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Die Erfindung betrifft eine Karosseriestruktur für ein zweispuriges Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Die Bodengruppe einer Fahrzeugkarosserie weist unter anderem zwei seitliche Karosserieschweller auf. Zwischen diesen erstreckt sich in der Fahrzeugquerrichtung ein Fahrzeugboden. Bei einem elektrisch betriebenen Fahrzeug kann zwischen den beiden Karosserieschwellern eine Traktionsbatterie positioniert sein. Die Traktionsbatterie sollte als ein crashsensibles Funktionselement im Seitencrashfall, insbesondere bei einem Seitenpfahlcrash, weitgehend beschädigungsfrei bleiben.
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In einer gattungsgemäßen Karosseriestruktur sind die seitlichen Schweller als Hohlträger ausgeführt und aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium, gefertigt. Der Hohlträger weist ein im Profilquerschnitt geschlossenes Hohlprofil auf und ist zusätzlich mit einer Seitencrash-Verstärkung ausgebildet, die den Karosserieschweller im Seitencrashfall aussteift.
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Um im Stand der Technik die Crashsicherheit zu erhöhen, ist allgemein bekannt, die seitlichen Karosserieschweller mit Verstärkungseinlagen, etwa Schottblechteilen, auszusteifen. Alternativ und/oder zusätzlich kann auch die Blechstärke der Karosserieschweller erhöht werden und/oder können die Karosserieschweller auch hochfestem, warmumgeformtem Stahl hergestellt werden. Dadurch wird jedoch das Schweller-Bauteilgewicht sowie das Schweller-Bauvolumen erhöht, was mit Komforteinschränkungen einhergeht.
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Aus der
DE 10 2005 043 698 A1 ist ein Seitenschweller einer Kraftwagenkarosserie bekannt. Aus der
DE 10 2005 044 820 A1 ist ein Schweller sowie eine Seitengruppe für eine Fahrzeugkarosserie bekannt. Aus der
DE 10 2009 015 155 A1 ist ein Kraftfahrzeug bekannt, dessen rahmenförmige Bodenstruktur Aufbauten trägt. Aus der
DE 10 2005 041 894 A1 ist Trägerelement in einem Kraftfahrzeug bekannt. Aus der
JP 2012 -
111 246 A ist eine Karosserie-Seitenwandstruktur für ein Fahrzeug bekannt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Karosseriestruktur für ein Fahrzeug bereitzustellen, deren Karosserieschweller im Vergleich zum Stand der Technik eine im Crashfall erhöhte Bauteilfestigkeit aufweisen sowie ein reduziertes Bauteilgewicht und Bauvolumen aufweisen.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ist die Seitencrash-Verstärkung aus einem im Vergleich zum Leichtmetall höherfesten Material hergestellt, zum Beispiel aus Stahl oder aus CFK. Die Seitencrash-Verstärkung ist aus einer Reihe von in Fahrzeuglängsrichtung zueinander beabstandeten Verstärkungseinlagen realisiert. Diese sind im Hohlprofil des Karosserieschwellers angeordnet und erhöhen die Querfestigkeit des Schwellers im Seitencrashfall. Alternativ und/oder zusätzlich kann die Seitencrash-Verstärkung durch eine Crashstrebe realisiert sein, die fahrzeugaußen an einem fahrzeugäußeren Wandabschnitt des Karosserieschwellers angebunden ist. Mittels der Crashstrebe kann speziell bei einem Seitenpfahlcrash die Aufprallenergie gleichmäßig in Fahrzeugquerrichtung in den Karosserieschweller eingebracht werden.
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In einer technischen Umsetzung kann jede der oben erwähnten Verstärkungseinlagen an den, in der Fahrzeugquerrichtung gegenüberliegenden fahrzeuginneren und fahrzeugäußeren Wandabschnitten des Karosserieschwellers in spielfreier, kraftübertragender Anlage sein. Jede Verstärkungseinlage ist dabei bevorzugt als ein Hohlprofilteil ausgebildet, das einen im Querschnitt geschlossenen Hohlraum begrenzt und in der Fahrzeugquerrichtung ausgerichtet ist, um im Seitencrashfall eine ausreichend große Quersteifigkeit bereitzustellen.
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Speziell im Hinblick auf eine zwischen den beiden Karosserieschwellern positionierte crashsensible Traktionsbatterie ist es bevorzugt, wenn der Karosserieschweller (zur Erhöhung der Crashsicherheit) zweiteilig aus einem fahrzeuginneren Schwellerinnenteil und einem fahrzeugäußeren Schwelleraußenteil ausgebildet ist. Sowohl das Schwellerinnenteil als auch das Schwelleraußenteil können jeweils als Hohlprofilträger ausgeführt sein. Der Karosserieschweller kann zudem konstruktionsbedingt lokale Schwachstellen aufweisen, die im Seitencrashfall nur einen reduzierten Widerstand gegen Intrusion bereitstellen können.
