DE102015201221A1 - Body structure for a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Karosseriestruktur für ein Fahrzeug, mit zumindest einem, ein Fahrzeugdach (1) in der Fahrzeugquerrichtung (y) seitlich begrenzenden Dachrahmen-Längsträger (9), der unter Bildung eines Hohlprofils (19) aus schalenförmigen Blech-Seitenteilen (15, 17) aufgebaut ist, deren Randflansche (21, 23) zu zumindest einer Flanschverbindung (25, 27) zusammengefügt sind, wobei die Randflansche (21, 23) der Flanschverbindung (25, 27) mit zumindest einem Schraubloch (35) zur Befestigung einer Dachreling (3) ausgebildet sind, und die Flanschverbindung (25, 27) bei einem Seitencrash (FA) einen Lastpfad (Linnen) in der Fahrzeuglängsrichtung (x) bildet, der mit in der Fahrzeuglängsrichtung (x) ausgerichteten Zugkräften beaufschlagt ist. Erfindungsgemäß ist zur Reduzierung einer im Seitencrash (FA) auftretenden Rissgefahr am Schraubloch (35) eine Materialverdickung an einen Öffnungsrandbereich des Schraublochs (35) bereitgestellt.The invention relates to a body structure for a vehicle, with at least one, a vehicle roof (1) in the vehicle transverse direction (y) laterally limiting roof frame longitudinal member (9), the formation of a hollow profile (19) of cup-shaped sheet-metal side parts (15, 17 ), whose edge flanges (21, 23) are joined together to form at least one flange connection (25, 27), wherein the edge flanges (21, 23) of the flange connection (25, 27) are provided with at least one screw hole (35) for fastening a roof rail (35). 3) are formed, and the flange (25, 27) in a side crash (FA) a load path (Linen) in the vehicle longitudinal direction (x) is applied, which is acted upon in the vehicle longitudinal direction (x) tensile forces. According to the invention, a material thickening is provided on an opening edge region of the screw hole (35) in order to reduce a risk of cracking occurring in the side impact (FA) at the screw hole (35).
Description
Die Erfindung betrifft eine Karosseriestruktur für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Karosseriestruktur nach dem Patentanspruch 10.The invention relates to a body structure for a vehicle according to the preamble of
In einem zweispurigen Kraftfahrzeug weist das Fahrzeugdach einen, das Dach-Außenblech tragenden Dachrahmen auf, der aus front- und heckseitigen Dachrahmen-Querträgern sowie aus seitlichen Dachrahmen-Längsträgern aufgebaut ist. An den seitlichen Dachrahmen-Längsträgern können Befestigungsstellen für eine Dachreling vorgesehen sein, die jeweils seitliche Längsstreben aufweist, die sich über front- und heckseitige Stützfüße am korrespondierenden Dachrahmen-Längsträger abstützen. Beispielhaft ist aus der
In einer gattungsgemäßen Karosseriestruktur für ein solches Fahrzeug ist der Dachrahmen-Längsträger unter Bildung eines Hohlprofils aus – in der Fahrzeugquerrichtung betrachtet – inneren und äußeren schalenförmigen Blech-Seitenteilen aufgebaut. Deren einander zugewandte Randflansche sind zu einer fahrzeuginneren Flanschverbindung und zu einer fahrzeugäußeren Flanschverbindung zusammengefügt. In a generic body structure for such a vehicle, the roof frame side member is constructed to form a hollow profile of - viewed in the vehicle transverse direction - inner and outer shell-shaped sheet metal side panels. Their mutually facing edge flanges are joined together to form a vehicle-internal flange connection and to a vehicle-external flange connection.
Die fahrzeuginnere und – äußere Flanschverbindung des Dachrahmen-Längsträger bilden bei einem Pfahl-Seitencrash in der Fahrzeuglängsrichtung verlaufende, hoch beanspruchte Lastpfade. Dabei ist der fahrzeuginnere Lastpfad mit Zugkräften beaufschlagt und der fahrzeugäußere Lastpfad mit Druckkräften beaufschlagt. The vehicle interior and outer flange connection of the roof frame longitudinal member form in a post-side crash in the vehicle longitudinal direction extending, highly stressed load paths. In this case, the vehicle-internal load path is subjected to tensile forces and applied to the vehicle outer load path with compressive forces.
