DE102009049212A1

DE102009049212A1 - Anordnung eines Kraftstoffbehälters

Info

Publication number: DE102009049212A1
Application number: DE200910049212
Authority: DE
Inventors: Martin Schwarz; Stanislaw Klimek
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-10-13
Filing date: 2009-10-13
Publication date: 2011-04-28

Abstract

Die Erfindung betrifft nach ihrer Gattung eine Anordnung eines Kraftstoffbehälters auf der Unterseite eines Unterbodens einer Fahrzeugkarosserie, welche mit einer Rahmenstruktur mit am Unterboden angebrachten Längsträgern versehen ist. Erfindungsgemäß sind ein oder mehrere den Kraftstoffbehälter querende Strukturbauteile vorgesehen, welche die Rahmenstruktur mit dem Unterboden starr verbinden.

Description

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Fahrzeugtechnik und betrifft nach ihrer Gattung eine Anordnung eines Kraftstoffbehälters auf der Unterseite eines Unterbodens einer Fahrzeugkarosserie, welche mit einer Rahmenstruktur mit am Unterboden angebrachten Längsträgern versehen ist.
Stand der Technik
Moderne Kraftfahrzeuge sind in der Regel mit einer selbsttragenden Karosserie versehen, die im Vergleich zu einer auf einem Rahmen aufgebauten Karosserie eine Gewichts- und Kostenreduktion ermöglicht. In der selbsttragenden Karosserie nehmen die Bauteile in ihrer Gesamtheit die eingeleiteten Kräfte auf, wobei die Steifigkeit der Karosserie durch hohle Blechquerschnitte und die kompakte Blechaußenhaut erreicht wird.
Selbsttragende Karosserien weisen einen die Fahrgastzelle nach unten hin abschließenden Unterboden auf, der über eine Mehrzahl Hochstreben (A-, B-, C-, D-Säulen) mit dem Fahrzeugdach verbunden ist. Der Unterboden besteht aus mehreren Profilbauteilen, die bei der Fahrzeugfertigung zusammengeschweißt werden. Hierzu gehören unter anderem die beiden Seitenschweller, die Sitzquerträger und der Mitteltunnel. Zwischen den Profilteilen sind Bodenbleche angeordnet.
Weiterhin umfasst die Fahrzeugkarosserie gewöhnlich eine vordere und hintere Rahmenstruktur, welche über jeweils mit dem Unterboden verbundene Längsträger verfügen, die über einen oder mehrere Querträger starr miteinander verbunden sind.
Durch die Rahmenstrukturen wird ein vorderer bzw. hinterer Crash-Lastpfad gebildet, durch den bei einer Fahrzeugkollision aufgenommene Kräfte in die Unterboden- und Seitenschwellerstruktur eingeleitet werden können.
Es ist allgemein bekannt, den Kraftstoffbehälter auf der Unterseite des Unterbodens der Fahrzeugkarosserie beispielsweise mittels Spannbänder zu befestigten. So ist beispielsweise in einer in Serienfahrzeugen des Typs ”Opel Corsa” der Anmelderin verkörperten Bauweise der Kraftstoffbehälter zwischen den beiden Längsträgern des Hinterrahmens angeordnet und durch Spannbänder am Unterboden befestigt.
Aufgabenstellung
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine gattungsgemäße Anordnung eines Kraftstoffbehälters auf der Unterseite des Unterbodens einer Fahrzeugkarosserie in vorteilhafter Weise weiterzubilden. Diese Aufgabe wird nach dem Vorschlag der Erfindung durch eine Anordnung eines Kraftstoffbehälters mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche angegeben.
Gattungsgemäß ist eine Anordnung eines Kraftstoffbehälters auf der Unterseite des Unterbodens einer Fahrzeugkarosserie gezeigt, welche mit einer Rahmenstruktur versehen ist, die über mit dem Unterboden verbundene Längsträger verfügt. Dabei kann es sich insbesondere um eine hintere bzw. heckseitige Rahmenstruktur (”Hinterrahmen”) handeln, die einen Crash-Lastpfad zum Einleiten der bei einer Heckkollision des Fahrzeugs aufgenommenen Kräfte in den Unterboden formt. Hier und im Weiteren soll unter dem Begriff ”Unterboden” ein die Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs nach unten hin abschließender Teil der Karosserie verstanden sein. Wie eingangs bereits dargestellt wurde, ist der Unterboden aus mehreren Profilbauteilen zusammengesetzt, zwischen denen sich die Bodenplatten befinden.
Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich in wesentlicher Weise dadurch aus, dass ein oder mehrere (beispielsweise zwei) vom Unterboden verschiedene Strukturbauteile vorgesehen sind, die jeweils durch den Kraftstoffbehälter hindurch laufen bzw. den Kraftstoffbehälter queren. Dabei verbinden die Strukturbauteile die Rahmenstruktur mit dem Unterboden starr mitenander. Insbesondere können die Strukturbauteile beispielsweise einen heckseitig des Kraftstoffbehälters befindlichen Bereich der hinteren Rahmenstruktur und einen frontseitig des Kraftstoffbehälters befindlichen Bereich des Unterbodens starr miteinander verbinden, so dass bei einer Heckkollision des Fahrzeugs vom Hinterahmen aufgenommene Kräfte durch die Strukturbauteile in den Unterboden eingeleitet werden können. Die den Kraftstoffbehälter querenden Strukturbauteile können mit dem Kraftstoffbehälter fest verbunden sein.
