DE102016214996A1 - Kraftfahrzeug - Google Patents
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Abstract
Aus der DE 10214372 A1 ist bereits ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem zwei V-förmig angeordnete Versteifungsstreben mit ihrem einen Ende an einem Aufnahmebauteil am Fahrzeugheck befestigt sind. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei dem der Aufbau des Aufnahmebauteils für die Befestigung der beiden Enden der heckseitigen Versteifungsstreben vereinfacht ist. Dies wird dadurch erreicht, dass das Aufnahme-Bauteil ein Kunststoff-Metall-Hybridbauteil ist, das aus einem offenen, schalenförmigen Metall-Bauteil und aus einem faserverstärkten Verstärkungs-Kunststoff-Bauteil besteht und dass das faserverstärkte Verstärkungs-Kunststoff-Bauteil in dem Metall-Bauteil integriert ist und das Metall-Bauteil verstärkt.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Aus der
DE 10214372 A ist bereits ein Kraftfahrzeug mit einer selbsttragenden Karosserie bekannt. Zur Versteifung der Karosserie sind an der Unterseite des Bodens zwei V-förmig angeordnete, heckseitige Versteifungsstreben vorgesehen. Die beiden Versteifungsstreben laufen jeweils in Richtung eines Fahrzeughecks zusammen. Durch die V-förmige Anordnung der Versteifungsstreben am Karosserie-Unterboden verringern sich die Torsionsamplituden der Karosserie aufgrund der erhöhten Torsionssteifigkeit der Karosserie. Die beiden heckseitigen Enden der Versteifungsstreben sind an einem Aufnahme-Bauteil befestigt. Die dazu gegenüberliegenden beiden vorderen Enden der Versteifungsstreben sind an zwei seitlichen Längsträgern unterhalb einer Fahrgastzelle befestigt. - Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei dem der Aufbau des Aufnahmebauteils für die Befestigung der beiden Enden der heckseitigen Versteifungsstreben vereinfacht ist.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
- Bei einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug mit einer selbsttragenden Karosserie, die eine Fahrgastzelle aufweist, verlaufen zwei Längsträger an einem Boden der Karosserie. Die beiden Längsträger erstrecken sich von einem Fahrzeugvorderbau über den Boden der Fahrgastzelle bis in ein Fahrzeugheck. Ferner sind zwei hintere, V-förmig verlaufende Versteifungsstreben vorgesehen, die mit ihren vorderen Enden an unterhalb der Fahrgastzelle verlaufenden seitlichen Längsträgerabschnitten der beiden Längsträger befestigt sind. Die hinteren Enden der beiden Versteifungsstreben sind an einem Aufnahme-Bauteil angeordnet.
- Vorteilhafterweise ist das Aufnahme-Bauteil ein Kunststoff-Metall-Hybridbauteil, das aus einem offenen, schalenförmigen Metall-Bauteil und aus einem faserverstärkten Kunststoff-Bauteil besteht, wobei das faserverstärkte Verstärkungs-Kunststoff-Bauteil in dem Metall-Bauteil integriert ist und das Metall-Bauteil verstärkt.
- Das erfindungsgemäße Aufnahme-Bauteil ist im fertigen Zustand einteilig, gewichtsoptimiert und hochsteif.
- In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Verstärkungsbauteil zwei V-förmig verlaufende Arme auf, die an einem Knoten oder Verbindungsabschnitt des Verstärkungsbauteils einstückig miteinander verbunden sind.
- Das Verstärkungsbauteil weist vorteilhafterweise ein schalenförmiges Oberteil auf, dessen Außenfläche einer Innenfläche des Metall-Bauteils entspricht.
- An einer Unterseite des Verstärkungsbauteils des Aufnahme-Bauteils sind in einer vorteilhaften Ausführungsform einstückig Verstärkungsstege mit ringförmigen Befestigungsabschnitten ausgebildet.
- Vorteilhafterweise sind die ringförmigen Befestigungsabschnitte des Verstärkungsbauteils über Verbindungsstege mit einem umlaufenden Außenrand der Schale des Verstärkungsbauteils verbunden sind.
