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Dokumentenidentifikation DE102004036403A1 16.03.2006
Titel Bodenmittelteil für eine Fahrzeugtragstruktur
Anmelder Volkswagen AG, 38440 Wolfsburg, DE
Erfinder Koschorrek, Ralf, 38302 Wolfenbüttel, DE;
Crull, Sven, 38106 Braunschweig, DE;
Krusche, Thomas, 38102 Braunschweig, DE;
Lorenz, Heinrich, 38448 Wolfsburg, DE
Vertreter Anwaltskanzlei Gulde Hengelhaupt Ziebig & Schneider, 10179 Berlin
DE-Anmeldedatum 23.07.2004
DE-Aktenzeichen 102004036403
Offenlegungstag 16.03.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.03.2006
IPC-Hauptklasse B62D 25/20(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Bodenmittelteil (10) aus Schweller (36), Sitzschienen (26), Querträger (18), Unterboden (20) für eine Fahrzeugtragstruktur.
Es ist vorgesehen, dass ein Doppelbodenkonzept verwendet wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Bodenmittelteil für eine Fahrzeugtragstruktur mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.

Es ist bekannt, Tragwerksstrukturen für Personenkraftwagen in einer differentiellen Schalenbauweise aus Stahlblech zu fertigen. Die Karosserie bildet ein selbst tragendes, räumliches Tragwerk aus unterschiedlichen, meist offenen Profil- sowie Flächenelementen. Diese Elemente sind punktuell beziehungsweise linienförmig mit Hilfe von Fügeverfahren, zum Beispiel Schweißen oder Kleben, stoffschlüssig verbunden.

Eine Verbesserung der Struktursteifigkeit erfordert zwangsläufig den Übergang von offenen zu geschlossenen Profilen.

Neue funktionelle Anforderungen, zum Beispiel aus dem Bereich Akustik, die Berücksichtigung von umweltschonenden Aspekten und die allgemeine Zunahme von Komfort erhöhenden Maßnahmen führen zu einer allgemeinen Zunahme des Fahrzeuggewichtes, welche durch die bekannte Entwicklungsmethodik nicht ausreichend berücksichtigt wird.

Insgesamt ergeben sich aus dem allgemeinen Stand der Technik Nachteile wie die zu geringe Steifigkeit der Rahmenstrukturen bezogen auf deren Gewicht, eine zu hohe Bauteileanzahl im Bodenmittelteil von Personenkraftfahrzeugen, eine große Anzahl von Verbindungsstellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bodenmittelteil für eine Fahrzeugtragstruktur zu entwickeln, welches eine Funktions- und Bauteilintegration bei gleichzeitiger Verbesserung der Steifigkeit der Anordnung gewährleistet.

Dadurch, dass für das Bodenmittelteil ein Doppelbodenkonzept verwendet ist, werden eine verbesserte statische Biege- und Torsionssteifigkeit bei einem gleichzeitig niedrigerem Flächengewicht gegenüber herkömmlichen Bauweisen, eine verringerte Bauteileanzahl, eine Funktionsintegration von Medienspeichern, -leistungen, eine zusätzliche Deformationszone im Schweller sowie eine Kostenreduktion erreicht.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 den prinzipiellen Aufbau eines Bodenmittelteils nach der Erfindung in Explosionsdarstellung;

2 eine schematische Schnittdarstellung des Bodenmittelteils nach der 1 und

3 ein Bodenmittelteil nach dem bekannten Stand der Technik im Vergleich mit dem Bodenmittelteil nach 2.

Die 1 zeigt den Aufbau eines Bodenmittelteils 10 nach der Erfindung in einer Explosionsdarstellung.

Das Bodenmittelteil 10 besteht im Wesentlichen aus nur sieben Bauteilen und ist in einer Aluminium-Hybridbauweise ausgeführt. Es werden Profile aus Knetlegierungen und ein Querträger aus einer Gusslegierung verwendet.

Aus der Explosionsdarstellung der 1 sind der räumliche Zusammenhang der Bauteile Unterboden 20, Schwellerprofile 16, Querträger 18, Sitzschienenprofile 14 und Bodenelement 12 sowie die Lage eines Klimagerätes 22 und eines Tankes 24 im Zwischenraum von Unterboden 20 und Bodenelement 12 ersichtlich.

Es wurde ein Doppelbodenkonzept verwendet, um im Zwischenraum schwerere Fahrzeugkomponenten, wie zum Beispiel die Heizungs- und Belüftungsanlage 22 (Klimagerät), unterzubringen. Dadurch wird im Bereich der vorderen Spritzwand zusätzlicher Bauraum gewonnen, welcher für Maßnahmen zur Steigerung der passiven Sicherheit zur Verfügung steht (nicht dargestellt).

Bei der Umsetzung des Doppelbodenkonzeptes wurden die Vorteile der Schalenbauweise wie komplexe Geometrien, Leichtbaupotenzial bezogen auf die Steifigkeit mit den Vorteilen der Rahmenbauweise wie kostengünstige Halbzeuge, komplexe Querschnittsgeometrien geschlossener Profile miteinander verbunden, ohne deren Nachteile einzubeziehen. Diese Umsetzung ist durch die Verwendung von nahezu flachen, fast „schalenartigen" Hohlprofilen erfolgt.

In die Bauteile des Bodenmittelteils 10 sind verschiedene Funktionen, wie Funktionen zur Medienspeicherung und Medienführung, unter anderem für die Klimatisierung sowie die Aufgabe der Sitzschienen 26 und eine verbesserte Energieaufnahme im Schwellerbereich für einen eventuellen Seitencrash integriert.