Die Strukturbauteile der erfindungsgemäßen Anordnung ermöglichen somit eine Krafteinleitung von der Rahmenstruktur in den Unterboden, so dass ein Crash-Lastpfad über die Strukturbauteile geführt ist. Insbesondere ermöglichen die Strukturbauteile dabei eine Krafteinleitung von einem heckseitig des Kraftstoffbehälters befindlichen Bereich der hinteren Rahmenstruktur in einen frontseitig des Kraftstoffbehälters befindlichen Bereich des Unterbodens. In vorteilhafter Weise wird durch die Strukturbauteile verhindert, dass der den Kraftstoffbehälter aufnehmende Bauraum bei einer Heckkollision eingeengt wird, so dass einer Beschädigung der Behälterwand des Kraftstoffbehälters insbesondere durch eindringende Karosserieteile oder aufgrund einer starken Verformung des Kraftstoffbehälters entgegen gewirkt wird. Durch die Strukturbauteile wird gleichsam ein Ensemble geschaffen, durch das sich der Kraftstoffbehälter bei einer Kollision gemeinsam mit der Rahmenstruktur bewegt, so dass dem Kraftstoffbehälter der erforderliche Frei- bzw. Bewegungsraum erhalten bleibt. Insbesondere kann der Kraftstoffbehälter bei einer Heckkollision gemeinsam mit der Rahmenstruktur nach vorne bewegt werden. Weitere Vorteile der Erfindung sind in der Beschreibung der konkreten Ausführungsbeispiele angegeben.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung sind ein oder mehrere der vom Unterboden verschiedenen Strukturbauteile jeweils abschnittsweise in einer Durchgangsöffnung des Kraftstoffbehälters und/oder in einer Einformung bzw. Einsenkung der Behälterwand des Kraftstoffbehälters aufgenommen. Die Strukturbauteile können beispielsweise als strebenförmige Trägerbauteile ausgebildet sein, was eine effiziente Kraftübertragung zwischen der Rahmenstruktur und dem Unterböden in einfacher Weise ermöglicht ist.
Bei einer beispielhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung erstrecken sich ein oder mehrere der Strukturbauteile im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung von der Rahmenstruktur zum Unterboden. Alternativ oder zusätzlich hierzu können ein oder mehrere der Strukturbauteile, insbesondere frontwärts, zur Fahrzeugmittenachse hin schräg angestellt sein. Allgemein kann durch die Erstreckungsrichtung der Strukturbauteile der Lastpfad in gewünschter Weise an die jeweiligen Anforderungen gezielt angepasst werden, um ein zuverlässiges und sicheres Einleiten von in Fahrzeuglängsrichtung wirkenden Kräften bzw. Kraftkomponenten von der Rahmenstruktur, insbesondere hinteren Rahmenstruktur, in den Unterboden zu erreichen.
Durch die Strukturbauteile kann eine zusätzliche Versteifung der Karosserie erreicht werden, so dass Profilbauteile des Unterbodens und/oder der Rahmenstruktur bei erhaltener bzw. gegebener Festigkeit der Fahrzeugkarosserie verminderte Wanddicken haben können, so dass eine Reduktion des Gesamtgewichts des Fahrzeugs ermöglicht ist. So kann insbesondere durch einen schrägen Verlauf der Strukturbauteile eine besonders hohe Steifigkeit, insbesondere Torsionssteifigkeit, der Fahrzeugkarosserie erreicht werden. In dieser Hinsicht kann es weiterhin von Vorteil sein, wenn sich zumindest zwei der Strukturbauteile mit einem gewissen Höhenversatz überkreuzen, wodurch einerseits eine gute Krafteinleitung in den Unterboden und andererseits eine hohe Formstabilität bzw. Festigkeit gegen Verformung erreicht werden kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung sind ein oder mehrere der Strukturbauteile heckseitig an einem die beiden Längsträger einer hinteren Rahmenstruktur, starr miteinander verbindenden, hinteren Querträger befestigt. Durch diese Maßnahme kann eine besonders effiziente Kraftübertragung von der hinteren Rahmenstruktur in die Strukturbauteile realisiert werden, wobei gleichzeitig die Möglichkeit besteht, die Verlaufsrichtungen der Strukturbauteile in sehr variabler Weise zu wählen, um den Verlauf des Crash-Lastpfads den jeweiligen Anforderungen anzupassen. Insbesondere in diesem Fall kann es von Vorteil sein, wenn ein oder mehrere der Strukturbauteile an einem die beiden Längsträger der hinteren Rahmenstruktur frontseitig des Kraftstoffbehälters miteinander verbindenden, vorderen Querträger befestigt sind, welcher seinerseits mit dem Unterboden der Fahrzeugkarosserie verbunden ist. Durch diese Maßnahme kann eine effiziente Krafteinleitung von den Strukturbauteilen in den Unterboden erreicht werden, wobei beispielsweise auf zusätzliche verstärkende Elemente des Fahrzeugunterbodens verzichtet werden kann. Alternativ oder zusätzlich hierzu können