- In einer vorteilhaften Ausführungsform sind in den ringförmigen Befestigungsabschnitten des Verstärkungsbauteils Durchgangsöffnungen für die Durchgangsöffnungen für die Befestigungsabschnitte sowie Durchgangsöffnungen am Verbindungsabschnitt ausgebildet.
- Vorteilhafterweise ist in der jeweiligen Öffnung des Verstärkungs-Kunststoff-Bauteils zur Befestigung des jeweiligen Endes der Versteifungsstrebe ein Gewinde für eine Schraubverbindung integriert.
- Der Verbindungsabschnitt des Aufnahme-Bauteils ist vorteilhafterweise zum jeweiligen flanschförmigen Befestigungsabschnitt am des jeweiligen Armes in vertikaler Richtung um eine vorbestimmte Höhe beabstandet ist.
- Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zeigen:
-
1 eine perspektivische Ansicht von unten auf einen Boden eines Kraftfahrzeuges, -
2 eine vergrößerte Darstellung eines in der1 gezeigten Aufnahme-Bauteiles, -
3 eine perspektivische Ansicht einer Unterseite eines Verstärkungs-Bauteils des Aufnahme-Bauteils, -
4 eine Ansicht von oben auf die in der3 gezeigte Unterseite des Verstärkungs-Bauteils des Aufnahme-Bauteils, -
5 eine Ansicht von der Seite auf das in den3 und4 gezeigte Aufnahme-Bauteil, -
6 eine Ansicht von oben auf ein schalenförmiges Metall-Bauteil, in dem das Verstärkungs-Bauteil des Aufnahme-Bauteils integriert ist, -
7 eine perspektivische Ansicht einer Schnittdarstellung des Aufnahme-Bauteils, aus der die Anordnung eines Endes einer Versteifungsstrebe sowie die Befestigung des Aufnahme-Bauteils am Boden der Kraftfahrzeug-Karosserie hervorgeht. - Die
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Bodens3 einer selbsttragenden Karosserie2 eines Kraftfahrzeuges1 , die eine Fahrgastzelle aufweist. Unterhalb einer nicht dargestellten Fahrgastzelle verlaufen an dem Boden3 der Karosserie2 zwei Längsträger4 ,5 . - Die beiden Längsträger
4 ,5 erstrecken sich von einem Fahrzeugvorderbau1a über den Boden3 der Fahrgastzelle bis in ein Fahrzeugheck1b und ein heckseitiges Ende12 des Bodens3 . Die beiden Längsträger4 ,5 weisen zwei äußere, schwellerseitige, parallel zueinander verlaufende Längsträgerabschnitte4a und5a auf, an die sich zwei hintere, heckseitige Längsträgerabschnitte4b und5b anschließen. - An einem hinteren Ende
6 ,7 des jeweiligen Längsträgerabschnittes4a und5a ist jeweils ein vorderes Ende8 ,9 einer Versteifungsstrebe10 ,11 befestigt. Die beiden Versteifungsstreben10 ,11 verlaufen V-förmig zu einem Aufnahme-Bauteil14 . Das Aufnahme-Bauteil14 ist am Boden3 des Fahrzeughecks1b des Kraftfahrzeuges1 an einem wannenförmigen Bauteil13 befestigt. In der Draufsicht ist das Aufnahme-Bauteil14 V-förmig. - Das Aufnahme-Bauteil
14 ist ein Kunststoff-Metall-Hybridbauteil, das aus einem einer Metall-Bauteil36 und einem Verstärkungs-Kunststoff-Bauteil35 aufgebaut ist. Das Verstärkungs-Kunststoff-Bauteil35 ist in dem Metall-Bauteil36 integriert. An dem Aufnahme-Bauteil14 ist jeweils ein hinteres Ende31 ,32 der Versteifungsstrebe10 ,11 befestigt. - Das Aufnahme-Bauteil
