Die Erfindung betrifft eine Seitenwandstruktur für eine Karosserie eines Kraftwagens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solche Seitenwandstruktur ist beispielsweise bereits aus der US 8 696 051 B2 bekannt und umfasst einen Seitenschweller mit einer Schweller-Innenschale und einer Schweller-Außenschale, durch welche ein Hohlraum umgrenzt ist, innerhalb welchem eine einteilige Energieabsorptionsstruktur in Erstreckungsrichtung des Seitenschwellers verlaufend angeordnet ist. Zudem umfasst die Seitenwandstruktur eine B-Säule mit wenigstens einer Säulen-Außenschale, welche oberseitig an den Seitenschweller anschließt.

Derartige Seitenwandstrukturen werden beispielsweise zum Schutz eines unterhalb eines Fahrzeugbodens angeordneten Energiespeichers für einen elektrischen Antrieb des Kraftwagens während eines Seitenaufpralls im Bereich des Hohlraums des Seitenschwellers mit kostentechnisch ineffizienten, annähernd den gesamten Schwellerquerschnitt ausfüllenden Profilen in Kombination mit auf der Außenseite des Seitenschwellers aufgesetzten Säulen-Außenschalen eingesetzt. Zusätzlich stützen sich die Elemente der Seitenwandstruktur meistens auf großen Querstrukturen innerhalb des Energiespeichers ab, wodurch sich die Energiespeicherkapazität im Energiespeicherraum und damit die Fahrzeugreichweite reduzieren und eine flexible Anpassung auf verschiedene Fahrzeugderivate nicht mehr möglich ist. Zusätzlich ist die Krafteinleitung der auf den Seitenschwellerquerschnitt außen aufgesetzten Säulen- Außenschale in die Schwellerstruktur ungünstig, da der gesamte Schwellerquerschnitt während eines Seitenaufpralls nicht vollumfänglich auf Torsion belastet werden kann. Des Weiteren ist der Verbindungsbereich der aufgesetzten Säulen-Außenschale mit der Schwellerstruktur sehr hoch belastet, wodurch diese sehr großflächig ausgeführt werden muss, was wiederum zu großen Säulenwurzelbereichen führt. Hierdurch verringert sich die Größe der Türöffnungen jeweiliger vor beziehungsweise hinter der B-Säule angeordneter Seitentüren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Seitenwandstruktur zu schaffen, mittels welcher sich die Insassensicherheit insbesondere bei einem Seitenaufprall deutlich erhöhen lässt und gleichwohl eine kosten-, gewichts- und bauraumoptimierte Lösung geschaffen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Seitenwandstruktur mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Seitenwandstruktur für eine Karosserie eines Kraftwagens umfasst einen Seitenschweller mit wenigstens einer Schweller-Innenschale und einer Schweller-Außenschale, durch welche ein Hohlraum begrenzt ist, innerhalb welchem eine Energieabsorptionsstruktur in Erstreckungsrichtung des Seitenschwellers verlaufend angeordnet ist, und mit einer B-Säule mit wenigstens einer Säulen-Außenschale, welche an den Seitenschweller anschließt.

Um dabei erfindungsgemäß eine Seitenstruktur zu schaffen, welche bei einem Seitenaufprall besonders günstige Unfalleigenschaften aufweist und überdies kosten-, gewichts- und bauraumgünstig hergestellt werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Säulen-Außenschale über eine Ausnehmung in der Schweller- Außenschale in den Hohlraum des Seitenschwellers hinein ragt und einen ersten Bauteilbereich, mittels welchem die Säulen-Außenschale die sich im Hohlraum erstreckende Energieabsorptionsstruktur außenseitig umgreift, sowie einen zweiten Bauteilbereich, mittels welchem die Säulen-Außenschale mit der Schweller-Innenschale verbunden ist, aufweist.

