DE19633908A1 - Bodengruppe für ein Fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bodengruppe für ein Fahrzeug nach den Ober­ begriffen der Ansprüche 1, 3 oder 9.

Die DE 23 36 213 C2 zeigt ein Fahrzeug mit einer symmetrisch aufgebauten Bo­ dengruppe, die im vorderen Fahrzeugbereich von zwei Längsträgern (Motorträgern) gebildet wird, die sich gabelförmig verzweigen. Der äußere Zinken der Gabel verläuft in einer horizontalen Ebene mit dem Motorträger und ist bis zu einem vorderen Türpfosten und dem Schwellerbereich weitergeführt. Der innere Zinken ist zur Fahrzeugmitte hin nach unten geneigt und geht in einen im Bereich der Fahrzeugmitte liegenden Tunnelträger über, der sich über den gesamten mittle­ ren Fahrzeugbereich erstreckt und an einem hinteren Querträger endet. Durch die gabelförmigen Motorträger wird eine verzweigte Einleitung der bei einem Fahr­ zeugcrash auftretenden Energie in die gesamte Bodengruppe und den Fahrzeug­ aufbau erreicht. Die Gefahr des Ausknickens der äußeren Zinken unter Längskräf­ ten ist gering, da sie in einer horizontalen Ebene mit den Motorträgern verlaufen und somit Abkröpfungen in einer zur Fahrbahn senkrechten Ebene fehlen, die einen Hebelarm für die Längskräfte darstellen würden.

Von Nachteil ist jedoch, daß die inneren Zinken zur Fahrzeugmitte hin nach unten geneigt verlaufen, mit der Gefahr des Ausknickens der Träger in diesem Bereich.

Der DE-C2 sind keine näheren Angaben zur Verbindungstechnik und Herstellung der Bodengruppe zu entnehmen, mit Ausnahme eines Hinweises, daß eine Profil­ hälfte der Träger von Wandungen des Aufbaus gebildet werden kann. Insbeson­ dere fehlen Angaben zur Herstellung einer Bodengruppe in Profilbauweise.

Der große seitliche Versatz zwischen den mittigen Tunnelträgern und den hinteren Längsträgern führt zu einer starken Durchbiegung des hinteren Querträgers, so­ bald Längskräfte in die Bodengruppe des Fahrzeugs eingeleitet werden. Deshalb ist der Querträger entsprechend steif auszugestalten, mit Nachteilen hinsichtlich des Gewichtes und der Herstellkosten.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der oben angeführten Nachteile die bekannte Bodengruppe weiterzubilden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 3 oder 9 jeweils für sich oder in Kombination gelöst.

Aus Gründen einer vereinfachten und anschaulichen Darstellung werden die vor­ deren Längsträger der erfindungsgemäßen Bodengruppe nachfolgend als Motor­ träger bezeichnet. Der Gegenstand der Anmeldung erstreckt sich jedoch selbst­ verständlich auch auf solche vordere Längsträger, die keinen Motor tragen. Natür­ lich sind gabelförmige hintere Längsträger (mit oder ohne Motor) in analoger Weise ebenso eingeschlossen. Die gewählten Bezeichnungen "Motorträger" und "vorderer" bzw. "hinterer" Träger stellen also keine Einschränkung hinsichtlich der Position und Funktion von Trägern einer erfindungsgemäßen Bodengruppe dar.

Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, daß bei einer gattungsgemäßen Bodengruppe Längskräfte (in und entgegen der Fahrtrichtung) zu über 60% über die Tunnelträger geführt werden. Aus diesem Grund ist es von entscheidender Bedeutung, daß gerade der Lastpfad in der Fahrzeugmitte möglichst in einer hori­ zontalen Ebene verläuft. Dies wird durch die erfindungsgemäße Bodengruppe nach Anspruch 1 erreicht, die einen durchgängigen und ebenen Kraftpfad bereit­ stellt, bei dem der Mitteltunnel die Last exakt horizontal bis hinter die Fahrgastzelle führt. Wird der Kraftpfad durch einen hinteren Querträger und hintere Längsträger in derselben horizontalen Ebene fortgesetzt, ergibt sich ein über die gesamte Fahr­ zeuglänge reichender, durchgehender ebener Kraftpfad. Durch die ebene Struktur vereinfacht sich zudem die Herstellung der erfindungsgemäßen Bodengruppe, da die Träger nur zweidimensional gebogen werden müssen.

