DE102019120909B3 - Cross member arrangement - Google Patents
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Abstract
Querträgeranordnung zur Versteifung einer Kraftfahrzeugkarosserie, miteinem Querträger (12) zum Abtragen von Crashlasten,einem Zwischenstück (20) zur Befestigung des Querträgers (12) mit einer Stützsäule undeiner mit dem Querträger (12) und einer in Z-Richtung nach oben weisenden Oberseite (18) des Zwischenstücks (20) verbundenen Befestigungseinrichtung (16),wobei der Querträger (12) in Z-Richtung oberhalb des Zwischenstücks (20) mit der Befestigungseinrichtung (16) ist,dadurch gekennzeichnet, dassder Querträger (12) und das Zwischenstück (20) zumindest teilweise in einem gemeinsamen Höhenbereich angeordnet sind und der Querträger (12) in Z-Richtung unterhalb der Befestigungseinrichtung (16) mit dem Zwischenstück (20) verbunden ist.Cross member arrangement for stiffening a motor vehicle body, with a cross member (12) for transferring crash loads, an intermediate piece (20) for fastening the cross member (12) with a support column and one with the cross member (12) and an upper side (18) pointing upwards in the Z direction ) the fastening device (16) connected to the intermediate piece (20), the cross member (12) being in the Z direction above the intermediate piece (20) with the fastening device (16), characterized in that the cross member (12) and the intermediate piece (20) are arranged at least partially in a common height area and the cross member (12) is connected to the intermediate piece (20) in the Z direction below the fastening device (16).
Description
Die Erfindung betrifft eine Querträgeranordnung, mit deren Hilfe eine Kraftfahrzeugkarosserie versteift werden kann, um bei einem Unfall Fahrzeuginsassen zu schützen.The invention relates to a cross member arrangement with the aid of which a motor vehicle body can be stiffened in order to protect vehicle occupants in the event of an accident.
Aus
Aus
Es besteht ein ständiges Bedürfnis bei einer einfachen Montierbarkeit hohe Lasten in einer Kraftfahrzeugkarosserie abtragen zu können.There is a constant need to be able to transfer high loads in a motor vehicle body while being easy to assemble.
Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die bei einer einfachen Montierbarkeit eine Abtragung hoher Lasten in einer Kraftfahrzeugkarosserie ermöglichen.It is the object of the invention to identify measures which enable high loads to be transferred in a motor vehicle body while being easy to assemble.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Querträgeranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einer Querträgeranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 5. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.The object is achieved according to the invention by a cross member arrangement with the features of claim 1 and a cross member arrangement with the features of claim 5. Preferred embodiments of the invention are specified in the dependent claims and the following description, each of which individually or in combination represent an aspect of the invention can.
Erfindungsgemäß ist eine Querträgeranordnung zur Versteifung einer Kraftfahrzeugkarosserie vorgesehen mit einem Querträger zum Abtragen von Crashlasten, insbesondere Lasten in Y-Richtung und/oder Z-Richtung, einem Zwischenstück zur Befestigung des Querträgers mit einer Stützsäule, insbesondere B-Säule, und einer mit dem Querträger und einer in Z-Richtung nach oben weisenden Oberseite des Zwischenstücks verbundenen Befestigungseinrichtung, wobei der Querträger in Z-Richtung oberhalb des Zwischenstücks mit der Befestigungseinrichtung ist, wobei der Querträger und das Zwischenstück zumindest teilweise in einem gemeinsamen Höhenbereich angeordnet sind und der Querträger in Z-Richtung unterhalb der Befestigungseinrichtung mit dem Zwischenstück verbunden ist.According to the invention, a cross member arrangement for stiffening a motor vehicle body is provided with a cross member for transferring crash loads, in particular loads in the Y-direction and / or Z-direction, an intermediate piece for fastening the cross member to a support column, in particular a B-pillar, and one to the cross member and a fastening device connected to the top of the intermediate piece pointing upwards in the Z direction, the cross member being above the intermediate piece with the fastening device in the Z direction, the cross member and the intermediate piece being at least partially arranged in a common height range and the cross member in Z Direction below the fastening device is connected to the intermediate piece.
Der Querträger erstreckt sich soweit in Z-Richtung nach unten, dass der Querträger und das Zwischenstück zumindest teilweise in einem gemeinsamen Höhenbereich angeordnet sind. Im Vergleich zu einem Querträger, der vollständig oberhalb des Zwischenstücks ausgebildet ist, weist der Querträger eine deutlich erhöhte Erstreckung in Z-Richtung auf. Dies erhöhte das Flächenträgheitsmoment und dadurch die Torsionssteifigkeit um eine in Y-Richtung verlaufende Y-Achse und die Biegesteifigkeit gegen ein um eine in X-Richtung verlaufende X-Achse wirkendes Biegemoment, so dass der Querträger höhere Lasten ertragen kann. Aufgrund der hohen Biegesteifigkeit des Querträgers treten in der Befestigungseinrichtung geringere durch den Querträger eingeleitete Kippmomente auf.The cross member extends downward in the Z direction to such an extent that the cross member and the intermediate piece are at least partially arranged in a common height range. Compared to a cross member that is formed completely above the intermediate piece, the cross member has a significantly increased extent in the Z direction. This increased the geometrical moment of inertia and thus the torsional stiffness around a Y-axis running in the Y-direction and the bending stiffness against a bending moment acting around an X-axis running in the X-direction, so that the cross member can withstand higher loads. Because of the high flexural strength of the cross member, lower tilting moments introduced by the cross member occur in the fastening device.