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Eine solche lokale Schwachstelle (mit reduziertem Schweller-Querschnitt) kann beispielhaft ein tiefer Türeinstieg sein. Dieser ist mit einem in der Fahrzeughochrichtung flachbauend mit reduzierter Bauhöhe realisierten Schwelleraußenteil und einem demgegenüber hochbauenden Schwellerinnenteil mit vergrößerter Bauhöhe ausgebildet. Das flachbauende Schwelleraußenteil bildet mit seiner Oberseite eine Trittfläche, die im Vergleich zur Oberseite des hochbauenden Schwellerinnenteils tiefergelegt ist. Um den Karosserieschweller im Bereich des tiefen Türeinstiegs zu verstärken, ist es bevorzugt, wenn die oben erwähnte Seitencrash-Verstärkung (bestehend aus der Crashstrebe und/oder aus den Verstärkungseinlagen) unmittelbar am Schwelleraußenteil ausgebildet sind.
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Für eine einwandfreie Anbindung an der Karosserie-Bodengruppe kann das Schwelleraußenteil an seinem fahrzeuginneren Wandabschnitt eine fahrzeuginnere Anschlusskontur zur Anbindung an das Schwellerinnenteil aufweisen. In gleicher Weise kann das Schwelleraußenteil auch eine fahrzeugäußere Anschlusskontur aufweisen, an die die fahrzeugäußere Crashstrebe anbindbar ist. Bevorzugt sind die Crashstrebe und die Verstärkungseinlagen in der Fahrzeugquerrichtung in Flucht positioniert, und zwar ohne Höhenversatz in der Fahrzeughochrichtung.
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In einer ersten Ausführungsvariante kann die oben erwähnte fahrzeugäußere Anbindungskontur als ein Innenumfangsabschnitt realisiert sein, der einen Außenumfang einer rohrförmig ausgebildeten Crashstrebe zumindest teilweise umgreift und mit dieser kraftübertragend (zum Beispiel durch Klebverbindung) verbunden ist.
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Alternativ dazu kann die fahrzeugäußere Anbindungskontur des Schwelleraußenteils zumindest eine Längsnut sein, in die ein korrespondierender Anbindungssteg der Crashstrebe einsteckbar ist. Im Hinblick auf eine einwandfreie Einleitung von Crashenergie in den Karosserieschweller ist die folgende Crashstreben-Geometrie besonders bevorzugt: So kann die Crashstrebe einen im Wesentlichen U-förmigen Profilquerschnitt aufweisen, und zwar mit einem Profilboden sowie davon seitlich hochgezogenen Anbindungsstegen. Die Anbindungsstege der U-förmigen Crashstrebe können in dazu korrespondierende Längsnuten des Schwelleraußenteils eingesteckt sein. Diese Steckverbindung kann bevorzugt so ausgelegt sein, dass die Anbindungsstege der U-förmigen Crashstrebe bis in Anschlag des Profilbodens mit dem fahrzeugäußeren Wandabschnitt des Schwelleraußenteils eingesteckt sind.
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In einer baulich einfachen sowie platzsparenden Weise kann die fahrzeuginnere Anschlusskontur des Schwelleraußenteils eine die oberseitige Trittfläche in der Fahrzeughochrichtung nach oben überragende Anschlusswand aufweisen. Diese kann fahrzeuginnen unmittelbar am Schwellerinnenteil angebunden sein (zum Beispiel durch Klebverbindung) und fahrzeugaußen mit der oberseitigen Trittfläche einen stufenartigen Inneneckbereich aufspannen, der als eine Trittstufe zum Einstieg des Fahrzeuginsassen wirken kann.
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Nachfolgend sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 in einer perspektivischen Ansicht ein Nutzfahrzeug mit tiefem Türeinstieg an der Fahrerseite gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 2 und 3 jeweils vergrößerte Teilschnittdarstellungen des tiefen Türeinstiegs aus der 1;
- 4 in einer Ansicht entsprechend der 1 ein zweites Ausführungsbeispiel;
- 5 in einer vergrößerten Ansicht eines Schwelleraußenteils des Karosserieschwellers in Alleinstellung; und
- 6 in einer Ansicht entsprechend der 1 ein drittes Ausführungsbeispiel;
- 7 und 8 jeweils Detailansichten des in der 6 verbauten Karosserieschwellers.
