querträgerelement um den Energiespeicher herumgeleitet werden. Dadurch kann der Energiespeicher besonders vorteilhaft geschützt werden.
Das Querträgerelement beziehungsweise das Profil ist beispielsweise Bestandteil einer Querträgerstruktur, die auf der in Fahrzeughochrichtung nach oben weisenden und somit dem Energiespeicher abgewandten Seite des Hauptbodenelements angeordnet ist. Die Querträgerstruktur umfasst somit das Querträgerelement sowie vorzugsweise wenigstens ein weiteres Querträgerelement, welches in Fahrzeuglängsrichtung auf das erste Querträgerelement folgt und von dem ersten Querträgerelement beabstandet ist. Dabei können die folgenden und vorherigen Ausführungen zum ersten Querträgerelement ohne weiteres auch auf das weitere Querträgerelement übertragen werden und umgekehrt. Vorzugsweise umfasst die Querträgerstruktur mehr als zwei Querträgerelemente, auf die die vorherigen und folgenden Ausführungen zum ersten und zweiten Querträgerelement ohne weiteres übertragen werden können.
Die Erfindung ermöglicht es auch, ein modulares Baukastensystem zu schaffen, durch welches die Bodenstruktur modular und einfach ertüchtigt und somit an unterschiedliche Fahrzeuge beziehungsweise Fahrzeugderivate bedarfsgerecht angepasst werden kann, insbesondere derart, dass jeweilige Energiespeicher der jeweiligen Fahrzeugderivate mittels der jeweiligen Bodenstruktur vorteilhaft geschützt werden können. Insbesondere ermöglicht es das Baukastensystem, die Bodenstruktur an entsprechenden Positionen beziehungsweise Stellen zu ertüchtigen, um bei den unterschiedlichen Fahrzeugderivaten sowohl den jeweiligen Energiespeicher als auch die Fahrgastzelle beziehungsweise die Insassen vorteilhaft zu schützen. Dies ist besonders vorteilhaft bei Fahrzeugen beziehungsweise Fahrzeugderivaten, die auf einer gemeinsamen Plattform basieren, aber gegenüber einem Grundfahrzeug zum Beispiel erhöhte Anforderungen bezüglich Fahrzeugmasse, Hochvoltsicherheit, Schutz von elektrischen Komponenten, Insassensicherheit und/oder Maßkonzeptvariationen insbesondere im Hinblick auf Radstände und/oder Überhänge aufweisen. Mittels des Baukastensystems kann die Bodenstruktur insbesondere dadurch für die jeweiligen Fahrzeugderivate ertüchtigt werden, das heißt durch das Baukastensystem können insbesondere dadurch unterschiedliche Bauvarianten der Bodenstruktur für die jeweiligen Fahrzeugderivate geschaffen werden, indem die auch als Unterbodenstruktur bezeichnete Bodenstruktur an sich beispielsweise aus den oben genannten Anforderungen ergebenden, unterschiedlichen Lagen eines jeweiligen Fahrzeugschwerpunkts und damit auch an sich während eines Seitenaufpralls mit einem Unfallgegner beziehungsweise einer Unfallbarriere ergebenden, unterschiedlichen Rotationsverhalten des jeweiligen Fahrzeugderivats und dessen Schwerpunkt und damit auch an unterschiedliche Belastungen des Obergurtes angepasst werden kann, wodurch eine besonders vorteilhafte Sicherheit im Fall eines Seitenaufpralls gewichts- und kostengünstig dargestellt werden kann. Die Bodenstruktur kann, insbesondere bei dem jeweiligen Fahrzeugderivat, ein übermäßiges Einknicken oder Einfallen der Querträgerstruktur und des Hauptbodenelements und damit eine übermäßige Intrusion in den zuvor genannten und auch als Energiespeicherbauraum bezeichneten Raum verhindern.
