DE102022203140A1

DE102022203140A1 - Arrangement of a reinforcing structure on a motor vehicle in the area of a connection point between a column formed from at least two shells and a vehicle cross member

Info

Publication number: DE102022203140A1
Application number: DE102022203140.7A
Authority: DE
Inventors: Eike Schuppert; Manuel Hentrich
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2022-03-30
Filing date: 2022-03-30
Publication date: 2023-10-05
Also published as: WO2023186395A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung einer Verstärkungsstruktur an einem Kraftfahrzeug (10) im Bereich einer Verbindungsstelle zwischen einer aus mindestens zwei Schalen gebildeten Säule, insbesondere einer A-Säule (14), und einem Fahrzeugquerträger (24), wobei die Verstärkungsstruktur (28) sowohl mit dem Fahrzeugquerträger (24) als auch mit der Säule verbunden ist, wobei die Verstärkungsstruktur (28) mindestens eine der Schalen derart durchragend angeordnet ist, dass sich die Verstärkungsstruktur (28) in Fahrzeugquerrichtung über eine mit den Schalen gebildete Stoßstelle (42) erstreckt.The invention relates to an arrangement of a reinforcing structure on a motor vehicle (10) in the area of a connection point between a pillar formed from at least two shells, in particular an A-pillar (14), and a vehicle cross member (24), wherein the reinforcing structure (28) with both is connected to the vehicle cross member (24) and to the column, the reinforcing structure (28) being arranged so that it protrudes through at least one of the shells in such a way that the reinforcing structure (28) extends in the transverse direction of the vehicle over a joint (42) formed with the shells.

Description

Die Erfindung betrifft die Anordnung einer Verstärkungsstruktur an einem Kraftfahrzeug im Bereich einer Verbindungsstelle zwischen einer zumindest teilweise in Fahrzeughochrichtung orientierten Säule eines Kraftfahrzeuges, die aus mindestens zwei Schalen gebildet ist, und einem sich überwiegend in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden, mit der Säule verbundenen Querträger, insbesondere einem Windlaufquerträger oder einem Stirnwandquerträger. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Verstärkungsstruktur, die im Bereich einer aus zwei oder mehr Schalen gebildeten A-Säule eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist, die sich zumindest teilweise in Hochrichtung erstreckt. Damit ist insbesondere die in Fahrzeuglängsrichtung eines Kraftfahrzeuges von vorne aus erste Säule eines Kraftfahrzeuges gemeint, welche sich üblicherweise von einem Seitenschweller aus säulenartig in Fahrzeughochrichtung bis zum Fahrzeugdach erstreckt. Im Bereich dieser A-Säule befindet sich in den meisten Fällen auch mindestens ein Türscharnier, ggf. in Verbindung mit einer Scharnierverstärkung, d.h. einer lokalen Aufdickung oder zusätzlichen Platte, die als Verstärkung für die Anordnung eines Türscharniers dient.The invention relates to the arrangement of a reinforcing structure on a motor vehicle in the area of a connection point between a pillar of a motor vehicle, which is at least partially oriented in the vertical direction of the vehicle and is formed from at least two shells, and a cross member which extends predominantly in the transverse direction of the vehicle and is connected to the pillar, in particular a cowl cross member or a bulkhead cross member. The invention relates in particular to a reinforcing structure which is arranged in the area of an A-pillar of a motor vehicle which is formed from two or more shells and which extends at least partially in the vertical direction. This refers in particular to the first pillar of a motor vehicle seen from the front in the longitudinal direction of the vehicle, which usually extends in a column-like manner from a side sill in the vertical direction of the vehicle to the vehicle roof. In most cases there is also at least one door hinge in the area of this A-pillar, possibly in conjunction with a hinge reinforcement, i.e. a local thickening or additional plate that serves as reinforcement for the arrangement of a door hinge.

Aus DE 100 39 653 A1 ist eine Verstärkungsstruktur eines Motorhaubenseitenteils eines Kraftfahrzeuges bekannt. In Verbindung mit dieser Verstärkungsstruktur ist ein Kraftfahrzeug mit einer als Frontsäule bezeichneten A-Säule offenbart, die aus einer Innenschale und einer Außenschale gebildet ist, welche als inneres Säulenpaneel und als äußeres Säulenpaneel bezeichnet werden. Die A-Säule ist mit einem Stirnwandquerträger verbunden, der als Motorhaubenpaneel bezeichnet ist, wobei das Motorhaubenpaneel aus einem vorderen Motorhaubenpaneel und einem hinteren Motorhaubenpaneel gebildet ist. Um die Verbindung zwischen dem Motorhaubenpaneel und der Frontsäule zu verstärken, ist zum einen ein winkelartiges Motorhaubenseitenpaneel mit dem hinteren Motorhaubenpaneel und dem inneren Säulenpaneel verbunden. Innerhalb der Frontsäule ist ferner ein Türgelenk-Verstärkungsträger angeordnet, welcher sowohl mit dem äußeren Säulenpaneel als auch mit dem inneren Säulenpaneel verbunden ist.Out of DE 100 39 653 A1 a reinforcing structure of a hood side part of a motor vehicle is known. In connection with this reinforcing structure, a motor vehicle is disclosed with an A-pillar, referred to as a front pillar, which is formed from an inner shell and an outer shell, which are referred to as an inner pillar panel and an outer pillar panel. The A-pillar is connected to a bulkhead cross member referred to as a hood panel, the hood panel being formed of a front hood panel and a rear hood panel. In order to strengthen the connection between the hood panel and the front pillar, an angle-like hood side panel is connected to the rear hood panel and the inner pillar panel. A door hinge reinforcement beam is also arranged within the front pillar and is connected to both the outer pillar panel and the inner pillar panel.

