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Die Erfindung betrifft eine Frontstruktur für eine Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs, mit einer Stirnwand, welche die Fahrgastzelle frontseitig begrenzt, mit einem sich in Querrichtung der Stirnwand erstreckenden Querträger, und mit einer Abstützeinrichtung, welche mit einem in Querrichtung mittleren Bereich des Querträgers verbunden ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Frontstruktur.
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Die
DE 10 2018 112 098 A1 beschreibt eine Cockpitstruktur mit einer Frontpartie eines Kraftfahrzeugs, vor der ein mit zwei A-Säulen verbundener Tragrahmen vorgesehen ist. Bei einer Ausgestaltung der Cockpitstruktur, bei welcher ein Mitteltunnel nicht vorgesehen ist, ist statt des Mitteltunnels ein in Fahrtrichtung angeschrägter Aufnahmerahmen vorgesehen, der an einem hinteren unteren Ende unmittelbar mit einem Bodenblech der Cockpitstruktur befestigt ist. Von einem Querträger des Tragrahmens stehen nach unten zwei Befestigungsstreben ab, welche mit einem von dem Aufnahmerahmen nach oben abstehenden Befestigungsblech befestigt sind.
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Die
DE 44 22 498 C1 beschreibt eine Aufbaustruktur eines Personenkraftwagens, bei welcher eine Stirnwand einen Fahrgastraum frontseitig begrenzt. An einer dem Fahrgastraum zugekehrten Seite der Stirnwand ist ein Querträger angeordnet, welcher durch ein profiliertes, hutförmiges Schließblech gebildet ist, das vom Fahrgastraum her auf die Stirnwand aufgesetzt ist. Der Querträger ist mit einer Tunnelverstärkung kraftübertragend verbunden, welche auf eine Oberseite eines Mitteltunnels des Personenkraftwagens aufgesetzt ist. Ein schräg verlaufender Teil der Tunnelverstärkung dient hierbei als Frontcrashstütze.
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Als nachteilig ist hierbei der Umstand anzusehen, dass eine derartige Abstützung der Stirnwand mittels des schräg verlaufenden Teils der Tunnelverstärkung das Vorhandensein eines Mitteltunnels in dem Fahrgastraum voraussetzt.
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Insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit einem als Hochvoltspeicher ausgebildeten elektrischen Energiespeicher wie etwa Elektrofahrzeugen ist man jedoch bestrebt, auf den Mitteltunnel zu verzichten, welcher typischerweise in einem durch einen Verbrennungsmotor angetriebenen Kraftfahrzeug vorhanden ist. Denn durch Verzicht auf den Mitteltunnel kann im Fußraum der Fahrgastzelle eine vergleichsweise große Beinfreiheit bereitgestellt werden.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Frontstruktur der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei wirkungsvoller Abstützung der Stirnwand eine verbesserte Beinfreiheit bietet, und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Frontstruktur anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Frontstruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung.
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Eine erfindungsgemäße Frontstruktur für eine Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs ohne Mitteltunnel umfasst eine Stirnwand, welche die Fahrgastzelle frontseitig begrenzt, einen sich in Querrichtung der Stirnwand erstreckenden Querträger, und eine Abstützeinrichtung. Die Abstützeinrichtung ist mit einem in Querrichtung mittleren Bereich des Querträgers verbunden. Die Abstützeinrichtung ist mit einem weiteren Querträger verbunden, welcher sich im Bereich eines Bodens der Fahrgastzelle in die Querrichtung erstreckt. Hierbei ist zwischen der Abstützeinrichtung und dem Boden der Fahrgastzelle ein Freiraum ausgebildet. Über diesen Freiraum kommunizieren ein fahrerseitiger Fußraum der Fahrgastzelle und ein beifahrerseitiger Fußraum der Fahrgastzelle miteinander.
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Mit anderen Worten überbrückt die Abstützeinrichtung den Freiraum, welcher zwischen der Abstützeinrichtung und dem Boden der Fahrgastzelle ausgebildet ist. Der Freiraum ist zwischen der Abstützeinrichtung und einem Bodenblech ausgebildet, welches die Fahrgastzelle unterseitig begrenzt. Es ist so eine sehr offene Fußraumgestaltung erreicht. Beispielsweise kann ein Fahrer des die Frontstruktur aufweisenden Kraftfahrzeugs seinen Fuß in diesen nach Art eines Durchlasses zwischen dem fahrerseitigen Fußraum und dem beifahrerseitigen Fußraum ausgebildeten Freiraum hineinstellen beziehungsweise seinen Fuß in diesem Freiraum abstellen. Folglich bietet die Frontstruktur eine verbesserte Beinfreiheit.
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Zudem kann der Fahrer und/oder ein Beifahrer des die Frontstruktur aufweisenden Kraftfahrzeugs sein Bein seitlich an der Abstützeinrichtung anlegen, sodass durch die Abstützeinrichtung eine seitliche Beinanlage bereitgestellt ist. Dadurch kann einer Ermüdung der Beine eines derartigen Fahrzeugnutzers oder Insassen entgegengewirkt werden, und es kann insbesondere eine komfortable Beinhaltung während der Fahrt mit dem die Frontstruktur aufweisenden Kraftfahrzeug eingenommen werden.
