DE102014112138A1

DE102014112138A1 - Motor vehicle body in mixed construction and method for producing a motor vehicle body in mixed construction

Info

Publication number: DE102014112138A1
Application number: DE102014112138.4A
Authority: DE
Inventors: Philipp Kellner; Kai Zielke; Tassilo Gilbert; Julian Schöpfer; Philipp Berendes
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2014-08-25
Filing date: 2014-08-25
Publication date: 2016-02-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugkarosserie in Mischbauweise, umfassend eine Fahrzeugbodenstruktur (3) und eine Seitenteilstruktur (20), wobei sich die Fahrzeugbodenstruktur (3) überwiegend in Richtung einer Karosserielängsachse (2) der Kraftfahrzeugkarosserie (1) und in Richtung einer zweiten Karosseriequerachse (12) der Kraftfahrzeugkarosserie (2) erstreckt, und wobei die Seitenteilstruktur (20) ringformartig, eine geschlossene Umfangskontur (21) aufweisend ausgebildet ist, und wobei die Fahrzeugbodenstruktur (3) zumindest im Wesentlichen aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff hergestellt ist.
Erfindungsgemäß ist die Seitenteilstruktur (20) sich überwiegend in Richtung der Karosserielängsachse (2) und in Richtung einer orthogonal zur Karosserielängsachse (2) sowie orthogonal zur Karosseriequerachse (12) positionierten Karosseriehochachse (11) erstreckend ausgestaltet. The invention relates to a motor vehicle body in mixed construction, comprising a vehicle floor structure (3) and a side part structure (20), wherein the vehicle floor structure (3) predominantly in the direction of a body longitudinal axis (2) of the motor vehicle body (1) and in the direction of a second body transverse axis (12). the vehicle body (2) extends, and wherein the side part structure (20) is formed ring-shaped, having a closed peripheral contour (21), and wherein the vehicle floor structure (3) is at least substantially made of a carbon fiber reinforced plastic.
According to the invention, the side part structure (20) is configured so as to extend in the direction of the body longitudinal axis (2) and in the direction of an orthogonal to the body longitudinal axis (2) and orthogonal to the body transverse axis (12).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugkarosserie in Mischbauweise nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Kraftfahrzeugkarosserie in Mischbauweise gemäß Patentanspruch 12. The invention relates to a motor vehicle body in mixed construction according to the preamble of patent claim 1 and a method for producing a motor vehicle body in mixed construction according to claim 12.

Kraftfahrzeugkarosserien aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) in einer Metall-Mischbauweise sind bekannt. Unter Mischbauweise ist die Verwendung verschiedener Materialen für verschiedene Karosseriekomponenten zu verstehen. Insbesondere zur Realisierung einer Leichtbaukarosserie werden neben verschiedenen Metallen weitere unterschiedliche Materialien, wie bspw. Magnesium, eingesetzt. Motor vehicle bodies made of carbon fiber reinforced plastic (CFRP) in a mixed metal construction are known. By mixed construction is meant the use of different materials for different body components. In particular, for the realization of a lightweight body other different materials, such as magnesium, are used in addition to various metals.

Die amerikanische Patentschrift US 6 296 301 B1 offenbart eine Kraftfahrzeugkarosserie, welche zur Herbeiführung einer gewissen Stabilität und Festigkeit Glasfasergewebe aufweist. Das Kohlenstoff-Glasfasergewebe wird in Hohlräume der Kraftfahrzeugkarosserie im Bereich tragender Karosserieelemente, wie bspw. A-, B-, C-Säule vollständig oder teilweise eingeführt, wobei ein harzartiges, im AUSgangszustand flüssiges Material beigefügt wird. Unter Wärmezufuhr wird anschließend eine stabile Verbindung des harzartigen Materials und des Kohlenstoff-Glasfasergewebe mit der Kraftfahrzeugskarosserie erzeugt. The American patent US Pat. No. 6,296,301 B1 discloses a motor vehicle body having glass fiber fabric to provide some stability and strength. The carbon fiberglass fabric is wholly or partially introduced into cavities of the vehicle body in the region of supporting body elements, such as. A, B, C-pillar, wherein a resinous, liquid in the initial state material is added. Under heat supply then a stable connection of the resinous material and the carbon fiberglass fabric is generated with the vehicle body.

Aus der deutschen Übersetzungsschrift DE 695 22 950 T3 geht eine Kraftfahrzeugkarosserie hervor, deren Fahrzeugbodenaufbau aus einem ausgehärteten Kunststofflaminat, aufweisend eine Mischung aus Glasfaser-, Carbonfaser- oder Gewebematten und geschäumtem Kunststoff verbunden durch ein Matrixmaterial, ausgebildet ist. Dieser Fahrzeugbodenaufbau ist Träger von quer zu einer Karosserielängsachse ausgebildeten, ringformartig geschlossenen A-, B- und C-Säulen, insbesondere aus Magnesium hergestellt, wodurch eine Festigkeit der Passagierkabine unter Beibehaltung eines geringen Gewichtes angestrebt wird. From the German translation font DE 695 22 950 T3 shows a motor vehicle body, the vehicle floor structure of a cured plastic laminate, comprising a mixture of glass fiber, carbon fiber or fabric mats and foamed plastic connected by a matrix material, is formed. This vehicle floor structure is carrier of formed transversely to a body longitudinal axis, ring-shaped closed A, B and C columns, in particular made of magnesium, whereby a strength of the passenger cabin while maintaining a low weight is sought.

