DE102010018638B4

DE102010018638B4 - Fahrzeug mit einer Trägerstruktur eines Sitzquerträgers

Info

Publication number: DE102010018638B4
Application number: DE102010018638.4A
Authority: DE
Inventors: Bernard Lohmann; Stefan Thiele
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2010-04-29
Filing date: 2010-04-29
Publication date: 2023-06-22
Anticipated expiration: 2030-04-30
Also published as: CN102233902B; DE102010018638A1; CN102233902A

Abstract

Fahrzeug, mit einer Trägerstruktur eines Sitzquerträgers einer Fahrzeugkarosserie, bestehend aus einem langgestreckten, sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden sowie an seitlichen Längsträgerstrukturen (2, 3) des Fahrzeugs festgelegten Profilelement (1), welches aus Stahlblech gefertigt und durch Warmumformung formgehärtet ist, wobei das langgestreckte Profilelement (1) einstückig als multifunktionales Bauteil in seiner Grundstruktur im Querschnitt überwiegend L-förmig mit einem weitestgehend vertikal ausgerichteten Steg (8) und einem abgestellten Flansch (9) ausgebildet ist und eine Mehrzahl von Befestigungs- und Funktionsabschnitten (10, 11, 12, 13; 14, 15, 18, 19) derart aufweist, dass beidenends des Flansches (9) des Profilelements (1) zur Festlegung desselben an den seitlichen Längsträgerstrukturen (2, 3) je ein erster Befestigungsabschnitt (10, 11) und orthogonal zum ersten Befestigungsabschnitt (10, 11), beidenends des Steges (8) des Profilelements (1) je ein zweiter Befestigungsabschnitt (12, 13) zur Festlegung des Profilelements (1) an seitlichen Säulenstrukturen (4, 5) der Fahrzeugkarosserie des Fahrzeugs vorgesehen sind, und dass zwischen besagten ersten Befestigungsabschnitten (10, 11) beabstandet voneinander zumindest zwei erste Funktionsabschnitte (14, 15) in Form von nach unten weisenden Ausprägungen im Flansch (9) des in seiner Grundstruktur im Querschnitt überwiegend L-förmigen Profilelements (1) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass an besagten ersten Funktionsabschnitten (14, 15) Gurtaufnahmen (16) eines Sicherheitsgurtsystems des Fahrzeugs und/oder Anbindungen (22) eines Tanks festgelegt sind, dass benachbart zu den ersten Funktionsabschnitten (14, 15) des abgestellten Flansches (9) des Profilelements (1) je ein zweiter Funktionsabschnitt (18, 19) am Steg (8) des Profilelements (1) vorgesehen ist, an dem je eine Kindersitzaufnahme (20) festgelegt ist, und dass zumindest an einem der zweiten Funktionsabschnitte (18, 19) des Steges (8) des Profilelementes (1) eine Anbindung (22) für ein Lehnenlager einer Sitzbank festgelegt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Trägerstruktur eines Sitzquerträgers nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Sitzquerträger an Fahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, sind seit langem in den unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt. So ist aus der DE 10 2007 001 720 A1 ein Sitzquerträger bekannt, der seinerseits aus einem hochfesten Material besteht und als geschlossenes Rollprofil ausgebildet ist.
Die DE 10 2004 037 789 B3 beschreibt des Weiteren eine Bodengruppe für die Karosserie eines Fahrzeugs, mit einer in einem Umformvorgang aus einer Blechplatine hergestellten Bodenplatte, aus welcher ein oder mehrere seitlich benachbart zu einem Mitteltunnelbereich der Bodenplatte angeordnete Sitzquerträger einstückig ausgeformt sind. An besagten Sitzquerträgern können Bereiche höherer Festigkeit vorgesehen sein. Die Bodenplatte wird hierzu in diesen Bereichen beim Umformvorgang zumindest partiell warmumgeformt und vergütet.