Im Hinblick auf eine passende Positionierung der Dachreling kann die fahrzeuginnere Flanschverbindung des jeweiligen Dachrahmen-Längsträgers Dachreling-Schraublöcher aufweisen. In diesem Fall bilden die Dachreling-Schraublöcher bei einem Pfahl-Seitencrash eine Störung des Zugkraftflusses im fahrzeuginneren Lastpfad, was zu einem Reißen des Dachrahmen-Längsträgers an der zugkraftbeaufschlagten inneren Flanschverbindung führen kann.With a view to a suitable positioning of the roof rail, the vehicle-internal flange connection of the respective roof frame side member may have roof rail screw holes. In this case, the roof rail screw holes in a pile side crash form a disturbance of the traction flow in the vehicle inner load path, which can lead to a rupture of the roof frame side member to the traction-loaded inner flange connection.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Karosseriestruktur für ein Fahrzeug bereitzustellen, bei dem mit einfachen Mitteln eine Rissgefahr am Dachrahmen-Längsträger im Seitencrashfall reduziert ist.The object of the invention is to provide a body structure for a vehicle, which is reduced by simple means a risk of cracking the roof frame side member in the side crash case.
Die Aufgabe der Erfindung ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder des Patentanspruches 10 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object of the invention is solved by the features of
Die Erfindung beruht auf dem Sachverhalt, dass die Dachreling-Schraublöcher speziell an der zugkraftbeaufschlagten inneren Flanschverbindung des Dachrahmen-Längsträgers den tragenden Kraftfluss-Querschnitt reduzieren. Dadurch entstehen im Bereich der Schraublöcher Spannungsspitzen, die im Seitencrashfall zu einem Reißen des Dachrahmen-Längsträgers führen können. Vor diesem Hintergrund ist erfindungsgemäß am Öffnungsrandbereich des jeweiligen Dachreling-Schraubloches eine Materialverdickung bereitgestellt, mittels der der tragende Kraftfluss-Querschnitt im Bereich des Dachreling-Schraubloches erhöht wird, wodurch die oben erwähnte Reduzierung des tragenden Kraftfluss-Querschnittes im Bereich des Dachreling-Schraubloches kompensierbar ist. Auf diese Weise ergibt sich insgesamt eine Homogenisierung der Spannungsverteilung im Dachrahmen-Längsträger über die Fahrzeuglängsrichtung.The invention is based on the fact that the roof rail screw holes reduce the load-bearing power flow cross section, especially at the zugkraftbeaufschlagten inner flange of the roof frame longitudinal member. As a result, voltage peaks occur in the area of the screw holes, which in the side crash case can lead to tearing of the roof frame longitudinal member. Against this background, a material thickening is provided according to the invention at the opening edge region of the respective roof railing screw hole, by means of which the load-bearing power flow cross-section in the region of the roof railing screw hole is increased, whereby the abovementioned reduction of the load-bearing power flow cross-section in the region of the roof rail screw hole can be compensated , In this way, a total homogenization of the stress distribution in the roof frame side member across the vehicle longitudinal direction results.
Die Erfindung ist insbesondere auf die nachfolgend beschriebene Geometrie eines Dachrahmen-Längsträgers anwendbar: So kann der Dachrahmen-Längsträger aus einem ersten Blech-Seitenteil, das in der Fahrzeugquerrichtung fahrzeuginnen liegt, und einem zweiten Blech-Seitenteil aufgebaut sein, das in der Querrichtung fahrzeugaußen liegt. Das innere Blech-Seitenteil kann im Querschnitt schalenförmig ausgeführt sein, und zwar mit einem in der Fahrzeugquerrichtung äußeren Schalenboden, von dem obere und untere Seitenwände nach fahrzeuginnen hochgezogen sind. Der an der oberen Seitenwand des inneren Blech-Seitenteils ausgebildete Randflansch kann dabei Bestandteil der fahrzeuginneren Flanschverbindung sein. Der an der unteren Seitenwand des inneren Blech-Seitenteils ausgebildete Randflansch ist demgegenüber Bestandteil der fahrzeugäußeren Flanschverbindung des Dachrahmen-Längsträgers. Bevorzugt kann der an der oberen Seitenwand des inneren Blech-Seitenteils gebildete Randflansch mit der Materialverdickung versehen sein, und zwar insbesondere an der dem Schalen-Innenraum zugewandten Randflansch-Seite.The invention can be applied in particular to the geometry of a roof frame longitudinal member described below: Thus, the roof frame side member can be constructed of a first sheet metal side part lying in the vehicle transverse direction and a second sheet metal side part lying outside the vehicle in the transverse direction , The inner sheet-metal side part can be designed shell-shaped in cross-section, with a shell bottom in the vehicle transverse direction, from the upper and lower side walls are pulled up to vehicle inside. The edge flange formed on the upper side wall of the inner sheet-metal side part may be part of the vehicle-internal flange connection. The formed on the lower side wall of the inner sheet metal side part edge flange is in contrast part of the vehicle outer flange of the roof frame longitudinal member. Preferably, the edge flange formed on the upper side wall of the inner sheet metal side member may be provided with the material thickening, in particular on the side facing the shell interior edge flange side.
