DE102013019720B4

DE102013019720B4 - vehicle body

Info

Publication number: DE102013019720B4
Application number: DE102013019720.1A
Authority: DE
Inventors: Rolf Peter Röttger; Martin Kibben; Markus Zörnack; Lothar Patberg
Original assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG
Current assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2013-11-27
Publication date: 2022-03-10
Anticipated expiration: 2033-11-28
Also published as: DE102013019720A1

Abstract

Fahrzeugkarosserie mit mindestens einem Querträger und mindestens einem Hauptlängsträger (8, 10) eines Kraftfahrzeugs,wobei der mindestens eine Hauptlängsträger (8, 10) Mittel aufweist, welche die Einleitung des Lastpfades in den Hauptlängsträger (8, 10) im Fall einer Kollision mit geringer Überdeckung gewährleisten, wobei die Mittel als zusätzliches keilförmiges Bauteil (20, 22, 26, 28) ausgestaltet sind,dadurch gekennzeichnet, dassdas mindestens eine zusätzliche keilförmige Bauteil (20, 22, 26, 28) zumindest bereichsweise aus einem Vollmaterial aus einem Warmumformstahl besteht.Vehicle body with at least one cross member and at least one main longitudinal member (8, 10) of a motor vehicle, the at least one main longitudinal member (8, 10) having means which allow the load path to be introduced into the main longitudinal member (8, 10) in the event of a collision with little overlap ensure, wherein the means are designed as an additional wedge-shaped component (20, 22, 26, 28), characterized in that the at least one additional wedge-shaped component (20, 22, 26, 28) consists at least in regions of a solid material made of hot-forming steel.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugkarosserie mit mindestens einem Querträger und mindestens einem Hauptlängsträger eines Kraftfahrzeugs, wobei der mindestens eine Hauptlängsträger Mittel aufweist, welche die Einleitung des Lastpfades in den Hauptlängsträger im Fall einer Kollision mit geringer Überdeckung gewährleisten, wobei die Mittel als zusätzliches keilförmiges Bauteil ausgestaltet sind.The present invention relates to a vehicle body with at least one cross member and at least one main longitudinal member of a motor vehicle, the at least one main longitudinal member having means which ensure the introduction of the load path into the main longitudinal member in the event of a collision with little overlap, the means being designed as an additional wedge-shaped component are.

Längsträger in Verbindung mit einem Querträger, welche im vorderen Teil der Fahrzeugkarosserie angeordnet sind, erhöhen die Energieabsorption der Fahrzeugkarosserie im Fall einer Frontalkollision und sind daher höchst relevant für die Sicherheit der Fahrzeuginsassen. Insbesondere die vorderen Längsträger, welche im Folgenden auch als Hauptlängsträger bezeichnet werden, und welche neben der mittleren Längsachse des Kraftfahrzeugs angeordnet sind, unterstützen die Lastaufnahme im Fall einer Kollision. Hauptlängsträger befinden sich in der Hauptlängsträgerebene und sind im Bereich mit der größten Energieaufnahme angeordnet. Bei Kollisionen mit geringer Überdeckung des Fahrzeugs, beispielsweise einer Überdeckung von 20%, wird die Fahrzeugkarosserie im Bereich außerhalb der mittleren Längsachse und insbesondere im Bereich neben den Hauptlängsträgern deformiert. In der Folge können die Hauptlängsträger keinen Beitrag zur Aufnahme der Kollisionsenergie leisten. Um auch im Fall einer Kollision mit geringer Überdeckung die Lastaufnahme durch die Hauptlängsträger ausnutzen zu können, schlägt die DE 102011004105 A1 vor, einen Kragträger am Hauptlängsträger vorzusehen, welcher sich quer zum Längsträger erstreckt und welcher im Fall einer Kollision mit geringer Überdeckung die Einleitung des Lastpfades in den Längsträger ermöglicht. Die zuvor beschriebene Anordnung weist insbesondere aufgrund der Ausgestaltung und der Anordnung des Kragträgers quer zum Längsträger Verbesserungsbedarf hinsichtlich der Lastaufnahme auf.Longitudinal members in conjunction with a cross member, which are arranged in the front part of the vehicle body, increase the energy absorption of the vehicle body in the event of a frontal collision and are therefore highly relevant to the safety of the vehicle occupants. In particular, the front longitudinal members, which are also referred to below as the main longitudinal members and which are arranged next to the central longitudinal axis of the motor vehicle, support load absorption in the event of a collision. Main side members are located in the main side member plane and are arranged in the area with the greatest energy absorption. In collisions with a small overlap of the vehicle, for example an overlap of 20%, the vehicle body is deformed in the area outside the central longitudinal axis and in particular in the area next to the main longitudinal members. As a result, the main longitudinal members cannot contribute to absorbing the collision energy. The DE 102011004105 A1 proposes providing a cantilever beam on the main side member, which extends transversely to the side member and which, in the event of a collision with a small overlap, enables the load path to be introduced into the side member. The arrangement described above has a need for improvement in terms of load absorption, in particular due to the configuration and the arrangement of the cantilever beam transversely to the longitudinal beam.

