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Die Erfindung betrifft eine Bodenstruktur einer Karosserie eines Fahrzeugs, umfassend einen Vorderabschnitt, einen Hinterabschnitt, einen bezogen auf eine x-Richtung der Karosserie zwischen dem Vorderabschnitt und dem Hinterabschnitt angeordneten Mittenabschnitt, bezogen auf eine y-Richtung der Karosserie gegenüberliegend angeordnete Schwellerabschnitte, ein sich in der y-Richtung der Karosserie erstreckendes Querelement und eine sich in der x-Richtung erstreckende und den Vorderabschnitt und den Hinterabschnitt verbindende durchgehende Längsstruktur. Ferner betrifft die Erfindung eine Karosserie und ein Fahrzeug.
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Bodenstrukturen der eingangs genannten Art gehören in unterschiedlichen Ausgestaltungen zum Stand der Technik und dienen dazu, laterale Kräfte und longitudinale Kräfte aufzunehmen und Komponenten des Fahrzeugs zu fixieren. Unter einer longitudinalen Kraft ist eine in die x-Richtung wirkende Kraft, unter einer lateralen Kraft ist eine in die y-Richtung wirkende Kraft zu verstehen. Die longitudinale Kraft kann infolge einer Frontalkollision des Fahrzeugs in die Bodenstruktur eingeleitet werden. Die laterale Kraft kann infolge einer Lateralkollision des Fahrzeugs in die Bodenstruktur eingeleitet werden.
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Wie üblich ist die x-Richtung eine Vorne-Hinten-Richtung, d. h. Längsrichtung, des Fahrzeugs und die y-Richtung eine Rechts-Links-Richtung, d. h. Querrichtung, des Fahrzeugs. Das Querelement ist ausgebildet, eine laterale Kraft aufzunehmen. Die Schwellerabschnitte und die Längsstruktur sind ausgebildet, eine longitudinale Kraft aufzunehmen.
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Bezogen auf die x-Richtung umfasst die Bodenstruktur gewöhnlich drei Abschnitte, nämlich den an einer Vorderseite des Fahrzeugs angeordneten Vorderabschnitt, den an einer Hinterseite des Fahrzeugs angeordneten Hinterabschnitt und den zwischen dem Vorderabschnitt und dem Hinterabschnitt angeordneten Mittenabschnitt. Die Bodenstruktur dient ferner dazu, eine Steifigkeit der Karosserie des Fahrzeugs, kurz der Fahrzeugkarosserie, gegenüber Biegungen und Torsionen bereitzustellen, was während einer Fahrt des Fahrzeugs mit einem lediglich schwachen Schwingen der Karosserie und infolgedessen mit einer nur geringen Geräuschentwicklung einhergeht. Das Schwingverhalten der Karosserie wird als NVH (Noise, Vibration, Harshness) zusammengefasst.
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Beispielsweise offenbaren
DE 10 2020 213 950 A1 ,
DE 10 2020 214 345 A1 und
US 2005/0211496 A1 jeweils eine Bodenstruktur einer Fahrzeugkarosserie mit einer Mehrzahl von durchgehenden Längselementen, die sich in einer x-Richtung der Karosserie erstrecken, und einer Mehrzahl von Querelementen, die sich in einer y-Richtung der Fahrzeugkarosserie erstrecken und jeweils zwischen einem Schwellerabschnitt der Bodenstruktur und einer zu dem Schwellerabschnitt benachbart angeordneten Längsstruktur oder zwischen zwei benachbart angeordneten Längsstrukturen angeordnet sind.
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Allerdings sind die vorstehend genannten Bodenstrukturen kompliziert zu fertigen. Zudem ist ein weiter verbessertes Schwingverhalten der Karosserie wünschenswert.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Bodenstruktur einer Fahrzeugkarosserie bereitzustellen, die einfach zu fertigen ist und eine hohe Steifigkeit aufweist. Weitere Aufgaben der Erfindung sind, eine Karosserie für ein Fahrzeug sowie ein Fahrzeug bereitzustellen.
