DE102012010465A1 - Body shell structure for body shell of motor vehicle, has damping device for connecting two structural components that are partially made from fiber-reinforced plastic, where damping device has elastomeric element - Google Patents

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Abstract

The body shell structure (10) has a structural component (12) connected to another structural component (14) through a damping device (16), where the structural component are partially made from the fiber-reinforced plastic. The damping device has an elastomeric element that is laminated on the former structural component. The damping device has different stiffness in two spatial directions (x,y,z), where the damping device is formed as resilient and damping adhesive area for interconnecting the structural components. The former structural component is a ground element of a vehicle floor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohbaustruktur für einen Rohbau eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a shell structure for a shell of a motor vehicle.

In Kraftfahrzeugen werden zur Senkung des Fahrzeuggewichts zunehmend Bauteile aus faserverstärktem Kunststoff eingesetzt, um den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. In diesem Zusammenhang werden auch vermehrt Rohbaustrukturen für Kraftfahrzeuge eingesetzt, welche Strukturbauteile aus faserverstärkten Kunststoffen umfassen. Die üblicherweise verhältnismäßig leicht und steif ausgebildeten Strukturbauteile aus faserverstärktem Kunststoff weisen einen hohen Abstrahlgrad bezüglich ihrer körperschallinduzierten Luftschallabstrahlung auf. Ein Maximum dieser körperschallinduzierten Luftschallabstrahlung wird dabei je nach verwendetem faserverstärkten Kunststoff bei Frequenzen um ca. 3 bis 4 kHz erreicht, anstatt wie z. B. bei Strukturbauteilen aus Stahl mit einer Stärke von einem Millimeter bei 12 kHz. Das Maximum der Luftschallabstrahlung erfolgt somit in einem für das menschliche Gehör sehr empfindlichen Frequenzbereich, sodass bei entsprechenden Schwingungsanregungen dieser Kunststoff-Strukturbauteile relativ viel Schall in einen Fahrzeuginnenraum abgestrahlt wird. Dadurch kann der Geräuschkomfort im Fahrzeuginnenraum erheblich beeinträchtigt werden.In motor vehicles, components made of fiber-reinforced plastic are increasingly being used to reduce vehicle weight in order to reduce fuel consumption. In this context, increasingly shell structures for motor vehicles are used, which comprise structural components made of fiber-reinforced plastics. The usually comparatively light and stiff structural components made of fiber-reinforced plastic have a high degree of radiation with respect to their structure-borne sound-induced airborne sound radiation. A maximum of this structure-borne sound-induced airborne sound radiation is achieved depending on the fiber-reinforced plastic used at frequencies of about 3 to 4 kHz, instead of such. For example, structural components made of steel with a thickness of one millimeter at 12 kHz. The maximum of the airborne sound radiation thus takes place in a frequency range which is very sensitive to human hearing, so that, given corresponding vibration excitations of these plastic structural components, a relatively large amount of sound is radiated into a vehicle interior. As a result, the noise comfort in the vehicle interior can be significantly affected.

Die DE 10 2009 040 164 A1 offenbart eine Tragkonstruktion für ein Schienenfahrzeug, welche eine Tragplatte aus faserverstärktem Kunststoff aufweist, die mit elastomeren Anschlusselementen zum Anschließen der Tragplatte an weitere Bauteile des Schienenfahrzeugs versehen ist.The DE 10 2009 040 164 A1 discloses a support structure for a rail vehicle having a fiber-reinforced plastic support plate provided with elastomeric connection elements for connecting the support plate to other components of the rail vehicle.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rohbaustruktur für einen Rohbau eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Bauteil aus einem faserverstärkten Kunststoff bereitzustellen, welche eine verringerte körperschallinduzierte Luftschallabstrahlung aufweist.It is the object of the present invention to provide a bodyshell structure for a shell of a motor vehicle with at least one component made of a fiber-reinforced plastic, which has a reduced structure-borne sound-induced airborne sound radiation.

