BESCHREIBUNG: Die Erfindung betrifft eine Karosseriestruktur für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In einem elektrisch betriebenen, zweispurigen Fahrzeug können die Vorder- räder mittels zumindest einer Elektromaschine angetrieben werden. Die Elektromaschine kann von einem Vorderachsträger bzw. einem frontseitigen Hilfsrahmen getragen sein, an dem seitlich die Radlenker der Radaufhän- gung für die Vorderräder angebunden sind. Die zur Stromversorgung der Elektromaschine bereitgestellte Traktionsbatterie kann mit geringem Abstand vor dem frontseitigen Hilfsrahmen im Kraftfahrzeug verbaut sein, und zwar beispielhaft im Unterboden-Bereich des Fahrzeuges.

In einer solchen gattungsgemäßen Karosseriestruktur ist der Hilfsrahmen über Hilfsrahmen-Anbindungspunkte an der Fahrzeugkarosserie ver- schraubt. Die Schraubbolzen der Hilfsrahmen-Anbindungspunkte sind meist in Fahrzeughochrichtung ausgerichtet. Eine solche Ausrichtung der Schraubbolzen in Fahrzeughochrichtung führt in einem Frontcrashfall zu fol- gender Problematik: Im Frontcrashfall werden die Aufprallkräfte zunächst in den Hilfsrahmen eingeleitet und in einem Lastpfad über die Hilfsrahmen- Anbindungspunkte in die Karosseriestruktur weitergeleitet. Die in der Fahr- zeughochrichtung ausgerichteten Schraubbolzen der Hilfsrahmen- Anbindungspunkte sind im Crashverlauf mit hohen Scherkräften bean- sprucht, wodurch diese vorzeitig brechen können. Daraus ergibt sich die Ge- fahr, dass der Hilfsrahmen - aufgrund zerstörter Hilfsrahmen- Anbindungspunkte - mit hoher Restbeschleunigung gegen die Traktionsbat- terie (oder eine andere Funktionseinheit) geschoben wird und diese gegebe- nenfalls beschädigt.

Aus der WO 2013 127 327 A1 ist ein Hilfsrahmen für ein Fahrzeug bekannt, wobei der Flilfsrahmen mehrere Befestigungspunkte zur Fahrzeug- Karosserie aufweist. Insbesondere die hinteren Befestigungspunkte werden über eine Konsole zur Fahrzeug-Karosserie hin überbrückt.

Aus der US 667 9523 B2 und aus der US 2017 057 547 A1 sind lasteinlei- tende Stützen bekannt. Diese sind sowohl an Front- als auch an Heckachs- trägern verbaut und an der Fahrzeug-Karosserie angebunden. Aus der DE 10 2008 015 182 A1 ist eine Flilfsrahmen bekannt, der über mehrere Befesti- gungselemente an der Fahrzeug-Karosserie befestigt ist, wobei zusätzliche Lastübertragungsstreben zwischen dem Hilfsrahmen und der Fahrzeug- Karosserie geschaltet sind, die bei Versagen der Befestigungselemente die Crashenergie in die Fahrzeug-Karosserie einleiten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Karosseriestruktur für ein Fahrzeug bereitzustellen, bei der der Hilfsrahmen sowie die Funktionseinheit im Vergleich zum Stand der Technik besser gegen eine frontcrashbedingte Beschädigung geschützt sind.

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 weist die Karosse- riestruktur zumindest eine Lasteinleitungsstrebe auf, die zwischen der Funk- tionseinheit und dem Hilfsrahmen kraftübertragend abgestützt ist und einen Längsversatz zwischen der Funktionseinheit und dem Hilfsrahmen über- brückt. Im Frontcrashfall bildet sich einerseits über die Hilfsrahmen- Anbindungspunkte ein erster Lastpfad, über den Crashenergie vom Hilfs- rahmen in die Karosseriestruktur eingeleitet wird. Zusätzlich bildet die Lasteinleitungsstrebe einen zweiten Lastpfad, über den die Crashenergie vom Hilfsrahmen direkt in die Funktionseinheit eingeleitet wird. Auf diese Weise werden die Hilfsrahmen-Anbindungspunkte im Frontcrashfall entlastet, wodurch deren frontcrashbedingte Zerstörung vermieden werden kann.

Die Lasteinleitungsstrebe kann an zumindest einem hinteren Streben- Anbindungspunkt an der Funktionseinheit angebunden sein. Bevorzugt weist die Lasteinleitungsstrebe zumindest einen hinteren vertikalen Anbindungs- flansch auf, der unter Bildung einer in der Fahrzeugquer- und -hochrichtung aufgespannten vertikalen Fügeebene an der Funktionseinheit abgestützt ist. Zudem ist der hintere Anbindungsflansch der Lasteinleitungsstrebe mittels eines Fügeelementes, insbesondere eines Schraubbolzens, in einer, in der Fahrzeuglängsrichtung fluchtenden Fügerichtung (das heißt Schraubrich- tung) befestigt. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass der hintere Streben- Anbindungspunkt der Lasteinleitungsstrebe im Frontcrashfall nicht auf Sche- rung, sondern auf Druck belastet wird.

