Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heckstruktur für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 sowie ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Heckstruktur.

Heckstrukturen für Kraftfahrzeuge sind in verschiedenen Ausführungsformen aus dem Stand der Technik bekannt.

Die DE 102020214 105 A1 beschreibt eine Heckstruktur für ein Kraftfahrzeug mit zwei sich in Kraftfahrzeug-Längsrichtung erstreckenden Längsträgern und zwei Querträgern. Die Querträger erstrecken sich in Kraftfahrzeug-Querrichtung und verbinden die Längsträger miteinander. Hierzu umfassen die Längsträger jeweils eine Vielzahl seitlicher Befestigungsabschnitte, über welche die Längsträger mit den Querträgern verbunden sind.

Die Montage der aus der DE 102020214 105 A1 beschriebenen Heckstruktur gestaltet sich aufgrund der Vielzahl seitlicher Befestigungsabschnitte aufwendig.

Mithin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Heckstruktur für ein Kraftfahrzeug mit einem geringen Montageaufwand bereitzustellen. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Heckstruktur bereitzustellen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Heckstruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und das Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst.

Erfindungsgemäß wird also eine Heckstruktur für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welche zwei Längsträger, einen vorderen Querträger und einen hinteren Querträger umfasst. Der vordere Querträger und der hintere Querträger verbinden die Längsträger jeweils miteinander. Die Heckstruktur ist ein einteilig gegossenes Druckgussbauteil.

Kerngedanke der Erfindung ist es also, die Heckstruktur mittels Druckguss einteilig auszugestalten. Mithin entfällt ein Montageaufwand für die Heckstruktur, insbesondere für ein Verbinden der Querträger mit den Längsträgern.

Die Heckstruktur ist beispielsweise Bestandteil einer Karosserie des Kraftfahrzeugs. Die Längsträger sind beispielsweise an ihrem in Kraftfahrzeug-Längsrichtung vorderen Ende mit einem hinteren Ende eines Seitenschwellers des Kraftfahrzeugs verbindbar.

Die Längsträger können in einem funktionsgemäßen Einbauzustand der Heckstruktur an dem Kraftfahrzeug also jeweils in Kraftfahrzeug-Längsrichtung hinten an einen Seitenschweller angrenzen.

Beispielsweise erstrecken sich die zwei Längsträger in einem funktionsgemäßen Einbauzustand der Heckstruktur an dem Kraftfahrzeug zumindest weitgehend in Kraftfahrzeug-Längsrichtung und sind in Kraftfahrzeug-Querrichtung voneinander beabstandet.

In einem funktionsgemäßen Einbauzustand der Heckstruktur an dem Kraftfahrzeug können sich der vordere Querträger und der hintere Querträger in Kraftfahrzeug-Querrichtung erstrecken. In Kraftfahrzeug-Längsrichtung können der vordere Querträger und der hintere Querträger voneinander beabstandet sein.

Mittels der Längsträger ist beispielsweise jeweils ein Schweller des Kraftfahrzeugs mit einer Federstütze des Kraftfahrzeugs verbindbar.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Heckstruktur nach der Erfindung eine Verlängerung der Längsträger.

In einem funktionsgemäßen Einbauzustand der Heckstruktur an dem Kraftfahrzeug grenzen die Verlängerungen der Längsträger jeweils in Kraftfahrzeug-Längsrichtung hinten an einen betreffenden der Längsträger an.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Heckstruktur nach der Erfindung eine erste Aussparung, in der ein Gepäckraumboden des Kraftfahrzeugs anordbar ist.

Die erste Aussparung kann seitlich, also in Kraftfahrzeug-Querrichtung von den Längsträgern begrenzt sein. In Kraftfahrzeug-Längsrichtung kann die erste Aussparung vorne von dem vorderen Querträger und hinten von dem hinteren Querträger begrenzt sein. D.h. die Längsträger, der vordere Querträger und der hintere Querträger definieren die erste Aussparung seitlich.

Die erste Aussparung ist beispielsweise zumindest annähernd quaderförmig.

Die erste Aussparung kann in einer Oberansicht also zumindest annähernd rechteckig sein. Die erste Aussparung ist beispielsweise frei von Verbindungsstegen, welche sich von den Längsträgern, dem vorderen Querträger und/oder dem hinteren Querträger erstrecken.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Heckstruktur nach der Erfindung eine Heckverkleidungsstütze.

Die Heckverkleidungsstütze kann sich in einem funktionsgemäßen Einbauzustand der Heckstruktur an dem Kraftfahrzeug in Kraftfahrzeug-Querrichtung erstrecken.