ein oder mehrere der Strukturbauteile frontseitig an einem in Fahrzeuglängsrichtung angeordneten Mitteltunnel oder einem damit verbundenen Bauteil befestigt sein, wodurch eine besonders effiziente Krafteinleitung und Kraftaufnahme durch den Unterboden, sowie eine hohe Versteifung des Karosseriehinterbaus ermöglicht ist. Alternativ oder zusätzlich hierzu können ein oder mehrere der Strukturbauteile am Bodenblech befestigt sein, wodurch eine besonders effiziente Kraftverteilung im Fahrzeugunterboden ermöglicht ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung sind ein oder mehrere der Strukturbauteile insbesondere frontseitig durch ein vom Unterboden verschiedenes Verbindungselement, beispielsweise eine Querstrebe, starr miteinander verbunden. Dabei kann es von Vorteil sein, wenn das Verbindungselement mit dem Unterboden verbunden ist. Durch diese Maßnahme kann in vorteilhafter Weise eine hohe Festigkeit des Karosseriehinterbaus sowie eine besonders effiziente Krafteinleitung in den Fahrzeugunterboden er zielt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung sind ein oder mehrere der Strukturbauteile mit einem frontseitig des Kraftstoffbehälters befindlichen Bereich der Längsträger der hinteren Rahmenstruktur starr verbunden, wodurch im Falle einer Heckkollision eine besonders effiziente Krafteinleitung in den Unterboden ermöglicht ist. In diesem Fall kann es weiterhin von Vorteil sein, wenn die Strukturbauteile durch ein mit dem Unterboden verbundenes Verbindungselement starr miteinander verbunden sind, wodurch die Krafteinleitung in den Unterboden weiter verbessert werden kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung ist zwischen einer oder mehreren der Befestigungsstreben und der Behälterwand des Kraftstoffbehälters ein dämpfendes Material, beispielsweise Gummi oder Schaumstoff, zur dämpfenden Lagerung des Strukturbauteils vorgesehen. Durch diese Maßnahme kann einer Geräuschentwicklung während des Betriebs des Kraftfahrzeugs entgegen gewirkt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung dienen ein oder mehrere der Strukturbauteile zur Halterung des Kraftstoffbehälters an der Fahrzeugkarosserie, d. h. zur Befestigung des Kraftstoffbehälters am Fahrzeugunterboden. Durch diese Maßnahme kann auf zusätzliche Befestigungsmittel, wie Spannbänder oder Schraubenverbindungen, zur Befestigung des Kraftstoffbehälters am Unterboden verzichtet werden, wodurch in vorteilhafter Weise Material und Kosten in der industriellen Serienfertigung eingespart werden können.
In der erfindungsgemäßen Anordnung können die Strukturbauteile beispielsweise aus einem Eisenmetallwerkstoff, insbesondere Stahl, gefertigt sein. Alternativ können die Strukturbauteil aus einem Leichtmetallwerkstoff, insbesondere Aluminium, eine Aluminiumlegierung oder Magnesium, gefertigt sein. Denkbar wäre jedoch auch, die Strukturbauteile aus einem nichtmetallischen Werkstoff herzustellen, vorausgesetzt, dass dieser eine hinreichende Festigkeit zur Kraftübertragung zwischen der Rahmenstruktur und dem Unterboden der Fahrzeugkarosserie besitzt.
Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf ein Kraftfahrzeug, das mit einer wie oben beschriebenen Anordnung ausgestattet ist.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird. Gleiche bzw. gleich wirkende Elemente sind mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Es zeigen
1 eine perspektivische Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung;
2 eine Unteransicht der Anordnung von 1;
3 eine Unteransicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung;
4 eine Unteransicht eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung;
5 eine Unteransicht eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung;
6 eine Unteransicht eines fünften Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung;
7 eine schematische Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels von 3, sowie eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie A-A;
8 eine Schnittansicht zur Veranschaulichung einer Variante zu 7.
Seien zunächst 1 und 2 betrachtet, worin ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung anhand eines Längsschnittes und einer perspektivischen Unteransicht veranschaulicht ist. Die Anordnung ist insgesamt mit der Bezugszahl 1 bezeichnet. Im Einklang mit den herkömmlichen Richtungsbezeichnungen im Fahrzeugbau sind die Fahrzeuglängsrichtung mit ”x”, die Fahrzeugquerrichtung mit ”y” und die Fahrzeughochrichtung mit ”z” angegeben. Die Vorwärtsfahrtrichtung entspricht der negativen x-Richtung (–x).