Insbesondere bei einer Verwendung eines im Wesentlichen eine Fahrzeugbodenstruktur der Kraftfahrzeugkarosserie umfassenden Großmoduls in CFK-Bauweise, eines so genannten CFK-Monocoques, schließen sich an dieses Großmodul in Richtung eines Hecks der Kraftfahrzeugkarosserie, in Richtung einer Front der Kraftfahrzeugkarosserie sowie in Richtung eines Daches der Kraftfahrzeugkarosserie weitere Kraftfahrzeugkarosseriebauteile an, welche aus Metall und/oder ebenfalls aus CFK hergestellt sein können. Bei Kraftfahrzeugkarosserien für eine Großserie, welche im Wesentlichen aus Metall hergestellt sind, wird eine Seitenwand bzw. zumindest eine tragende Seitenteilstruktur, wie bspw. eine A- oder B-Säule, als geschlossene Ringstruktur in Fahrzeugquerrichtung mit der Fahrzeugbodenstruktur verbunden, wobei an der Schnittstelle zwischen der Fahrzeugbodenstruktur und der Seitenteilstruktur ein Toleranzausgleich in Fahrzeuglängsrichtung und in Richtung des Daches möglich ist. Sofern allerdings die Fahrzeugbodenstruktur in Form eines CFK-Monocoques nach dem Stand der Technik einen üblicherweise integrierten, d.h. einteilig mit dem CFK-Monocoque ausgebildeten Schweller aufweist, ist ein solcher großserientauglicher Toleranzausgleich nur sehr kostenaufwendig möglich. In particular, when using a substantially a vehicle floor structure of the vehicle body comprising large module in CFRP construction, a so-called CFRP monocoque close to this large module in the direction of a rear of the vehicle body, towards a front of the vehicle body and in the direction of a roof of the vehicle body other motor vehicle body parts, which may be made of metal and / or also made of CFRP. In large-scale motor vehicle bodies, which are essentially made of metal, a side wall or at least one supporting side part structure, such as an A or B pillar, is connected as a closed ring structure in the vehicle transverse direction with the vehicle floor structure, wherein at the interface between the vehicle floor structure and the side part structure a tolerance compensation in the vehicle longitudinal direction and in the direction of the roof is possible. However, if the vehicle floor structure in the form of a CFK monocoque according to the prior art, a usually integrated, i. having one piece with the CFRP monocoque trained sill, such a mass production tolerance compensation is very expensive.

Sofern es zu Beschädigungen im seitlichen Bereich oder in einem Bereich einer Dachstruktur der Kraftfahrzeugkarosserie kommt, bestehen Nachteile hinsichtlich Reparaturen, da bspw. ein im Seitenbereich ausgebildeter Schweller und untere Abschnitte tragender Säulen der Kraftfahrzeugkarosserie im Monocoque integriert sind und aus CFK bestehen. Zur Beibehaltung der Stabilität der Kraftfahrzeugkarosserie müsste somit die gesamte Fahrzeugbodenstrukur bzw. das Monocoque ausgetauscht werden, wodurch hohe Reparaturkosten entstehen. Partielle Reparaturen wären festigkeitsreduzierend, da Fasern des Monocoque zerstört werden würden. Insofar as damage occurs in the lateral area or in a region of a roof structure of the motor vehicle body, there are disadvantages with regard to repairs since, for example, a sill formed in the side area and lower sections of supporting pillars of the motor vehicle body are integrated in the monocoque and consist of CFRP. In order to maintain the stability of the motor vehicle body, the entire vehicle floor structure or the monocoque would thus have to be exchanged, resulting in high repair costs. Partial repairs would be strength-reducing, as fibers of the monocoque would be destroyed.

Somit ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Kraftfahrzeugkarosserie in Mischbauweise bereitzustellen, welche auf kostengünstige, einfache und schnelle Weise, und somit großserientauglich, herstellbar ist. Des Weiteren ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein entsprechendes Verfahren hierzu anzugeben. Thus, it is the object of the present invention to provide a motor vehicle body in mixed construction, which in a cost effective, simple and fast way, and thus suitable for mass production, can be produced. Furthermore, it is the object of the present invention to provide a corresponding method for this purpose.

Die Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine Kraftfahrzeugkarosserie in Mischbauweise mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Verfahren zur Herstellung einer Kraftfahrzeugkarosserie in Mischbauweise mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben. The objects are achieved by a motor vehicle body in mixed construction with the features of claim 1 and by a method for producing a motor vehicle body in mixed construction with the features of claim 12. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the respective subclaims.