Die Heckverkleidungsstütze kann, insbesondere in Kraftfahrzeug-Querrichtung endseitig an in Kraftfahrzeug-Längsrichtung hintere Endbereiche der Verlängerungen der Längsträger angrenzen. Die Heckverkleidungsstütze kann also die Verlängerungen der Längsträger miteinander verbinden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Heckstruktur nach der Erfindung eine zweite Aussparung.

Die zweite Aussparung ist seitlich beispielsweise von den Verlängerungen der Längsträger begrenzt. In Kraftfahrzeug-Längsrichtung vorne ist die zweite Aussparung beispielsweise von dem hinteren Querträger begrenzt.

Die zweite Aussparung kann, insbesondere in Kraftfahrzeug-Längsrichtung hinten offen sein.

Die Verlängerungen der Längsträger können in Kraftfahrzeug-Längsrichtung hinten jeweils ein Anschlusselement aufweisen, an welchem eine Heckverkleidungsstütze des Kraftfahrzeugs fixierbar ist. Die Heckverkleidungsstütze ist beispielsweise kein Bestandteil der Heckstruktur. Mittels der Heckverkleidungsstütze kann die zweite Aussparung in Kraftfahrzeug-Längsrichtung hinten verschlossen werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Heckstruktur nach der Erfindung Verlängerungen der Längsträger, welche in einem funktionsgemäßen Einbauzustand der Heckstruktur an dem Kraftfahrzeug jeweils in Kraftfahrzeug-Längsrichtung hinten an einem betreffenden der Längsträger angrenzen, und eine Heckverkleidungsstütze. Die Heckverkleidungsstütze verbindet die Verlängerungen der Längsträger miteinander verbindet. Die Verlängerungen der Längsträger, der hintere Querträger und die Heckverkleidungsstütze definieren eine zweite Aussparung, in der eine Gepäckraumwanne des Kraftfahrzeugs anordbar ist. In Kraftfahrzeug-Längsrichtung hinten ist die zweite Aussparung also von der Heckverkleidungsstütze begrenzt, welche Bestandteil der Heckstruktur ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Heckstruktur nach der Erfindung eine Heckverkleidung.

Die Heckverkleidungsstütze und die Heckverkleidung können einteilig ausgebildet sein, d.h. zusammen ein einzelnes Bauteil bilden.

In der zweiten Aussparung ist beispielsweise eine Gepäckraumwanne anordbar, welche den Innenraum des Kraftfahrzeugs an einer Unterseite begrenzt.

Die Gepäckraumwanne kann einteilig oder mehrteilig sein.

Die zweite Aussparung ist beispielsweise zumindest annähernd quaderförmig.

Die zweite Aussparung kann in einer Oberansicht also zumindest annähernd rechteckig sein.

Die zweite Aussparung kann in einem funktionsgemäßen Einbauzustand der Heckstruktur an dem Kraftfahrzeug in Kraftfahrzeug-Längsrichtung hinter der ersten Aussparung angeordnet sein.

Die zweite Aussparung kann frei von Verbindungsstegen sein, welche sich von Seitenwänden, welche die Aussparung definieren, also von den Verlängerungen der Längsträger, von dem hinteren Querträger und/oder der Heckverkleidungsstütze erstrecken.

In einem funktionsgemäßen Einbauzustand der Heckstruktur an dem Kraftfahrzeug kann die Heckverkleidung in Kraftfahrzeug-Längsrichtung hinten an die Heckverkleidungsstütze angrenzen.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Heckstruktur nach der Erfindung Radhäuser, insbesondere hintere Radhäuser oder zumindest Teile von Radhäusern.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Heckstruktur nach der Erfindung Federstützen. Die Federstützen bilden jeweils eine Anbindungsstelle zum Fahrwerk. Insbesondere können an den Federstützen Federbeine des Kraftfahrzeugs befestigt sein.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Heckstruktur nach der Erfindung ein Aluminiumdruckgussbauteil, d.h. ein Bauteil aus Aluminium, hergestellt dadurch, dass das Aluminium im flüssigen oder teigigen Zustand unter hohem Druck in eine vorgewärmte Form gepresst wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Heckstruktur nach der Erfindung numerisch strukturoptimiert, d.h. mittels einer numerischen Methode computersimuliert, insbesondere mit dem Ziel spezifische Werte, wie beispielsweise dessen Steifigkeit, dessen akustischen Anregung und/oder dessen Festigkeit, zu verbessern

Die Heckstruktur kann beispielsweise parameteroptimiert, formoptimiert und/oder topologieoptimiert sein.