Zudem kann der Querträger bei einem um die X-Achse wirkenden Biegemoment sich in Y-Richtung an dem Zwischenstück abstützen. Der Querträger kann sich sogar zwischen den an seinen Stirnseiten jeweils vorgesehenen Zwischenstücken verkeilen, so dass der Querträger mittelbar über die Zwischenstücke zwischen den in Y-Richtung einander gegenüberliegenden Stützsäulen, insbesondere B-Säulen, verklemmt werden kann. Die Steifigkeit kann dadurch erheblich erhöht sein, so dass deutlich höhere Aufprallkräfte aufgenommen und abgetragen werden können. Durch den in Z-Richtung besonders hohen Querträger ist bei einer einfachen Montierbarkeit eine Abtragung hoher Lasten in einer Kraftfahrzeugkarosserie ermöglicht.In addition, the cross member can be supported on the intermediate piece in the Y direction when there is a bending moment acting about the X axis. The crossbeam can even wedge itself between the intermediate pieces provided on its end faces, so that the crossbeam can be clamped indirectly via the intermediate pieces between the support columns, in particular B-columns, lying opposite one another in the Y direction. The rigidity can thereby be increased considerably, so that significantly higher impact forces can be absorbed and removed. Due to the particularly high cross member in the Z direction, it is possible to transfer high loads in a motor vehicle body while being easy to assemble.
Unter einer X-Richtung wird eine Koordinatenrichtung entlang einer Längsachse eines Kraftfahrzeugs verstanden, wenn die Querträgeranordnung in dem Kraftfahrzeug eingebaut ist. Die X-Richtung verläuft im Wesentlichen horizontal, wenn das Kraftfahrzeug auf einem ebenen horizontal verlaufenden Untergrund abgestellt ist. Unter einer Y-Richtung wird eine Koordinatenrichtung entlang einer Querachse eines Kraftfahrzeugs verstanden, wenn die Querträgeranordnung in dem Kraftfahrzeug eingebaut ist. Die Y-Richtung verläuft im Wesentlichen horizontal, wenn das Kraftfahrzeug auf einem ebenen horizontal verlaufenden Untergrund abgestellt ist. Unter einer Z-Richtung wird eine Koordinatenrichtung entlang einer Vertikalachse eines Kraftfahrzeugs verstanden, wenn die Querträgeranordnung in dem Kraftfahrzeug eingebaut ist. Die Z-Richtung verläuft im Wesentlichen vertikal, wenn das Kraftfahrzeug auf einem ebenen horizontal verlaufenden Untergrund abgestellt ist. Die X-Richtung, die Y-Richtung und die Z-Richtung sind zueinander orthogonal ausgerichtet.An X direction is understood to mean a coordinate direction along a longitudinal axis of a motor vehicle when the cross member arrangement is installed in the motor vehicle. The X direction runs essentially horizontally when the motor vehicle is parked on a flat, horizontally running surface. A Y-direction is understood to mean a coordinate direction along a transverse axis of a motor vehicle if the transverse support arrangement is in the motor vehicle is built in. The Y direction runs essentially horizontally when the motor vehicle is parked on a flat, horizontally running surface. A Z-direction is understood to mean a coordinate direction along a vertical axis of a motor vehicle when the cross member arrangement is installed in the motor vehicle. The Z direction runs essentially vertically when the motor vehicle is parked on a flat, horizontally extending surface. The X direction, the Y direction and the Z direction are aligned orthogonally to one another.
Da der Querträger nicht unmittelbar mit der Stützsäule, sondern mittelbar über das Zwischenstück und den Befestigungskörper mit der Stützsäule verbunden werden kann, ist es möglich einen durch Fertigungstoleranzen verursachten Versatz in Y-Richtung an der Befestigungsstelle mit dem Zwischenstück auszugleichen. Dies erleichtert es die Querträgeranordnung mit einem minimalen, insbesondere eliminierten, Spiel zwischen zwei in Y-Richtung einander gegenüberliegenden Stützsäulen zu verbauen und insbesondere mit Vorspannung in Y-Richtung zu verklemmen. Das Zwischenstück ist insbesondere in Leichtbauweise hergestellt. Das Zwischenstück kann als Mehrkammerprofil ausgestaltet sein, wobei insbesondere die Kammern des Zwischenstücks zu einem Großteil in Z-Richtung verlaufen. Das heißt, die Kammern des Zwischenstücks sind im Wesentlichen in Schwerkraftrichtung nach oben und nach unten geöffnet ausgeführt. Dies ermöglicht bei einem geringen Materialeinsatz eine hohe Festigkeit des Zwischenstücks, so dass entsprechend hohe Lasten abgetragen werden können. Das Zwischenstück kann über einen Befestigungskörper, an der jeweiligen Stützsäule abgestützt sein. Hierzu kann der Befestigungskörper flächig an der zugeordneten Stützsäule anliegen und mit der Stützsäule, insbesondere durch Verschrauben, befestigt sein. Der Befestigungskörper kann hierzu beispielsweise als Befestigungsflansch oder auch als Verdecklager ausgestaltet sein. Die Erstreckung des Befestigungskörpers entlang der im Wesentlichen in Z-Richtung verlaufenden Stützsäule kann hierbei größer als die Erstreckung des Zwischenstücks in Z-Richtung sein, so dass die in den Befestigungskörpers eingeleiteten abzutragenden Lasten über eine entsprechend große Fläche verteilt in die zugeordnete Stützsäule eingeleitet werden können.Since the cross member cannot be connected directly to the support column, but indirectly via the intermediate piece and the fastening body to the support column, it is possible