Aus US 6,250,710 B1 ist eine Fahrzeugvorderwagenstruktur eines Kraftfahrzeuges bekannt, die eine als „front pillar“ bezeichnete A-Säule und einen als „front panel“ bezeichneten Stirnwandquerträger aufweist, die miteinander verbunden sind. Eine als „reinforcement plate“ bezeichnete Verstärkungsstruktur in Form einer Verstärkungsplatte ist außenseitig mit der A-Säule und dem Stirnwandquerträger verbunden.Out of US 6,250,710 B1 a vehicle front structure of a motor vehicle is known, which has an A-pillar, referred to as a “front pillar”, and a bulkhead cross member, referred to as a “front panel”, which are connected to one another. A reinforcement structure in the form of a reinforcement plate known as a “reinforcement plate” is connected to the outside of the A-pillar and the firewall cross member.

Aus KR 2003-0090348 A ist ein Verstärkungselement bekannt, das im Bereich eines unteren Abschnitts eines Stirnwandquerträgers und einem an diesen angrenzenden Abschnitt einer A-Säule als Verstärkungsstruktur eine zweifach abgewinkelte Platte so angeordnet, dass der mittlere Abschnitt der Platte in einem Winkel von jeweils etwa 45 Grad zu dem Stirnwandquerträger und der A-Säule angeordnet ist. Dabei ist die Verstärkungsstruktur rückseitig des Stirnwandquerträgers angeordnet.Out of KR 2003-0090348 A a reinforcing element is known which, in the area of a lower section of a front wall cross member and a section of an A-pillar adjacent to it, is arranged as a reinforcing structure with a double-angled plate in such a way that the middle section of the plate is at an angle of approximately 45 degrees to the front wall cross member and the A-pillar is arranged. The reinforcing structure is arranged on the back of the front wall cross member.

Ein aus der Praxis bekanntes Problem, das in Verbindung mit aus zwei oder mehr Schalen gebildeten A-Säulen in Verbindung mit sogenannten „Small Overlap“-Belastungsfällen auftreten kann, ist ein während einer Krafteinwirkung auf die A-Säule in Fahrzeuglängsrichtung von vorne nach hinten Öffnen bzw. Auftrennen der beiden miteinander gefügten Schalen. Die aus den drei vorstehend genannten Dokumenten bekannten Anordnung von Verstärkungsstrukturen helfen nicht dabei, dieses Problem zu lösen.A problem known from practice that can occur in connection with A-pillars formed from two or more shells in connection with so-called “small overlap” load cases is that the A-pillar opens from front to back during a force action on the A-pillar in the longitudinal direction of the vehicle or separating the two shells joined together. The arrangement of reinforcing structures known from the three documents mentioned above does not help to solve this problem.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung einer Verstärkungsstruktur an einem Kraftfahrzeug im Bereich einer Verbindungsstelle zwischen einer aus mindestens zwei Schalen gebildeten Säule und einem Fahrzeugquerträger zur Verfügung zu stellen, mit welcher einem Öffnen bzw. Auftrennen der mindestens zwei Schalen bei „Small Overlap“-Belastungsfällen zumindest entgegengewirkt wird.The invention is based on the object of providing an arrangement of a reinforcing structure on a motor vehicle in the area of a connection point between a column formed from at least two shells and a vehicle cross member, with which the at least two shells can be opened or separated in the event of a "small overlap". - Stressful cases are at least counteracted.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind in Verbindung mit den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The problem is solved according to the invention with the features of claim 1. Further practical embodiments and advantages of the invention are described in connection with the dependent claims.

Eine erfindungsgemäße Anordnung einer Verstärkungsstruktur an einem Kraftfahrzeug ist im Bereich einer Verbindungsstelle zwischen einer aus mindestens zwei Schalen gebildeten Säule und einem Fahrzeugquerträger vorgesehen. Dabei ist die Verstärkungsstruktur sowohl mit dem Fahrzeugquerträger als auch mit der Säule verbunden. Ferner ist die Verstärkungsstruktur mindestens eine der Schalen derart durchragend angeordnet, dass sich die Verstärkungsstruktur in Fahrzeugquerrichtung über eine mit den Schalen gebildete Stoßstelle erstreckt. Dies hat den Vorteil, dass die Verstärkungsstruktur als zusätzliches Mittel eingesetzt wird, um die Stoßstelle vor einem Öffnen bzw. Auftrennen zu schützen. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die Verstärkungsstruktur bei der erfindungsgemäßen Anordnung als ein die Stoßstelle stützendes Glied angeordnet und schützt die Stoßstelle vor einem Öffnen bzw. Auftrennen.An arrangement according to the invention of a reinforcing structure on a motor vehicle is provided in the area of a connection point between a column formed from at least two shells and a vehicle cross member. The reinforcing structure is connected to both the vehicle cross member and the column. Furthermore, the reinforcing structure is arranged to project through at least one of the shells in such a way that the reinforcing structure extends in the transverse direction of the vehicle over a joint formed with the shells. This has the advantage that the reinforcing structure is used as an additional means to protect the joint from being opened or separated. In other words, in the arrangement according to the invention, the reinforcing structure is arranged as a member that supports the joint and protects the joint from being opened or separated.