Die Parameteroptimierung betrifft die Frage, welche Abmessungen, Richtung, Anordnung und/oder Werkstoffe, Werkstoffgüten, insbesondere Strukturelemente der Heckstruktur aufweisen müssen, um bestimmte Zielwerte zu erreichen. Hierbei werden einzelne Parameter, beispielsweise der Querschnitt eines Balkenelementes oder die Wanddicke eines Schalenelementes variiert.

Die Formoptimierung wird durchgeführt, um bestimmte Zielwerte zu erreichen. Dies geschieht durch Anpassung der Form der Heckstruktur, insbesondere der Form mindestens eines Durchbruchs, mindestens einer Verprägung und/oder mindestens einer Rippe beispielsweise zur Minimierung von Spannungsspitzen in der Strukturmechanik der Heckstruktur. Hierbei werden geometrische Parameter lokaler Bereiche der Heckstruktur so verformt, dass die Spannungen gleichmäßiger verteilt und somit die Spannungsspitzen minimiert sind.

Die geometrischen Parameter können Bauteilabmessungen, Loch- und Krümmungsradien und/oder -Lage umfassen.

Die Formoptimierung kann mittels eines Vertex-Morphing-Algorithmus erfolgen.

Die Topologieoptimierung betrifft eine optimale Materialverteilung in einem vorgegebenen Entwurfsraum, so dass die Heckstruktur mit möglichst geringem Einsatz von Material (einen) gestellte(n) Zielwert(e) erfüllt oder bei festgelegter Menge an Material die Zielwerte verbessert werden. Hierzu wird aus der Heckstruktur ein angepasstes Gerüst herausgearbeitet, indem bei jedem Iterationsschritt wenig belastetes Material vermieden oder umverteilt wird. Bei der Topologieoptimierung wird also das materialsparsamste Tragwerk unter verschiedenen Varianten gesucht, das gleichzeitig die Zielwerte an die Heckstruktur erfüllt oder die besten Zielwerte bei festgelegter Menge an Material aufweist.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer im Vorhergehenden beschriebenen Heckstruktur.

Das Kraftfahrzeug kann eine Karosserie umfassen, welche die im Vorhergehenden beschriebenen Heckstruktur umfasst. Die Erfindung wird im Folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Heckstruktur nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Oberansicht der ersten Heckstruktur nach der Erfindung;

Fig. 3 eine Oberansicht einer zweiten Heckstruktur nach der Erfindung; und

Fig. 4 eine Oberansicht einer dritten Heckstruktur nach der Erfindung.

In den Figuren 1 und 2 ist eine erste Heckstruktur 2 für ein Kraftfahrzeug nach der Erfindung dargestellt. Die erste Heckstruktur 2 ist ein einteilig gegossenes Druckgussbauteil, umfassend zwei Längsträger 8, einen vorderen Querträger 10, einen hinteren Querträger 12, zwei vordere Radhaus-Teilbereiche 14, zwei hinterer Radhaus-Teilbereiche 16 und zwei hintere Federstützen 18.

In einem funktionsgemäßen Einbauzustand der ersten Heckstruktur 2 an dem Kraftfahrzeug erstrecken sich die zwei Längsträger 8 in Kraftfahrzeug-Längsrichtung und der vordere Querträger 10 und der hintere Querträger 12 erstrecken sich in Kraftfahrzeug-Querrichtung. Der vordere Querträger 10 und der hintere Querträger 12 erstrecken sich also orthogonal zu den Längsträgern 8.

An einem ersten Ende grenzen der vordere Querträger 10 und der hintere Querträger 12 jeweils an einen ersten der Längsträger 8 an. An dem zweiten Ende, welches dem ersten Ende in Kraftfahrzeug-Querrichtung gegenüberliegt, grenzen der vordere Querträger 10 und der hintere Querträger 12 an dem zweiten der Längsträger 8 an.

Der vordere Querträger 10, der hintere Querträger 12 und die Längsträger 8 definieren somit eine erste Aussparung 26. Wie insbesondere aus Figur 2 ersichtlich ist, hat die erste Aussparung 26 eine in der Oberansicht, d.h. bei Betrachtung von oben eine nahezu rechteckige Form.

In der ersten Aussparung 26 ist ein Gepäckraumboden des Kraftfahrzeugs anordbar.

In Kraftfahrzeug-Hochrichtung oben und unten ist die erste Aussparung 26 offen.