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Insbesondere ermöglicht es der Freiraum, dass der Fahrer und/oder der Beifahrer ein Bein derart nach vorne, insbesondere mittig nach vorne, ausstrecken kann, dass sich der Fuß in dem Freiraum befindet. Unerwünschte Verspannungen aufgrund einer über lange Zeit unveränderten Beinhaltung während der Fahrt des Insassen des Kraftfahrzeugs können somit vermieden werden.
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Die Frontstruktur umfasst wenigstens einen Luftführungskanal, welcher zum Führen von klimatisierter Luft in einen rückwärtigen Bereich der Fahrgastzelle ausgebildet ist. Hierbei verläuft ein Abschnitt des wenigstens einen Luftführungskanals entlang der Abstützeinrichtung.
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Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass typischerweise ausgehend von der Stirnwand im mittleren Bereich der Fahrgastzelle wenigstens ein derartiger Luftführungskanal vorgesehen ist, welcher dann oberhalb des Bodens der Fahrgastzelle in Längsrichtung der Fahrgastzelle nach hinten geführt ist. Indem der Abschnitt des wenigstens einen Luftführungskanals entlang der Abstützeinrichtung verläuft, stört der wenigstens eine Luftführungskanal nicht anderweitig und der vorhandene Bauraum wird besonders effizient ausgenutzt.
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Dies gilt insbesondere, wenn der Abschnitt des wenigstens einen Luftführungskanals in Hochrichtung der Stirnwand oberhalb der Abstützeinrichtung angeordnet ist.
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Über den wenigstens einen Luftführungskanal kann klimatisierte, also insbesondere gekühlte oder erwärmte Luft in den rückwärtigen Bereich der Fahrgastzelle eingebracht werden, beispielsweise indem wenigstens ein solcher Luftführungskanal mittig am Boden der Fahrgastzelle und/oder unterhalb von Frontsitzen des Kraftfahrzeugs nach hinten geführt wird. Da über den wenigstens einen Luftführungskanal von einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs stammende Luft in den rückwärtigen Bereich der Fahrgastzelle geleitet werden kann, können derartige Luftführungskanäle auch als Klimakanäle bezeichnet werden.
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Darüber hinaus ist durch die Anbindung der Abstützeinrichtung an den sich in Querrichtung der Stirnwand erstreckenden Querträger oder Stirnwandquerträger einerseits und an den weiteren Querträger andererseits insbesondere im mittleren Bereich der Frontstruktur eine besonders wirkungsvolle Abstützung der Stirnwand erreicht. Und diese Abstützung der Stirnwand, welche bei einem Frontalaufprall des die Frontstruktur aufweisenden Kraftfahrzeugs eine Rückverlagerung der Stirnwand in die Fahrgastzelle hinein besonders weitgehend und besonders sicher unterbindet, ist auch dann realisierbar, wenn das Kraftfahrzeug keinen Mitteltunnel aufweist. Bei einem derartigen Kraftfahrzeug ohne Mitteltunnel ist mittels der Abstützeinrichtung eine wirkungsvolle Stabilisierung der Stirnwand bei sehr weitgehend verbesserter Beinfreiheit erreicht.
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Unter dem mittleren Bereich des sich in Querrichtung der Stirnwand erstreckenden Querträgers soll vorliegend ein Abschnitt des Querträgers verstanden werden, welcher zwischen jeweiligen Endbereichen des Querträgers angeordnet ist, wobei die Abstützeinrichtung bezogen auf die Länge des Querträgers nicht zwangsläufig genau mittig angeordnet zu sein braucht. Vielmehr ist auch bei einer in Querrichtung nicht genau zentralen Kopplung der Abstützeinrichtung mit dem Querträger eine Verbindung der Abstützeinrichtung mit dem Querträger in dessen mittlerem Bereich als gegeben anzusehen. Des Weiteren können auch wenigstens zwei in Querrichtung zueinander versetzt und außermittig angeordnete Abstützteile die Abstützeinrichtung bereitstellen, welche mit dem mittleren Bereich des Querträgers verbunden ist.
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Über die Abstützeinrichtung ist jedoch insbesondere eine lastübertragende Verbindung des mittleren Bereichs des sich in Querrichtung der Stirnwand erstreckenden Querträgers mit dem mittleren Bereich des weiteren Querträgers erreicht. Dadurch ist vorteilhaft eine verbesserte mittige Aufnahme von Längskräften aus einem Vorderwagen des Kraftfahrzeugs ermöglicht, sodass eine Rückverlagerung der Stirnwand in die Fahrgastzelle beziehungsweise Intrusionen in die Fahrgastzelle besonders weitgehend vermieden werden.
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Aber auch außermittig auftretende Belastungen können mittels der Abstützeinrichtung gut in den Querträger eingeleitet werden, welcher im Bereich des Bodens der Fahrgastzelle in Querrichtung verläuft. Denn vorzugsweise erstrecken sich die Querträger in Querrichtung der Fahrgastzelle über die gesamte Breite der Fahrgastzelle. Dadurch ist eine besonders weitgehende Abstützung der Stirnwand erreichbar.
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Vorzugsweise erstreckt sich zumindest ein Abschnitt der Abstützeinrichtung gradlinig von dem weiteren Querträger hin zu dem Querträger oder Stirnwandquerträger, welcher an der Stirnwand und in Hochrichtung der Stirnwand oberhalb des weiteren Querträgers angeordnet ist. Durch den damit einhergehenden schrägen Verlauf des zumindest einen Abschnitts der Abstützeinrichtung ist eine besonders wirkungsvolle Lastweitergabe von dem Stirnwandquerträger in den im Bereich des Bodens der Fahrgastzelle angeordneten weiteren Querträger erreichbar.
