EP4669563A1 - Karosseriestruktur für ein fahrzeug - Google Patents

Karosseriestruktur für ein fahrzeug

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Publication number
EP4669563A1
EP4669563A1 EP24700952.5A EP24700952A EP4669563A1 EP 4669563 A1 EP4669563 A1 EP 4669563A1 EP 24700952 A EP24700952 A EP 24700952A EP 4669563 A1 EP4669563 A1 EP 4669563A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
profile part
vehicle
receiving groove
profile
crash
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24700952.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Eike Schuppert
Fabian FISCHER
Daniel Kohl
Thomas Grosse
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of EP4669563A1 publication Critical patent/EP4669563A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/15—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted having impact absorbing means, e.g. a frame designed to permanently or temporarily change shape or dimension upon impact with another body
    • B62D21/157—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted having impact absorbing means, e.g. a frame designed to permanently or temporarily change shape or dimension upon impact with another body for side impacts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/02—Side panels
    • B62D25/025—Side sills thereof

Definitions

  • Body structure for a vehicle The invention relates to a body structure for a vehicle, in particular an electrically operated vehicle, according to the preamble of claim 1.
  • an assembly space for the high-voltage battery can therefore be formed, which is open in the vertical direction of the vehicle towards the bottom of the vehicle and is delimited at the top of the vehicle by a floor panel part that forms the vehicle floor.
  • the assembly space for the high-voltage battery is delimited in the longitudinal direction of the vehicle by a front cross member and a rear cross member, while the assembly space in the transverse direction of the vehicle is delimited by side sills.
  • Each of the side sills is designed as a hollow beam running in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the crash-sensitive high-voltage battery must be protected from damage in the event of a side crash.
  • a reinforcing element designed as an insert part is arranged in the respective sill cavity, which acts as a side crash reinforcement in order to protect the high-voltage battery in the event of a side crash.
  • the reinforcing element is an extruded aluminum profile that is elongated in the longitudinal direction of the vehicle and has a profile cross-section that is consistently constant in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the aluminum profile represents a significant cost factor and causes a high CO2 footprint due to the necessary use of primary aluminum for extrusion.
  • DE 102020000052 A1 discloses a vehicle sill in which a reinforcing element made of an extruded aluminum profile is arranged. A wooden strip is arranged in a cavity of the extruded aluminum profile.
  • DE 102005 043698 A1 shows another vehicle sill in which a structural element made of fiber composite plastic is arranged as a reinforcing element in the sill cavity.
  • US 6357822 B1 discloses a longitudinal member arrangement for a vehicle that has a chassis member and a protective member. The protective member is preferably made of a softer material than the chassis member.
  • the object of the invention is to provide a body structure for a vehicle in which the side crash reinforcement can be manufactured in a structurally simpler manner, with reduced component weight and/or more cost-effectively compared to the prior art with the same crash performance.
  • the object is achieved by the features of claim 1.
  • Preferred developments of the invention are disclosed in the subclaims.
  • the invention relates to a body structure for a vehicle with at least one sill, which is designed as a hollow beam running in the vehicle's longitudinal direction.
  • a reinforcing element designed as an insert part extends in the vehicle's longitudinal direction in the sill cavity. The reinforcing element acts as a side crash reinforcement.
  • the reinforcing element is formed in at least two parts from a first profile part and a second profile part.
  • the second profile part acts as a pressure element that deforms the first profile part while dissipating crash energy.
  • the second profile part can also be compressed while dissipating crash energy.
  • the first profile part and the second profile part can each dissipate crash energy using different energy absorption mechanisms: Overall, a high level of crash absorption can be provided with an extremely small intrusion path.
  • the first profile part and the second profile part can be made of different materials and/or with different strengths.
  • the materials can be selected in such a way that the energy absorption mechanism of the respective profile part is favored or supported.
  • the crash energy dissipation can also take place by material separation, particularly on the second profile part, for example by crushing or material breakage and/or by machining.
  • crash energy dissipation can also take place through friction as a result of a relative movement between the two profile parts.