Die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 ermöglicht - auch bei Fahrzeu­ gen mit hochliegenden Motorträgern - die Übertragung von Längskräften in einer horizontalen Ebene. Durch die an sich vom Konzeptfahrzeug "Just 412" der Anmel­ derin (siehe auch deutsche Patentanmeldung 195 38 456.3) bekannte Hochlage des Tunnelträgers ergibt zudem eine hohe Biegesteifigkeit gegenüber Vertikalkräf­ ten im Bereich zwischen den Türpfosten eines Fahrzeugs. Dies ist vor allem für oben offene Fahrzeuge von Bedeutung. Durch den oder die hochgesetzten Tun­ nelträger ergeben sich zudem neuartige Gestaltungsmöglichkeiten für das Styling des Fahrzeuginnenraums.

Anspruch 3 zeigt eine vorteilhafte Lösung für den Aufbau einer Bodengruppe mit Trägern aus Profilen, insbesondere Strangprofilen aus Leichtmetall, auf. Sowohl die Motor- als auch die Tunnelträger können durch einfache, zweidimensionale Biegung hergestellt werden, da beide Träger in einer horizontalen Ebene verlaufen und z. B. S-förmig oder einfach gekrümmt sind. Durch den Spalt zwischen dem Ende des Tunnelträgers und der der Fahrzeugmitte zugewandten Begrenzungs­ wand des Motorträgers kann in einfacher Weise ein Ausgleich von Maßtoleranzen, vor allem in Längsrichtung des Fahrzeuges, erfolgen, wodurch die Fertigung der erfindungsgemäßen Bodengruppe vereinfacht wird. Die Verbindung zwischen Motor- und Tunnelträger erfolgt mittelbar über ein Verbindungsblech, das beide Träger überlappt und damit zusätzlich versteift. Das Verbindungsblech wird mit den beiden Trägern vorzugsweise verschweißt.

Anspruch 4 beschreibt eine mögliche Ausführungsform eines derartigen Verbin­ dungsbleches, das als "Schuh" ausgeführt ist, der die beiden Träger in zwei senk­ recht zueinander stehenden Ebenen überlappt. Durch die Überlappung ergibt sich eine große Verbindungsfläche. Das Verbindungsblech kann in einfacher Weise durch ebenes Beschneiden und Abkanten hergestellt werden.

Durch die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 5 wird der gerade Verlauf des Motorträgers vor seiner Abbiegung in Richtung des Schwellers vom Verbin­ dungsblech fortgeführt, wodurch ein Ausknicken des Motorträgers im Crashfall wir­ kungsvoll verhindert wird.

Verbindungsbleche in Form eines Knotenbleches zwischen den beiden Trägern (Anspruch 6) bzw. eines Bodenbleches unterhalb oder oberhalb der beiden Träger (Anspruch 7) bewirken eine weitere Versteifung der Verbindungsstelle. Die Verbin­ dungsbleche werden vor allem auf Zug beansprucht und verhindern eine Aufsprei­ zung der Gabelung unter Last. Sie sind bevorzugt horizontal, das heißt parallel zu der von Motor- und Tunnelträger aufgespannten Ebene, angeordnet.

Die Abkantung des Verbindungsblechs (Anspruch 8) bewirkt eine Materialanhäu­ fung in dessen hochbelastetem Randbereich. Neben der hierdurch erzielten Ver­ steifung wird außerdem die Widerstandsfähigkeit des Blechs gegen Einreißen er­ höht.

Die im Bereich der Fahrzeugmitte verlaufenden Tunnelträger enden an der Vorder­ seite eines hinteren Querträgers, an dessen Rückseite fahrzeugaußenseitig hintere Längsträger angreifen. Durch den konstruktionsbedingten seitlichen Versatz zwi­ schen dem Tunnelträger und dem hinteren Längsträger ergibt sich, wie aus dem Stand der Technik bekannt, eine hohe Belastung des Querträgers gegenüber Durchbiegung. Dies wird erfindungsgemäß durch ein flächiges Bauteil, das den Raum zwischen Querträger und hinteren Längsträgern aussteift, verhindert (Anspruch 9). Bevorzugt wird das flächige Bauteil zwischen die Träger eingesetzt; möglich ist jedoch auch die Anordnung unterhalb oder oberhalb der Träger. Das flächige Bauteil kann über einen großen Teil seines Umfangs mit den Trägern ver­ bunden werden. Durch die Doppelfunktion (Begrenzung eines Karosserieab­ schnitts und gleichzeitig versteifendes Tragelement) ergibt sich eine kompakte, gewichtssparende Bauweise.

