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Dokumentenidentifikation DE102006015872A1 18.10.2007
Titel Kraftfahrzeug mit Querversteifung für die Bodenstruktur
Anmelder GM Global Technology Operations, Inc., Detroit, Mich., US
Erfinder Enderich, Thomas, 65510 Hünstetten, DE;
Klimek, Stanislaw, 60433 Frankfurt, DE
Vertreter Strauß, P., Dipl.-Phys.Univ. MA, Pat.-Anw., 65191 Wiesbaden
DE-Anmeldedatum 05.04.2006
DE-Aktenzeichen 102006015872
Offenlegungstag 18.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.10.2007
IPC-Hauptklasse B62D 25/20(2006.01)A, F, I, 20060405, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, dessen Bodenstruktur (1) einen linken und rechten Schweller sowie eine mit der Bodenstruktur verbindbare Querversteifung (4) besitzt, wobei die Querversteifung umfasst:
a) ein erstes Verbindungselement (6), das am linken Schweller (2) befestigt ist, und ein zweites Verbindungselement (7), das am rechten Schweller (3) befestigt ist,
b) mindestens ein zwischen den beiden Verbindungselementen angeordnetes Querversteifungselement (8, 15, 16, 17, 18) mit einem wellenartigen Profil, dessen Wellenberg (9) quer zur Fahrzeuglängsrichtung (P) ausgerichtet ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Bodenstruktur, die einen linken und rechten Schweller sowie eine Querversteifung umfasst.

Bei der Entwicklung neuer Kraftfahrzeuge, insbesondere Pkws, ist die Sicherheit der Fahrzeuginsassen ein wichtiger Aspekt. Zum Schutz der Fahrzeuginsassen muss zudem ein Fahrzeug vor der Zulassung in den verschiedenen Ländern Kollisions- bzw. Crashtests bestehen. Hierzu gehören unter anderem ein Seitenaufpralltest nach EuroNCAP (European New Car Assessment Programme) mit einer deformierbaren Barriere für den oberen Karosseriebereich und ein Seitenaufpralltest nach EuroNCAP mit einem starren Pfahl für den unteren Karosseriebereich. Diese Tests werden weiterentwickelt und die zu erfüllenden Kriterien werden zunehmend strenger.

Die DE 43 26 270 A1 beschreibt ein Kraftfahrzeug mit einer Bodenstruktur, die gegenüber Seitenaufprallbelastungen eine ausreichende Steifigkeit aufweisen soll. Die Bodenstruktur besitzt quer zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Versteifungsträger.

Es ist eine Aufgabe einer Ausführungsform der Erfindung, ein Kraftfahrzeug mit einer Bodenstruktur bereitzustellen, bei dem es bei einem Seitenaufprall zu geringen Intrusionen kommt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen werden durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche wiedergegeben.

Eine erste Ausführungsform des Kraftfahrzeugs besitzt eine Bodenstruktur mit einem linken Schweller, einem rechten Schweller sowie eine mit der Bodenstruktur verbindbare Querversteifung. Die Querversteifung umfasst mindestens zwei Verbindungselemente, nämlich ein erstes Verbindungselement, das am linken Schweller befestigt ist, und ein zweites Verbindungselement, das am rechten Schweller befestigt ist. Weiterhin besitzt die Querversteifung mindestens ein zwischen den beiden Verbindungselementen angeordnetes Querversteifungselement mit einem wellenartigen Profil. Hierbei ist das Profil bzw. sind die Wellenberge des Profils quer zur Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet.

Computersimulationen von Seitenaufpralltests nach EuroNCAP mit einem starren Pfahl zeigen, dass die Querversteifungselemente mit wellenartigem Profil im Vergleich zu anderen Profilen einen besonders guten Seitenaufprallschutz, d.h. geringe Intrusionen in den Fahrgastraum, gewährleisten. Mit dieser Bodenstruktur lassen sich die zukünftig schärferen Bedingungen nach EuroNCAP hinsichtlich eines Seitenaufprallschutzes leichter einhalten.

In einer weiteren Ausführungsform sind für die Querversteifung mehrere parallel zueinander angeordnete Querversteifungselemente vorgesehen. Die eine Einheit bildenden Querversteifungselemente sind insofern segmentiert. Durch die Segmentierung der Querversteifung ist es möglich, das Profil mit unterschiedlichen Blechstärken auszustatten. So können für stärker belastete Bereiche, z.B. die Befestigungsbereiche der Fahrzeugsitze, größere Blechstärken gewählt werden.

In einer Ausführungsform des Kraftfahrzeugs stützt sich die Querversteifung am Tunnel der Bodenstruktur ab. Dies kann dadurch geschehen, dass die Querversteifungselemente direkt mit dem Tunnel verschweißt sind. Diese Variante ist in der Regel dann ausreichend, wenn der Tunnel konstruktiv so ausgelegt ist, dass er der Bodenstruktur für den Fall eines Seitenaufpralls eine hinreichende Steifigkeit verleiht.

