DE102019129013B4 - Body part having a frame structure with a first desired buckling point and a carbon structure with a second desired buckling point, motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Karosserieteil (1), insbesondere Karosserieteil eines Kraftfahrzeugs (100) vorgeschlagen, wobei das Karosserieteil (1) eine Rahmenstruktur (2), eine Carbonstruktur (3) und eine zwischen der Rahmenstruktur (2) und der Carbonstruktur (3) angeordnete Trägerstruktur (4) aufweist, wobei die Rahmenstruktur (2) eine erste Soll-Kickstelle (S1) aufweist, wobei die Carbonstruktur (3) eine zweite Soll-Knickstelle (S2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Soll-Knickstelle (S1) und die zweite Soll-Knickstelle (S2) bezogen auf eine Haupterstreckungsebene der Carbonstruktur (3) direkt übereinander angeordnet sind. Weiterhin wird ein Kraftfahrzeug (100) vorgeschlagen.A body part (1), in particular a body part of a motor vehicle (100), is proposed, the body part (1) having a frame structure (2), a carbon structure (3) and a support structure arranged between the frame structure (2) and the carbon structure (3). (4), wherein the frame structure (2) has a first target kink point (S1), wherein the carbon structure (3) has a second target kink point (S2), characterized in that the first target kink point (S1) and the second desired buckling point (S2) is arranged directly one above the other in relation to a main extension plane of the carbon structure (3). Furthermore, a motor vehicle (100) is proposed.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Karosserieteil, insbesondere ein Karosserieteil für Kraftfahrzeuge, aufweisend eine Rahmenstruktur, eine Carbonstruktur und eine zwischen der Rahmenstruktur und der Carbonstruktur angeordnete Trägerstruktur, wobei die Rahmenstruktur eine erste Soll-Kickstelle und die Carbonstruktur eine zweite Soll-Knickstelle aufweist.The present invention relates to a body part, in particular a body part for motor vehicles, having a frame structure, a carbon structure and a support structure arranged between the frame structure and the carbon structure, the frame structure having a first desired kink point and the carbon structure having a second desired kink point.
Carbon ist ein Werkstoff mit einer Vielzahl von positiven Eigenschaften. Bei der Herstellung von Kraftfahrzeugen ist er insbesondere wegen seines geringen Gewichtes gefragt. Durch den Einsatz von Carbon bei der Herstellung großer Kraftfahrzeugkomponenten lässt sich nicht unerheblich viel Gewicht sparen, was dem Kraftstoffverbrauch, der maximal möglichen Beschleunigung und dem Handling zu Gute kommt. Gerade bei hochperformanten Kraftfahrzeugen spielt der Einsatz von Carbonstrukturen eine immer größere Rolle. So werden beispielsweise Fahrzeugdächer, Türen, Klappen, Hauben, Schürzen oder Luftleitelemente teilweise oder sogar sollständig aus Carbon gefertigt.Carbon is a material with a multitude of positive properties. In the manufacture of motor vehicles, it is particularly in demand because of its low weight. By using carbon in the manufacture of large automotive components, a significant amount of weight can be saved, which benefits fuel consumption, maximum possible acceleration and handling. The use of carbon structures is playing an increasingly important role, especially in high-performance motor vehicles. For example, vehicle roofs, doors, flaps, hoods, aprons or air guide elements are partially or even entirely made of carbon.
Bei der Verwendung von Materialverbünden aus Carbon und einem anderen Material, wie beispielsweise einem Metall wie Stahl oder Aluminium, gibt es einige Dinge, die beachtet werden müssen. Vor dem Hintergrund eines steigenden Sicherheitsbedürfnisses im Straßenverkehr muss die Optimierung des Unfallverhaltens eines Kraftfahrzeugs ein wichtiger Punkt bei der Konstruktion des Kraftfahrzeugs sein. Eine Schwierigkeit stellt hier regelmäßig das unterschiedliche Verhalten von Metall und Carbon im Falle unfallartiger Belastungen dar.When using material composites made of carbon and another material, such as a metal like steel or aluminum, there are a few things that need to be considered. Against the background of an increasing need for safety in road traffic, the optimization of the accident behavior of a motor vehicle must be an important point in the design of the motor vehicle. The different behavior of metal and carbon in the event of accidental loads regularly poses a difficulty here.