Durch die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 10 wird der Querträger außerhalb desjenigen Bereichs, der nicht durch das flächige Bauteil gestützt wird, in der Richtung abgebogen, in der bei einem Heckaufprall Kräfte in die Boden­ gruppe eingeleitet werden. Damit wird ein Abknicken des Querträgers an seinen Endbereichen wirkungsvoll verhindert.

Eine hohe Steifigkeit des flächigen Bauteils wird z. B. durch die doppelwandige Ausführung gemäß Anspruch 11 erreicht. Beispielsweise kann das flächige Bauteil in Sandwichbauweise mit einer oberen und unteren Platte und dazwischenliegen­ der Abstandsschicht (Wabenstruktur, Aluminiumschaum, etc.) hergestellt werden. Das flächige Bauteil bildet beispielsweise einen Kofferraumboden oder den Boden zwischen Kraftstofftank und Hinterachse.

Darüber hinaus kann auch ein räumliches Gebilde wie zum Beispiel ein Kraftstoff­ tank zur Aussteifung des Trägerverbundes aus Querträger und hinteren Längsträ­ gern eingesetzt werden.

Bei einem Heckaufprall werden in das flächige Bauteil über seiner Längser­ streckung in Fahrtrichtung zunehmende Kräfte eingeleitet. Gemäß Anspruch 12 nimmt daher die Steifigkeit des flächigen Bauteils in Kraftrichtung zu, wodurch bei geringem Gewicht eine optimale "Steifigkeitsverteilung" erreicht wird.

Die unterschiedliche Steifigkeit des flächigen Bauteils kann besonders einfach und kostengünstig mit einem Strangprofil nach Anspruch 13 erreicht werden.

Ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend in der Zeichnung dargestellt und näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Hälfte einer erfindungsgemäßen Bodengruppe in der Draufsicht,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht von schräg oben auf den Bereich der Verbin­ dung zwischen dem Motor- und Tunnelträger und

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende perspektivische Ansicht von schräg unten.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Bodengruppe 1 in der Gesamtansicht. Darge­ stellt ist, mit Ausnahme von Teilen des Heckbereiches, nur eine der symmetrisch zur Fahrzeuglängsachse 2 ausgebildeten Hälften der Bodengruppe 1. Die Fahrt­ richtung ist mit dem Pfeil FR gekennzeichnet.

Die Bodengruppe 1 weist je Fahrzeugseite in ihrem vorderen Abschnitt einen Mo­ torträger 3 auf, der in seiner vorderen Hälfte geradlinig verläuft und in seiner hinte­ ren Hälfte S-förmig nach außen in Richtung eines Schwellers 4 gebogen ist. Im Bereich des S-Schlages des Motorträgers ist ein Tunnelträger 5 an den Motorträger 3 angebunden. Der Tunnelträger 5 erstreckt sich über den gesamten mittleren Fahrzeugbereich bis hin zu einem hinteren Querträger 6, an den sich hintere Längsträger 9 anschließen. Der Bereich zwischen den hinteren Längsträgern 9 und dem hinteren Querträger 6 ist mit einer Bodenplatte 10 versehen.

Der Schweller 4 erstreckt sich in Fortsetzung des Motorträgers 3 bis zum Querträ­ ger 6. Er setzt sich aus einem inneren Hohlprofil 7 und einem äußeren Schalen­ bauteil 8 zusammen. Die nicht dargestellten vertikalen Pfosten der Karosserie wer­ den außenseitig an das Hohlprofil 7 angeschweißt, wobei anschließend das mit entsprechenden Aussparungen versehene Schalenbauteil 8 als weitere Tragkam­ mer außenseitig auf das Hohlprofil 7 aufgesetzt wird.

Der Tunnelträger 5 grenzt nicht direkt an den Motorträger 3 an, sondern ist mit Ab­ stand zu diesem angeordnet. Hierdurch können Maßtoleranzen in der Boden­ gruppe 1 ausgeglichen werden. Die Verbindung zwischen den beiden Trägern 3 und 5 erfolgt mittelbar über ein Verbindungsblech 11, das seinerseits mit den bei­ den Trägern 3 und 5 verschweißt wird. Ein Dreiecksblech 12 sowie ein Bodenblech 13 versteifen die Verbindung zusätzlich.