Aus der DE 10 2006 014 981 A1 ist ferner eine mehrteilige, sich in Fahrzeugquerrichtung von einem Seitenschweller zum anderen erstreckende Querträgerstruktur für einen Sitzbereich einer hinteren Sitzreihe bekannt, welche aus einem mittleren hutförmigen Sitzquerträger mit seitlichen Befestigungsabschnitten und zwei mit dem mittleren Sitzquerträger verbindbaren seitlichen Sitzquerträgern besteht. Der mittlere Sitzquerträger kann dabei als Gussteil, beispielsweise als Gussteil aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet sein, wogegen die seitlichen Sitzquerträger als Blechformteile, beispielsweise aus einer Leichtmetalllegierung, wie Aluminiumlegierung bestehen.
Weiterhin ist aus der DE 10 2007 046 127 A1 ein einteiliger Sitzquerträger bekannt, der sich in Fahrzeugquerrichtung von einem Seitenschweller zum anderen erstreckt und im Bereich eines Freischnitts einen Mitteltunnel der Fahrzeugkarosserie überbrückt und mit demselben verbindbar ist.
Aus der EP 1 382 514 A1 ist eine Bodenstruktur an Kraftfahrzeugen bekannt, welche einteilige Sitzquerträger für vordere Fahrzeugsitze vorschlägt. Was einen ebenfalls in dieser Druckschrift erwähnten hinteren Bodenquerträger anbelangt, sind dieser Druckschrift keine Hinweise bezüglich der detaillierten Ausbildung dieses Bodenquerträgers zu entnehmen. Fernerhin wird mit dieser Druckschrift vorgeschlagen, die Sitzquerträger und den hinteren Bodenquerträger aus einem warmumgeformten höherfesten Stahlblech auszubilden, um höchsten Belastungen gerecht zu werden.
All den vorbeschriebenen Sitzquerträgern ist gemein, dass diese über einfachste Geometrien verfügen, die deren zusätzliche Nutzung, beispielsweise zur Anbindung bzw. Abstützung von sicherheitsrelevanten Funktionselementen, wie von Sicherheitsgurtsystemen, Kindersitzsystem u. a., ohne zusätzliche aufwendige Verstärkungsmaßnahmen beschränken.
Um diesem nachteiligen Umstand zu begegnen, ist aus der DE 100 14 837 A1 ein einstückiger Querträger eines Fahrzeugs mit einem L-förmigen Querschnitt bekannt, welcher beidseits einer Mitteltunnelausparung Vertiefungen versteifender Funktion aufweist.
Aus der DE 10 2006 007 374 A1 ist ein zwischen hinteren Radhäusern eines Kraftfahrzeugs vorgesehener Querträger bekannt, welcher aus einem U-Profil besteht. Der Querträger weist Durchgangsöffnungen zur Schraubbefestigung desselben an einer Heckstruktur des Kraftfahrzeugs auf. Der Querträger ist durch ein Verstärkungsprofil im Inneren desselben versteift ausgebildet. Rückenlehnen einer Sitzbank sind über Aufnahmen an den Querträger angebunden. Ebenso können Fixierungen für einen Kindersitz am Querträger vorgesehen sein.
Aus der DE 103 53 449 A1 ist ein Lagerbock, insbesondere ein Mittellager, zur schwenkbaren Anlenkung von Sitzlehnen in einem Fahrzeug bekannt. Darüber hinaus verfügt der Lagerbock über wenigstens einen Anbindungsbereich zur stabilen Anbindung wenigstens eines Bestandteiles einer Sicherheitsgurtvorrichtung. Der Lagerbock ist in einem rampenförmig ansteigenden Übergangsbereich zwischen einer Bodenwanne und einem Kofferraumboden angeordnet.
