DE102014106257A1

DE102014106257A1 - Anbindungskonzept für eine Querverstärkung

Info

Publication number: DE102014106257A1
Application number: DE102014106257.4A
Authority: DE
Inventors: Philipp Kellner; Thorsten Becker
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2014-05-06
Filing date: 2014-05-06
Publication date: 2015-11-12

Abstract

Eine Fahrzeugkarosserie ist mit einer Querverstärkung zwischen B-Säulen versehen, wobei die Querverstärkung zumindest teilweise mittels eines schalenförmigen Verbindungsbauteils aus Leichtmetall oder faserverstärktem Kunststoff mit der umgebenden Fahrzeugstruktur unterhalb der Querverstärkung verbunden ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Anbindungskonzept für eine Querverstärkung zwischen B-Säulen eines Fahrzeugaufbaus für ein Kraftfahrzeug.
Aus der DE 103 09 002 A1 ist eine Karosserie für ein Kraftfahrzeug bekannt geworden, die zwischen Radläufen am Unterboden einen Querträger aufweist. Aus der DE 10 2009 041 358 A1 ist eine Karosserie für einen Pkw bekannt, die einen durchgehenden Querträger umfasst, der zwischen B-Säulen der Karosserie befestigt ist und oberhalb eines Mitteltunnels des Fahrzeugs verläuft.
In bekannter Weise werden insbesondere bei 4-sitzigen oder 2 + 2 sitzigen Coupes und Cabrios oder dreitürigen Limousinen Querverstärkungen zwischen den beiden B-Säulen unmittelbar hinter dem Fußraum für die hinteren Insassen (unter deren Oberschenkel verlaufend) eingesetzt. Diese dienen insbesondere der Abstützung der B-Säulen zueinander bzw. zu Schweller und Tunnel, um die Intrusion bei einem Seitencrash gering zu halten. Bei Heckmotorfahrzeugen kann zusätzlich die Motor-Getriebeeinheit bei Heckaufprall abgestützt werden. Die Querverstärkung ist in der Regel aus Stahl- oder AL- Blech in Schalenbauweise oder in Profilform als AL-Strangpressprofil oder als Stahlrohr ausgebildet.
Die Integration eines höchstfesten Stahlrohres in eine AL-Karosserieumgebung wird dabei in der Regel durch kalt umgeformte Stahlbleche (z. B. als Fersenblech) hergestellt, da diese mechanisch mit Aluminium (Stanznieten, FDS^®-Schrauben (fließlochformende Schrauben), Clinchen, und dergleichen jeweils in Kombination mit einer Klebung verbindbar sind und das kalt umgeformte Stahlblech wiederum in den höchst festen Stahlrohr verschweißt werden kann. Der Einsatz des kalt umgeformten Stahlblechs schmälert die Leichtbaugüte bzw. das Leichtbaupotenzial des Gesamtkonzepts.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Anbindungskonzept für eine Querverstärkung zwischen B-Säulen eines Fahrzeugaufbaus zu schaffen, mit dem ein hohes Leichtbaupotenzial des Anbindungskonzepts im Fahrzeug gewährleistet ist.
Damit dieses hohe Leichtbaupotenzial des Anbindungskonzepts für eine Querverstärkung zwischen den B-Säulen eines Fahrzeugaufbaus erreicht werden kann, ist nach der Erfindung vorgesehen, dass zwischen den beiden B-Säulen eine sich erstreckende Querverstärkung im Bereich zwischen einem Mitteltunnel des Fahrzeugs und der B-Säule jeweils mittels eines schalenförmigen Verbindungsbauteiles aus Leichtmetall oder aus einem faserverstärkten Kunststoff unterhalb der Querverstärkung mit der umgebenden Fahrzeugstruktur verbunden ist. Die umgebene Fahrzeugstruktur besteht vorzugsweise aus einem z-förmigen Stützelement und einem mit diesem verbundenen verrippten Bauteil. Das Rippenelement ist vorzugsweise zwischen dem Verbindungsbauteil und dem verrippten Bauteil angeordnet.
Das z-förmige Stützelement ist mit einem oberen Schenkel mit dem Verbindungsbauteil und mit einem unteren Schenkel mit dem verrippten Bauteil verbunden. Ein abgestellter oberer Schenkel des verrippten Bauteils ist am Stützelement befestigt. Durch diese Ausführung der Querverstärkung mit dem Verbindungsbauteil und der umgebenen Fahrzeugstruktur, wird ein die Querverstärkung tragendes Bausegment geschaffen, welches eine stabile Baueinheit im Heck des Fahrzeugs bildet.