Bei der genannten Stoßstelle handelt es sich insbesondere um einen sich in Fahrzeughochrichtung erstreckenden Verbindungsflansch, welcher durch aneinander Anliegen von zwei Flächen einer ersten Schale und einer zweiten Schale gebildet ist. Für die Wirkung der erfindungsgemäßen Anordnung ist es grundsätzlich unerheblich, ob die Stoßstelle unmittelbar vor oder hinter der Stoßstelle angeordnet ist. In diesem Zusammenhang wird insbesondere darauf verwiesen, dass die Wirkung auch eintritt, wenn sich die Verstärkungsstruktur in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet hinter der Stoßstelle befindet. Die Verstärkungsstruktur wirkt auch in diesem Fall als Bindeglied zwischen dem Fahrzeugquerträger und der mindestens einen Schale, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn bei einer Krafteinwirkung in Fahrzeuglängsrichtung von vorne nach hinten die Schale, an welcher die Verstärkungsstruktur befestigt ist, in Richtung des Fahrzeugquerträgers gezogen wird. Die Verstärkungsstruktur erfüllt dann die Wirkung eines Fangbandes. Dementsprechend ist die Verstärkungsstruktur vorzugsweise mit einer Außenschale der Säule des Kraftfahrzeuges verbunden, insbesondere mit der Außenschale eine A-Säule des Kraftfahrzeuges.The joint mentioned is in particular a connecting flange which extends in the vertical direction of the vehicle and is formed by two surfaces of a first shell and a second shell resting against one another. For the effect of the arrangement according to the invention, it is fundamentally irrelevant whether the joint is arranged directly in front of or behind the joint. In this context, it should be noted in particular that the effect also occurs when the reinforcing structure is located behind the joint when viewed in the longitudinal direction of the vehicle. In this case, too, the reinforcing structure acts as a link between the vehicle cross member and the at least one shell, which is particularly advantageous if, when a force is applied in the longitudinal direction of the vehicle from front to back, the shell to which the reinforcing structure is attached is pulled in the direction of the vehicle cross member . The reinforcing structure then acts as a tether. Accordingly, the reinforcing structure is preferably connected to an outer shell of the pillar of the motor vehicle, in particular to the outer shell of an A-pillar of the motor vehicle.

In einer praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung ist die Verstärkungsstruktur zumindest in einem mittleren, sich über die Stoßstelle erstreckenden Abschnitt plattenartig ausgebildet. Mit einer plattenartigen Ausbildung ist insbesondere gemeint, dass die Verstärkungsstruktur eine Dicke aufweist, welche erkennbar kleiner ist als die Länge und die Breite der Verstärkungsstruktur, insbesondere kleiner als 20 %, kleiner als 10 % oder kleiner als 5 % der kleinsten der beiden anderen Dimensionen Länge und Breite. Vorzugsweise ist die Verstärkungsstruktur insgesamt plattenartig ausgebildet, d. h. sie weist eine nur geringe Dicke im Vergleich zur Länge und zur Breite auf. Eine derartige Verstärkungsstruktur ist besonders einfach und kostengünstig herstellbar und zugleich dazu geeignet, bei einem Belastungsfall, wie er beispielsweise im Falle eines „Small Overlap“-Crashs auftritt, nach Art eines Fangbandes zu wirken.In a practical embodiment of an arrangement according to the invention, the reinforcing structure is designed like a plate at least in a central section that extends over the joint. By a plate-like design it is meant in particular that the reinforcing structure has a thickness which is noticeably smaller than the length and the width of the reinforcing structure, in particular less than 20%, less than 10% or less than 5% of the smallest of the other two dimensions of length and width. The reinforcing structure is preferably plate-like as a whole, i.e. H. it has only a small thickness compared to the length and width. Such a reinforcing structure can be produced particularly easily and inexpensively and at the same time is suitable for acting like a tether in the event of a load, such as occurs in the event of a “small overlap” crash.

In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung erstreckt sich die Verstärkungsstruktur überwiegend in Fahrzeugquerrichtung und in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung). Darüber hinaus ist die Verbindungsrichtung zu der Säule und/oder zu dem Fahrzeugquerträger in Fahrzeuglängsrichtung orientiert. Mit der Orientierung in Fahrzeuglängsrichtung ist gemeint, dass ein Verbindungsmittel in Fahrzeuglängsrichtung orientiert ist, beispielsweise indem eine Schraube mit ihrem Schraubenschaft in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet ist oder eine Schweißverbindung in Fahrzeuglängsrichtung erfolgt, indem die Eindringrichtung in das Material in Fahrzeuglängsrichtung orientiert ist. Eine derartige Orientierung hat insbesondere bei einer Belastung in Fahrzeuglängsrichtung, wie sie beispielsweise in einem „Small Overlap“-Belastungsfall auftritt, den Vorteil, dass die Belastung von der Verbindung zwischen der Verstärkungsstruktur und der Säule bzw. der Verstärkungsstruktur und dem Fahrzeugquerträger vorteilhaft aufgenommen werden kann, ohne dass die Verbindung versagt.In a further practical embodiment of an arrangement according to the invention, the reinforcing structure extends predominantly in the vehicle transverse direction and in the vehicle vertical direction (z-direction). In addition, the connection direction to the column and/or to the vehicle cross member is oriented in the longitudinal direction of the vehicle. By orientation in the longitudinal direction of the vehicle is meant that a connecting means is oriented in the longitudinal direction of the vehicle, for example by a screw being aligned with its screw shaft in the longitudinal direction of the vehicle or by a welding connection being made in the longitudinal direction of the vehicle by orienting the direction of penetration into the material in the longitudinal direction of the vehicle. Such an orientation has the advantage, particularly in the case of a load in the longitudinal direction of the vehicle, as occurs, for example, in a “small overlap” load case, that the load can be advantageously absorbed by the connection between the reinforcing structure and the column or the reinforcing structure and the vehicle cross member without the connection failing.