  • the first profile part can be made of aluminum, such as an extruded aluminum profile
  • the second profile part can be made of wood material, for example from laminated veneer lumber. With such a combination of materials, the profile parts can be manufactured with very good performance.
  • wood as a material can compensate for/mitigate the disadvantages of aluminum in terms of price and CO2 footprint. Furthermore, the use of wood as a material provides additional fastening points for other components, which can be easily screwed into the wood. As a straight profile, the wooden component of the insert can also be cut from a panel and is therefore inexpensive to manufacture.
  • Another advantage of wood for the problem at hand is its compressibility, which enables another energy dissipation mechanism. The compressibility depends essentially on the type of wood used and the manufacture of the wood product (e.g. via adhesive components or pre-compression) and is therefore adjustable.
  • the two profile parts of the reinforcement element can be connected in different ways.
  • the first profile part can be designed in such a way that the second profile part can be connected to the first profile part by clamping and/or via a positive connection.
  • the design of the profile parts is such that both can be made as straight profile parts, so that continuous production of the profile parts themselves and also the joining of the profile parts can be carried out in a continuous process.
  • the first profile part can be made with a receiving groove into which the second profile part can be pressed.
  • a contact zone of the two profile parts can be designed in such a way that sharp-edged contours create a claw between the two profiles.
  • an additional form fit can be created by forming the first profile part. This is particularly preferably done in a continuous process, e.g. by using a pressure roller, so that the joining and forming operations can be carried out directly after the production of the first profile part (e.g. by extrusion or roll profiling).
  • other joining technologies can be used between the parts, such as gluing, screwing, riveting, clinching, etc.
  • the first profile part can have a receiving groove that runs in the longitudinal direction of the vehicle and is open to the outside in the transverse direction of the vehicle, which is designed with groove side walls that widen in a wedge shape towards the outside of the vehicle.
  • the second profile part is arranged in the receiving groove of the first profile part.
  • the second profile part is spaced from the groove base of the receiving groove of the first profile part via a free deformation path.
  • This design results in the following crash progression: In the event of a side crash, the second profile part is subjected to a side crash force.
  • the second profile part is thereby driven into the receiving groove of the first profile part as a pressure element. In this way, the free deformation path is at least partially used up.
  • the groove side walls of the receiving groove of the first profile part are spread upwards and downwards in the vertical direction of the vehicle, thereby dissipating crash energy.
  • the second profile part can be in a contact zone, in particular in large-area sliding contact with the groove side walls of the receiving groove of the first profile part.
  • the second profile part can be driven in along the groove side walls of the receiving groove of the first profile part under friction and/or machining and/or deformation.
  • the second profile part is inserted or pressed into the receiving groove of the first profile part in the transverse direction of the vehicle.
  • the second profile part can be held in place in the receiving groove of the first profile part in different ways.
  • the second profile part is held in the receiving groove of the first profile part by means of a claw.
  • the groove side walls of the receiving groove can be provided with a claw structure, for example with sharp edges. These penetrate into the material of the second profile part when the reinforcement element is assembled.
  • the groove side walls of the receiving groove can also have cutting edges on their contact surfaces. In the event of a side crash, the second profile part is therefore driven into the receiving groove of the first profile part by machining, which dissipates crash energy.
  • Each of the groove side walls of the receiving groove of the first profile part merges at a transition edge into a front wall pointing outwards in the transverse direction of the vehicle.
  • a movement stop can preferably be formed on the front wall. This prevents the second profile part from moving out of the receiving groove of the first profile part after the reinforcement element has been assembled. With a view to reducing the number of components, it is advantageous if the movement stop is made of the same material and in one piece on the first profile part.
  • the movement stop can preferably be an edge web that extends the groove side wall outwards in the transverse direction of the vehicle.
  • the first profile part can be a metal extruded profile that has a framework-like internal structure made up of stiffening walls and cavities.
  • a holistic deformation takes place in the first profile part, in which deformation forces act in different directions, such as spreading forces acting in the vertical direction of the vehicle and/or compressive forces acting in the transverse direction of the vehicle.