to compensate for an offset in the Y direction at the fastening point with the intermediate piece caused by manufacturing tolerances. This makes it easier to install the cross member arrangement with a minimal, in particular eliminated, play between two support columns lying opposite one another in the Y direction and, in particular, to clamp it with prestress in the Y direction. The intermediate piece is especially made of a lightweight construction. The intermediate piece can be configured as a multi-chamber profile, with the chambers of the intermediate piece in particular running largely in the Z direction. That is to say, the chambers of the intermediate piece are designed to be essentially open upwards and downwards in the direction of gravity. This enables a high strength of the intermediate piece with a small use of material, so that correspondingly high loads can be carried. The intermediate piece can be supported on the respective support column via a fastening body. For this purpose, the fastening body can lie flat against the associated support column and be fastened to the support column, in particular by screwing. For this purpose, the fastening body can be designed, for example, as a fastening flange or also as a convertible top bearing. The extension of the fastening body along the support column running essentially in the Z direction can be greater than the extension of the intermediate piece in the Z direction, so that the loads to be transferred into the fastening body can be distributed over a correspondingly large area and introduced into the assigned support column .
Die Querträgeranordnung kann in einem als Coupe ausgestalteten Kraftfahrzeug zur Verbesserung des Seitenaufprallschutzes verbaut sein. Es ist auch möglich die Querträgeranordnung in einem Cabrio zu verbauen, insbesondere um als Überrollbügel Verletzungen von Fahrzeuginsassen bei einem Überschlag zu vermeiden. Wenn die Querträgeranordnung in einem als Coupe ausgestalteten Kraftfahrzeug verbaut werden soll, kann das Zwischenstück an derjenigen Stelle vorgesehen sein, an der bei einem als Cabrio ausgestalteten Kraftfahrzeug ein Verdecklager für ein einklappbares Verdeck vorgesehen wäre. Dies ermöglicht es für die Ausführungsvarianten Coupe und Cabrio eines Kraftfahrzeugmodells möglichst viele Gleichteile vorzusehen. Die Querträgeranordnung kann beispielsweise mit nur bis zur Brüstung reichenden Stützsäulen, insbesondere B-Säulen, verbunden sein. In der Cabrio-Variante können nach oben abstehende Bügel im einem Bereich hinter einem Sitzplatz des Fahrers und/oder Beifahrers mit dem Querträger verbunden sein, um bei einem Überschlag auftretende Lasten an den Querträger abstützen zu können. Der Querträger und/oder das Zwischenstück kann aus einem Stahl oder einem Aluminiummaterial, insbesondere durch Strangpressen oder Schmieden, kostengünstig hergestellt sein. Der Querträger kann mit der Befestigungseinrichtung insbesondere verschraubt sein. Vorzugsweise ist der Querträger an seinem jeweiligen Ende über nur genau ein Befestigungsmittel mit der Befestigungseinrichtung verbunden. Die Befestigungseinrichtung kann beispielsweise einen Toleranzausgleich in Y-Richtung realisieren. Vorzugsweise ist der Querträger an seinem jeweiligen Ende über nur genau ein Befestigungsmittel mit dem Zwischenstück verbunden, insbesondere verschraubt. Das jeweilige zur Verbindung mit der Befestigungseinrichtung beziehungsweise zur Verbindung mit dem Zwischenstück vorgesehene Befestigungsmittel ist insbesondere in X-Richtung ausgerichtet.The cross member arrangement can be installed in a motor vehicle designed as a coupe to improve the side impact protection. It is also possible to install the cross member arrangement in a convertible, in particular in order to avoid injuries to vehicle occupants in the event of a rollover as a roll bar. If the cross member arrangement is to be installed in a motor vehicle designed as a coupe, the intermediate piece can be provided at that point at which a convertible top bearing would be provided for a folding top in a motor vehicle designed as a convertible. This makes it possible to provide as many identical parts as possible for the coupe and convertible versions of a motor vehicle model. The cross member arrangement can, for example, be connected to support pillars, in particular B pillars, that extend only up to the parapet. In the convertible variant, upwardly protruding brackets can be connected to the cross member in an area behind a seat of the driver and / or front passenger in order to be able to support loads on the cross member in the event of a rollover. The cross member and / or the intermediate piece can be manufactured inexpensively from a steel or an aluminum material, in particular by extrusion or forging. The cross member can in particular be screwed to the fastening device. The cross member is preferably connected to the fastening device at its respective end via just one fastening means. The fastening device can, for example, realize tolerance compensation in the Y direction. The cross member is preferably connected, in particular screwed, to the intermediate piece at its respective end via just one fastening means. The respective fastening means provided for connection to the fastening device or for connection to the intermediate piece is aligned in particular in the X direction.