Die Materialverdickung kann bevorzugt durch einen Dreilagenaufbau realisiert sein, bei dem die beiden korrespondierenden Randflansche des inneren und äußeren Blech-Seitenteils sowie ein zusätzliches Blech-Verstärkungsteil unter Bildung der Flanschverbindung zusammengefügt sind. Das Blech-Verstärkungsteil kann dabei in Stoffschlussverbindung mit dem Randflansch des inneren Blech-Seitenteils gebracht sein, und zwar an seiner, dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Seite. The material thickening may preferably be realized by a three-layer construction in which the two corresponding edge flanges of the inner and outer sheet-metal side part and an additional sheet-metal reinforcement part are joined together to form the flange connection. The sheet-metal reinforcing member may be brought into material connection with the edge flange of the inner sheet metal side part, on its, the vehicle interior side facing.
Zumindest das innere Blech-Seitenteil kann in einem Warmumformprozess hergestellt werden, bei dem in einem ersten Teilschritt das noch unverformte innere Blech-Seitenteil zunächst erhitzt wird. Anschließend wird in einem zweiten Teilschritt das erhitzte innere Blech-Seitenteil in einer Tiefziehpresse warmumgeformt und gleichzeitig abgeschreckt. In einer ersten Ausführungsvariante kann das, die Materialverdickung bildende Blech-Verstärkungsteil bereits vor der Durchführung des Warmumformprozesses mit dem noch unverformten inneren Blech-Seitenteil verschweißt werden. Alternativ dazu kann das Blech-Verstärkungsteil auch nach dem Warmumformprozess mit dem inneren Blech-Seitenteil verbunden werden, und zwar insbesondere bevorzugt mittels eines Klebers.At least the inner sheet metal side part can be produced in a hot forming process, in which the still undeformed inner sheet metal side part is first heated in a first partial step. Subsequently, in a second sub-step heated inner sheet-metal side part hot-formed in a deep-drawing press and quenched at the same time. In a first embodiment variant, the sheet metal reinforcing part forming the material thickening can be welded to the still undeformed inner sheet metal side part before the hot forming process is carried out. Alternatively, the sheet metal reinforcing member may be connected to the inner sheet metal side member even after the hot forming process, and more preferably by means of an adhesive.
Die Dachreling kann in an sich bekannter Weise jeweils seitliche Längsstreben aufweisen, die mit front- und heckseitigen Stützfüßen an Befestigungsstellen des jeweiligen Dachrahmen-Längsträgers verschraubbar sind. Jede der Befestigungsstellen kann durch zwei in der Fahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandete Schraublöcher ausgeführt sein. Zur Reduzierung einer in einem Pfahl-Seitencrashfall auftretenden Rissgefahr kann jedes der beiden Schraublöcher von einem ringförmigen Verstärkungsabschnitt umzogen sein. Die beiden ringförmigen Verstärkungsabschnitte können jeweils einstückiges Bestandteil eines gemeinsamen Blech-Verstärkungsteils sein. The roof rails may each have in a conventional manner lateral longitudinal struts, which are screwed with front and rear side support feet to attachment points of the respective roof frame longitudinal member. Each of the attachment points can be embodied by two screw holes spaced apart from one another in the vehicle longitudinal direction. In order to reduce a risk of cracking occurring in a pile-side crash case, each of the two screw holes may be surrounded by an annular reinforcement section. The two annular reinforcement sections can each be an integral part of a common sheet metal reinforcement part.
In einer ersten Ausführungsform können die beiden ringförmigen Verstärkungsabschnitte mittels eines Verbindungsstegs ineinander übergehen. Der Verbindungssteg kann im Vergleich zu den ringförmigen Verstärkungsabschnitten in der Fahrzeugquerrichtung schmal ausgeführt sein, um den Kraftfluss-Querschnitt im Bereich zwischen den beiden Schraublöchern nicht zu stark zu erhöhen.In a first embodiment, the two annular reinforcing sections can merge into each other by means of a connecting web. The connecting web can be made narrow in comparison with the annular reinforcing sections in the vehicle transverse direction in order not to increase the force flow cross section in the region between the two screw holes too much.