Die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugkarosserie in Mischbauweise umfasst eine Fahrzeugbodenstruktur und eine Seitenteilstruktur. Die Fahrzeugbodenstruktur erstreckt sich überwiegend in Richtung einer Karosserielängsachse der Kraftfahrzeugkarosserie und in Richtung einer orthogonal zur Karosserielängsachse positionierten Karosseriequerachse der Kraftfahrzeugkarosserie. Die Seitenteilstruktur ist ringformartig, eine geschlossene Umfangskontur aufweisend ausgebildet. Die Fahrzeugbodenstruktur ist aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff hergestellt. Die Seitenteilstruktur erstreckt sich überwiegend in Richtung der Karosserielängsachse und in Richtung einer orthogonal zur Karosserielängsachse und zur Karosseriequerachse positionierten Karosseriehochachse, sodass die ringformartig ausgebildete Seitenteilstruktur in Richtung der Karosserielängsachse, und gegebenenfalls zusätzlich in Richtung der Karosseriehochachse, seitlich mit der Fahrzeugbodenstruktur verbunden werden kann. The mixed-vehicle body according to the invention comprises a vehicle floor structure and a side part structure. The vehicle floor structure extends predominantly in the direction of a body longitudinal axis of the motor vehicle body and in the direction of a body transverse axis of the motor vehicle body that is orthogonal to the body longitudinal axis. The side part structure is ring-shaped, formed having a closed peripheral contour. The vehicle floor structure is made of a carbon fiber reinforced plastic. The side part structure extends predominantly in the direction of the body longitudinal axis and in the direction of an orthogonal to the body longitudinal axis and the body transverse axis positioned body upper axis, so that the ring-shaped side member structure in the direction of the body longitudinal axis, and optionally additionally in the direction of the body upper axis, can be laterally connected to the vehicle floor structure.

Im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten, sich überwiegend in Richtung der Karosseriehochachse und Karosserielängsachse erstreckende Seitenteilstrukturen, mit anderen Worten, A-, B-, C- oder D-Säulen, die bei einer Deformation eines Seitenbereichs der Kraftfahrzeugkarosserie eine komplette Demontage auch nichtbeschädigter Karosserieteilen der Kraftfahrzeugkarosserie erfordern, kann mit der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugkarosserie zielgerichtet und somit kostengünstig ausschließlich die beschädigte Seitenteilstruktur ausgewechselt werden. In contrast to known from the prior art, extending predominantly in the direction of the body upper axis and body longitudinal axis side member structures, in other words, A, B, C or D pillars, which in a deformation of a side portion of the vehicle body a complete disassembly also Undamaged body parts require the vehicle body, can be replaced with the vehicle body according to the invention purposeful and thus cost only the damaged side part structure.

Dieser Vorteil wird weitergeführt, sofern die Seitenteilstruktur zumindest teilweise einen Schweller, eine A-Säule und einen seitlichen Dachrahmen der Kraftfahrzeugkarosserie umfassend ist, wobei die Seitenteilstruktur als tragende Karosseriestruktur ausgeführt ist. Die aus einem carbonfaserverstärkten bzw. kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff, insbesondere als CFK-Großmodul hergestellte Fahrzeugbodenstruktur kann vorteilhaft dahingehend reduziert werden, dass sie nunmehr lediglich einer Aufnahme der wesentlichen Teile des Schwellers und der tragenden Säulen dient, welche von der Seitenteilstruktur umfasst sind. Dadurch ist eine kostengünstige Fertigung des CFK-Großmoduls möglich, da der sonst bei üblichen CFK-Monocoques als Hohlkörper ausgebildete Schweller entfallen kann nunmehr von der Seitenteilstruktur gebildet wird. This advantage is continued, provided that the side part structure at least partially comprises a sill, an A-pillar and a side roof frame of the motor vehicle body, wherein the side part structure is designed as a load-bearing body structure. The vehicle floor structure made of a carbon fiber reinforced or carbon fiber reinforced plastic, in particular as a CFRP large module can be advantageously reduced to the fact that it now serves only a recording of the essential parts of the sill and the supporting columns, which are covered by the side part structure. As a result, a cost-effective production of the CFRP large module is possible because the otherwise formed in conventional CFRP monocoques as a hollow body sill can now be formed by the side part structure.

Somit kann durch Ausbildung einer, zur Verbindung der Fahrzeugbodenstruktur mit der Seitenteilstruktur zwischen der Karosserielängsachse und der Karosseriehochachse aufgespannten, Schnittebene eine einfache, im unteren Bereich im Wesentlichen in einer Ebene ausgebildete Schnittstelle zwischen den beiden Karosserieteilen geschaffen werden, die eine kostengünstige, einfache Herstellung und Reparatur der Kraftfahrzeugkarosserie realisieren lässt. Thus, by forming a, for connecting the vehicle floor structure with the side part structure between the body longitudinal axis and the body upper axis clamped, cutting plane a simple, formed in the lower area substantially in a plane interface between the two body parts are created, the cost-effective, easy production and repair the vehicle body can be realized.

Des Weiteren kann vorteilhaft die Seitenteilstruktur mithilfe metallischer Deformationsbereiche, wie sie bei Herstellung der Seitenteilstruktur in Form einer mehrschichtigen Karosseriestruktur geschaffen sind, eine verbesserte Unfallsicherheit durch gezielte Ausbildung der Deformationsbereiche herbeigeführt werden, insbesondere sofern die Seitenteilstruktur zumindest teilweise aus einem Aluminiumwerkstoff und/oder teilweise aus Stahl hergestellt ist. Furthermore, advantageously, the side part structure can be brought about by means of metallic deformation regions, such as are produced in the production of the side part structure in the form of a multilayer body structure, improved accident safety by targeted formation of the deformation regions, in particular if the side part structure at least partially of an aluminum material and / or partially made of steel is made.