14 weist zwei seitliche Arme15 ,16 auf, die an ihren freien Enden17 ,18 jeweils einen flanschförmigen Befestigungsabschnitt19 ,20 aufweisen. In der gezeigten Ausführungsform ist der jeweilige Befestigungsabschnitt19 ,20 in etwa rechteckförmig ausgebildet und weist jeweils zwei Durchgangsöffnungen21 ,22 und23 ,24 auf. - Die zum Boden
3 der Karosserie2 beabstandeten Enden25 ,26 der Arme15 ,16 des Aufnahmebauteils14 sind an einem Knoten oder Verbindungsabschnitt27 des Aufnahmebauteils14 einstückig miteinander verbunden. In der gezeigten Ausführungsform sind an einem vorderen Abschnitt28 des Verbindungsabschnittes27 des Aufnahmebauteils14 zwei Durchgangsöffnungen29 ,30 zur Befestigung von hinteren Enden31 ,32 der Versteifungsstreben10 ,11 ausgebildet. - Die Bezugszeichen für die Bauteile des Aufnahmebauteils
14 , wie beispielsweise die Arme15 ,16 , die freien Enden17 ,18 der Arme15 ,16 , die Befestigungsabschnitte19 ,20 an den freien Enden17 ,18 der Arme15 ,16 , die Enden25 ,26 der Arme15 ,16 an dem Verbindungsabschnitt27 gelten sowohl für das Verstärkungs-Kunststoff-Bauteil35 als auch für das Metall-Bauteil36 . - Nur vereinzelt sind der Übersichtlichkeit halber entsprechende Fußnoten an den entsprechenden Bauteilen im Text und in den Figuren vorhanden. Beispielsweise sind vereinzelt der Verbindungsabschnitt
27 am Verstärkungs-Kunststoff-Bauteil35 mit27 35 und der Verbindungsabschnitt27 an dem Metall-Bauteil36 mit27 36 bezeichnet. - An das jeweilige hintere Ende
6 ,7 des schwellerseitigen Längsträgerabschnittes4a und5a schließt sich jeweils ein hinterer Längsträgerabschnitt4b und5b an, der bis zu einem heckseitigen Ende1a jeweils verläuft. Die heckseitigen Enden4c und5c des hinteren Längsträgerabschnittes4b und5b haben in der gezeigten Ausführungsform einen rechteckförmigen Querschnitt. - Aus der vergrößerten Darstellung in der
2 geht ein im Bereich eines Radhauses33 verlaufender Bereich des hinteren Längsträgerabschnittes4b hervor. Ferner ist in der2 teilweise das wannenförmige Bauteil13 erkennbar. In der gezeigten Ausführungsform ist in dem wannenförmigen Bauteil13 mindestens eine nicht dargestellte Batterie angeordnet. - In der
2 sind die flanschförmigen Befestigungsabschnitte19 ,20 der beiden Arme15 ,16 und die in den Befestigungsabschnitten19 ,20 ausgebildeten Durchgangsöffnungen21 ,22 und23 ,24 erkennbar. Über die Durchgangsöffnungen29 ,30 ist das jeweilige hintere Ende31 ,32 der jeweiligen Versteifungsstrebe10 ,11 beispielsweise über eine Schraubverbindung befestigt. - Die
3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Unterseite34 des Aufnahmebauteils14 . Die Unterseite34 des Aufnahmebauteils14 ist ein Verstärkungs-Kunststoff-Bauteil35 , das in der gezeigten Ausführungsform aus einem faserverstärktem Kunststoff hergestellt ist. - Der Kunststoff ist beispielsweise ein Thermoplast oder ein Duroplast. Die verwendeten Fasern sind beispielsweise Kurz- und/oder Langfasern und/oder Endlosfasern. Die Fasern sind beispielsweise Kohlenstofffasern oder Glasfasern. Die Länge der verwendeten Faser ist den Anforderungen entsprechend angepasst. Die verwendete Faser kann lose angeordnet sein und/oder in Form eines textilen Gewebes mit einander verbunden und/oder entsprechend der Belastungsrichtung orientiert sein.