In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung ist innerhalb der Säule eine Scharnierverstärkung angeordnet, und die Verstärkungsstruktur ist in Fahrzeughochrichtung betrachtet zumindest teilweise auf der gleichen Höhe angeordnet wie die Scharnierverstärkung. Dies hat den Vorteil, dass die Verbindung zwischen der Verstärkungsstruktur und der Schale des Kraftfahrzeuges mit Hilfe der Scharnierverstärkung zusätzlich verbessert werden kann, insbesondere wenn die Scharnierverstärkung für die Verbindung zwischen der Verstärkungsstruktur und der Schale benutzt wird.In a further practical embodiment of an arrangement according to the invention, a hinge reinforcement is arranged within the column, and the reinforcement structure is at least partially arranged at the same height as the hinge reinforcement when viewed in the vertical direction of the vehicle. This has the advantage that the connection between the reinforcing structure and the shell of the motor vehicle can be additionally improved with the aid of the hinge reinforcement, especially if the hinge reinforcement is used for the connection between the reinforcing structure and the shell.

Das Vorstehende gilt insbesondere, wenn die Scharnierverstärkung ein sich in Fahrzeugquerrichtung zumindest über einen Großteil der Breite der Säule erschreckendes Element ist und/oder die Verstärkungsstruktur sandwichartig mit mindestens einer Schale der Säule und der Scharnierverstärkung angeordnet ist. Als besonders vorteilhaft hat es sich in diesem Zusammenhang erwiesen, wenn die Verstärkungsstruktur sandwichartig zwischen der mindestens einen Schale der Säule und der Scharnierverstärkung angeordnet ist, wobei es sich bei der mindestens einen Schale der Säule vorzugsweise um die Außenschale der Säule handelt.The foregoing applies in particular if the hinge reinforcement is an element that extends in the vehicle transverse direction at least over a large part of the width of the pillar and/or the reinforcement structure is sandwiched with at least one shell of the pillar and the hinge reinforcement. It has proven to be particularly advantageous in this context if the reinforcing structure is arranged sandwich-like between the at least one shell of the column and the hinge reinforcement, the at least one shell of the column preferably being the outer shell of the column.

Das Vorstehende lässt sich insbesondere dann vorteilhaft realisieren, wenn sich die Scharnierverstärkung in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet bis zu einem vorderen Ende eines durch die Schalen der Säule gebildeten Hohlraums erstreckt, insbesondere derart, dass eine vorderseitige, sich in Fahrzeugquerrichtung und in Fahrzeughochrichtung erstreckende Anlagefläche der Scharnierverstärkung parallel oder zumindest ungefähr parallel ausgerichtet ist zu einer korrespondierenden Anlagefläche der Verstärkungsstruktur und/oder einer korrespondierenden Anlagefläche einer Schale der Säule. Mit ungefähr parallel orientiert sind insbesondere Orientierungen gemeint, deren Winkel zueinander maximal 10° voneinander abweicht.The above can be implemented particularly advantageously if the hinge reinforcement, viewed in the vehicle's longitudinal direction, extends to a front end of a cavity formed by the shells of the column, in particular in such a way that a front-side contact surface of the hinge reinforcement, which extends in the vehicle's transverse direction and in the vehicle's vertical direction, is parallel or is aligned at least approximately parallel to a corresponding contact surface of the reinforcing structure and / or a corresponding contact surface of a shell of the column. By approximately parallel orientation is meant, in particular, orientations whose angles differ from each other by a maximum of 10°.

In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung ist die Verstärkungsstruktur fest mit einer Schale der Säule, insbesondere mit der Außenschale der Säule und/oder mit der Scharnierverstärkung verbunden. Mit einer derartigen festen Verbindung sind insbesondere stoffschlüssige, formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindungen gemeint, wobei formschlüssige und stoffschlüssige Verbindungen bevorzugt sind.In a further practical embodiment of an arrangement according to the invention, the reinforcing structure is firmly connected to a shell of the column, in particular to the outer shell of the column and/or to the hinge reinforcement. With such a firm connection In particular, this means cohesive, positive and/or non-positive connections, with positive and cohesive connections being preferred.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Verstärkungsstruktur mit zumindest einer Schraubverbindung und/oder zumindest einer Schweißverbindung mit dem Fahrzeugquerträger verbunden ist. Dabei hat es sich als in der Praxis besonders geeignet herausgestellt, wenn mindestens eine Schraubverbindung mit ein oder mehreren Schweißverbindungen kombiniert werden. In diesem Zusammenhang wird insbesondere auf Widerstandspunktschweißen verwiesen. Andere Schweißverfahren sind ebenfalls anwendbar.It is particularly preferred if the reinforcing structure is connected to the vehicle cross member with at least one screw connection and/or at least one welded connection. It has proven to be particularly suitable in practice if at least one screw connection is combined with one or more welded connections. In this context, reference is made in particular to resistance spot welding. Other welding processes are also applicable.

In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung ist die Verstärkungsstruktur mit zumindest einer Schraubverbindung und/oder mit zumindest einer Schweißverbindung mit einer Schale der Säule verbunden. Das Vorstehende gilt in diesem Zusammenhang entsprechend, wobei aufgrund der Zugänglichkeit für die Verbindung zwischen der Verstärkungsstruktur und der Schale der Säule Schweißverbindungen bevorzugt sind.In a further practical embodiment of an arrangement according to the invention, the reinforcing structure is connected to a shell of the column with at least one screw connection and/or with at least one welded connection. The above applies accordingly in this context, with welded connections being preferred due to the accessibility for the connection between the reinforcing structure and the shell of the column.

