DE102014102372A1

DE102014102372A1 - Karosserie eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102014102372A1
Application number: DE102014102372.2A
Authority: DE
Inventors: Philipp Kellner
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2014-02-24
Filing date: 2014-02-24
Publication date: 2015-08-27
Anticipated expiration: 2034-02-25
Also published as: DE102014102372B4

Abstract

Es wird eine geschachtelte Ausgestaltung eines Fahrzeugsäulen-Schweller-Knotens geschaffen, wobei die Fahrzeugsäule am unteren Ende jeweils mit einem äußeren Schwellerteil verbunden wird und die Fahrzeugsäulen aus einem außen liegenden und einem gegenüber stehenden innen liegenden Formteil gebildet werden, die insgesamt mit ihren unteren Enden den Schweller übergreifen und mit diesem verbunden sind und somit die geschachtelte Ausgestaltung des Säulen-Schweller-Knotens bilden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 10 2009 055 696 A1 ist eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs mit einer an einem Schweller angebundenen Fahrzeugsäule bekannt geworden, wobei die Fahrzeugsäule mit einem unteren profilierten Bereich den Schweller formschlüssig übergreift und mit diesem verbunden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Karosserie eines Fahrzeugs mit einer leicht bauenden Fahrzeugsäule zu schaffen, die am Schweller angebunden ist und der Anbindungspunkt am Schweller als Knoten festigkeitsmäßig stabil ausgeführt ist.
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 geschachtelte Anbindung eines unteren Endes einer Fahrzeugsäule bzw. einer A- und/oder B-Säule an einem Schweller ein sog. Säulen-Schweller-Knoten hoher Festigkeit und Stabilität gebildet wird. Dies wird nach der Erfindung erreicht, indem ein äußeres Schwellerteil eines Schwellers von einem unteren Ende eines außen liegenden Formteiles der Fahrzeugsäule übergriffen wird und mit dem Schwellerteil verbunden ist. Gegenüberstehend des Schwellerteils ist ein innen liegendes Formteil der Fahrzeugsäule angeordnet, welches das äußere Schwellerteil von der anderen Seite übergreift und an diesem befestigt ist. Das innere Schwellerteil übergreift das untere Ende des Formteils der Fahrzeugsäule sowie das außen liegende Schwellerteil von außen.
Insbesondere ist nach der Erfindung vorgesehen, dass das äußere Schwellerteil aus einem hohlen Al-Strangpressprofil oder einem Pultrusionsprofil aus faserverstärktem Kunststoff besteht, welches zur Bildung des Säulen-Schweller-Knotens mit dem übergreifenden freien unteren Ende des außen liegenden und innen liegenden Formteils der Fahrzeugsäule über Schrauben bzw. Bolzen in Kombination mit einer Verklebung verbunden ist. Durch die Verbindung der unteren freien Enden der beiden Formteile der Fahrzeugsäule mit dem äußeren Schwellerteil wird der Knoten gebildet, indem sich die Bauteile gegenüberstehen und sich gegeneinander abstützen und einen sog. Festigkeitsverbund bilden, wozu auch das innere Schwellerteil beiträgt.
Des Weiteren ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die A-Säule des Fahrzeugs mit einem am unteren freien Ende des außen liegenden Formteiles angeformten Profilelement winkelförmiger Ausprägung das äußere Schwellerteil von oben und seitlich formschlüssig übergreift. Das gegenüber stehende innen liegende Formteil der A-Säule weist am unteren freien Ende eine zum äußeren Schwellerteil korrespondierende profilierte Ausprägung auf, die formschlüssig zum Schwellerteil angeordnet und mit diesem verbunden ist. Sowohl das außen liegende Formteil als auch das innen liegende Formteil der A-Säule weisen am unteren Ende ein profiliertes Endstück auf, das sich jeweils formschlüssig an die Kontur des äußeren Schwellerteils anlegt und mit diesem verbunden ist und somit mit den Endstücken der Fahrzeugsäule und mit dem Schwellerteil eine stabile Knoten-Baueinheit geschaffen wird.