Die Anordnung 1 ist Teil einer selbsttragenden Karosserie eines Kraftfahrzeugs. Sie umfasst einen Unterboden 2, durch den eine Fahrgastzelle nach unten hin abgeschlossen wird. In einer dem Fachmann an sich bekannten Weise setzt sich der Unterboden 2 aus einer Mehrzahl Profilbauteile zusammen, von denen in den Figuren eine Fahrzeugaußenwand 3, ein Seitenschweller 4 und ein Mitteltunnel 5 erkennbar sind, welche jeweils in Fahrzeuglängsrichtung (x) verlaufen. Zwischen den Profilbauteilen sind mehrere Bodenbleche 6 eingesetzt. Der Mitteltunnel 5 setzt sich in üblicher Weise aus einer horizontalen Deckwand 29 und zwei seitlich abstehenden Seitenwänden 30 zusammen, wodurch ein nicht näher bezeichneter Hohlraum geformt wird. Der Hohlraum des Mitteltunnels 5 dient zum Verlegen verschiedener Komponenten wie Antriebswelle, Abgasrohr oder Schaltgestänge auf der Unterseite des Unterbodens 2, ohne dass die Notwendigkeit besteht, für die hierfür erforderliche Bodenfreiheit den Unterboden 2 anzuheben. An die Seitenwände 30 ist jeweils ein seitlich abstehender Befestigungsflansch 25 angeformt. Es versteht sich, dass der Unterboden 2 bezüglich einer in Fahrzeuglängsrichtung (x) verlaufenden Fahrzeugmittenachse symmetrisch aufgebaut ist.
Die Karosserie umfasst weiterhin einen Hinterrahmen 7 mit zwei in Fahrzeuglängsrichtung (x) verlaufenden Längsträgern 8, die durch einen vorderen Querträger 9 und einen hinteren Querträger 10 starr miteinander verbunden sind. Die beiden Querträger 9, 10 erstrecken sich jeweils in Fahrzeugquerrichtung (y). An ihren frontseitigen Enden sind die Längsträger 8 jeweils mit dem Unterboden 2 fest verbunden. Die heckseitigen Enden der beiden Längsträger 8 sind über einen Stoßfänger querträger fest miteinander verbunden, was in den Figuren nicht dargestellt ist. Durch den Hinterrahmen 7 wird die Stabilität, insbesondere Torsionssteifigkeit, der Karosserie verbessert. Andererseits wird durch den Hinterrahmen 7 ein Crash-Lastpfad geformt, über den die bei einer Heckkollision auf das Fahrzeug einwirkenden Kräfte aufgenommen und in den Unterboden 2 bzw. Seitenschweller 4 abgeleitet werden können.
Um die hinteren Sitze der Fahrgastzelle erhöht zu positionieren, sind die beiden Längsträger 8 des Hinterrahmens 7 frontwärts nach unten hin abgekröpft, wobei sich der abgekröpfte Bereich der Längsträger 8 in etwa zwischen den beiden Querträgern 9, 10 befindet. Der Unterboden 2 weist somit einen Höhenversatz gegenüber dem heckseitig des hinteren Querträgers 10 befindlichen Teil des Hinterrahmens 7 auf.
Im Bereich zwischen dem vorderen Querträger 9 und dem hinteren Querträger 10 ist zwischen den beiden Längsträgern 8 ein Bodenblech 6 angeordnet, das sowohl mit den beiden Querträgern 9, 10 als auch mit den beiden Längsträgern 8 verbunden ist. Heckseitig des hinteren Querträgers 10 befindet sich zwischen den beiden Längsträgern 8 eine Reserveradwanne 11, welche nach unten hin getieft ist und zur Aufnahme eines Reserverads dient. Die Reserveradwanne 11 ist sowohl mit den beiden Längsträgern 8 als auch mit dem hinteren Querträger 10 verbunden. Weiterhin ist in 1 eine gewöhnlich als ”Radeinbau” 19 bezeichnete Komponente dargestellt, die einer fahrzeugseitigen Abdeckung des Rads dient.
Die verschiedenen Komponenten der Fahrzeugkarosserie sind hier beispielsweise aus Blech hergestellt und durch in der industriellen Serienfertigung übliche Verbindungstechniken fest miteinander verbunden, beispielsweise Schweiß-, Löt-, Stanzniet- oder Clinchverbindungen. Denkbar wäre jedoch auch, einzelne oder alle Komponenten der Fahrzeugkarosserie aus einem Leichtmetallwerkstoff wie Aluminium herzustellen.
In 1 sind weiterhin Komponenten einer Verbundlenkerhinterachse des Kraftfahrzeugs zu erkennen. Dies sind ein in Fahrzeuglängsrichtung (x) verlaufender Längslenker 12, ein Dämpfer 14, eine von einem Federteller 16 gestützte Achsfeder 15, sowie Bestandteile einer Bremseinrichtung, wie ein Bremssattel 17. Die auf beiden Fahrzeugseiten befindlichen Längslenker 12 der Verbundlenkerhinterachse sind durch ein Torsionsprofil 13 torsionselastisch miteinander verbunden. Der genaue Aufbau einer solchen Verbundlenkerhinterachse ist für das Verständnis der Erfindung nicht wesentlich und dem Fachmann an sich bekannt, so dass es sich erübrigt hier näher darauf einzugehen.