Die Erfindung wurde insbesondere für eine A-Säule eines Kraftfahrzeuges und den Verbindungsbereich zwischen der A-Säule und einem Fahrzeugquerträger in Form eines Stirnwandquerträgers gemacht. Insoweit wird auf eine in der Praxis besonders praktische Ausführungsform verwiesen, gemäß welcher die Säule eine A-Säule ist und die Verstärkungsstruktur in einem - in Fahrzeughochrichtung betrachtet - mittleren Bereich der A-Säule zwischen einem Seitenschweller im unteren Bereich eines Türausschnitts und einem oberen Dachabschnitt angeordnet ist und/oder gemäß welcher der Fahrzeugquerträger ein Stirnwandquerträger ist. Der genannte Verbindungsbereich zwischen einer A-Säule und einem Stirnwandquerträger eines Kraftfahrzeuges ist, insbesondere im Falle eines „Small Overlap“-Belastungsfalls, besonders beansprucht, und insoweit ist die Erfindung in diesem Bereich von besonders hohem Nutzen.The invention was made in particular for an A-pillar of a motor vehicle and the connection area between the A-pillar and a vehicle cross member in the form of a bulkhead cross member. In this respect, reference is made to an embodiment that is particularly practical in practice, according to which the pillar is an A-pillar and the reinforcing structure is arranged in a central region of the A-pillar - viewed in the vertical direction of the vehicle - between a side sill in the lower region of a door cutout and an upper roof section is and / or according to which the vehicle cross member is a bulkhead cross member. The connection area mentioned between an A-pillar and a firewall cross member of a motor vehicle is particularly stressed, especially in the case of a “small overlap” load, and to this extent the invention is of particularly great use in this area.

In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung erstreckt sich die Verstärkungsstruktur - in Fahrzeugquerrichtung betrachtet - mindestens über das Doppelte der Breite der Säule und/oder erstreckt sich die Verstärkungsstruktur von der Innenseite der Säule aus mindestens um die 1-fache Breite der Säule in Richtung Fahrzeugmitte. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird eine vorderseitige Stoßstelle der Schalen der Säule mit der Verstärkungsstruktur flächig in Fahrzeugquerrichtung überdeckt, wobei die Überdeckung vorderseitig oder rückseitig der Stoßstelle erfolgen kann. Durch die beidseitige Befestigung der Verstärkungsstruktur, insbesondere an dem Fahrzeugquerträger und an einer Schale der Säule, insbesondere einer Außenschale der A-Säule, wird die Stoßstelle so zusammengehalten und vor einem Öffnen bzw. Aufspreizen bei einem Frontcrash, insbesondere mit nur geringer Überdeckung, geschützt.In a further practical embodiment of an arrangement according to the invention, the reinforcing structure extends - viewed in the transverse direction of the vehicle - at least twice the width of the pillar and/or the reinforcing structure extends from the inside of the pillar at least 1 times the width of the pillar towards the center of the vehicle . In other words, a front-side joint of the shells of the pillar is covered flatly with the reinforcing structure in the transverse direction of the vehicle, whereby the covering can take place on the front or back of the joint. By fastening the reinforcing structure on both sides, in particular on the vehicle cross member and on a shell of the pillar, in particular an outer shell of the A-pillar, the joint is held together and protected from opening or spreading in the event of a front crash, in particular with only a small overlap.

Der Vollständigkeit halber wird darauf verwiesen, dass unter einem Fahrzeugquerträger im Sinne der Erfindung insbesondere solche Elemente gemeint sind, welche sich über einen Großteil der sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Breite des Kraftfahrzeuges erstrecken. In diesem Zusammenhang wird insbesondere auf solche Elemente verwiesen, welche sich von der - in Fahrzeugquerrichtung betrachtet - Fahrzeugmitte aus in beide Richtungen nach außen erstrecken und bis zu einer Säule des Fahrzeuges ragen. Insoweit wird auch darauf verwiesen, dass sich eine erfindungsgemäße Anordnung eines Kraftfahrzeuges vorzugsweise sowohl auf der linken als auch auf der rechten Fahrzeugseite an der gleichen Verstärkungsstruktur (jeweils außenseitig) realisiert ist.For the sake of completeness, it should be noted that a vehicle cross member in the sense of the invention refers in particular to those elements which extend over a large part of the width of the motor vehicle extending in the transverse direction of the vehicle. In this context, reference is made in particular to those elements which extend outwards in both directions from the center of the vehicle - viewed in the transverse direction of the vehicle - and protrude up to a pillar of the vehicle. In this respect, it is also pointed out that an arrangement of a motor vehicle according to the invention is preferably implemented on both the left and right side of the vehicle on the same reinforcing structure (each on the outside).

Weitere praktische Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 einen Teil einer Karosserie-Rohbaustruktur eines Kraftfahrzeuges in einer isometrischen Darstellung in einer Ansicht von schräg vorne,
2 eine Explosionsdarstellung der in 1 mit II gekennzeichneten Elemente in einer isometrischen Darstellung,
3 einen Ausschnitt des in 1 mit III gekennzeichneten Bereichs ohne die Längsträger-Außenschale,
4 eine Horizontalschnittdarstellung durch die Öffnung der Verstärkungsstruktur gemäß der Linie IV in 3,
5 eine vergrößerte Darstellung des in 4 mit V gekennzeichneten Bereichs und
6 eine Ansicht analog zu der Darstellung aus 3 mit einer schematischen Darstellung einer besonders geeigneten Schweißverbindung zwischen der Verstärkungsstruktur, der Scharnierverstärkung und einer Außenschale der A-Säule.

