DE102009043338B4

DE102009043338B4 - Rahmen für eine Aufbaustruktur eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102009043338B4
Application number: DE102009043338.4A
Authority: DE
Inventors: Herbert Klamser; Jost Boettcher; Frank Sautter; Xuan Li
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2009-09-28
Publication date: 2020-07-09
Anticipated expiration: 2029-09-29
Also published as: DE102009043338A1

Abstract

Rahmen (1) für eine Aufbaustruktur eines Kraftfahrzeugs, nämlich Dachrahmenabschnitt (2) zwischen einer A-Säule (3) und einer B-Säule (4) des Kraftfahrzeugs, welcher aus einem aus hochfestem Material bestehenden Dachrahmenprofilträger (5) besteht,dadurch gekennzeichnet, dassder Dachrahmenprofilträger (5) außenseitig des Kraftfahrzeugs angeordnet und demnach außen liegend ist,der außen liegende Dachrahmenprofilträger (5) einen vertikal ausgerichteten Steg (6) mit einem winkelförmig zum Fahrzeuginneren abgestellten Flansch (7) umfasst,in dem Flansch (7) bis in den vertikal ausgerichteten Steg (6) randseitig eingeformte Sicken (8) beabstandet zueinander angeordnet sind,die Sicken (8) sich wenigstens über die gesamte Breite des winkelförmig abgestellten Flansches (7) erstrecken.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rahmen für eine Aufbaustruktur eines Kraftfahrzeugs, nämlich einen Dachrahmenabschnitt zwischen einer A-Säule und einer B-Säule, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 10 2007 025 634 A1 ist eine A-Säule für ein Kraftfahrzeug bekannt, die Materialschwächungen in Form von mehreren übereinander und beabstandet zueinander angeordneten Sicken aufweist, welche so genannte Sollbruch- oder Sollknickstellen bilden. Des Weiteren ist aus der DE 10 2005 050 235 A1 eine Profilschiene für einen Seitenaufprallschutz von Kraftfahrzeugen bekannt, die einen Hohlprofilträger mit einem verschließenden Schließblech umfasst und der Hohlprofilträger aus einem hochfesten Stahl besteht. Im Schließblech sind in Längsrichtung verlaufende Sicken angeordnet, die im Fall einer Belastung durch Streckung Aufprallenergie absorbieren sollen.
EP 1 449 746 A2 offenbart eine Kraftfahrzeugkarosserie mit einer außenseitigen Verstärkung im Bereich einer B-Säule. Diese erstreckt sich ausschließlich unterhalb eines Dachs. Ferner ist ein innenliegendes Verstärkungsblech gezeigt, welches sich zwischen Seitenwänden der B-Säule erstreckt und in das Sicken eingebracht sind, wobei das Verstärkungsblech mit den Seitenwänden der B-Säule verschweißt ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Rahmen nämlich einen Dachrahmenprofilträger für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, der durch seine Ausbildung bei einer seitlichen Belastung bzw. bei einem Pfahlaufprall Dehnungs- und Spannungsspitzen am freien Rand des Profilträgers vermeiden soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen darin, dass durch eine Anordnung von Sicken im außen- und/oder innen