Die DE 10 2012 013 277 A1 offenbart, ein nach außen überragendes Anschubelement am Längsträger einer Karosserie anzuordnen, insbesondere mit einer Gleitfläche.the DE 10 2012 013 277 A1 discloses arranging an outwardly projecting push-on element on the side member of a body, in particular with a sliding surface.

In der DE 43 03 301 A1 wird eine Vorbaustruktur für ein Kraftfahrzeug offenbart, wobei im vorderen Bereich des Längsträgers eine trapezförmige Platte angeordnet ist.In the DE 43 03 301 A1 discloses a front-end structure for a motor vehicle, a trapezoidal plate being arranged in the front area of the side member.

Die DE 1 902 391 A beschreibt einen Kraftfahrzeugrahmen mit einem energieverzehrenden Vorderteil, wobei die Längsträger zweiteilig ausgebildet sind und sich zur Verbindung mit einem Querträger aufgabeln. Die DE 42 27 668 A1 beschreibt den Fahrzeugvorderbau eines Kraftfahrzeugs, bei welchem die Längsträger im vorderen Bereich abgeknickt sind.the DE 1 902 391 A describes a motor vehicle frame with an energy-absorbing front part, the longitudinal members being formed in two parts and forking up for connection to a cross member. the DE 42 27 668 A1 describes the front end of a motor vehicle, in which the side members are bent in the front area.

In der DE 10 2005 031 728 A1 wird eine Tragstruktur einer Karosserie beschreiben, welche stimmgabelförmig ausgebildet ist und Kräfte zum Schweller und Tunnel des Fahrzeugs aufteilen kann.In the DE 10 2005 031 728 A1 will describe a support structure of a body, which is designed in the shape of a tuning fork and can distribute forces to the rocker and tunnel of the vehicle.

In der DE 29 52 144 A1 wird ein verformbares Endteil für Karosserien offenbart, wobei die an den Kotflügeln, Radkästen und Hauben befestigten Profilleisten keilförmig ausgebildet sind.In the DE 29 52 144 A1 discloses a deformable end piece for bodywork wherein the moldings attached to fenders, wheel wells and hoods are wedge-shaped.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine Fahrzeugkarosserie bereitzustellen, welche eine verbesserte Lastaufnahme im Fall von Kollisionen mit geringer Überdeckung gewährleistet.The object of the present invention is therefore to provide a vehicle body which ensures improved load absorption in the event of collisions with little overlap.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Fahrzeugkarosserie mit mindestens einem Querträger und mindestens einem Hauptlängsträger eines Kraftfahrzeugs gelöst, wobei der mindestens eine Hauptlängsträger Mittel aufweist, welche die Einleitung des Lastpfades in den Hauptlängsträger im Fall einer Kollision mit geringer Überdeckung gewährleisten, wobei die Mittel als zusätzliches keilförmiges Bauteil ausgestaltet sind, wobei das mindestens eine zusätzliche keilförmige Bauteil zumindest bereichsweise aus einem Vollmaterial aus einem Warmumformstahl besteht.According to the invention, this object is achieved by a vehicle body with at least one cross member and at least one main longitudinal member of a motor vehicle, the at least one main longitudinal member having means which ensure the introduction of the load path into the main longitudinal member in the event of a collision with little overlap, the means being an additional wedge-shaped Component are configured, wherein the at least one additional wedge-shaped component is at least partially made of a solid material from a hot-forming steel.