Alternativ dazu kann das Blech-Verstärkungsteil zwischen den beiden ringförmigen Verstärkungsabschnitten eine Material-Ausnehmung aufweisen. Die Material-Ausnehmung kann in der Fahrzeuglängsrichtung betrachtet in Flucht zwischen den beiden Schraublöchern angeordnet sein. Auf diese Weise ist – im Unterschied zum obigen Ausführungsbeispiel – der tragende Kraftfluss-Querschnitt zwischen den beiden Schraublöchern nicht erhöht, wodurch insgesamt eine homogene Steifigkeit des inneren Blech-Seitenteils über die Fahrzeuglängsrichtung erzielt wird.Alternatively, the sheet reinforcing member between the two annular reinforcing portions may have a material recess. The material recess can be arranged in alignment in the vehicle longitudinal direction in alignment between the two screw holes. In this way - in contrast to the above embodiment - the load-bearing force flow cross section between the two screw holes is not increased, whereby a total of a homogeneous stiffness of the inner sheet metal side part over the vehicle longitudinal direction is achieved.
Wie oben erwähnt, kann das innere Blech-Seitenteil des Dachrahmen-Längsträgers ein Tiefziehteil sein. In der Einbaulage kann das innere Blech-Seitenteil einen in der Fahrzeugquerrichtung äußeren Schalenboden aufweisen, von dem in etwa horizontal ausgerichtete obere und untere Seitenwände nach fahrzeuginnen hochgezogen sind. Der an der oberen Seitenwand des inneren Blech-Seitenteils ausgebildete Randflansch ist Bestandteil der fahrzeuginneren Flanschverbindung des Dachrahmen-Längsträgers und mit dem Blech-Verstärkungsteil verstärkt. Zudem kann das Blech-Verstärkungsteil auf der, dem Schalen-Innenraum zugewandten Seite des inneren Blech-Seitenteils positioniert sein. In diesem Fall können sich beim Tiefziehvorgang im Bereich der Randkante des Blech-Verstärkungsteils Hinterschneidungen ergeben. Diese stehen einer definierten Formgebung entgegen. Zudem ist im Bereich solcher Hinterschneidungen ein unmittelbarer wärmeleitender Kontakt mit dem Pressenwerkzeug nicht gegeben, wodurch keine einwandfreie Härtung erfolgen kann.As mentioned above, the inner sheet metal side part of the roof frame side member may be a deep-drawn part. In the installation position, the inner sheet-metal side part may have a shell bottom which is outer in the vehicle transverse direction and from which upper and lower side walls, which are oriented approximately horizontally, are pulled up toward the vehicle interior. The formed on the upper side wall of the inner sheet metal side member edge flange is part of the vehicle inner flange of the roof frame longitudinal member and reinforced with the sheet metal reinforcement part. In addition, the sheet-metal reinforcement part may be positioned on the side of the inner sheet-metal side part facing the shell interior. In this case, undercuts may result in the deep drawing process in the region of the peripheral edge of the sheet metal reinforcing part. These are contrary to a defined shape. In addition, an immediate heat-conducting contact with the press tool is not given in the region of such undercuts, whereby no perfect curing can take place.
Vor diesem Hintergrund kann in einer weiteren Ausführungsvariante das Blech-Verstärkungsteil einen zusätzlichen Basisabschnitt aufweisen, der bis zum Schalenboden des inneren Blech-Seitenteils verlängert ist. Dadurch ist erreicht, dass die Randkante des Blech-Verstärkungsteils nicht mehr an einer Schalenseitenwand des inneren Blech-Verstärkungsteils positioniert ist, sondern am Schalenboden positioniert ist, wodurch die oben erwähnten Hinterschneidungen vermieden werden können.Against this background, in a further embodiment variant, the sheet-metal reinforcement part can have an additional base section, which is extended to the tray bottom of the inner sheet-metal side part. It is thereby achieved that the peripheral edge of the sheet metal reinforcing member is no longer positioned on a shell side wall of the inner sheet metal reinforcing member, but is positioned on the tray bottom, whereby the above-mentioned undercuts can be avoided.
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 the case of clear dependencies or incompatible alternatives.
Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.The invention and its advantageous embodiments and further developments and advantages thereof are explained in more detail below with reference to drawings.
Es zeigen:Show it:
In der
Wie aus der
Sowohl das äußere Seitenteil
Gemäß den
Gemäß den
In den Figuren ist das Blech-Verstärkungsteil
Bei einem Pfahl-Seitencrash FA bilden die inneren und äußeren Flanschverbindungen
In der
Nachfolgend wird anhand der
In der
Um diese Problematik zu vermeiden, weist das in den
Zudem weist in den
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: NEUBAUER LIEBL BIERSCHNEIDER MASSINGER, DE |
|
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |