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DE102019207486B4 - Karosseriebodenstruktur für ein Fahrzeug - Google Patents

Karosseriebodenstruktur für ein Fahrzeug Download PDF

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DE102019207486B4
DE102019207486B4 DE102019207486.3A DE102019207486A DE102019207486B4 DE 102019207486 B4 DE102019207486 B4 DE 102019207486B4 DE 102019207486 A DE102019207486 A DE 102019207486A DE 102019207486 B4 DE102019207486 B4 DE 102019207486B4
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Abstract

Karosseriebodenstruktur für ein Fahrzeug, mit seitlichen, in Fahrzeuglängsrichtung (x) verlaufenden Schwellern (1), zwischen denen sich in der Fahrzeugquerrichtung (y) ein Bodenblechteil (10) und zumindest eine Sitzquerträger-Baugruppe (21, 23) erstreckt, die auf einer dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Oberseite des Bodenblechteils (10) angeordnet ist, wobei zum Ausgleich von Bauteil- und/oder Fertigungstoleranzen während des Vorpositionier-Prozessschritts die Sitzquerträger-Baugruppe (21, 23) in der Fahrzeugquerrichtung (y) über einen Quer-Freigang (Δy) vom Schweller (1) beabstandet ist, und dass bei einem Seitencrashfall die Seitencrashkraft (Fs) über den crashzugewandten Schweller (1) in die Sitzquerträger-Baugruppe (21, 23) einleitbar ist, und der crashzugewandte Schweller (1) unter Aufbrauch des Quer-Freigangs (Δy) bis in kraftübertragende Anlage mit der Sitzquerträger-Baugruppe (21, 23) verformbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenblechteil (10) in der Fahrzeuglängsrichtung (x) nach fahrzeugvorne in eine schräg nach fahrzeugoben verlaufende Stirnwand (31) übergeht, und dass in der Fahrzeuglängsrichtung (x) zwischen der Stirnwand (31) und der Sitzquerträger-Baugruppe (21, 23) sich eine mittlere Stirnwandabstützung (33) erstreckt, und dass zum Ausgleich von Bauteil- und/oder Fertigungstoleranzen bei der Vorpositionierung die Sitzquerträger-Baugruppe (21, 23) über einen Längs-Freigang (Δx) von der mittleren Stirnwandabstützung (33) beabstandet ist, und dass in einem Frontalcrashfall eine Frontalcrashkraft (FF) über die vordere Stirnwand (31) in die mittlere Stirnwandabstützung (33) einleitbar ist, die unter Aufbrauch des Längs-Freigangs (Δx) bis in kraftübertragende Anlage mit dem Sitzquerträger (25) der Sitzquerträger-Baugruppe (21) kommt, wobei der Schweller (1) ein Anschlagelement (65) aufweist, das den Quer-Freigang (Δy) überbrückt und mit einem Höhenversatz (Δz2) den seitlichen Rand des Sitzquerträgers (25) mit einem Überlappmaß (m) überlappt, und dass das Anschlagelement (65) im Crashfall eine Ausweichbewegung des freien Sitzquerträger-Endes nach fahrzeugoben begrenzt, und dass der Schweller (1) in einer Quer-Fügerichtung von fahrzeugaußen an das Bodenblechteil (10) gefügt wird, wobei das Anschlagelement (65) die Sitzquerträger-Enden in Fahrzeuglängs-, -hoch- und - querrichtung (x, y, z) mit Toleranzfreigang umschließt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Karosseriebodenstruktur für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Bei einem elektrisch betriebenen, zweispurigen Fahrzeug kann eine Traktionsbatterie von fahrzeugunten in einen bodenseitig offenen Batterie-Montageraum eingesetzt sein. Der Montageraum kann in der Fahrzeuglängsrichtung von vorderen und hinteren Batterie-Querträgern begrenzt sein und in der Fahrzeugquerrichtung durch seitliche Schweller begrenzt sein, die die vorderen/hinteren Batterie-Querträger miteinander verbinden. Die Traktionsbatterie kann an ihrem Batteriegehäuse einen umlaufenden Gehäuseflansch aufweisen. Bei in den karosserieseitigen Batterie-Montageraum eingesetzter Traktionsbatterie kann deren Gehäuseflansch an der Unterseite der Schweller und an der Unterseite der vorderen/hinteren Batterie-Querträger verschraubt sein. Zudem kann die Traktionsbatterie über zentrale Schraubstellen mit den Sitzquerträger-Baugruppen bzw. dem Bodenblechteil verschraubt sein. Die Verschraubung erfolgt entlang von, in Fahrzeughochrichtung ausgerichteten Schraubachsen.