Die erfindungsgemäße Anordnung 1 umfasst weiterhin einen unterhalb des Unterbodens 2 angeordneten Kraftstoffbehälter 18, welcher sich zwischen den beiden Längsträgern 8 in einem Bereich zwischen dem vorderen und hinteren Querträger 9, 10 befindet. Entsprechend dem Verlauf der abgekröpften Längsträger 8 ist das Bodenblech 6 oberhalb des Kraftstoffbehälters 18 flächig gekrümmt und formt dabei eine nach oben getiefte Mulde 31, in welcher der Kraftstoffbehälter 18 aufgenommen ist. Wie aus 1 hervorgeht, befindet sich ein unterer Rand 20 des Kraftstoffbehälters 18 noch oberhalb einer fluchtenden Verlängerung einer Bodenfläche 21 des Unterbodens 2, so dass der Kraftstoffbehälter 18 gegenüber dem Unterboden 2 nicht vorsteht. Andererseits ist der heckseitig der Abkröpfung befindliche Teil des Hinterrahmens 7 gegenüber dem unteren Rand 20 des Kraftstoffbehälters 18 in Fahrzeughochrichtung (z) versetzt. Der Kraftstoffbehälter 18 befindet sich somit innerhalb des durch den Hinterrahmen 7 und dessen Anbindung an den Unterboden 2 geformten Crash-Lastpfads.
Die Anordnung 1 umfasst weiterhin zwei Befestigungsstreben. 22, die sich vom hinteren Querträger 10 bis zum Unterboden 2 erstrecken und durch den Kraftstoffbehälter 18 hindurch verlaufen bzw. den Kraftstoffbehälter 18 queren. Der Kraftstoffbehälter 18 ist zu diesem Zweck mit zwei von seiner Behälterwand 28 geformten Durchgangsöffnungen 27 versehen, in denen die Befestigungsstreben 23 abschnittsweise aufgenommen sind, was weiter unten näher erläutert ist. Dabei ist jede Befestigungsstrebe 22 an einem heckseitigen Endabschnitt 23 am hinteren Querträger 10 und an einem frontseitigen Endabschnitt 24 am seitlich abgestellten Befestigungsflansch 25 des Mitteltunnels 5 befestigt. Eine Befestigung der Befestigungsstreben 22 an der Karosserie erfolgt durch Verschraubung mittels Befestigungsschrauben 26.
Wie 1 zu entnehmen ist, haben die beiden Befestigungsstreben 22 aufgrund der Abkröpfung der beiden Längsträger 8 einen frontwärts nach unten gerichteten Verlauf. 2 zeigt weiterhin, dass die beiden Befestigungsstreben 22 frontwärts zur Fahrzeugmittenachse hin schräg angestellt sind und hierbei aufeinander zu verlaufen, so dass die beiden heckseitigen Endabschnitte 23 einen größeren Abstand voneinander haben als die beiden frontseitigen Endabschnitte 24. Zudem sind die beiden frontseitigen Endabschnitte 24 der Befestigungsstreben 22 durch eine in Fahrzeugquerrichtung (y) verlaufende Verbindungsstrebe 32 starr miteinander verbunden. Die Verbindungsstrebe 32 ist durch Befestigungsschrauben 26 am Mitteltunnel 32 befestigt.
Die beiden Befestigungsstreben 22 und die Verbindungsstrebe 32 sind hier beispielsweise als Vierkant Rohre aus Stahlblech hergestellt. Denkbar wäre jedoch auch diese aus einem Leichtmetallwerkstoff wie Aluminium herzustellen.
Die Befestigungsstreben 22 der Anordnung 1 ermöglichen eine Kraftübertragung zwischen dem hinteren Querträger 10 und dem Unterboden 2 bzw. Mitteltunnel 5 der Fahrzeugkarosserie. Dabei wird, neben den mit dem Unterboden 2 verbundenen Längsträgern 8, ein weiterer Crash-Lastpfad geformt, welcher sich vom Hinterrahmen 7 über die beiden Befestigungsstreben 22 zum Mitteltunnel 5 erstreckt. Die Befestigungsstreben 22 bewirken somit, dass im Falle einer Heckkollision der Hinterrahmen 7 gemeinsam mit dem Kraftstoffbehälter 18 nach vorne verschoben wird, wobei verhindert wird, dass der Kraftstoffbehälter 18 zwischen dem Hinterrahmen 7 und dem Unterboden 2 zusammengedrückt und verformt wird. Dabei kann insbesondere ein Einbohren von Rahmenteilen des Hinterrahmens 7 in den Kraftstoffbehälter 18 vermieden werden.