Es wurde erkannt, dass durch das Vorsehen der Mittel zur Einleitung des Lastpfades in den mindestens einen Hauptlängsträger dieser ebenfalls die Energieabsorption bei einer Kollision mit geringer Überdeckung durch die vordere Karosserie weiter verbessern kann. Die Mittel zur Einleitung des Lastpfades sind vorzugsweise derart angeordnet, dass sie zum einen in den durch eine Kollision mit geringer Überdeckung deformierten Bereich der Karosserie hineinragen und zum anderen eine Verbindung mit dem Hauptlängsträger aufweisen. In der Folge kann der Lastpfad über die erfindungsgemäßen Mittel in den mindestens einen Hauptlängsträger geleitet werden.It was recognized that by providing the means for introducing the load path into the at least one main longitudinal member, this can also further improve the energy absorption in the event of a collision with little overlap by the front body. The means for introducing the load path are preferably arranged in such a way that, on the one hand, they protrude into the area of the bodywork deformed by a collision with little overlap and, on the other hand, they are connected to the main longitudinal member. As a result, the load path can be routed via the means according to the invention into the at least one main longitudinal member.

Erfindungsgemäß sind die Mittel für die Einleitung des Lastpfades in den Hauptlängsträger als zusätzliches keilförmiges Bauteil ausgebildet. Vorteilhaft ist es, wenn das zusätzliche keilförmige Bauteil sich im Wesentlichen in Richtung parallel zum Hauptlängsträger erstreckt. Besonders bevorzugt ist das zusätzliche keilförmige Bauteil derart angeordnet, dass eine möglichst große Fläche für die Aufnahme und die Weiterleitung der Kollisionsenergie bereitgestellt wird. Ist das zusätzliche Bauteil keilförmig ausgebildet, erfolgt die Kraftaufnahme vorzugsweise in Richtung des spitzen Winkels des keilförmigen Bauteils. Auf diese Weise kann eine verbesserte Lastaufnahme durch eine Weiterleitung des Lastpfades in den Hauptlängsträger erfolgen. Die keilförmige Ausgestaltung des zusätzlichen Bauteils hat den Vorteil, dass die zuvor genannten Anforderungen der Ausgestaltung und Anordnung des zusätzlichen Bauteils an dem Hauptlängsträger für die verbesserte Aufnahme und Weiterleitung der Kollisionsenergie erfüllt werden können und das zusätzliche Bauteil darüber hinaus kein überflüssiges Material aufweist.According to the invention, the means for introducing the load path into the main longitudinal member are designed as an additional wedge-shaped component. It is advantageous if the additional wedge-shaped component extends essentially in the direction parallel to the main longitudinal member. The additional wedge-shaped component is particularly preferably arranged in such a way that the largest possible area is provided for absorbing and transmitting the collision energy. If the additional component is wedge-shaped, the force is preferably absorbed in the direction of the acute angle of the wedge-shaped component. In this way, an improved Loads are absorbed by forwarding the load path to the main longitudinal member. The wedge-shaped design of the additional component has the advantage that the aforementioned requirements for the design and arrangement of the additional component on the main longitudinal member can be met for improved absorption and transmission of the collision energy and the additional component also has no superfluous material.