  • In einer gattungsgemäßen Karosseriebodenstruktur erstreckt sich zwischen den beiden, in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Schwellern in der Fahrzeugquerrichtung ein Bodenblechteil sowie eine fahrzeugvordere Sitzquerträger-Baugruppe und eine fahrzeughintere Sitzquerträger-Baugruppe, die jeweils auf einer, dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Oberseite des Bodenblechteils angeordnet sind. Zudem weist die Karosseriebodenstruktur eine mittlere Stirnwandabstützung auf, die sich zwischen einer vorderen Stirnwand der Bodenstruktur und der vorderen Sitzquerträger-Baugruppe erstreckt. Die mittlere Stirnwandabstützung ist als ein Hohlprofilträger bzw. Längsträger realisiert.
  • In einer aus dem Stand der Technik bekannten Zusammenbau-Abfolge können die beiden Schweller, die Sitzquerträger-Baugruppen, die mittlere Stirnwandabstützung und das Bodenblechteil zunächst als separate Teile bereitgestellt sein. Bei einem Vorpositionier-Schritt werden die beiden Sitzquerträger-Baugruppen, die Schweller sowie die mittlere Stirnwandabstützung zunächst lagerichtig am Bodenblechteil vorpositioniert. Anschließend werden die Schweller, die mittlere Stirnwandabstützung sowie die beiden Sitzquerträger-Baugruppen am Bodenblechteil punktverschweißt.
  • Im Stand der Technik ist der sich zwischen den beiden Schwellern abgestützte Sitzquerträger in der Fahrzeugquerrichtung mehrteilig aufgebaut. Durch den mehrteiligen Sitzquerträger-Aufbau kann bei der Zusammenbau-Abfolge ein einfacher Toleranzausgleich erfolgen. Der mehrteilige Sitzquerträger-Aufbau erfordert jedoch eine aufwendige und bauraumintensive Verbindungstechnik. Bei einem aus nicht warmumgeformten Stahl hergestellten Sitzquerträger muss dieser ausreichend große Materialstärke aufweisen, um als lasttragende Struktur zu wirken. Dies ist mit einem gesteigerten Sitzquerträger-Gewicht verbunden. Zudem muss bei einer Punktverschweißung des Sitzquerträgers auf dem Bodenblechteil ein Dickenverhältnis zwischen den Schweißpartnern beachtet werden, so dass die Materialstärke des Sitzquerträgers nicht beliebig erhöht werden kann.
  • Aus der DE 10 2015 205 166 A1 ist eine Fahrzeugkarosserie mit einer Bodenstruktur bekannt. Aus der DE 10 2016 203 673 A1 ist eine Karosserie-Bodenstruktur für ein Fahrzeug bekannt. Aus der JP H07 81 624 A ist eine Karosserie-Bodenstruktur für ein Fahrzeug bekannt.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Karosseriebodenstruktur für ein Fahrzeug bereitzustellen, bei der Zusammenbau der Bodenstruktur in konstruktiv einfacher Weise ein Ausgleich von Bauteil- und/oder Fertigungstoleranzen erfolgen kann. Insbesondere soll bei einer Großserienproduktion eine einwandfreie, das heißt störkonturfreie Verschraubung der Traktionsbatterie an die Karosseriebodenstruktur ermöglicht sein.
  • Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
  • Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ist die zumindest eine Sitzquerträger-Baugruppe in der Fahrzeugquerrichtung über einen Quer-Freigang vom jeweiligen Schweller beabstandet. Erfindungsgemäß ist daher die Sitzquerträger-Baugruppe ohne unmittelbare feste Anbindung zum Schweller, das heißt anbindungsfrei gegenüber dem Schweller. Auf diese Weise ist bei einer Zusammenbau-Abfolge ein störkonturfreier Ausgleich von Bauteil- und/oder Fertigungstoleranzen während des Vorpositionier-Schrittes ermöglicht, und zwar unter Nutzung des Quer-Freigangs. Im Seitencrashfall kann die Seitencrashkraft zunächst in den crashzugewandten Schweller eingeleitet werden. Dieser wird unter Aufbrauch des Quer-Freigangs bis in kraftübertragende Anlage mit der Sitzquerträger-Baugruppe gebracht, wodurch diese in einen Querlastpfad eingebunden ist.
  • In Abgrenzung zu einem aus dem Stand der Technik bekannten mehrteiligen Sitzquerträger-Aufbau ist erfindungsgemäß der Sitzquerträger in der Fahrzeugquerrichtung als ein materialeinheitliches und einstückiges Blechbauteil ausgebildet, das über die Querfreigänge von den Schwellern beabstandet ist. Im Unterschied dazu würde bei einem mehrteiligen Sitzquerträger-Aufbau der Sitzquerträger über äußere Konsolen direkt am jeweiligen Schweller angebunden (d.h. verschweißt) sein.
  • Im Hinblick auf eine Gewichtsreduzierung ist es bevorzugt, wenn der Sitzquerträger aus einem hochfesten oder höchstfesten warmumgeformten Blechteil gebildet ist. Auf diese Weise kann der Sitzquerträger gewichtsgünstig mit reduziertem Bauteilgewicht realisiert werden.