Zudem wird die Karosserie durch die beiden Befestigungsstreben 22 versteift, so dass die Festigkeit, insbesondere Torsionssteifigkeit, der Karosserie verbessert ist. Eine zusätzliche Versteifung der Befestigungsstreben 22 bzw. der Fahrzeugkarosserie wird durch die die beiden Befestigungsstreben 22 miteinander verbindende Verbindungsstrebe 32 erreicht.
Die Befestigungsstreben 22 dienen darüber hinaus einer Halterung bzw. Befestigung des Kraftstoffbehälters 18 am Unterboden 2, so dass auf zusätzliche Befestigungsmittel zur Befestigung des Kraftstoffbehälters 18 an der Karosserie verzichtet werden kann.
Unter Bezugnahme auf die 3 bis 6 werden nun anhand perspektivischer Unteransichten weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anordnung 1 erläutert. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, werden lediglich die Unterschiede zu dem in den 1 und 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiel erläutert und ansonsten wird auf die dort gemachten Ausführungen Bezug genommen.
Sei zunächst 3 betrachtet, worin ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung 1 veranschaulicht ist. Demnach sind zwei Befestigungsstreben 22 vorgesehen die sich zumindest annähernd parallel zur Fahrzeuglängsrichtung (x) vom hinteren Querträger 10 zum Bodenblech 6 des Unterbodens 2 erstrecken. Dabei ist jede Befestigungsstrebe 22 am heckseitigen Endabschnitt 23 am hinteren Querträger 10 und am frontseitigen Endabschnitt 24 an den Bodenblechen 6 zwischen Mitteltunnel 5 und Seitenschweller 4 befestigt. Der Kraftstoffbehälter 18 ist dementsprechend mit zwei parallelen Durchgangsöffnungen 27 versehen. Die frontseitigen Endabschnitte 24 der beiden Befestigungsstreben 22 sind hier nicht durch eine Verbindungsstrebe 32 miteinander verbunden. Denkbar wäre jedoch auch, eine Verbindungsstrebe 32 zur starren Verbindung der beiden frontseitigen Endabschnitte 24 vorzusehen. Bei einer Heckkollision können die aufgenommenen Kräfte über die Befestigungsstreben 22 in die Bodenbleche 6 weitergeleitet werden, wobei eine besonders gute Verteilung der Kräfte auf den Unterboden 2 möglich ist.
In 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung 1 veranschaulicht. Demnach sind zwei Befestigungsstreben 22 angeordnet, die frontwärts zur Fahrzeugmittenachse hin schräg angestellt sind und einander mit einem gewissen Höhenversatz (in der Projektion) überkreuzen. Dabei ist jede Befestigungsstrebe 22 am heckseitigen Endabschnitt 23 am hinteren Querträger 10 und am frontseitigen Endabschnitt 24 am Befestigungsflansch 25 des Mitteltunnels 5 befestigt. Die frontseitigen Endabschnitte 24 der beiden Befestigungsstreben 22 sind hier beispielsweise durch eine Verbindungsstrebe 32 miteinander verbunden, welche durch eine Mehrzahl Befestigungsschrauben 26 mit dem Mitteltunnel 5 verbunden ist. Bei einer Heckkollision können die aufgenommenen Kräfte über die Befestigungsstreben 22 in den Mitteltunnel 5 eingeleitet werden, wobei die Karosserie durch die sich kreuzenden Befestigungsstreben 22 und die Verbindungsstrebe 32 eine besonders hohe Steifigkeit aufweist.
In 5 ist ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung 1 veranschaulicht. Hierbei sind zwei Befestigungsstreben 22 vorgesehen, die frontwärts zur Fahrzeugmittenachse hin schräg angestellt sind und einander mit einem Höhenversatz überkreuzen. Dabei ist jede Befestigungsstrebe 22 am heckseitigen Endabschnitt 23 am hinteren Querträger 10 und am frontseitigen Endabschnitt 24 an den Bodenblechen 6 zwischen Mitteltunnel 5 und Seitenschweller 4 befestigt. Die frontseitigen Endabschnitte 24 der beiden Befestigungsstreben 22 sind hier beispielsweise durch eine Verbindungsstrebe 32 miteinander verbunden, welche durch eine Mehrzahl Befestigungsschrauben 26 mit den Bodenblechen 6 und dem Mitteltunnel 5 verbunden ist. Bei einer Heckkollision können die aufgenommenen Kräfte über die Befestigungsstreben 22 in den Bodenblechen 6 besonders gut verteilt werden, wobei die Karosserie durch die sich kreuzenden Befestigungsstreben 22 und die Verbindungsstrebe 32 eine besonders hohe Steifigkeit aufweist.
