DE102014102372B4

DE102014102372B4 - Karosserie eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102014102372B4
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: 2022-08-04
Anticipated expiration: 2034-02-25
Also published as: DE102014102372A1

Abstract

Karosserie eines Kraftfahrzeugs mit einer Fahrzeugsäule (1; 2) und einem Schweller (3), die miteinander verbunden sind, wobei der Schweller ein äußeres Schwellerhauptteil (4) und ein inneres Schwellerteil (5) umfasst und die Fahrzeugsäule (1; 2) ein Säulenaußenblech (6; 7) und ein Säuleninnenblech (8; 9) umfasst, wobei das äußere Schwellerhauptteil (4), welches aus einem Al-Strangpressprofil oder einem Pultrusionsprofil aus faserverstärktem Kunststoff besteht, von einem unteren Ende des Säulenaußenblechs (6; 7) übergriffen wird und mit dem äußeren Schwellerhauptteil (4) verbunden ist, dem gegenüberstehend ein Säuleninnenblech (8; 9) angeordnet ist, welches das äußere Schwellerhauptteil (4) auf seiner Innenseite übergreift und an diesem befestigt ist und das innere Schwellerteil (5) das untere Ende des Säuleninnenblechs (8; 9) von außen übergreift.

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 Schwellerhauptteil eines Schwellers von einem unteren Ende eines Säulenaußenblechs übergriffen wird und mit dem Schwellerteil verbunden ist. Gegenüberstehend des Schwellerteils ist ein Säuleninnenblech 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 AI- Strangpressprofil oder einem Pultrusionsprofil aus faserverstärktem Kunststoff besteht, welches zur Bildung des Säulen-Schweller-Knotens mit dem übergreifenden freien unteren Ende des Säuleninnen- und außenblechs über Schrauben bzw. Bolzen in Kombination mit einer Verklebung verbunden ist. Durch die Verbindung der unteren freien Enden des Säuleninnen- und außenblechs 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 Säulenaußenblechs angeformten Profilelement winkelförmiger Ausprägung das äußere Schwellerteil von oben und seitlich formschlüssig übergreift. Das gegenüberstehende Säuleninnenblech 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 Säuleninnenblech als auch das Säulenaußenblech 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 Säuleninnenblechs 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 Säuleninnenblechs der A-Säule verstärkt.
Insbesondere ist das untere freie Ende des Säulenaußenblech 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 Säuleninnenblech 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 Säuleninnenblech 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 Säulenaußenblech der B-Säule ein Verstärkungselement oberhalb des äußeren Schwellerteils angeordnet.
Gemäß vorteilhaften Ausführungen der Erfindung bestehen das innen liegende und das Säulenaußenblech 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 des Säuleninnen- und außenblechs 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 Säuleninnen- und außenblech,
2 eine Schnittdarstellung der A-Fahrzeugsäule im zusammengebauten Zustand,
3 einen Querschnitt durch den Schweller mit verbundenem Säuleninnen- und außenblech 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 verbundenem Säuleninnen- und außenblech 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 Schwellerhauptteil 4 und ein inneres Schwellerteil 5 umfasst. Das äußere Schwellerteil 4 wird von einem Säulenaußenblech 6; 7 der Fahrzeugsäule 1; 2 jeweils mit einem freien Ende übergriffen bzw. umfasst. Gegenüberstehend des Säulenaußenblechs 6; 7 der Fahrzeugsäule 1; 2 ist ein Säuleninnenblech 8; 9 angeordnet, welches das äußere Schwellerteil 4 formschlüssig übergreift. Das innere Schwellerteil 5 umfasst zudem das untere Ende des Säuleninnenblech 8; 9 der Fahrzeugsäule 1; 2 von außen.
Vorzugsweise besteht das äußere Schwellerteil 4 aus einem hohlen AI- Strangpressprofil, welches zur Bildung eines sogenannten Säulen-Schweller-Knotens K; K1 mit den übergreifenden freien Enden des Säuleninnen- und außenblechs 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 Säulenaußenblechs 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 Säuleninnenblech 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 Säuleninnenblechs 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 Säuleninnenblechs 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 Säuleninnenblech 9 der Fahrzeugsäule 2 angeordnet. Über einen Flansch 14 ist das innere Schwellerteil 5 mit dem äußeren Schwellerteil 4 fest verbunden.
Zwischen dem Säuleninnen- und außenblech 7, 9 der Säule 2 ist ein Verstärkungselement 17 oberhalb des äußeren Schwellerteils 4 angeordnet und mit den Säuleninnen- und außenblechen 7, 9 der Säule 2 verbunden.
Ergänzend zur Ausführung der Verbindung der Fahrzeugsäulen 1; 2 mit dem Schweller 3 wird ausgeführt, dass das Säuleninnen- und außenblech 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 untere Ende des Säuleninnenblechs 8 der Säule 1 (A- Säule) umfasst.
Besonders vorteilhaft ist das Fügen des Säulenaußenblechs 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 Säulenaußen- und innenblechs 7, 9 der Säule 2 (B- Säule) aus einem Al-Strangpressprofil mittels FDS-Schrauben bzw. Bolzensetzen durch vorgelochte Säulenaußen- und innenbleche 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 Säulenaußenblech 7 der Säule 2 (B-Säule) und dem äußeren Schwellerteil 4 sehr hoch auf Scherung belastet ist, wird optimalerweise der untere Teil des Säulenaußenblechs 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 Säulenaußenblechs 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 des Säuleninnenblechs 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.