Aus der DE 33 25 508 C2 ist ein am Fußboden eines Kraftfahrzeugs befestigtes Scharnierglied zur schwenkbaren Lagerung einer Rückenlehne eines Kraftfahrzeugrücksitzes bekannt. Am besagten Scharnierglied ist gleichfalls ein Ankerglied eines Gurtbandes eines Sicherheitsgurtes schwenkbar gelagert.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeug mit einer Trägerstruktur eines Sitzquerträgers, insbesondere hinteren Sitzquerträgers, einer Fahrzeugkarosserie, insbesondere eines Personenkraftwagens, zu schaffen, welche Trägerstruktur einfach und kostengünstig herstellbar und montierbar ist, und überdies sowohl über einen erhöhten Verformungswiderstand bzgl. einer etwaigen Crashbelastung (Frontal-, Heck- und/oder Seitencrash) der Fahrzeugkarosserie verfügt als auch bei Vermeidung von zusätzlichen Verstärkungsmaßnahmen respektive Verstärkungselementen die Anbindung von Funktionselementen, insbesondere sicherheitsrelevanten Funktionselementen, wie von Sicherheitsgurtsystemen, Kindersitzsystem u. a., gestattet.
Ausgehend vom einem Fahrzeug, mit einer Trägerstruktur eines Sitzquerträgers, insbesondere hinteren Sitzquerträgers, einer Fahrzeugkarosserie, insbesondere eines Personenkraftwagens, bestehend aus einem langgestreckten, sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden sowie an seitlichen Längsträgerstrukturen des Fahrzeugs festgelegten Profilelement, welches aus Stahlblech gefertigt und durch Warmumformung formgehärtet ist, wobei das langgestreckte Profilelement einstückig als multifunktionales Bauteil in seiner Grundstruktur im Querschnitt überwiegend L-förmig mit einem weitestgehend vertikal ausgerichteten Steg und einem abgestellten Flansch ausgebildet ist und eine Mehrzahl von Befestigungs- und Funktionsabschnitten derart aufweist, dass beidenends des Flansches des Profilelements zur Festlegung desselben an den seitlichen Längsträgerstrukturen je ein erster Befestigungsabschnitt und orthogonal zum ersten Befestigungsabschnitt, beidenends des Steges des Profilelements je ein zweiter Befestigungsabschnitt zur Festlegung des Profilelements an seitlichen Säulenstrukturen der Fahrzeugkarosserie des Fahrzeugs vorgesehen sind, und dass zwischen besagten ersten Befestigungsabschnitten beabstandet voneinander zumindest zwei erste Funktionsabschnitte in Form von nach unten weisenden Ausprägungen im Flansch des in seiner Grundstruktur im Querschnitt überwiegend L-förmigen Profilelements ausgebildet sind, wird die gestellte Aufgabe demnach dadurch gelöst, dass an besagten ersten Funktionsabschnitten Gurtaufnahmen eines Sicherheitsgurtsystems des Fahrzeugs und/oder Anbindungen eines Tanks festgelegt sind, dass benachbart zu den ersten Funktionsabschnitten des abgestellten Flansches des Profilelements je ein zweiter Funktionsabschnitt am Steg des Profilelements vorgesehen ist, an dem je eine Kindersitzaufnahme festgelegt ist, und dass zumindest an einem der zweiten Funktionsabschnitte des Steges des Profilelementes eine Anbindung für ein Lehnenlager einer Sitzbank festgelegt ist.
Durch diese Merkmalskombination ist eine Trägerstruktur des Fahrzeugs geschaffen, die vorteilhaft bei verringerter Bauteilezahl, geringerem Gewicht, verminderter Anzahl von Fügeverbindungen sowie vermindertem Abdichtumfang einen hohen Verformungswiderstand im Crashfall mit einer Mehrzahl von Lasteinleitungs- respektive Anbindungspunkten für Funktionselemente, insbesondere sicherheitsrelevante Funktionselemente, kombiniert. Besagte Trägerstruktur mit relativ komplizierter Geometrie ist in einem einzigen Umformschritt durch Warmumformung sowie anschließende Vergütung aus einer Blechplatine, insbesondere Stahlblech-Platine, herstellbar. Im Hinblick auf den Stand der Technik, der seinerseits Blechdicken von etwa 1,25 mm bis etwa 2,0 mm erfordert, können nunmehr verminderte Blechdicken von etwa 1,3 mm zur Anwendung kommen, da durch Warmumformung die Festigkeit des Sitzquerträgers wesentlich erhöht werden kann. Durch die erfindungsgemäße komplexe Formgebung der Trägerstruktur des Sitzquerträgers kann derselbe gleichermaßen für Frontfahrzeuge und Allradfahrzeuge, die ihrerseits zusätzlicher Ausformungen bedürfen, eingesetzt werden. Aufgrund der Tatsache, dass die besagten ersten Funktionsabschnitte durch versteifend wirkende Ausprägungen gebildet sind, sind zusätzliche Versteifungsmaßnahmen, wie beispielsweise Versteifungsbleche entbehrlich.
Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
Danach können die ersten Befestigungsabschnitte aus der Normalebene das abgestellten Flansches des Profilelements heraus um einen vorbestimmten Betrag nach unten geneigt ausgebildet sein, wodurch einfach und kostengünstig unterschiedliche Sitzhöhen bewerkstelligbar sind. Vorteilhafterweise kann besagte Anbindung für das Lehnenlager vermittels zumindest eines Befestigungsflansches sowohl am Steg als auch am Flansch des Profilelementes festgelegt oder festlegbar ist. Besonders vorteilhaft kann sich dabei der Befestigungsflansch der Anbindung des Lehnenlagers bis in den benachbarten ersten Funktionsabschnitt in Form der nach unten weisenden Ausprägung hinein erstrecken. Durch diese Maßnahme ist insbesondere im Crashfall eine besonders wirksame Lasteinleitung und - weiterleitung in die erfindungsgemäße Trägerstruktur und die nachfolgende Struktur der Fahrzeugkarosserie gestattet. Wie die Erfindung noch vorsieht, kann das Profilelement zur weiteren Versteifung desselben in seinem Randbereich einen abgestellten umlaufenden Versteifungsflansch oder eine Mehrzahl abschnittsweise vorgesehener abgestellter Versteifungsflansche aufweisen, wobei besagte Versteifungsflansche gegebenenfalls oder teilweise als Befestigungs-, insbesondere Schweißflansche ausgebildet sein können.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

1 die Rohbaukarosserie des Hinterwagens eines Fahrzeugs, insbesondere Personenkraftwagens, mit der erfindungswesentlichen Trägerstruktur in einer perspektivischen Ansicht von vorne-oben,
2 die Trägerstruktur nach 1 in einer Detailansicht mit Anbauteilen, und
3 die Trägerstruktur nach 1 und 2 in einer Einzelteilansicht.

1 zeigt zunächst die Trägerstruktur des Fahrzeugs in Form eines langgestreckten Profilelementes 1 im verbauten und von einem Bodenblech 25 teilweise abgedecktem Zustand, welches sich in Fahrzeugquerrichtung (Y-Richtung) gesehen zwischen zwei seitlichen Längsträgerstrukturen 2, 3 der Fahrzeugkarosserie erstreckt und mit diesen stirnseitig vorzugsweise durch Schweißung fest verbunden ist. Ferner ist besagtes Profilelement 1 stirnseitig mit seitlichen Säulenstrukturen 4, 5 vorzugsweise durch Schweißung fest verbunden. Die Säulenstrukturen 4, 5 dienen im Wesentlichen der Abstützung von hinteren Radkästen 6, 7 und leiten dynamische Kräfte in nachgeordnete Karosseriebauteile, beispielsweise in hier nicht näher dargestellte C-Säulen ein.
Was die Trägerstruktur respektive das Profilelement 1 an sich anbelangt, ist dasselbe einstückig aus einem Stahlblech gefertigt und durch Warmumformung formgehärtet, woraus ein erhöhter Verformungswiderstand insbesondere im Crashfall resultiert.
Das Profilelement 1 dient vorliegend als Sitzquerträger einer nicht näher dargestellten, jedoch an sich bekannten hinteren Sitzbank und ist als multifunktionales Bauteil in seiner Grundstruktur im Querschnitt überwiegend L-förmig mit einem weitestgehend vertikal ausgerichteten Steg 8 und einem abgestellten Flansch 9 ausgebildet (vgl. 2 und 3).