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Ein Gegenstand der Erfindung ist eine Bodenstruktur einer Karosserie eines Fahrzeugs, umfassend einen Vorderabschnitt, einen Hinterabschnitt, einen bezogen auf eine x-Richtung der Karosserie zwischen dem Vorderabschnitt und dem Hinterabschnitt angeordneten Mittenabschnitt, bezogen auf eine y-Richtung der Karosserie gegenüberliegend angeordnete Schwellerabschnitte, ein sich in der y-Richtung der Karosserie erstreckendes Querelement und eine sich in der x-Richtung erstreckende und den Vorderabschnitt und den Hinterabschnitt verbindende durchgehende Längsstruktur. Der Vorderabschnitt gehört zu einem sogenannten Vorderwagen, der Hinterabschnitt zu einem sogenannten Hinterwagen, wobei der Vorderwagen und der Hinterwagen jeweils ein vorderseitiger bzw. ein hinterseitiger Abschnitt der Fahrzeugkarosserie sind.
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Die Bodenstruktur kann sowohl in einem elektromotorisch angetriebenen Fahrzeug als auch in einem verbrennungsmotorisch angetriebenen Fahrzeug verbaut werden.
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Die Längsstruktur erstreckt sich ausgehend von dem Vorderabschnitt ununterbrochen über den Mittenabschnitt hinweg zu dem Hinterabschnitt. Auf diese Weise sind der Vorderabschnitt und der Hinterabschnitt durch jeden lateralen Schwellerabschnitt und die mittig angeordnete Längsstruktur, d. h. dreifach, mechanisch gekoppelt, was mit einer hohen Stabilität der Bodenstruktur einhergeht. Abgesehen davon erlaubt die Längsstruktur ein steifes Anbinden von Komponenten des Fahrzeugs, beispielsweise ein Montieren eines Steuergeräts, beispielsweise eines Airbag-Steuergeräts, oder ein Verschrauben einer Traktionsbatterie. Die Traktionsbatterie kann dank der Längsstruktur an mehreren Stellen entlang der x-Richtung verschraubt werden. Dadurch kann eine Außenkontur der Traktionsbatterie flexibel gewählt werden.
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Erfindungsgemäß weist die Längsstruktur einen Durchlass auf, durch den sich das die Schwellerabschnitte verbindende durchgehend ausgebildete Querelement erstreckt. Das Querelement erstreckt sich ausgehend von einem ersten Schwellerabschnitt ununterbrochen zu einem zweiten Schwellerabschnitt. Mit anderen Worten ist das Querelement nicht aus einer Mehrzahl von separaten Teilen zusammengesetzt, die in der y-Richtung nebeneinander angeordnet sind.
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Insbesondere verbindet das Querelement gegenüberliegend angeordnete B-Säulen des Fahrzeugs. Das Querelement kann als ein Träger für einen Sitz des Fahrzeugs dienen, d. h. der Sitz des Fahrzeugs wird an dem Querelement befestigt.
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Der Durchlass ermöglicht dem Querelement ein Durchdringen der durchgehenden Längsstruktur, d. h. das Querelement unterbricht die Längsstruktur nicht. Auf diese Weise weist die Bodenstruktur eine hohe Steifigkeit auf gegenüber Kräften, die in einer x-y-Ebene auf die Bodenstruktur einwirken.
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Bevorzugt ist die Längsstruktur bezogen auf die y-Richtung mittig angeordnet und/oder separat von dem Mittenabschnitt ausgebildet. Die mittige Anordnung der Längsstruktur, welche auch als Y0 bezeichnet wird, lässt zwischen der Längsstruktur und jedem Schwellerabschnitt einen großen Bauraum frei. In dem freigelassenen Bauraum können Komponenten des Fahrzeugs, beispielsweise Belüftungsvorrichtungen, angeordnet werden, was einen großen Innenraum des Fahrzeugs ermöglicht. Die durchgehende Längsstruktur kann mit dem Mittenabschnitt in an sich bekannter Weise verbunden sein, beispielsweise verschweißt, verschraubt oder vernietet.
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Das Querelement kann eine trapezförmige Querschnittkontur aufweisen und/oder einteilig mit dem Mittenabschnitt ausgebildet sein. Dank der trapezförmigen Querschnittkontur weist das Querelement eine große Steifigkeit auf. Das Querelement kann einteilig mit dem Mittenabschnitt ausgebildet sein, beispielsweise in ein zu dem Mittenabschnitt gehörendes Bodenblech eingeprägt sein.