- Das offene, schalenförmige Metall-Bauteil
36 hat eine Eigensteifigkeit und wird durch das integrierte Verstärkungs-Kunststoff-Bauteil35 zusätzlich versteift. Das Metall-Bauteil36 kann beispielsweise aus Stahl oder einem Leichtmetall hergestellt sein. In der gezeigten Ausführungsform deckt das offene Metall-Bauteil36 das Verstärkungs-Kunststoff-Bauteil35 vollständig ab. - Durch die Verwendung eines offenen, schalenförmigen Metall-Bauteils
36 ergibt sich eine glatte und hochfeste Metalloberfläche an der die metallischen Enden der Versteifungsstreben10 ,11 einfach, beispielsweise durch eine Verschraubung, befestigt werden können. - Auch die Befestigung zwischen der glatten und hochfesten Metalloberfläche der flanschförmigen Befestigungsabschnitte
19 ,20 des Metall-Bauteils36 und dem metallischen, wannenförmigen Bauteil13 des Bodens3 der Karosserie2 , beispielsweise durch eine Verschraubung, ist dauerhaft und einfach. - Das Verstärkungs-Kunststoff-Bauteil
35 ist von dem in der6 gezeigten offenen Metall-Bauteil36 abgedeckt. Das Verstärkungs-Kunststoff-Bauteil35 weist eine nicht dargestellte glatte Außenfläche63 auf, die zu einer nicht dargestellten glatten Innenfläche64 des Metall-Bauteils36 zeigt. Auf einer von dem Metall-Bauteil36 abgewandten Innenfläche37 des Verstärkungs-Kunststoff-Bauteils35 sind einstückig Verstärkungsstege38 ,39 und40 ausgebildet. Die Verstärkungsstege38 ,39 verlaufen jeweils in einem der beiden Arme15 ,16 . Die Verstärkungsstege40 sind im Bereich des Verbindungsabschnittes27 angeordnet. - In der in der
3 gezeigten Ausführungsform sind jeweils Y-förmige Verstärkungsstege38a ,38b ,38c und39a ,39b ,39c ausgebildet. An den jeweiligen freien Enden41 ,42 der Verstärkungsstege38b und38c sowie an den freien Enden43 ,44 der Verstärkungsstege39b und39c sind ringförmige Befestigungsabschnitte43 ,44 und45 ,46 für die Durchgangsöffnungen23 ,24 und21 ,22 ausgebildet. - Die Verstärkungsstege
40a ,40b und40c sind in der gezeigten Ausführungsform dreieckförmig angeordnet. An zwei gegenüberliegenden Ecken47 ,48 in Höhe des vorderen Abschnittes28 sind zwei ringförmige Befestigungsabschnitte49 ,50 für die Durchgangsöffnungen29 ,30 ausgebildet. An einer weiteren Ecke51 sind die entsprechenden Enden der Verbindungsstege38a und39a unter Bildung eines Knotens52 miteinander verbunden. - Die ringförmigen Befestigungsabschnitte
43 ,44 und45 ,46 sind über Verbindungsstege mit einem umlaufenden Außenrand57 einer in der Schnittansicht der7 erkennbaren Schale35a des Verstärkungs-Kunststoff-Bauteils35 verbunden. In gleicher Weise sind jeweils zwei Verbindungsstege58 ,59 und60 ,61 mit dem umlaufenden Außenrand57 des Verstärkungs-Kunststoff-Bauteils35 verbunden. Die ringförmigen Befestigungsabschnitte43 ,44 ;45 ,46 ;49 ,50 sind über Verbindungsstege53 ,54 ;55 ,56 ;58 ,59 mit einem umlaufenden Außenrand57 der Schale35a des Verstärkungs-Kunststoff-Bauteils35 verbunden. - Aus der Seitenansicht der
5 geht hervor, dass zwischen einer Außenfläche62 des Metall-Bauteils36 im Bereich der Befestigungsabschnitte19 ,20 und dem Verbindungsabschnitt27 ein vertikaler Abstand h27 vorhanden ist. Der vertikale Abstand h27 ist abhängig von der Höhe der seitlichen Längsträgerabschnitte4a ,5a und der Höhe des Bodens3 im Bereich13 der Anbringung des Aufnahmebauteils14 . Die Höhe h27 liegt beispielsweise in einem Bereich von 5cm ≤ h27 ≤ 20cm. - Aus der Ansicht von oben der
6 auf die Außenfläche62 des Metall-Bauteils36 36 bzw. des Aufnahmebauteils14 gehen die beiden Befestigungsabschnitte19 ,20 an den Armen15 ,16 mit den darin ausgebildeten Durchgangsöffnungen21 ,22 und23 ,24 hervor. - Aus der Schnittdarstellung der