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Aufgrund des schrägen Verlaufs des zumindest einen Abschnitts der Abstützeinrichtung lässt sich zudem ein besonders großer Freiraum unterhalb der Abstützeinrichtung beziehungsweise zwischen der Abstützeinrichtung und dem Boden der Fahrgastzelle bereitstellen oder ausbilden. Auch dies ist im Hinblick auf eine Verbesserung der Ergonomie vorteilhaft, welche insbesondere im vorderen, im Wesentlichen mittigen Bereich der Fahrgastzelle für den Fahrer oder Beifahrer des Kraftfahrzeugs eine sehr variable Beinhaltung ermöglicht.
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Die Abstützeinrichtung kann einen ersten Abschnitt aufweisen, welcher mit dem sich in Querrichtung der Stirnwand erstreckenden Querträger verbunden ist, und einen zweiten Abschnitt, welcher mit dem weiteren Querträger verbunden ist. Hierbei weisen die beiden Abschnitte voneinander verschiedene Ausrichtungen auf. Dies sorgt einerseits für eine gute Weiterleitung der Kraft über die beiden Abschnitte. Andererseits ist auch dies im Hinblick auf das Bereitstellen oder Ausbilden eines möglichst großräumigen Freiraums oberhalb des Bodens der Fahrgastzelle vorteilhaft, welcher als Durchlass zwischen dem fahrerseitigen Fußraum der Fahrgastzelle und dem beifahrerseitigen Fußraum der Fahrgastzelle ausgebildet ist.
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Insbesondere kann der erste Abschnitt im Wesentlichen parallel zu dem Boden der Fahrgastzelle ausgerichtet sein, wobei der zweite Abschnitt mit dem ersten Abschnitt einen stumpfen Winkel einschließt. So ist einerseits der Abstützeinrichtung eine hohe Steifigkeit beziehungsweise Belastbarkeit verliehen und andererseits lässt sich zwischen dem ersten Abschnitt und dem Boden der Fahrgastzelle ein vergleichsweise großer Freiraum ausbilden, in welchen der Fahrer oder der Beifahrer des Kraftfahrzeugs sein Bein hinein ausstrecken kann.
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Die Abstützeinrichtung kann wenigstens eine Strebe aufweisen, wobei die wenigstens eine Strebe einen an dem Querträger festgelegten Endbereich des ersten Abschnitts und einen an dem weiteren Querträger festgelegten Endbereich des zweiten Abschnitts miteinander verbindet. Hierbei ist die wenigstens eine Strebe geradlinig ausgebildet. Durch eine derartige, in Querrichtung der Stirnwand gesehen eine dreieckförmige Kontur aufweisende Abstützeinrichtung ist eine besonders gute Aufnahme und Weiterleitung von Lasten in Längsrichtung der Fahrgastzelle und/oder in Hochrichtung der Fahrgastzelle erreichbar.
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Vorzugsweise ist die Strebe über ein Stützteil der Abstützeinrichtung mit einem Bereich der Abstützeinrichtung gekoppelt, in welchem der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt aneinander angrenzen. Ein derartiges Stützteil erhöht die Belastbarkeit der Abstützeinrichtung.
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Zudem kann an einem solchen Stützteil gut wenigstens ein weiteres Bauteil festgelegt werden, welches insbesondere zum Abstützen von Lasten in einem gewissen horizontalen Abstand von dem an der Stirnwand angeordneten Querträger beziehungsweise Stirnwandquerträger ausgebildet sein kann. Mittels des etwa an dem Stützteil festgelegten Bauteils kann beispielsweise eine Instrumententafel des Kraftfahrzeugs unterseitig abgestützt werden. Auch das Vorsehen des Stützteils ist somit für eine gute Lastaufnahme durch die Frontstruktur vorteilhaft.
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Vorzugsweise ist zwischen der Strebe und wenigstens einem der Abschnitte der Abstützeinrichtung zumindest eine Vertiefung und/oder Durchtrittsöffnung ausgebildet. Eine solche Durchtrittsöffnung führt zu einem vorteilhaft geringen Gewicht der Abstützeinrichtung. Zudem lässt sich eine derartige Vertiefung oder eine derartige Durchtrittsöffnung gut nutzen.
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Insbesondere kann nämlich bei einer entsprechenden Größe die wenigstens eine Durchtrittsöffnung und/oder die Vertiefung beziehungsweise, insbesondere teilweise geschlossene, Aushöhlung als Ablagefach genutzt werden. Auf diese Weise ist für einen Insassen der Fahrgastzelle im Bereich der Abstützeinrichtung eine bequeme und gut erreichbare Möglichkeit zur Ablage beziehungsweise Halterung von Gegenständen bereitgestellt.
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Die Abstützeinrichtung kann zumindest bereichsweise als Hohlprofil ausgebildet sein. Dies ist im Hinblick auf die Fähigkeit der Abstützeinrichtung vorteilhaft, Lasten aufzunehmen und weiterzugeben beziehungsweise zu verteilen. Denn eine als Hohlprofil oder nach Art eines Rohrs ausgebildete Abstützeinrichtung weist eine hohe Steifigkeit in Längsrichtung des Hohlprofils oder Rohrs auf.