Zur Erzielung eines Leichtbaus der Baueinheit mit der Querverstärkung ist nach der Erfindung des Weiteren vorgesehen, dass die umgebende Fahrzeugstruktur unterhalb der Querverstärkung zumindest teilweise aus einem Aluminiumwerkstoff besteht und dass das schalenförmige Verbindungsbauteil aus Magnesiumblech oder einem CFK-Werkstoff besteht.
Ferner ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die Querverstärkung aus einem Aluminium-Strangpressprofil in gebogener oder gerader Form ausgeführt ist oder die Querverstärkung aus einem höchstfesten Stahlrohr in gebogener oder gerader Form besteht. Die Querverstärkung erstreckt sich vorzugsweise durchgehend von der B-Säule an einer Fahrzeugseite bis zur gegenüberliegenden B-Säule an der anderen Fahrzeugseite.
Des Weiteren ist nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass eine Verbindung zwischen der Querverstärkung aus einem höchstfesten Stahlrohr und dem Verbindungsbauteil aus Blindnieten oder Schrauben besteht. Alternativ kann die Verbindung zwischen der Querverstärkung aus dem Aluminium-Strangpressprofil und dem Verbindungsbauteil aus Blindnieten oder Schrauben gebildet werden.
Die Verbindung zwischen dem Verbindungsbauteil und der darunter angeordneten Fahrzeugstruktur erfolgt mittels mechanischer Fügetechniken, wie beispielsweise Stanznieten, Clinchen oder durch Schrauben mit oder ohne Klebung.
Vorteilhafterweise kann das schalenförmige Verbindungsbauteil aus Magnesiumblech im Vormontagezustand KTL-vorbeschichtet (kathodische Tauchlackierung) ausgeführt sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine Ansicht auf eines Querverstärkung im Heck eines Kraftfahrzeugs mittels eines Rohres zwischen den B-Säulen und
2 einen Vertikalschnitt in Längsrichtung des Fahrzeugs durch die Querverstärkung mit einem Verbindungsbauteil und einer umgebenden Fahrzeugstruktur.
Eine Heckstruktur 1 für ein Kraftfahrzeug 2 einer erfindungsgemäßen Karosserie umfasst im Wesentlichen einen Schweller 3 mit angebundenen B-Säulen 4 sowie einer Querverstärkung 5 zwischen den beiden B-Säulen des Fahrzeugs, wobei nur eine B-Säule 4 einer Fahrzeugseite gezeigt ist. Die Querverstärkung 5 erstreckt sich zwischen den beiden B-Säulen 4. Diese kann über einen Mitteltunnel 6 geführt sein und mittels einer Abdeckung 7 verschalt werden. Die Querverstärkung 5 kann sich auch durch den Mitteltunnel 6 hindurch erstrecken.
Die Querverstärkung 5 besteht vorzugsweise aus einem Hohlträger polygonalen oder runden Querschnitts und ist jeweils über ein schalenförmiges Verbindungsbauteil 8 unterhalb der Querverstärkung 5 mit einer umgebenen Fahrzeugstruktur 9 verbunden. Das Verbindungsbauteil 8 kann aus Leichmetall oder einem faserverstärkten Kunststoff bestehen.
Die umgebene Fahrzeugstruktur 9 kann vorzugsweise aus einem z-förmigen Stützelement 10 oder einen mit diesem verbundenen verrippten Bauteil 11 bestehen, wobei das Stützelement 10 vorzugsweise zwischen dem die Querverstärkung 5 tragenden Verbindungsbauteil 8 und dem verrippten Bauteil 11 angeordnet ist (2).
Insbesondere ist das z-förmige Stützelement 10 über einen oberen Schenkel 12 mit dem Verbindungsbauteil 8 verbunden, wobei ein unterer Schenkel 14 am verrippten Bauteil 11 befestigt ist. Ein abgestellter unterer Schenkel 15 des verrippten Bauteils 11 ist des Weiteren mit dem Verbindungsbauteil 8 verbunden.
Nach der Erfindung ist insbesondere vorgesehen, dass die Werkstoffspezifikationen der Bauelemente des Anbindungskonzepts und die Verbindungstechniken entsprechend auszubilden, bzw. derart zu kombinieren sind, das ein optimales Leichtbaupotenzial des Anbindungskonzepts für die Querverstärkung 5 zwischen den B-Säulen 4 und der umgebenden Fahrzeugstruktur 9 erzielbar ist.
Hierzu ist zusammengefasst vorgesehen:

– Das Anbindungskonzept umfasst die umgebende Fahrzeugstruktur 9 unterhalb der Querverstärkung 5, welche vorzugsweise aus Aluminium besteht.
– Das schalenförmige Verbindungsbauteil 8 besteht aus einem Magnesiumblech oder aus einem CFK-Werkstoff; vorzugsweise wird ein Magnesiumblech verwendet.
– Die Querverstärkung 5 ist ein oder mehrteilig als Strangpressprofil oder als höchstfestes Stahlrohr (jeweils gebogen oder gerade ausgeführt) ausgebildet; vorzugsweise wird ein hochfestes Stahlrohr verwendet.
– Die Verbindung 16 zwischen der Querverstärkung 5 aus einem höchstfestem Stahlrohr und dem Verbindungsbauteil 8 erfolgt mittels Blindnieten oder Schrauben.
– Die Verbindung 16 zwischen der Querverstärkung 5 aus einem Aluminium-Strangpressprofil und dem Verbindungsbauteil 8 erfolgt mittels Blindnieten oder Schrauben, vorzugsweise fließlochformende Schrauben.
– Die Verbindung 17 zwischen dem Verbindungsbauteil 8 und der darunter liegenden Fahrzeugstruktur 9 erfolgt mittels mechanischer Fügetechniken (Stanznieten, Clinchen, Schrauben, mit oder ohne Kleben), vorzugsweise werden FDS^®-Schrauben oder Stanzniete verwendet.
– Das schalenförmige Verbindungsbauteil 8 aus Magnesiumblech ist bereits vor Verbau in der Fahrzeugkarosserie KTL-vorbeschichtet (kathodische Tauchlackierung).

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10309002 A1 [0002]
DE 102009041358 A1 [0002]

Claims

Anbindungskonzept für eine Querverstärkung zwischen B-Säulen (4) eines Fahrzeugaufbaus für ein Kraftfahrzeug (2), dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den B-Säulen (4) sich erstreckende Querverstärkung (5) im Bereich zwischen einem Mitteltunnel (6) des Fahrzeugs (2) und den B-Säulen (4) jeweils mittels eines schalenförmigen Verbindungsbauteils (8) aus Leichtmetall oder einem faserverstärkten Kunststoff unterhalb der Querverstärkung mit der umgebenden Fahrzeugstruktur (9) verbunden ist.
Anbindungskonzept nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die umgebende Fahrzeugstruktur (9) aus einem z-förmigen Stützelement (10) und einem mit diesem verbundenen verrippten Bauteil (11) besteht und das Stützelement (10) zwischen dem Verbindungsbauteil (8) und dem verrippten Bauteil (11) angeordnet ist.
Anbindungskonzept nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das z-förmige Stützelement (10) mit einem oberen Schenkel (12) mit dem Verbindungsbauteil (8) und mit einem weiteren unteren Schenkel (14) mit dem verrippten Bauteil (11) verbunden ist und ein abgestellter unterer Schenkel (15) des verrippten Bauteils (11) am Verbindungsbauteil (8) und ein oberer Schenkel (15a) am Stützelement (10) befestigt ist.
Anbindungskonzept nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die umgebende Fahrzeugstruktur (9) unterhalb der Querverstärkung (5) zumindest teilweise aus Aluminium besteht.
Anbindungskonzept nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das schalenförmige Verbindungsbauteil (8) aus Magnesiumblech besteht.
Anbindungskonzept nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das schalenförmige Verbindungsbauteil (8) aus einem CFK-Werkstoff besteht.
Anbindungskonzept nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querverstärkung (5) aus einem Aluminium-Strangpressprofil in gebogener oder gerader Form besteht.
Anbindungskonzept nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Querverstärkung (5) aus einem höchstfesten Stahlrohr in gebogener oder gerader Form besteht.
Anbindungskonzept nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung (16) zwischen der Querverstärkung (5) aus einem höchstfesten Stahlrohr und dem Verbindungsbauteil (8) aus Blindnieten oder Schrauben besteht.
Anbindungskonzept nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung (16) zwischen der Querverstärkung (5) aus einem Aluminium-Strangpressprofil und dem Verbindungsbauteil (8) aus Blindnieten oder Schrauben besteht.
Anbindungskonzept nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung (17) zwischen dem Verbindungsbauteil (8) und der darunter angeordneten Fahrzeugstruktur (9) mittels mechanischer Fügetechniken, wie Stanznieten, Clinchen oder Schrauben mit oder ohne Klebung erfolgt.
Anbindungskonzept nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das schalenförmige Verbindungsbauteil (8) aus Magnesiumblech im Vormontagezustand mit einer KTL-Beschichtung (kathodische Tauchbeschichtung) ausgeführt ist.