Eine weitere Verbesserung der Energieaufnahme im Fall einer Kollision mit geringer Überdeckung kann dadurch erreicht werden, dass das zusätzliche keilförmige Bauteil die Festigkeit erhöhende Strukturen, insbesondere Sicken aufweist. Selbstverständlich sind aber auch andere, die Festigkeit erhöhende Strukturen, denkbar.A further improvement in the energy absorption in the event of a collision with little overlap can be achieved in that the additional wedge-shaped component has structures that increase the strength, in particular beads. Of course, other structures that increase the strength are also conceivable.

Das zusätzliche keilförmige Bauteil besteht zumindest bereichsweise aus einem Vollmaterial, wodurch die Festigkeit des zusätzlichen Bauteils weiter erhöht werden kann. Verwendet wird ein Warmumformstahl.The additional wedge-shaped component consists at least in regions of a solid material, as a result of which the strength of the additional component can be further increased. A hot forming steel is used.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das mindestens eine zusätzliche Bauteil stoffschlüssig, vorzugsweise mittels einer Schweißverbindung und/oder kraftschlüssig, vorzugsweise mittels einer Schraubverbindung, mit dem mindestens einen Hauptlängsträger verbunden. Durch diese besonders feste Verbindung kann eine besonders gute Kraftübertragung gewährleistet werden.According to a further preferred embodiment, the at least one additional component is connected to the at least one main longitudinal member with a material connection, preferably by means of a welded connection and/or non-positively, preferably by means of a screw connection. This particularly strong connection ensures particularly good power transmission.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fahrzeugkarosserie weist der mindestens eine Hauptlängsträger eine Variation seiner Querschnittsfläche, lokale Materialverdickungen, Sicken, eine erhöhte Materialdicke und/oder ein Material mit einer hohen Festigkeit auf. Besonders bevorzugt weist der mindestens eine Hauptlängsträger eine Erhöhung des Materialvorrats in Richtung des Fahrzeuginnenraums auf. In der Folge weist der mindestens eine Hauptlängsträger einen Gradienten hinsichtlich seiner Steifigkeit auf, wobei sich die Festigkeit durch den erhöhten Materialvorrat in Richtung des Fahrzeuginnenraums erhöht. Auf diese Weise kann der Schutz der in der Fahrgastzelle befindlichen Insassen weiter erhöht werden.In a further preferred embodiment of the vehicle body according to the invention, the at least one main longitudinal member has a variation in its cross-sectional area, local material thickening, beads, an increased material thickness and/or a material with high strength. The at least one main longitudinal member particularly preferably has an increase in the material supply in the direction of the vehicle interior. As a result, the at least one main longitudinal member has a gradient in terms of its rigidity, with the strength increasing in the direction of the vehicle interior due to the increased material supply. In this way, the protection of the occupants located in the passenger compartment can be further increased.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugkarosserie besteht mindestens ein Längsträger aus Stahl oder einer Stahllegierung. Da neben einer hohen Festigkeit auch stets eine Gewichtsersparnis der Fahrzeugkarosserie angestrebt wird, ist es besonders vorteilhaft, wenn mindestens ein Längsträger aus einem Mehrphasenstahl, Warmumformstahl oder einem Dualphasenstahl besteht. According to a preferred embodiment of the vehicle body according to the invention, at least one side member consists of steel or a steel alloy. Since, in addition to high strength, the aim is always to save weight in the vehicle body, it is particularly advantageous if at least one side member consists of multi-phase steel, hot-forming steel or dual-phase steel.

Denn dann weist der entsprechende Längsträger eine besonders hohe Festigkeit auf, wobei gleichzeitig eine Gewichtsoptimierung des Längsträgers erreicht werden kann.This is because the corresponding longitudinal member then has a particularly high level of strength, with the weight of the longitudinal member being able to be optimized at the same time.