liegenden Dachrahmenprofilträger Risse an der auf Zug beanspruchten Profilseite beim Deformieren des Profilträgers vermieden werden. Dies wird nach der Erfindung in vorteilhafter Weise dadurch erreicht, indem der außenseitige Profilrahmenträger einen vertikal ausgerichteten Steg mit einem winkelförmig zum Fahrzeuginneren abgestellten Flansch umfasst, in dem bis in den vertikal ausgerichteten Steg hin randseitig verlaufende ausgeformte Sicken beabstandet zueinander angeordnet sind. Die Sicken erstrecken sich wenigstens über die gesamte Breite des winkelförmigen Flansches.
Vorzugsweise sind die Sicken im Querschnitt u- förmig, v- förmig und/oder halbkreisförmig ausgebildet. Zwischen den einzelnen Sicken sind Schweißpunkte zur Verbindung mit einem innen liegenden Dachrahmenprofilträger oder einem sonstigen Träger angeordnet. Durch diese Ausbildung und Anordnung der einzelnen Sicken im Dachrahmenprofilträger, wird bei einer Durchbiegung mittels einer quer zum Fahrzeug ausgerichteten Belastung, wie beispielsweise bei einem Pfahlaufprall des Fahrzeugs, in der Ebene durch Streckung aufgrund der Sicken Material freigegeben und damit Dehnungs- und Spannungsspitzen am freien Rand des nach innen weisenden Flansches vermieden.
Die Sicken sind sowohl im Flansch und im Steg des außen liegenden Dachrahmenprofilträgers als auch im Flansch und im Steg des innen liegenden Dachrahmenprofilträgers oder sonstigen Trägers angeordnet. Auch können die Sicken im Flansch eine unterschiedliche Einformtiefe aufweisen. Ferner können die Sicken auch im Flansch unterschiedlich und/oder gleiche Abstände zueinander aufweisen. Der Dachrahmenprofilträger mit den eingeformten Sicken wird somit bei einer quer zum Fahrzeug ausgerichteten Beaufschlagung durchbiegend plastisch verformt.
Bei dieser quer ausgerichteten Beaufschlagung, beispielsweise durch den seitlichen Pfahlaufprall, werden die in Aufprallrichtung liegenden Flansche auf der Innenseite stark auf Zug beansprucht. Dadurch kann insb. bei hoch- und ultrahochfestem Material der Werkstoff über seine ertragbare Belastung beansprucht werden. Sind in diesen so genannten freien Flanschen auch Fügeverbindungen, wie Schweißpunkte angeordnet, ist die Gefahr der Reduzierung der ertragbaren Last innerhalb des Fügepunktes stark ausgeprägt. Durch die Anordnung von Sicken in dem zum Beispiel in Belastungsrichtung senkrecht liegenden Flansch werden die Zugspannungen in Längsrichtung deutlich reduziert, ohne dass die Ausgangssteifigkeit vermindert wird. Zwischen den Sicken können die Fügeverbindungen beliebig angeordnet werden. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung von Sicken ist, dass bei einer Biegebelastung eine homogene Durchbiegung des Flansches entsteht und dadurch sich eine in Längsrichtung des freien Flansches kontinuierlich verlaufende Dehnung einstellt und somit Dehnungs- und Spannungsspitzen wirksam vermieden werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:

1 ein schematisch dargestelltes Fahrzeug mit im Dachrahmenprofilträger angeordneten Sicken mit schematisch neben dem Fahrzeug dargestelltem Pfahlaufprallelement,
2 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts x des Dachrahmenprofilträgers gemäß 1,
3 eine schematische Darstellung des mit Sicken versehenen äußeren Profilträgers des Dachrahmens im nicht deformierten Ausgangszustand und
4 eine schematische Darstellung des mit Sicken versehenen äußeren Profilträgers des Dachrahmens im deformierten Endzustand, nach einem Pfahlaufprall.

Ein Rahmen 1 für eine Aufbaustruktur eines Kraftfahrzeugs, insb. ein Dachrahmenabschnitt 2 zwischen einer A-Säule 3 und einer B-Säule 4 des Fahrzeugs besteht im Wesentlichen aus einem außen liegenden Dachrahmenprofilträger 5. Dieser umfasst vorzugsweise einen vertikal ausgerichteten Steg 6 mit einem hierzu winkelförmig abgestellten Flansch 7, der je nach Erfordernis unterschiedlich zum Steg 6 angestellt sein kann. Der Profilträger 5 besteht vorzugsweise aus einem hoch- oder ultrahochfesten Material.
In diesem abgestellten Flansch 7 sowie randseitig des angrenzenden Steges 6 sind mehrere Sicken 8 eingeformt. Diese sind beabstandet zueinander angeordnet und können im Querschnitt u- förmig, v- förmig und/oder halbkreisförmig ausgeführt sein. Die Sicken 8 können auch eine unterschiedliche Einformtiefe t aufweisen und ferner einen gleichen und/oder verschiedenen Abstand a zueinander aufweisen.
Die Sicken erstrecken sich über die gesamte Breite des Flansches 7 und können in einem mit dem äußeren Profilträger 5 oder einem verbundenen inneren Profilträger ebenfalls vorgesehen sein.
Wie in 1 näher dargestellt, wird quergerichtet in Pfeilrichtung K bei einem Pfahlaufprall mittels einer Pfahlsäule S eine Kraft K in einem Bereich etwa vor der B-Säule 4 ins Fahrzeug initiiert. Durch diese Kraft K wird der oder die Profilträger 5 einer Durchbiegung ausgesetzt. Die Sicken 8 im Flansch 7 sowie im Steg 6 ermöglichen eine freie Streckung des Materials, so dass Risse im Rand des Flansches 7 vermieden werden können.
In 3 ist der Ausgangszustand vor einer Belastung ohne Durchbiegung des Profilträgers 5 anhand der Linie L gezeigt und in 4 ist der Profilträger 5 nach der Belastung, d. h. nach der Deformation dargestellt, bei dem der Profilträger 5 eine homogene Durchbiegung des Flansches 7 aufweist, was mit der strichpunktierten Linie L1 näher dargestellt ist. Zwischen den Sicken 8 sind Schweißpunkte S bzw. sog. Fügepunkte vorgesehen. Bei einer Belastung durch den seitlichen Pfahlaufprall kann sich die Belastung auf die Schweißpunkte S bzw. die Fügepunkte konzentrieren, was zu einem Traglastabfall führen kann. Durch die Anordnung der Sicken 8 in den zum Beispiel in Belastungsrichtung senkrecht liegenden Flansch 7 werden die Zugbeanspruchungen in Längsrichtung deutlich reduziert, ohne dass die Ausgangssteifigkeit vermindert wird. Zwischen den Sicken 8 können die Schweißpunkte S beliebig angeordnet werden. Ist die Schweißverbindung S innerhalb des Bauteils angeordnet, kann durch eine lokale Verprägung um den Schweißpunkt S ebenso die Belastung auf diesen deutlich reduziert werden. Dadurch wird eine kontinuierliche und homogene Lasteinleitung in die Schweißpunkte erzielt.
Ist die Fügeverbindung innerhalb des Bauteils angeordnet, kann durch eine lokale Verprägung um den Fügepunkt ebenso die Belastung auf den Fügepunkt deutlich reduziert werden. Dadurch wird eine kontinuierliche und homogene Lasteinleitung in den Fügepunkt erzielt. Die Verprägung kann dabei napfförmig ausgeführt werden (nicht näher dargestellt).

Claims

Rahmen (1) für eine Aufbaustruktur eines Kraftfahrzeugs, nämlich Dachrahmenabschnitt (2) zwischen einer A-Säule (3) und einer B-Säule (4) des Kraftfahrzeugs, welcher aus einem aus hochfestem Material bestehenden Dachrahmenprofilträger (5) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Dachrahmenprofilträger (5) außenseitig des Kraftfahrzeugs angeordnet und demnach außen liegend ist, der außen liegende Dachrahmenprofilträger (5) einen vertikal ausgerichteten Steg (6) mit einem winkelförmig zum Fahrzeuginneren abgestellten Flansch (7) umfasst, in dem Flansch (7) bis in den vertikal ausgerichteten Steg (6) randseitig eingeformte Sicken (8) beabstandet zueinander angeordnet sind, die Sicken (8) sich wenigstens über die gesamte Breite des winkelförmig abgestellten Flansches (7) erstrecken.
Rahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicken (8) im Querschnitt u- förmig, v- förmig und/oder halbkreisförmig ausgebildet sind.
Rahmen nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicken (8) sowohl im Flansch (7) als auch im Steg (6) des außen liegenden Dachrahmenprofilträgers (5) angeordnet sind.
Rahmen nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den einzelnen Sicken (8) Schweißpunkte (S) zur Verbindung mit wenigstens einem innen liegenden weiteren Dachrahmenprofilträger angeordnet sind.
Rahmen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicken (8) im Flansch und im Steg des innen liegenden Dachrahmenprofilträgers angeordnet sind.
Rahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicken (8) im Flansch (7) sowie im Steg (6) eine unterschiedliche Einformtiefe (t) aufweisen.
Rahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicken (8) im Flansch (7) und im Steg (6) unterschiedliche und/oder gleiche Abstände (a) zueinander aufweisen.
Rahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dachrahmenprofilträger (5) mit den eingeformten Sicken (8) eine bei einer quergerichteten Beaufschlagung durchbiegende plastische Verformung nach der Linie (L1) aufweist.