Der Schweller 16 ist in sich geschlossen und besteht aus nur einem Bauteil.

In den 2 und 3 ist der Vergleich zwischen einer herkömmlichen Ausführung eines Bodenmittelteils in der bekannten Schalenbauweise (3) und in der Bauweise nach der Erfindung (Al-Hybridbauweise) in Schnittdarstellungen gezeigt.

Der Vergleich zeigt die verringerte Bauteileanzahl nach der vorgeschlagenen Bauweise. Die Möglichkeit der Versteifung der Konstruktion in Querrichtung ist konsequenter genutzt. Die Geometrie der Verbindungsstellen zur Sitzschiene 26 ist in das Profil teilweise integriert und hinsichtlich der Verbindungstechnik optimiert.

Im Gegensatz zur konventionellen Gestaltung der Sitzschiene 26 (3), welche unabhängig vom verwendeten Sitzsystem auf einem Bodenblech 28 befestigt wird, tritt nach der vorgeschlagenen Al-Hybridbauweise anstelle eines versickten Bodenbleches 28 ein flaches, in sich versteiftes Hohlprofil für Sitzschiene 26 und Bodenblech 20 (2). Die beiden Sitzschienen 26 sind über ein weiteres Hohlkammerprofil, welches das Bodenelement 12 bildet, miteinander verbunden.

Im Gegensatz dazu wird bei der konventionellen Bauweise (3) ein Hutprofil 32 quer auf dem Bodenblech 28 befestigt, auf dem die Aufnahme Sitzbefestigung Schweller 30 mit weiteren Schalenbauteilen wie ein Montageblech Schweller 34 für einen dreiteiligen Schweller 36, Verstärkung Tunnel 38, Aufnahme Sitzbefestigung Tunnel 40 verbunden wird.

Die Querversteifung des Bodenmittelteils 10 nach den 1 und 2 erfolgt neben den Hohlprofilen auch über den Querträger 18 (in der 2 nicht dargestellt), welcher gleichzeitig Aufnahme und Träger für die Klimaanlage 22 ist. Die Belüftungseinheit ist im Boden angeordnet, um den Schwerpunkt leicht nach unten und hinten zu verschieben. In dem freien Bauraum hinter dem Querträger 18 ist der Tank 24 platziert. Durch die Verlagerung des Tanks 24 in den Unterboden 20 wird der Schwerpunkt ebenfalls nach unten und in Richtung Fahrzeugmitte verlagert.

Ein wesentlicher Vorteil des Bodenmittelteils 10 nach der Erfindung besteht in der verbesserten statischen Biege- und Torsionssteifigkeit bei einem gleichzeitig niedrigeren Flächengewicht gegenüber herkömmlichen Bauweisen. Erreicht wird dieser Vorteil unter anderem durch die Verwendung von geschlossenen Hohlkammerprofilen für die Sitzschienen 26 und das Bodenelement 12. Der Unterboden 20 kann zusätzlich durch eine feste Verbindung mittragend ausgeführt sein. Es wird eine verbesserte Energieaufnahme im Schwellerbereich bei einem Seitencrash erreicht.

Durch die Wahl einer Schwellerhöhe von zirka 200 mm ist auch eine vergleichsweise konventionelle Sitzposition für den Fahrer trotz des Doppelbodenkonzeptes gewährleistet.

10Bodenmittelteil 12Bodenelement 14Sitzschienenprofil 16Schwellerprofil 18Querträger 20Unterboden 22Klimagerät 24Tank 26Sitzschiene 28Bodenblech vorn 30Aufnahme Sitzbefestigung Schweller 32Sitzquerträger links (Hutprofil) 34Montageblech Schweller 36dreiteiliger Schweller 38Verstärkung Tunnel 40Aufnahme Sitzbefestigung Tunnel

Anspruch[de]
  1. Bodenmittelteil (10) aus Schweller (36), Sitzschienen (26), Querträger (18), Unterboden (20) für eine Fahrzeugtragstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass ein Doppelbodenkonzept verwendet ist.
  2. Bodenmittelteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Doppelboden aus nahezu flachen, schalenartigen Hohlprofilen (12, 14, 16, 18, 20) aufgebaut ist.
  3. Bodenmittelteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau des Doppelbodens in einer Aluminium-Hybridbauweise erfolgt.
  4. Bodenmittelteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schwellerprofilen (16) der Unterboden (20) und auf den Schwellerprofilen (16) der Querträger (18) angeordnet sind, auf dem Sitzschienenprofile (14) und ein Bodenelement (12) befestigt sind.
  5. Bodenmittelteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Unterboden (20) und dem Bodenelement (12) ein Klimagerät (22) und ein Tank (24) angeordnet sind.
  6. Bodenmittelteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellerprofile (16) in sich geschlossen aus nur einem Bauteil bestehen.
  7. Bodenmittelteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterboden (20) durch ein flaches, in sich versteiftes Hohlprofil für die Sitzschiene (26) und das Bodenblech (28) gebildet ist, wobei die Verbindungsstellen zur Sitzschiene (26) darin integriert sind.
  8. Bodenmittelteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sitzschienen (26) über das als Hohlkammerprofil ausgebildete Bodenelement (12) miteinander verbunden sind.
  9. Bodenmittelteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querversteifung durch die Hohlprofile von Bodenelement (12) und Bodenblech (20) sowie über den Querträger (18) erfolgt, welcher gleichzeitig eine Aufnahme und einen Träger für die Heizung und Klimatisierungseinheit (22) bildet.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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