Die Lasteinleitungsstrebe kann zudem über zumindest einen vorderen Stre- ben-Anbindungspunkt am Flilfsrahmen angebunden sein. In einer techni- schen Realisierung kann die Lasteinleitungsstrebe an einer, in Fahr- zeuglängs- und -querrichtung aufgespannten, horizontalen Fügeebene am Hilfsrahmen angebunden sein. Die Lasteinleitungsstrebe kann dabei mit ei- nem Fügeelement (das heißt Schraubbolzen) in einer Fahrzeughochrichtung fluchtenden Fügerichtung (das heißt Schraubrichtung) befestigt sein.

Die Lasteinleitungsstrebe kann in Doppelfunktion nicht nur zur Kraftüberlei- tung dienen, sondern auch als ein Deformationselement ausgebildet sein, das sich im Frontcrashfall unter Abbau von Crashenergie verformt. Hierzu kann die Lasteinleitungsstrebe bevorzugt gabelförmig oder U-förmig ausge- bildet sein, und zwar mit einem am Hilfsrahmen angebundenen Quersteg, von dem zumindest zwei Strebenarme nach fahrzeughinten abragen und an der dahinter liegenden Funktionseinheit angebunden sind. Die Strebenarme sowie der Quersteg können bevorzugt materialeinheitlich und/oder einstückig ausgebildet sein. In einer technischen Umsetzung kann der Hilfsrahmen über die karosserie- seitigen Hilfsrahmen-Anbindungspunkte an Karosserie-Längsträgern ange- bunden sein. Die Lasteinleitungsstrebe kann bevorzugt unterhalb der Hilfs- rahmen-Anbindungspunkte in horizontaler Ebene verlaufen. Entsprechend sind die vorderen und/oder hinteren Streben-Anbindungspunkte über einen freien Höhenversatz unterhalb der Hilfsrahmen-Anbindungspunkte angeord- net. Im Frontcrashfall ergibt sich somit eine obere Lastebene, in der die Hilfs- rahmen-Anbindungspunkte eingebunden sind, und eine untere Lastebene, in der die Lasteinleitungsstrebe eingebunden ist.

Im Hinblick auf eine bauteilsteife Ausbildung kann der Hilfsrahmen seitliche Längsträger aufweisen, die über einen vorderen Querträger und einen hinte- ren Querträger miteinander verbunden sind. Der Hilfsrahmen kann zur weite- ren Aussteifung eine, ein Schubfeld bildende flächige oder fachwerkartige Versteifungsstruktur aufweisen, die im Rahmen-Innenraum zwischen den Längs- und Querträgern aufgespannt ist. Im Hinblick auf eine Montagever- einfachung ist es bevorzugt, wenn diese Versteifungsstruktur gemeinsam mit der Lasteinleitungsstrebe über den hinteren Streben-Anbindungspunkt am Hilfsrahmen befestigt ist.

Die Funktionseinheit kann beispielhaft eine Traktionsbatterie für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug sein. In diesem Fall kann der frontseitige Hilfsrahmen zumindest eine, die Fahrzeugräder antreibende Elektronnasch i- ne tragen.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefüg- ten Figuren beschrieben.

Es zeigen:

Figur 1 einen Vorderwagen-Bereich der Karosseriestruktur des

Fahrzeugs; Figur 2 und 3 jeweils Perspektivansichten des Unterbodens der Karos- seriestruktur.

In der Figur 1 ist ein Vorderwagen-Bereich 1 einer Karosseriestruktur eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs gezeigt. Demzufolge weist eine Karosse- riestruktur des Fahrzeugs seitliche Karosserie-Längsträger 3 auf, von denen in der Figur 1 lediglich einer gezeigt ist. Die Karosserie-Längsträger 3 erstre- cken sich nach fahrzeugvorne mit einem S-Schlag nach oben bis zur Fahr- zeugfront. Zudem ist in der Karosseriestruktur ein Hilfsrahmen 5 für eine Fahrzeug-Vorderachse verbaut, die eine nicht gezeigte Elektromaschine zum Antrieb der Vorderräder des Fahrzeugs aufweist. Der Hilfsrahmen 5 ist über Hilfsrahmen-Anbindungspunkte 7 (in einer Fügerichtung von unten) an einer Unterseite des Karosserie-Längsträgers 3 verschraubt, wobei deren Schraubbolzen 9 in der Fahrzeughochrichtung z ausgerichtet sind. Im Unter- boden des Fahrzeugs ist zudem eine Traktionsbatterie 11 zur Stromversor- gung der Elektromaschine angeordnet, die ein bauteilsteif ausgelegtes Batte- riegehäuse 13 mit darin angeordneten Batterie-Modulen aufweist. Die Trakti- onsbatterie 11 ist in einer Fahrtrichtung FR hinter dem Hilfsrahmen 5 ange- ordnet und von diesem über einen freien Längsversatz Dc (Figur 1 ) beab- standet.