Claims

Karosserie eines Kraftfahrzeugs mit einer Fahrzeugsäule (1; 2) und einem Schweller (3), die miteinander verbunden sind, wobei der Schweller ein äußeres Schwellerhauptteil (4) und ein inneres Schwellerteil (5) umfasst und die Fahrzeugsäule (1; 2) ein Säulenaußenblech (6; 7) und ein Säuleninnenblech (8; 9) umfasst, wobei das äußere Schwellerhauptteil (4), welches aus einem Al-Strangpressprofil oder einem Pultrusionsprofil aus faserverstärktem Kunststoff besteht, von einem unteren Ende des Säulenaußenblechs (6; 7) übergriffen wird und mit dem äußeren Schwellerhauptteil (4) verbunden ist, dem gegenüberstehend ein Säuleninnenblech (8; 9) angeordnet ist, welches das äußere Schwellerhauptteil (4) auf seiner Innenseite übergreift und an diesem befestigt ist und das innere Schwellerteil (5) das untere Ende des Säuleninnenblechs (8; 9) von außen übergreift.
Karosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Schwellerhauptteil (4) mit dem übergreifenden freien unteren Ende des Säulenaußenblechs und Säuleninnenblechs (6, 7; 8, 9) über Schrauben bzw. über Bolzen in Kombination mit einer Verklebung verbunden ist.
Karosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Säulenaußenblech (6; 7) am unteren Ende in Fahrzeuglängsrichtung eine Erweiterung aufweist und das äußere Schwellerteil (4) von oben und seitlich formschlüssig übergreift.
Karosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das innen liegende Säuleninnenblech (8) am unteren freien Ende ein zum äußeren Schwellerhauptteil (4) korrespondierende profilierte Ausprägung (11) aufweist, die formschlüssig zum äußeren Schwellerhauptteil (4) angeordnet und mit diesem verbunden ist.
Karosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Schwellerteil (5) am unteren freien Ende (12) des Säuleninnenblechs (8) außen anliegend angeordnet ist und über einen unteren Flansch (14) mit dem äußeren Schwellerhauptteil (4) verbunden ist.
Karosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das untere freie Ende des Säulenaußenblechs (7) als Tailored-Tempering Teil ausgeführt ist.
Karosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Schwellerteil (8) eine L-förmige Kontur aufweist und über einen Flansch (14) mit dem äußeren Schwellerhauptteil (4) verbunden ist.
Karosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im B-Säulenfuß über dem Schweller (3) ein Verstärkungselement (17) angeordnet ist.
Karosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Säulenaußenblech und das Säuleninnenblech (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.