  • the framework-like internal structure can also be deformed, dissipating crash energy.
  • the local division of the second profile part is not used for energy absorption, or only to a reduced extent, but the resulting parts/fragments cause the intrusion forces to be diverted to areas of the first profile part that are designed to absorb them, which means that the available installation space can be used optimally.
  • the first profile part of the reinforcing element can consist of a roll-formed steel, whereby essentially only open profile geometries are possible without the use of complex joining technologies such as welding.
  • the second profile part can, on the other hand, consist of a softer metal than the first profile part (e.g. a softer aluminum alloy or magnesium) or of a different wood/natural fiber material (e.g. chipboard, OSB, etc.).
  • the second profile part can be made of a higher-strength material, e.g. steel, instead of a softer material and can contain cutting edges.
  • the first profile part would then be made of a softer material, e.g. aluminum, as a result of which the second profile part would be driven through the first profile part in a cutting manner when a load is introduced.
  • Figures 1 to 10 show a body structure of a two-track vehicle, which is described below to the extent that is necessary for understanding the invention. Accordingly, the body structure has two lateral sills 1 running in the vehicle's longitudinal direction x, only one of which is shown in Figure 1.
  • the sill 1 extends in the vehicle's longitudinal direction x between a front A-pillar and a rear C-pillar and delimits the vehicle's side door openings on the floor.
  • a crash-sensitive high-voltage battery 9 is installed in the vehicle floor of the body structure. This is positioned below a floor panel part 10 and extends in the vehicle's transverse direction y between the two sills 1. In the vehicle's longitudinal direction x, the high-voltage battery 9 extends between a front cross member and a rear cross member.
  • the sill 1 is designed as a hollow member with a sill cavity 15. This is delimited by an outer sill part 17 on the outside of the vehicle in the vehicle's transverse direction y and an inner sill part 19 on the inside of the vehicle.
  • the two sill parts 17, 19 are joined together at an upper flange connection and a lower flange connection.
  • a reinforcing element 16 extends in the sill cavity 15 and acts as a side crash reinforcement, the geometry of which is described later.
  • the reinforcing element 16 is formed in two parts from a first profile part 21 and a second profile part 23.
  • the first profile part 21 is an extruded aluminum profile with a lattice-like internal structure 25 made up of stiffening walls 27 and cavities 29.
  • the second profile part 23 is made of a solid wood material, for example from laminated veneer lumber.
  • the first profile part 21 is designed with a receiving groove 31 that runs in the vehicle's longitudinal direction x and is open towards the outside of the vehicle in the vehicle's transverse direction y, which has groove side walls 33 that widen outwards in a wedge shape. Each of the groove side walls 33 of the receiving groove 31 of the first profile part 21 merges at a transition edge 34 into an end wall 36 of the first profile part 21 that points towards the outside of the vehicle.
  • the second profile part 23 is positioned completely within the receiving groove 31 of the first profile part 21.
  • the second profile part 23 is spaced from the groove base 35 of the receiving groove 31 by a free deformation space f.
  • the reinforcing element 16 is shown in an exploded view, in which the second profile part 23 is positioned outside the receiving groove 31 of the first profile part 21 and can be pressed into the receiving groove 31 of the first profile part 21 in an assembly direction M.
  • Sharp edges 39 are formed as a claw structure on the contact surfaces 37 of the groove side walls 33 of the first profile part 21.
  • the sharp edges 39 penetrate into the material of the second profile part 23.
  • Figures 4 to 6 show a further embodiment in which the contact surfaces 37 of the groove side walls 33 are smooth, i.e.
  • the second profile part 23 is instead held in the first profile part 21 as follows:
  • the two groove side walls 33 are each extended in the vehicle transverse direction y towards the outside of the vehicle with an edge web 41 which protrudes from the front wall 36 by a profile height in the vehicle transverse direction.
  • a forming process ( Figure 5) is carried out.
  • the two edge webs 41 are deformed, whereby they protrude beyond the insertion opening of the receiving groove 31 and engage behind the second profile part 23 as movement stops.
