DE102014210089B3 - Floor structure for a vehicle body - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Bodenstruktur für eine Fahrzeugkarosserie, mit zumindest einem, in der Fahrzeuglängsrichtung (x) verlaufenden seitlichen Bodenschweller (1), der ein Hohlträger mit einem Mehrkantprofil ist, bei dem insbesondere ebenflächige Schwellerwandabschnitte (23, 27, 41) an zumindest einer Längskante (37, 39) zusammenlaufen. Erfindungsgemäß weist der Bodenschweller (1) eine entlang der Längskante (37, 39) durchgängig verlaufende Verstärkung (43, 44) auf, mit der die Quersteifigkeit des Bodenschwellers (1) im Seitenkollisionsfall erhöht ist.The invention relates to a floor structure for a vehicle body, comprising at least one side skirts extending in the vehicle longitudinal direction (x), which is a hollow beam with a polygonal profile, in which in particular planar skirts wall sections (23, 27, 41) on at least one longitudinal edge (37, 39) converge. According to the invention, the bottom sill (1) has a reinforcement (43, 44) extending continuously along the longitudinal edge (37, 39), with which the transverse rigidity of the bottom sill (1) is increased in the side collision case.
Description
Die Erfindung betrifft eine. Bodenstruktur für eine Fahrzeugkarosserie nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a. Floor structure for a vehicle body according to the preamble of
Die B-Säule einer Fahrzeugkarosserie ist in gängiger Praxis mit ihrem Säulenfuß an einem seitlichen Bodenschweller eines zweispurigen Kraftfahrzeuges angebunden. In einem Seitenkollisionsfall kann eine Seitenaufprallkraft zunächst in die B-Säule eingeleitet und über ihren Säulenfuß weiter in den Bodenschweller übertragen werden. Der Bodenschweller ist somit im Seitenkollisionsfall einer großen Belastung ausgesetzt, wodurch die Gefahr eines Materialbruches besteht, der für das Deformationsverhalten der Fahrzeugkarosserie ungünstig ist.The B-pillar of a vehicle body is connected in common practice with its pedestal on a side skirts of a two-lane motor vehicle. In a side collision case, a side impact force can first be introduced into the B-pillar and transmitted via its pedestal further into the bottom sill. The skirts is thus exposed in Seitenkollisionsfall a large load, creating the risk of material fracture, which is unfavorable for the deformation behavior of the vehicle body.
Aus der
Die obige Maßnahme zur Reduzierung der Quersteifigkeit des Bodenschwellers ist jedoch hohem fertigungstechnischen Aufwand sowie mit hohem Bauteilaufwand verbunden, der im Hinblick auf das Fahrzeuggewicht nachteilig ist.However, the above measure to reduce the transverse stiffness of the bottom sill is associated with high manufacturing complexity and high component complexity, which is disadvantageous in terms of vehicle weight.