Das Profilelement 1 weist beidenends des Flansches 9 erste Befestigungsabschnitte 10, 11 zur Festlegung desselben an den bereits oben erwähnten seitlichen Längsträgerstrukturen 2, 3 und orthogonal zum jeweiligen ersten Befestigungsabschnitt 10, 11 beidenends des Steges 8 zweite Befestigungsabschnitte 12, 13 zur Festlegung des Profilelements 1 an besagten Säulenstrukturen 4, 5 der Fahrzeugkarosserie auf.
Wie insbesondere den 2 und 3 weiter zu entnehmen ist, sind die ersten Befestigungsabschnitte 12, 13 aus der Normalebene des abgestellten Flansches 9 heraus um einen bestimmten Betrag nach unten geneigt ausgebildet. Durch die Wahl der Neigung, welche durch das Werkzeug zur Herstellung des Profilelements 1 bestimmt wird, lässt sich einfach und kostengünstig die gewünschte Sitzhöhe einstellen.
Zwischen den besagten ersten Befestigungsabschnitten 10, 11 sind beabstandet voneinander zwei erste Funktionsabschnitte 14, 15 in Form von nach unten weisenden muldenförmigen Ausprägungen im Flansch 9 des Profilelements 1 ausgebildet, welche eine Erhöhung der Steifigkeit des Profilelements 1 bewirken, insbesondere im Hinblick auf in das Profilelement 1 eingeleitete Gurtkräfte eines Sicherheitsgurtsystems.
In diesen ersten Funktionsabschnitten 14, 15 bzw. Ausprägungen sind Funktionselemente festgelegt bzw. festlegbar. Vorliegend sind als Funktionselemente, an sich bekannte Gurtaufnahmen 16 für einen nicht näher dargestellten, jedoch an sich bekannten rechten bzw. linken Sicherheitsgurt des vorstehend bereits erwähnten Sicherheitsgurtsystems des Fahrzeugs gezeigt. Die Gurtaufnahmen 16 können vorteilhaft vermittels an sich bekannter mechanischer Befestigungselemente, wie Schrauben, Niete oder Clipse, in den muldenförmigen Ausprägungen der ersten Funktionsabschnitte 14, 15 festgelegt sein.
Des Weiteren sind vorliegend in den muldenförmigen Ausprägungen der ersten Funktionsabschnitte 14, 15 Befestigungslöcher 17 vorgesehen, die ihrerseits der Anbindung von diversen Anbauteilen, wie beispielsweise eines hier nicht näher dargestellten Tanks, insbesondere eines Treibstofftanks, dienen können.
Gemäß den 1 und 2 sind benachbart zu den ersten Funktionsabschnitten 14, 15 des abgestellten Flansches 9 des Profilelements 1 je ein zweiter Funktionsabschnitt 18, 19 am Steg 8 des Profilelements 1 vorgesehen, an welchen je eine Kindersitzaufnahme 20 mit Befestigungsöse 21 festgelegt ist.
Am vorliegend linken zweiten Funktionsabschnitt 19 des Steges 8 ist überdies eine Anbindung 22 für ein Lehnenlager der hinteren Sitzbank mittels Befestigungsflansche 23 vorzugsweise durch Schweißung sowohl am Steg 8 als auch am Flansch 9 festgelegt. Die Befestigungsflansche 23 sind derart ausgebildet, dass sie sich bis in den benachbarten ersten Funktionsabschnitt 15 in Form der nach unten weisenden muldenförmigen Ausprägung hinein erstrecken. Die Vorteile einer derartigen Befestigung wurden oben bereits ausführlich beschrieben.
Wie den 2 und 3 noch zu entnehmen ist, weist das Profilelement 1 in seinem Randbereich einen abgestellten umlaufenden Versteifungsflansch 24 auf, der abschnittsweise als Befestigungsflansch respektive Schweißflansch fungiert. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diese Ausgestaltungsform, sondern erfasst auch ein Profilelement 1 mit einer Mehrzahl lediglich abschnittsweise vorgesehener Versteifungsflansche 24, die ihrerseits gegebenenfalls oder teilweise als Befestigungs-, insbesondere Schweißflansche ausgebildet sind (nicht näher dargestellt).