Insbesondere bei einer Automatisierung der Herstellung der Kraftfahrzeugkarosserie, wie sie im Großserienbau gegeben ist, ist durch einen schwimmende Lagerung bzw. Positionierung der Seitenteilstruktur an der Fahrzeugbodenstruktur in Richtung der Karosserielängsachse und der Karosseriehochachse ein Toleranzausgleich möglich. In particular, in an automation of the production of the motor vehicle body, as it is given in mass production, a tolerance compensation is possible by a floating storage or positioning of the side part of the structure on the vehicle floor structure in the direction of the body longitudinal axis and the car body.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugkarosserie ist darin zu sehen, dass aufgrund der mithilfe der Seitenteilstruktur ausgebildeten durchgängigen Säulen, d. h. durch die zumindest im Seitenbereich der Kraftfahrzeugkarosserie einstückig ausgebildeten und/oder fest miteinander verbundenen Säulen keine oder kaum Schnittstellen oder Bauteiltrennungen in den am höchsten belasteten Bereichen aufweisen, wodurch die Unfallsicherheit zusätzlich gesteigert ist. Another advantage of the motor vehicle body according to the invention is the fact that due to the continuous columns formed by means of the side part structure, i. H. have at least in the side region of the vehicle body integrally formed and / or firmly interconnected columns little or no interfaces or component partitions in the most heavily loaded areas, whereby the accident safety is further increased.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist es möglich, dass die Elemente nicht in allen Figuren mit ihrem Bezugszeichen versehen sind, ohne jedoch ihre Zuordnung zu verlieren. Es zeigen: Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention. Identical or functionally identical elements are assigned identical reference numerals. For reasons of clarity, it is possible that the elements are not provided with reference numbers in all figures, but without losing their assignment. Show it:

1 in einer perspektivischen Ansicht eine Explosionsdarstellung einer Kraftfahrzeugkarosserie gemäß dem Stand der Technik, 1 in a perspective view an exploded view of a motor vehicle body according to the prior art,

2 in einer perspektivischen Ansicht eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugkarosserie in einem ersten Ausführungsbeispiel, 2 in a perspective view an exploded view of a motor vehicle body according to the invention in a first embodiment,

3 in einer perspektivischen Ansicht eine Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugkarosserie in einem zweiten Ausführungsbeispiel, 3 in a perspective view an exploded view of the motor vehicle body according to the invention in a second embodiment,

4 in einer perspektivischen Ansicht eine Fahrzeugbodenstruktur und eine Seitenteilstruktur der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugkarosserie, 4 in a perspective view of a vehicle floor structure and a side part structure of the vehicle body according to the invention,

5 in einer weiteren perspektivischen Ansicht die Fahrzeugbodenstruktur und die Seitenteilstruktur gem. 4 in einem montierten Zustand, und 5 in a further perspective view of the vehicle floor structure and the side part structure. 4 in a mounted state, and

6 in einer Detailansicht die Fahrzeugbodenstruktur und die Seitenteilstruktur gem. 5. 6 in a detailed view of the vehicle floor structure and the side part structure acc. 5 ,

Eine Kraftfahrzeugkarosserie 1 in Mischbauweise des Standes der Technik ist gemäß 1 aufgebaut. 1 zeigt die Kraftfahrzeugkarosserie 1 mit einer Karosserielängsachse 2 eines Personenkraftwagens in einer Explosionsdarstellung. Eine Fahrzeugbodenstruktur 3 umfasst einen Boden 4, einen so genannten Tunnel 5, eine Stirnwand 6, eine Rückwand 7 sowie einen Schweller 8 der Kraftfahrzeugkarosserie 1. Des Weiteren sind untere Teile einer A-Säule 9 und einer B-Säule 10 an der Fahrzeugbodenstruktur 3 ausgebildet. Die Fahrzeugbodenstruktur 3 ist aus einem kohlenstofffaserverstärkten bzw. carbonfaserverstärkten Kunststoff hergestellt und bildet ein sogenanntes Monocoque, welches keine metallischen Schnittstellen aufweist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Monocoque einteilig ausgeführt, allerdings könnte es auch als mehrteiliges Bauteil ausgebildet sein. A motor vehicle body 1 in mixed construction of the prior art is according to 1 built up. 1 shows the vehicle body 1 with a body longitudinal axis 2 of a passenger car in an exploded view. A vehicle floor structure 3 includes a floor 4 , a tunnel 5 , a front wall 6 , a back wall 7 as well as a sill 8th the vehicle body 1 , Furthermore, lower parts of an A-pillar 9 and a B-pillar 10 on the vehicle floor structure 3 educated. The vehicle floor structure 3 is made of a carbon fiber reinforced or carbon fiber reinforced plastic and forms a so-called monocoque, which has no metallic interfaces. In the illustrated embodiment, the monocoque is made in one piece, but it could also be designed as a multi-part component.