Erfindungsgemäß ist demzufolge zunächst innerhalb der Säulen-Außenschale eine entsprechende Ausnehmung angeordnet, welche beispielsweise durch entsprechendes Beschneiden der Blechschale möglich ist, in den Hohlraum des Seitenschwellers hineinragt. Hierbei umfasst die Säulen-Außenschale den ersten Bauteilbereich, mittels welchem die Säulen-Außenschale die Energieabsorptionsstruktur außenseitig umgreift. Hierdurch können der Seitenschweller und die innerhalb des Seitenschwellers angeordnete Energieabsorptionsstruktur auf weitaus bessere Weise während eines Seitenaufpralls belastet werden. So ist es beispielsweise möglich, den gesamten Schwellerquerschnitt während des Seitenaufpralls annähernd vollumfänglich mit einem Torsionsmoment zu belasten. Außerdem ergibt sich ein verbesserter Verbindungsbereich zwischen der Säulen-Außenschale und dem Schwellerquerschnitt insgesamt. Dies wird auch durch die Verbindung des zweiten Bauteilbereichs der Säulen-Außenschale mit der Schweller-Innenschale gefördert. Insgesamt ist somit eine deutlich verbesserte Anbindung der Säulen-Außenschale im Bereich des Seitenschwellers gegeben, so dass eine verbesserte Insassensicherheit und gerade bei Fahrzeugen mit einem Energiespeicher für einen Antrieb des Kraftwagens auch eine verbesserte Hochvoltsicherheit beziehungsweise ein verbesserter Schutz des unterflur angeordneten Energiespeichers. Durch die günstige Anbindung der B-Säule an den Seitenschweller kann überdies auf eine Querträgeranordnung innerhalb des Bereichs des Energiespeichers verzichtet werden, so dass sich eine größere Reichweite bei batterieelektrischen Fahrzeugen realisieren lässt. Außerdem ergibt sich ein höherer Einstiegskomfort, da beispielsweise die Türöffnungen infolge der Möglichkeit zum Einsatz einer geringer dimensionierten Säulenwurzel, mit welcher die B-Säule an den Seitenschweller anschließt, gegeben ist. Außerdem ergeben sich hierdurch Kosten- und Gewichtsoptimierungen, da durch die verbesserte Anbindung der B-Säule an den Seitenschweller entsprechend Material beziehungsweise Querschnitt der jeweiligen Bauteile eingespart werden kann.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind der erste Bauteilbereich und der zweite Bauteilbereich über einen Zwischenbereich miteinander verbunden, welcher sich unterhalb der Energieabsorptionsstruktur in dem Hohlraum erstreckt. Hierdurch ergibt sich eine besonders vorteilhafte und stabile Anbindung der Säulen-Außenschale einerseits an der Energieabsorptionsstruktur und andererseits an der Seitenschweller- Innenschale.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der zweite Bauteilbereich der Säulen-Außenschale zwischen jeweiligen unteren Flanschen der Schweller-Innenschale und der Schweller-Außenschale angeordnet ist. Vorzugsweise ist der zweite Bauteilbereich dabei mit beiden Flanschen verbunden. Hierdurch ergibt sich eine besonders günstige Anbindung des zweiten Bauteilbereichs an den Seitenschweller.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der erste Bauteilbereich parallel zu der Außenfläche der Energieabsorptionsstruktur verläuft. Im Falle eines Seitenaufpralls ergibt sich hierdurch eine besonders stabile Verbindung und Abstützung des ersten Bauteilbereichs an der Energieabsorptionsstruktur.

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn ein oberhalb der Energieabsorptionsstruktur angeordneter oberer Bereich, der erste Bauteilbereich, der Zwischenbereich und der zweite Bauteilbereich aus einem Bauteil oder aus mehreren miteinander mechanisch gefügten Bauteilen gebildet ist. Hierdurch können über die Säulen-Außenschale eingetragenen Kräfte und Momente besonders gut auf den Seitenschweller übertragen werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass erste Bauteilbereich außerdem mit der Schweller-Außenschale verbunden ist. Hierdurch ergibt sich eine zusätzliche Verbindung zwischen der Säulen-Außenschale und der Schweller- Außenschale, was hier ebenfalls zur Verbesserung der Verbindung der B-Säule mit dem Seitenschweller beiträgt.