In 6 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung 1 veranschaulicht. Hierbei sind zwei Befestigungsstreben 22 vorgesehen, die frontwärts zur Fahrzeugmittenachse hin schräg angestellt sind und einander mit einem Höhenversatz überkreuzen. Dabei ist jede Befestigungsstrebe 22 am heckseitigen Endabschnitt 23 am hinteren Querträger 10 und am frontseitigen Endabschnitt 24 an einem frontseitig des Kraftstoffbehälters 18 befindlichen Abschnitt eines Längsträgers 8 des Hinterrahmens 7 befestigt. Die frontseitigen Endabschnitte 24 der beiden Befestigungsstreben 22 sind durch eine Verbindungsstrebe 32 miteinander verbunden, welche durch eine Mehrzahl Befestigungsschrauben 26 mit den Bodenblechen 6 und dem Mitteltunnel 5 verbunden ist. Bei einer Heckkollision können die aufgenommenen Kräfte über die Befestgungsstreben 22 in den Hinterrahmen 7 und damit in den Unterboden 2 eingeleitet werden. Durch die mit den Unterboden 2 verbundene Verbindungsstrebe 32 kann ebenso eine Krafteinleitung in den Unterboden 2 erfolgen. Dieses Ausführungsbeispiel ermöglicht eine besonders effiziente, gut verteilte Kraftübertragung in den Unterboden 2.
Die oben dargestellten Ausführungsbeispiele können insbesondere dazu dienen, den über die Befestigungsstreben geführten Crash-Lastpfad in gewünschter Weise an Anforderungen der Praxis gezielt anzupassen. So kann eine Krafteinleitung in den Mitteltunnel 5, in die Bodenbleche 6 und/oder in die frontseitig des Kraftstoffbehälters 18 befindlichen Bereiche des Hinterrahmens 7 vorgesehen sein. Durch sich kreuzende Befestigungsstreben 22 kann eine besonders hohe Steifigkeit, insbesondere Torsionssteifigkeit, der Fahrzeugkarosserie realisiert werden.
In 7 ist anhand einer schematischen Ansicht von unten sowie einer Schnittdarstellung bezüglich einer in Fahrzeugquerrichtung (y) verlaufenden Schnittlinie A-A des zweiten Ausführungsbeispiels die abschnittsweise bzw. teilweise Aufnahme der Befestigungsstreben 22 in den Durchgangsöffnungen 27 veranschaulicht. Dabei ist der Kraftstoffbehälter 18 mit zwei zueinander parallelen Durchgangsöffnungen 22 versehen, die von der Behälterwand 28 als rohrförmige Durchgangskanäle mit viereckigem Querschnitt geformt sind. Die Befestigungsstreben 22 sind somit nicht von Kraftstoff umspült. Ist der Kraftstoffbehälter 18 aus Halbschalen zusammengesetzt, die beispielsweise im Druckgussverfahren aus Kunststoff hergestellt werden, können die Durchgangsöffnungen 27 in einfacher Weise durch Einbringen eines Dorns in die Gussform hergestellt werden.
Zur Montage der Anordnung 1 werden die Befestigungsstreben 22 durch die Durchgangsöffnungen 27 hindurchgeführt, wobei die Durchgangsöffnungen 27 in der Art eines Passsitzes so dimensioniert sind, dass die Befestigungsstreben 22 zwar mit Kraft durch die Befestigungsöffnungen 27 gesteckt werden können, jedoch dann kraft- bzw. reibschlüssig darin gefangen sind. Der Kraftstoffbehälter 18 ist somit mit den eingesteckten Befestigungsstreben 22 fest verbunden. Anschließend kann die vorgefertigte Montageeinheit, bestehend aus Kraftstoffbehälter 18 und Befestigungsstreben 22, durch Anschrauben der Befestigungsstreben 22 am Hinterrahmen 7 bzw. Unterboden 2, in einfacher Weise an der Fahrzeugkarosserie montiert werden.
In den Durchgangsöffnungen 27 kann ein Dämpfungsmaterial 33 wie Gummi oder Schaumstoff enthalten sein, wodurch einer Geräuschentwicklung durch Bewegen der Befestigungsstreben 22 innerhalb der Durchgangsöffnungen 27 während des Betriebs des Kraftfahrzeugs entgegen gewirkt wird. Zudem kann hierdurch ein passgenaues Einfügen der Befestigungsstreben 22 in die Durchgangsöffnungen 27 erreicht werden, um die Befestigungsstreben 22 durch Presssitz in den Durchgangsöffnungen 27 zu verankern. In den übrigen Ausführungsbeispielen sind die Befestigungsstreben 22 in entsprechender Weise in den Durchgangsöffnungen 27 aufgenommen.
In 8 ist anhand einer der Schnittdarstellung von 7 entsprechenden Ansicht eine Variante veranschaulicht, bei der die Befestigungsstreben 22 nicht in Durchgangsöffnungen 27, sondern in Einsenkungen 34 der Behälterwand 28 aufgenommen sind, was herstellungstechnische Vorteile mit sich bringen kann. Die Einsenkungen 34 umfassen jeweils einen Spaltabschnitt 35 und einen Aufnahmeabschnitt 36, wobei sich der Aufnahmeabschnitt 36 gegenüber dem Spaltabschnitt 35 erweitert und der Aufnahme der Befestigungsstrebe 22 dient. Dabei ist der Aufnahmeabschnitt 36 formgleich zur Durchgangsöffnung 27 ausgebildet. Der Spaltabschnitt 35 hat eine lichte Weite, die geringer bemessen ist als jene des Aufnahmeabschnitts 36, so dass die Befestigungsstrebe 22 sicher im Aufnahmeabschnitt 36 aufgenommen ist.