Die Kraftfahrzeugkarosserie 1 weist neben ihrer Karosserielängsachse 2 eine lotrecht zur Karosserielängsachse 2 ausgebildete Karosseriehochachse 11 auf, entlang welcher sich die Kraftfahrzeugkarosserie 1 in ihrer Höhe erstreckt. Eine Karosseriequerachse 12 entspricht einer orthogonal zur Karosseriehochachse 11 und orthogonal zur Karosserielängsachse 2 ausgebildeten Achse, entlang derer die Kraftfahrzeugkarosserie 1 sich in ihrer Breite erstreckend ausgestaltet ist. The automobile body 1 points next to its longitudinal body axis 2 a perpendicular to the body longitudinal axis 2 trained body chef salmon 11 on, along which the vehicle body 1 extending in height. A body transverse axis 12 Corresponds to one orthogonal to the bodywork roach 11 and orthogonal to the body longitudinal axis 2 trained axis, along which the vehicle body 1 is designed to extend in width.

Die Fahrzeugbodenstruktur 3 ist sich überwiegend in Richtung der Karosserielängsachse 2 und der Karosseriequerachse 12 erstreckend ausgebildet. Entlang der Karosserielängsachse 2 ist in einem vorderen Bereich der Kraftfahrzeugkarosserie 1 ein so genannter Vorderwagen 13 positioniert, wohingegen in einem hinteren Bereich der Kraftfahrzeugkarosserie 1 ein so genannter Hinterwagen 14 ausgebildet. The vehicle floor structure 3 is predominantly in the direction of the body longitudinal axis 2 and the body transverse axis 12 formed extending. Along the longitudinal body axis 2 is in a front area of the vehicle body 1 a so-called front end 13 positioned, whereas in a rear area of the vehicle body 1 a so-called rear section 14 educated.

Ein Dachmodul 15 der Kraftfahrzeugkarosserie 1 zur Herstellung einer geschlossenen Kraftfahrzeugkarosserie 1 ist sich in Richtung der Karosserielängsachse 2, der Karosseriehochachse 11 sowie in Richtung der Karosseriequerachse 12 erstreckend ausgestaltet, wobei das Dachmodul 15 überwiegende Teile der A-Säule 9 und der B-Säule 10 aufweist. A roof module 15 the vehicle body 1 for producing a closed motor vehicle body 1 is in the direction of the body longitudinal axis 2 , the body roach 11 as well as in the direction of the body transverse axis 12 extending configured, wherein the roof module 15 most parts of the A-pillar 9 and the B-pillar 10 having.

Das Dachmodul 15 und der Hinterwagen 14 sind aus einem Aluminiumwerkstoff, aus einem kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff oder in Metallmischbau hergestellt. Der Vorderwagen 13 eignet sich insbesondere zu Herstellung aus einem Aluminiumwerkstoff oder einem kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff. The roof module 15 and the rear 14 are made of an aluminum material, of a carbon fiber reinforced plastic or metal composite. The front end 13 is particularly suitable for production from an aluminum material or a carbon fiber reinforced plastic.

Die Bauteile, Monocoque 3, Vorderwagen 13, Hinterwagen 14 und Dachmodul 15 werden gemäß des Standes der Technik nach einer Lackierung mithilfe einer Klebeverbindung und mittel Schrauben gefügt. The components, monocoque 3 , Front end 13 Rear section 14 and roof module 15 are added according to the prior art after painting by means of an adhesive bond and medium screws.

2 zeigt die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugkarosserie 1 in einer Explosionsdarstellung in einem ersten Ausführungsbeispiel. Der Vorderwagen 13 gliedert sich in einen ersten Deformierungsabschnitt 16 und einen Windlaufrahmen 17, welche aus einem Aluminiumwerkstoff oder einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff hergestellt sind. 2 shows the vehicle body according to the invention 1 in an exploded view in a first embodiment. The front end 13 is divided into a first deformation section 16 and a cowl frame 17 which are made of an aluminum material or a carbon fiber reinforced plastic.

Der Hinterwagen 14 umfasst einen, in Richtung der Fahrzeugbodenstruktur 3 positionierten, zweiten Deformierungsabschnitt 18, welcher unabhängig von einem Hinterwagenvorderteil 19 des Hinterwagens 14 herstellbar ist. Der zweite Deformierungsabschnitt 18 ist bevorzugt aus einem Aluminiumwerkstoff oder einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff hergestellt, wohingegen das Hinterwagenvorderteil auch in Form eines Metallmischbaus ausgebildet sein kann. The rear car 14 includes one, in the direction of the vehicle floor structure 3 positioned, second deformation section 18 which is independent of a rear part of the vehicle 19 of the back car 14 can be produced. The second deformation section 18 is preferably made of an aluminum material or a carbon fiber reinforced plastic, whereas the rear end of the vehicle can also be designed in the form of a metal composite construction.