Further practical embodiments of the invention are described below in connection with the drawings. Show it:

1 a part of a body shell structure of a motor vehicle in an isometric representation in a view diagonally from the front,
2 an exploded view of the in 1 elements marked II in an isometric representation,
3 a section of the in 1 area marked III without the longitudinal beam outer shell,
4 a horizontal sectional view through the opening of the reinforcing structure according to line IV in 3 ,
5 an enlarged view of the in 4 area marked with V and
6 a view analogous to the illustration 3 with a schematic representation of a particularly suitable welded connection between the reinforcing structure, the hinge reinforcement and an outer shell of the A-pillar.

1 zeigt einen Teil einer Karosserie-Rohbaustruktur eines Kraftfahrzeuges 10 mit einem Seitenschwellerabschnitt 12, einer A-Säule 14, einer B-Säule 16, einer C-Säule 18, einem Dachabschnitt 20, die Längsträger-Außenschale 22 eines vorderen Längsträgers und einem Fahrzeugquerträger 24 in Form eines Stirnwandquerträgers 26. 1 shows a part of a body shell structure of a motor vehicle 10 with a side sill section 12, an A-pillar 14, a B-pillar 16, a C-pillar 18, a roof section 20, the side member outer shell 22 of a front side member and a vehicle cross member 24 in Shape of a front wall cross member 26.

Sowohl in 1 als auch in den weiteren Figuren ist mit x die Fahrzeuglängsrichtung nach vorne (x-Richtung), mit y die Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) und mit z die Fahrzeughochrichtung nach oben (z-Richtung) gekennzeichnet.As well in 1 as well as in the other figures, x denotes the vehicle's longitudinal direction forward (x-direction), y denotes the vehicle's transverse direction (y-direction), and z denotes the vehicle's vertical direction upwards (z-direction).

2 zeigt eine Explosionsdarstellung der in 1 mit II gekennzeichneten Elemente. Dadurch werden auch solche Elemente sichtbar, die in 1 vollständig oder teilweise verdeckt sind, insbesondere eine Verstärkungsstruktur 28, eine Innenschale 30, die aus zwei Teilschalen 32a, 32b gebildet ist, und eine Scharnierverstärkung 34. Die vorstehend genannten Elemente sind in 1 durch die in 2 ebenfalls dargestellte Außenschale 36 verdeckt. 2 shows an exploded view of the in 1 Elements marked II. This also makes those elements visible that are in 1 are completely or partially covered, in particular a reinforcing structure 28, an inner shell 30, which is formed from two partial shells 32a, 32b, and a hinge reinforcement 34. The above-mentioned elements are in 1 through the in 2 Outer shell 36, also shown, is covered.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Scharnierverstärkung 34 nach Art eines einseitig offenen Behälters mit Öffnung in Fahrzeugquerrichtung zur Fahrzeugmitte hin ausgestaltet (vgl. 2, 3 und 6). Das Gleiche gilt für die Außenschale 36. Die Innenschale 30 ist hingegen mit den Teilschalen 32a, 32b ist aus im Wesentlichen flächig gestalteten Blechen gebildet, welche gemeinsam mit der behälterartig ausgebildeten Außenschale 36 die als Hohlprofil gestaltete A-Säule 14 bilden. Vorderseitig an die A-Säule 14 schließt sich ein Längsträger an, welcher ähnlich gestaltet ist, und von welchem in 2 nur die Längsträger-Außenschale 22 dargestellt ist.In the exemplary embodiment shown, the hinge reinforcement 34 is designed in the manner of a container open on one side with an opening in the transverse direction of the vehicle towards the center of the vehicle (cf. 2 , 3 and 6 ). The same applies to the outer shell 36. The inner shell 30, on the other hand, is formed with the partial shells 32a, 32b from essentially flat sheets, which, together with the container-like outer shell 36, form the A-pillar 14 designed as a hollow profile. At the front of the A-pillar 14 there is a longitudinal member, which is designed similarly and from which in 2 only the longitudinal beam outer shell 22 is shown.

Wie in 4 gut erkennbar ist, sind die Innenschale 30 und die Außenschale 36 so geformt und miteinander gefügt, dass ein sich in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) und in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) erstreckender Hohlraum 38 mit einer Breite b_H gebildet ist. Die Innenschale 30 und die Außenschale 36 sind vorderseitig im Bereich eines Flansches 40 gefügt, der sich in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) nach vorne und in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) erstreckt. Dadurch ergibt sich eine Stoßstelle 42, die bei einer Belastung in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) von vorne nach hinten aufspreizen bzw. öffnen könnte. Dies gilt insbesondere für Belastungen gemäß dem Pfeil F, die überwiegend außenseitig im Bereich eines außenseitigen Längsträgers - insbesondere auch über dessen Längsträgeraußenschale 22 - in das Kraftfahrzeug eingeleitet werden, wie dies insbesondere bei „Small Overlap“-Belastungsfällen auftritt.As in 4 can be clearly seen, the inner shell 30 and the outer shell 36 are shaped and joined together in such a way that a cavity 38 with a width b _H is formed which extends in the vehicle transverse direction (y direction) and in the vehicle longitudinal direction (x direction). The inner shell 30 and the outer shell 36 are joined at the front in the area of a flange 40, which extends forward in the vehicle's longitudinal direction (x-direction) and in the vehicle's vertical direction (z-direction). This results in a joint 42, which could spread or open from front to back when subjected to a load in the longitudinal direction of the vehicle (x direction). This applies in particular to loads according to arrow F, which are predominantly introduced into the motor vehicle on the outside in the area of an outside longitudinal member - in particular also via its longitudinal member outer shell 22 - as occurs in particular in "small overlap" load cases.