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Der Abschnitt des wenigstens einen Luftführungskanals kann innerhalb des Hohlprofils angeordnet sein. So ist einerseits der wenigstens eine Luftführungskanal gut geschützt. Andererseits wird so durch den wenigstens einen Luftführungskanal im Bereich der Abstützeinrichtung kein zusätzlicher Bauraum innerhalb der Fahrgastzelle beansprucht.
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Alternativ kann der Abschnitt des wenigstens einen Luftführungskanals zumindest bereichsweise durch das Hohlprofil gebildet sein. Auf diese Weise kommt der Abstützeinrichtung nicht nur die Funktion zu, Lasten aus dem Bereich des Querträgers oder Stirnwandquerträgers in den weiteren Querträger weiterzugeben, welcher sich im Bereich des Bodens der Fahrgastzelle in die Querrichtung erstreckt.
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Vielmehr weist dann zumindest ein Abschnitt der Abstützeinrichtung auch die Funktion des Luftführungskanals auf. Mit anderen Worten übernimmt hierbei der wenigstens eine Luftführungskanal eine Tragfunktion, sodass durch die Abstützeinrichtung ein zumindest bereichsweise mittragender Luftführungskanal geschaffen ist.
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Vorzugsweise ist wenigstens ein Abschnitt der Abstützeinrichtung benachbart zu einer Mittelkonsole der Frontstruktur angeordnet. Beispielsweise kann die Mittelkonsole in Längsrichtung der Fahrgastzelle an den wenigstens einen Abschnitt der Abstützeinrichtung angrenzen. Eine derartige Anordnung der Mittelkonsole benachbart zu der Abstützeinrichtung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn im Bereich der Mittelkonsole und/oder an einer Oberseite der Abstützeinrichtung wenigstens ein Bedienelement für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, welches etwa zum Ansteuern wenigstens einer Funktionseinheit des Kraftfahrzeugs ausgebildet sein kann.
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Vorzugsweise weist die Mittelkonsole und/oder die Abstützeinrichtung zumindest eine Ablageeinrichtung auf. Dann kann nämlich im Bereich der Abstützeinrichtung die wenigstens eine Ablageeinrichtung von dem Fahrer und/oder dem Beifahrer des Kraftfahrzeugs gut zum Unterbringen von Gegenständen genutzt werden.
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Eine solche Ablageeinrichtung kann vorteilhaft an einer für einen derartigen Insassen des Kraftfahrzeugs ergonomisch günstigen Position beziehungsweise gut erreichbaren Position angeordnet sein. Dies ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn die Ablageeinrichtung zum, insbesondere drahtlosen, Laden eines Mobiltelefons oder dergleichen ausgebildet ist.
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Vorzugsweise ist wenigstens ein Stützelement, welches zum unterseitigen Abstützen einer Instrumententafel des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, mit der Abstützeinrichtung verbunden. Dadurch ist eine besonders vielseitige Nutzung der Abstützeinrichtung gegeben.
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Des Weiteren ist auch dies einer erhöhten Steifigkeit der Frontstruktur zuträglich. Denn das wenigstens eine Stützelement, welches als Tragstruktur für die Instrumententafel dient, braucht sich nicht bis zum Boden der Fahrgastzelle zu erstrecken. Vielmehr weist das wenigstens einen Stützelement eine gegenüber einer derartigen Ausgestaltung verkürzte Bauform auf, welche im Hinblick auf die Steifigkeit des Stützelements vorteilhaft ist.
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Darüber hinaus ergeben sich durch diese Ausgestaltung Vorteile im Hinblick auf eine Weiterleitung von hörbaren oder spürbaren Schwingungen, sodass das NVH-Verhalten (NVH = Noise, Vibration, Harshness; Geräusch, Vibration, Rauigkeit) der Frontstruktur verbessert ist. Dies gilt auch im Hinblick auf die Vermeidung einer Übertragung derartiger Schwingungen auf weitere im Frontbereich der Fahrgastzelle angeordnete Komponenten wie etwa ein Lenkrad des Kraftfahrzeugs.
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Insbesondere kann das Stützelement in einem Bereich mit der Abstützeinrichtung gekoppelt sein, in welchem ein erster, mit dem sich in Querrichtung der Stirnwand erstreckenden Querträger verbundener Abschnitt der Abstützeinrichtung an einen zweiten Abschnitt der Abstützeinrichtung angrenzt, welcher mit dem weiteren Querträger verbunden ist. Auf diese Weise ist eine sehr direkte oder unmittelbare Abstützung der Instrumententafel des Kraftfahrzeugs erreichbar.
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Vorzugsweise ist der weitere Querträger mit dem Bodenblech der Frontstruktur verbunden, welches die Fahrgastzelle unterseitig begrenzt. Dies ist einer Aussteifung der Frontstruktur förderlich.
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Der Querträger kann insbesondere als Sitzquerträger ausgebildet sein und somit einer Befestigung wenigstens eines Fahrzeugsitzes des Kraftfahrzeugs in der Fahrgastzelle dienen. Ein derartiger Querträger zeichnet sich durch eine besonders große Robustheit aus. Dies ist für die Aufnahme und Weiterleitung von in Längsrichtung und/oder Hochrichtung der Fahrgastzelle beziehungsweise des Kraftfahrzeugs wirkenden Kräften beziehungsweise Lasten vorteilhaft.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist eine erfindungsgemäße Frontstruktur auf. Vorzugsweise weist das Kraftfahrzeug einen elektrischen Energiespeicher auf, mittels welchem elektrische Energie für eine zum Fortbewegen des Kraftfahrzeugs ausgebildete Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs bereitstellbar ist. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug somit als Elektrofahrzeug mit einem Hochvoltspeicher ausgebildet sein, also mit einem elektrischen Energiespeicher, welcher eine Nennspannung von mehr als 60 Volt und insbesondere von bis zu mehreren 100 Volt bereitzustellen imstande ist.