Die Fig. 2 und 3 zeigen die Verbindung zwischen Motor- und Tunnelträger 3 bzw. 5 näher. Beide Träger 3 und 5 sind als Hohlprofile aus Aluminium im Strangpreßver­ fahren hergestellt und zweidimensional gebogen. Das Verbindungsblech 11 ist in einen horizontalen Abschnitt 14 und einen vertikalen Abschnitt 15 unterteilt. Der Übergang zwischen den beiden Abschnitten 14 und 15 verläuft in Verlängerung der vorderen Hälfte des Motorträgers 3. Der vertikale Abschnitt 15 setzt damit zwi­ schen den Innenseiten 25 und 26 von Motor- bzw. Tunnelträger 3 bzw. 5 die gerade Linie des Motorträgers 3 fort und verhindert im Bereich des S-Schlages des Motorträgers 3 ein Ausknicken unter Last. Außenseitig ist der Abschnitt 14 ent­ sprechend dem Verlauf des Motorträgers 3 S-förmig beschnitten. Der vertikale Ab­ schnitt 15 übergreift die gesamte Höhe von Motor- und Tunnelträger 3 bzw. 5. Das Verbindungsblech 11 ist über horizontale und vertikale Schweißnähe 16 bzw. 17 mit den beiden Trägern 3 bzw. 5 verbunden. Zusätzlich ist das Verbindungsblech 11 über einen Flansch 18 mit dem Bodenblech 13 verschweißt.

Das Dreiecksblech 12, das zwischen die beiden Träger 3 und 5 eingesetzt und mit diesen verschweißt ist, versteift die Gabelung zwischen Motor- und Tunnelträger 3 bzw. 5 weiter. Die Abkantung 20 an der Rückseite des Bleches 12 verleiht diesem eine höhere Steifigkeit. Außerdem schließt sich an die Abkantung unmittelbar nach oben die Stirnwand des Fahrzeugs an. Auch das Verbindungsblech 11 ist mit einer versteifenden Abkantung 19 versehen.

An die Unterseite von Motor- und Tunnelträger 3 bzw. 5 ist das Bodenblech 13 angesetzt. Es folgt in seiner Kontur dem Verlauf der beiden Träger 3 und 5. Eine Abschrägung 21 erzeugt eine Stufe zwischen einem vorderen und einem hinteren Bodenblechbereich 22 bzw. 23. In Verbindung mit den Seitenwänden 24 ergibt sich für das Bodenblech 13 eine wannenförmige Gestalt.

Die erfindungsgemäße Bodengruppe 1 setzt sich mit Ausnahme des Schwellers 4 nur aus solchen Trägern zusammen, die in einer im wesentlichen horizontalen Ebene liegen. Motorträger 3, Tunnelträger 5, Querträger 6, hintere Längsträger 9 und Bodenplatte 10 bilden einen sich über die gesamte Fahrzeuglänge er­ streckenden ebenen Kraftpfad, der bei Einleitung von Längskräften, z. B. bei einem Fahrzeugcrash, eine optimale Kraftweiterleitung ermöglicht. Da kein Höhen­ versatz innerhalb dieses Kraftpfades vorliegt, ist die Gefahr eines Ausknickens der Träger minimiert. Die Verbindungsbleche 11,12 und 13 verhindern eine Aufsprei­ zung des Motor- und Tunnelträger 3 bzw. 5 unter Last. Die Bodenplatte 10 schafft einen steifen Verbund zwischen den hinteren Längsträgern 9 und dem Querträger 6, so daß der seitliche Versatz zwischen Tunnel- und Längsträgern 5 bzw. 9 aus­ reichend steif überbrückt wird. Durch die bewußt möglichst weit heraufgesetzten Tunnelträger 5 wird zudem eine hohe Biegesteifigkeit der Bodengruppe 1 gegen­ über Durchbiegung in vertikaler Richtung erzeugt.

Die Bodenplatte 10 wird von einem Strangprofil gebildet, dessen Herstellrichtung 29 senkrecht zur Fahrzeuglängsrichtung 2 verläuft. Hierdurch wird auf besonders einfache Weise eine in Fahrtrichtung FR zunehmende Steifigkeit der Bodenplatte 10 erreicht. Die Bodenplatte 10 besteht in ihrem hinteren Bereich aus einer einfa­ chen Platte 30, während sie als doppelwandiges Hohlprofil 31 mit innenliegenden Zwischenwänden 32 (strichliert dargestellt) an den Querträger 6 angrenzt. Der Übergang zwischen den Bereichen 30 und 31 erfolgt über Schrägflächen 33.

Der Querträger 6 ist in seinen seitlich außerhalb der hinteren Längsträger 9 liegen­ den Bereichen 27 S-förmig nach vorne in Richtung der Schweller 8 abgebogen. Durch diese Ausrichtung liegen die Bereiche 27 zumindest mit einer Komponente in Richtung der bei einem Heckaufprall auftretenden Kräfte und werden hierdurch weniger stark beansprucht als der mittige Bereich 28 des Querträgers 6, der durch die Bodenplatte 10 entsprechend ausgesteift ist. Die Pfeile 34 verdeutlichen den Kraftverlauf und die Kräfteverteilung bei einem Heckaufprall.