  • the groove side walls 33 of the receiving groove 31 of the first profile part 21 are formed with cutting edges 43 in the area of the deformation clearance f.
  • the contact surfaces between the groove side walls 33 and the second profile part 23 are designed to be smooth.
  • the Figures 7 and 8 indicate a side crash scenario (for example, impact with a pole) in which a side crash force F C acts on both the front wall 36 of the first profile part 21 and on the second profile part 23. On the one hand, this compresses the first profile part 21 in the vehicle transverse direction y.
  • the wedge-shaped second profile part 23 is driven into the receiving groove 31 of the first profile part 21 as a pressure element, namely with partial use of the deformation space f and with spreading of the two groove side walls 33 of the receiving groove 31.
  • the second profile part 23 is machined at the cutting edges 43 of the groove side walls 33 of the first profile part 21 with further crash energy dissipation, as indicated in Figure 8.
  • the groove side walls 33 of the receiving groove 31 of the first profile part 21 are completely smooth.
  • the first profile part 21 has a transverse dimension y 0 .
  • the first profile part 21 is compressed by a deformation path ⁇ y to a block dimension y 1 .
  • the stiffening walls 27 of the inner structure 25 of the first profile part 21 also perform deformation work in the deformation areas 45 shown, by means of which the crash energy is dissipated.
  • a further reduction in crash energy occurs through the sliding friction (F R ) at the contact surfaces between the second profile part 23 and the groove side walls 33 of the first profile part 21.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Karosseriestruktur für ein Fahrzeug, mit zumindest einem Schweller (1), der als ein in Fahrzeuglängsrichtung (x) verlaufender Hohlträger ausgebildet ist, in dessen Schweller-Hohlraum (15) sich ein als Einlegerteil ausgebildetes Verstärkungselement (16) in Fahrzeuglängsrichtung (x) erstreckt, das als Seitencrash-Verstärkung wirkt. Erfindungsgemäß ist das Verstärkungselement (16) zumindest zweiteilig aus einem ersten Profilteil (21) und einem zweiten Profilteil (23) ausgebildet. Im Seitencrashfall wirkt das zweite Profilteil (23) als ein Druckelement, das das erste Profilteil (21) unter Abbau von Crashenergie verformt.

Description

Beschreibung Karosseriestruktur für ein Fahrzeug Die Erfindung betrifft eine Karosseriestruktur für ein insbesondere elektrisch betriebenes Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. In einer gattungsgemäßen Karosseriestruktur kann daher ein in der Fahrzeughochrichtung nach fahrzeugunten offener Montageraum für die Hochvoltbatterie ausgebildet sein, der nach fahrzeugoben von einem, den Fahrzeugboden bildenden Bodenblechteil begrenzt ist. Zudem ist der Montageraum für die Hochvoltbatterie in der Fahrzeuglängsrichtung durch einen vorderen Querträger sowie einen hinteren Querträger begrenzt, während der Montageraum in der Fahrzeugquerrichtung durch seitliche Schweller begrenzt ist. Jeder der seitlichen Schweller ist als ein in der Fahrzeuglängsrichtung verlaufender Hohlträger ausgebildet. Die crashsensible Hochvoltbatterie ist im Seitencrashfall vor einer Beschädigung zu schützen. Aus diesem Grunde ist im jeweiligen Schweller-Hohlraum ein als Einlegerteil ausgebildetes Verstärkungselement angeordnet, das als eine Seitencrash-Verstärkung wirkt, um im Seitencrashfall die Hochvoltbatterie zu schützen. In gängiger Praxis ist das Verstärkungselement ein in der Fahrzeuglängsrichtung langgestrecktes Aluminium- Strangpressprofil mit in