Um ein derartiges Aufspreizen der Stoßstelle 42 zu verhindern, ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Verstärkungsstruktur 28 die Innenschale 30 derart durchragend angeordnet, dass sich die Verstärkungsstruktur 28 in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) über die Stoßstelle 42 erstreckt. Die Verstärkungsstruktur 28 ist seitens des Stirnwandquerträgers 26 zum einen mit einer Schraube 44 befestigt, die in 4 nur exemplarisch dargestellt ist. Dazu ist sowohl in der Verstärkungsstruktur 28 als auch in dem Stirnwandquerträger 26 eine Durchgangsöffnung 46 vorgesehen. In dem Bereich um die Durchgangsöffnung 46, wo die Verstärkungsstruktur 28 zur Anlage mit dem Stirnwandquerträger 26 gebracht ist, weist der Stirnwandquerträger in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine an die Anlagefläche der Verstärkungsstruktur 28 angepasste Anlagefläche auf, die in ihrer Größe und Neigung angepasst ist (vgl. 2 und 3). Dadurch ergibt sich eine intuitive Montage, und eine korrekte Vorpositionierung wird begünstigt.In order to prevent such a spreading of the joint 42, in the arrangement according to the invention, the reinforcing structure 28 is arranged to protrude through the inner shell 30 in such a way that the reinforcing structure 28 extends over the joint 42 in the transverse direction of the vehicle (y-direction). The reinforcing structure 28 is fastened on the end wall cross member 26 with a screw 44, which is in 4 is only shown as an example. For this purpose, a through opening 46 is provided both in the reinforcing structure 28 and in the end wall cross member 26. In the area around the through opening 46, where the reinforcing structure 28 is brought into contact with the end wall cross member 26, the end wall cross member in the exemplary embodiment shown has a contact surface adapted to the contact surface of the reinforcing structure 28, the size and inclination of which is adapted (cf. 2 and 3 ). This results in intuitive assembly and promotes correct pre-positioning.

Die Schraube 44 kann entweder in Form einer Fließbohrschraube unmittelbar in das Material des Stirnwandquerträgers 26 eingeschraubt sein. Alternativ kann zur Befestigung der Schraube 44 eine nicht dargestellte Mutter vorgesehen sein. Eine solche Mutter kann entweder an dem Stirnwandquerträger 26 vormontiert sein oder während der Montage auf die Schraube 44 aufgesetzt und festgezogen werden.The screw 44 can either be screwed directly into the material of the end wall cross member 26 in the form of a flow drilling screw. Alternatively, a nut (not shown) can be provided to fasten the screw 44. Such a nut can either be pre-assembled on the end wall cross member 26 or placed on the screw 44 and tightened during assembly.

In der gezeigten Ausführungsform gemäß 4 ist die Verstärkungsstruktur 28 zusätzlich mit Schweißverbindungen 48 sowohl gegenüber dem Stirnwandquerträger 26 als auch gegenüber der Außenschale 36 und der Scharnierverstärkung 34 fixiert. Dies ist insbesondere in den 4 und 5 zu erkennen.In the embodiment shown according to 4 the reinforcing structure 28 is additionally fixed with welded connections 48 both with respect to the end wall cross member 26 and with respect to the outer shell 36 and the hinge reinforcement 34. This is particularly the case 4 and 5 to recognize.

In 4 ist auch gut erkennbar, dass die Haupt-Erstreckungsrichtung der Verbindungsstruktur 28 im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) orientiert ist, während die Verbindungsrichtung in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) orientiert ist (vgl. Einführrichtung der Schraube 44 und Fügerichtung der Schweißverbindungen 48. Die sich in Haupt-Erstreckungsrichtung der Verbindungsstruktur 28 erstreckende Länge IV (vgl. 2) ist größer als das Doppelte der Breite b_H der Scharnierverstärkung 34 und auch größer als das Doppelte der sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Breite der A-Säule 14 in dem Höhenabschnitt, in welchem die Verbindungsstruktur 34 an der A-Säule 14 angeordnet ist.In 4 It is also clearly visible that the main extension direction of the connecting structure 28 is oriented essentially in the transverse direction of the vehicle (y-direction), while the connection direction is oriented in the longitudinal direction of the vehicle (x-direction) (cf. insertion direction of the screw 44 and joining direction of the welded connections 48. The length IV extending in the main extension direction of the connecting structure 28 (cf. 2 ) is greater than twice the width b _H of the hinge reinforcement 34 and also greater than twice the width of the A-pillar 14 extending in the transverse direction of the vehicle in the height section in which the connecting structure 34 is arranged on the A-pillar 14.

In der gezeigten Ausführungsform weist die Verstärkungsstruktur 28 im - in Fahrzeugquerrichtung betrachtet - mittleren Bereich eine bogenförmige Gestaltung mit einer Auswölbung 50 auf, wobei die Auswölbung 50 gegenüber den benachbarten äußeren Bereichen der Verstärkungsstruktur 28 in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) nach vorne orientiert ist.In the embodiment shown, the reinforcing structure 28 has an arcuate design with a bulge 50 in the middle region - viewed in the transverse direction of the vehicle, with the bulge 50 being oriented forward in the vehicle's longitudinal direction (x direction) relative to the adjacent outer regions of the reinforcing structure 28.

In 5 ist auch gut erkennbar, dass die Verstärkungsstruktur 28 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel sandwichartig zwischen der Außenschale 36 und der Scharnierverstärkung 34 angeordnet ist. Die mit den Schweißverbindungen 48 fest miteinander verbundenen Elemente weisen in dieser Ausführungsform parallel zueinander ausgerichtete Anlageflächen auf.In 5 It is also clearly visible that the reinforcing structure 28 in the exemplary embodiment shown is sandwiched between the outer shell 36 and the hinge reinforcement 34 is arranged. In this embodiment, the elements that are firmly connected to one another with the welded connections 48 have contact surfaces that are aligned parallel to one another.