Der Hilfsrahmen 5 weist seitliche Längsträger 15 auf, die über einen hinteren Querträger 17 und einen vorderen Querträger 19 (Figur 2) miteinander ver- bunden sind, wobei die Längsträger 15 und die Querträger 17 an hinteren und vorderen Eckknoten-Elementen 21 (zum Beispiel Aluminium-Gussteile) zusammenlaufen. An den Eckknoten-Elementen 21 sind unter anderem La- gerkonsolen 23 für nicht dargestellte Fahrwerkslenker sowie die bereits er- wähnten Hilfsrahmen-Anbindungspunkte 7 ausgebildet.

Wie aus den Figuren 2 oder 3 hervorgeht, sind zwischen dem Hilfsrahmen 5 und dem Batteriegehäuse 13 zwei Lasteinleitungsstreben 25 abgestützt, die den Längsversatz Dc zwischen der Traktionsbatterie 11 und dem Hilfsrah- men 5 überbrücken. Jede dieser Lasteinleitungsstreben 25 ist in etwa gabel- förmig oder U-förmig ausgebildet, und zwar mit einem am hinteren Querträ- ger 17 angebundenen Quersteg 27, von dem zwei Strebenarme 29 nach fahrzeughinten abragen. Die Strebenarme 29 weisen rückseitig jeweils An- bindungsflansche 31 (Figur 3) auf, die an hinteren Streben- Anbindungspunkten 33 flächig am Batteriegehäuse 13 angebunden sind, und zwar an einer Fügeebene yz, die in Fahrzeugquer- und -hochrichtung y, z aufgespannt ist. Die heckseitigen Anbindungsflansche 31 der beiden Stre- benarme 29 sind mit Schraubbolzen 35 am Batteriegehäuse 13 (in einer Fü- gerichtung nach fahrzeughinten) verschraubt, so dass sich die Schraubbol- zen 35 in der Fahrzeuglängsrichtung x erstrecken. Wie aus der Figur 1 oder 3 hervorgeht, sind die beiden Lasteinleitungsstreben 25 um einen freien Hö- henversatz Az unterhalb der Flilfsrahmen-Anbindungspunkte 7 angeordnet.

Der Quersteg 27 der jeweiligen Lasteinleitungsstrebe 25 ist über vordere Streben-Anbindungspunkte 37 am hinteren Querträger 17 des Hilfsrahmens 5 in einer Fügerichtung nach fahrzeugoben verschraubt, und zwar an die

Hilfsrahmen-Unterseite. Deren Schraubbolzen 39 sind somit in der Fahr- zeughochrichtung z ausgerichtet. Die Lasteinleitungsstreben 25 sind nicht direkt in Anlage mit dem Hilfsrahmen 5 verspannt, sondern vielmehr unter Zwischenlage einer flächigen, als Schubfeld wirkenden Versteifungsstruktur 41 , die sich versteifend über den Hilfsrahmen-Innenraum erstreckt.

Mittels der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Karosseriestruktur ergibt sich in einem Frontcrashfall eine Lastverteilung, bei der zunächst die Aufprall kräfte F (Figur 1 ) in den Hilfsrahmen 5 eingeleitet werden und unter Bildung eines ersten Lastpfads L1 (Figur 1 ) über die Hilfsrahmen-Anbindungspunkte 7 in die Karosserie-Längsträger 3 überführt werden. Zudem wird durch die beiden Lasteinleitungsstreben 25 ein zweiter Lastpfad L2 (Figur 1 ) bereitgestellt, über den die Aufprall kräfte F vom Hilfsrahmen 5 direkt in das Batteriegehäu- se 13 eingeleitet werden. Auf diese Weise werden die Hilfsrahmen- Anbindungspunkte 7 im Frontcrashfall entlastet, wodurch ein vorzeitiger Bruch der Schraubbolzen 9 (Figur 3) der Hilfsrahmen-Anbindungspunkte 7 verhindert werden kann. Im Unterschied zu den heckseitigen Streben-Anbindungspunkten 33 sind an den vorderen Streben-Anbindungspunkten 37 die Lasteinleitungsstrebe 25 an einer, in der Fahrzeuglängs- und -querrichtung x, y aufgespannten, hori zontalen Fügeebene xy am Hilfsrahmen 5 angebunden. Entsprechend ist in der Figur 3 der Schraubbolzen 39 in einer Fügerichtung nach fahrzeugoben verschraubt und in der Fahrzeughochrichtung z ausgerichtet.

Die Strebenarme 29 der Lasteinleitungsstreben 25 sind dabei so geomet- risch ausgelegt, dass sie im Frontcrashfall zusätzlich auch als Deformations- elemente wirken, die sich unter Abbau von Crashenergie verformen.