Aus der
Aus der
Aus der
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Bodenstruktur für eine Fahrzeugkarosserie bereitzustellen, bei der in einfacher Weise im Seitenkollisionsfall ein für den Fahrzeuginsassen günstiges Deformationsverhalten bereitstellbar ist.The object of the invention is to provide a floor structure for a vehicle body in which in a simple manner in side collision case favorable for the vehicle occupant deformation behavior can be provided.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is solved by the features of
Die Erfindung beruht allgemein auf der Erkenntnis, dass im Seitencrashfall die Krafteinwirkung speziell auf die Längskanten des Bodenschwellers am größten ist, während die an den Längskanten zusammenlaufenden (zum Beispiel ebenflächigen oder leicht gekrümmten) Wandabschnitte des Bodenschwellers eher nur in geringerem Maße mit den Seitenaufprallkräften beaufschlagt werden. Vor diesem Hintergrund weist der Bodenschweller zumindest eine entlang einer Bodenschweller-Längskante durchgängig verlaufende Verstärkung auf, mit der zielgerichtet die Quersteifigkeit des Bodenschwellers speziell an einer stark beanspruchten Längskante im Seitenkollisionsfall erhöht wird. Auf diese Weise erfolgt der Materialeinsatz zur Bildung der Verstärkung zielgerichtet nur an den stark beanspruchten Längskanten des Bodenschwellers, nicht jedoch an deren Umgebung, die ohnehin nur in geringerem Maße mit den Seitenaufprallkräften beaufschlagt werden, wodurch insgesamt trotz großer Quersteifigkeit das Bauteilgewicht des Bodenschwellers reduzierbar ist.The invention is generally based on the finding that in the side crash case, the force is greatest especially on the longitudinal edges of the bottom sill, while the converging at the longitudinal edges (for example, planar or slightly curved) wall sections of the bottom sill rather only to a lesser extent be subjected to the side impact forces , Against this background, the bottom sill has at least one reinforcement extending along a bottom sill longitudinal edge, with which the transverse rigidity of the bottom sill is purposefully increased especially on a heavily stressed longitudinal edge in the side collision case. In this way, the material used to form the reinforcement targeted only at the heavily used longitudinal edges of the bottom sill, but not to the environment, which are already subjected to the side impact forces only to a lesser extent, which in total despite large transverse stiffness, the component weight of the bottom sill can be reduced.
Im Hinblick auf eine günstige Quersteifigkeit sind insbesondere die oberen und unteren Längskanten des Bodenschwellers von Bedeutung, die eine in etwa vertikal verlaufende Schwelleraußenwand begrenzen. Die Schwelleraußenwand kann an der unteren Längskante in eine Schwellerunterseite und an der oberen Längskante in eine Schwelleroberseite übergehen. Bevorzugt ist sowohl die äußere obere Längskante als auch die äußere untere Längskante des Bodenschwellers jeweils mit einer Verstärkung ausgebildet.With regard to a favorable transverse rigidity, in particular the upper and lower longitudinal edges of the bottom sill are important, which limit an approximately vertically extending sill outer wall. The sill outer wall can pass at the lower longitudinal edge in a sill underside and at the upper longitudinal edge in a sill top. Preferably, both the outer upper longitudinal edge and the outer lower longitudinal edge of the bottom sill are each formed with a reinforcement.
Am Bodenschweller kann ein Säulenfuß eines Karosseriesäulenelementes (etwa die B-Säule) angebunden sein. Im Seitenkollisionsfall kann die Aufprallkraft zunächst in das Karosseriesäulenelement eingeleitet und anschließend über seinen Säulenfuß weiter auf den Bodenschweller geleitet werden. Entsprechend ist die Belastung des Bodenschwellers im Bereich des Säulenfußes im Seitenkollisionsfall am größten. Vor diesem Hintergrund ist die erfindungsgemäße Verstärkung speziell im Bereich der Säulenfußanbindung im Bodenschweller bereitzustellen. Die in der Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Verstärkung kann somit bevorzugt den Säulenfuß in der Fahrzeuglängsrichtung nach vorne und nach hinten mit einem vorgegebenen Übermaß überragen.On the rocker can be connected to a pedestal of a body pillar element (such as the B-pillar). In the side collision case, the impact force can first be introduced into the body pillar element and then passed on his pedestal on the floor skirts. Accordingly, the load on the floor sill in the area of the column foot in Side collision case largest. Against this background, the reinforcement according to the invention is to be provided especially in the area of the column foot connection in the floor sill. The extending in the vehicle longitudinal direction reinforcement can thus preferably project beyond the pedestal in the vehicle longitudinal direction to the front and to the rear with a predetermined excess.