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Insbesondere bei einem als Elektrofahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeug kann nämlich vorgesehen sein, auf den Mitteltunnel zu verzichten, wie er üblicherweise bei Kraftfahrzeugen vorgesehen ist, die als Antriebseinrichtung zum Fortbewegen des Kraftfahrzeugs einen Verbrennungsmotor aufweisen. Und bei einem derartigen Kraftfahrzeug ohne Mitteltunnel erweist sich das Vorsehen der Abstützeinrichtung, welche den sich in Querrichtung der Stirnwand erstreckenden Querträger mit dem weiteren Querträger verbindet, als besonders vorteilhaft.
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Der insbesondere als Hochvoltspeicher ausgebildete elektrische Energiespeicher kann vorteilhaft unterhalb des Bodenblechs der Fahrgastzelle angeordnet sein, welches die Fahrgastzelle unterseitig begrenzt. Die einzelnen Batteriezellen des Hochvoltspeichers sind dann vor einer Beschädigung gut geschützt, da eine Durchbiegung beziehungsweise ein Ausbeulen des Bodenblechs durch das Vorsehen der Abstützeinrichtung besonders weitgehend vermieden ist. Die Frontstruktur mit dem Stirnwandquerträger, der Abstützeinrichtung und dem weiteren Querträger im Bodenbereich der Fahrgastzelle stellt nämlich eine wirkungsvolle Lastabstützung beziehungsweise Lastverteilung im Bodenbereich sicher und vermeidet insbesondere hohe lokale Deformationen des Bodenblechs in vertikaler Richtung. Eine entsprechende Beaufschlagung der Batteriezellen des Hochvoltspeichers mit einer in der vertikalen Richtung wirkenden Belastung ist dadurch vermieden. Somit leistet die Frontstruktur einen Beitrag zum Crashschutz des Hochvoltspeichers, also zum Schutz des elektrischen Energiespeichers vor einer Beschädigung bei einem Aufprall, insbesondere bei einem frontalen Aufprall des Kraftfahrzeugs auf ein Hindernis.
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Die für die erfindungsgemäße Frontstruktur beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug und umgekehrt.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. 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.
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Die Erfindung wird nun anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 in einer schematischen Perspektivansicht und ausschnittsweise eine Frontstruktur beziehungsweise einen Frontbereich einer Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs, wobei eine Abstützeinrichtung einen an einer Stirnwand angeordneten Querträger mit einem Sitzquerträger verbindet, wobei unterhalb der Abstützeinrichtung ein Freiraum vorhanden ist;
- 2 in einer weiteren schematischen Perspektivansicht eine Variante der Frontstruktur, bei welcher unterhalb der Abstützeinrichtung ein besonders großer Freiraum ausgebildet ist;
- 3 in einer weiteren Perspektivansicht die Abstützeinrichtung gemäß 2, wobei die durch die brückenartige Ausbildung der Abstützeinrichtung bedingte große Beinfreiheit für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs erkennbar ist; und
- 4 stark schematisiert ein als Elektrofahrzeug ausgebildetes Kraftfahrzeug, dessen Fahrgastzelle die Frontstruktur aufweist.
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In 1 ist in einer schematischen Perspektivansicht eine Frontstruktur 1 für eine Fahrgastzelle 2 beziehungsweise einen Fahrgastraum eines in 4 stark schematisiert dargestellten Kraftfahrzeugs 3 gezeigt. Die Frontstruktur 1 umfasst eine Stirnwand 4, welche die Fahrgastzelle 2 frontseitig begrenzt. Des Weiteren weist die Frontstruktur 1 einen Querträger 5 auf, welcher sich in Querrichtung der Stirnwand 4 erstreckt.
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In dem Kraftfahrzeug 3 ist diese Querrichtung der Stirnwand 4 parallel zur Fahrzeugquerachse y, welche ebenso wie die Fahrzeuglängsachse x und die Fahrzeughochachse z in einem etwa in 1 schematisch dargestellten Koordinatensystem angegeben ist. Im Bereich eines Bodens der Fahrgastzelle 2 erstreckt sich ein weiterer Querträger in die Querrichtung, welcher beispielsweise als Sitzquerträger 6 ausgebildet sein kann.
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Das Kraftfahrzeug 3 (vergleiche 4) ist vorzugsweise als Elektrofahrzeug ausgebildet. Dementsprechend weist das Kraftfahrzeug 3 einen elektrischen Energiespeicher 7 auf, welcher insbesondere als Hochvoltspeicher ausgebildet ist und elektrische Energie für eine Antriebseinrichtung wie etwa wenigstens einen Elektromotor 8 (vergleiche 4) bereitstellt. In 4 ist der elektrische Energiespeicher 7 von seiner Anordnung in dem Kraftfahrzeug 3 her nicht realitätsgetreu, sondern lediglich schematisch dargestellt.