Claims (13)

1. Bodengruppe für ein Fahrzeug, mit vorderen Längsträgern (Motorträgern) sowie Längsträgern im mittleren Bereich des Fahrzeugs, die einerseits von an der Fahrzeugaußenseite verlaufenden Schwellern und andererseits von wenigstens einem, im Bereich der Fahrzeugmitte verlaufenden Tunnelträger gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß Motorträger (3) und Tunnelträger (5) im we­ sentlichen in einer etwa horizontalen Ebene angeordnet sind.

2. Bodengruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tunnelträger (5) oberhalb des Schwellers (4) angeordnet ist.

3. Bodengruppe für ein Fahrzeug, die je Fahrzeugseite einen in Fahrzeug­ längsrichtung verlaufenden Motorträger aufweist, der gabelförmig in einen an der Fahrzeugaußenseite verlaufenden Schweller und einen im Bereich der Fahrzeugmitte verlaufenden Tunnelträger übergeht, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorträger (3) nach außen in Richtung des Schwellers (4) gebogen ist und sich bis zum Schweller (4) fortsetzt, während der Tunnelträger (5) als separates Bauteil von der Fahrzeugmitte ausgehend nach außen zum Motorträger (3) hin gebogen ist, wobei der Tunnelträger (5) mit Abstand seitlich des Motorträgers (3) endet und Motor- und Tunnelträger (3 bzw. 5) mittelbar über wenigstens ein Verbindungs­ blech (11, 12, 13) miteinander verbunden sind.

4. Bodengruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsblech (11) aus einem ersten und einem zweiten Abschnitt (14 bzw. 15) besteht, wobei der erste Ab­ schnitt (14) etwa horizontal verläuft und die Ober- oder Unterseite des Mo­ tor- und Tunnelträgers (3 bzw. 5) überlappt, während sich der zweite Ab­ schnitt (15) etwa vertikal erstreckt und einen wesentlichen Teil der Höhen­ erstreckung von Motor- und Tunnelträger (3 bzw. 5) überdeckt.

5. Bodengruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsblech (11) im Bereich der Biegung des Motorträgers (3) angeordnet ist und mit seinem vertikalen Ab­ schnitt (15) die Innenwand (25) des Motorträgers bis zur Innenwand (26) des Tunnelträgers (5) fortsetzt.

6. Bodengruppe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein weiteres, etwa dreieckförmi­ ges Verbindungsblech (12) innenseitig in die Gabelung zwischen Motor- und Tunnelträger (3 bzw. 5) eingesetzt ist.

7. Bodengruppe nach einem der Ansprüche 3 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein weiteres Verbindungsblech in Form eines Bodenbleches (13) vorgesehen ist, das Motor- und Tunnelträger (3 bzw. 5) unterseitig oder oberseitig miteinander verbindet.

8. Bodengruppe nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Verbindungsblech (11, 12) an seinem der Gabelung abgewandten Endabschnitt mit einer versteifenden Abkantung (19, 20) versehen ist.

9. Bodengruppe für ein Fahrzeug, mit Längsträgern im mittleren Bereich des Fahrzeugs, die an einen Querträger angrenzen, an den sich fahrzeug­ außenseitig angeordnete hintere Längsträger anschließen, dadurch gekennzeichnet, daß ein flächiges Bauteil (10) vorgesehen ist, das in einer im wesentlichen horizontalen Ebene angeordnet ist und den Quer­ träger (6) und die hinteren Längsträgern (9) miteinander verbindet.

10. Bodengruppe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Querträger (6) in den Bereichen (27) außerhalb der Verbindung mit dem flächigen Bauteil (10) in Richtung der an der Fahrzeugaußenseite verlaufenden Schweller (4) abgebogen ist.

11. Bodengruppe nach Anspruch 9 und/oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das flächige Bauteil als doppelwandiger Fahrzeugboden (10) ausgeführt ist.

12. Bodengruppe nach einem der Ansprüche 9 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß die Steifigkeit des flächigen Bauteils (10) in Fahrtrichtung (FR) zunimmt.

13. Bodengruppe nach einem der Ansprüche 9 bis 12 dadurch gekennzeichnet, daß das flächige Bauteil (10) von einem Strang­ profil gebildet wird, dessen Herstellrichtung (29) quer zur Fahrtrichtung (FR) verläuft.