Das modulare Baukastensystem beziehungsweise die unterschiedlichen Bauvarianten der Bodenstruktur kann beispielsweise durch eine Variation der Anzahl der Querträgerelemente und/oder durch Variation der Anzahl der Verstärkungselemente und/oder durch Variation des Teilbereichs, über den sich das jeweilige Verstärkungselement erstreckt, realisiert werden. Somit kann beispielsweise bei einem ersten der Fahrzeugderivate der Teilbereich, über weichen sich das Verstärkungselement erstreckt, größer oder kleiner sein als bei einem zweiten der Fahrzeugderivate. Alternativ oder zusätzlich kann das modulare Baukastensystem beziehungsweise die unterschiedlichen Bauvarianten der Bodenstruktur durch Materialgüten und/oder Materialdicken und/oder Materialquerschnittsvariation des Verstärkungselements und/oder durch Variation der Anzahl und/oder Größe von Fügeverbindungen, mittels welchen der jeweilige Anbindungsbereich an den Obergurt beziehungsweise Seitengurt beziehungsweise an das Hauptbodenelement angebunden ist, realisiert werden. Insgesamt können durch die Erfindung die folgenden Vorteile realisiert werden:
- vorteilhafte Insassensicherheit
- Reichweitenoptimierung insbesondere bei einem batterieelektrischen Fahrzeug
- Kosten- und Gewichtsoptimierung durch Modularisierung für unterschiedliche - Fahrzeugausprägungen beziehungsweise -derivate, die beispielsweise auf einer gemeinsamen Plattform basieren und beispielsweise unterschiedliche Antriebstechnologien aufweisen
- besonders vorteilhafter Schutz des Energiespeichers beziehungsweise besonders vorteilhafte Hochvoltsicherheit
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Karosserie, insbesondere eine selbsttragende Karosserie, für ein Fahrzeug. Die Karosserie weist eine Bodenstruktur gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auf. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein insbesondere als Kraftfahrzeug ausgebildetes Fahrzeug, welches eine Karosserie, insbesondere eine selbsttragende Karosserie, aufweist, die eine Bodenstruktur gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts und des zweiten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen: Fig. 1 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht einer selbsttragenden Karosserie für ein als Personenkraftwagen ausgebildetes Flugzeug, mit einer Bodenstruktur, die ein Hauptbodenelement und eine auf einer Oberseite des Hauptbodenelements angeordnete Querträgerstruktur mit Querträgerelementen aufweist, welche jeweilige, geschlossene Hohlquerschnitte begrenzen, in denen jeweilige Verstärkungselemente angeordnet sind;
Fig. 2 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Perspektivansicht der Karosserie;
Fig. 3 eine schematische Draufsicht der Bodenstruktur;
Fig. 4 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der Bodenstruktur entlang einer in Fahrzeughochrichtung und in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Schnittebene;
Fig. 5 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Bodenstruktur gemäß Fig. 4 entlang einer in Fahrzeughochrichtung und in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Schnittebene bei einem Seitenaufprall;
Fig. 6 ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht der Bodenstruktur gemäß Fig. 5 im weiteren Verlauf des Seitenaufpralls;
Fig. 7 eine schematische Schnittansicht der Bodenstruktur entlang einer in Fahrzeughochrichtung und in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Schnittebene;
Fig. 8 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Bodenstruktur entlang einer in Fahrzeughochrichtung und in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Schnittebene, Fig. 9 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der Bodenstruktur entlang einer in Fahrzeughochrichtung und in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Schnittebene; und
Fig. 10 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer vierten Ausführungsform der Bodenstruktur entlang einer in Fahrzeughochrichtung und in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Schnittebene.