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der erste Bauteilbereich außerdem mit der Schweller-Außenschale verbunden ist. Hierdurch können insbesondere eingetragene Torsionsmomente besser zwischen Seitenschweller und der B-Säule übertragen werden.

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der erste Bauteilbereich außerdem mit der Energieabsorptionsstruktur verbunden ist und diese nicht nur außenseitig umgreift. Hierdurch ergibt sich eine abermals verbesserte Verbindung der B-Säule mit dem Seitenschweller.

Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der oberhalb der Energieabsorptionsstruktur angeordnete obere Bereich mit der Schweller-Außenschale verbunden ist. Auch hierdurch lässt sich die Anbindung der B-Säule an den Seitenschweller nochmals optimieren.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine ausschnittsweise Schnittansicht entlang einer in Fahrzeughochrichtung beziehungsweise in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Schnittebene durch die erfindungsgemäße Seitenwandstruktur mit einem Seitenschweller mit wenigstens einer Schweller-Innenschale und einer Schweller-Außenschale, durch welche ein Hohlraum begrenzt ist, innerhalb welchem eine Energieabsorptionsstruktur verläuft, und mit einer B-Säule mit wenigstens einer Säulen-Außenschale, welche an den Seitenschweller anschließt, wobei die Säulen-Außenschale über eine Ausnehmung in der Schweller- Außenschale in den Hohlraum des Seitenschwellers hinein ragt und mit einem ersten Bauteilbereich die Energieabsorptionsstruktur außenseitig umgreift und mit einem zweiten Bauteilbereich mit jeweiligen unteren Flanschen der Schweller-Außenschale und der Schweller-Innenschale verbunden ist;

Fig. 2 eine ausschnittsweise Seitenansicht auf die Seitenwandstruktur gemäß Fig. 1 ;

Fig. 3a, 3b eine ausschnittsweise Seitenansicht sowie eine ausschnittsweise Perspektivansicht auf die Seitenwandstruktur gemäß den Fig. 1 und 2, wobei insbesondere die Ausgestaltung der Säulen-Außenschale erkennbar ist; und in den

Fig. 4a, 4b jeweilige perspektivische Schnittansichten entlang jeweils einer in Fahrzeughochrichtung beziehungsweise in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Schnittebene durch die Seitenwandstruktur gemäß den Fig. 1 bis 3b, wobei insbesondere die Gestalt der Säulen-Außenschale ersichtlich wird.

In Fig. 1 ist in einer ausschnittsweisen und schematischen Schnittansicht entlang einer in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) und in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) verlaufenden Schnittebene eine Seitenwandstruktur einer Karosserie eines Personenkraftwagens dargestellt. Insbesondere erkennbar von der Seitenwandstruktur ist hierbei ein Seitenschweller 10, welcher eine Fahrzeugbodenstruktur 12 zur entsprechenden Fahrzeugseite hin begrenzt und mit dieser über entsprechende Flanschverbindungen verbunden ist. Auf der gegenüberliegenden Fahrzeugseite ist spiegelsymmetrisch ein entsprechend identischer Seitenschweller 10 beziehungsweise eine entsprechend identische Seitenwandstruktur angeordnet. Unterseitig der Fahrzeugbodenstruktur 12 ist ein Speichergehäuse 14 eines Energiespeichers 16 für einen elektrischen Antrieb des Kraftwagens in Unterflur-Anordnung erkennbar.

Der Seitenschweller 10 umfasst eine Schweller-Innenschale 18 und eine Schweller- Außenschale 20, welche jeweils in Blechschalenbauweise hergestellt sind und unter anderem im Bereich einer unteren Flanschverbindung 22 mittels jeweiliger Flansche 24, 26 zumindest mittelbar miteinander verbunden sind.

Die Schweller-Innenschale 18 und die Schweller-Außenschale 20 begrenzen dabei im Wesentlichen einen Hohlraum 28, innerhalb welchem eine Energieabsorptionsstruktur 30 in Erstreckungsrichtung (x-Richtung) des Seitenschwellers 10 verlaufend angeordnet ist. Die Energieabsorptionsstruktur 30 ist vorliegend beispielsweise als Strangpress- Mehrkammerprofil ausgebildet und etwa auf Höhe der Fahrzeugbodenstruktur 10 verlaufend angeordnet.