der Fahrzeuglängsrichtung durchgängig konstanten Profilquerschnitt. Allerdings stellt das Aluminiumprofil einen erheblichen Kostenfaktor dar und verursacht durch die notwendige Verwendung von Primäraluminium für das Strangpressen einen hohen CO2- Fußabdruck. Aus der DE 102020000052 A1 ist ein Fahrzeugschweller bekannt, in dessen Schweller- Hohlraum ein Verstärkungselement aus Aluminiumstrangpressprofil angeordnet ist. In einem Hohlraum des Aluminiumstrangpressprofils ist eine Holzleiste angeordnet. Aus der DE 102005 043698 A1 ist ein weiterer Fahrzeugschweller gezeigt, in dessen Schweller-Hohlraum als Verstärkungselement ein Strukturelement aus Faserverbundkunststoff angeordnet ist. Aus der US 6357822 B1 ist eine Längsträgeranordnung für ein Fahrzeug bekannt, der einen Fahrgestellträger und einen Schutzträger aufweist. Der Schutzträger ist vorzugsweise aus einem weicheren Material als der Fahrwerkträger hergestellt. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Karosseriestruktur für ein Fahrzeug bereitzustellen, bei der die Seitencrash-Verstärkung im Vergleich zum Stand der Technik bei gleicher Crashperformance konstruktiv einfacher, mit reduziertem Bauteilgewicht und/oder kostengünstiger herstellbar ist. Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart. Die Erfindung betrifft eine Karosseriestruktur für ein Fahrzeug mit zumindest einem Schweller, der als ein in Fahrzeuglängsrichtung verlaufender Hohlträger ausgebildet ist. In dessen Schweller-Hohlraum erstreckt sich ein als Einlegerteil ausgebildetes Verstärkungselement in der Fahrzeuglängsrichtung. Das Verstärkungselement wirkt als eine Seitencrash-Verstärkung. Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ist das Verstärkungselement zumindest zweiteilig aus einem ersten Profilteil und einem zweiten Profilteil ausgebildet. Im Seitencrashfall wirkt das zweite Profilteil als ein Druckelement, das das erste Profilteil unter Abbau von Crashenergie verformt. Zudem kann das zweite Profilteil ebenfalls unter Abbau von Crashenergie komprimiert werden. Auf diese Weise können das erste Profilteil und das zweite Profilteil jeweils mittels unterschiedlicher Energieabsorptionsmechanismen Crashenergie abbauen: Insgesamt kann somit eine hohe Crashabsorption bei äußerst geringem Intrusionsweg bereitgestellt werden. In einer technischen Umsetzung können das erste Profilteil und das zweite Profilteil aus unterschiedlichen Werkstoffen und/oder mit unterschiedlichen Festigkeiten ausgebildet sein. Die Werkstoffe können so ausgewählt sein, dass der Energieabsorptionsmechanismus des jeweiligen Profilteils begünstigst beziehungsweise unterstützt wird. Zur weiteren Steigerung der Crashperformance kann der Crashenergie-Abbau zusätzlich auch durch Materialtrennung insbesondere am zweiten Profilteil erfolgen, und zwar beispielhaft durch Crushing beziehungsweise Materialbruch und/oder durch Zerspanung. Alternativ und/oder zusätzlich kann ein Crashenergie-Abbau auch durch Reibung in Folge einer Relativbewegung zwischen den beiden Profilteilen stattfinden. In einer bevorzugten Ausführungsvariante kann das erste Profilteil aus Aluminium, etwa einem stranggepressten Aluminiumprofil, gefertigt sein, während das zweite Profilteil aus Holzwerkstoff, zum Beispiel aus einem Furnierschichtholz gefertigt sein kann. Bei einer solchen Werkstoffkombination können die Profilteile mit einer sehr guten Performance hergestellt werden. Durch den Werkstoff Holz können Nachteile des Aluminiums hinsichtlich Preis und CO2- Fußabdruck ausgeglichen/abgemildert werden. Des Weiteren ergeben sich mit dem Werkstoff Holz zusätzliche Befestigungspunkte für andere Bauteile, die diese