DE102014202799B4

DE102014202799B4 - Kraftfahrzeug mit B-Säulenfuß

Info

Publication number: DE102014202799B4
Application number: DE102014202799.3A
Authority: DE
Inventors: Viorel-Constantin Ionescu; Jyrki Majamäki
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-02-17
Filing date: 2014-02-17
Publication date: 2023-01-26
Anticipated expiration: 2034-02-18
Also published as: DE102014202799A1

Abstract

Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeugboden (2) und mit einer B-Säule (1) aus Faserverbundwerkstoff und mit einem als Einzelelement ausgebildeten metallischen B-Säulenfuß (3), der an dem Fahrzeugboden (6) und an der B-Säule (1) befestigt ist, wobei der B-Säulenfuß (3) oberhalb des Fahrzeugbodens (2) angeordnet ist und mit einer unter dem Fahrzeugboden (2) angebrachten Befestigungsplatte (4) verbunden ist und zur Verbindung des B-Säulenfußes (3) mit der Befestigungsplatte (4) mehrere Befestigungseinrichtung (5) jeweils durch eine Aussparung im Fahrzeugboden (2) geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung des Randes des Fahrzeugbodens (6) schwächer dimensionierte Befestigungseinrichtungen (5) angeordnet sind als weiter zur Fahrzeugmitte hin.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Kraftfahrzeugboden aus Faserverbundwerkstoff und mit einer B-Säule. Weiter betrifft die Erfindung einen Fuß für eine B-Säule.
Im Zuge von Kraftstoffeinsparungen und Leichtbau werden im Automobilbereich zunehmend Faserverbundwerkstoffe verwendet. Nachteilig an diesem Material ist, dass dieses Material im Falle eines Crashs zum Reißen neigt und dabei in vielen Fällen wenig Energie aufnimmt. Insbesondere bei einem Seitenaufprall, bei dem nur wenig Knautschzone zur Verfügung steht, ist dies problematisch.
Aus dem Stand der Technik ist die DE 10 2008 036 176 A1 bekannt, in welcher eine Karosserie für ein Kraftfahrzeug beschrieben ist. Diese weist einen Boden sowie ein Dach und die das Dach tragenden Säulen aus faserverstärktem Kunststoff auf. Es wird ein Schweller aus Metall vorgeschlagen, der aufgrund seiner Duktilität eine zuverlässige Energieabsorption im Crashfall bietet.
In der DE 10 2008 024 762 A1 wird vorgeschlagen, im Inneren eines Schwellers ein langgestrecktes Verstärkungselement vorzusehen, welches Kräfte in Längsrichtung auf eine frei tragende A-Säule, wie sie etwa bei Coupes und Cabriolets vorkommt, aufnimmt. Zur Aufnahme von Kräften in Querrichtung des Fahrzeugs wird eine Verstärkung vorgeschlagen, die Kräfte aus dem Schweller aufnimmt.
Die US 2014 / 0 319 874 A1 beschreibt einen B-Säulenfuß für ein Kraftfahrzeug, der an einem Fahrzeugboden und an einer B-Säule befestigt ist.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Möglichkeit zu schaffen, einen Fahrzeugboden aus Faserverbundwerkstoff derart mit einer B-Säule zu verbinden, dass im Falle eines Crashs eine Verlagerung der B-Säule gegenüber dem Fahrzeugboden Energie sicher absorbieren kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Kraftfahrzeug, welches einen B-Säulenfuß aufweist, welcher als einzelnes Element aus Metall ausgeführt ist. Der B-Säulenfuß ist erfindungsgemäß an dem Fahrzeugboden und der B-Säule befestigt. Im Sinne dieser Erfindung bedeutet der Begriff „B-Säulenfuß als Einzelelement“, dass dieser ursprünglich nicht mit der B-Säule mechanisch zusammenhängend hergestellt wurde, selbst wenn er später zur Montage des Fahrzeugs mit der B-Säule verbunden wird. Die B-Säule des Kraftfahrzeugs und der Fahrzeugboden sind aus Faserverbundwerkstoff hergestellt. Dies verwirklicht den Leichtbaugedanken und stellt in Verbindung mit dem B-Säulenfuß eine sichere Technologie dar. Mit einem Fahrzeugboden oder auch einer B-Säule aus Faserverbundwerkstoff ist nicht gemeint, dass diese Bauteile ausschließlich aus Faserverbundwerkstoff bestehen müssen. Durch die Ausführung aus Metall kann der B-Säulenfuß bei einem Crash plastisch und energieabsorbierend verformt werden. So kann sich beispielsweise die B-Säule gegenüber dem Fahrzeugboden neigen, ohne dass die B-Säule oder der Fahrzeugboden reißen, selbst wenn sie aus Faserverbundwerkstoff hergestellt sind. Der B-Säulenfuß vermindert durch seine Verformung Crashlastspitzen und vergleichmäßigt die Crashlast. Bei einem Reißen eines der Faserverbundwerkstoffbauteile würde die Crashlast nach einem Maximalwert stark einbrechen, was für einen Unfallverlauf ungünstig ist. Bevorzugt wird der B-Säulenfuß direkt, d.h., nicht über weitere Bauteile, an dem Fahrzeugfußboden befestigt. Somit können aus dem Fahrzeugboden unmittelbar Kräfte in den B-Säulenfuß übertragen werden bzw. umgekehrt. Die Rolle von Schwellern, soweit diese an dem Fahrzeugboden überhaupt vorhanden sind, kann somit bei einem Seitencrash reduziert werden. Daher können bevorzugt auch Schweller aus Faserverbundwerkstoff hergestellt werden. Statt einer Torsion des Schwellers findet eine Biegung in dem B-Säulenfuß statt. Durch die Konzentration der Verformung auf den B-Säulenfuß ergibt sich ein verbesserter Mechanismus für die Strukturintegrität bei einem Seitencrash.