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Der Mittenabschnitt kann bezogen auf die y-Richtung zumindest im Wesentlichen flach ausgebildet sein. Mit anderen Worten erstreckt sich in der y-Richtung jeder streifenförmige Bereich des Mittenabschnitts gerade oder im Wesentlichen gerade, d. h. der Mittenabschnitt ist in der y-Richtung nicht oder höchstens kaum profiliert.
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Vorteilhaft umfasst die Bodenstruktur ein Verbindungselement, welches die Längsstruktur an den Hinterabschnitt koppelt, und/oder eine Strebe, welche sich zumindest im Wesentlichen in der x-Richtung erstreckt und sich ausgehend von dem Vorderabschnitt auf der Längsstruktur abstützt. Das Verbindungselement und die Strebe schließen oder stärken einen Lastpfad zwischen dem Vorderabschnitt und dem Hinterabschnitt. Zu der Bodenstruktur können eine Mehrzahl von Streben gehören, insbesondere zwei Streben.
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In einer Ausführungsform ist bezogen auf eine z-Richtung der Karosserie der Durchlass an einer Unterseite der Längsstruktur angeordnet und/oder als eine nach unten offene Ausnehmung ausgebildet. Auf diese Weise kann die Längsstruktur beim Montieren der Bodenstruktur einfach über dem Querelement positioniert und angeordnet werden.
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In noch einer Ausführungsform ist die Längsstruktur an einer Oberseite des Mittenabschnitts angeordnet. Wenn die Längsstruktur an der Oberseite des Mittenabschnitts angeordnet ist, kann der Mittenabschnitt an einer Unterseite flach ausgebildet sein. Der unterseitig flache Mittenabschnitt erleichtert beispielsweise ein Anordnen einer oberseitig flachen Traktionsbatterie an der Unterseite des Mittenabschnitts.
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Idealerweise umfasst die Längsstruktur eine Mehrzahl von Querelementen, die bezogen auf die x-Richtung zueinander beabstandet angeordnet sind. Die Mehrzahl von Querelementen versteift die Bodenstruktur weiter.
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Die Längsstruktur kann ein Längselement oder zwei in der y-Richtung zueinander beabstandet angeordnete und sich zueinander parallel erstreckende Längselemente umfassen. Zwei sich zueinander parallel erstreckende Längselemente können einen Kabelkanal für Kabel eines Bordnetzes des Fahrzeugs definieren. Ferner kann eine Traktionsbatterie zwischen den beiden Längselementen mit dem Mittenabschnitt oder mit jedem Längselement verschraubt werden.
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Vorteilhaft ist jedes Längselement als ein Profil mit einer zumindest im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnittkontur ausgebildet. Das Profil kann einen Flanschabschnitt zum Verbinden mit dem Mittenabschnitt aufweisen, insbesondere zwei Flanschabschnitte.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Karosserie für ein Fahrzeug mit einer Bodenstruktur. Die Bodenstruktur leistet einen wesentlichen Beitrag zu einer Stabilität der Karosserie.
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Erfindungsgemäß ist die Bodenstruktur als eine Bodenstruktur nach einer Ausführungsform der Erfindung ausgebildet. Dank der erfindungsgemäßen Bodenstruktur weist die Karosserie eine hohe Steifigkeit auf gegenüber Kräften, die in einer x-y-Ebene auf die Karosserie einwirken. Auf diese Weise ist eine Sicherheit des Fahrzeugs groß, insbesondere bei einer Kollision des Fahrzeugs.
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Noch ein Gegenstand der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einer Karosserie. Das Fahrzeug kann beispielsweise als ein Personenkraftwagen (Pkw) ausgebildet sein. Jeder Pkw umfasst eine Karosserie. Dank der großen Vielzahl von Personenkraftwagen bestehen zahlreiche und vielfältige Anwendungsmöglichkeiten für die Erfindung.
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Erfindungsgemäß ist die Karosserie als eine Karosserie nach einer Ausführungsform der Erfindung ausgebildet. Die erfindungsgemäße Karosserie ist steif gegenüber Biegungskräften und Torsionskräften, wodurch das Fahrzeug ein verbessertes NVH aufweist.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Bodenstruktur besteht darin, dass sie einfach zu fertigen ist und eine hohe Steifigkeit aufweist. Infolgedessen lässt die Bodenstruktur während einer Fahrt eines Fahrzeugs lediglich ein schwaches Schwingen der Karosserie und infolgedessen eine nur geringe Geräuschentwicklung zu. Außerdem erhöht die erfindungsgemäße Bodenstruktur eine Sicherheit des Fahrzeugs, insbesondere bei einer Kollision.