Die erfindungsgemäße Anordnung 1 ermöglicht somit in vorteilhafter Weise, dass bei einer Heckkollision vom Hinterrahmen 7 aufgenommene Kräfte über die Befestigungsstreben 22 effizient in den Unterboden 2 eingeleitet werden, ohne dass eine Schädigung des Kraftstoffbehälters 18 durch eindringende Hinterrahmenteile oder aufgrund einer starken Verformung des Kraftstoffbehälters 18 zu befürchten ist. Die Gefahr eines Leckschlagens des Kraftstoffbehälters 18 kann somit minimiert werden, wodurch die Sicherheit der Fahrzeuginsassen im Kollisionsfall erhöht ist. Aufgrund der versteifenden Wirkung der Befestigungsstreben 22 können Wandstärken von Profilteilen des hinteren Crash-Lastpfads bei gegebener bzw. erhaltener Festigkeit verringert werden, wodurch sich das Fahrzeuggewicht verringert und Kosten eingespart werden können. Der Kraftstoffbehälter 18 kann in einfacher Weise durch die Befestigungsstreben 22 an der Fahrzeugkarosserie montiert werden, wobei auf zusätzliche Befestigungsmittel zur Befestigung des Kraftstoffbehälters 18 verzichtet werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Anordnung
2: Unterboden
3: Fahrzeugaußenwand
4: Seitenschweller
5: Mitteltunnel Bodenblech
7: Hinterrahmen
8: Längsträger
9: vorderer Querträger
10: hinterer Querträger
11: Reserveradwanne
12: Längslenker
13: Torsionsprofil
14: Dämpfer
15: Achsfeder
16: Federteller
17: Bremssattel
18: Kraftstoffbehälter
19: Radeinbau
20: Rand3336
21: Bodenfläche
22: Befestigungsstrebe
23: heckseitiger Endabschnitt
24: frontseitiger Endabschnitt
25: Befestigungsflansch
26: Befestigungsschraube
27: Durchgangsöffnung
28: Behälterwand
29: Deckwand
30: Seitenwand
31: Mulde
32: Verbindungsstrebe
33: Dämpfungsmaterial
34: Einsenkung
35: Spaltabschnitt
36: Aufnahmeabschnitt

Claims

Anordnung (1) eines Kraftstoffbehälters (18) auf der Unterseite eines Unterbodens (2) einer Fahrzeugkarosserie, welche mit einer Rahmenstruktur (7) mit am Unterboden (2) angebrachten Längsträgern (8) versehen ist, gekennzeichnet durch ein oder mehrere den Kraftstoffbehälter (18) querende Strukturbauteile (22), welche die Rahmenstruktur (7) mit dem Unterboden (2) starr verbinden.
Anordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Strukturbauteile (22) jeweils abschnittsweise in einer Durchgangsöffnung (27) des Kraftstoff behälters (18) aufgenommen sind.
Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Strukturbauteile (22) jeweils abschnittsweise in einer Einsenkung (34) einer Behälterwand (28) des Kraftstoffbehälters (18) aufgenommen sind.
Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Strukturbauteile (22) strebenförmig ausgebildet sind.
Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein oder mehrere der Strukturbauteile (22) im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung (x) erstrecken.
Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Strukturbauteile (22) zur Fahrzeugmittenachse hin schräg angestellt sind.
Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest zwei der Strukturbauteile (22) mit einem Höhenversatz überkreuzen.
Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Strukturbauteile (22) heckseitig an einem die beiden Längsträger (8) einer hinteren Rahmenstruktur (7) miteinander verbindenden hinteren Querträger (10) befestigt sind.
Anordnung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Strukturbauteile (22) frontseitig an einem die beiden Längsträger (8) der hinteren Rahmenstruktur (7) miteinander verbindenden vorderen Querträger (9), befestigt sind, wobei der vordere Querträger (9) mit dem Unterboden (2) fest verbunden ist.
Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Strukturbauteile (22) frontseitig an einem in Fahrzeuglängsrichtung (x) angeordneten Mitteltunnel (5) oder einem damit verbundenen Profilbauteil befestigt sind.
Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Strukturbauteile (22) frontseitig an einem Bodenblech (6) befestigt sind.
Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Strukturbauteile (22) mit einem frontseitig des Kraftstoffbehälters (18) befindlichen Bereich der Längsträger (8) starr verbunden sind.
Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Strukturbauteile (22) durch ein Verbindungselement (32), beispielsweise eine Querstrebe, starr miteinander verbunden sind.
Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch ein zwischen Befestigungsstreben (22) und Behälterwand (28) des Kraftstoffbehälters (18) angeordnetes dämpfendes Material.
Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Strukturbauteile. (22) zur Halterung des Kraftstoffbehälters (18) an der Fahrzeugkarosserie dienen.