Der Bodenschweller begrenzt bodenseitig die Fahrgastzelle und erstreckt sich in der Fahrzeuglängsrichtung zwischen einer bodenseitigen Knotenstelle der A-Säule der Karosserie und einem hinteren Radhaus. Das Verstärkungselement erstreckt sich durchgängig zwischen der A-säulenseitigen Knotenstelle und dem hinteren Radhaus. Im Hinblick auf eine Reduzierung des Bauteilgewichtes des Bodenschwellers ist es jedoch von Vorteil, wenn die Verstärkung endseitig jeweils mit Abständen zur A-säulenseitigen Knotenstelle und zum hinteren Radhaus angeordnet ist.The bumper limits the bottom side of the passenger compartment and extends in the vehicle longitudinal direction between a bottom node of the A-pillar of the body and a rear wheel arch. The reinforcing member extends continuously between the A-pillar node and the rear wheel arch. With regard to a reduction of the component weight of the bottom sill, however, it is advantageous if the reinforcement is arranged at the ends in each case at distances to the A-column-side junction and to the rear wheel arch.
Die Endpunkte der zumindest einen Verstärkung im Bodenschweller sind dabei so positioniert, dass die Quersteifigkeit speziell im Bereich des Säulenfußes erhöht ist. Demgegenüber reduziert sich die Quersteifigkeit des Bodenschwellers in der Fahrzeuglängsrichtung außerhalb der Verstärkung stufenartig.The end points of the at least one reinforcement in the floor sill are positioned in such a way that the transverse rigidity is increased, especially in the area of the column foot. On the other hand, the lateral rigidity of the floor sill in the vehicle longitudinal direction reduces stepwise outside the reinforcement.
Allgemein ist bekannt, dass sich im Seitenkollisionsfall in der Schwelleraußenwand Zugfalten bilden, und zwar unter Einwirkung von unfallbedingt auftretenden Zugspannungen an der Schwelleraußenwand. Die Lage der Zugfalten kann in Abhängigkeit von der Größe sowie der Ausrichtung der Kollisionskräfte variieren. Problematisch ist hierbei ein Verlauf der Zugfalten durch lokale Materialschwächungen, zum Beispiel einer Ausnehmung in der Schwellerwand. Bei einer solchen Überlagerung der Zugfalten mit Materialschwächungen im Bodenschweller besteht die Gefahr von Materialrissen, etwa an den Randkanten von Ausnehmungen. Derartige Ausnehmungen sind beispielhaft KTL-Löcher, die fertigungstechnisch bedingt im KTL-Lackierprozess notwendig sind.In general, it is known that pull folds form in the side collision case in the sill outer wall, under the action of accidentally occurring tensile stresses on the sill outer wall. The location of the creases may vary depending on the size and orientation of the collision forces. The problem here is a course of the tensile folds by local material weakenings, for example, a recess in the sill wall. In such a superposition of the folds with material weakenings in the rocker there is a risk of material cracks, such as at the edges of recesses. Such recesses are exemplary KTL holes, which are necessary due to manufacturing technology in the KTL painting process.
Im Stand der Technik bilden sich im Seitencrash die Zugfalten in der Fahrzeuglängsrichtung betrachtet an beliebiger, nicht exakt bestimmbarer Position und können diese sich an der Schwelleraußenwand zwischen den oberen und unteren Längskanten erstrecken.In the prior art, the folds in the vehicle longitudinal direction are formed in an arbitrary, not exactly determinable position in the side impact and can extend on the sill outer wall between the upper and lower longitudinal edges.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Endpunkte der Verstärkungen an den oberen und unteren Längskanten der Schwelleraußenwand Ausgangspunkte bei der Entstehung der Zugfalten bilden. Dies liegt an der sprunghaften Reduzierung der Quersteifigkeit unmittelbar an den Verstärkungs-Endpunkten. Die von den Verstärkungs-Endpunkten ausgehende Zugfalte erstreckt sich dabei im Wesentlichen geradlinig. Auf diese Weise erfolgt die Bildung der solchen Zugfalte in einer vordefinierten Lage. Lokale Materialschwächungen, das heißt zum Beispiel die oben erwähnten Ausnehmungen, können daher mit vorgegebenen Sicherheitsabständen außerhalb einer gedachten Linie zwischen den obigen Verstärkungs-Endpunkten angeordnet werden, die den Zugfalten-Verlauf nachbildet, ohne dass die Gefahr einer Überlagerung mit Zugfalten gegeben ist.According to the invention, it has been recognized that the end points of the reinforcements at the upper and lower longitudinal edges of the sill outer wall form starting points in the formation of the tensile folds. This is due to the sudden reduction in transverse stiffness immediately at the gain endpoints. The pull-out fold extending from the reinforcement end points extends substantially rectilinearly. In this way, the formation of such tension fold takes place in a predefined position. Local material weakenings, that is, for example, the recesses mentioned above, can therefore be arranged at predetermined safety margins outside an imaginary line between the above reinforcement end points, which replicates the course of the fold without the risk of overlapping with tension folds.