In den Figuren sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
Fig. 1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Perspektivansicht eine selbsttragende Karosserie 10 für ein als Personenkraftwagen ausgebildetes Fahrzeug. Das Fahrzeug ist ein Kraftfahrzeug und weist in seinem vollständig hergestellten Zustand wenigstens oder genau einen Antriebsmotor auf, mittels welchem das Fahrzeug angetrieben werden kann. Der Antriebsmotor kann ein Verbrennungsmotor oder aber eine elektrische Maschine sein, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Somit kann das Fahrzeug als ein Hybridfahrzeug oder aber als ein Elektrofahrzeug, insbesondere als ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV) ausgebildet sein. Die Karosserie 10 begrenzt einen auch als Fahrgastzelle oder Fahrgastraum bezeichneten Innenraum 12, in welchem sich während einer Fahrt des Fahrzeugs Personen, das heißt Insassen aufhalten können. Die Karosserie 10 weist eine Bodenstruktur 14 auf, von der sich in Fahrzeughochrichtung nach oben hin Fahrzeugsäulen 16 und 18 der Karosserie 10 weg erstrecken. Während die Fahrzeugsäulen 16 jeweilige A-Säulen sind, sind die Fahrzeugsäulen 18 jeweilige B- Säulen.
Wie in Zusammenschau mit Fig. 2 bis 4 erkennbar ist, wobei Fig. 4 bis 7 eine erste Ausführungsform der Bodenstruktur 14 zeigen, umfasst die Bodenstruktur 14 zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Seitenschweller 20 und 22, an die beispielsweise die Fahrzeugsäulen 16 und 18, insbesondere direkt, angebunden sind. Die Bodenstruktur 14 umfasst außerdem ein in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung im Fahrzeugkoordinatensystem) zwischen den Seitenschwellern angeordnetes Hauptbodenelement 24, welches auch als Hauptboden bezeichnet wird. Das Hauptbodenelement 24 ist beispielsweise als Blechbauteil ausgebildet und wird daher auch als Hauptbodenblech bezeichnet. In vollständig hergestellten Zustand der Karosserie 10, insbesondere des Fahrzeugs insgesamt, ist der Innenraum 12 in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung im Fahrzeugkoordinatensystem) nach unten hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch das beispielsweise zumindest im Wesentlichen flächig ausgebildete Hauptbodenelement 24 begrenzt. Das Hauptbodenelement 24 ist in Fahrzeugquerrichtung zwischen den Seitenschwellern 20 und 22 angeordnet und beispielsweise jeweils, insbesondere direkt, an die Seitenschweller 20 und 22 angebunden.
Des Weiteren umfasst die Bodenstruktur 14 wenigstens einen in Fahrzeughochrichtung unter dem Hauptbodenelement 24 angeordneten Energiespeicher 26, welcher bei dem in Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sowie bei der ersten Ausführungsform und bei einer in Fig. 8 gezeigten zweiten Ausführungsform der Bodenstruktur 14 als ein elektrischer Energiespeicher, das heißt als ein Energiespeicher zum Speichern von elektrischer Energie, insbesondere elektrischem Strom, ausgebildet ist. Beispielsweise ist der Energiespeicher 26 eine Batterie, insbesondere eine Hochvoltbatterie. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt kann der Energiespeicher 26 wenigstens einen elektrischen Energiespeicher zum Speichern von elektrischer Energie, insbesondere elektrischem Strom, umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann der Energiespeicher 26 wenigstens einen Brennstofftank umfassen, in welchem ein gasförmiger oder flüssiger und auch als Kraftstoff bezeichneter Brennstoff aufnehmbar beziehungsweise aufgenommen und somit zum Speichern beziehungsweise gespeichert ist. Um das Fahrzeug mittels des Antriebsmotors anzutreiben, wird der Antriebsmotor mit der in dem Energiespeicher 26 gespeicherten elektrischer Energie beziehungsweise mit dem in dem Energiespeicher 26 gespeicherten Brennstoff versorgt.
Die Bodenstruktur 14 umfasst darüber hinaus eine Querträgerstruktur 28, die
- insbesondere vollständig - auf einer in Fahrzeughochrichtung nach oben weisenden und somit dem Energiespeicher 26 und einer darunter befindlichen Fahrbahn abgewandten Oberseite 30 des Hauptbodenelements 24 angeordnet ist. Die Oberseite ist also einem Fahrgastraum zugewandt. Die Querträgerstruktur 28 erstreckt sich in Fahrzeugquerrichtung zwischen den Seitenschwellern 20 und 22 und umfasst mehrere, auf der Oberseite 30 angeordnete Querträgerelemente 32. Das jeweilige Querträgerelement 32 erstreckt sich in oder zumindest aber im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung zwischen den Seitenschwellern 20 und 22. Besonders gut aus Fig. 4 ist erkennbar, dass das jeweilige Querträgerelement 32 an sich, das heißt für sich alleine betrachtet, einen an sich in Fahrzeughochrichtung nach unten hin offenen Hohlquerschnitt 34 aufweist, der in Fahrzeughochrichtung nach oben hin durch einen jeweiligen Obergurt 36 des jeweiligen Querträgerelements 32 begrenzt ist. Dabei ist der jeweilige, an sich offene Hohlquerschnitt 34 durch das Hauptbodenelement 24 zu einem geschlossenen Hohlquerschnitt 38 ergänzt, sodass das jeweilige Querträgerelement 32 und das Hauptbodenelement 24 ein den geschlossenen Hohlquerschnitt 38 aufweisendes und auch als Hohlprofil bezeichnetes Profil 40 bilden. Das jeweilige Querträgerelement 32 weist auch wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung im Fahrzeugkoordinatensystem) hintereinander angeordnete beziehungsweise aufeinanderfolgende Seitengurte 42 und 44 auf, welche einstückig mit dem Obergurt 36 und einstückig miteinander ausgebildet sind. Durch die Seitengurte 42 und 44 sind der offene Hohlquerschnitt 34 und der geschlossenen Hohlquerschnitt 38 in Fahrzeuglängsrichtung beidseitig begrenzt. Vorliegend sind die Hohlquerschnitte 34 und 38 in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne hin durch den Seitengurt 42 und in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten hin durch den Seitengurt 44, insbesondere zumindest teilweise, zumindest überwiegend oder vollständig, begrenzt. In Fig. 2 bis 8 ist die Fahrzeuglängsrichtung mit x bezeichnet, wobei die Fahrzeughochrichtung mit z und die Fahrzeugquerrichtung mit y bezeichnet ist.
Festzuhalten bleibt noch, dass das jeweilige Querträgerelement 32 gemäß dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel einen im Querschnitt U-förmigen oder auch hutförmigen Querschnitt aufweist. Das gleiche gilt für das jeweilige Verstärkungselement 46, das ebenfalls einen hüt- beziehungsweise U-förmigen Querschnitt aufweist, wobei hier der Obergurt des jeweiligen Verstärkungselements 46 in Anlage mit dem Hauptbodenelement 24 gebracht ist, während die über den Ober- beziehungsweise Bodengurt miteinander verbundenen Seitengurte des Verstärkungselement 46 an den Obergurt des Querträgerelements 32 angebunden sind und diese gegenüber dem Hauptbodenelement abstützen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel des Querträgerelements 32 weist dieses mehrere Hohlprofilquerschnitte auf, nachdem es auf den Hauptboden aufgesetzt wurde, wobei diese Hohlquerschnitte jeweils für sich vorzugsweise geschlossen ausgebildet sind.
Um nun die auch als Unterbaustruktur bezeichnete Bodenstruktur 14 besonders bauraum-, gewichts- und kostengünstig sowie modular anpassbar ausgestalten und ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten der Bodenstruktur 14 und somit der Karosserie 10 und des Fahrzeugs insgesamt realisieren zu können, ist in dem jeweiligen, geschlossenen Hohlquerschnitt 38 wenigstens oder genau ein sich in Fahrzeugquerrichtung (y) zumindest über einen jeweiligen Teilbereich des jeweiligen Querträgerelements 32 erstreckendes Verstärkungselement 46 angeordnet, welches beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff gebildet ist. Das jeweilige Verstärkungselement 46 ist zum Verstärken zumindest des jeweiligen Obergurtes 36 und somit des Querträgerelements 32 über wenigstens einen ersten Anbindungsbereich A1 des jeweilige Verstärkungselements 46, insbesondere direkt, an das Hauptbodenelement 24 angebunden. Des Weiteren ist das jeweilige Verstärkungselement 46 über wenigstens einen zweiten Anbindungsbereich A2 des jeweiligen Verstärkungselements 46, insbesondere direkt, an den Obergurt 36 angebunden, wodurch eine, insbesondere kraftschlüssige, momentensteife Abstützung des jeweiligen Obergurtes 36 zum Hauptbodenelement 24 darstellbar ist. Dabei sind die Anbindungsbereiche A1 und A2 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in Fahrzeuglängsrichtung versetzt zueinander angeordnet.