Bezugszeichenliste

1: Profilelement
2, 3: Längsträgerstrukturen
4, 5: Säulenstrukturen
6, 7: Radkästen
8: Steg
9: Flansch
10, 11: erste Befestigungsabschnitte
12, 13: zweite Befestigungsabschnitte
14, 15: erste Funktionsabschnitte
16: Gurtaufnahme
17: Befestigungslöcher
18, 19: zweite Funktionsabschnitte
20: Kindersitzaufnahme
21: Befestigungsöse
22: Anbindung
23: Befestigungsflansch
24: Versteifungsflansch
25: Bodenblech

Claims

Fahrzeug, mit einer Trägerstruktur eines Sitzquerträgers einer Fahrzeugkarosserie, bestehend aus einem langgestreckten, sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden sowie an seitlichen Längsträgerstrukturen (2, 3) des Fahrzeugs festgelegten Profilelement (1), welches aus Stahlblech gefertigt und durch Warmumformung formgehärtet ist, wobei das langgestreckte Profilelement (1) einstückig als multifunktionales Bauteil in seiner Grundstruktur im Querschnitt überwiegend L-förmig mit einem weitestgehend vertikal ausgerichteten Steg (8) und einem abgestellten Flansch (9) ausgebildet ist und eine Mehrzahl von Befestigungs- und Funktionsabschnitten (10, 11, 12, 13; 14, 15, 18, 19) derart aufweist, dass beidenends des Flansches (9) des Profilelements (1) zur Festlegung desselben an den seitlichen Längsträgerstrukturen (2, 3) je ein erster Befestigungsabschnitt (10, 11) und orthogonal zum ersten Befestigungsabschnitt (10, 11), beidenends des Steges (8) des Profilelements (1) je ein zweiter Befestigungsabschnitt (12, 13) zur Festlegung des Profilelements (1) an seitlichen Säulenstrukturen (4, 5) der Fahrzeugkarosserie des Fahrzeugs vorgesehen sind, und dass zwischen besagten ersten Befestigungsabschnitten (10, 11) beabstandet voneinander zumindest zwei erste Funktionsabschnitte (14, 15) in Form von nach unten weisenden Ausprägungen im Flansch (9) des in seiner Grundstruktur im Querschnitt überwiegend L-förmigen Profilelements (1) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass an besagten ersten Funktionsabschnitten (14, 15) Gurtaufnahmen (16) eines Sicherheitsgurtsystems des Fahrzeugs und/oder Anbindungen (22) eines Tanks festgelegt sind, dass benachbart zu den ersten Funktionsabschnitten (14, 15) des abgestellten Flansches (9) des Profilelements (1) je ein zweiter Funktionsabschnitt (18, 19) am Steg (8) des Profilelements (1) vorgesehen ist, an dem je eine Kindersitzaufnahme (20) festgelegt ist, und dass zumindest an einem der zweiten Funktionsabschnitte (18, 19) des Steges (8) des Profilelementes (1) eine Anbindung (22) für ein Lehnenlager einer Sitzbank festgelegt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Befestigungsabschnitte (10, 11) aus der Normalebene das abgestellten Flansches (9) heraus um einen vorbestimmten Betrag nach unten geneigt ausgebildet sind.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass besagte Anbindung (22) für das Lehnenlager vermittels zumindest eines Befestigungsflansches (23) sowohl am Steg (8) als auch am Flansch (9) des Profilelementes (1) festgelegt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Befestigungsflansch (23) der Anbindung (22) des Lehnenlagers bis in den benachbarten ersten Funktionsabschnitt (15) in Form der nach unten weisenden Ausprägung hinein erstreckt.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilelement (1) in seinem Randbereich einen abgestellten umlaufenden Versteifungsflansch (24) oder eine Mehrzahl abschnittsweise vorgesehener abgestellter Versteifungsflansche (24) aufweist, wobei besagte Versteifungsflansche (24) gegebenenfalls oder teilweise als Befestigungs-, insbesondere Schweißflansche ausgebildet sind.