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Die Erfindung ist anhand einer Ausführungsform in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter beschrieben. Es zeigt:
- 1 in einer perspektivischen Teilansicht eine Bodenstruktur nach einer Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt in einer perspektivischen Teilansicht eine Bodenstruktur 1 nach einer Ausführungsform der Erfindung. Die Bodenstruktur gehört zu einer Karosserie nach einer Ausführungsform der Erfindung, die Karosserie gehört zu einem Fahrzeug nach einer Ausführungsform der Erfindung.
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Bodenstruktur 1 der Karosserie des Fahrzeugs umfasst einen Vorderabschnitt 10, einen Hinterabschnitt 11, und einen Mittenabschnitt 12. Der Mittenabschnitt 12 ist bezogen auf eine x-Richtung 2 der Karosserie zwischen dem Vorderabschnitt 10 und dem Hinterabschnitt 11 angeordnet und kann bezogen auf eine y-Richtung 3 der Karosserie zumindest im Wesentlichen flach ausgebildet sein.
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Ferner gehören zu der Bodenstruktur 1 an sich bekannte Schwellerabschnitte 13, die bezogen auf die y-Richtung 3 gegenüberliegend angeordnet sind, und ein sich in der y-Richtung 3 der Karosserie erstreckendes Querelement 14, das durchgehend ausgebildet ist und die Schwellerabschnitte 13 verbindet. Das Querelement 14 kann eine trapezförmige Querschnittkontur aufweisen und/oder einteilig mit dem Mittenabschnitt 12 ausgebildet sein. Idealerweise umfasst die Bodenstruktur 1 eine Mehrzahl von Querelementen 14, die bezogen auf die x-Richtung 2 zueinander beabstandet angeordnet sind.
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Weiterhin umfasst die Bodenstruktur 1 eine durchgehende Längsstruktur 15, die sich in der x-Richtung 2 erstreckt und den Vorderabschnitt 10 und den Hinterabschnitt 11 verbindet. Die Längsstruktur 15 weist einen Durchlass 150 auf, durch den sich das Querelement 14 erstreckt. Bezogen auf eine z-Richtung 4 der Karosserie kann der Durchlass 150 an einer Unterseite der Längsstruktur 15 angeordnet und/oder als eine nach unten offene Ausnehmung ausgebildet sein.
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Die Längsstruktur 15 kann bezogen auf die y-Richtung 3 mittig angeordnet und/oder separat von dem Mittenabschnitt 12 ausgebildet sein. Die Längsstruktur 15 ist bevorzugt an einer Oberseite des Mittenabschnitts 12 angeordnet. Die Längsstruktur 15 kann ein Längselement oder zwei in der y-Richtung 3 zueinander beabstandet angeordnete und sich zueinander parallel erstreckende Längselemente 151, 152 umfassen. Jedes Längselement 151, 152 ist vorteilhaft als ein Profil mit einer zumindest im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnittkontur ausgebildet.
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Zu der Bodenstruktur 1 können auch ein Verbindungselement 16, welches die Längsstruktur 15 an den Hinterabschnitt 11 koppelt, und/oder eine Strebe 17 gehören, welche sich zumindest im Wesentlichen in der x-Richtung 2 erstreckt und sich ausgehend von dem Vorderabschnitt 10 auf der Längsstruktur 15 abstützt. Bevorzugt umfasst die Bodenstruktur 1 zwei Streben 17, die mit der x-Richtung und mit der y-Richtung einen stumpfen Winkel bilden.
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BEZUGSZEICHENLISTE:
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- 1
- Bodenstruktur
- 10
- Vorderabschnitt
- 11
- Hinterabschnitt
- 12
- Mittenabschnitt
- 13
- Schwellerabschnitt
- 14
- Querelement
- 15
- Längsstruktur
- 150
- Durchlass
- 151
- Längselement
- 152
- Längselement
- 16
- Verbindungselement
- 17
- Strebe
- 2
- x-Richtung
- 3
- y-Richtung
- 4
- z-Richtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102020213950 A1 [0005]
- DE 102020214345 A1 [0005]
- US 20050211496 A1 [0005]
