DE102015215655B4

DE102015215655B4 - Fahrzeugkarosserie

Info

Publication number: DE102015215655B4
Application number: DE102015215655.9A
Authority: DE
Inventors: Nelli Belovizkij; Carsten Jatzen
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-08-17
Filing date: 2015-08-17
Publication date: 2022-06-09
Anticipated expiration: 2035-08-18
Also published as: DE102015215655A1

Abstract

Fahrzeugkarosserie mit einem als Hohlträger ausgebildeten Bodenschweller (1), der in der Fahrzeugquerrichtung (y) betrachtet ein inneres Schwellerteil (7) und ein äußeres Schwellerteil (9) aufweist, die an oberen und unteren Schweller-Randflanschen (11) unter Zwischenlage eines Stegblechteils (13) zu einer Flanschverbindung (12) zusammengefügt sind, das den Schweller-Hohlraum in der Fahrzeugquerrichtung (y) in zwei Schweller-Teilräume aufteilt, wobei das Stegblechteil (13) in der Fahrzeugquerrichtung (y) betrachtet beidseitig jeweils zumindest ein Profilteil (17, 19) aufweist, das in den jeweiligen Schweller-Teilraum in der Fahrzeugquerrichtung (y) einragt, wobei jedes Profilteil (17, 19) zumindest eine quer zum Stegblechteil (13) verlaufende Schottwand aufweist, und jedes Profilteil (17, 19) am Stegblechteil (13) befestigt ist und mit Abstand (a1) zur Schwellerinnen- und -außenwand (23, 25) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Stegblechteil (13) mit den daran angebundenen Profilteilen (17, 19) eine mehrteilig aufgebaute Schweißgruppe bildet, bei der das jeweilige Profilteil (17, 19) halbschalenförmig ausgebildet ist, und zwar mit einem der Schwellerinnen- und - außenwand (23, 25) zugewandten Schalenboden (21), von dem Seitenwände (27) hochgezogen sind, die als Schottwände am Stegblechteil (13) befestigt sind, und zur Befestigung am Stegblechteil (13) die in der Fahrzeuglängsrichtung (x) jeweils stirnseitigen vorderen und hinteren Schalen-Seitenwände (27) des halbschalenförmigen Profilteils (17, 19) mit abgewinkelten Befestigungslaschen (29) verlängert sind, die am Stegblechteil (13) punktverschweißt sind, und dass die anderen Seitenwände (27) ohne Befestigungslaschen (29) ausgeführt sind und in Stoßverbindung mit dem Stegblechteil (13) sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugkarosserie eines zweispurigen Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Eine solche Fahrzeugkarosserie weist in ihrer Seitenstruktur einen als Hohlträger ausgebildeten Bodenschweller auf, der bodenseitig den Türeinstiegsbereich begrenzt und sich zwischen den Karosserie-Säulen des Fahrzeugs erstreckt.
Aus der DE 195 28 874 C2 ist eine Fahrzeugkarosserie bekannt, dessen Bodenschweller in der Fahrzeugquerrichtung betrachtet ein inneres Schwellerteil und ein äußeres Schwellerteil aufweist, die an jeweils oberen und unteren Schweller-Randflanschen unter Zwischenlage eines in der Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Stegblechteils zusammengefügt sind. Das Stegblechteil wirkt im Seitencrashfall, insbesondere bei einem seitlichen Pfahlcrash, als eine Crashverstärkung, die im Seitencrashfall das Risiko eines Bauteilversagens für den Bodenschweller reduziert. Das Stegblechteil ist mit seinen oberen und unteren Randflanschen unter Bildung eines Dreilagenaufbaus zwischen den Randflanschen der Schwellerinnen- und - außenteile angeordnet und teilt den Schweller-Hohlraum, in der Fahrzeugquerrichtung betrachtet, in zwei Schweller-Teilräume auf.
Aus der DE 10 2011 051 622 A1 ist eine gattungsgemäße Fahrzeugkarosserie bekannt, bei der eine im Bodenschweller integrierte Crashverstärkung ein Stegblechteil aufweist, an dem in der Fahrzeugquerrichtung betrachtet beidseitig jeweils zumindest ein Profilteil befestigt ist. Gleiches trifft auch auf die DE 10 2006 001 061 A1 zu. Aus der DE 103 04 307 B4 , aus der DE 10 2013 009 915 A1 und aus der DE 600 06 010 T2 sind weitere Fahrzeugkarosseriestrukturen bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Fahrzeugkarosserie bereitzustellen, deren Bodenschweller im Vergleich zum Stand der Technik eine einfacher aufgebaute Crashverstärkung für den Seitencrashfall aufweist, die konstruktiv einfach an unterschiedliche Crashanforderungen anpassbar ist.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Das zwischen dem inneren und äußeren Schwellerteil angeordnete mittlere Stegblechteil weist in der Fahrzeugquerrichtung betrachtet beidseitig Profilteile auf, die in den jeweiligen Schweller-Teilraum in der Fahrzeugquerrichtung einragen.
Mittels der beiden am Stegblechteil positionierten Profilteile ergibt sich im Seitencrashfall ein zusätzlicher Lastpfad, über den Seitenkollisionskräfte von der Schwelleraußenwand bis zur Schwellerinnenwand geleitet werden, und zwar unter kräftemäßiger Entlastung der oberen und unteren Flanschverbindung des Bodenschwellers. Auf diese Weise wird im Seitenkollisionsfall, insbesondere bei einem seitlichen Pfahlcrash, speziell die obere Flanschverbindung des Bodenschwellers entlastet, wodurch die Gefahr eines Materialbruches reduziert wird, der ungünstig für das Crashverhalten des Bodenschwellers ist.
In einer technischen Umsetzung weist das Profilteil zumindest eine quer zum Stegblechteil verlaufende Schottwand auf. Die Schottwand ist am Stegblechteil punktverschweißt. Zudem ist im normalen Fahrbetrieb das jeweilige Profilteil mit geringfügigem Abstand zur Schwellerinnenwand und zur Schwelleraußenwand angeordnet sein.
Damit der von den Profilteilen bereitstellbare Lastpfad eine einwandfreie Kraftübertragung gewährleistet, sind die beidseitig des Stegblechteils angeordneten Schottwände bevorzugt in der Fahrzeugquerrichtung in Flucht angeordnet, so dass die Kollisionskräfte zuverlässig nach fahrzeuginnen bis zur Schwellerinnenwand geleitet werden.
Für eine zusätzliche Steigerung der Crashfestigkeit sind die Profilteile halbschalenförmig ausgebildet, und zwar mit einem der Schwellerinnenwand/Schwelleraußenwand zugewandten Schalenboden, von dem Schalen-Seitenwände hochgezogen sind. Die Schalen-Seitenwände können als Schottwände wirken und am inneren Stegblechteil des Bodenschwellers befestigt sein.
Die Crashfestigkeit kann außerdem dadurch erhöht werden, dass im Schalen-Innenraum der halbschalenförmigen Profilteile zusätzliche Schottwände eingebaut sind. Die zusätzlichen Schottwände können sowohl am jeweiligen Profilteil als auch am mittleren Stegblechteil angebunden sein und bevorzugt zueinander in der Fahrzeugquerrichtung in Flucht ausgerichtet sein.
Im Hinblick auf eine einfache Montage am Stegblechteil sind die Schalen-Seitenwände der halbschalenförmigen Profilteile seitlich nach außen mit abgewinkelten Befestigungslaschen verlängert, die am Stegblechteil durch Punktschweißung anbindbar sind. In einer Ausführungsvariante der Crashverstärkung können beiderseits des Stegblechteils jeweils zumindest zwei Profilteile angeordnet sein, die über einen Längsversatz voneinander beabstandet sind.
Das Stegblechteil kann zusammen mit den daran beidseitig angeordneten Profilteilen eine einteilige Vormontageeinheit bilden, die separat von der Fahrzeugkarosserie herstellbar ist. Die Vormontageeinheit kann beim Karosserie-Zusammenbau im Hohlraum des Bodenschwellers verbaut werden. Im Hinblick auf einen einfachen Anbau dieser Vormontageeinheit kann dessen Stegblechteil unter Bildung von Randflanschen die Profilteile in der Fahrzeughochrichtung mit einem Höhenversatz nach oben und nach unten überragen. Beim Zusammenbau der Fahrzeugkarosserie werden die Randflansche der Stegblechteile unter Bildung eines Dreilagenaufbaus zwischen den Randflanschen der inneren und äußeren Schwellerteile angeordnet und damit zum Beispiel punktverschweißt. Die Profilteile können dabei mit Abstand von den Flanschverbindungen des Bodenschwellers angeordnet sein.
Erfindungsgemäß bildet das Stegblechteil mit den daran angebundenen Profilteilen eine mehrteilig aufgebaute Crashverstärkung, die im Hinblick auf unterschiedliche Crashanforderungen einfach variierbar ist. Beispielhaft können Blechgüten und Blechstärken der Profilteile sowie des Stegblechteils unabhängig von der Umgebungsgeometrie variiert werden. Die Bauteile sind dabei in einer definierten Reihenfolge angeordnet, wodurch die Bauteile individuell in Materialstärke und Materialgüte auf die spezifischen Anforderungen des Fahrzeugs abgestimmt werden können.
Die Crashverstärkung kann eine Schweißgruppe bilden, die sich aus den Einzelkomponenten zusammensetzt, nämlich aus den Profilteilen, den Schottteilen sowie dem Stegblechteil (das heißt Zugband). In der erfindungsgemäßen Lösung sind zudem Wachslöcher beinhaltet, die in mehreren Bauteilen angeordnet sind, und zwar derart, dass eine Zugänglichkeit für Wachsdüsen von außen gewährleistet ist. Diese Wachslöcher sind mit den Wachslöchern im Stegblechteil bzw. im Fahrertürrahmen übereinstimmend angeordnet. Die als Schweißgruppe anfertigbare Vormontageeinheit wird im Fahrzeugaufbau gefügt, aber durch eine Strukturverklebung an die Plattform kraftschlüssig angebunden. Dazu ist konstruktiv ein definierter Montagespalt zwischen der Vormontageeinheit (Schweißgruppe) und den angrenzenden Teilen der Blattform einkonstruiert, der durch den Strukturklebstoff gefüllt wird.
Im Hinblick auf ein optimales Crashverhalten sind die Schottteile und Stegteile möglichst senkrecht zur Crashbelastungs-Richtung auszurichten. Zudem ist es bevorzugt, wenn die senkrecht stehenden Schottwände der Bauteile genau aufeinander ausgerichtet sind (das heißt in Flucht zueinander sind), um eine optimale Weiterteilung der Kräfte im Crashfall zu gewährleisten. Die Mindestzahl der senkrecht stehenden Schottwände liegt dabei bei zwei. Je nach Bedarf kann die Anzahl jedoch durch zusätzliche Schottteile erhöht sein, zum Beispiel auf vier Schottteile. Zudem können zusätzliche Schottteile mit zusätzlichen Stegteilen und Schottteilen an anderer Position kombiniert werden, zum Beispiel um das Fahrzeug an länderspezifische Crashanforderungen anzupassen.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht in der Kombinierbarkeit der Vormontageeinheit (das heißt die Schweißgruppe) mit einem Schottteil, das in einem Säulenfuß einer Karosseriesäule (B-Säule) angeordnet ist. Das im Säulenfuß angeordnete Schottteil bewirkt, dass die Vormontageeinheit (Schweißgruppe) im Crashfall an der vorgegebenen Position verbleibt und ein Verdrehen der Vormontageeinheit (Schweißgruppe) verhindert ist.
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.
Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen sowie deren Vorteile sind nachfolgend von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine Seitenansicht auf ein zweispuriges Kraftfahrzeug mit teilweisem Aufriss;
2 eine perspektivische Teilschnittdarstellung entlang der Schnittebene A-A aus der 1;
3 und 4 jeweils Schnittdarstellungen der als Crashverstärkung wirkenden Vormontageeinheit in Alleinstellung;
5 die Crashverstärkung in einer Explosionsdarstellung; und
6 in einer Ansicht entsprechend der 5 eine Crashverstärkung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

In der 1 ist ein Kraftfahrzeug gezeigt, dessen Rohbaukarosserie an einer Seitenwandbaugruppe im Bereich der Fahrgastzelle einen seitlichen Bodenschweller 1 aufweist. Der Bodenschweller 1 erstreckt sich in der Fahrzeuglängsrichtung x zwischen einer A-Säule 3 und einer B-Säule 5 und begrenzt zusammen mit den beiden Karosserie-Säulen 3, 5 einen Türeinstiegsbereich. In dem als Hohlträger ausgebildeten Bodenschweller 1 ist eine Crashverstärkung 15 angeordnet. An diese schließt sich in der Fahrzeuglängsrichtung x nach hinten ein Schottteil 14 an, das in einem Säulenfuß 16 der B-Säule 5 angeordnet ist. Das im Säulenfuß 16 angeordnete Schottteil 14 bewirkt in einem Seitencrashfall, dass sich die Crashverstärkung 15 nicht verdreht, sondern an der vorgegebenen Position verbleibt.
In der 2 ist der Bodenschweller 1 in einer Schnittdarstellung entlang der Schnittebene A-A aus der 1 gezeigt. Demzufolge weist der Bodenschweller 1 in der Fahrzeugquerrichtung y betrachtet ein inneres U-profilförmiges Schwellerteil 7 und ein äußeres U-profilförmiges Schwellerteil 9 auf. Die beiden Schwellerteile 7, 9 sind jeweils an oberen und unteren Schweller-Randflanschen (einheitlich mit der Bezugsziffer 11 versehen) zu Flanschverbindungen 12 zusammengefügt, und zwar unter Zwischenlage eines Stegblechteils 13, das Bestandteil der oben erwähnten Crashverstärkung 15 ist. In der, in der 2 gezeigten Zusammenbaulage sind die Profilteile 17, 19 mit in der Fahrzeughochrichtung x Abstand a₂ von den jeweiligen Schweller-Flanschverbindungen 12 angeordnet.
Der Aufbau und die Funktionsweise der Crashverstärkung 15 wird nachfolgend anhand der 2 bis 5 beschrieben: So weist die Crashverstärkung 15 gemäß den 1 bis 3 in der Fahrzeugquerrichtung y betrachtet jeweils beidseitig angeordnete halbschalenförmige Profilteile 17, 19 auf. Jedes der halbschalenförmigen Profilteile 17, 19 ist aus einem Schalenboden 21 aufgebaut, der einer Schwellerinnenwand 23 oder einer Schwelleraußenwand 25 zugewandt ist. Der Schalenboden 21 geht in davon hochgezogene Seitenwände 27 über. In der 2 sind die in der Fahrzeuglängsrichtung x jeweils stirnseitigen (das heißt vorderen und hinteren) Schweller-Seitenwände 27 mit Befestigungslaschen 29 verlängert, über die das Profilteil 17, 19 am mittleren Stegblechteil 13 punktverschweißt ist. Die anderen Schweller-Seitenwände 27 sind in der 2 oder 3 ohne Befestigungslaschen 29 ausgeführt und in Stoßverbindung mit dem Stegblechteil 13.
Die Schweller-Seitenwände 27 und der Schweller-Boden 21 des Profilteils 17, 19 begrenzt einen Schweller-Innenraum, in dem zwei zusätzliche Blechteile 31 als Schottwände eingebaut sind, und zwar jeweils in der Fahrzeuglängsrichtung x voneinander beabstandet. Die Schottteile 31 sind sowohl am mittleren Stegblechteil 13 als auch am jeweiligen Profilteil 17, 19 verschweißt.
Wie aus der 4 weiter hervorgeht, ist das Stegblechteil 13 unter Bildung von Randflanschen 33 mit einem Höhenversatz Δz nach oben und nach unten über die Profilteile 17, 19 hinaus verlängert. Beim Zusammenbau der Crashverstärkung 15 mit der Fahrzeugkarosserie werden die oben und unten vorragenden Stegblechteil-Randflansche 33 unter Bildung eines Dreilagenaufbaus zwischen den Randflanschen 11 der inneren und äußeren Schwellerteile 7, 9 angeordnet und damit punktverschweißt.
In der 3 oder 4 ist die Crashverstärkung 15 in Alleinstellung als eine noch nicht in der Fahrzeugkarosserie verbaute Vormontageeinheit V gezeigt, die als eine Schweißgruppe ausgeführt ist. Diese setzt sich aus Einzelkomponenten zusammen, wie es in der Explosionsdarstellung der 5 gezeigt ist. Demzufolge sind das Stegblechteil (bzw. Zugband) 13, die Profilteile 17, 19 sowie die Schotteile 31 als separate Bauteile ausgebildet. Diese können je nach Crashanforderungen bezüglich Materialauswahl, Bauteilgeometrie und Anbindungslage angepasst werden. Die Anbindung der Profilteile 17, 19 und der Schotteile 31 am Stegblechteil 13 erfolgt bevorzugt durch Schweißverbindungen.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die halbschalenförmigen Profilteile 17, 19 in einem fertigungstechnisch einfachen sowie kostengünstigen Faltprozess hergestellt. Alternativ dazu können die Profilteile 17, 19 auch in einem Tiefziehprozess hergestellt sein.
In der 6 ist in einer Ansicht entsprechend der 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Crashverstärkung 15 gezeigt. Demzufolge ist beiderseits des Stegblechteils 13 nicht jeweils nur ein Profilteil 17, 19 angeordnet, sondern sind vielmehr jeweils zwei Profilteile 17, 19 angeordnet. Die beiden Profilteile 17, 19 sind an der jeweiligen Stegblechteil-Seite über einen Längsversatz Δx voneinander beabstandet. Jedes der Profilteile 17, 19 ist in etwa topfförmig oder halbschalenförmig ausgeführt, und zwar ebenfalls mit einem Schalen-Boden 21, von dem hochgezogene Seitenwände 23 abragen, die im Zusammenbauzustand als Schottteile wirken.

Claims

Fahrzeugkarosserie mit einem als Hohlträger ausgebildeten Bodenschweller (1), der in der Fahrzeugquerrichtung (y) betrachtet ein inneres Schwellerteil (7) und ein äußeres Schwellerteil (9) aufweist, die an oberen und unteren Schweller-Randflanschen (11) unter Zwischenlage eines Stegblechteils (13) zu einer Flanschverbindung (12) zusammengefügt sind, das den Schweller-Hohlraum in der Fahrzeugquerrichtung (y) in zwei Schweller-Teilräume aufteilt, wobei das Stegblechteil (13) in der Fahrzeugquerrichtung (y) betrachtet beidseitig jeweils zumindest ein Profilteil (17, 19) aufweist, das in den jeweiligen Schweller-Teilraum in der Fahrzeugquerrichtung (y) einragt, wobei jedes Profilteil (17, 19) zumindest eine quer zum Stegblechteil (13) verlaufende Schottwand aufweist, und jedes Profilteil (17, 19) am Stegblechteil (13) befestigt ist und mit Abstand (a₁) zur Schwellerinnen- und -außenwand (23, 25) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Stegblechteil (13) mit den daran angebundenen Profilteilen (17, 19) eine mehrteilig aufgebaute Schweißgruppe bildet, bei der das jeweilige Profilteil (17, 19) halbschalenförmig ausgebildet ist, und zwar mit einem der Schwellerinnen- und - außenwand (23, 25) zugewandten Schalenboden (21), von dem Seitenwände (27) hochgezogen sind, die als Schottwände am Stegblechteil (13) befestigt sind, und zur Befestigung am Stegblechteil (13) die in der Fahrzeuglängsrichtung (x) jeweils stirnseitigen vorderen und hinteren Schalen-Seitenwände (27) des halbschalenförmigen Profilteils (17, 19) mit abgewinkelten Befestigungslaschen (29) verlängert sind, die am Stegblechteil (13) punktverschweißt sind, und dass die anderen Seitenwände (27) ohne Befestigungslaschen (29) ausgeführt sind und in Stoßverbindung mit dem Stegblechteil (13) sind.
Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beidseitig des Stegblechteils (13) angeordneten Schottwände in der Fahrzeugquerrichtung (y) in Flucht angeordnet sind.
Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalen-Innenraum der Profilteile (17, 19) durch zusätzliche Schottwände (31) unterteilt ist, und dass insbesondere die zusätzlichen Schottwände (31) sowohl am jeweiligen Profilteil (17, 19) als auch am Stegblechteil (13) angebunden sind und/oder zueinander in der Fahrzeugquerrichtung (y) in Flucht ausgerichtet sind.
Fahrzeugkarosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beiderseits des Stegblechteils (13) jeweils zumindest zwei Profilteile (17, 19) angeordnet sind, und dass die beiden Profilteile (17, 19) über einen Längsversatz (Δx) voneinander beabstandet sind.
Fahrzeugkarosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stegblechteil (13) zusammen mit den daran beidseitig angeordneten Profilteilen (17, 19) eine Vormontageeinheit (V) bildet, die im Hohlraum des Bodenschwellers (1) verbaubar ist.
Fahrzeugkarosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stegblechteil (13) unter Bildung von Randflanschen (33) die Profilteile (17, 19) in der Fahrzeughochrichtung (z) mit einem Höhenversatz (Δz) nach oben und nach unten überragt, und dass die Randflansche (33) des Stegblechteils (13) unter Bildung eines Dreilagenaufbaus zwischen den Randflanschen (11) der Schwellerinnen- und -außenteile (7, 9) angeordnet ist.
Fahrzeugkarosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (17, 19) in einem Tiefziehprozess oder in einem Faltprozess fertigbar ist, und/oder dass die Profilteile (17, 19) mit Abstand (a₂) in der Fahrzeughochrichtung (z) von den Flanschverbindungen (12) angeordnet sind.