7 geht hervor, dass die Form einer Außenfläche63 des Verstärkungs-Kunststoff-Bauteils35 mit einer Innenfläche64 des Metall-Bauteils36 übereinstimmt. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 10214372 A [0002]
Claims (8)
- Kraftfahrzeug (
1 ) mit einer selbsttragenden Karosserie (2 ), die eine Fahrgastzelle aufweist, mit zwei Längsträgern (4 ,5 ), die an einem Boden (3 ) der Karosserie (2 ) verlaufen und die sich von einem Fahrzeugvorderbau (1a ) über den Boden (3 ) der Fahrgastzelle bis in ein Fahrzeugheck (1b ) erstrecken, mit zwei hinteren, V-förmig verlaufenden Versteifungsstreben (10 ,11 ), die mit ihren vorderen Enden (8 ,9 ) an unterhalb der Fahrgastzelle verlaufenden seitlichen Längsträgerabschnitten (4a ,5a ) der beiden Längsträger (4 ,5 ) befestigt sind und wobei die beiden Versteifungsstreben (10 ,11 ) mit ihren hinteren Enden (31 ,32 ) an einem Aufnahme-Bauteil (14 ) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahme-Bauteil (14 ) ein Kunststoff-Metall-Hybridbauteil ist, das aus einem offenen, schalenförmigen Metall-Bauteil (36 ) und aus einem faserverstärkten Verstärkungs-Kunststoff-Bauteil (35 ) besteht und dass das faserverstärkte Verstärkungs-Kunststoff-Bauteil (35 ) in dem Metall-Bauteil (36 ) integriert ist und das Metall-Bauteil (36 ) verstärkt. - Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungs-Kunststoff-Bauteil (
35 ) zwei V-förmig verlaufende Arme (15 ,16 ) aufweist, die an einem Verbindungsabschnitt (27 ) des Verstärkungs-Kunststoff-Bauteils (35 ) einstückig miteinander verbunden sind. - Kraftfahrzeug nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungs-Kunststoff-Bauteil (
35 ) ein schalenförmiges Oberteil (35a ) aufweist, dessen Außenfläche (63 ) einer Innenfläche (64 ) des schalenförmigen Metall-Bauteils (36 ) entspricht. - Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Unterseite (
34 ) des Verstärkungs-Kunststoff-Bauteils (35 ) des Aufnahme-Bauteils (14 ) einstückig Verstärkungsstege (38 ,39 ,40 ) mit ringförmigen Befestigungsabschnitten (43 ,44 ;45 ,46 ;49 ,50 ) ausgebildet sind. - Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Befestigungsabschnitte (
43 ,44 ;45 ,46 ;49 ,50 ) über Verbindungsstege (53 ,54 ;55 ,56 ;58 ,59 ) mit einem umlaufenden Außenrand (57 ) der Schale (35a ) des Verstärkungs-Kunststoff-Bauteils (35 ) verbunden sind. - Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den ringförmigen Befestigungsabschnitten (
43 ,44 ;45 ,46 ;49 ,50 ) des Verstärkungs-Kunststoff-Bauteils (35 ) Durchgangsöffnungen für die Durchgangsöffnungen (21 ,22 ;23 ,24 ) für die Befestigungsabschnitte (19 ,20 ) sowie Durchgangsöffnungen (29 ,30 ) am Verbindungsabschnitt (27 ) ausgebildet sind. - Kraftfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der jeweiligen Öffnung (
29 ,30 ) des Verstärkungs-Kunststoff-Bauteils (35 ) zur Befestigung des jeweiligen Endes (31 ,32 ) der Versteifungsstrebe (10 ,11 ) ein Gewinde für eine Schraubverbindung integriert ist. - Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (
27 ) des Aufnahme-Bauteils (17 ) zum jeweiligen flansch-förmigen Befestigungsabschnitt (19 ,20 ) am jeweiligen freien Ende (17 ,18 ) des jeweiligen Armes (15 ,16 ) in vertikaler Richtung um eine vorbestimmte Höhe h27 beabstandet ist.
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- 2019-02-06 US US16/268,843 patent/US10889333B2/en active Active
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