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Tatsächlich ist der elektrische Energiespeicher 7 vorzugsweise im Bereich des Bodens des Kraftfahrzeugs 3 angeordnet. Insbesondere kann unterhalb eines Bodenblechs 11, welches die Fahrgastzelle 2 unterseitig begrenzt, ein Aufnahmeraum 12 für den elektrischen Energiespeicher 7 ausgebildet sein (vergleiche 1). Der wenigstens eine Elektromotor 8 ist zum Antreiben wenigstens eines Rads 9 des Kraftfahrzeugs 3 und somit zum Fortbewegen des Kraftfahrzeugs 3 ausgebildet.
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Bei einem derartigen Elektrofahrzeug kann auf einen Mitteltunnel verzichtet werden. Dann kann der Mitteltunnel jedoch nicht verwendet werden, um die Stirnwand 4 in Längsrichtung, also parallel zur Fahrzeuglängsachse x abzustützen.
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Vorliegend weist daher die Frontstruktur 1 eine Abstützeinrichtung 10 auf, welche einerseits mit dem in Richtung der Fahrzeughochachse z oberen Querträger 5 und andererseits mit dem Sitzquerträger 6 der Frontstruktur 1 verbunden ist.
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Der obere Querträger 5 beziehungsweise Stirnwandquerträger kann insbesondere als im Querschnitt hutförmiges Profilteil ausgebildet sein, welches wie in 1 schematisch gezeigt, mit einer der Fahrgastzelle 2 zugewandten Seite der Stirnwand 4 verbunden ist. Es sind jedoch auch andere Ausgestaltungen des Querträgers 5 möglich. Des Weiteren kann ein derartiges Profilteil auch an einer der Fahrgastzelle 2 beziehungsweise dem Fahrgastraum abgewandten Seite die Stirnwand 4 verstärken und so den in Querrichtung der Fahrgastzelle 2 verlaufenden Querträger 5 bereitstellen.
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Über die Abstützeinrichtung 10 können insbesondere in Richtung der Fahrzeuglängsachse x in das Kraftfahrzeug 3 eingeleitete Kräfte gut von dem an der Stirnwand 4 angeordneten Querträger 5 hin zu dem Sitzquerträger 6 geleitet werden. Hierbei ist vorliegend zwischen der Abstützeinrichtung 10 und dem Boden der Fahrgastzelle 2, insbesondere zwischen der Abstützeinrichtung 10 und dem Bodenblech 11, ein Freiraum 13 ausgebildet.
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Insbesondere aus 3 ist diesbezüglich ersichtlich, dass es dieser Freiraum 13 einem Fahrer 14 des Kraftfahrzeugs 3 ermöglicht, sein Bein 15 auszustrecken und insbesondere seinen Fuß 16 in dem Freiraum 13 zu platzieren. Über diesen Freiraum 13, welchen die Abstützeinrichtung 10 nach Art einer Brücke überspannt, ist ein Durchlass zwischen einem fahrerseitigen Fußraum der Fahrgastzelle 2 und einem beifahrerseitigen Fußraum der Fahrgastzelle 2 ausgebildet. Mit anderen Worten kommunizieren der fahrerseitige Fußraum der Fahrgastzelle 2 und der beifahrerseitige Fußraum der Fahrgastzelle 2 über den Freiraum 13 miteinander.
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Darüber hinaus lässt sich insbesondere 3 entnehmen, dass durch die Abstützeinrichtung 10 eine Beinanlage für das Bein 15 des Fahrers 14 oder eines (nicht gezeigten) Beifahrers des Kraftfahrzeugs 3 geschaffen ist. Der zwischen dem Bodenblech 11 und der Abstützeinrichtung 10 ausgebildete Freiraum 13 ermöglicht also insbesondere in einem vorderen, mittigen Bereich der Fahrgastzelle 2 eine sehr variable Beinhaltung.
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Des Weiteren ist für den Insassen der Fahrgastzelle 2 etwa in Form des Fahrers 14 oder des Beifahrers ein Innenraumeindruck geschaffen, welcher bei einem Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor nicht möglich wäre, welches einen Mitteltunnel aufweist. Bei dem die vorliegend beschriebene Frontstruktur 1 aufweisenden Kraftfahrzeug 3 ist jedoch ein solcher Mitteltunnel nicht vorgesehen, weil das Kraftfahrzeug 3 vorzugsweise als Elektrofahrzeug ausgebildet ist.
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Bei der in 1 gezeigten Variante der Frontstruktur 1 weist die Abstützeinrichtung 10 eine geradlinig ausgebildete Strebe 17 auf, welche sich von dem an der Stirnwand 4 angeordneten Querträger 5 hin zu dem Sitzquerträger 6 erstreckt. Die Strebe 17 verbindet einen ersten Abschnitt 18 der Abstützeinrichtung 10 mit einem zweiten Abschnitt 19 der Abstützeinrichtung 10. Der erste Abschnitt 18 der Abstützeinrichtung 10 erstreckt sich hierbei im Wesentlichen parallel zu dem Bodenblech 11, welches die Fahrgastzelle 2 unterseitig begrenzt.
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Demgegenüber erstreckt sich der zweite Abschnitt 19 der Abstützeinrichtung 10 zu dem Sitzquerträger 6 hin schräg nach unten. Dementsprechend schließen der erste Abschnitt 18 und der zweite Abschnitt 19 einen stumpfen Winkel 20 ein (vergleiche 2).