Der B-Säulenfuß ist oberhalb des Fahrzeugbodens angeordnet und ist zur Befestigung an dem Fahrzeugboden mit einer unterhalb des Fahrzeugbodens angeordneten Befestigungsplatte verbunden. Auf diese Weise wird der Fahrzeugboden zwischen dem B-Säulenfuß und der Befestigungsplatte formschlüssig und insbesondere zusätzlich kraftschlüssig gehalten, wodurch sich eine Verbindung ergibt, die Biegekräfte von dem Fahrzeugboden in den B-Säulenfuß leiten kann.
Zur Verbindung des B-Säulenfußes mit der Befestigungsplatte werden mehrere Befestigungseinrichtungen jeweils durch eine Aussparung in dem Fahrzeugboden geführt.
Die Verbindungselemente, insbesondere Befestigungsschrauben, sind so angeordnet und dimensioniert, dass bei einem Crash ein vorgegebener Crashkraftverlauf entsteht. Dabei kann die Nachgiebigkeit von Befestigungsschrauben, die zu eine Verlagerung der B-Säule gegenüber dem Wagenboden führt, sowie deren Abreißen bei einer Bruchlast relevant sein. Es werden in Richtung des Randes des Fahrzeugbodens und somit zur Aufprallstelle hin gerichtet schwächer dimensionierte Befestigungseinrichtungen eingesetzt als weiter zur Fahrzeugmitte hin. Da bei einem Bruch dieser zunächst am stärksten belasteten Befestigungseinrichtungen deren Hebel zur Momentenübertragung in den B-Säulenfuß groß ist, kann die Bruchlast dieser Befestigungseinrichtungen geringer sein, da dies dennoch mit einem hohen Biegemoment zwischen B-Säule und Wagenboden einhergeht. Sind diese äußeren Befestigungsschrauben gebrochen, wird der kürzere Hebelarm der verbleibenden Befestigungsschrauben wirksam, sodass für ein konstantes Bruchmoment zwischen B-Säule und Wagenboden Befestigungseinrichtungen mit höherer Bruchlast erforderlich sind.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Besonders bevorzugt ist die Befestigungsplatte aus Metall hergestellt. Dies erhöht die Menge der absorbierbaren Energie, da sich die Befestigungsplatte ebenfalls bei einem Crash verformen kann, und somit auch die Sicherheit des Fahrzeugs.
Bevorzugt ist die Befestigungseinrichtung ein Bolzen, welcher beispielsweise Teil des B-Säulenfußes sein kann. Alternativ ist denkbar, eine Schraube von unten durch die Befestigungsplatte und den Fahrzeugboden zu dem B-Säulenfuß zu führen und dort in ein Gewinde einzuschrauben.
Die Aussparung kann etwa ein Loch, beispielsweise aber auch eine Einbuchtung eines Randes des Fahrzeugbodens sein.
In einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Befestigungsplatte an dem B-Säulenfuß mittels mehrerer Befestigungsschrauben befestigt ist. Dies erhöht die erreichbare Festigkeit und schafft mehr Möglichkeiten der Ausgestaltung der Verbindung.
Insbesondere kann die Erfindung so ausgeführt werden, dass eine Seite des B-Säulenfußes, der im eingebauten Zustand zu dem Fahrzeugboden gerichtet ist, wenigstens näherungsweise vollflächig ausgebildet ist. Besonders bevorzugt wird diese Seite des B-Säulenfußes mit einem Teil des Fahrzeugbodens verbunden, der ebenfalls im Wesentlichen vollflächig ausgestaltet ist. Selbstverständlich können sowohl der B-Säulenfuß als auch der Fahrzeugboden von Aussparungen durchsetzt sein, durch die Befestigungselemente verlaufen. Durch die Vollflächigkeit ergibt sich auch nach einer Verformung des B-Säulenfußes eine geeignete Anlage desselben an den Fahrzeugboden.
Insbesondere ist der B-Säulenfuß an seinem Ende, das zu der B-Säule gerichtet ist, so ausgestaltet, dass er von der B-Säule umschlossen werden kann. Insbesondere ergibt sich eine aufsteckbare Verbindung mit geringem Spiel. Dies ermöglicht eine einfache Montage, z.B. durch Verkleben, Verschrauben oder Vernieten, sowie eine hohe Festigkeit der Verbindung durch möglichst großflächige Anlage zwischen den Teilen. Insbesondere können durch den umschließenden Formschluss hohe Momente von der B-Säule in den B-Säulenfuß geleitet werden, was für die Verformung des B-Säulenfußes bei einem Crash relevant ist. Denkbar ist alternativ, dass der B-Säulenfuß die B-Säule umschließt.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein B-Säulenfuß für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, der für den Einbau in eine der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen eines Kraftfahrzeugs geeignet ist. Insbesondere hat ein solcher B-Säulenfuß die Merkmale eines B-Säulenfußes, der vorstehend beschrieben wurde.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Figur. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine B-Säule eines Fahrzeugs, der in Querrichtung und in vertikaler Richtung und durch das Fahrzeug verläuft.