Um den jeweiligen Obergurt 36 und somit das jeweilige Querträgerelement 32 besonders vorteilhaft verstärken zu können, ist das Verstärkungselement 46 auch über wenigstens einen in Fahrzeuglängsrichtung von dem zweiten Anbindungsbereich A2 beabstandeten, dritten Anbindungsbereich A3 des jeweiligen Verstärkungselements 46 an den Obergurt 36, insbesondere direkt, angebunden. Dabei sind die Anbindungsbereiche A2 und A3 in Fahrzeughochrichtung weiter oben angeordnet als der Anbindungsbereich A1. Des Weiteren ist der Anbindungsbereich A2 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in Fahrzeuglängsrichtung (x) vor dem ersten Anbindungsbereich A1 angeordnet, während der jeweilige dritte Anbindungsbereich A3 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in Fahrzeuglängsrichtung (x) hinter dem ersten Anbindungsbereich A1 angeordnet ist. Hierdurch kann eine vorteilhafte, zweischnittige, insbesondere kraftschlüssige, momentensteife Abstützung des Obergurtes 36 zum Hauptbodenelement 24 gewährleistet werden. Besonders gut aus Fig. 4 ist erkennbar, dass die Anbindungsbereiche A2 und A3 beispielsweise durch jeweilige Fügeflansche des Verstärkungselements 46 gebildet sind, wobei das Verstärkungselement 46 über seine Fügeflansche an den Obergurt 36 angebunden ist. Außerdem ist erkennbar, dass die den Anbindungsbereich A1 bildende Wandung über jeweilige Seitenwandungen des Verstärkungselements 46 mit den Fügeflanschen verbunden ist, sodass der jeweilige Obergurt 36 über die Fügeflansche, die Seitenwandungen und die Wandung des jeweiligen Verstärkungselements 46 besonders vorteilhaft an dem Hauptbodenelement 24 abgestützt werden kann. Festzuhalten bleibt, dass das Verstärkungselement 46 einen Obergurt beziehungsweise aufgrund dessen Anbindung an das Hauptbodenelement einen Unter- beziehungsweise Bodengurt aufweist, welcher die beiden Seitengurte des Verstärkungselements 46 miteinander verbindet. Die annährend in vertikaler Richtung, das heißt also parallel oder im Wesentlichen parallel zur Fahrzeughochrichtung (z-Richtung im Fahrzeugkoordinatensystem) verlaufenden Seitengurte des Verstärkungselements 46 bilden also eine vertikale beziehungsweise annährend vertikale Abstützung des Querträgerelement-Obergurts gegenüber dem Hauptbodenelement 24.
Der Energiespeicher 26 ist in einem auch als Raum oder Energiespeicherraum bezeichneten Energiespeicherbereich SB angeordnet, welcher in Fahrzeughochrichtung nach oben hin durch das Hauptbodenelement 24 und beispielsweise in Fahrzeugquerrichtung beidseitig durch die Seitenschweller 20 und 22 begrenzt ist. Durch die auf der Oberseite 30 angeordnete Querträgerstruktur 28 können sowohl der Energiespeicher 26 als auch die Insassen vorteilhaft geschützt werden, insbesondere bei einem Seitenaufprall, sodass in Fahrzeughochrichtung unter dem Hauptbodenelement 24 angeordnete Querträgerstrukturen, das heißt den Energiespeicherbereich SB unterbrechende Querträgerstrukturen vermieden werden können.