  • Das Bodenblechteil geht in der Fahrzeuglängsrichtung nach fahrzeugvorne in eine schräg nach fahrzeugoben verlaufende Stirnwand über, die einen frontseitigen Fußraum nach fahrzeugvorne begrenzt. In der Fahrzeuglängsrichtung zwischen der Stirnwand und der vorderen Sitzquerträger-Baugruppe erstreckt sich eine mittlere Stirnwandabstützung. Die mittlere Stirnwandabstützung und die Sitzquerträger-Baugruppen können in einem ersten Vorpositionier-Schritt in einer Vertikal-Fügerichtung von fahrzeugoben auf das Bodenblechteil lagerichtig vorpositioniert und damit verschweißt werden. Anschließend können die beiden Schweller in einem zweiten Vorpositionier-Schritt in einer Quer-Fügerichtung von fahrzeugaußen am Bodenblechteil lagerichtig vorpositioniert und damit verschweißt werden. Im Hinblick auf einen störkonturfreien Ausgleich von Bauteil- und/oder Fertigungstoleranzen während des Vorpositionier-Schrittes ist die fahrzeugvordere Sitzquerträger-Baugruppe über einen Längs-Freigang von der mittleren Stirnwandabstützung beabstandet. In einem Frontalcrashfall wird eine Frontalcrashkraft über die vordere Stirnwand in die mittlere Stirnwandabstützung eingeleitet. Dieser kann sich unter Aufbrauch des Längs-Freigangs bis in kraftübertragende Anlage mit der fahrzeugvorderen Sitzquerträger-Baugruppe verformen, so dass im weiteren Crashverlauf die Sitzquerträger-Baugruppe im Crash-Lastpfad eingebunden ist.
  • Der Kern der Erfindung betrifft also den Sachverhalt, dass bei der Vorpositionierung die mittlere Stirnwandabstützung, die Sitzquerträger-Baugruppen und das Bodenblechteil als separate Bauteile lagerichtig vorpositioniert werden. Aufgrund der Längs- und Querfreigänge sind die Bauteile in schwimmender Lagerung störkonturfrei gegeneinander justierbar bis die karosserieseitigen Schraubpunkte in Flucht mit den batterieseitigen Schraubpunkten gebracht sind.
  • Weiterhin sind die in Fahrzeugquerrichtung seitlich äußeren Enden des Sitzquerträgers um den Quer-Freigang von den Schwellern beabstandet, so dass im normalen Fahrbetrieb keine unmittelbare Anbindung zwischen dem Sitzquerträger und dem Schweller bereitgestellt ist. Von daher besteht das Risiko, dass im Crashfall die seitlichen Sitzquerträger-Enden durch eine Ausweichbewegung nach fahrzeugoben verformt werden. Um eine solche Ausweichbewegung zu begrenzen, kann der jeweilige Schweller ein Anschlagelement aufweisen. Das Anschlagelement kann den Quer-Freigang überbrücken und mit einem freien Höhenversatz den seitlichen Rand des Sitzquerträgers mit einem Überlappmaß überlappen.
  • In einer technischen Umsetzung kann die jeweilige umfangsseitige Schraubstelle einen Schraubbolzen aufweisen, der durch einen, den Querträger oder den Schweller untergreifenden Traktionsbatterie-Gehäuseflansch und durch ein Schraubloch im Profilboden des Querträgers oder des Schwellers geführt ist. Der Schraubbolzen kann mit seiner Bolzenspitze in Gewindeeingriff mit einer am Profilboden angeschweißten Schweißmutter sein. Bei einer solchen Verschraubung ist der Traktionsbatterie-Gehäuseflansch und der Profilboden zwischen der Schweißmutter und einem Bolzenkopf des Schraubbolzens festgespannt. Die zentrale Schraubstelle kann einen zentralen Schraubbolzen aufweisen. Im festgespannten Zustand ist dieser durch die Traktionsbatterie und durch ein Schraubloch im Bodenblechteil geführt. Der zentrale Schraubbolzen kann mit seiner Bolzenspitze in Gewindeeingriff mit einer an die Sitzquerträger-Baugruppe angeschweißten Schweißmutter sein. In diesem Fall kann die Traktionsbatterie und das Bodenblechteil zwischen der Schweißmutter und einem Bolzenkopf des zentralen Schraubbolzens festgespannt sein.
  • Im Hinblick auf eine bauteilsteife Tragstruktur kann der Sitzquerträger ein in der Fahrzeugquerrichtung verlaufendes einteiliges U-Profilteil mit einem Profilboden und mit davon abragenden Seitenflanken sein. Der Profilboden kann über eine Sitzquerträger-Höhe vom Bodenblechteil nach oben abragen, während die Seitenflanken am Bodenblechteil fest angebunden sind. In gleicher Weise kann auch die mittlere Stirnwandabstützung ein U-Profilteil sein, das in der Fahrzeuglängsrichtung verläuft, und zwar mit einem Profilboden, der über eine Stirnwandabstützungs-Höhe vom Bodenblechteil beabstandet ist, und mit davon abragenden Seitenflanken, die am Bodenblechteil fest angebunden sind. Im Hinblick auf eine einwandfreie Kraftaufnahme im Frontalcrashfall ist es bevorzugt, wenn die Stirnwandabstützungs-Höhe größer bemessen ist als die Sitzquerträger-Höhe, so dass die mittlere Stirnwandabstützung den vorderen Sitzquerträger um einen Überstand nach fahrzeugoben überragt.