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Die Strebe 17 verbindet bei der in 1 gezeigten Variante der Frontstruktur 1 einen Endbereich 21 des ersten Abschnitts 18, welcher an dem Querträger 5 im Bereich der Stirnwand 4 festgelegt ist, mit einem Endbereich 22 des zweiten Abschnitts 19, welcher an dem Sitzquerträger 6 festgelegt ist. Dementsprechend ist der Freiraum 13 zwischen der Strebe 17 und dem Bodenblech 11 ausgebildet.
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Die Strebe 17 ist des Weiteren über ein Stützteil 23 der Abstützeinrichtung 10 mit einem Bereich 24 der Abstützeinrichtung 10 gekoppelt, in welchem der erste Abschnitt 18 und der zweite Abschnitt 19 aneinander angrenzen. Auf diese Weise sind durch die Abschnitte 18, 19, die Strebe 17 und das Stützteil 23 Durchtrittsöffnungen 25 in der Abstützeinrichtung 10 begrenzt oder ausgebildet, von welchen in 1 der Übersichtlichkeit halber lediglich eine mit einem Bezugszeichen versehen ist. Diese vorliegend nach Art von Fenstern ausgebildeten Durchtrittsöffnungen 25 können insbesondere als Ablagefächer genutzt werden.
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Des Weiteren ist aus 1 ersichtlich, dass an der Abstützeinrichtung 10, insbesondere im Bereich des Stützteils 23, wenigstens ein Stützelement oder eine Tragstruktur 26 festgelegt sein kann, welche zum unterseitigen Abstützen einer Instrumententafel 27 (vergleiche 2) des Kraftfahrzeugs 3 ausgebildet ist. In 1 ist der Übersichtlichkeit halber die Instrumententafel 27 nicht gezeigt, während in 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit die Tragstruktur 26 nicht dargestellt ist.
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Aufgrund der Anbindung der Tragstruktur 26 an die Abstützeinrichtung 10 ist es nicht erforderlich, dass die Tragstruktur 26 bis zu dem Boden beziehungsweise bis zu dem Bodenblech 11 der Fahrgastzelle 2 reicht. Vielmehr erstreckt sich die Tragstruktur 26 in Hochrichtung der Fahrgastzelle 2, also parallel zur Fahrzeughochachse z, nach unten lediglich bis zu der Abstützeinrichtung 10.
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Eine derartige verkürzte Abstützdistanz beziehungsweise Abstützlänge der Tragstruktur 26 ist im Hinblick auf eine steife Abstützung der Instrumententafel 27 und auch weiterer im Frontbereich des Kraftfahrzeugs 3 angeordneter Bauteile wie etwa eines Lenkrads 28 (vergleiche 3) vorteilhaft.
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Aus 1 ist weiter ersichtlich, dass ein Stützfuß 29 der Tragstruktur 26 für die Instrumententafel 27 an dem als Stirnwandquerträger ausgebildeten Querträger 5 festgelegt sein kann.
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Im Hinblick auf die Ergonomie bietet das in 1 bis 3 gezeigte Konzept, bei welchem die Abstützeinrichtung 10 nach Art einer Brücke ausgebildet ist, einen vorteilhaft großen Gestaltungsfreiraum für einen flachen Fahrzeugboden im Bereich der Fahrgastzelle 2 und für eine mittige Fußablage. Es kann demnach wenigstens ein Insasse der Fahrgastzelle 2, insbesondere der Fahrer 14, wie in 3 gut zu sehen ist, seinen Fuß 16 so positionieren, dass dieser bei vergleichsweise weit ausgestrecktem Bein 15 in dem Freiraum 13 angeordnet ist, welcher zwischen dem Boden der Fahrgastzelle 2 und einer Unterseite der Abstützeinrichtung 10 ausgebildet ist.
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Auch bei der in 2 gezeigten Variante der Frontstruktur 1 weist die Abstützeinrichtung 10 den ersten Abschnitt 18 auf, welcher an dem oberen Querträger 5 oder Stirnwandquerträger festgelegt ist, und den zweiten Abschnitt 19, welcher an dem Sitzquerträger 6 festgelegt ist. Jedoch ist bei dieser Variante nicht die in 1 gezeigte Strebe 17 vorgesehen, welche bei der in 1 gezeigten Variante der Frontstruktur 1 die Endbereiche 21, 22 dieser Abschnitte 18, 19 miteinander verbindet.
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Des Weiteren ist insbesondere bei der in 2 gezeigten Variante der Frontstruktur 1 eine besonders wenig Bauraum beanspruchende Unterbringung von Luftführungskanälen 30 möglich, deren Verlauf entlang der Abstützeinrichtung 10 in 1 dargestellt ist. Von den Luftführungskanälen 30 sind in 1 der Übersichtlichkeit halber lediglich einige mit einem Bezugszeichen versehen.
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Die Luftführungskanäle 30 dienen dem Führen von klimatisierter, also beispielsweise gekühlter oder erwärmter Luft in einen rückwärtigen Bereich der Fahrgastzelle 2. Dementsprechend können die Luftführungskanäle 30 auch als Klimakanäle bezeichnet werden.
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Bei der in 1 gezeigten Variante der Frontstruktur 1 sind die entlang der Abstützeinrichtung 10 verlaufenden Luftführungskanäle 30 aus einem Kunststoff gebildet und leiten die klimatisierte Luft von einer (nicht gezeigten) Klimaanlage des Kraftfahrzeugs 3 unter jeweiligen Frontsitzen des Kraftfahrzeugs 3 hindurch nach hinten. Des Weiteren kann über wenigstens einen der Luftführungskanäle 30 die Luft auch in einen in Richtung der Fahrzeugquerachse y mittleren Abschnitt des rückwärtigen Bereichs der Fahrgastzelle 2 eingebracht werden.