Die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugkarosserie 1 weist eine Seitenteilstruktur 20 auf, welche ringformartig, eine geschlossene Umfangskontur 21 aufweisend, ausgebildet ist. Die Seitenteilstruktur 20 umfasst zumindest den Schweller 8, die A-Säule 9 und die B-Säule 10 sowie einen seitlichen Dachrahmen 22 oder Teilbereiche dieser Baugruppen. Diese Seitenteilstruktur 20 ist in Form einer metallintensiven Mischbauweise aus Stahl und/oder Aluminium und/oder kohlstofffaserverstärkter Kunststoff ausgebildet. Eine zumindest teilweise die Seitenteilstruktur 20 abdeckende erste Außenhaut 23 bzw. zweite Außenhaut 24 ist bevorzugt aus einem aluminiumhaltigen Werkstoff oder einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff gefertigt. The motor vehicle body according to the invention 1 has a side part structure 20 on, which ring-like, a closed peripheral contour 21 having, is formed. The side panel structure 20 includes at least the sill 8th , the A-pillar 9 and the B-pillar 10 and a side roof frame 22 or parts of these assemblies. This side part structure 20 is formed in the form of a metal-intensive mixed construction of steel and / or aluminum and / or carbon fiber reinforced plastic. An at least partially the side part structure 20 covering the first outer skin 23 or second outer skin 24 is preferably made of an aluminum-containing material or a carbon fiber reinforced plastic.

Zwischen den beidseitig der Fahrzeugbodenstruktur 3, welche auch – neben der Bezeichnung als Monocoque – als CFK-Großmodul bezeichnet werden kann, ausgebildeten tragenden Seitenteilstrukturen 20 sind zur Montage einer Dachaußenhaut 25 im Bereich der A-Säule 9 ein erster Dachquerträger 26 und im Bereich der B-Säule 10 ein zweiter Dachquerträger 27 ausgebildet, welche aus einem Aluminiumwerkstoff, aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff oder in Metallmischbauweise hergestellt sind. Ebenso könnte der zweite Dachquerträger 27 auch hinter der B-Säule 10 ausgebildet sein. Between the two sides of the vehicle floor structure 3 , which - in addition to the designation as a monocoque - can be referred to as a CFK large module, trained supporting side structures 20 are for mounting a roof outer skin 25 in the area of the A-pillar 9 a first roof cross member 26 and in the area of the B-pillar 10 a second roof cross member 27 formed, which are made of an aluminum material, made of a carbon fiber reinforced plastic or in metal composite construction. Likewise, the second roof cross member could 27 also behind the B-pillar 10 be educated.

3 zeigt die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugkarosserie 1 in einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die stützende Seitenteilstruktur 20 umfasst den Schweller 8, die A-Säule 9, die B-Säule 10 sowie den seitlichen Dachrahmen 22, wobei die Seitenteilstruktur 20 auch in diesem zweiten Ausführungsbeispiel in metallintensiver Mischbauweise ausgebildet ist. Zwischen den beiden Seitenteilstrukturen 20 sind die Dachquerträger 26, 27 zu Aufnahme der Dachaußenhaut 25 angeordnet, wobei diese aus einem Aluminiumwerkstoff, aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff oder in Metallmischbauweise hergestellt sind. 3 shows the vehicle body according to the invention 1 in a second embodiment. The supporting side panel structure 20 includes the sill 8th , the A-pillar 9 , the B-pillar 10 as well as the lateral roof frame 22 , wherein the side part structure 20 also in this second one Embodiment is formed in metal-intensive mixed construction. Between the two side panels 20 are the roof crossbeams 26 . 27 for receiving the roof outer skin 25 arranged, wherein these are made of an aluminum material, made of a carbon fiber reinforced plastic or in metal composite construction.

4 zeigt in einer perspektivischen Ansicht das CFK-Großmodul in Form der Fahrzeugbodenstruktur 3 und die Seitenteilstruktur 20 im Bereich ihrer Schnittstelle 28. Die Seitenteilstruktur 20 ist in diesem Ausführungsbeispiel zugleich die erste Außenhaut 23 aufweisend ausgebildet. 4 shows in a perspective view of the CFK large module in the form of the vehicle floor structure 3 and the side panel structure 20 in the area of their interface 28 , The side panel structure 20 is at the same time the first outer skin in this embodiment 23 formed formed.

Die Schnittstelle 28 zwischen der Fahrzeugbodenstruktur 3 und der Seitenteilstruktur 20 liegt in einer Schnittebene 29, welche in Richtung der Karosserielängsachse 2 und der Karosseriehochachse 11 aufgespannt ist. Die Verbindung der Fahrzeugbodenstruktur 3 und der Seitenteilstruktur 20 ist mithilfe einer Klebeverbindung und mithilfe einer form- und kraftschlüssigen Verbindung in Form einer Schraubverbindung 30 ausgebildet. Schrauben 31 der Schraubverbindung 30 werden bezüglich ihrer Längserstreckung orthogonal zur Schnittebene 29, in Richtung der Karosseriequerachse 12 in Aufnahmeöffnungen 32 der Fahrzeugbodenstruktur 3 und der Seitenteilstruktur 20 angeordnet, s. insbesondere 6. the interface 28 between the vehicle floor structure 3 and the side panel structure 20 lies in a cutting plane 29 pointing in the direction of the longitudinal axis of the body 2 and the body roach 11 is stretched. The connection of the vehicle floor structure 3 and the side panel structure 20 is by means of an adhesive bond and by means of a positive and non-positive connection in the form of a screw connection 30 educated. screw 31 the screw connection 30 become orthogonal to the cutting plane with respect to their longitudinal extent 29 , in the direction of the body transverse axis 12 in receiving openings 32 the vehicle floor structure 3 and the side panel structure 20 arranged, s. especially 6 ,

Die Seitenteilstruktur 20 kann schwimmend gelagert sein, wobei ein Toleranzausgleich in Richtung der Karosserielängsachse 2 und/oder der Karosseriehochachse 11 ausgebildet ist. The side panel structure 20 can be stored floating, with a tolerance compensation in the direction of the body longitudinal axis 2 and / or the body shell 11 is trained.