Im Weiteren soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in

1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fahrzeugkarosserie in perspektivischer Ansicht,
2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mittels zur Kraftübertragung auf den Hauptlängsträger in Form eines Keils in schematischer Ansicht und
3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mittels zur Kraftübertragung auf den Hauptlängsträger in Form eines Keils in schematischer Ansicht.

The invention is to be explained in more detail below using exemplary embodiments in conjunction with the drawing. The drawing shows in

1 an embodiment of a vehicle body according to the invention in a perspective view,
2 an embodiment of a means according to the invention for power transmission to the main longitudinal member in the form of a wedge in a schematic view and
3 a second embodiment of a means according to the invention for power transmission to the main longitudinal member in the form of a wedge in a schematic view.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fahrzeugkarosserie 2 mit einem Querträger 3, mit zwei oberen Längsträgern 4, 6 und zwei Hauptlängsträgern 8, 10 und einem Schweller 24. Die Längsträger sind jeweils als Hohlprofile ausgebildet. Dabei weisen die oberen Längsträger eine hohe Festigkeit zum einen aufgrund ihrer erhöhten Materialdicke und zum anderen aufgrund ihrer strukturellen Ausgestaltung auf. Im Detail weisen die oberen Längsträger in Richtung des Fahrgastzelle einen erhöhten Materialvorrat 12, 14 sowie Sicken 16, 18 zur Erhöhung der Festigkeit auf. Zur Materialeinsparung weisen die Längsträger 4, 6 in den Bereich mit einem erhöhten Materialvorrat 12, 14 Aussparungen 13, 15 auf. Die Hauptlängsträger 8, 10 weisen jeweils einen Keil 20, 22 auf, der im Fall einer Kollision mit geringer Überdeckung den Lastpfad in den jeweiligen Hauptlängsträger 8, 10 einleitet. Dabei ist die Grundfläche der Keile 20, 22 jeweils in Richtung des vorderen Querträgers 3 gerichtet. So kann zum einen eine möglichst große Fläche für die Energieaufnahme des deformierten Stoßfängerquerträgers und zum anderen eine große Fläche für die Verbindung zwischen dem Keil 20, 22 und dem Längsträger 8, 10 bereitgestellt werden. Im Ergebnis kann eine verbesserte Kraftübertragung von dem Keil 20, 22 auf den Längsträger 8, 10 erfolgen. Zudem weisen die Keile 20, 22 Sicken 21, 23, welche sich in Keilrichtung erstrecken, zur Erhöhung der Festigkeit auf. 1 shows an embodiment of a vehicle body 2 according to the invention with a cross member 3, with two upper longitudinal members 4, 6 and two main longitudinal members 8, 10 and a sill 24. The longitudinal members are each designed as hollow profiles. The upper side members have a high level of strength on the one hand because of their increased material thickness and on the other hand because of their structural design. In detail, the upper side members in the direction of the passenger cell have an increased material supply 12, 14 and beads 16, 18 to increase strength. In order to save material, the longitudinal members 4, 6 have recesses 13, 15 in the area with an increased supply of material 12, 14. The main longitudinal members 8, 10 each have a wedge 20, 22, which initiates the load path into the respective main longitudinal member 8, 10 in the event of a collision with little overlap. The base of the wedges 20, 22 is directed in the direction of the front cross member 3 in each case. Thus, on the one hand, the largest possible area for the energy absorption of the deformed bumper cross member and, on the other hand, a large area for the connection between the wedge 20, 22 and the side member 8, 10 can be provided. As a result, an improved power transmission from the wedge 20, 22 to the side member 8, 10 can take place. In addition, the wedges 20, 22 have beads 21, 23, which extend in the wedge direction, to increase the strength.