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In der 1 ist ein elektrisch betriebenes Nutzfahrzeug gezeigt, bei dem die fahrerseitige Fahrzeugtür aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen ist. Die Karosserie-Bodengruppe des Fahrzeugs weist seitliche, in der Fahrzeuglängsrichtung x verlaufende Karosserieschweller 1 auf, zwischen denen sich in einer Fahrzeugquerrichtung y ein Fahrzeugboden 3 (2 und 3) erstreckt. An der Unterseite des Fahrzeugbodens 3 ist eine Traktionsbatterie 5 positioniert, die nach fahrzeugunten in Richtung Fahrbahn mittels einer Abdeckung 7 (3) geschützt ist. Wie aus der 2 hervorgeht, ist die Traktionsbatterie 5 in der Fahrzeugquerrichtung y in etwa in Flucht hinter dem jeweiligen Karosserieschweller 1 angeordnet. Der Karosserieschweller 1 begrenzt in der 1 den Seitentür-Ausschnitt 9 bodenseitig.
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Nachfolgend wird der Aufbau des jeweiligen Karosserieschwellers 1 anhand der 2 und 3 beschrieben: Demzufolge ist der Karosserieschweller 1 aus einem fahrzeuginneren Schwellerinnenteil 11 und einem fahrzeugäußeren Schwelleraußenteil 13 aufgebaut. Im Hinblick auf ein einfacheres Verständnis erstreckt sich in der 2 das Schwelleraußenteil 13 nur bis zu einer, in der Schnittebene yz liegenden Schnittkante
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Die beiden Schwellerinnen- und -außenteile 11, 13 sind beispielhaft über eine Klebverbindung miteinander einstückig sowie kraftübertragend verbunden. Wie aus den 2 und 3 weiter hervorgeht, ist ein tiefer Türeinstieg realisiert, bei dem das Schwelleraußenteil 13 in der Fahrzeughochrichtung z flachbauend mit reduzierter Bauhöhe ha (2) und das Schwellerinnenteil 11 hochbauend mit vergrößerter Bauhöhe hi ausgebildet ist. Dadurch bildet eine Oberseite des flachbauenden Schwelleraußenteils 13 eine Trittfläche 15, die im Vergleich zur Oberseite 17 des hochbauenden Schwellerinnenteils 11 tiefergelegt ist.
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Sowohl das Schwellerinnenteil 11 als auch das Schwelleraußenteil 13 sind als Hohlträger mit einem jeweils geschlossenen Hohlprofil 19, 21 ausgeführt. Die beiden Schwellerteile 11, 13 sind aus einem Aluminium-Strangpressprofil hergestellt.
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Für eine einwandfreie kraftübertragende Anbindung an dem Schwellerinnenteil 11 weist das Schwelleraußenteil 13 eine fahrzeuginnere Anschlusskontur 23 (2 oder 3) auf. Die Anschlusskontur 23 ist in der 3 durch eine, die oberseitige Trittfläche 15 in der Fahrzeughochrichtung z nach oben überragende Anschlusswand 25 und durch eine fahrzeuginnen horizontal abragende Anschlusswand 27 ausgebildet. Die beiden Anschlusswände 25, 27 umgreifen einen Außeneckbereich des Schwellerinnenteils 11 und sind mit diesem zum Beispiel durch Klebverbindung fest verbunden. Zudem ist in der 2 oder 3 zwischen der vertikal nach oben abragenden Anschlusswand 25 und der oberseitigen Trittfläche 15 ein stufenartiger Inneneckbereich 29 aufgespannt, der den tiefen Türeinstieg realisiert.
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Bei einem Seitencrashfall bildet das flachbauende Schwelleraußenteil 13 im querschnittsreduzierten Türeinstiegs-Bereich eine lokale Schwachstelle, an der es zu einer crashbedingten Intrusion kommen kann. Zur Verstärkung speziell des Schwelleraußenteils 13 ist in den 2 und 3 eine Seitencrash-Verstärkung 31 bereitgestellt, die aus einem im Vergleich zum Leichtmetall höherfesten Stahl ausgebildet ist. In der 2 oder 3 weist die Seitencrash-Verstärkung 31 eine Reihe von in der Fahrzeuglängsrichtung x zueinander beabstandeten Verstärkungseinlagen 33 auf, die im Hohlprofil 21 des Schwelleraußenteils 13 angeordnet sind. Zudem weist die Seitencrash-Verstärkung 31 eine in der Fahrzeuglängsrichtung x verlaufende Crashstrebe 35 auf, die fahrzeugaußen an einem fahrzeugäußeren Wandabschnitt 37 des Schwelleraußenteils 13 angebunden ist. Die Verstärkungseinlagen 33 (von denen in der 2 oder 3 lediglich eine angedeutet ist) sind in spielfreier, kraftübertragender Anlage mit den in der Fahrzeugquerrichtung y gegenüberliegenden fahrzeuginneren und fahrzeugäußeren Wandabschnitten 37, 39 des Schwelleraußenteils 13. Dabei ist jede Verstärkungseinlage 33 als ein gegenüber dem Karosserieschweller 1 quergerichtetes Hohlprofilteil ausgeführt.