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Bei der in 1 gezeigten Variante der Frontstruktur 1 sind die Luftführungskanäle 30 in Richtung der Fahrzeughochachse z oberhalb der Abstützeinrichtung 10 angeordnet, sodass die Luftführungskanäle 30 den Freiraum 13 nicht einschränken, welcher zwischen der Abstützeinrichtung 10 und dem Bodenblech 11 der Fahrgastzelle 2 ausgebildet ist.
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Bei der in 2 gezeigten Variante der Frontstruktur 1 kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die Luftführungskanäle 30 entlang der Abstützeinrichtung 10 verlaufen, wobei hier die Abstützeinrichtung 10 bevorzugt zumindest bereichsweise als Hohlprofil ausgebildet ist. Dementsprechend kann ein Abschnitt der (in 2 nicht gezeigten) Luftführungskanäle 30 innerhalb dieses Hohlprofils angeordnet sein.
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Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass ein Abschnitt der Luftführungskanäle 30 durch das Hohlprofil selber gebildet ist, durch welches auch die Abstützeinrichtung 10 bereitgestellt ist. In diesem Fall hat die Abstützeinrichtung 10 nicht nur die Funktion des Abstützens der Stirnwand 4. Vielmehr dient dann zumindest ein Bereich der Abstützeinrichtung 10 zugleich als Abschnitt wenigstens eines der Luftführungskanäle 30.
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Es kann also insbesondere die Abstützeinrichtung 10 zumindest bereichsweise als Rohr ausgebildet sein, welches einerseits eine Abstützwirkung aufweist und andererseits die Funktion eines Abschnitts wenigstens eines der Luftführungskanäle 30 oder Klimakanäle aufweist.
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Aus 2 ist weiter ersichtlich, dass die nach Art einer Brücke ausgebildete Abstützeinrichtung 10, welche in einem potentiellen Knickbereich des Bodens der Fahrgastzelle 2 von dem Bodenblech 11 beabstandet ausgebildet ist und somit den Freiraum 13 bereitstellt, benachbart zu einer in 2 lediglich schematisch dargestellten Mittelkonsole 31 angeordnet sein kann. Insbesondere kann sich die Mittelkonsole 31 in Richtung der Fahrzeuglängsachse x zum rückwärtigen Bereich der Fahrgastzelle 2 hin an den zweiten Abschnitt 19 der Abstützeinrichtung 10 anschließen.
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Im Bereich der Mittelkonsole 31 können weitere Ablagereinrichtungen beziehungsweise Ablagefächer 32 bereitgestellt sein, welche in 3 schematisch angedeutet sind. Derartige Ablagefächer 32 können insbesondere zum Aufnehmen eines Trinkgefäßes ausgebildet sein und/oder zum Ablegen beziehungsweise Verstauen anderer oder weiterer Gegenstände, auf welche der Fahrer 14 oder der Beifahrer des Kraftfahrzeugs 3 zugreifen möchte.
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In (nicht gezeigten) Varianten der Frontstruktur 1 kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Abstützeinrichtung 10 von dem Querträger 5 bis zu einem im Bereich des Bodens der Fahrgastzelle 2 angeordneten Querträger reicht, welcher nicht als Sitzquerträger 6 ausgebildet ist, sondern als Strukturbauteil zum Festlegen des elektrischen Energiespeichers 7 (vergleiche 4) unterhalb des Bodenblechs 11.
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Auch auf diese Weise kann eine Abstützung oder Weiterleitung von in vertikaler Richtung, also in Richtung der Fahrzeughochachse z, und in horizontaler Richtung, also in Richtung der Fahrzeuglängsachse x, in die Frontstruktur 1 eingeleiteten Kräften mittels der Abstützeinrichtung 10 erreicht werden.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie insbesondere im Bereich der Klimakanäle oder Luftführungskanäle 30 mittels der vorliegend nach Art einer Brücke ausgebildeten Abstützeinrichtung 10 eine integrale Abstützung der Stirnwand 4 erreicht werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Frontstruktur
- 2
- Fahrgastzelle
- 3
- Kraftfahrzeug
- 4
- Stirnwand
- 5
- Querträger
- 6
- Sitzquerträger
- 7
- Energiespeicher
- 8
- Elektromotor
- 9
- Rad
- 10
- Abstützeinrichtung
- 11
- Bodenblech
- 12
- Aufnahmeraum
- 13
- Freiraum
- 14
- Fahrer
- 15
- Bein
- 16
- Fuß
- 17
- Strebe
- 18
- Abschnitt
- 19
- Abschnitt
- 20
- Winkel
- 21
- Endbereich
- 22
- Endbereich
- 23
- Stützteil
- 24
- Bereich
- 25
- Durchtrittsöffnung
- 26
- Tragstruktur
- 27
- Instrumententafel
- 28
- Lenkrad
- 29
- Stützfuß
- 30
- Luftführungskanal
- 31
- Mittelkonsole
- 32
- Ablagefach
- x
- Fahrzeuglängsachse
- y
- Fahrzeugquerachse
- z
- Fahrzeughochachse