Das jeweilige Querträgerelement 32 ist seinerseits über wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung aufeinanderfolgende und vorzugsweise voneinander beabstandete Verbindungsbereiche V1 und V2, insbesondere des jeweiligen Querträgerelements 32, an das Hauptbodenelement 24 angebunden, das heißt mit dem Hauptbodenelement 24 verbunden, insbesondere direkt. Dabei ist der Verbindungsbereich V1 in Fahrzeuglängsrichtung weiter vorne als der Verbindungsbereich V2 angeordnet. Die Verbindungsbereiche V1 und V2 sind beispielsweise durch jeweilige, weitere Fügeflansche des jeweiligen Querträgerelements 32 gebildet, welches beispielsweise über einen jeweiligen, weiteren Fügeflansch, insbesondere direkt, an das Hauptbodenelement 24, insbesondere stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig, angebunden ist.
Fig. 5 und 6 zeigen die Bodenstruktur 14 bei einem Seitenaufprall, in dessen Rahmen eine Unfallbarriere 48 beziehungsweise ein Unfallgegner in Fahrzeugquerrichtung auf die Karosserie 10 aufprallt und dabei beispielsweise gegen den Seitenschweller 22 prallt. In der Folge kommt es zu einer auf die Bodenstruktur 14 wirkenden, in Fig. 5 durch einen Kraftpfeil F veranschaulichten und in Fahrzeugquerrichtung von außen nach innen wirkenden, unfallbedingten Kraftbeaufschlagung der Bodenstruktur 14, welche hierdurch zumindest teilweise verformt und/oder verlagert wird. Der Schwerpunkt des Fahrzeugs ist in Fig. 5 und 6 mit SP bezeichnet, wobei ein Pfeil ein aus der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung resultierendes Rotationsverhalten des Fahrzeugs um dessen Schwerpunkte SP veranschaulicht.
Mittels der Bodenstruktur 14 wird die unfallbedingte Kraftbeaufschlagung beispielsweise in zwei in Fahrzeughochrichtung übereinander angeordnete Kraftkomponenten Fo und Fu aufgeteilt, wobei durch die Bodenstruktur 14 der Energiespeicher 26 und die Insassen vorteilhaft geschützt werden können. Während Fig. 5 die Bodenstruktur 14 vor dem Aufprall der Unfallbarriere 48 auf die Karosserie 10 zeigt, geht aus Fig. 6 die Bodenstruktur 14 während des Aufpralls beziehungsweise im Verlauf des Aufpralls hervor. Anhand von Pfeilen ist in Fig. 6 angedeutet, dass die obere Kraftkomponente Fo größer als die untere Kraftkomponente Fu ist, was durch entsprechende Ausgestaltung der Bodenstruktur 14 realisiert werden kann. Hierdurch kann der Energiespeicher 26 besonders vorteilhaft geschützt werden, ebenso wie die Insassen.
In Fig. 7 ist mit A eine auch als Ausdehnung bezeichnete und in Fahrzeugquerrichtung (y) verlaufende Erstreckung des jeweiligen, auch als Bodenquerträger bezeichneten Querträgerelements 32 veranschaulicht. Es ist erkennbar, dass die Erstreckung A besonders groß ist und über die überwiegende, in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Breite des Hauptbodenelements 24 verläuft. Insbesondere ist dabei zumindest ein Teilbereich des Energiespeichers 26 über dessen gesamte, in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Breite in Fahrzeughochrichtung nach oben hin durch das jeweilige Querträgerelement 32 überlappt beziehungsweise überdeckt.