  • Auf dem Sitzquerträger können je Fahrzeugsitz zwei Sitzaufnahme-Blechteile angeordnet sein, auf denen der Fahrzeugsitz anbindbar ist. Bevorzugt kann zumindest ein Sitzaufnahme-Blechteil im Wesentlichen in Längsflucht zur mittleren Stirnwandabstützung positioniert sein. Zudem kann das in Längsflucht positionierte Sitzaufnahme-Blechteil bevorzugt den Stirnwandabstützung-Überstand überbrücken. In diesem Fall bildet das Sitzaufnahme-Blechteil zusätzlich zur vorderen Seitenflanke des Sitzquerträgers einen weiteren Bewegungsanschlag, gegen den die mittlere Stirnwandabstützung im Frontalcrashfall in Anlage kommt.
  • Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
  • Es zeigen:
    • 1 in einer perspektivischen Teilansicht eine Karosseriestruktur eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs;
    • 2 in einer Ansicht von unten die Karosseriestruktur des Kraftfahrzeugs mit darin verbauter Traktionsbatterie sowie darin verbauten Vorder- und Hinterachsen;
    • 3 in einer perspektivischen Teilansicht eine Karosseriebodenstruktur;
    • 4 eine Teilschnittansicht entlang einer Schnittebene yz aus der 3;
    • 5 und 6 jeweils Detailansichten der Karosseriebodenstruktur;
    • 7 ein auf den Sitzaufnahme-Blechteilen der Sitzquerträger-Baugruppen angebundener Fahrzeugsitz; und
    • 8 die Karosseriebodenstruktur in einer Explosionsansicht.
  • In der 1 ist eine Karosseriestruktur eines Fahrzeugs gezeigt, das nachfolgend insoweit beschrieben ist, als es für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist. Demzufolge weist die Karosseriestruktur zwei seitliche, in der Fahrzeuglängsrichtung x verlaufende Schweller 1 auf, von denen in der 1 lediglich einer gezeigt ist. Der Schweller 1 erstreckt sich in der Fahrzeuglängsrichtung x zwischen einer vorderen A-Säule 3 sowie einer hinteren C-Säule 5 und begrenzt bodenseitig Seitentüröffnungen 7. Im Fahrzeugboden der Karosseriestruktur ist eine crashsensible Traktionsbatterie 9 verbaut. Diese ist unterhalb eines Bodenblechteils 10 in einem Montageraum 8 positioniert. Der Montageraum 8 erstreckt sich in der Fahrzeugquerrichtung y zwischen den beiden Schweller 1. In der Fahrzeuglängsrichtung x erstreckt sich der Montageraum 8 zwischen einem vorderen Batterie-Querträger 11 und einem hinteren Batterie-Querträger 13, die die beiden seitlichen Schweller 1 miteinander verbinden.
  • Wie aus der 4 hervorgeht, weist die Traktionsbatterie 9 einen seitlich umlaufenden Gehäuseflansch 15 auf, der eine Unterseite des vorderen/hinteren Querträgers 11, 13 sowie eine Unterseite der seitlichen Schweller 1 untergreift. Der Gehäuseflansch 15 ist an umfangsseitigen Schraubstellen 17 (2 oder 4) mit den Schwellern 1 und den Querträgern 11, 13 verschraubt. Zudem ist die Traktionsbatterie 9 über insgesamt vier zentrale Schraubstellen 19 (2 oder 4) unmittelbar mit den Sitzquerträger-Baugruppen 21, 23 verschraubt.
  • Jede der Sitzquerträger-Baugruppen 21, 23 weist einen Sitzquerträger 25 auf, der sich in der Fahrzeugquerrichtung y durchgängig zwischen den beiden Schwellern 1 erstreckt. Der Sitzquerträger 25 ist jeweils als ein einteiliges U-Profilteil aus hoch- oder höchstfestem warmumgeformten Stahlblech realisiert, und zwar mit einem Profilboden 27 der über eine Sitzquerträger-Höhe hs (4 oder 5) vom Bodenblechteil 10 beabstandet ist, und mit davon abragenden Seitenflanken 29, die am Bodenblechteil 10 angeschweißt sind. Die Sitzquerträger 25 der beiden Sitzquerträger-Baugruppen 21, 23 sind in der 4 nicht direkt fest am Schweller 1 angebunden, sondern vielmehr anbindungsfrei gegenüber den Schwellern 1 über einen Quer-Freigang Δy (4 oder 6) vom jeweiligen Schweller 1 beabstandet.