Der Querträger 3 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel über einen Anbindungsbereich 5 an die Hauptlängsträger 8, 10 angebunden. Der Anbindungsbereich 5 kann beispielsweise als Crashbox ausgestaltet sein. Denkbar ist es ebenfalls, dass der Anbindungsbereich 5 einstückig mit dem Hauptlängsträger 8, 10 verbunden ist, so dass der Querträger 3 direkt an dem Hauptlängsträger 8, 10 angebunden ist.In the exemplary embodiment shown, the cross member 3 is connected to the main longitudinal members 8 , 10 via a connection area 5 . The connection area 5 can be configured as a crash box, for example. It is also conceivable that the connection area 5 is connected in one piece to the main side member 8, 10, so that the cross member 3 is connected directly to the main side member 8, 10.

2 zeigt einen Keil 26, welcher zur Lastaufnahme und zur Einleitung des Lastpfades an einem Hauptlängsträger befestigt werden kann. Der in 2 dargestellte Keil besteht aus einem Vollmaterial aus einem Warmumformstahl. Auf diese Weise kann eine hohe Energieabsorption bei gleichzeitiger Gewichtseinsparung gewährleistet werden. 2 Figure 12 shows a wedge 26 which can be attached to a main rail to carry loads and initiate the load path. the inside 2 shown wedge consists of a solid material from a hot-forming steel. In this way, high energy absorption can be guaranteed while at the same time saving weight.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Keils 28, welcher sich für die Lastaufnahme und Weiterleitung in den Längsträger eignet, ist in 3 dargestellt. Im Unterschied zu dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Keil 28 Strukturen zur weiteren Erhöhung der Festigkeit auf. Im Detail sind Sicken 30 vorgesehen, welche im vorderen Bereich des Keils 28, der der Kollision ausgesetzt ist, angeordnet sind. Durch das Vorhandensein der Sicken 30 kann die Energieaufnahme durch den Keil 28 weiter erhöht werden.A further exemplary embodiment of a wedge 28, which is suitable for absorbing loads and transferring them to the side member, is shown in 3 shown. In contrast to the in 2 shown embodiment, the wedge 28 structures to further increase the strength. In detail, beads 30 are provided, which are arranged in the front area of the wedge 28, which is exposed to the collision. The energy absorption by the wedge 28 can be further increased by the presence of the beads 30 .

Claims

Vehicle body with at least one cross member and at least one main longitudinal member (8, 10) of a motor vehicle, wherein the at least one main longitudinal member (8, 10) has means which initiate the load path into the main longitudinal member (8, 10) in the event of a collision with little overlap ensure that the means are designed as an additional wedge-shaped component (20, 22, 26, 28), characterized in that the at least one additional wedge-shaped component (20, 22, 26, 28) consists at least in regions of a solid material made of hot-forming steel.

vehicle body claim 1 , characterized in that the additional wedge-shaped component (20, 22, 26, 28) is arranged in such a way that the absorption of force takes place in the direction of the acute angle of the wedge-shaped component.

vehicle body claim 1 or 2 , characterized in that the additional wedge-shaped component (20, 22, 26, 28) has the strength-enhancing structures.

vehicle body claim 3 , characterized in that the additional wedge-shaped component (20, 22, 26, 28) has beads.

Vehicle body according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the at least one additional wedge-shaped component (20, 22, 26, 28) is materially and/or non-positively connected to the at least one main longitudinal member.

vehicle body claim 5 , characterized in that the at least one additional wedge-shaped component (20, 22, 26, 28) is connected to the at least one main longitudinal member by means of a welded connection and/or by means of a screw connection.

Vehicle body according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that at least one longitudinal member (8, 10) has a variation in its cross-sectional area, local material thickening, beads, an increased material thickness and / or a material with a high strength.

Vehicle body according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that at least one longitudinal beam (8, 10) consists of steel or a steel alloy.

vehicle body claim 8 , characterized in that at least one longitudinal beam (8, 10) consists of a multi-phase steel.