Figur 3 zeigt eine zweite Heckstruktur 4 für ein Kraftfahrzeug nach der Erfindung. Die zweite Heckstruktur 4 entspricht im Wesentlichen, der in den Figuren 1 und 2 dargestellten ersten Heckstruktur 2. Mithin werden im Folgenden lediglich die Unterscheidungsmerkmale erläutert. Für alle weiteren Merkmale gelten die obigen Ausführungen betreffend die erste Heckstruktur 2.

Die zweite Heckstruktur 4 umfasst neben den zwei Längsträgern 8, dem vorderen Querträger 10, dem hinteren Querträger 12, den zwei vorderen Radhaus-Teilbereichen 14, den zwei hinteren Radhaus-Teilbereichen 16 und den zwei hinteren Federstützen 18, zwei Verlängerungen 20 der Längsträger 8.

Die Verlängerungen 20 der Längsträger 8 erstrecken sich in Kraftfahrzeug-Längsrichtung und grenzen in Kraftfahrzeug-Längsrichtung endseitig jeweils an einen betreffenden der Längsträger 8 an.

Zusammen mit dem hinteren Querträger 12 definieren die Verlängerungen 20 der Längsträger 8 eine zweite Aussparung 28. In der zweiten Aussparung 28 ist beispielsweise eine Gepäckraumwanne anordbar.

Die zweite Aussparung 28 ist in Kraftfahrzeug-Längsrichtung also vorne von dem Querträger 12 und in Kraftfahrzeug-Querrichtung seitlich von den Längsträgern 8 begrenzt. In Kraftfahrzeug-Längsrichtung hinten und in Kraftfahrzeug-Hochrichtung oben und unten ist die zweite Aussparung 28 offen.

Die zweite Aussparung 28 befindet sich in Kraftfahrzeug-Längsrichtung hinter der ersten Aussparung 26.

Die Verlängerungen 20 der Längsträger 8 können in Kraftfahrzeug-Längsrichtung hinten jeweils ein (nicht dargestelltes) Anschlusselement aufweisen. An den Anschlusselementen kann eine (nicht dargestellte) Heckverkleidungsstütze des Kraftfahrzeugs fixierbar sein.

In Figur 4 ist eine dritte Heckstruktur 6 für ein Kraftfahrzeug nach der Erfindung dargestellt. Die dritte Heckstruktur 6 entspricht im Wesentlichen, der in Figur 3 dargestellten zweiten Heckstruktur 4. Mithin werden im Folgenden lediglich die Unterscheidungsmerkmale erläutert. Für alle weiteren Merkmale gelten die obigen Ausführungen betreffend die zweite Heckstruktur 4.

Die dritte Heckstruktur 6 umfasst neben den zwei Längsträgern 8, dem vorderen Querträger 10, dem hinteren Querträger 12, den zwei vorderen Radhaus-Teilbereichen 14, den zwei hinteren Radhaus-Teilbereichen 16, den zwei hinteren Federstützen 18 und den zwei Verlängerungen 20 der Längsträger 8, eine Heckverkleidungsstütze 22 und eine Heckverkleidung 24. Die Heckverkleidungsstütze 22 erstreckt sich in Kraftfahrzeug-Querrichtung und grenzt an ein in Kraftfahrzeug-Längsrichtung hinteres Ende der Verlängerungen 20 der Längsträger 8 an. Die Heckverkleidungsstütze 22 verbindet also die Verlängerungen 20 der Längsträger 8 miteinander und begrenzt die zweite Aussparung 28 in Kraftfahrzeug-Längsrichtung hinten.

Die Heckverkleidung 24 grenzt wiederum in Kraftfahrzeug-Längsrichtung hinten an die Heckverkleidungsstütze 22 an.

Es ist ebenfalls denkbar, dass die Heckverkleidung 24 kein Bestandteil der dritten Heckstruktur 6, d.h. nicht Bestandteil des Integralbauteils ist, sondern über Verbindungselemente an der Heckverkleidungsstütze 22 fixiert ist.

Bezugszeichenliste:

2 erste Heckstruktur nach der Erfindung

4 zweite Heckstruktur nach der Erfindung

6 dritte Heckstruktur nach der Erfindung

8 Längsträger

10 vorderer Querträger

12 hinterer Querträger

14 vorderer Radhaus-Teilbereich

16 hinterer Radhaus-Teilbereich

18 hintere Federstütze

20 Verlängerung

22 Heckverkleidungsstütze

24 Heckverkleidung

26 erste Aussparung

28 zweite Aussparung