Die entlang der Bodenschweller-Längskante verlaufende Verstärkung kann in unterschiedlicher Weise technisch umgesetzt werden. Beispielhaft kann die Verstärkung eine Materialverdickung im Blechmaterial des Bodenschwellers sein. In diesem Fall geht das Blechmaterial des Bodenschwellers materialeinheitlich und/oder einstückig in die Verstärkung über. Im Unterschied dazu kann die Materialverdickung durch eine separate Verstärkungsleiste realisiert sein, die zum Beispiel im Inneneckbereich oder im Außeneckbereich der Längskante anbindbar ist, zum Beispiel durch Verschweißung. Die Verstärkungsleiste kann beispielhaft ein Winkelprofil sein, das formschlüssig am Innen- oder Außeneckbereich der Bodenschweller-Längskante anbindbar ist.The reinforcing running along the rocker longitudinal edge can be technically implemented in different ways. By way of example, the reinforcement may be a material thickening in the sheet material of the floor sill. In this case, the sheet material of the bottom sill goes on the same material and / or in one piece in the reinforcement. In contrast, the material thickening can be realized by a separate reinforcing strip, which can be connected, for example by welding, in the inner corner region or in the outer corner region of the longitudinal edge, for example. By way of example, the reinforcement strip can be an angle profile which can be connected in a form-fitting manner to the inside or outside corner region of the bottom sill longitudinal edge.
Alternativ und/oder zusätzlich kann die Verstärkung durch eine Blechsicke realisiert sein, die sich im Nahbereich der Bodenschweller-Längskante sowie parallel dazu erstreckt.Alternatively and / or additionally, the reinforcement may be realized by a sheet metal bead which extends in the vicinity of the rocker longitudinal edge and parallel thereto.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Bodenschweller durch ein in der Fahrzeugquerrichtung betrachtet inneres Profilteil und ein äußeres Profilteil gebildet. Die beiden Profilteile können jeweils im Querschnitt U-förmig ausgebildet sein und an oberen sowie unteren Flanschverbindungen aneinander gefügt sein.In a preferred embodiment, the bottom sill is formed by an inner profile part, viewed in the vehicle transverse direction, and an outer profile part. The two profile parts can each be U-shaped in cross-section and be joined to each other at upper and lower flange connections.
Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.The advantageous embodiments and / or further developments of the invention explained above and / or reproduced in the dependent claims can be used individually or else in any desired combination with one another, for example, in cases of unambiguous dependencies or incompatible alternatives.
Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen sowie deren Vorteile sind nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.The invention and its advantageous embodiments and / or developments and their advantages are explained below with reference to drawings.
Es zeigen:Show it:
In der
Wie aus der
Die Materialverstärkungen
Wie in der
Aufgrund der schlagartigen bzw. stufenartigen Reduzierung der Quersteifigkeit an den Endpunkten E1, E2 bilden diese im Seitencrashfall jeweils Ausgangspunkte bei der Bildung von Zugfalten
Wie aus der
In der
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