Aus der Druckschrift
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Karosserieteil bereitzustellen, die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist, sondern ein optimiertes Deformationsverhalten im Falle eines Unfalls zeigt.It is therefore an object of the present invention to provide a body part that does not have the above-described disadvantages of the prior art, but instead exhibits optimized deformation behavior in the event of an accident.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Karosserieteil, insbesondere Karosserieteil eines Kraftfahrzeugs, wobei das Karosserieteil eine Rahmenstruktur, eine Carbonstruktur und eine zwischen der Rahmenstruktur und der Carbonstruktur angeordnete Trägerstruktur aufweist, wobei die Rahmenstruktur eine erste Soll-Kickstelle aufweist, wobei die Carbonstruktur eine zweite Soll-Knickstelle aufweist, wobei die erste Soll-Knickstelle und die zweite Soll-Knickstelle bezogen auf eine Haupterstreckungsebene der Carbonstruktur direkt übereinander angeordnet sind.This object is achieved by a body part, in particular a body part of a motor vehicle, the body part having a frame structure, a carbon structure and a support structure arranged between the frame structure and the carbon structure, the frame structure having a first desired kick point, the carbon structure having a second desired Has buckling point, wherein the first desired buckling point and the second desired buckling point are arranged directly one above the other in relation to a main extension plane of the carbon structure.
Das erfindungsgemäße Karosserieteil zeigt ein deutlich verbessertes Deformationsverhalten im Vergleich zu gattungsgemäßen Karosserieteilen aus dem Stand der Technik. Dadurch, dass die Carbonstruktur und die Rahmenstruktur übereinanderliegende Soll-Knickstellen aufweisen, ist das Deformationsverhalten sehr definiert und durch konstruktive Veränderungen präzise einstellbar. Eine Soll-Knickstelle im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein, vorzugsweise länglicher, Bereich einer Struktur, an welchem die Struktur bei einer auf die Struktur einwirkenden Kraft einknickt oder gefaltet wird. Mit anderen Worten ist eine Soll-Knickstelle eine absichtlich herbeigeführte strukturelle Schwachstelle der Struktur, an welcher die Struktur im Crashfall zuerst einknickt oder gefaltet wird. Denkbar ist, dass die Trägerstruktur und/oder die Rahmenstruktur aus einem Metall, vorzugsweise aus Aluminium und/oder Stahl, hergestellt sind.The body part according to the invention shows a significantly improved deformation behavior compared to generic body parts from the prior art. Due to the fact that the carbon structure and the frame structure have overlying predetermined kinks, the deformation behavior is very well defined and can be precisely adjusted through constructive changes. A predetermined buckling point within the meaning of the present invention is a preferably elongated area of a structure at which the structure buckles or is folded when a force acts on the structure. In other words, a target buckling point is an intentionally created structural weak point of the structure at which the structure first buckles or folds in the event of a crash. It is conceivable that the support structure and/or the frame structure are made of a metal, preferably aluminum and/or steel.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.Advantageous configurations and developments of the invention can be found in the subclaims and the description with reference to the drawings.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Carbonstruktur ein Carbondachmodul ist. Gerade im Falle eines seitlichen Aufpralls eines Objektes mit einem geringen Durchmesser, beim sogenannten Pfahlcrash, ist das Fahrzeugdach besonders wichtig für das definierte Abführen von Aufprallenergie. Ein Carbondachmodul im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Modul, durch welches das Dach des Kraftfahrzeuges entweder vollständig oder zumindest teilweise gebildet ist.According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the carbon structure is a carbon roof module. Especially in the case of a side impact with an object with a small diameter, in what is known as a pole crash, the vehicle roof is particularly important for the defined dissipation of impact energy. A carbon roof module within the meaning of the present invention is a module through which the roof of the motor vehicle is formed either completely or at least partially.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rahmenstruktur ein vorderer Dachrahmen ist. Der Dachrahmen muss bei einem Pfahlcrash ebenfalls besonders hohe Anforderungen an sein Deformationsverhalten erfüllten. Durch ein geschicktes Zusammenspiel einer gezielten Deformation des Carbondachmoduls und des vorderen Dachrahmens ist es möglich, die Aufprallenergie eines Pfahlcrashs geschickt abzuführen und damit die Insassen des Kraftfahrzeugs effektiv zu schützen.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the frame structure is a front roof frame. In the event of a pole crash, the roof frame must also meet particularly high demands on its deformation behavior. Through a clever interaction of a targeted deformation of the carbon roof module and the front roof frame, it is possible to reduce the impact energy of a pole crash cleverly dissipate and thus effectively protect the occupants of the motor vehicle.