Die Befestigungseinrichtung kann als Blechfaltteil ausgestaltet sein, das kostengünstig durch Stanzen und Umformen aus einem Blech hergestellt sein kann. Die Befestigungseinrichtung kann beispielsweise als ein zur Stirnseite des Querträgers U-förmig geöffneter Trapez-Körper ausgestaltet sein, der den Querträger an seinen in X-Richtung weisenden Seiten umgreifen kann, um mit dem Querträger befestigt, insbesondere verschraubt, zu werden. Die Befestigungseinrichtung kann von ihren Seitenflächen umgebogene Befestigungsansätze aufweisen, die flächig auf dem Zwischenstück aufliegen können. Mit Hilfe von in Z-Richtung ausgerichteten Befestigungsmitteln können die Befestigungsansätze der Befestigungseinrichtung mit dem Zwischenstück befestigt, insbesondere verschraubt, werden. Insbesondere wenn ein in Z-Richtung von dem Querträger abstehender bogenförmiger Bügel vorgesehen ist, kann das nach außen weisende Endstück des Bügels in die Befestigungseinrichtung eintauchen, so dass dieses Endstück des Bügels an der Stirnseite des Querträgers entlang verlaufen kann. Das Endstück des Bügels kann ebenfalls mit der Befestigungseinrichtung befestigt, insbesondere verschweißt und/oder verschraubt sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Endstück des Bügels zumindest teilweise in Z-Richtung in das Zwischenstück eintauchen und eine zusätzliche Versteifung erreichen. Vorzugsweise kann sich das Endstück des Bügels an der unter dem Zwischenstück liegenden Rohbaustruktur abstützen.The fastening device can be designed as a folded sheet metal part, which can be manufactured inexpensively from sheet metal by punching and forming. The fastening device can be configured, for example, as a trapezoidal body open in a U-shape to the end face of the crossbeam, which can grip around the crossbeam on its sides pointing in the X direction in order to be fastened, in particular screwed, to the crossbeam. The fastening device can have fastening lugs which are bent over from their side surfaces and which can rest flat on the intermediate piece. With the aid of fastening means aligned in the Z direction, the fastening lugs of the fastening device can be fastened, in particular screwed, to the intermediate piece. In particular, if an arcuate bracket protruding from the cross member in the Z direction is provided, the outwardly facing end piece of the bracket can dip into the fastening device so that this end piece of the bracket can run along the end face of the cross member. The end piece of the bracket can also be fastened to the fastening device, in particular welded and / or screwed. Additionally or alternatively, the end piece of the bracket can at least partially dip into the intermediate piece in the Z direction and achieve additional stiffening. Preferably can the end piece of the bracket is supported on the shell structure below the intermediate piece.
Vorzugsweise weist der Querträger mindestens eine zumindest abschnittsweise in Y-Richtung verlaufende und in Z-Richtung oberhalb des Zwischenstücks angeordnete obere Hohlkammer zur Befestigung mit der Befestigungseinrichtung und/oder zur Befestigung mit einem in Z-Richtung abstehenden bogenförmigen Bügel auf. Insbesondere weist der Querträger mehrere obere Hohlkammern auf, die sich insbesondere in Z-Richtung über gemeinsamen Trennwände aneinander anschließen, wodurch die Torsionssteifigkeit und Biegesteifigkeit weiter erhöht werden kann. Beispielsweise kann eine ansonsten quadratische obere Hohlkammer durch zwei in Z-Richtung nachfolgende rechteckförmige obere Hohlkammern ersetzt sein. Die Höhe der mindestens einen oberen Hohlkammer in Z-Richtung ist insbesondere derart gewählt, dass ein in X-Richtung ausgerichtetes Befestigungsmittel über Befestigungsöffnungen an den in X-Richtung weisenden Seiten des Querträgers leicht durch genau eine obere Hohlkammer hindurchgeführt werden kann, um den Querträger mit der Befestigungseinrichtung zu verbinden. Die Höhe der mindestens einen oberen Hohlkammer in Z-Richtung ist beispielsweise etwas größer als ein Bolzendurchmesser einer entsprechenden Schraube, so dass die Befestigungsöffnungen außerhalb von in den Ecken der oberen Hohlkammer vorgesehenen Übergangsradien vorgesehen sein können.The cross member preferably has at least one upper hollow chamber running at least in sections in the Y direction and arranged in the Z direction above the intermediate piece for fastening with the fastening device and / or for fastening with an arcuate bracket protruding in the Z direction. In particular, the cross member has a plurality of upper hollow chambers which, in particular, adjoin one another in the Z direction via common partition walls, whereby the torsional stiffness and bending stiffness can be increased further. For example, an otherwise square upper hollow chamber can be replaced by two rectangular upper hollow chambers following in the Z direction. The height of the at least one upper hollow chamber in the Z direction is selected in particular such that a fastening means aligned in the X direction can easily be passed through exactly one upper hollow chamber via fastening openings on the sides of the cross member pointing in the X direction, in order to enclose the cross member with to connect the fastening device. The height of the at least one upper hollow chamber in the Z direction is, for example, somewhat greater than a bolt diameter of a corresponding screw, so that the fastening openings can be provided outside of transition radii provided in the corners of the upper hollow chamber.