In Zusammenschau mit der Fig. 2, welche die Seitenwandstruktur in einer ausschnittsweisen Seitenansicht zeigt, wird deutlich, dass an den Seitenschweller 10 eine B-Säule 32 anschließt, an welcher vorliegend insbesondere eine Säulen- Außenschale 34 erkennbar ist, welche vorliegend ebenfalls in Blechschalenbauweise hergestellt ist. Überdies ist in Fig. 2 eine A-Säule 36 und eine C-Säule 38 erkennbar, welche gemeinsam mit der B-Säule 32 eine jeweilige vordere Türöffnung 40 beziehungsweise eine hintere Türöffnung 42 für eine vordere beziehungsweise hintere Seitentür ausbilden.

In Zusammenschau mit den Fig. 3a und 3b, welche in einer jeweils ausschnittsweisen und gegenüber Fig. 2 vergrößerten Seitenansicht beziehungsweise Perspektivansicht die Seitenwandstruktur im Bereich der Anschlussstelle beziehungsweise Säulenwurzel der B-Säule 32 an dem Seitenschweller 10 zeigen, wird ersichtlich, dass die Außenschale 20 eine Ausnehmung 44 aufweist, über welche die Säulen-Außenschale 34 in den Hohlraum 28 des Seitenschwellers 10 hinein ragt beziehungsweise über welche die Säulen-Außenschale 34 in die Schweller-Außenschale 20 des Seitenschwellers 10 eingesteckt ist. Die Schweller-Außenschale 20 ist in den Fig. 2 bis 3b der Übersichtlichkeit halber jeweils lediglich gestrichelt angedeutet.

Wie insbesondere aus einer Zusammenschau der Fig. 1 bis 3b erkennbar ist, weist die Säulen-Außenschale 20 ausgehend in Fahrzeuglängsrichtung (z-Richtung) von oben nach unten zunächst einen oberhalb der Energieabsorptionsstruktur 30 angeordneten oberen Bereich 46 auf, welcher in einen unteren, seitlichen, an die Oberseite der Energieabsorptionsstruktur 30 angrenzenden unteren Teil 48 innerhalb des Hohlraums 28 des Seitenschwellers 10 verläuft. An diesem oberen Bereich 46 schließt sich nach unten hin ein erster Bauteilbereich 50 an, welcher sich ebenfalls innerhalb des Hohlraums 28 des Seitenschwellers 10 erstreckt und welcher die Energieabsorptionsstruktur 30 bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) außenseitig umgreift. An diesem Bauteilbereich 50 schließt sich ein Zwischenbereich 52 an, welcher sich schräg von oben außen nach innen unten in Fahrzeugquerrichtung (y- Richtung) erstreckt und den Bauteilbereich 50 mit einem zweiten Bauteilbereich 54 verbindet, welcher zumindest im Wesentlichen vertikal und in Fahrzeuglängsrichtung und gemeinsam mit den Flanschen 24 und 26 der Schweller-Innenschale 18 und der Schweller-Außenschale 20 die untere Flanschverbindung 22 des Seitenschwellers 10 ausbildet. Demzufolge ist der zweite Bauteilbereich 54 der Säulen-Außenschale 34 im Bereich dieser Flanschverbindung 22 zu mindestens teilweise mit der Schweller- Innenschale 20 verbunden.

Weiterhin ist aus den Fig. 1 bis 3b erkennbar, dass der erste Bauteilbereich 50, welcher die Energieabsorptionsstruktur 30 außenseitig umgibt, bereichsweise parallel zu einer Außenfläche 56 der Energieabsorptionsstruktur 30 verläuft und in diesem Bereich vorzugsweise auch über eine entsprechende Fügverbindung mit der Energieabsorptionsstruktur 30 verbunden ist. Zudem ist der erste Bauteilbereich 50 vorzugsweise mit der Schweller-Außenschale 20 verbunden, wie dies insbesondere aus Fig. 1 erkennbar ist. Auch der oberhalb der Energieabsorptionsstruktur 30 verlaufende obere Bereich 46 der Säulen-Außenschale 34 ist vorzugsweise mit der Schweller- Außenschale 20 verbunden. Diese beiden beschriebenen Verbindungen können insbesondere durch jeweilige Fügeverbindungen bewerkstelligt sein.