Ferner kennt eine Ausführungsform des Kraftfahrzeugs eine Querversteifung, die ein im Tunnelbereich angeordnetes Tunnelelement besitzt, wobei die Kontur des Tunnelelements an die Kontur des Tunnels angepasst ist und wobei die Querversteifungselemente auf beiden Seiten des Tunnelelements mit diesem befestigt sind. Das Tunnelelement, das sich am Tunnel abstützen und an diesem befestigt sein kann, verleiht der Struktur quer zur Fahrzeuglängsrichtung mehr Steifigkeit und bietet sich für diejenigen Fälle an, bei denen der Tunnel aus konstruktiven Gründen nicht nennenswert zur Quersteifigkeit der Bodenstruktur, also zur Steifigkeit quer zur Fahrzeuglängsrichtung, beiträgt. Diese Variante kann auch dann gewählt werden, wenn zwar der Tunnel die Bodenstruktur versteift, aber dennoch die Quersteifigkeit weiter angehoben werden soll. Es ist bei dieser Variante möglich, dass die Querversteifungselemente genau zwei Bereiche, nachfolgend Querversteifungsbereiche genannt, bilden, die auf beiden Seiten des Tunnels angeordnet sind. Dabei können für die Querversteifungsbereiche Gleichteile gewählt werden, was die Zahl der Teile mindert und die Kosten in der Massenfertigung senkt.

Eine Ausführungsform des Kraftfahrzeugs besitzt weiterhin eine Querversteifung, die den Bereich der Vordersitze abdeckt. In diesem Fall decken die im letzten Absatz genannten Querversteifungsbereiche den Fahrer- und Beifahrersitz ab. Diese Ausbildung optimiert den Schutz für Fahrer und Beifahrer.

Eine Ausführungsform des Kraftfahrzeugs besitzt Querversteifungselemente mit auf beiden Seiten des Tunnels befindlichen Erhebungen zur Montage eines Kraftfahrzeugsitzes. Durch die Erhebungen gewinnt die Querversteifung eine weitere Funktionalität, nämlich die eines Sitzpodestes. Die Querversteifung ist im Regelfall im Bereich der Erhebungen lokal verstärkt ausgebildet, zum Beispiel durch eine größere Blechdicke des wellenartigen Profils. Die Höhe der Ergebungen ist weitgehend frei wählbar und hängt von der gewünschten Performance ab, sodass sich zusätzlicher Stauraum unterhalb der Fahrzeugsitze bilden lässt. Durch die zusätzliche Funktionalität als Sitzpodest werden konstruktiv komplexe Sitzpodestkonstruktionen mit vielen Einzelteilen vermieden und kann das Gewicht des Fahrzeugs bei verringerter Teilezahl und damit einfacherer Montage gering gehalten werden. Die sich einstellende Kombination Querversteifung/Sitzpodest bringt deshalb für den Fahrzeughersteller eine erhebliche Kostensenkung mit sich.

Eine Ausführungsform des Kraftfahrzeugs besitzt ferner als Querversteifungselemente ein gerolltes Wellblechprofil, ein mehrteiliges Hutprofil und/oder ein Aluminiumstrangpressprofil. Alle diese Profilformen haben im Sinne der obigen Ausführungen ein wellenartiges Profil. Die Profile können hierbei wie die Bodenplatte aus Metall sein.

Weitere Merkmale und Vorteile der beanspruchten Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erkennbar, die nachfolgend als nicht beschränkende Beispiele angegeben sind. Hierbei soll die Benutzung von Bezugszeichen in den Figuren nicht dahingehend verstanden werden, dass die Bezugszeichen den Schutzumfang der beanspruchten Erfindung einschränken sollen. Es zeigt:

1 die Bodenstruktur eines Pkws mit einer Ausführungsform der Querversteifung;

2 eine Ausführungsform der Querversteifung;

1 zeigt ausschnittsweise eine Bodenstruktur 1 eines Pkws in der perspektivischen Seitenansicht. Die Bodenstruktur 1 umfasst einen linken Schweller 2 und einen rechten Schweller 3 sowie eine Querversteifung 4. Die Fahrzeuglängsrichtung ist mit dem Pfeil P angedeutet. Die Richtung senkrecht zur Pfeilrichtung ist wie üblich die Fahrzeugquerrichtung.

Die Querversteifung 4 ist an ihrer Unterseite mit der Bodenplatte 5 und seitlich mit dem linken und rechten Schweller 2 bzw. 3 verschweißt. Für die Befestigung an den Schwellern 2 und 3 verfügt die Querversteifung 4 über ein erstes Verbindungselement 6 und ein zweites Verbindungselement 7. In 1 sind das erste und das zweite Verbindungselement 6 bzw. 7 als Flansche 14 ausgebildet. Es kann alternativ auch ein in Pfeilrichtung ausgerichteter und an den Schwellern 2, 3 befestigter Längsträger gewählt werden.