Diese Aufgabe wird durch eine Rohbaustruktur für einen Rohbau eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen. und nichttrivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a shell structure for a shell of a motor vehicle having the features of the independent claim. Advantageous embodiments with appropriate. and non-trivial developments of the invention are indicated in the dependent claims.

Eine erfindungsgemäße Rohbaustruktur für einen Rohbau eines Kraftfahrzeugs umfasst wenigstens ein erstes Strukturbauteil aus einem faserverstärkten Kunststoff und wenigstens ein weiteres Strukturbauteil, welche unter Vermittlung einer Dämpfungseinrichtung miteinander verbunden sind. Eine Schwingungsanregung des aus dem faserverstärkten Kunststoff ausgebildeten ersten Bauteils durch das weitere Bauteil wird durch die Dämpfungseinrichtung verringert, sodass eine körperschallinduzierte Luftschallabstrahlung des aus dem faserverstärkten Kunststoff ausgebildeten ersten Bauteils erheblich vermindert wird. Infolgedessen wird durch das Bauteil auch wesentlich weniger Schall in einen Fahrzeuginnenraum des Kraftfahrzeugs abgestrahlt, sodass der Geräuschkomfort des Kraftfahrzeugs insgesamt verbessert wird.A shell structure according to the invention for a shell of a motor vehicle comprises at least a first structural component made of a fiber-reinforced plastic and at least one further structural component, which are interconnected by means of a damping device. An oscillation excitation of the fiber-reinforced plastic formed from the first component by the further component is reduced by the damping device, so that a structure-borne sound-induced airborne sound radiation of the fiber-reinforced plastic formed first component is significantly reduced. As a result, substantially less sound is emitted by the component into a vehicle interior of the motor vehicle, so that the noise comfort of the motor vehicle as a whole is improved.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Dämpfungseinrichtung wenigstens ein Elastomerteil umfasst. Aufgrund der dämpfenden und nachgiebigen Eigenschaften von Elastomerteilen wird eine besonders effektive Schwingungs- und Schalldämpfung des aus dem faserverstärkten Kunststoff ausgebildeten Strukturbauteils erreicht.According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the damping device comprises at least one elastomer part. Due to the damping and yielding properties of elastomer parts, a particularly effective vibration and sound damping of the formed from the fiber-reinforced plastic structural component is achieved.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Elastomerteil in das faserverstärkte Strukturbauteil einlaminiert ist. Dadurch wird eine besonders haltbare Verbindung zwischen dem Elastomerteil und dem Strukturbauteil aus dem faserverstärkten Kunststoff geschaffen, wodurch eine besonders stabile Verbindung zu dem weiteren Bauteil gegeben ist.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the elastomer part is laminated into the fiber-reinforced structural component. This creates a particularly durable connection between the elastomer part and the structural component of the fiber-reinforced plastic, whereby a particularly stable connection to the other component is provided.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Dämpfungseinrichtung in wenigstens zwei Raumrichtungen eine unterschiedliche Steifigkeit auf. Die Steifigkeit der Dämpfungseinrichtung kann somit auf jeweilige in der Rohbaustruktur auftretende Lastfälle angepasst ausgelegt werden, wodurch eine besonders gute Schwingungs- und Schalldämpfung erzielt werden kann.In a further advantageous embodiment of the invention, the damping device in at least two spatial directions on a different rigidity. The rigidity of the damping device can thus be adapted to respective occurring in the shell structure load cases, whereby a particularly good vibration and sound attenuation can be achieved.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Dämpfungseinrichtung als dämpfende und nachgiebige Klebestelle ausgebildet ist, mittels welcher das Strukturbauteil aus faserverstärktem Kunststoff und das wenigstens eine weitere Bauteil miteinander verbunden sind. Dadurch kann eine besonders leichtgewichtige Rohbaustruktur erzielt werden.A further advantageous embodiment of the invention provides that the damping device is designed as a damping and resilient adhesive joint, by means of which the structural component made of fiber-reinforced plastic and the at least one further component are interconnected. As a result, a particularly lightweight bodyshell structure can be achieved.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Strukturbauteil aus faserverstärktem Kunststoff ein Bodenelement eines Fahrzeugbodens.According to a further advantageous embodiment of the invention, the structural component made of fiber-reinforced plastic is a bottom element of a vehicle floor.

