DE102017005938B3 - Side skirts for a vehicle body - Google Patents
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Abstract
Seitenschweller (10, 10A, 10B, 10C) für eine Fahrzeugkarosserie, mit einem Mehrkammerprofil (12, 12A, 12B, 12C), welches ein Abstützstruktur (20) nahes Innenseitenteil (14) und ein Abstützstruktur (20) fernes Außenseitenteil (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Innenseitenteil (14) und dem Außenseitenteil (16) ein Deformationskörper (18, 18A, 18B, 18C) angeordnet ist, dessen Steifigkeit vom Innenseitenteil (14) in Richtung Außenseitenteil (16) zunimmt. Side skirts (10, 10A, 10B, 10C) for a vehicle body, having a multi-chamber profile (12, 12A, 12B, 12C), which has a support structure (20) near inner side part (14) and a support structure (20) far outer side part (16) , characterized in that between the inner side part (14) and the outer side part (16), a deformation body (18, 18 A, 18 B, 18 C) is arranged, the stiffness of the inner side part (14) towards the outer side part (16) increases.
Description
Die Erfindung betrifft einen Seitenschweller für eine Fahrzeugkarosserie gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1 sowie ein korrespondierendes Fahrzeug mit mindestens einem solchen Seitenschweller.The invention relates to a side skirts for a vehicle body according to the preamble of
Seitenschweller für Fahrzeugkarosserien sind in zahlreichen Variationen bekannt. An Fahrzeuge mit (teil-)elektrifiziertem Antrieb und Hochvoltspeichern mit Hochvoltbatteriezellen im Bodenbereich werden deutlich höhere Seitencrashanforderungen als an Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren gestellt. Fahrzeuge mit (teil-)elektrifiziertem Antrieb weisen im Falle von Seitencrashs durch ein höheres Fahrzeuggewicht auch ein höheres Crashgewicht und durch den Hochvoltspeicher im Bodenbereich geringere Deformationslängen für den Schutz der Hochvoltbatteriezellen auf. Daher muss mehr Energie auf kürzerem Weg abgebaut werden. Aus dem Stand der Technik bekannte Seitenschweller für eine Fahrzeugkarosserie weisen in der Regel ein Mehrkammerprofil auf, welches ein einer Abstützstruktur nahes Innenseitenteil und ein der Abstützstruktur fernes Außenseitenteil aufweisen. Die Abstützstruktur entspricht hierbei beispielsweise einer Bodenstruktur der Fahrzeugkarosserie. Zudem stellen aus dem Stand der Technik bekannte Schwellerstrukturen mechanisch entweder einen Biegebalken oder ein Zugband dar. Diese Funktionsweisen sind sehr ineffizient, um große Energiemengen auf sehr geringem Deformationsweg abzubauen.Side skirts for vehicle bodies are known in numerous variations. Vehicles with (partly) electrified propulsion and high-voltage accumulators with high-voltage battery cells in the floor area have significantly higher side-impact requirements than vehicles with combustion engines. Vehicles with (partially) electrified propulsion also have a higher crash weight in the case of side crashes due to a higher vehicle weight, and lower deformation lengths for the protection of the high-voltage battery cells due to the high-voltage accumulator in the floor area. Therefore, more energy needs to be dissipated in a shorter way. From the prior art known side skirts for a vehicle body generally have a multi-chamber profile, which have a supporting structure near an inner side part and a support structure far outer side part. In this case, the support structure corresponds, for example, to a floor structure of the vehicle body. In addition, sill structures known from the prior art mechanically constitute either a bending beam or a drawstring. These operations are very inefficient in reducing large amounts of energy in a very small amount of deformation.
Aus der
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Aus der
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Seitenschweller für eine Fahrzeugkarosserie sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Seitenschweller bereitzustellen, welcher im Falle eines Seitenaufpralls bei gleichzeitig geringem Gewicht mehr Energie auf einem kürzeren Deformationsweg abbaut.The invention is based on the object to provide a side skirts for a vehicle body and a vehicle with such a side skirt, which degrades in the event of a side impact with low weight more energy on a shorter deformation path.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Bereitstellung eines Seitenschwellers für eine Fahrzeugkarosserie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.According to the invention the object is achieved by providing a side skirts for a vehicle body with the features of
Um einen Seitenschweller für eine Fahrzeugkarosserie bereitzustellen, welcher im Falle eines Seitenaufpralls bei gleichzeitig geringem Gewicht mehr Energie auf einem kürzeren Deformationsweg abbaut, ist zwischen einem Innenseitenteil und einem Außenseitenteil des Seitenschwellers ein Deformationskörper angeordnet, dessen Steifigkeit vom Innenseitenteil in Richtung Außenseitenteil zunimmt. Dadurch ergibt sich ein Deformationskörper mit progressiver Steifigkeitsverteilung von innen nach außen und im Falle eines Seitenaufpralls eine Deformationsabfolge des Deformationskörpers, die von innen nach außen verläuft. Über die progressive Steifigkeitsverteilung kann das Deformationsverhalten des Deformationskörpers von innen nach außen vorgegeben werden. Dadurch kann insbesondere der Schutz eines im Bodenbereich des Fahrzeugs angeordneten Hochvoltspeichers verbessert werden. Grundsätzlich können Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Seitenschwellers unabhängig von der Antriebsart des Fahrzeugs eingesetzt werden und im Falle eines Seitencrash mehr Energie auf einem kürzeren Deformationsweg abbauen.In order to provide a side skirts for a vehicle body, which dissipates more energy in a shorter deformation in the event of a side impact at the same time low weight, a deformation body is arranged between an inner side part and an outer side part of the side sill whose stiffness increases from the inner side part towards the outer side part. This results in a deformation body with progressive stiffness distribution from the inside to the outside and in the case of a side impact, a deformation sequence of the deformation body, which extends from the inside to the outside. About the progressive stiffness distribution, the deformation behavior of the deformation body can be specified from the inside out. As a result, in particular the protection of a arranged in the bottom region of the vehicle High-voltage memory can be improved. In principle, embodiments of the side skirts according to the invention can be used regardless of the drive type of the vehicle and reduce in the event of a side crash more energy on a shorter deformation path.
Zudem wird ein Fahrzeug mit einer Bodenstruktur und mindestens einem solchen Seitenschweller vorgeschlagen.In addition, a vehicle with a floor structure and at least one such side skirts is proposed.
In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Seitenschwellers können das Innenseitenteil und das Außenseitenteil jeweils als harte Biegeträger mit hoher Steifigkeit ausgebildet werden. Dadurch ergibt sich mit dem zwischen den Seitenteilen angeordneten Deformationskörper ein Seitenschwelleraufbau mit drei Zonen mit einer hart-weich-hart Abfolge. Das bedeutet, dass der Seitenschweller außen und innen jeweils eine hohe Biegesteifigkeit aufweist und die Steifigkeit des dazwischenliegenden weicheren Deformationskörpers, von innen nach außen zunimmt. Somit weisen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Seitenschwellers ein als Lasteinleiter wirkendes Außenseitenteil, welcher über seine hohe Biegesteifigkeit die bei einem Seitencrash wirkende Kraft verteilt, so dass der Deformationskörper auf eine größere Breite beansprucht wird und mehr Crashenergie durch Deformation abbauen kann. Dadurch ergibt sich eine bessere Materialausnutzung des Deformationskörpers und eine Unterstützung der lastseitigen Biegesteifigkeit des Außenseitenteils durch die nach außen zunehmende Steifigkeit des Deformationskörpers. Das als Lastableiter wirkende Innenseitenteil kann über seine hohe Biegesteifigkeit die nicht durch Deformation des Deformationskörpers abgebaute Crashenergie über eine größere Breite in die Abstützstruktur ableiten. Vorzugsweise ist die Abstützstruktur durch Verstärkungsrippen so ausgeführt, dass sich eine homogene Abstützung in Fahrzeugquerrichtung über die gesamte Länge des Seitenschwellers ergibt.In an advantageous embodiment of the side skirts invention, the inner side part and the outer side part can each be designed as a hard bending beam with high rigidity. As a result, with the deformation body arranged between the side parts, a side sill structure with three zones with a hard-soft-hard sequence results. This means that the side sill each has a high flexural rigidity on the outside and on the inside, and the rigidity of the softer deformation body lying between them increases from the inside to the outside. Thus, embodiments of the side skirts according to the invention have an acting as a load diverter outer side part, which distributes the force acting in a side impact force on its high bending stiffness, so that the deformation body is subjected to a greater width and can reduce more crash energy by deformation. This results in a better material utilization of the deformation body and a support of the load-side flexural rigidity of the outer side part by the outwardly increasing stiffness of the deformation body. The inner side part, which acts as a load arrester, can divert the crash energy, which has not been reduced by deformation of the deformation body, over a greater width into the supporting structure via its high bending stiffness. Preferably, the support structure is designed by reinforcing ribs so that there is a homogeneous support in the vehicle transverse direction over the entire length of the side sill.
Durch diese Gestaltung des Seitenschwellers ergibt sich eine Reduzierung von Rohbau- bzw. Barrieren- bzw. Pfahlintrusionen bei einem Seitenaufprall und insbesondere bei einem Pfahlaufprall des Fahrzeugs, in welches ein solcher erfindungsgemäßer Seitenschweller verbaut ist. Dadurch ergibt sich ein verbesserter Schutz der Insassen des Fahrzeugs gegenüber Verletzungen. Zudem kann die Strukturintegrität der Bodenstruktur optimiert bzw. gewahrt werden, so dass der im Bereich der Bodenstruktur angeordnete Hochvoltspeicher im Falle eines Seitenaufpralls besser geschützt werden kann.This design of the side sill results in a reduction of shell or barrier or pile intrusions in a side impact and in particular in a pile impact of the vehicle, in which such inventive side skirts is installed. This results in an improved protection of the occupants of the vehicle against injuries. In addition, the structural integrity of the soil structure can be optimized or respected, so that the high-voltage storage arranged in the area of the soil structure can be better protected in the event of a side impact.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Seitenschwellers kann der Deformationskörper als in Fahrzeuglängsrichtung verlaufendes Mehrkammerprofil mit mehreren im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung verlaufenden ersten Versteifungsstegen und mehreren im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden zweiten Versteifungsstegen ausgeführt werden. Durch das in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Mehrkammerprofil werden auch die Crasheigenschaften des Fahrzeugs bei Frontalcrashs verbessert, die das Mehrkammerprofil die Steifigkeit des Seitenschwellers in Fahrzeuglängsrichtung erhöht. Hierbei können die zwischen den ersten und zweiten Versteifungsstegen ausgebildeten Kammern beispielsweise unterschiedliche Wandstärken und/oder unterschiedliche Größen aufweisen. Um die progressive Steifigkeitsverteilung des Deformationskörpers in Fahrzeugquerrichtung von innen nach außen umzusetzen, können die Wandstärken der Kammern vom Innenseitenteil in Richtung Außenseitenteil zunehmen, um die Steifigkeit des Deformationskörpers von innen nach außen zu erhöhen. Zusätzlich oder alternativ können die Größen der Kammern vom Innenseitenteil in Richtung Außenseitenteil abnehmen, um die Steifigkeit des Deformationskörpers von innen nach außen zu erhöhen. Außerdem kann ein Winkel zwischen den im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden zweiten Versteifungsstegen der einzelnen Kammern vom Innenseitenteil in Richtung Außenseitenteil abnehmen. So können die zweiten Versteifungsstege der einzelnen direkt an das Außenseitenteil angrenzenden Kammern vorzugsweise parallel zur Fahrzeugquerrichtung verlaufen und senkrecht zum Außenseitenteil stehen, um eine hohe Steifigkeit des Deformationskörpers in diesem Bereich zu realisieren. Das bedeutet, dass der Winkel zwischen diesen in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden zweiten Versteifungsstegen und der Fahrzeugquerrichtung einen Wert
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Seitenschwellers kann der Deformationskörper alternativ als Volumenkörper mit mehreren in Fahrzeuglängsrichtung und Fahrzeughochrichtung verlaufenden Schaumschichten ausgeführt werden. Hierbei können die Schaumschichten beispielsweise unterschiedliche Schichtdicken und/oder unterschiedliche Schaumdichten und/oder unterschiedliche Druckfestigkeiten aufweisen. Um die progressive Steifigkeitsverteilung des Deformationskörpers in Fahrzeugquerrichtung von innen nach außen umzusetzen, können die Schaumdichten und/oder Druckfestigkeiten der Schaumschichten vom Innenseitenteil in Richtung Außenseitenteil zunehmen. Zusätzlich oder alternativ können die Schichtdicken der Schaumschichten vom Innenseitenteil in Richtung Außenseitenteil abnehmen, um die Steifigkeit des Deformationskörpers von innen nach außen zu erhöhen.In a further advantageous embodiment of the side skirts according to the invention, the deformation body may alternatively be designed as a solid with a plurality of extending in the vehicle longitudinal direction and vehicle vertical direction foam layers. In this case, the foam layers may have, for example, different layer thicknesses and / or different foam densities and / or different compressive strengths. In order to convert the progressive stiffness distribution of the deformation body in the vehicle transverse direction from inside to outside, the foam densities and / or compressive strengths of the foam layers may increase from the inside part towards the outside part. Additionally or alternatively, the layer thicknesses of the foam layers may decrease from the inner side part towards the outer side part, in order to increase the rigidity of the deformation body from the inside to the outside.
Als weitere Alternative kann der Deformationskörper als in Fahrquerrichtung verlaufendes Mehrkammerprofil mit mehreren im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung verlaufenden ersten Versteifungsstegen und mehreren im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden zweiten Versteifungsstegen ausgeführt werden. Um die progressive Steifigkeitsverteilung des Deformationskörpers in Fahrzeugquerrichtung von innen nach außen umzusetzen, können die zwischen den ersten und zweiten Versteifungsstegen ausgebildeten Kammern vom Innenseitenteil in Richtung Außenseitenteil zunehmende Wandstärken aufweisen. Zudem können die Kammern beispielsweise als Waben und/oder U-Profile und/oder mit wellenförmigen Wänden ausgeführt werden. Des Weiteren kann ein Schrägbeschnitt des Mehrkammerprofils eine erste Kontaktfläche zum Innenseitenteil umsetzen, welche kleiner als eine zweite Kontaktfläche des Mehrkammerprofils zum Außenseitenteil ist. As a further alternative, the deformation body can be designed as a multi-chamber profile extending in the transverse direction with a plurality of first stiffening webs extending substantially in the vehicle vertical direction and a plurality of second stiffening webs extending substantially in the vehicle transverse direction. In order to implement the progressive stiffness distribution of the deformation body in the vehicle transverse direction from inside to outside, the chambers formed between the first and second reinforcing webs may have increasing wall thicknesses from the inside part towards the outside part. In addition, the chambers can be designed, for example, as honeycomb and / or U-profiles and / or with wave-shaped walls. Furthermore, an oblique trimming of the multi-chamber profile can implement a first contact surface to the inner side part, which is smaller than a second contact surface of the multi-chamber profile to the outer side part.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs kann ein im Bereich der Bodenstruktur angeordnetes Batteriegehäuse oder die Bodenstruktur selbst die Abstützstruktur für den mindestens einen Seitenschweller ausbilden. Bei einer Ausführung der Abstützstruktur als Batteriegehäuse, können Trennstege zwischen den einzelnen Hochvoltbatteriezellen als Verstärkungsstege bzw. Stützstege wirken.In a further advantageous embodiment of the vehicle according to the invention, a battery housing arranged in the region of the floor structure or the floor structure itself can form the supporting structure for the at least one side skirts. In one embodiment of the support structure as a battery housing, separating webs between the individual high-voltage battery cells can act as reinforcing webs or support webs.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen. Hierbei zeigt:
-
1 eine schematische Schnittdarstellung eines Fahrzeugausschnitts im Bereich eines Seitenschwellers mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Seitenschwellers für eine Fahrzeugkarosserie, -
2 eine schematische Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Seitenschwellers für eine Fahrzeugkarosserie aus1 mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines Deformationskörpers, -
3 eine schematische Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Seitenschwellers für eine Fahrzeugkarosserie aus1 mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines Deformationskörpers, -
4 eine schematische Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Seitenschwellers für eine Fahrzeugkarosserie aus1 mit einem dritten Ausführungsbeispiel eines Deformationskörpers, -
5 eine schematische perspektivische Darstellung des Deformationskörpers aus4 , -
6 eine schematische Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Seitenschwellers für eine Fahrzeugkarosserie aus3 nach einem seitlichen Pfahlcrash, und -
7 eine schematische Schnittdarstellung eines herkömmlichen Seitenschwellers für eine Fahrzeugkarosserie nach einem seitlichen Pfahlcrash.
-
1 1 is a schematic sectional view of a vehicle section in the region of a side sill with an exemplary embodiment of a side sill for a vehicle body according to the invention; -
2 a schematic sectional view of the side skirts of the invention for avehicle body 1 with a first embodiment of a deformation body, -
3 a schematic sectional view of the side skirts of the invention for avehicle body 1 with a second embodiment of a deformation body, -
4 a schematic sectional view of the side skirts of the invention for avehicle body 1 with a third embodiment of a deformation body, -
5 a schematic perspective view of the deformation ofbody 4 . -
6 a schematic sectional view of the side skirts of the invention for a vehicle body3 after a side pile crash, and -
7 a schematic sectional view of a conventional side skirts for a vehicle body after a lateral pile crash.
Wie aus
In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist der erfindungsgemäße Seitenschweller
Zudem sind das Innenseitenteil
Wie aus
Wie aus
Wie aus
Wie aus
Wie aus
Wie aus
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Seitenschwellerside skirts
- 22
- MehrkammerprofilMore chamber profile
- 44
- InnenseitenteilInside portion
- 88th
- Außenteilouter part
- 1010
- Seitenschwellerside skirts
- 12, 12A, 12B, 12C12, 12A, 12B, 12C
- MehrkammerprofilMore chamber profile
- 1414
- InnenseitenteilInside portion
- 1616
- AußenseitenteilOutside part
- 1818
- Deformationskörperdeformation body
- 18A18A
- Mehrkammerprofil in FahrzeuglängsrichtungMulti-chamber profile in the vehicle longitudinal direction
- 18B18B
- Volumenkörpersolids
- 18C18C
- Mehrkammerprofil in FahrzeugquerrichtungMulti-chamber profile in the vehicle transverse direction
- 18.1A, 18.1C18.1A, 18.1C
- vertikaler Versteifungsstegvertical stiffening bar
- 18.2A, 18.2C18.2A, 18.2C
- horizontaler Versteifungssteghorizontal stiffening bar
- 19A, 19C19A, 19C
- Kammerchamber
- 19B19B
- Schaumschichtfoam layer
- 2020
- Abstützstruktursupport structure
- 20A20A
- Batteriegehäusebattery case
- 20B20B
- Bodenstruktursoil structure
- PP
- Pfahlstake
- D1, D2D1, D2
- Deformationsverteilungdeformation distribution
- B1, B2B1, B2
- Breitewidth
- xx
- FahrzeuglängsrichtungVehicle longitudinal direction
- yy
- FahrzeugquerrichtungVehicle transverse direction
- zz
- FahrzeughochrichtungVehicle vertical direction
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-
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