Nach der Erfindung ist des Weiteren vorgesehen, dass das innere Schwellerteil am unteren freien Ende des innen liegenden Formteiles der A-Säule außen anliegend angeordnet ist und über einen Flansch mit einem korrespondierenden Flansch des äußeren Schwellerteils verbunden ist. Hierdurch wird das untere Ende bzw. das Endstück des inneren Formteils der A-Säule verstärkt.
Insbesondere ist das untere freie Ende des außen liegenden Formteils der B-Säule als „Tailored-Tempering Teil“ ausgeführt und ist damit im oberen Bereich pressgehärtet und im unteren Bereich nicht pressgehärtet. Ferner ist nach der Erfindung vorgesehen, dass das untere freie Ende des innen liegenden Formteils der B-Säule zwischen dem inneren Schwellerteil und dem äußeren Schwellerteil angeordnet und mit dem äußeren Schwellerteil verbunden ist. Das innere Schwellerteil erstreckt sich in Hochrichtung über das äußere Schwellerteil und ist außen anliegend zum innen liegenden Formteil der B-Säule angeordnet und über einen unteren Flansch mit einem korrespondierenden Flansch am äußeren Schwellerteil verbunden. Zur weiteren Erhöhung der Stabilität des Knotens ist zwischen dem innen liegenden und dem außen liegenden Formteil der B-Säule ein Verstärkungselement oberhalb des äußeren Schwellerteils angeordnet.
Gemäß vorteilhaften Ausführungen der Erfindung bestehen das innen liegende und das außen liegende Formteil der Fahrzeugsäule aus Stahlblech oder Aluminiumblech oder faserverstärktem Kunststoff.
Vorzugsweise besteht das innere Schwellerteil aus Stahlblech oder Aluminiumblech oder faserverstärktem Kunststoff.
Der grundsätzliche Aufbau der unteren Enden der A- und B-Säule des Fahrzeugs ist ähnlich ausgeführt, indem die profilierten Endstücke der inneren und äußeren Formteile der A- und B-Fahrzeugsäule im verbundenen Zustand das äußere Schwellerteil von gegenüberliegenden Seiten übergreifen und an dem äußeren Schwellerteil befestigt sind und eine gegenseitige Abstützung und somit eine sogenannte geschachtelte Ausgestaltung des Knotens mit Schweller und der Fahrzeugsäule erreicht wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine Explosionsdarstellung einer A-Fahrzeugsäule mit einem inneren und äußeren Schwellerteil und innen und außen liegenden Formteilen der Fahrzeugsäule,
2 eine Schnittdarstellung der A-Fahrzeugsäule im zusammengebauten Zustand,
3 einen Querschnitt durch den Schweller mit verbundenen innen und außen liegenden Formteilen der A-Fahrzeugsäule am äußeren Schwellerteil,
4 eine Explosionsdarstellung einer B-Fahrzeugsäule mit inneren und äußeren Schwellerteilen sowie einer Verstärkung und
5 einen Querschnitt durch den Schweller mit verbundenen innen und außen liegenden Formteilen der B-Fahrzeugsäule am äußeren Schwellerteil.
Eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs weist an jeder Fahrzeugseite wenigstens eine A-Fahrzeugsäule 1 und eine B-Fahrzeugsäule 2 auf, die jeweils mit einem gemeinsamen Schweller 3 verbunden sind, der ein äußeres Schwellerteil 4 und ein inneres Schwellerteil 5 umfasst. Das äußere Schwellerteil 4 wird von einem außen liegenden Formteil 6; 7 der Fahrzeugsäule 1; 2 jeweils mit einem freien Ende übergriffen bzw. umfasst. Gegenüberstehend des außen liegenden Formteils 6; 7 der Fahrzeugsäule 1; 2 ist ein innen liegendes Formteil 8; 9 angeordnet, welches das äußere Schwellerteil 4 formschlüssig übergreift. Das innere Schwellerteil 5 umfasst zudem das untere Ende des innen liegenden Formteils 8; 9 der Fahrzeugsäule 1; 2 von außen.
Vorzugsweise besteht das äußere Schwellerteil 4 aus einem hohlen Al-Strangpressprofil, welches zur Bildung eines sogenannten Säulen-Schweller-Knotens K; K1 mit den übergreifenden freien Enden des außen liegenden und innen liegenden Formteils 6, 7; 8, 9 der Fahrzeugsäule 1; 2 über Schrauben bzw. Bolzen in Kombination mit einer Klebung verbunden ist.
Die Fahrzeugsäule 1 (A-Säule) ist mit einem am unteren freien Ende des außen liegenden Formteils 6 angeformten Profilelement 10 winkelförmiger Ausprägung versehen, welches das äußere Schwellerteil 4 von oben und seitlich formschlüssig umfasst und mit diesem verbunden ist.
Das gegenüberstehende innen liegende Formteil 8 der Säule 1 weist am unteren Ende ein zum äußeren Schwellerteil 4 korrespondierende profilierte Ausprägung 11 auf, die formschlüssig zum äußerem Schwellerteil 4 angeordnet und mit diesem verbunden ist.
Das innere Schwellerteil 5 ist jeweils am unteren freien Ende 12 des innen liegenden Formteils 8; 9 der Säule 1; 2 außen anliegend angeordnet und vorzugsweise über einen unteren Flansch 14 mit einem korrespondierenden Flansch am äußeren Schwellerteil 4 verbunden.
Das untere freie Ende des innen liegenden Formteils 9 der Fahrzeugsäule 2 ist zwischen dem inneren Schwellerteil 5 und dem äußeren Schwellerteil 4 angeordnet und mit diesem verbunden.
Das innere Schwellerteil 5 erstreckt sich in Hochrichtung über das äußere Schwellerteil 4 und ist anliegend zum innen liegenden Formteil 9 der Fahrzeugsäule 2 angeordnet. Über einen Flansch 14 ist das innere Schwellerteil 5 mit dem äußeren Schwellerteil 4 fest verbunden.
Zwischen dem außen liegenden und dem innen liegenden Formteil 7, 9 der Säule 2 ist ein Verstärkungselement 17 oberhalb des äußeren Schwellerteils 4 angeordnet und mit den Formteilen 7, 9 der Säule 2 verbunden.
Ergänzend zur Ausführung der Verbindung der Fahrzeugsäulen 1; 2 mit dem Schweller 3 wird ausgeführt, dass das außen liegende und das innen liegende Formteil 6, 7; 8, 9 der Fahrzeugsäule 1; 2 aus Stahl, Aluminium oder faserverstärktem Kunststoff bestehen kann, wobei vorzugsweise zumindest teilweise diese aus einem hoch festen, borlegierten, warm umgeformten Stahl bestehen können.
Das äußere Schwellerteil 4 kann aus einem Strangpressprofil aus Aluminium oder als FVK-Pultrusionsprofil (Faserverstärktes Kunststoff Profil) bestehen.
Zusätzlich kann das innere Schwellerteil 5 aus Aluminium- oder Stahlblech oder faserverstärktem Kunststoff bestehen, welches wiederum das innen liegende, untere Ende des Formteils 8 der Säule 1 (A-Säule) umfasst.
Besonders vorteilhaft ist das Fügen des außen liegenden Formteils 6 der Säule 1 am äußeren Schwellerteil 4 als Aluminium-Strangpressprofil mittels FDS-Schrauben (Fießlochformende Schrauben) bzw. Bolzensetzen, jeweils in Kombination mit einer Verklebung.
Besonders vorteilhaft ist das Fügen des außen liegenden und des innen liegenden Formteils 7, 9 der Säule 2 (B-Säule) aus einem Al-Strangpressprofil mittels FDS-Schrauben bzw. Bolzensetzen durch vorgelochte Formteile 7, 9 der Säule 2 an das Al-Strangpressprofil des äußeren Schwellerteils 4 jeweils in Kombination mit einer Verklebung.
Da insbesondere die Fügetechnik zwischen dem außen liegendem Formteil 7 der Säule 2 (B-Säule) und dem äußeren Schwellerteil 4 sehr hoch auf Scherung belastet ist, wird optimalerweise der untere Teil des außen liegenden Formteils 7 der Säule 2 als „Tailored-Tempering“ nicht pressgehärtet, um einen Deformationsweg oberhalb der Fügezone mit dem Schweller 3 bereit zu stellen, wodurch Scherkräfte reduziert werden. Zusätzlich werden optimaler Weise die FDS-Schrauben zur Verbindung von dem außen liegenden Formteil 9 der Säule 2 und dem äußeren Schwellerteil 4 in mindestens zwei Fügereihen angeordnet.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das innere Schwellerteil 5, die inneren unteren Enden der innen liegenden Formteile 8, 9 der Fahrzeugsäulen 1 und 2 (A- und B-Säule) und der innere Teil des Schwellers 5 außerhalb der primären Fügeflansche zumindest teilweise flächig miteinander verklebt sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009055696 A1 [0002]

Claims

Karosserie eines Kraftfahrzeugs mit einer Fahrzeugsäule (1; 2), die an einem Schweller (3) angebunden ist, welcher ein äußeres und ein inneres Schwellerteil (4, 5) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Schwellerteil (4) des Schwellers (3) von einem unteren Ende eines außen liegenden Formteils (6; 7) einer Fahrzeugsäule (1; 2) übergriffen wird und mit diesem Schwellerteil (4) verbunden ist, dem gegenüberstehend ein innen liegendes Formteil (8; 9) der Fahrzeugsäule (1; 2) angeordnet ist, welches das äußere Schwellerteil (4) mit einem unteren Ende übergreift und an diesem befestigt ist und das innere Schwellerteil (5) das untere Ende des inneren Formteils (8; 9) der Fahrzeugsäule (1; 2) von außen übergreift.
Karosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Schwellerteil (4) aus einem hohlen Al-Strangpressprofil oder einem Pultrusionsprofil aus faserverstärktem Kunststoff besteht.
Karosserie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Schwellerteil (4) zur Bildung eines Säulen-Schweller-Knotens (K; K1) für die Fahrzeugsäule (1; 2) mit dem übergreifenden freien unteren Ende des außen und innen liegenden Formteils (6, 7; 8, 9) der Fahrzeugsäule (1; 2) über Schrauben bzw. über Bolzen in Kombination mit einer Verklebung verbunden ist.
Karosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugsäule (1) mit einem am unteren freien Ende des außen liegenden Formteils (6) der Fahrzeugsäule (1) ausgeformten Profilelement (10) winkelförmiger Ausprägung das äußere Schwellerteil (4) von oben und seitlich formschlüssig übergreift.
Karosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das innen liegende Formteil (8) der Fahrzeugsäule (1) am unteren freien Ende ein zum äußeren Schwellerteil (4) korrespondierende profilierte Ausprägung (11) aufweist, die formschlüssig zum äußeren Schwellerteil (4) angeordnet und mit diesem verbunden ist.
Karosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Schwellerteil (5) am unteren freien Ende (12) des innen liegenden Formteils (8) der Fahrzeugsäule (1) außen anliegend angeordnet ist und über einen unteren Flansch (14) mit dem äußeren Schwellerteil (4) verbunden ist.
Karosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das untere freie Ende des außen liegenden Formteils (7) der Fahrzeugsäule (2) als Tailored-Tempering Teil ausgeführt ist.
Karosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das untere freie Ende des innen liegenden Formteils (9) der Fahrzeugsäule (2) zwischen dem inneren Schwellerteil (5) und dem äußeren Schwellerteil (4) angeordnet und mit dem äußeren Schwellerteil (4) verbunden ist, wobei das innere Schwellerteil (5) sich über das äußere Schwellerteil (4) hocherstreckt und von außen anliegend zum innen liegenden Formteil (8) der Fahrzeugsäule (2) angeordnet ist und über den Flansch (14) mit dem äußeren Schwellerteil (4) verbindbar ist.
Karosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem innen liegenden und dem außen liegenden Formteil (9, 7) der Fahrzeugsäule (2) ein Verstärkungselement (17) oberhalb des außen liegenden Schwellerteils (3) angeordnet ist.
Karosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das innen liegende und das außen liegende Formteil (6, 7, 8, 9) der Fahrzeugsäule (1, 2) aus Stahlblech oder Aluminiumblech oder faserverstärktem Kunststoff bestehen.
Karosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Schwellerteil (5) aus Stahlblech oder Aluminiumblech oder faserverstärktem Kunststoff besteht.