  • Gemäß der 3 ist das Bodenblechteil 10 in der Fahrzeuglängsrichtung x nach fahrzeugvorne mit einer schräg nach fahrzeugoben verlaufenden Stirnwand 31 verlängert. Zwischen der Stirnwand 31 und dem Sitzquerträger 25 der vorderen Sitzquerträger-Baugruppe 21 erstreckt sich eine mittlere Stirnwandabstützung 33. Dieser ist ebenfalls als ein U-Profilteil mit einem Profilboden 35 und mit davon abragenden Seitenflanken 37 ausgebildet, die am Bodenblechteil 10 fest angebunden sind. Der Stirnwandabstützung-Profilboden 35 ist über eine Stirnwandabstützungs-Höhe hL (4 oder 5) vom Bodenblechteil 10 beabstandet, die größer bemessen ist als die Sitzquerträger-Höhe hs. Von daher überragt die mittlere Stirnwandabstützung 33 den Sitzquerträger 25 der vorderen Sitzquerträger-Baugruppe 21 um einen Überstand Δz (4) nach fahrzeugoben.
  • Die Sitzquerträger-Baugruppen 21, 23 weisen zudem Sitzaufnahme-Blechteile 39 auf, auf denen ein Fahrzeugsitz 41 (7) anbindbar ist.
  • Wie aus der 5 hervorgeht, ist die mittlere Stirnwandabstützung 33 nicht unmittelbar in fester Anbindung mit dem Sitzquerträger 25 der vorderen Sitzquerträger-Baugruppe 21, sondern vielmehr um einen Längs-Freigang Δx davon beabstandet.
  • In der 3 sind die fahrzeuginneren Sitzaufnahme-Blechteile 39 der vorderen Sitzquerträger-Baugruppe 21 in etwa in Längsflucht zur mittleren Stirnwandabstützung 33 ausgerichtet. Die beiden fahrzeuginneren Sitzaufnahme-Blechteile 39 überbrücken den Überstand Δz (4 oder 5), wobei eine fahrzeugvordere Sitzaufnahme-Seitenflanke 43 die fahrzeugvordere Sitzquerträger-Seitenflanke 29 nach fahrzeugoben verlängert, wie in der 5 gezeigt ist. Die beiden Seitenflanken 29, 43 wirken in einem Frontalcrashfall als Bewegungsanschlag, gegen den die mittlere Stirnwandabstützung 33 unter Aufbrauch des Längs-Freigangs Δx anschlägt.
  • In der 4 weist eine umfangsseitige Schraubstelle 17 einen umfangsseitigen Schraubbolzen 45 auf, der entlang einer vertikalen Schraubachse S durch den Traktionsbatterie-Gehäuseflansch 15 und durch ein Schraubloch im Profilboden 49 des Schwellers 1 geführt ist. Der umfangsseitige Schraubbolzen 45 ist mit seiner Bolzenspitze in Gewindeeingriff mit einer am Profilboden 49 angeschweißten Schweißmutter 51. Von daher ist in der umfangsseitigen Schraubstelle 17 der Traktionsbatterie-Gehäuseflansch 15 und der Schweller-Profilboden 49 zwischen der Schweißmutter 51 und einem Bolzenkopf 53 des umfangsseitigen Schraubbolzens 45 festgespannt. Die in der 4 gezeigte zentrale Schraubstelle 19 weist einen zentralen Schraubbolzen 55 auf, der durch die Traktionsbatterie 9 und durch ein Schraubloch 57 im Bodenblechteil 10 geführt ist. Der zentrale Schraubbolzen 55 ist mit seiner Bolzenspitze in Gewindeeingriff mit einer an die Sitzquerträger-Baugruppe angeschweißten Schweißmutter 59. Von daher ist in der gezeigten zentralen Schraubstelle 19 die Traktionsbatterie 9 und das Bodenblechteil 10 zwischen der Schweißmutter 59 und einem Bolzenkopf 61 des zentralen Schraubbolzens 55 festgespannt. Wie aus der 4 hervorgeht, ist die Schweißmutter 59 an einer Blech-Tragkonsole 63 verschweißt, die wiederum innenseitig am Sitzquerträger 25 angebunden ist.
  • Wie aus der 6 weiter hervorgeht, ist innenseitig am Schweller 1 ein Anschlagelement 65 ausgebildet. Das Anschlagelement 65 ist ein Blechformteil, das mit einem Horizontal-Schenkel 67 nach fahrzeuginnen abragt. Der Horizontal-Schenkel 67 des Anschlagelements 65 überbrückt den Quer-Freigang Δy und überlappt mit einem Höhenversatz den seitlichen Rand des Sitzquerträgers 25 mit einem Überlappmaß m.
  • Nachfolgend wird ein Crashverlauf in einem Seitencrashfall beschrieben: Demzufolge wird der crashzugewandte Schweller 1 mit einer Seitencrashkraft Fs (4) beaufschlagt. Der crashzugewandte Schweller 1 wird unter Aufbrauch des Quer-Freigangs Δy nach fahrzeuginnen bis in Anlage mit dem Bodenblechteil 10 verlagert. Das Bodenblechteil 10 wirkt im weiteren Crashverlauf als ein Schubfeld, über das die Seitencrashkraft FS weiter bis zur crashabgewandten Fahrzeugseite geleitet wird. Mittels des Anschlagelements 65 wird eine crashbedingte Ausweichbewegung des freien Sitzquerträger-Endes nach fahrzeugoben verhindert.
  • Bei einem Frontalcrashfall wird eine Frontalcrashkraft FF (5) über die vordere Stirnwand 31 in die mittlere Stirnwandabstützung 33 eingeleitet. Dieser wird unter Aufbrauch des Längs-Freigangs Δx bis in kraftübertragende Anlage mit den frontseitigen Seitenflanken 29, 43 der vorderen Sitzquerträger-Baugruppe 21 gebracht. Von dort wird die Frontalcrashkraft FF in die vordere Sitzquerträger-Baugruppe 21 eingeleitet und über die zentrale Schraubstelle 19 bis in eine Versteifungsstruktur 69 (4) der Traktionsbatterie 9 weitergeleitet.
  • Anhand der 7 wird ein Heckcrashfall veranschaulicht, bei der eine Heckcrashkraft FH (7) in das Fahrzeugheck eingeleitet wird. Demzufolge wird ein Fahrzeuginsasse mit einer Trägheitskraft FT (7) nach fahrzeughinten gegen die Rückenlehne des Fahrzeugsitzes 41 gedrückt, wodurch die Sitzaufnahme-Blechteile 39 der hinteren Sitzquerträger-Baugruppe 23 nach fahrzeugunten mit einer Druckkraft FD belastet werden und die Sitzaufnahme-Blechteile 39 der fahrzeugvorderen Sitzquerträger-Baugruppe 23 mit einer nach fahrzeugoben wirkenden Zugkraft FZ belastet werden. Um eine Ausweichbewegung der vorderen Sitzquerträger-Baugruppe 23 nach fahrzeugoben zu vermeiden, sind die am Schweller 1 ausgebildeten Anschlagelemente 65 (4 oder 6) bereitgestellt.
  • Anhand der 8 wird nachfolgend eine Zusammenbau-Abfolge zur Herstellung einer Karosseriebodenstruktur beschrieben: Demzufolge sind die beiden Schweller 1, die beiden Sitzquerträger-Baugruppen 21, 23 sowie der mittlere Stirnwandabstützung 33 als separate Bauteile vorgehalten. In einem ersten Vorpositionier-Schritt werden die mittlere Stirnwandabstützung 33 sowie die beiden Sitzquerträger-Baugruppen 19, 21 in einer Vertikal-Fügerichtung von fahrzeugoben auf das Bodenblechteil 10 geführt, dort in schwimmender Lagerung an dem Bodenblechteil 10 lagerichtig vorpositioniert und damit punktverschweißt.
  • In einem zweiten Vorpositionier-Schritt werden die Schweller 1 in einer Quer-Fügerichtung von fahrzeugaußen an das Bodenblechteil 10 geführt, dort an dem Bodenblechteil 10 lagerichtig vorpositioniert und damit punktverschweißt. Die Vorpositionierung erfolgt so, dass die karosserieseitigen Schraubstellen 17, 19 bei der Batterie-Montage in Vertikalflucht mit den batterieseitigen Schraubpunkten bringbar sind, um eine einfache sowie leichtgängige Verschraubung der Traktionsbatterie 9 an der Karosserie-Bodenstruktur zu gewährleisten. Im Hinblick auf einen Ausgleich von Bauteil- und/oder Fertigungstoleranzen während des Vorpositionier-Schrittes kann der Quer-Freigang Δy zwischen den Sitzquerträger-Baugruppen 19, 21 und den Schwellern 1 sowie der Längs-Freigang Δx zwischen der fahrzeugvorderen Sitzquerträger-Baugruppe und der mittleren Stirnwandabstützung 33 genutzt werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Schweller
    3
    A-Säule
    5
    C-Säule
    7
    Seitentüröffnung
    8
    Montageraum
    9
    Traktionsbatterie
    10
    Bodenblechteil
    11
    vorderer Querträger
    13
    hinterer Querträger
    15
    Gehäuseflansch
    17
    umfangsseitige Schraubstellen
    19
    zentrale Schraubstellen
    21, 23
    Sitzquerträger-Baugruppen
    25
    Sitzquerträger
    27
    Profilboden
    29
    Seitenflanken
    31
    Stirnwand
    33
    mittlere Stirnwandabstützung
    35
    Stirnwandabstützungs-Profilboden
    37
    Stirnwandabstützungs-Seitenflanken
    39
    Sitzaufnahme-Blechteile
    41
    Fahrzeugsitz
    43
    fahrzeugvordere Sitzaufnahme-Seitenflanke
    45
    umfangsseitiger Schraubbolzen
    47
    Schraubloch
    49
    Profilboden
    51
    Schweißmutter
    53
    Bolzenkopf
    55
    zentraler Schraubbolzen
    57
    Schraubloch
    59
    Schweißmutter
    61
    Bolzenkopf
    63
    Tragkonsole für die Schweißmutter 59
    65
    Anschlagelement
    67
    Horizontal-Schenkel
    69
    Traktionsbatterie-Versteifungsstruktur
    hS
    Sitzquerträger-Höhe
    hL
    Stirnwandabstützungs-Höhe
    m
    Überlappungsmaß
    Δz
    Höhenversatz
    Δx
    Längs-Freigang
    Δy
    Quer-Freigang
    FF
    Frontalcrashkraft
    FH
    Heckcrashkraft
    FS
    Seitencrashkraft
    FD
    Druckkraft
    Fz
    Zugkraft
    FT
    Trägheitskraft
    VA
    Vorderachse
    HA
    Hinterachse

Claims (8)

  1. Karosseriebodenstruktur für ein Fahrzeug, mit seitlichen, in Fahrzeuglängsrichtung (x) verlaufenden Schwellern (1), zwischen denen sich in der Fahrzeugquerrichtung (y) ein Bodenblechteil (10) und zumindest eine Sitzquerträger-Baugruppe (21, 23) erstreckt, die auf einer dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Oberseite des Bodenblechteils (10) angeordnet ist, wobei zum Ausgleich von Bauteil- und/oder Fertigungstoleranzen während des Vorpositionier-Prozessschritts die Sitzquerträger-Baugruppe (21, 23) in der Fahrzeugquerrichtung (y) über einen Quer-Freigang (Δy) vom Schweller (1) beabstandet ist, und dass bei einem Seitencrashfall die Seitencrashkraft (Fs) über den crashzugewandten Schweller (1) in die Sitzquerträger-Baugruppe (21, 23) einleitbar ist, und der crashzugewandte Schweller (1) unter Aufbrauch des Quer-Freigangs (Δy) bis in kraftübertragende Anlage mit der Sitzquerträger-Baugruppe (21, 23) verformbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenblechteil (10) in der Fahrzeuglängsrichtung (x) nach fahrzeugvorne in eine schräg nach fahrzeugoben verlaufende Stirnwand (31) übergeht, und dass in der Fahrzeuglängsrichtung (x) zwischen der Stirnwand (31) und der Sitzquerträger-Baugruppe (21, 23) sich eine mittlere Stirnwandabstützung (33) erstreckt, und dass zum Ausgleich von Bauteil- und/oder Fertigungstoleranzen bei der Vorpositionierung die Sitzquerträger-Baugruppe (21, 23) über einen Längs-Freigang (Δx) von der mittleren Stirnwandabstützung (33) beabstandet ist, und dass in einem Frontalcrashfall eine Frontalcrashkraft (FF) über die vordere Stirnwand (31) in die mittlere Stirnwandabstützung (33) einleitbar ist, die unter Aufbrauch des Längs-Freigangs (Δx) bis in kraftübertragende Anlage mit dem Sitzquerträger (25) der Sitzquerträger-Baugruppe (21) kommt, wobei der Schweller (1) ein Anschlagelement (65) aufweist, das den Quer-Freigang (Δy) überbrückt und mit einem Höhenversatz (Δz2) den seitlichen Rand des Sitzquerträgers (25) mit einem Überlappmaß (m) überlappt, und dass das Anschlagelement (65) im Crashfall eine Ausweichbewegung des freien Sitzquerträger-Endes nach fahrzeugoben begrenzt, und dass der Schweller (1) in einer Quer-Fügerichtung von fahrzeugaußen an das Bodenblechteil (10) gefügt wird, wobei das Anschlagelement (65) die Sitzquerträger-Enden in Fahrzeuglängs-, -hoch- und - querrichtung (x, y, z) mit Toleranzfreigang umschließt.
  2. Karosseriebodenstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitzquerträger (25) in der Fahrzeugquerrichtung (y) als ein materialeinheitliches und einstückiges Blechbauteil ausgebildet ist, das über die Querfreigänge (Δy) von den Schwellern (1) beabstandet ist, und/oder dass der Sitzquerträger (25) aus einem hochfesten oder höchstfesten warmumgeformten Blechteil gebildet ist.
  3. Karosseriebodenstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Karosseriebodenstruktur einen nach unten offenen Montageraum (8) für eine Traktionsbatterie (9) aufweist, der nach fahrzeugoben von dem Bodenblechteil (10) begrenzt ist, in der Fahrzeuglängsrichtung (x) durch vordere und hintere Querträger (11, 13) begrenzt ist und in der Fahrzeugquerrichtung (y) durch die beiden Schweller (1) begrenzt ist, und dass die Traktionsbatterie (9) von fahrzeugunten in den Montageraum (8) einsetzbar ist, und dass die Traktionsbatterie (9) über umfangsseitige Schraubstellen (17) mit der Unterseite der Schweller (1) und der Querträger (11, 13) verschraubbar ist, sowie über zumindest eine zentrale Schraubstelle (19) mit der Sitzquerträger-Baugruppe (21, 23) bzw. dem Bodenblechteil (10) verschraubbar ist, und zwar entlang von in Fahrzeughochrichtung (z) ausgerichteten Schraubachsen (S).
  4. Karosseriebodenstruktur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die umfangsseitige Schraubstelle (17) einen umfangsseitigen Schraubbolzen (45) aufweist, der durch einen, den Querträger (11, 13) oder Schweller (1) untergreifenden Gehäuseflansch (15) der Traktionsbatterie (9) und durch ein Schraubloch (47) im Profilboden (49) des Querträgers (11, 13) oder Schwellers (1) geführt ist, und dass der Schraubbolzen (45) mit seiner Bolzenspitze in Gewindeeingriff mit einer am Profilboden (49) angeschweißten Schweißmutter (51) ist, so dass der Gehäuseflansch (15) der Traktionsbatterie (9) und der Profilboden (49) zwischen der Schweißmutter (51) und einem Bolzenkopf (53) des umfangsseitigen Schraubbolzens (45) festgespannt sind.
  5. Karosseriebodenstruktur nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Schraubstelle (19) einen zentralen Schraubbolzen (55) aufweist, der durch die Traktionsbatterie (9) und durch ein Schraubloch (57) im Bodenblechteil (10) geführt ist, und dass der zentrale Schraubbolzen (55) mit seiner Bolzenspitze in Gewindeeingriff mit einer an die Sitzquerträger-Baugruppe (21, 23) angeschweißten Schweißmutter (59) ist, so dass die Traktionsbatterie (9) und das Bodenblechteil (10) zwischen der Schweißmutter (59) und einem Bolzenkopf (61) des zentralen Schraubbolzens (55) festgespannt ist.
  6. Karosseriebodenstruktur nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitzquerträger (25) der Sitzquerträger-Baugruppe (21, 23) ein in der Fahrzeugquerrichtung (y) verlaufendes U-Profilteil mit einem Profilboden (27), der über eine Sitzquerträger-Höhe (hs) vom Bodenblechteil (10) beabstandet ist, und mit davon abragenden Seitenflanken (29) ist, die am Bodenblechteil (10) angebunden sind, und/oder dass die mittlere Stirnwandabstützung (33) ein in der Fahrzeuglängsrichtung (x) verlaufendes U-Profilteil mit einem Profilboden (35), der über eine Stirnwandabstützungs-Höhe (hL) vom Bodenblechteil (10) beabstandet ist ,und mit davon abragenden Seitenflanken (37) ist, die am Bodenblechteil (10) angebunden sind, und dass die Stirnwandabstützungs-Höhe (hL) größer als die Sitzquerträger-Höhe (hs) ist, so dass die mittlere Stirnwandabstützung (33) den Sitzquerträger (25) um einen Überstand (Δz) nach fahrzeugoben überragt.
  7. Karosseriebodenstruktur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Sitzquerträger (25) zumindest ein Sitzaufnahme-Blechteil (39) angeordnet ist, auf dem ein Fahrzeugsitz (41) anbindbar ist, und dass das Sitzaufnahme-Blechteil (39) den Überstand (Δz) überbrückt und im Frontalcrashfall zusätzlich zur vorderen Seitenflanke (29) des Sitzquerträgers einen Bewegungsanschlag für die mittlere Stirnwandabstützung (33) bildet, und dass das Sitzaufnahme-Blechteil (39) im Wesentlichen in Längsflucht zur mittleren Stirnwandabstützung (33) positioniert ist, und/oder dass die vordere Seitenflanke (29) des Sitzquerträgers (25) mit einer vorderen Sitzaufnahme-Seitenflanke (43) des Sitzaufnahme-Blechteils (39) nach fahrzeugoben verlängert ist.
  8. Karosseriebodenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnwandabstützungs-Höhe (hL) kleiner als die Sitzquerträger-Höhe (hs) bemessen ist, so dass der Sitzquerträger (25) die mittlere Stirnwandabstützung (33) nach fahrzeugoben überragt, und dass im Frontalcrashfall sich die mittlere Stirnwandabstützung (33) komplett an der vorderen Seitenflanke (29) des Sitzquerträgers (25) abstützt, und/oder dass der Fahrzeugsitz (41) unmittelbar, das heißt ohne Zwischenschaltung von Sitzaufnahme-Blechteilen (39) auf dem Sitzquerträger (25) angebunden ist.
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