4 zeigt eine besonders bevorzugte Verbindung zwischen der Verstärkungsstruktur 28 und der auch in 6 transparent dargestellten Außenschale 36 und der Scharnierverstärkung 34. In dieser Ausführungsform ist die maximale Anzahl der Schweißpunkte 48 bei Einhaltung von schweißtechnisch einzuhaltenden Minimalabständen realisiert. 4 shows a particularly preferred connection between the reinforcing structure 28 and the one also in 6 transparently shown outer shell 36 and the hinge reinforcement 34. In this embodiment, the maximum number of welding points 48 is realized while maintaining the minimum distances to be maintained in terms of welding technology.

Wie aus 3 gut ersichtlich ist, ist die Verstärkungsstruktur 28 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel auf der gleichen Höhe angeordnet wie die Scharnierverstärkung 34, so dass die Verstärkungsstruktur 28 sowohl mit der Scharnierverstärkung 34 als auch mit der Außenschale 36 verbindbar ist. Der Höhenabschnitt ist in 3 mit der oberen gestrichelten Linien 52a und der unteren gestrichelten Linie 52b gekennzeichnet. Damit wird ein Abreißen der Verstärkungsstruktur 28 auch dann vermieden, wenn sehr große Kräfte außermittig auf das Kraftfahrzeug einwirken, wie dies insbesondere bei „Small Overlap“-Belastungsfällen der Fall ist.How out 3 As can be clearly seen, the reinforcing structure 28 in the exemplary embodiment shown is arranged at the same height as the hinge reinforcement 34, so that the reinforcing structure 28 can be connected to both the hinge reinforcement 34 and the outer shell 36. The elevation section is in 3 marked with the upper dashed line 52a and the lower dashed line 52b. This prevents the reinforcing structure 28 from tearing off even if very large forces act off-center on the motor vehicle, as is the case in particular in “small overlap” load cases.

Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.The features of the invention disclosed in the present description, in the drawings and in the claims can be essential for the implementation of the invention in its various embodiments, both individually and in any combination. The invention can be varied within the scope of the claims and taking into account the knowledge of the responsible person skilled in the art.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010: Kraftfahrzeugmotor vehicle
1212: SeitenschwellerabschnittSide sill section
1414: A-SäuleA-pillar
1616: B-SäuleB-pillar
1818: C-SäuleC-pillar
2020: DachabschnittRoof section
2222: Längsträger-AußenschaleLongitudinal beam outer shell
2424: FahrzeugquerträgerVehicle cross member
2626: StirnwandquerträgerFront wall cross member
2828: VerstärkungsstrukturReinforcement structure
3030: InnenschaleInner shell
32a32a: TeilschalePartial shell
32b32b: TeilschalePartial shell
3434: ScharnierverstärkungHinge reinforcement
3636: AußenschaleOuter shell
3838: Hohlraumcavity
4040: Flanschflange
4242: Stoßstellejoint
4444: Schraubescrew
4646: DurchgangsöffnungPassage opening
4848: SchweißverbindungWelded connection
5050: AuswölbungBulging
52a52a: obere gestrichelte Linieupper dashed line
52b52b: untere gestrichelte Linie lower dashed line
bHbra: Breite des HohlraumsWidth of the cavity
IVIV: Länge der VerstärkungsstrukturLength of the reinforcing structure
FF: PfeilArrow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10039653 A1 [0002]
US 6250710 B1 [0003]
KR 20030090348 A [0004]

Claims

Arrangement of a reinforcing structure on a motor vehicle (10) in the area of a connection point between a column (14) formed from at least two shells and a vehicle cross member (24), the reinforcing structure (28) being connected both to the vehicle cross member (24) and to the column ( 14) is connected, characterized in that the reinforcing structure (28) is arranged to project through at least one of the shells in such a way that the reinforcing structure (28) extends in the transverse direction of the vehicle over a joint (42) formed with the shells.

Arrangement according to the preceding claim, characterized in that the reinforcing structure (28) is designed like a plate at least in a central section extending over the joint (42).

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the reinforcing structure (28) extends predominantly in the vehicle transverse direction and in the vehicle vertical direction and the connection direction to the column (14) and/or to the vehicle cross member (24) is oriented in the longitudinal direction of the vehicle.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a hinge reinforcement (34) is arranged within the column (14) and the reinforcement structure (28), viewed in the vertical direction of the vehicle, is at least partially arranged at the same height as the hinge reinforcement (34).

Arrangement according to the preceding claim, characterized in that the hinge reinforcement (34) is an element extending in the transverse direction of the vehicle at least over a large part of the width of the column and / or the reinforcing structure (28) is sandwiched with at least one shell of the column (14) and the Hinge reinforcement (34) is arranged.

Arrangement according to one of the two preceding claims, characterized in that the reinforcing structure (28) is firmly connected to a shell of the column (14) and/or to the hinge reinforcement (34).

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the reinforcing structure (28) is connected to the vehicle cross member (24) with at least one screw connection and/or welded connection (48).

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the reinforcing structure (28) is connected to a shell of the column (14) with at least one screw connection and/or welded connection (48).

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the pillar (14) is an A-pillar (14) and the reinforcing structure (28) is located in a central region of the A-pillar (14) between a side sill section (viewed in the vertical direction of the vehicle). 12) is arranged in the lower region of a door cutout and an upper roof section (20) and / or that the vehicle cross member (24) is a front wall cross member (26).

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the reinforcing structure (28) - viewed in the transverse direction of the vehicle - extends at least over twice the width of the column (14) and/or the reinforcing structure (28) extends from the inside of the column (14). from at least 1 times the width of the column (14) extends towards the center of the vehicle.