Die Säulen-Außenschale 34 mit den jeweiligen Teilbereichen, dem oberen Bereich 46, dem ersten Bauteilbereich 50, dem Zwischenbereich 52 und dem zweiten Bauteilbereich 54 kann vorzugsweise einteilig ausgebildet sein. Jedoch wäre es theoretisch auch denkbar, die einzelnen Bereiche 46, 50, 52, 54 separat auszubilden und beispielsweise durch mechanisches oder dergleichen Fügen miteinander zu verbinden.

Fig. 1 zeigt außerdem ein Hindernis 58 in Form einer Crashbarriere oder eines Unfallgegners, welche/r mit einer Kraft F bei einem Seitenaufprall beispielsweise auf die B-Säule 32 beziehungsweise auf deren Säulen-Außenschale 34 auftrifft. Eine derartige Unfallkraft bewirkt unter anderem ein Torsionsmoment MT, welches in Fig. 1 in einem zentralen Bereich des Seitenschwellers 10 eingezeichnet ist und eine Torsionsachse, welche parallel zur Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) verläuft, bewirkt. Infolge dieses Torsionsmoments MT entsteht außerdem eine auf die Flanschverbindung 22 wirkende Zugkraft Fz.

Durch die vorliegenden Maßnahmen, nämlich das Anordnen der Säulen-Außenschale 34 bis in den Hohlraum 28 des Seitenschwellers 10 hinein und deren Umgreifen beziehungsweise Anbinden der Energieabsorptionsstruktur 30 im ersten Bauteilbereich 50 sowie deren Anbinden mit der Schweller-Innenschale 18 in dem zweiten Bauteilbereich 54 wird insbesondere erreicht, dass der gesamte Schwellerquerschnitt während eines Seitenaufpralls vollumfänglich auf Torsion belastet werden kann beziehungsweise dass infolge des Umgreifens und Anbindens der Energieabsorptionsstruktur 30 an die Säulen-Außenschale 34 das auf den Seitenschweller 10 wirkende Torsionsmoment MT deutlich besser aufgenommen werden kann. Zudem wird erreicht, dass in dem zweiten Befestigungsbereich 54 die auf die Flanschverbindung 22 wirkenden Zugkräfte Fz deutlich besser aufgenommen werden können.

Im Ergebnis kann hierdurch eine verbesserte Insassensicherheit erreicht werden, wobei die Seitenwandstruktur im Bereich der Säulen-Anbindung der B-Säule 32 deutlich kleiner und somit bauraumsparender hergestellt werden kann. Hierdurch ergeben sich bessere Einstiegsmöglichkeiten im Bereich der Türöffnungen 40, 42, da diese größer ausgebildet werden können. Infolge der Gewichtseinsparung ergibt sich auch eine Reichweitenerhöhung des Fahrzeugs sowie eine Verbesserung der Hochvoltsicherheit infolge der verbesserten Eigenschaften der Seitenwandstruktur hinsichtlich des Seitenaufpralls. Außerdem kann das vorliegende Konzept zur Herstellung der Seitenwandstruktur besonders günstig modularisiert werden.

Anhand der Fig. 4a und 4b ist in einer jeweiligen perspektivischen Schnittansicht entlang einer in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) beziehungsweise in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) verlaufenden Schnittebene nochmals die Anbindung der Säulen- Außenschale 34 an den Seitenschweller 10 verdeutlicht. Insbesondere ist hierbei nochmals erkennbar, in welcher Weise die Energieabsorptionsstruktur 30 durch die Säulen-Außenschale 34 umgriffen ist und in welcher Weise die Säulen-Außenschale 34 über ihre jeweiligen Bauteilbereiche 50 und 54 einerseits mit der Schweller-Innenschale 18 und andererseits mit der Schweller-Außenschale 20 sowie mit der Energieabsorptionsstruktur 30 verbunden ist.