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Für eine einwandfreie Anbindung der Crashstrebe 35 weist das fahrzeugäußere Schwelleraußenteil 13 eine fahrzeugäußere Anschlusskontur 39 auf. Diese ist in der 2 oder 3 als ein Innenumfangsabschnitt realisiert, der einen Außenumfang der rohrförmig ausgebildeten Crashstrebe 35 teilweise umgreift.
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Der zweiteilig ausgeführte Karosserieschweller 1 ist in den 2 und 3 sichtseitig mittels einer Schwellerverkleidung 41 überdeckt. Diese ist in der 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich bis zu einer Aufrisskante 43 eingezeichnet. Die Schwellerverkleidung 412 überdeckt den Karosserieschweller 1 sichtgeschützt und ist für den Crashverlauf ohne Bedeutung.
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In der 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem im Unterschied zum vorangegangenen Ausführungsbeispiel auf einen tiefen Türeinstieg verzichtet worden ist. Im Unterschied zum vorangegangenen Ausführungsbeispiel ist daher das Schwelleraußenteil 13 nicht mit einer solchen lokalen Schwachstelle ausgeführt.
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Gemäß der 5 ist das Schwelleraußenteil 13 ebenfalls als ein Aluminium-Strangpressprofil ausgeführt, das zwei voneinander getrennte Hohlräume 21a, 21b aufweist. Im oberen Hohlraum 21a sind die Verstärkungseinlagen 33 in der Fahrzeuglängsrichtung x voneinander beabstandet positioniert. Die Verstärkungseinlagen 33 erstrecken sich, wie im vorangegangenen Ausführungsbeispiel, zwischen dem fahrzeugäußeren Wandabschnitt 37 und dem fahrzeuginneren Wandabschnitt 36 des Schwelleraußenteils 13. Zur Lagesicherung der in dem Schwelleraußenteil 13 angeordneten Verstärkungseinlagen 33 sind in den 4 und 5 jeweils Verprägungen 44 in den fahrzeugäußeren Wandabschnitt 37 des Schwelleraußenteils 13 eingebracht. Die Verprägungen 44 greifen formschlüssig in das Hohlprofil der Verstärkungseinlagen 33 ein, wodurch die Verstärkungseinlagen 33 lagegesichert sind. Zusätzlich zu den Verstärkungseinlagen 33 kann das Schwelleraußenteil 13 auch mit einer hier nicht dargestellten fahrzeugäußeren Crashstrebe 35 ausgebildet sein, wie sie in den 1 bis 3 dargestellt ist.
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In der 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem der Karosserieschweller 1 ebenfalls ohne tiefem Türeinstieg realisiert worden ist. In der 7 ist die fahrzeugäußere Anbindungskontur 39 nicht mehr durch einen gekrümmten Innenumfangsabschnitt (vergleiche 2 oder 3) bereitgestellt, sondern vielmehr durch Längsnuten. Die Crashstrebe 35 ist in den 7 und 8 im Profilquerschnitt U-förmig ausgebildet, und zwar mit einem Profilboden 47 sowie davon hochgezogenen Anbindungsstegen 49. Gemäß den 7 und 8 sind die Anbindungsstege 49 der U-förmigen Crashstrebe 35 in die korrespondierenden Längsnuten 45 des Schwelleraußenteils 13 eingesteckt und damit zum Beispiel verklebt. Die U-förmige Crashstrebe ist dabei bis in Anschlag des Profilbodens 47 mit dem fahrzeugäußeren Wandabschnitt 37 des Schwelleraußenteils 13 eingesteckt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Karosserieschweller
- 3
- Fahrzeugboden
- 5
- Traktionsbatterie
- 7
- Abdeckung
- 9
- Seitentür-Ausschnitt
- 11
- Schwellerinnenteil
- 13
- Schwelleraußenteil
- 15
- Trittfläche
- 17
- Oberseite des Schwellerinnenteils 11
- 19, 21
- Hohlprofile
- 23
- innere Anschlusskontur
- 25, 27
- Anschlusswände
- 29
- Inneneckbereich
- 31
- Seitencrash-Verstärkung
- 33
- Verstärkungseinlagen
- 35
- Crashstrebe
- 37
- fahrzeugäußerer Wandabschnitt
- 39
- fahrzeugäußere Anschlusskontur
- 41
- Schwellerverkleidung
- 43
- Aufrisskante
- 44
- Verprägungen
- 47
- Profilboden
- 49
- Anbindungsstege