1 zeigt schematisch die Befestigung einer B-Säule 1 an einem Fahrzeugboden mittels eines B-Säulenfußes 3. Die B-Säule 1 ist als Hohlprofil ausgeführt und formschlüssig über den B-Säulenfuß 3 gesteckt. Auf diese Weise können Momente aus dem B-Säulenfuß 3 in die B-Säule 1 geleitet werden und umgekehrt. Der B-Säulenfuß 3 ist an dem Fahrzeugboden 2 mittels einer Befestigungsplatte 4 und eines Befestigungsbolzens 5 befestigt. Der Befestigungsbolzen 5 verläuft durch eine Aussparung 6 in dem Fahrzeugboden 2. Der Befestigungsbolzen 5 ist bevorzugt dazu eingerichtet, die Befestigungsplatte 4 und den B-Säulenfuß 3 gegeneinander zu ziehen, um den Fahrzeugboden 2 kraftschlüssig einzuklemmen. So kann der Befestigungsbolzen 5 ein nicht dargestelltes verschiebliches Widerlager aufweisen, welches unterhalb der Befestigungsplatte 4 angeordnet und beispielsweise als ein Schraubenkopf oder Mutter ausgeführt sein kann.
Bezugszeichenliste

1: B-Säule
2: Fahrzeugboden
3: B-Säulenfuß
4: Befestigungsplatte
5: Befestigungsbolzen
6: Aussparung

Claims

Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeugboden (2) und mit einer B-Säule (1) aus Faserverbundwerkstoff und mit einem als Einzelelement ausgebildeten metallischen B-Säulenfuß (3), der an dem Fahrzeugboden (6) und an der B-Säule (1) befestigt ist, wobei der B-Säulenfuß (3) oberhalb des Fahrzeugbodens (2) angeordnet ist und mit einer unter dem Fahrzeugboden (2) angebrachten Befestigungsplatte (4) verbunden ist und zur Verbindung des B-Säulenfußes (3) mit der Befestigungsplatte (4) mehrere Befestigungseinrichtung (5) jeweils durch eine Aussparung im Fahrzeugboden (2) geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung des Randes des Fahrzeugbodens (6) schwächer dimensionierte Befestigungseinrichtungen (5) angeordnet sind als weiter zur Fahrzeugmitte hin.
Kraftfahrzeug nach einem der Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsplatte (4) aus Metall hergestellt ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zu dem Fahrzeugboden (2) gerichtete Seite des B-Säulenfußes (3) vollflächig auf dem Fahrzeugboden (2) aufliegt.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die B-Säule (1) den B-Säulenfuß (3) umschließt.