Schließlich sieht eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung vor, dass das weitere Bauteil ebenfalls aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildet ist. Dadurch kann ein besonders niedriges Gewicht der Rohbaustrukturen erzielt werden.Finally, a further advantageous embodiment of the invention provides that the further component is likewise formed from a fiber-reinforced plastic. As a result, a particularly low weight of the shell structures can be achieved.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. 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.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments as well as the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:

1 eine schematische Schnittansicht einer Rohbaustruktur für einen Rohbau eines Kraftfahrzeugs, wobei die Rohbaustruktur ein aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildetes Strukturbauteil und zwei weitere Bauteile umfasst, welche unter Vermittlung einer Dämpfungseinrichtung miteinander verbunden sind; und in 1 a schematic sectional view of a bodyshell structure for a shell of a motor vehicle, wherein the bodyshell structure comprises a formed of a fiber-reinforced plastic structural component and two further components which are connected to each other by means of a damping device; and in

2 eine weitere Ausführungsform der in 1 gezeigten Rohbaustruktur. 2 another embodiment of in 1 shown bodyshell structure.

Eine Rohbaustruktur 10 für einen hier nicht näher dargestellten Rohbau eines Kraftfahrzeugs ist in einer Schnittansicht in 1 gezeigt. Die Rohbaustruktur 10 umfasst ein erstes Strukturbauteil 12, das zumindest abschnittsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht, und zwei weitere Bauteile 14, welche unter Vermittlung einer jeweiligen Dämpfungseinrichtung 16 mit dem ersten Strukturbauteil 12 verbunden sind. Im vorliegend gezeigten, Fall handelt es sich bei dem ersten Strukturbauteil 12 um ein Bodenelement bzw. Bodenstrukturelement eines Fahrzeugbodens und bei den beiden weiteren Bauteilen 14 jeweils um einen aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildeten Schweller des Kraftfahrzeugs. Beispielsweise kann eine obere hier nicht näher bezeichnete Schale des als Bodenelement ausgebildeten Strukturbauteils 12 mit den weiteren Bauteilen 14 unter Vermittlung der Dämpfungseinrichtung 16 miteinander verbunden sein.A bodyshell structure 10 for a shell of a motor vehicle not shown here is in a sectional view in 1 shown. The bodyshell structure 10 comprises a first structural component 12 , which consists at least in sections of a fiber-reinforced plastic, and two other components 14 , which mediate a respective damping device 16 with the first structural component 12 are connected. In the case shown here, the first structural component is 12 to a floor element or floor structure element of a vehicle floor and the other two components 14 in each case around a sill formed of a fiber-reinforced plastic of the motor vehicle. For example, an upper unspecified here shell of the formed as a base element structural component 12 with the other components 14 under the mediation of the damping device 16 be connected to each other.

Bei den Strukturbauteilen 12, 14 kann es sich beispielsweise um Bauteils aus einem faserverstärkten Duroplast oder einem faserverstärkten Thermoplast handeln. Alternativ können die weiteren Bauteile 14 auch aus einem anderen Material als aus faserverstärktem Kunststoff ausgebildet sein, beispielsweise aus metallischen Materialien oder dergleichen. Die weiteren Bauteile 14 können beispielsweise Längsträger, Querträger oder dergleichen sein. Des Weiteren können die Bauteile 12, 14 im Wesentlichen beliebige lasttragende Elemente, beispielsweise Crash- oder Versteifungsstrukturen, eines Rohbaus eines Kraftfahrzeugs sein, welche unter Vermittlung der Dämpfungseinrichtung 16 miteinander verbunden sind.For the structural components 12 . 14 For example, it can be a component made of a fiber-reinforced thermoset or a fiber-reinforced thermoplastic. Alternatively, the other components 14 be formed of a different material than fiber-reinforced plastic, for example, metallic materials or the like. The other components 14 may be, for example, longitudinal beams, cross members or the like. Furthermore, the components can 12 . 14 essentially any load-bearing elements, for example, crash structures or stiffening structures, of a body shell of a motor vehicle, which, by means of the damping device 16 connected to each other.