Die Querversteifung 4 besitzt Querversteifungselemente 8 mit einem wellenartigen Profil, deren Wellenberge 9 quer zur Fahrzeuglängsrichtung P ausgerichtet sind. Das wellenartige Profil verleiht der Querversteifung 4 bzw. der gesamten Bodenstruktur 1 die gewünschte Quersteifigkeit bei maßvollem Gewicht.

Im Bereich des Tunnels 10 besitzt die Querversteifung 4 ein die Steifigkeit erhöhendes Tunnelelement 11. Das Tunnelelement 11 folgt dabei der Kontur des Tunnels 10 und ist mit diesem verschweißt.

Weiterhin verfügt die Querversteifung 4 auf jeder Seite des Tunnels 10 über vier Erhebungen 12. Die Erhebungen 12 ruhen auf Querversteifungselementen 13, die gegenüber den Querversteifungselementen 8 massiver ausgeführt sind, was sich in einer größeren Erstreckung in Fahrzeuglängsrichtung und einer höheren Blechstärke äußert. Die Erhebungen 12 dienen der Montage von Fahrer- und Beifahrersitz, sodass die gezeigte Querversteifung 4 auch ein Sitzpodest darstellt. Dieses Sitzpodest ist konstruktiv einfach, kommt mit wenigen Teilen aus und ist daher in der Fertigung schnell und preiswert herstellbar.

2 zeigt eine Ausführungsform einer Querversteifung 4 in einer perspektivischen Seitenansicht. Die Querversteifung 4 besitzt hierbei in der Mitte der Bodenstruktur 1, d.h. etwa auf Höhe des gezeichneten Pfeils P, kein separates Tunnelelement 11, sondern ist dort an die Kontur des (nicht gezeigten) Tunnels 10 angepasst und stützt sich im eingebauten Zustand am Tunnel 10 ab.

Die Querversteifung 4 besitzt insgesamt vier zueinander parallele Querversteifungselemente 15, 16, 17 und 18 mit Hutprofil. Die Querversteifungselemente 15, 16, 17 und 18 haben daher jeweils ein wellenartiges Profil, wobei der zu einem Profil gehörende Wellenberg 9 jeweils senkrecht zur Fahrzeuglängsrichtung P verläuft.

Die Querversteifung 4 mit Flanschen 14 auf beiden Seiten des Tunnels 10 mit diesem befestigbar. Als Flansche 14 ausgebildete erste Verbindungselemente 6 verbinden die Querversteifung 4 mit dem linken Schweller 2 und korrespondierende als Flansche ausgebildete zweite Verbindungselemente 7 mit dem rechten Schweller 3.

Nahtstellen 18 deuten an, dass die Querversteifungselemente 16 und 17 aus Fertigungsgründen in Querrichtung segmentiert sind.

01
Bodenstruktur
02
linker Schweller
03
rechter Schweller
04
Querversteifung
05
Bodenplatte
06
erstes Verbindungselement
07
zweites Verbindungselement
08
Querversteifungselement
09
Wellenberg
10
Tunnel
11
Tunnelelement
12
Erhebung
13
Querversteifungselement
14
Flansch
15
Querversteifungselement
16
Querversteifungselement
17
Querversteifungselement
18
Querversteifungselement
19
Nahtstellen
P
Pfeil


Anspruch[de]
Kraftfahrzeug, dessen Bodenstruktur (1) einen linken und rechten Schweller sowie eine mit der Bodenstruktur verbindbare Querversteifung (4) besitzt, wobei die Querversteifung umfasst:

a) ein erstes Verbindungselement (6), das am linken Schweller (2) befestigt ist, und ein zweites Verbindungselement (7), das am rechten Schweller (3) befestigt ist,

b) ein zwischen den beiden Verbindungselementen angeordnetes Querversteifungselement (8) mit einem wellenartigen Profil, dessen Wellenberg (9) quer zur Fahrzeuglängsrichtung (P) ausgerichtet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, bei dem mehrere parallel zueinander angeordnete Querversteifungselemente (8, 15, 16, 17, 18) vorgesehen sind. Kraftfahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem sich die Querversteifung am Tunnel (10) der Bodenstruktur abstützt. Kraftfahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Querversteifung im Tunnelbereich ein an die Kontur des Tunnels angepasstes Tunnelelement (11) besitzt an dem die Querversteifungselemente beidseitig am Tunnelelement befestigt sind. Kraftfahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Querversteifung den Bereich der Vordersitze abdeckt. Kraftfahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Querversteifungselemente auf beiden Seiten des Tunnels Erhebungen (12) zur Montage eines Kraftfahrzeugsitzes aufweisen. Kraftfahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem für die Querversteifungselemente ein gerolltes Wellblechprofil, ein mehrteiliges Hutprofil und/oder ein Aluminiumstrangpressprofil vorgesehen ist.






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