Besonders bevorzugt weist der Querträger eine zumindest abschnittsweise in Y-Richtung verlaufende und in Z-Richtung auf einem gemeinsamen Höhenbereich mit dem Zwischenstück verlaufende untere Hohlkammer zur Befestigung mit dem Zwischenstück auf. Es ist auch möglich, dass der Querträger mehrere untere Hohlkammern aufweist, die sich insbesondere in Z-Richtung über gemeinsamen Trennwände aneinander anschließen, wodurch die Torsionssteifigkeit und Biegesteifigkeit weiter erhöht werden kann. Die Höhe der mindestens einen unteren Hohlkammer in Z-Richtung ist insbesondere derart gewählt, dass ein in X-Richtung ausgerichtetes Befestigungsmittel über Befestigungsöffnungen an den in X-Richtung weisenden Seiten des Querträgers leicht durch genau eine untere Hohlkammer hindurchgeführt werden kann, um den Querträger mit dem Zwischenstück zu verbinden. Die Höhe der mindestens einen unteren Hohlkammer in Z-Richtung ist beispielsweise etwas größer als ein Bolzendurchmesser einer entsprechenden Schraube, so dass die Befestigungsöffnungen außerhalb von in den Ecken der oberen Hohlkammer vorgesehenen Übergangsradien vorgesehen sein können.Particularly preferably, the cross member has a lower hollow chamber for fastening with the intermediate piece, which at least in sections runs in the Y direction and runs in the Z direction on a common height area with the intermediate piece. It is also possible for the cross member to have a plurality of lower hollow chambers which, in particular, adjoin one another in the Z direction via common partition walls, whereby the torsional rigidity and flexural rigidity can be increased further. The height of the at least one lower hollow chamber in the Z direction is selected in particular such that a fastening means oriented in the X direction can easily be passed through exactly one lower hollow chamber via fastening openings on the sides of the cross member pointing in the X direction, in order to enclose the cross member with to connect the intermediate piece. The height of the at least one lower hollow chamber in the Z direction is, for example, somewhat greater than a bolt diameter of a corresponding screw, so that the fastening openings can be provided outside of transition radii provided in the corners of the upper hollow chamber.
Insbesondere ist der Querträger zumindest in einem in Z-Richtung verlaufenden Teilbereich, insbesondere zur Verbindung der oberen Hohlkammer mit der unteren Hohlkammer, als plattenförmiger Verbindungssteg ausgestaltet. Der Querträger kann dadurch bei einem geringen Materialeinsatz eine hohe Steifigkeit erreichen. Insbesondere für eine hohe Biegesteifigkeit gegen ein um eine X-Achse wirkendes Biegemoment ist eine plattenförmige Ausgestaltung ausreichend, so dass die Erstreckung in X-Richtung gering gehalten werden kann. Vorzugsweise ist in einem Höhenbereich in Z-Richtung, in dem die Befestigung mit der Befestigungseinrichtung beziehungsweise mit dem Zwischenstück stattfindet, durch das Vorsehen einer sich in Y-Richtung erstreckenden Hohlkammer und/oder eine Erhöhung der Materialdicke, eine im Vergleich zu dem plattenförmigen Verbindungssteg deutlich größere Erstreckung in X-Richtung vorgesehen.In particular, the cross member is designed as a plate-shaped connecting web, at least in a sub-area running in the Z direction, in particular for connecting the upper hollow chamber to the lower hollow chamber. As a result, the cross member can achieve a high degree of rigidity with a small amount of material. In particular, for high flexural rigidity against a bending moment acting about an X axis, a plate-shaped configuration is sufficient, so that the extent in the X direction can be kept small. Preferably, in a height range in the Z direction in which the fastening with the fastening device or with the intermediate piece takes place, by providing a hollow chamber extending in the Y direction and / or increasing the material thickness, a clear comparison to the plate-shaped connecting web greater extension provided in the X direction.
In einer unabhängigen Erfindung ist eine Querträgeranordnung zur Versteifung einer Kraftfahrzeugkarosserie vorgesehen mit einem Querträger zum Abtragen von Crashlasten, insbesondere Lasten in Y-Richtung und/oder Z-Richtung, wobei der Querträger mindestens eine zumindest abschnittsweise in Y-Richtung verlaufende obere Hohlkammer zur Befestigung mit einer Befestigungseinrichtung und/oder zur Befestigung mit einem in Z-Richtung abstehenden bogenförmigen Bügel, eine, insbesondere genau eine, zumindest abschnittsweise in Y-Richtung verlaufende untere Hohlkammer zur Befestigung mit einem zur Befestigung mit einer Stützsäule, insbesondere B-Säule, vorgesehenen Zwischenstück aufweist, wobei die untere Hohlkammer und das Zwischenstück zumindest teilweise in einem gemeinsamen Höhenbereich angeordnet sind, und der Querträger zumindest in einem in Z-Richtung verlaufenden Teilbereich zur Verbindung der oberen Hohlkammer mit der unteren Hohlkammer als plattenförmiger Verbindungssteg ausgestaltet ist.In an independent invention, a crossbeam arrangement for stiffening a motor vehicle body is provided with a crossbeam for transferring crash loads, in particular loads in the Y-direction and / or Z-direction, the crossbeam having at least one upper hollow chamber running at least in sections in the Y-direction for attachment a fastening device and / or for fastening with an arcuate bracket protruding in the Z direction, one, in particular exactly one, at least partially extending in the Y direction lower hollow chamber for fastening with an intermediate piece intended for fastening with a support column, in particular B-column , wherein the lower hollow chamber and the intermediate piece are at least partially arranged in a common height area, and the cross member is designed as a plate-shaped connecting web at least in a partial area running in the Z direction to connect the upper hollow chamber to the lower hollow chamber .
Bei einem Crash können die Aufprallkräfte zunächst im oberen Bereich des Querträgers eingeleitet werden. Die mindestens eine obere Hohlkammer, wobei vorzugsweise mindestens zwei, mindestens drei oder mehr obere Hohlkammern vorgesehen sein können, kann in dieser Situation vergleichbar zu einer Crashbox plastisch deformiert werden, wodurch durch die hierzu erforderliche Formänderungsarbeit ein signifikanter Anteil der Aufprallenergie dissipert werden kann. Vorzugsweise ist die Erstreckung der oberen Hohlkammer in Z-Richtung kleiner als in X-Richtung, wobei insbesondere der plattenförmiger Verbindungssteg in X-Richtung im Wesentlichen mittig an der nach unten weisenden Unterseite der untersten oberen Hohlkammer angreift. Die Aufprallkräfte und der an dem Verbindungssteg abgestützte Anteil der Aufprallkräfte kann dadurch in X-Richtung im Wesentlichen mittig in die jeweilige obere Hohlkammer eingeleitet werden, wodurch die mindestens eine obere Hohlkammer definiert eingebeult und/oder eingeknickt werden kann. Dies führt dazu, dass bei einem Crash, insbesondere einem Überschlag, zunächst die oberen Hohlkammern deformiert werden, bevor, sofern überhaupt noch, die untere Hohlkammer deformiert wird. Dies führt zu einer besonders geringen Durchbiegung des Querträgers nach unten. Der Querträger kann am oberen Ende definiert deformiert eingebogen werden, jedoch kann ein Durchbiegen des Querträgers am unteren Bereich vermieden oder zumindest minimiert werden. Die Energieaufnahme und Dissipation der Aufprallenergie kann durch eine zu einem Großteil im oberen Bereich der oberen Hohlkammern stattfindenden interne Deformation des Querträgers erfolgen. Eine Momenteneinleitung der Aufprallkräfte an den Auflagern des Querträgers ist dadurch vermieden. Durch die bei einem Crash maßgeblich im oberen Bereich des in Z-Richtung besonders hohen Querträgers stattfindende Deformation ist ein Durchbiegen des Querträgers nach unten bei einem Crash vermieden, so dass bei einer einfachen Montierbarkeit eine Abtragung hoher Lasten in einer Kraftfahrzeugkarosserie ermöglicht ist. Die Querträgeranordnung kann im Übrigen wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein. Nachfolgend angeführte Ausgestaltungen der Querträgeranordnung sind für beide unabhängigen Erfindungen der Querträgeranordnung vorgesehen.In the event of a crash, the impact forces can initially be introduced in the upper area of the cross member. The at least one upper hollow chamber, whereby preferably at least two, at least three or more upper hollow chambers can be provided, can be plastically deformed in this situation, comparable to a crash box, as a result of which a significant proportion of the impact energy can be dissipated through the deformation work required for this. The extension of the upper hollow chamber in the Z direction is preferably smaller than in the X direction, with the plate-shaped connecting web in particular engaging in the X direction essentially centrally on the downwardly facing underside of the lowermost upper hollow chamber. The impact forces and the portion of the impact forces supported on the connecting web can thereby be introduced essentially centrally in the X direction into the respective upper hollow chamber, whereby the at least one upper hollow chamber is dented and / or in a defined manner can be buckled. This has the result that in the event of a crash, in particular a rollover, the upper hollow chambers are initially deformed before the lower hollow chamber is deformed, if at all. This leads to a particularly low downward deflection of the cross member. The cross member can be deformed in a defined manner at the upper end, but bending of the cross member at the lower area can be avoided or at least minimized. The energy absorption and dissipation of the impact energy can take place through an internal deformation of the cross member which takes place to a large extent in the upper area of the upper hollow chambers. This avoids momentum of the impact forces on the supports of the crossbeam. The deformation occurring in the upper area of the cross member, which is particularly high in the Z direction, prevents the cross member from bending downward in the event of a crash, so that high loads can be carried away in a motor vehicle body with simple assembly. The cross member arrangement can also be designed and developed as described above. The following embodiments of the cross member arrangement are provided for both independent inventions of the cross member arrangement.
In einer besonderen Ausprägung ist vorgesehen, dass ein Querschnittprofil des Querträgers in jeder Schnittebene entlang der Y-Richtung zumindest einen Teil des Zwischenstücks überdeckt. Die in Z-Richtung große Höhe des Querträgers ist dadurch nicht nur an den stirnseitigen Enden des Querträgers, sondern über die gesamte Erstreckung des Querträgers in Y-Richtung gegeben. Die Steifigkeit der Querträgers ist dadurch besonders hoch. Zudem ist es möglich weitere Bauteilkomponenten des Kraftfahrzeugs mit dem Querträger zu verbinden, ohne dass hierzu eine separate Befestigungskonsole erforderlich ist. Beispielsweise kann ein an einer Oberseite des Querträgers abgestütztes Endstück eines Bügels mit Hilfe von Laschen befestigt werden, die an der jeweiligen in X-Richtung weisenden Seite des Querträgers befestigt sind. Durch die große Höhe des Querträgers in Z-Richtung ist besonders viel Platz gegeben, um die Laschen mit dem Querträger zu befestigen, wobei die Laschen auch besonders weit unten mit dem Querträger befestigt werden können, beispielsweise wenn dies zur leichteren Montage beiträgt und/oder ein Anstoßen mit anderen Einbauten dadurch vermieden werden kann beziehungsweise eine bessere Krafteinleitung oder Momenteneinleitung durch den Bügel erfolgen kann. Die konstruktiven Freiheiten zur lagefesten Positionierung von anderen Bauteilkomponenten des Kraftfahrzeugs ist dadurch erhöht.In a particular embodiment, it is provided that a cross-sectional profile of the cross member covers at least part of the intermediate piece in each sectional plane along the Y direction. The high height of the cross member in the Z direction is therefore not only given at the front ends of the cross member, but over the entire extent of the cross member in the Y direction. The rigidity of the cross member is therefore particularly high. In addition, it is possible to connect further component components of the motor vehicle to the cross member without the need for a separate fastening bracket. For example, an end piece of a bracket supported on an upper side of the cross member can be fastened with the aid of tabs which are fastened to the respective side of the cross member pointing in the X direction. Due to the great height of the cross member in the Z direction, there is a particularly large amount of space to attach the straps to the cross member, whereby the straps can also be attached to the cross member particularly far below, for example if this contributes to easier assembly and / or a Bumping into other internals can thereby be avoided or a better introduction of force or moment introduction can take place through the bracket. The structural freedom for the fixed positioning of other component components of the motor vehicle is increased as a result.
In einer besonderen Ausprägung weist das Zwischenstück in Y-Richtung abstehende und in X-Richtung zueinander beabstandete Befestigungslaschen zur Befestigung mit dem Querträger auf. Die Befestigungslaschen können insbesondere an dem Querträger flächig anliegen und mit Hilfe eines in X-Richtung ausgerichteten Befestigungsmittel miteinander und mit dem Querträger verbunden werden. Insbesondere kann der Querträger zwischen den Befestigungslaschen verklemmt sein.In a particular embodiment, the intermediate piece has fastening tabs protruding in the Y direction and spaced apart from one another in the X direction for fastening to the cross member. The fastening tabs can, in particular, lie flat against the cross member and can be connected to one another and to the cross member with the aid of a fastening means oriented in the X direction. In particular, the cross member can be clamped between the fastening straps.
Besonders bevorzugt ist ein in Z-Richtung bogenförmig abstehender Bügel zur Aufnahme von Aufprallkräften vorgesehen, wobei ein erstes Endstück des Bügels an einer in Z-Richtung nach oben weisenden Oberfläche des Querträgers abgestützt ist und ein zweites Endstück des Bügels an einer in Y-Richtung weisenden Stirnseite des Querträgers entlang verläuft und mit der Befestigungseinrichtung verbunden ist. Die Querträgeranordnung kann dadurch als Überrollbügel, insbesondere für ein Cabrio, ausgestaltet sein. Bei einem Überschlag des Kraftfahrzeugs kann der Bügel auf einem Untergrund aufschlagen und die hierbei auftretenden Aufprallkräfte an den Querträger und/oder an das Zwischenstück abstützen. Hierbei kann sich der Bügel mit dem ersten Endstück an der Oberfläche des Querträgers und/oder mit dem zweiten Endstück an der Oberfläche des Zwischenstücks abstützen. Gegebenenfalls kann die Stirnseite des Querträgers an dem zum Zwischenstück geführten zweiten Endstück des Bügels in Y-Richtung anschlagen, wodurch eine zusätzliche Versteifung erreicht ist.Particularly preferably, a bow-shaped protruding bracket in the Z-direction is provided for absorbing impact forces, a first end piece of the bracket being supported on a surface of the cross member pointing upwards in the Z-direction and a second end piece of the bracket being supported on a surface of the bracket pointing in the Y-direction End face of the cross member runs along and is connected to the fastening device. The cross member arrangement can thereby be designed as a roll bar, in particular for a convertible. If the motor vehicle overturns, the bracket can hit a surface and support the impact forces occurring on the cross member and / or on the intermediate piece. Here, the bracket can be supported with the first end piece on the surface of the cross member and / or with the second end piece on the surface of the intermediate piece. If necessary, the end face of the cross member can strike the second end piece of the bracket, which is led to the intermediate piece, in the Y direction, whereby additional stiffening is achieved.