In den 5 und 6 sind in einer weiteren perspektivischen Ansicht die Fahrzeugbodenstruktur 3 und die Seitenteilstruktur 20 in einem montierten, bzw. gefügten Zustand bzw. in einer Detailansicht dargestellt. Die Seitenteilstruktur 20 umfasst den Schweller 8, welcher bevorzugt aus Aluminium in Profilbauweise hergestellt ist. Die A-Säule 9 und die B-Säule 10 sind aus Stahl oder Aluminium gefertigt, wobei die Außenhaut 23 aus Aluminium gefertigt ist. Die aus unterschiedlichen Werkstoffen ausgebildeten Bauteile der Seitenteilstruktur 20 sind bevorzugt in Form einer mehrschichtigen Karosseriestruktur herzustellen. In the 5 and 6 are in a further perspective view of the vehicle floor structure 3 and the side panel structure 20 presented in a mounted, or assembled state or in a detailed view. The side panel structure 20 includes the sill 8th , which is preferably made of aluminum in profile construction. The A-pillar 9 and the B-pillar 10 are made of steel or aluminum, with the outer skin 23 made of aluminum. The formed of different materials components of the side part structure 20 are preferably in the form of a multilayer body structure to produce.

Eine Verbindung der mit dem CFK-Großmodul bzw. der Fahrzeugbodenstruktur 3 zu verbindenden Bauteile kann vor, während oder nach einer Lackierung vorgenommen werden. Als Matrixwerkstoffe des sogenannten Monocoques 3 sind Duroplaste, bspw. Epoxidharz oder Polyurethan, oder Thermoplaste, bspw. Polyamid, bevorzugt einzusetzen. A connection with the CFK large module or the vehicle floor structure 3 components to be joined can be made before, during or after painting. As matrix materials of the so-called monocoque 3 are thermosets, for example. Epoxy resin or polyurethane, or thermoplastics, for example. Polyamide, preferably to use.

Die Fahrzeugbodenstruktur 3 kann nahezu vollständig aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff bestehen oder zusätzlich metallische Bauteile an der Schnittstelle 28, insbesondere zur Seitenteilstruktur 20 aufweisen, um ein automatisiertes Fügen in Form von Metall-Metall-Schnittstellen zu erleichtern. Hierdurch könnte das automatisierte Fügen ebenso in denselben Anlagen, bzw. auf gleichen Bändern rein metallischer Karosserien, möglicherweise sogar gleichzeitig erfolgen. The vehicle floor structure 3 can consist almost completely of a carbon fiber reinforced plastic or additionally metallic components at the interface 28 , in particular to the side part structure 20 to facilitate automated joining in the form of metal-to-metal interfaces. As a result, the automated joining could also take place in the same systems, or on the same bands of purely metallic bodies, possibly even simultaneously.

In einem weiteren, nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Seitenteilstruktur 20 an ihrem vorderen Ende direkt mit dem Vorderwagen 13 und an ihrem hinteren Ende direkt mit dem Hinterwagen 14 verbunden, derart, dass eine geschlossene, vorrangig metallische Ringstruktur gebildet ist. Diese metallische Ringstruktur wird nach Fertigstellung mit der Fahrzeugbodenstruktur 3 verbunden. In a further, not shown embodiment, the side part structure 20 at its front end directly to the front end 13 and at the rear end directly to the rear 14 connected, such that a closed, primarily metallic ring structure is formed. This metallic ring structure will after completion with the vehicle floor structure 3 connected.

In einem vorgeschlagenen Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugkarosserie 1 werden die vorrangig metallischen Karosseriebaugruppen 13, 14, 20, 25, 26, 27 einzeln oder gemeinsam mittels eines KTL-Verfahrens (kathodische Tauchlackierung) beschichtet und/oder lackiert und danach mit der vorrangig aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff hergestellten Fahrzeugbodenstruktur 3 verbunden. Auch können die vorrangig metallischen Karosseriebaugruppen 13, 14, 20, 25, 26, 27 zuerst unlackiert mit der Fahrzeugbodenstruktur 3 verbunden und danach gemeinsam mittels eines KTL-Verfahrens beschichtet und/oder lackiert werden. In a proposed method for producing the motor vehicle body according to the invention 1 become the primarily metallic body assemblies 13 . 14 . 20 . 25 . 26 . 27 individually or jointly coated and / or painted by means of a cathodic dip-paint coating (KTL) process and then with the vehicle floor structure made primarily of carbon-fiber reinforced plastic 3 connected. Also, the primarily metallic body assemblies 13 . 14 . 20 . 25 . 26 . 27 first unpainted with the vehicle floor structure 3 connected and then coated together by means of a KTL process and / or painted.

