DE102014100726A1

DE102014100726A1 - Baueinheit für eine Karosserie eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102014100726A1
Application number: DE102014100726.3A
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Wolf; Philipp Kellner; Marc-Hayung Pieper; Stanislaw Klimek; Salvatore Maltisotto
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2014-01-23
Filing date: 2014-01-23
Publication date: 2015-07-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Baueinheit für eine Karosserie eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einem Strukturteil (1), an dem mindestens ein Trägerteil (4) befestigbar ist. Erfindungsgemäß ragt das Trägerteil (4) durch eine Aussparung (6) im Strukturteil (1) hindurch, wobei das Trägerteil (4) im Strukturteil (1) bei Druckbelastung entgegen einer Fahrtrichtung des Fahrzeuges durch Deformation formschlüssig festlegbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Baueinheit für eine Karosserie eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einem Strukturteil, an dem mindestens ein Trägerteil befestigbar ist.
Aus dem Stand der Technik sind eine Reihe von unterschiedlichen Anbringungs- bzw. Anbindungsmöglichkeiten bei Teilen einer Karosseriestruktur, insbesondere auch von tragenden Teilen bekannt. So zeigt z.B. die DE 10 2008 004 624 A1 die Anbindung eines Querträgers bei einem Kraftfahrzeug an der A-Säule einer Karosserie. Dabei ist im Innenwandbereich (dem dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Bereich) der A-Säule eine Einbuchtung ausgeformt, in die sich das Ende des Querträgers hinein erstreckt. Der Querträger wird mittels eines ihn vollständig umgreifenden Adapterteils an der A-Säule festgelegt. Damit soll einerseits höhere Stabilität und andererseits eine präzisere Positionierung der Bauteile gewährleistet werden.
Aus der DE 196 09 722 A1 ist ein Verfahren zum Verbinden zweier Profilteile insbesondere für Kraftfahrzeugkarosserien mittels Laser- oder Elektronenstrahl-Schweißen über korrespondierende, sich gegenseitig durchdringende Fügeausnehmungen bzw. Fügevorsprünge bekannt geworden. Die DE 196 42 833 A1 zeigt und beschreibt die Verbindung von als Gussteile ausgebildeten Querträgern mit A-Säulen über deren Umgießen an den Anbindungsstellen.
Die US 5,954,390 befasst sich mit einer querversteifenden Baueinheit mit einem Querträger, der über ein Profilteil an einer B-Säule angeschlossen ist und bei einem Seitencrash Stabilität bringen soll. In der EP 1 780 101 B1 ist eine Fahrzeugstruktur mit einem quer verlaufenden Trägerelement zur Verstärkung des Fahrzeugs vorzugsweise im Bereich der B-Säule bei einem Seitenaufprall offenbart. Das Trägerelement ist endseitig mit einem dreieckförmigen Profilteil versehen, mit dem es in eine Aufnahme einer fahrzeugfesten Konsole durchgesteckt formschlüssig festgelegt ist.
Seit einiger Zeit fordert das Insurance Institute for Highway Safety/IIHS, USA, einen Test, bei dem ein PKW mit nur 25 Prozent Überdeckung gegen ein feststehendes Objekt/Pfahl prallt = sog. small-overlap-Test. Bei einem solchen Crash-Test können ggfs. relativ starke Deformationen z.B. bei einem Verschieben eines Vorderrads in den Fußraumbereich eines Fahrzeugs hinein hervorgerufen werden. Aus diesem Grund sind die Anbindungsstellen von Struktur-Bauteilen der Kraftfahrzeug-Karosserie gerade im Bereich der unteren A-Säule besonderen Belastungen ausgesetzt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, insbesondere im Bereich der A-Säule einerseits bei höchstmöglichstem Leichtbau eine präzise Positionierung der einzelnen Komponenten einer entsprechenden Baueinheit bei hoher Stabilität und verbesserter Kraftaufnahme und Krafteinleitung beispielsweise bei einem Unfall erreichen zu können.
Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einer eingangs beschriebenen Baueinheit dadurch, dass das Trägerteil durch eine Aussparung im Strukturteil hindurchragt, wobei das Trägerteil im Strukturteil bei Druckbelastung entgegen einer Fahrtrichtung des Fahrzeuges durch Deformation formschlüssig festlegbar ist, wodurch in diesem Bereich in besonders robustes Crashverhalten erzielt wird.
Eine besonders bevorzugte Anwendung des Gegenstands der Erfindung wird darin gesehen, dass das Strukturteil eine A-Säule eines Fahrzeugs ist und die Aussparung im unteren Innenwandbereich der A-Säule angeordnet ist. Das Trägerteil kann ein Stirnwand-Querträger sein, der eine Verbindung der A-Säulen links und rechts des Fahrzeugs, angeordnet z.B. in etwa in Höhe der Radmitte, verbindet.
Vorzugsweise ragt das Trägerteil, insbesondere ein Stirnwandquerträger, in einem schrägen Winkel durch die Aussparung in einen zwischen dem Innenwandbereich und einem Außenwandbereich des Strukturteils gebildeten Hohlraum hinein, sodass der Stirnwandquerträger eine über eine Innenseite der A-Säule hinausgehende, verlängerte Abgleitebene für ein von vorn auftreffendes Rad bildet. Das Rad wird nach hinten außen abgeleitet, so dass Deformationen im Fußraumbereich des Fahrzeugs ganz vermieden bzw. deutlich verringert werden können.
Das Trägerteil kann gemäß vorteilhaften Ausführungsformen ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. Dabei kann das Trägerteil als geschlossenes Hohlprofil – mit oder ohne Stege – ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist das Trägerteil aus einem hochfestem Stahlprofil oder einem Aluminium-Strangpressprofil oder einem Pultrusionsprofil aus faserverstärktem Kunststoff vorgesehen.
Das Trägerteil kann in bevorzugter Weise im Befestigungsbereich über ein Knotenblech am Strukturteil abgestützt befestigbar sein. Dabei kann das Knotenblech das Trägerteil im Befestigungsbereich im Wesentlichen umgreifen und somit führen bzw. fixieren.
Die Aussparung im Innenwandbereich der A-Säule kann in einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsweise des Gegenstandes der Erfindung mit Kragen versehen sein. Damit wird im Crashfall der Abgleiteffekt verstärkt und die Abstützung des Trägerteils am Strukturteil wird verbessert, so dass eine Rissgefahr der unteren A-Säule deutlich reduziert wird.
Für den Fachmann ist es ohne Weiteres erkennbar, dass mit einer Baueinheit nach der Erfindung einerseits eine besonders stabile, aber andererseits eine Baueinheit mit geringem Gewicht erreicht werden kann, die bei entsprechender Auslegung durch den von ihr ausgehenden Abgleiteffekt für im Crashfall in den Fußraum eindringende Bauteile (z.B. das Vorderrad) den Überlebensraum für Fahrzeuginsassen sichert.
Für den Fachmann versteht es sich von selbst, dass diese Baueinheit nach der Erfindung nicht auf die Anbindung eines Stirnwand-Querträgers an eine A-Säule beschränkt sein muss. Sie kann vielmehr überall dort, wo entsprechende Kraft- bzw. Belastungs-Ableitung erforderlich ist, angewendet werden.
Ein Ausführungsbeispiel zum Gegenstand der Erfindung ist schematisch in den Figuren der Zeichnung dargestellt. Anhand dieses Ausführungsbeispiels sollen Merkmale und Einzelheiten der Erfindung im Folgenden näher erläutert werden.
Es zeigt:
1 eine Ansicht auf eine A-Säule mit einer Trägerteil-Anbindung nach der Erfindung von der Innenseite eines Fahrzeugs gesehen;
2 eine Ansicht auf eine A-Säule mit einer Trägerteil-Anbindung nach der Erfindung von seitlich außen gesehen;
3 eine Ansicht auf eine A-Säule mit einer Trägerteil-Anbindung nach der Erfindung von außen vorne gesehen; und
4 eine Schnittdarstellung des Befestigungsbereichs A-Säule und Trägerteil.
Mit 1 in 1 ist ein Strukturteil einer Kraftfahrzeug-Karosserie bezeichnet, z.B. der Innenwandbereich einer A-Säule eines Kraftfahrzeugs in dessen unterem Bereich. Mit 2 ist dabei der vertikal verlaufende Bereich dieser A-Säule (vom Schweller in Richtung Fahrzeug-Frontscheibe bzw. Fahrzeugdach) bezeichnet; mit 3 ist der horizontal verlaufende Bereich der A-Säule bezeichnet (Türschweller). Im Bereich des Übergangs des vertikalen Bereichs in den horizontalen Bereich der A-Säule ist an den Innenwandbereich des Strukturteils 1 ein Trägerteil 4 befestigt. Im gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Trägerteil 4 ein Stirnwand-Querträger, welcher ein- oder mehrteilig ausgebildet sein kann.
Vorzugsweise ist das Trägerteil 4 aus einem hochfestem Stahlprofil oder einem Aluminium-Strangpressprofil vorgesehen. Dieser Stirnwand-Querträger/Trägerteil 4 ist über ein Knotenblech 5 auf der Innenseite des Innenwandbereichs der A-Säule/Strukturteil 1 abgestützt befestigt. Das Trägerteil 4 besteht dabei aus einem als geschlossenes Hohlprofil mit oder ohne Stege ausgeführten, im Wesentlichen quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeuges und im Wesentlichen horizontal verlaufenden Querträger.
2 zeigt, wie das Trägerteil 4 durch eine Aussparung 6 im Strukturteil 1 hindurchragt. Die Aussparung 6 ist hierfür zumindest teilweise größer als Außenabmessungen des Trägerteils 4 ausgeführt. Dies ermöglicht die Montage des Strukturteils 1 von schräg hinten über das Trägerteil 4. Das Trägerteil 4 ragt in einem schrägen Winkel in einen zwischen dem Innenwandbereich (innere A-Säule) und einem Außenwandbereich (äußere A-Säule) des Strukturteils 1 (A-Säule) gebildeten Hohlraum hinein, ohne den Außenwandbereich zu berühren, so dass die vom Trägerteil 4 gebildete Abgleitebene für das Vorderrad bzw. einen feststehenden Pfahl in diesen Hohlraum verlängert wird. Das Rad wird nach hinten außen abgeleitet, so dass Deformationen im Fußraumbereich des Fahrzeugs ganz vermieden bzw. deutlich verringert werden können.
Bei einer Druckbelastung entgegen einer Fahrtrichtung des Fahrzeuges, die beispielsweise bei dem beschriebenen small-overlap-Test auftritt, wird das Trägerteil 4 im Strukturteil 1 durch eine Deformation insbesondere des Strukturteils 1 formschlüssig festgelegt, so dass das Vorderrad sicher nach außen ableiten kann.
In idealer Weise ist die Aussparung 6 im Wesentlichen rings umlaufend mit einem Kragen 7 (siehe 3 und 4) versehen.
Wie bereits vorstehend ausgeführt, kann das Trägerteil 4 über ein einen Befestigungsbereich im Wesentlichen formschlüssig umgreifendes Knotenblech 5 auf der dem Fahrzeug innenseitig zugewandten Fläche der A-Säule/Strukturteil 1 in an sich bekannter Weise abgestützt befestigt werden.
3 zeigt das Ausführungsbeispiel nach 1 und 2 in einer Ansicht von außen vorne.
4 zeigt ein Schnitt durch den Befestigungsbereich von Trägerteil 4 am Strukturteil 1. Deutlich erkennbar in dieser Darstellung ist der nach hinten schräg verlaufende Kragen 7 der Aussparung 6, der dem schräg nach hinten verlaufenden Befestigungsbereich des Trägerteils 4 entsprechend ausgeführt ist. Das Knotenblech 5 zur Befestigung des Trägerteils 4 am Strukturteil 1 umgreift das Trägerteil 4 vollständig (s. 1) oder auch nur zu dessen Positionierung und Fixierung teilweise. Das Knotenblech 5 stützt sich auf der Wandung des Strukturteils 1 relativ großflächig um den Befestigungsbereich herum ab und ist fest mit dem Strukturteil 1 – vorzugsweise durch Schweißen – verbunden.
Bezugszeichenliste

1: Strukturteil (A-Säule)
2: vertikaler Bereich der A-Säule
3: horizontal verlaufender Bereich der A-Säule
4: Trägerteil
5: Knotenblech
6: Aussparung
7: Kragen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008004624 A1 [0002]
DE 19609722 A1 [0003]
DE 19642833 A1 [0003]
US 5954390 [0004]
EP 1780101 B1 [0004]

Claims

Baueinheit für eine Karosserie eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einem Strukturteil (1), an dem mindestens ein Trägerteil (4) befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (4) durch eine Aussparung (6) im Strukturteil (1) hindurchragt, wobei das Trägerteil (4) im Strukturteil (1) bei Druckbelastung entgegen einer Fahrtrichtung des Fahrzeuges durch Deformation formschlüssig festlegbar ist.
Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturteil (1) eine A-Säule eines Fahrzeugs ist und die Aussparung (6) im unteren Innenwandbereich der A-Säule ausgeformt ist.
Baueinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (4) ein Stirnwand-Querträger ist.
Baueinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (4), insbesondere ein Stirnwandquerträger, in einem schrägen Winkel durch die Aussparung (6) in einen zwischen dem Innenwandbereich des Strukturteils (1) und einem Außenwandbereich des Strukturteils (1) gebildeten Hohlraum hineinragt, sodass der Stirnwandquerträger eine über eine Innenseite der A-Säule hinausgehende, verlängerte Abgleitebene für ein von vorn auftreffendes Rad bildet.
Baueinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (4) ein- oder mehrteilig ausgebildet ist.
Baueinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (4) als geschlossenes Hohlprofil ausgebildet ist.
Baueinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (4) aus einem hochfestem Stahlprofil oder einem Al-Strangpressprofil oder einem Pultrusionsprofil aus faserverstärktem Kunststoff vorgesehen ist.
Baueinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (4) im Befestigungsbereich über ein Knotenblech (5) am Strukturteil (1) abgestützt befestigbar ist.
Baueinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Knotenblech (5) das Trägerteil (4) im Befestigungsbereich im Wesentlichen umgreift.
Baueinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (6) im Innenwandbereich der A-Säule (Strukturteil 1) mit einem Kragen (7) versehen ist.