Insbesondere ist ein lastabtragendes Rohbauteil, insbesondere zum Abdecken einer Kraftfahrzeugbatterie, vorgesehen, wobei das Zwischenstück und/oder der Querträger auf dem Rohbauteil in Z-Richtung zum Abtragen eines Teils von Aufprallkräften abgestützt ist/sind. Das lastabtragende Rohbauteil kann beispielsweise Teil einer Verdeckablage, einer Motorglocke oder einer Batteriehaube sein. Das lastabtragende Rohbauteil kann als Strukturbauteil ausgestaltet sein, das zumindest in einem begrenzten Umfang Lasten, insbesondere Gewichtskräfte von anderen Kraftfahrzeugkomponenten, abtragen kann. Wenn bei einem Crash, insbesondere bei einem Überschlag, Aufprallkräfte von dem Querträger und von dem Zwischenstück abgetragen werden, kann der Querträger und/oder das Zwischenstück auch gegen das lastabtragende Rohbauteil zumindest mit einem Anteil in Z-Richtung drücken, wodurch zumindest ein Teil der Aufprallkräfte über des lastabtragende Rohbauteil abgestützt werden können. Der Querträger und/oder das Zwischenstück können hierzu auf dem lastabtragenden Rohbauteil aufliegen oder nach einer einen Zwischenraum überbrückenden elastischen Verformung an dem lastabtragenden Rohbauteil anschlagen.In particular, a load-bearing shell component is provided, in particular for covering a motor vehicle battery, the intermediate piece and / or the cross member being / are supported on the shell component in the Z direction in order to remove part of impact forces. The load-transferring shell component can, for example, be part of a convertible top shelf, an engine bell or a battery cover. The load-transferring shell component can be designed as a structural component that can transfer loads, in particular weight forces from other motor vehicle components, at least to a limited extent. If, in the event of a crash, in particular in the event of a rollover, impact forces are dissipated by the cross member and the intermediate piece, the cross member and / or the intermediate piece can also press against the load-bearing structural component at least with a portion in the Z direction, whereby at least a portion of the impact forces can be supported on the load-bearing shell. For this purpose, the cross member and / or the intermediate piece can rest on the load-bearing structural component or, after an elastic deformation bridging an intermediate space, can strike the load-bearing structural component.
Vorzugsweise liegt auf einer in Z-Richtung nach oben weisenden Oberfläche des Querträgers ein Fahrzeugverkleidungsteil auf. Das Fahrzeugverkleidungsteil kann beispielsweise ein Windschott aufnehmen. Die Erstreckung des Querträgers kann dadurch auch in Z-Richtung nach oben soweit maximiert sein, bis mit dem Fahrzeugverkleidungsteil ein anderes Bauteil in diesem Bereich vorgesehen ist. Die Steifigkeit des Querträgers kann dadurch besonders hoch sein. Gleichzeitig kann der Querträger das Fahrzeugverkleidungsteil abstützen und/oder eine Befestigungsmöglichkeit für das Fahrzeugverkleidungsteil bieten, so dass der Querträger weitere zusätzliche Funktionen zur Unterstützung des Fahrzeugverkleidungsteils übernehmen kann.Preferably lies on a surface of the cross member pointing upwards in the Z direction a vehicle trim part. The vehicle trim part can accommodate a wind blocker, for example. The extent of the cross member can thereby also be maximized upwards in the Z direction until another component is provided in this area with the vehicle trim part. The rigidity of the cross member can be particularly high as a result. At the same time, the cross member can support the vehicle cladding part and / or offer a fastening option for the vehicle cladding part, so that the cross member can take on further additional functions to support the vehicle cladding part.
Die Erfindung betrifft ferner eine Kraftfahrzeugkaroserie für ein Kraftfahrzeug, mit einem lastabtragenden Tragrahmen, mit dem Tragrahmen unmittelbar oder mittelbar verbundenen Stützsäulen und einer zwischen zwei in Y-Richtung einander gegenüberliegenden Stützsäulen, insbesondere B-Säulen, verbundenen Querträgeranordnung, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, insbesondere zur Ausbildung eines Überrollbügels, wobei die Querträgeranordnung über ein mit einem Längsträger des Tragrahmens befestigtes Rohbauteil in Z-Richtung zur Abtragung eines Teils von Aufprallkräften abgestützt ist. Durch den in Z-Richtung besonders hohen Querträger der Querträgeranordnung ist bei einer einfachen Montierbarkeit eine Abtragung hoher Lasten in der Kraftfahrzeugkarosserie ermöglicht.The invention also relates to a motor vehicle body for a motor vehicle, with a load-bearing support frame, support columns connected directly or indirectly to the support frame and a cross-member arrangement connected between two support columns opposite one another in the Y direction, in particular B-columns, which, as described above, extend and can be further developed, in particular for the formation of a roll bar, the cross member arrangement being supported in the Z direction by means of a shell component fastened to a longitudinal member of the support frame in order to dissipate part of the impact forces. The cross member of the cross member arrangement, which is particularly high in the Z direction, enables high loads to be transferred to the motor vehicle body while being easy to assemble.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
-
1 : eine schematische perspektivische Ansicht einer Hälfte einer Querträgeranordnung, -
2 : eine schematische Detailansicht der Querträgeranordnung aus1 , -
3 : eine schematische Schnittansicht der Querträgeranordnung aus2 und -
4 : eine schematische Schnittansicht eines Querträgers der Querträgeranordnung aus3 .
-
1 : a schematic perspective view of one half of a cross member arrangement, -
2 : a schematic detailed view of the cross member arrangement1 , -
3 : a schematic sectional view of the cross member assembly from2 and -
4th : a schematic sectional view of a cross member of the cross member arrangement from3 .
Die in
Unterhalb des Zwischenstücks
Zudem steht von dem Querträger
Wie in
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2019
- 2019-08-02 DE DE102019120909.9A patent/DE102019120909B3/en active Active
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