Des Weiteren wird in einem weiteren Verfahrensschritt eine linkseitige Seitenteilstruktur 20 mit einer rechtseitigen Seitenteilstruktur 20 mittelbar über einen ersten Dachquerträger 26 und/oder einen zweiten Dachquerträger 27 und/oder einer Dachaußenhaut 25 in ihrem oberen Bereich miteinander verbunden und erst danach, in einem nachfolgenden Verfahrensschritt mit der Fahrzeugbodenstruktur 3 von unten, somit von der Karosserieunterseite her, verbunden werden. Furthermore, in a further method step, a link-side side part structure is formed 20 with a right side panel structure 20 indirectly via a first roof cross member 26 and / or a second roof cross member 27 and / or a roof skin 25 connected in their upper region and only thereafter, in a subsequent process step with the vehicle floor structure 3 be connected from below, thus from the underside of the body.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 6296301 B1 [0003]
DE 69522950 T3 [0004]

Claims

Motor vehicle body in mixed construction, comprising a vehicle floor structure ( 3 ) and a side part structure ( 20 ), whereby the vehicle floor structure ( 3 ) predominantly in the direction of a longitudinal body axis ( 2 ) of the motor vehicle body ( 1 ) and in the direction of an orthogonal to the body longitudinal axis ( 2 ) positioned body transverse axis ( 12 ) of the motor vehicle body ( 2 ), and wherein the side part structure ( 20 ) ring-shaped, a closed peripheral contour ( 21 ), and wherein the vehicle floor structure ( 3 ) is at least substantially made of a carbon fiber reinforced plastic, characterized in that the side part structure ( 20 ) predominantly in the direction of the body longitudinal axis ( 2 ) and in the direction of an orthogonal to the body longitudinal axis ( 2 ) and orthogonal to the body longitudinal axis ( 12 ) positioned car body roach ( 11 ) is configured extending.

Motor vehicle body according to claim 1, characterized in that the vehicle floor structure ( 3 ) at least essential parts of a soil ( 4 ) and a tunnel ( 5 ) of the motor vehicle body ( 1 ) having.

Motor vehicle body according to claim 1 or 2, characterized in that the side part structure ( 20 ) is a load-bearing body structure.

Motor vehicle body according to one of the preceding claims, characterized in that the closed peripheral contour ( 21 ) at least one door cutout of the motor vehicle body ( 1 ).

Motor vehicle body according to one of the preceding claims, characterized in that the side part structure ( 20 ) at least partially a sill ( 8th ), an A-pillar ( 9 ) and a side roof frame ( 22 ) of the motor vehicle body ( 1 ).

Motor vehicle body according to one of the preceding claims, characterized in that at least one for connecting the vehicle floor structure ( 3 ) with the side part structure ( 20 ) trained cutting plane ( 29 ) between the body longitudinal axis ( 2 ) and the body roach ( 11 ) is stretched.

Motor vehicle body according to one of the preceding claims, characterized in that at least one for connecting the vehicle floor structure ( 3 ) with the side part structure ( 20 ) trained cutting plane ( 29 ) between the body longitudinal axis ( 2 ) and the body transverse axis ( 12 ) is stretched.

Motor vehicle body according to one of the preceding claims, characterized in that the vehicle floor structure ( 3 ) and the side part structure ( 20 ) by means of an adhesive bond and by means of a positive and / or non-positive connection ( 30 ) are interconnected.

Motor vehicle body according to one of the preceding claims, characterized in that the side part structure ( 20 ) is constructed in the form of a multilayer body structure, wherein the side part structure ( 20 ) is at least partially made of an aluminum material or partially made of aluminum and steel.

Motor vehicle body according to one of the preceding claims, characterized in that the side part structure ( 20 ) in the direction of the body longitudinal axis ( 2 ) and in the direction of the body ( 11 ) is floating.

Motor vehicle body according to one of the preceding claims, characterized in that the vehicle floor structure ( 3 ) in the area of the interface ( 28 ) has metallic components.

Method for producing a motor vehicle body in mixed construction, wherein the motor vehicle body is designed according to one of claims 1 to 11, characterized in that - the primarily metallic body components ( 13 . 14 . 20 . 25 . 26 . 27 ) individually or jointly KTL-coated and / or painted and then with the vehicle floor structure made primarily of carbon fiber reinforced plastic ( 3 ), and / or - the predominantly metallic body components ( 13 . 14 . 20 . 25 . 26 . 27 ) unpainted with the vehicle floor structure mainly made of carbon fiber reinforced plastic ( 3 ), and then jointly KTL-coated and / or painted, and / or - the side part structure ( 20 ) at its front end directly to the front end ( 13 ) and at its rear end directly to the rear ( 14 ) is connected, so that a closed, primarily metallic ring structure is formed, which after its completion with the vehicle floor structure ( 3 ), and / or - a left side panel structure ( 20 ) with a right-sided side substructure ( 20 ) indirectly via a first roof cross member ( 26 ) and / or a second roof cross member ( 27 ) and / or a roof outer skin ( 25 ) are connected together in their upper region and only then with the vehicle floor structure ( 3 ) from below.