Bei der zweiten Ausführungsform weist das jeweilige Verstärkungselement 46 wenigstens oder genau zwei weitere Anbindungsbereiche A4 und A5 auf, welche vorzugsweise einstückig mit den Anbindungsbereichen A1 , A2 und A3 ausgebildet sind. Über die Anbindungsbereich A4 und A5 ist das jeweilige Verstärkungselement 46 an die jeweiligen Seitengurte 42 und 44 des jeweiligen Querträgerelements 32 angebunden, insbesondere derart, dass das jeweilige Verstärkungselement 46 über seinen Anbindungsbereich A4, insbesondere direkt, an den Seitengurt 42 angebunden ist. Alternativ oder zusätzlich ist das jeweilige Verstärkungselement 46 über seinen jeweiligen Anbindungsbereich A5, insbesondere direkt, an den jeweiligen Seitengurt 44 angebunden. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Verstärkung und Abstützung des Querträgerelements 32 dargestellt werden. Um den Energiespeicher 26 besonders vorteilhaft schützen zu können, ist es ferner vorgesehen, dass der Energiespeicher 26 in Fahrzeugquerrichtung (y) nach außen beidseitig durch die Seitenschweller 20 und 22 jeweils zumindest teilweise überlappt beziehungsweise überdeckt ist. Dadurch kann Unfall- beziehungsweise Aufprallenergie besonders vorteilhaft um den Energiespeicher 26 herumgeführt werden, sodass übermäßige Belastungen und somit unerwünschte Beschädigungen des Energiespeichers 26 vermieden werden können.
Schließlich ist aus Fig. 7 und 8 erkennbar, dass das jeweilige Verstärkungselement 46 wenigstens einen an sich, das heißt bei alleiniger Betrachtung des Verstärkungselements 46 in Fahrzeughochrichtung nach oben hin weiteren offenen Hohlquerschnitt 50 aufweist, welcher durch den Obergurt 36 zu einem jeweiligen, weiteren geschlossenen Hohlquerschnitt 52 ergänzt ist. Dadurch kann auf besonders bauraum-, gewichts- und kostengünstige Weise eine besonders hohe Steifigkeit der Bodenstruktur 14 realisiert werden.
Fig. 9 und 10 zeigen jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiel des Querträgerelements 32 und des Verstärkungselements 46, die sich von den vorangegangenen Ausführungsbeispielen insbesondere dadurch unterscheiden, dass das Verstärkungselement 46 vom Fahrzeuginnenraum her auf das Querträgerelement 36 aufgesetzt ist, das heißt das Verstärkungselement 46 ist hier nicht direkt am Hauptbodenelement 24 direkt angebunden, sondern lediglich am Querträgerelement 36 beziehungsweise an dessen Obergurt 36 (Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10) und bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 zusätzlich auch an den seitlichen Randbereichen 42, 44 des Querträgerelements 36 im Übergangsbereich vom Obergurt 36 zum Hauptbodenelement 24. Das jeweilige Querträgerelement 32 ist seinerseits über in Fahrzeuglängsrichtung aufeinanderfolgende und voneinander beabstandete Verbindungsbereiche V1 und V2 sowie V3, insbesondere des jeweiligen Querträgerelements 32, an das Hauptbodenelement 24 angebunden.

Claims

Patentansprüche Bodenstruktur für eine Karosserie (10) eines Fahrzeugs, mit in Fahrzeugquerrichtung (y) voneinander beabstandeten Seitenschwellern (20, 22), mit wenigstens einem zwischen den Seitenschwellern (20, 22) angeordneten Hauptbodenelement (24), mit wenigstens einem in Fahrzeughochrichtung (z) unter dem Hauptbodenelement (24) angeordneten Energiespeicher (26) zum Speichern von elektrischer Energie und/oder eines Brennstoffes, und mit wenigstens einem auf einer in Fahrzeughochrichtung (z) nach oben weisenden und dem Energiespeicher (26) abgewandten Oberseite (30) des Hauptbodenelements (24) angeordneten und sich in Fahrzeugquerrichtung (y) zwischen den Seitenschwellern (20, 22) erstreckenden Querträgerelement (32), dessen an sich in Fahrzeughochrichtung (z) nach unten offener und in Fahrzeughochrichtung (z) nach oben durch einen Obergurt (36) des Querträgerelements (32) begrenzter Hohlquerschnitt (34) durch das Hauptbodenelement (24) zu mindestens einem geschlossenen Hohlquerschnitt (38) ergänzt ist, wobei in dem geschlossenen