Die Dämpfungseinrichtungen 16 sind im vorliegenden Fall jeweils als Elastomerteil ausgebildet, welche jeweils in das Strukturbauteil 12 einlaminiert sind. Alternativ ist es ebenfalls möglich, dass die als Elastomerteile ausgebildeten Dämpfungseinrichtungen 16 in das weitere Bauteil 14 einlaminiert sind. Darüber hinaus kann die Dämpfungseinrichtung 16 auch mittels einer jeweiligen Klebeverbindung mit den Bauteilen 14 bzw. dem Bauteil 12 verbunden sein.The damping devices 16 are each formed in the present case as an elastomeric part, which in each case in the structural component 12 are laminated. Alternatively, it is also possible that formed as elastomeric damping devices 16 into the further component 14 are laminated. In addition, the damping device 16 also by means of a respective adhesive bond with the components 14 or the component 12 be connected.

Die Dämpfungseinrichtung 16 weist in wenigstens zwei Raumrichtungen eine unterschiedliche Steifigkeit auf. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel der Rohbaustruktur 10 ist eine Steifigkeit der Dämpfungseinrichtung 16 beispielsweise in Fahrzeughochrichtung z größer oder kleiner als in Fahrzeugquerrichtung y ausgebildet. Je nach Aufbau der Bauteile 12, 14 und den zu erwartenden Belastungen im Fahrbetrieb können die Steifigkeiten der Dämpfungseinrichtung 16 entsprechend in Fahrzeughochrichtung z bzw. in Fahrzeugquerrichtung y oder auch in Fahrzeuglängsrichtung x entsprechend angepasst und unterschiedlich sein.The damping device 16 has a different rigidity in at least two spatial directions. In the embodiment of the shell structure shown here 10 is a stiffness of the damping device 16 for example, in the vehicle vertical direction z greater or smaller than in the vehicle transverse direction y formed. Depending on the structure of the components 12 . 14 and the expected loads during driving, the stiffness of the damping device 16 be correspondingly in the vehicle vertical direction z or in the vehicle transverse direction y or in the vehicle longitudinal direction x accordingly adapted and different.

Alternativ zu der Ausführungsform, bei welcher die Dämpfungseinrichtung 16 als Elastomerteil ausgebildet ist, ist es ebenfalls möglich, dass die Dämpfungseinrichtung 16 als dämpfende und nachgiebige Klebestelle ausgebildet ist, mittels welcher das Bauteil 12 und die Bauteile 14 miteinander verbunden sind. Darüber hinaus ist es ebenso gut möglich, dass eine Kombination derart vorgesehen wird, dass in Fahrzeuglängsrichtung x sowohl eine Dämpfungseinrichtung 16, welche ein Elastomerteil umfasst, als auch eine als Klebestelle ausgebildete Dämpfungseinrichtung 16 jeweils hintereinander angeordnet werden. Des Weiteren sind im Wesentlichen beliebige Kombinationen und Anordnungen von als Elastomerteil und als dämpfende und nachgiebige Klebestelle ausgebildete Dämpfungsreinrichtungen 16 möglich.Alternatively to the embodiment in which the damping device 16 As an elastomer part is formed, it is also possible that the damping device 16 is designed as a damping and flexible splice, by means of which the component 12 and the components 14 connected to each other. Moreover, it is equally possible that a combination is provided such that in the vehicle longitudinal direction x both a damping device 16 , which comprises an elastomer part, as well as a formed as a splice damper 16 be arranged one behind the other. Furthermore, essentially any desired combinations and arrangements of damping devices designed as an elastomer part and as a damping and resilient adhesive point are provided 16 possible.