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Soll-Knickstelle eine Aussparung in der Carbonstruktur ist, wobei die Aussparung vorzugsweise eine bezogen auf die Haupterstreckungsebene der Carbonstruktur flächige Aussparung ist. Dies ermöglicht auf vorteilhaft einfache Weise die Herstellung eines Bereiches, der Carbonstruktur, welcher strukturell schwächer ist und daher eine definierte Stelle zum Einknicken oder Falten bietet. Denkbar ist, dass die Aussparung durch eine verringerte Wandstärke der Carbonstruktur gebildet ist. Denkbar ist beispielsweise, dass die Wandstärke der Carbonstruktur an der zweiten Soll-Knickstelle um 50% oder mehr verringert ist. Denkbar ist ferner, dass eine Haupterstreckungsrichtung der zweiten Soll-Knickstelle in Fahrzeuglängsrichtung angeordnet ist. Weiterhin ist denkbar, dass die Carbonstruktur eine weitere zweite Soll-Knickstelle aufweist, deren Haupterstreckungsebene vorzugsweise in Fahrzeugquerrichtung angeordnet ist. Denkbar ist, dass die weitere zweite Soll-Knickstelle eine weitere Aussparung in der Carbonstruktur ist, wobei die weitere Aussparung vorzugsweise eine bezogen auf die Haupterstreckungsebene der Carbonstruktur flächige weitere Aussparung ist. Denkbar ist, dass die weitere Aussparung durch eine verringerte Wandstärke der Carbonstruktur gebildet ist. Denkbar ist beispielsweise, dass die Wandstärke der Carbonstruktur an der weiteren zweiten Soll-Knickstelle um 50% oder mehr verringert ist. Denkbar ist ferner, dass die zweite Soll-Knickstelle und die weitere zweite Soll-Knickstelle einander kreuzend angeordnet sind.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the second predetermined buckling point is a cutout in the carbon structure, the cutout preferably being a flat cutout in relation to the main extension plane of the carbon structure. This makes it possible in an advantageously simple manner to produce an area of the carbon structure which is structurally weaker and therefore offers a defined point for buckling or folding. It is conceivable that the recess is formed by a reduced wall thickness of the carbon structure. It is conceivable, for example, that the wall thickness of the carbon structure is reduced by 50% or more at the second desired buckling point. It is also conceivable that a main extension direction of the second desired kink point is arranged in the longitudinal direction of the vehicle. Furthermore, it is conceivable that the carbon structure has a further second desired buckling point, the main plane of extension of which is preferably arranged in the transverse direction of the vehicle. It is conceivable that the further, second predetermined buckling point is a further cutout in the carbon structure, with the further cutout preferably being a further cutout which is flat in relation to the main extension plane of the carbon structure. It is conceivable that the further recess is formed by a reduced wall thickness of the carbon structure. It is conceivable, for example, that the wall thickness of the carbon structure is reduced by 50% or more at the other second desired buckling point. It is also conceivable that the second desired kink point and the further second desired kink point are arranged so that they cross one another.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aussparung bezogen auf die Haupterstreckungsebene der Carbonstruktur U-förmig, V-förmig oder I-förmig ist, wobei die Aussparung orthogonal zur Haupterstreckungsebene der Carbonstruktur vorzugsweise durchgängig ist. Dies ermöglicht auf vorteilhafte Weise eine gute Einflussnahme auf das Deformationsverhalten.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the cutout is U-shaped, V-shaped or I-shaped in relation to the main plane of extension of the carbon structure, the cutout being preferably continuous orthogonal to the main plane of extension of the carbon structure. This advantageously makes it possible to have a good influence on the deformation behavior.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Soll-Knickstelle durch eine verringerte Wandstärke der Rahmenstruktur gebildet ist und/oder dass die erste Soll-Knickstelle durch eine verminderte Ausbildung von einer oder mehreren stabilitätsfördernden geometrischen Strukturen gebildet ist. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung der ersten Soll-Knickstelle. Stabilitätsfördernde geometrische Strukturen im Sinne der vorliegenden Erfindung können beispielsweise Sicken und/oder aufgeschweißte und/oder angenietete Materialverstärkungen sein.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the first desired buckling point is formed by a reduced wall thickness of the frame structure and/or that the first desired buckling point is formed by a reduced formation of one or more stability-promoting geometric structures. This enables the first desired kink point to be produced in a simple manner. Stability-enhancing geometric structures within the meaning of the present invention can be beads and/or welded and/or riveted material reinforcements, for example.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rahmenstruktur mit der Trägerstruktur vernietet und/oder verschweißt und/oder verschraubt ist. Dies erlaubt eine stabile Verbindung von Rahmenstruktur und Trägerstruktur.