Hohlquerschnitt (38) ein sich in Fahrzeugquerrichtung (y) zumindest über einen Teilbereich des Querträgerelements (32) erstreckendes Verstärkungselement (46) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (46) zum Verstärken des Querträgerelements (32) durch Abstützung des Obergurtes (36) des Querträgerelements (32) zum Hauptbodenelement (24) über wenigstens einen ersten Anbindungsbereich (A1) an das Hauptbodenelement (24) und über in Fahrzeuglängsrichtung (x) in einem Abstand voneinander angeordnete zweite und dritte Anbindungsbereiche (A2, A3) an den Obergurt (36) angebunden ist. Bodenstruktur für eine Karosserie (10) eines Fahrzeugs, mit in Fahrzeugquerrichtung (y) voneinander beabstandeten Seitenschwellern (20, 22), mit wenigstens einem zwischen den Seitenschwellern (20, 22) angeordneten Hauptbodenelement (24), mit wenigstens einem in Fahrzeughochrichtung (z) unter dem Hauptbodenelement (24) angeordneten Energiespeicher (26) zum Speichern von elektrischer Energie und/oder eines Brennstoffes, und mit wenigstens einem auf einer in Fahrzeughochrichtung (z) nach oben weisenden und dem Energiespeicher (26) abgewandten Oberseite (30) des Hauptbodenelements (24) angeordneten und sich in Fahrzeugquerrichtung (y) zwischen den Seitenschwellern (20, 22) erstreckenden Querträgerelement (32), dessen an sich in Fahrzeughochrichtung (z) nach unten offener und in Fahrzeughochrichtung (z) nach oben durch einen Obergurt (36) des Querträgerelements (32) begrenzter Hohlquerschnitt (34) durch das Hauptbodenelement (24) zu mindestens einem geschlossenen Hohlquerschnitt (38) ergänzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein sich in Fahrzeugquerrichtung (y) zumindest über einen Teilbereich des Querträgerelements (32) erstreckendes, zum Verstärken des Querträgerelements (32) dienendes Verstärkungselement (46) vorgesehen ist, welches von außen auf das Querträgerelement (32) aufgesetzt ist, wobei das Querträgerelement (32) und das Verstärkungselement (46) mindestens eine Verbindungsstelle am Obergurt (36) und mindestens eine weitere Verbindungsstelle im Bereich zwischen den Obergurt (36) und dem Hauptbodenelement (24) aufweisen, und dass durch das Querträgerelement (32) und dem darauf aufgesetzten Verstärkungselement (46) mindestens ein geschlossener Hohlquerschnitt begrenzt ist. Bodenstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anbindungsbereich (A1) und der zweite Anbindungsbereich (A2) zumindest teilweise in Fahrzeuglängsrichtung (x) versetzt zueinander angeordnet sind. Bodenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anbindungsbereich (A2) zumindest teilweise in Fahrzeuglängsrichtung (x) vor dem ersten Anbindungsbereich (A1) und der dritte Anbindungsbereich (A3) zumindest teilweise in Fahrzeuglängsrichtung (x) hinter dem ersten Anbindungsbereich (A1) angeordnet ist. Bodenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Querträgerelement (32) Seitengurte (42, 44) aufweist, durch welche der geschlossene Hohlquerschnitt (38) in Fahrzeuglängsrichtung (x) beidseitig begrenzt ist. Bodenstruktur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (46) über wenigstens einen weiteren Anbindungsbereich (A4, A5) an zumindest einen der Seitengurte (42, 44) angebunden ist. Bodenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (46) wenigstens einen an sich in Fahrzeughochrichtung (z) nach oben offenen, weiteren Hohlquerschnitt (50) aufweist, welcher durch den Obergurt (36) zu einem weiteren, geschlossenen Hohlquerschnitt (52) ergänzt ist. Bodenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (26) in Fahrzeugquerrichtung (y) nach außen beidseitig jeweils zumindest teilweise durch die Seitenschweller (20, 22) überdeckt ist. Karosserie (10) für ein Fahrzeug, mit einer Bodenstruktur (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Fahrzeug, mit einer Karosserie (10), welche eine Bodenstruktur (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
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