Mittels der Dämpfungseinrichtung 16 wird in der Rohbaustruktur 10 ein gezielter Sprung in der dynamischen Steifigkeit erzielt. Neben dem Sprung der dynamischen Steifigkeit kann die mittels der Dämpfungseinrichtung 16 erzielte weiche Lagerung zudem auch eine gezielte Nachgiebigkeit bewirkten, um beispielsweise eine dauerhaft elastische Aufhängung des beispielsweise als Unterbodenverkleidung ausgebildeten Bauteils 12 zu erreichen.By means of the damping device 16 is in the bodyshell structure 10 a targeted jump in dynamic stiffness achieved. In addition to the jump of dynamic rigidity, the means of damping device 16 achieved soft storage also also targeted compliance caused, for example, a permanently elastic suspension of, for example, designed as an underbody panel component 12 to reach.

In 2 ist eine weitere alternative Ausführungsform der Rohbaustruktur 10 gezeigt. Im Gegensatz zu der in 1 gezeigten Ausführungsform ist das Bauteil 12 zwischen den beiden Bauteilen 14 angeordnet, wobei die als jeweiliges Elastomerteil ausgebildeten Dämpfungseinrichtungen 16 in Verlängerung des Bauteils 12 jeweils an den Bauteilen 14 angebunden sind.In 2 is another alternative embodiment of the bodyshell structure 10 shown. Unlike the in 1 the embodiment shown is the component 12 between the two components 14 arranged, wherein the formed as a respective elastomer part damping means 16 in Extension of the component 12 each on the components 14 are connected.

Insgesamt wird durch das Vorsehen einer oder mehrerer Dämpfungseinrichtungen 16 zwischen dem Bauteil 12 und dem Bauteil 14 eine dämpfende und nachgiebige Verbindung in der Rohbaustruktur 10 geschaffen, sodass insbesondere eine körperschallinduzierte Luftschallabstrahlung des Bauteils 12 verringert wird, wodurch insgesamt der Geräuschkomfort der Rohbaustruktur 10 als auch des gesamten Kraftfahrzeugs verbessert wird.Overall, the provision of one or more damping devices 16 between the component 12 and the component 14 a dampening and flexible connection in the bodyshell structure 10 created so that in particular a structure-borne noise-induced airborne radiation of the component 12 is reduced, making the overall noise comfort of the shell structure 10 as well as the entire motor vehicle is improved.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102009040164 A1 [0003] DE 102009040164 A1 [0003]

Claims (7)

Rohbaustruktur (10) für einen Rohbau eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem ersten Strukturbauteil (12), das zumindest abschnittsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht, und wenigstens einem weiteren Strukturbauteil (14), welche unter Vermittlung einer Dämpfungseinrichtung (16) miteinander verbunden sind.Shell structure ( 10 ) for a shell of a motor vehicle, with at least one first structural component ( 12 ), which consists at least in sections of a fiber-reinforced plastic, and at least one further structural component ( 14 ), which by means of a damping device ( 16 ) are interconnected. Rohbaustruktur (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (16) wenigstens ein Elastomerteil umfasst.Shell structure ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the damping device ( 16 ) comprises at least one elastomer part. Rohbaustruktur (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerteil in das erste Strukturbauteil (12) einlaminiert ist.Shell structure ( 10 ) according to claim 2, characterized in that the elastomer part in the first structural component ( 12 ) is laminated. Rohbaustruktur (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (16) in wenigstens zwei Raumrichtungen (x, y, z) eine unterschiedliche Steifigkeit aufweist.Shell structure ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the damping device ( 16 ) has a different rigidity in at least two spatial directions (x, y, z). Rohbaustruktur (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (16) als dämpfende und nachgiebige Klebestelle ausgebildet ist, mittels welcher das erste Strukturbauteil (12) und das weitere Strukturbauteil (14) miteinander verbunden sind.Shell structure ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the damping device ( 16 ) is formed as a damping and flexible adhesive joint, by means of which the first structural component ( 12 ) and the further structural component ( 14 ) are interconnected. Rohbaustruktur (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (12) ein Bodenelement eines Fahrzeugbodens ist.Shell structure ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the structural component ( 12 ) is a floor element of a vehicle floor. Rohbaustruktur (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Strukturbauteil (14) zumindest abschnittsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildet ist.Shell structure ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the further structural component ( 14 ) is at least partially formed of a fiber-reinforced plastic.
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