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the frame structure is riveted and/or welded and/or screwed to the support structure. This allows a stable connection between the frame structure and the support structure.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Carbonstruktur mit der Trägerstruktur formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden ist, wobei die Carbonstruktur vorzugsweise in der Trägerstruktur eingeclipst ist und/oder mit der Trägerstruktur verschraubt ist und/oder mit der Trägerstruktur verklebt ist. Damit ist eine sichere Befestigung der Carbonstruktur gewährleistet. Denkbar ist, dass die Carbonstruktur mit einer Kleberaupe mit der Trägerstruktur verklebt ist.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the carbon structure is connected to the support structure in a form-fitting and/or force-fitting manner and/or with a material connection, the carbon structure preferably being clipped into the support structure and/or screwed to the support structure and/or to the Support structure is glued. This ensures that the carbon structure is securely fastened. It is conceivable that the carbon structure is glued to the support structure with a bead of adhesive.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Carbonstruktur mit der Rahmenstruktur formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden ist, wobei die Carbonstruktur vorzugsweise in der Rahmenstruktur eingeclipst ist und/oder mit der Rahmenstruktur verschraubt ist und/oder mit der Rahmenstruktur verklebt ist. Dies stellt auf vorteilhafte Weise einen Verbund aus den Komponenten Carbonstruktur, Trägerstruktur und Rahmenstruktur zur Verfügung, welcher zum einen stabil und haltbar und zum anderen mit geringem Aufwand herstellbar ist.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the carbon structure is connected to the frame structure in a form-fitting and/or force-fitting and/or material-locking manner, with the carbon structure preferably being clipped into the frame structure and/or screwed to the frame structure and/or to the frame structure is glued. This advantageously provides a combination of the components carbon structure, carrier structure and frame structure which is stable and durable and can be produced with little effort.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Trägerstruktur eine dritte Soll-Knickstelle aufweist, wobei die dritte Soll-Knickstelle und die zweite Soll-Knickstelle bezogen auf eine Haupterstreckungsebene der Carbonstruktur direkt übereinander angeordnet sind, wobei die dritte Soll-Knickstelle bevorzugt durch eine verringerte Wandstärke der Trägerstruktur gebildet ist und/oder wobei die dritte Soll-Knickstelle bevorzugt durch eine verminderte Ausbildung von einer oder mehreren stabilitätsfördernden geometrischen Strukturen gebildet ist. Dies verbessert weiterhin das Deformationsverhalten des Karosserieteils.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the support structure has a third desired kink point, the third desired kink point and the second desired kink point being arranged directly one above the other in relation to a main extension plane of the carbon structure, with the third desired kink point being preferred is formed by a reduced wall thickness of the support structure and/or wherein the third predetermined buckling point is preferably formed by a reduced formation of one or more stability-promoting geometric structures. This further improves the deformation behavior of the body part.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung zur Lösung der eingangs formulierten Aufgabe ist ein Kraftfahrzeug aufweisend ein erfindungsgemäßes Karosserieteil.A further object of the invention for solving the problem formulated at the outset is a motor vehicle having a body part according to the invention.
Alle zuvor im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Karosseriebauteil offenbarten Einzelheiten, Merkmale und Vorteile beziehen sich gleichfalls auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.All the details, features and advantages previously disclosed in connection with the body component according to the invention also relate to the motor vehicle according to the invention.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken.
-
1 (a) - (d) illustrieren schematisch ein Karosserieteil gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
2 illustriert schematisch ein Kraftfahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
1(a)-(d) 12 schematically illustrate a body part according to an exemplary embodiment of the present invention. -
2 FIG. 1 schematically illustrates a motor vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.
In
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Karosserieteilbody part
- 22
- Rahmenstrukturframe structure
- 2'2'
- stabilitätsfördernde geometrische Strukturstability-enhancing geometric structure
- 33
- Carbonstrukturcarbon structure
- 3'3'
- Aussparungrecess
- 44
- Trägerstruktursupport structure
- 100100
- Kraftfahrzeug motor vehicle
- S1S1
- erste Soll-Knickstellefirst desired kink point
- S2S2
- zweite Soll-Knickstellesecond target kink point
- AA
- Ausschnittcutout
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