einfach im Holz verschraubt werden können. Als gerades Profil kann die Holzkomponente des Einlegers zudem von einer Platte abgeschnitten werden und ist somit preisgünstig herstellbar. Ein weiterer Vorteil von Holz für die vorliegende Problemstellung ist die Komprimierbarkeit, die einen weiteren Energieabbaumechanismus ermöglicht. Die Komprimierbarkeit ist im Wesentlichen von der verwendeten Holzart und der Herstellung des Holzprodukts, z.B. über Klebstoffanteile oder eine Vorkomprimierung) abhängig und somit einstellbar. Die beiden Profilteile des Verstärkungselements können in unterschiedlicher Weise verbunden werden. In einer bevorzugten Ausführungsvariante kann das erste Profilteil so gestaltet sein, dass das zweite Profilteil durch Klemmung und/oder über einen Formschluss mit dem ersten Profilteil verbindbar ist. Hierdurch kann weitere aufwendige Fügetechnik, wie z.B. das Verkleben der Profilteile, entfallen. Die Gestaltung der Profilteile ist dabei so auslegt, dass beide als gerade Profilteile ausgeführt werden können, so dass eine kontinuierliche Fertigung der Profilteile selbst, aber auch das Fügen der Profilteile in einem kontinuierlichen Prozess vollzogen werden können. Für eine Verklemmung der beiden Profilteile kann das erste Profilteil mit einer Aufnahmenut realisiert sein, in der das zweite Profilteil einpressbar ist. Beispielhaft kann eine Kontaktzone der beiden Profilteile derart gestaltet sein, dass sich durch scharfkantige Konturen eine Verkrallung zwischen den beiden Profilen ergibt. Durch den entstehenden Kraft- und Formschluss ist fertigungstechnisch günstig keine weitere Fügetechnik, wie z.B. die Verwendung eines Klebstoffes, notwendig. Alternativ dazu kann nach dem Fügen der beiden Profilteile ein zusätzlicher Formschluss durch eine Umformung des ersten Profilteils erzeugt werden. Besonders bevorzugt wird dies in einem kontinuierlichen Prozess, z.B. durch Verwendung eine Andruckrolle, bewerkstelligt, so dass die Operationen Fügen und Umformen direkt im Anschluss zur Herstellung des ersten Profilteils (etwa durch Strangpressen oder Rollprofilieren) vorgenommen werden können. In weiteren Ausführungsformen können neben Kraft- und Formschluss weitere Fügetechnologien zwischen den Teilen zum Einsatz kommen, wie etwa Kleben, Schrauben, Nieten, Clinchen etc. Jedoch ist hervorzuheben, dass sich insbesondere eine rein auf Kraft- und Formschluss beruhende Verbindung positiv auf die Recyclingfähigkeit des Produkts auswirkt, da hierbei die Werkstoffe sortenrein in einem Post-Schredder-Verfahren wieder getrennt werden können, ohne dass es zum Beispiel zu Anhaftungen oder Verunreinigungen durch einen Klebstoff kommt. Holz verfügt hier über den weiteren Vorteil, dass es bedingt durch den Celluloseanteil mittels NIR- Spektroskopie leicht von anderen im Fahrzeug eingesetzten Werkstoffen unterschieben werden kann. Die NIR-Spektroskopie ist Stand der Technik bei der Sortierung von Shredderfraktionen. Darüber hinaus ist die Klebstoffapplikation sowie der Verklebprozess insbesondere bei strangförmigen, ineinander verschachtelten Bauteilen nicht trivial umsetzbar. Durch diese produktionstechnischen Prämissen wird die Designfreiheit zur optimalen Funktionsauslegung eingeschränkt. Nachfolgend wird eine bevorzugte konkrete Ausführungsform der Erfindung beschrieben: So kann das erste Profilteil eine in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende sowie in Fahrzeugquerrichtung nach fahrzeugaußen offene Aufnahmenut aufweisen, die mit sich nach fahrzeugaußen keilförmig aufweitenden Nutseitenwänden ausgebildet ist. Im Zusammenbauzustand ist das zweite Profilteil in der Aufnahmenut des ersten Profilteils angeordnet. Das zweite Profilteil ist dabei über einen freien Deformationsweg vom Nutgrund der Aufnahmenut des ersten Profilteils beabstandet. Bei dieser Konstruktion ergibt sich der folgende Crashverlauf: So wird im Seitencrashfall das zweite Profilteil mit einer Seitencrashkraft beaufschlagt. Das zweite Profilteil wird dadurch als Druckelement in die Aufnahmenut des ersten Profilteils eingetrieben. Auf diese Weise wird der freie Deformationsweg zumindest teilweise aufgebraucht. Zudem werden die Nutseitenwände der Aufnahmenut des ersten Profilteils in Fahrzeughochrichtung nach oben und nach unten aufgespreizt, und zwar unter Abbau von Crashenergie. Das zweite Profilteil kann an einer Kontaktzone insbesondere in großflächiger Gleitanlage mit den Nutseitenwänden der Aufnahmenut des ersten Profilteils sein. Im Seitencrashfall kann das zweite Profilteil unter Reibung und/oder Zerspanung und/oder Deformation entlang der Nutseitenwände der Aufnahmenut des ersten Profilteils eingetrieben werden. In einem Zusammenbauprozess wird das zweite Profilteil in Fahrzeugquerrichtung in die Aufnahmenut des ersten Profilteils eingesteckt bzw. eingepresst. Das zweite Profilteil kann in unterschiedlicher Weise in der Aufnahmenut des ersten Profilteils ortsfest gehaltert sein. Fertigungstechnisch günstig ist es, wenn das zweite Profilteil durch Verkrallung in der Aufnahmenut des ersten Profilteils gehaltert ist. Zur Bereitstellung einer solchen Verkrallung können die Nutseitenwände der Aufnahmenut an ihren Kontaktflächen mit einer Verkrallungsstruktur, etwa mit scharfen Kanten, ausgebildet sein. Diese dringen beim Zusammenbau des Verstärkungselements in den Werkstoff des zweiten Profilteils ein. Alternativ und/oder zusätzlich können die Nutseitenwände der Aufnahmenut an ihren Kontaktflächen auch Schneidkanten aufweisen. Im Seitencrashfall wird daher das zweite Profilteil unter Zerspanung in die Aufnahmenut des ersten Profilteils eingetrieben, wodurch Crashenergie abgebaut wird. Jede der Nutseitenwände der Aufnahmenut des ersten Profilteils geht an einer Übergangskante in eine in der Fahrzeugquerrichtung nach fahrzeugaußen weisende Stirnwand über. Bevorzugt kann an der Stirnwand ein Bewegungsanschlag ausgebildet sein. Dieser unterbindet nach dem Zusammenbau des Verstärkungselements eine Verlagerung des zweiten Profilteils aus der Aufnahmenut des ersten Profilteils. Im Hinblick auf eine Bauteilreduzierung ist es günstig, wenn der Bewegungsanschlag materialeinheitlich und einstückig am ersten Profilteil ausgebildet ist. Bevorzugt kann der Bewegungsanschlag ein die Nutseitenwand in Fahrzeugquerrichtung nach fahrzeugaußen verlängernder Randsteg sein. Nach erfolgtem Einbau des zweiten Profilteils in die Aufnahmenut des ersten Profilteils kann ein Umformprozess durchgeführt werden, bei dem der Randsteg umgeformt wird, um das zweite Profilteil als Bewegungsanschlag zu hintergreifen. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das erste Profilteil ein Metallstrangpressprofil sein, das eine fachwerkartige Innenstruktur aus Versteifungswänden und Hohlräumen aufweist. In diesem Fall findet bei einem Seitencrash im ersten Profilteil eine ganzheitliche Verformung statt, in der Verformungskräfte in unterschiedlichen Richtungen wirken, etwa in Fahrzeughochrichtung wirkende Spreizkräfte und/oder in Fahrzeugquerrichtung wirkende Druckkräfte. Zudem kann im Seitencrashfall zusätzlich auch die fachwerkartige Innenstruktur unter Crashenergie-Abbau verformt werden. In einer weiteren Ausführungsform wird die lokale Zerteilung des zweiten Profilteils nicht oder nur im verringerten Maß zur Energieabsorption genutzt, sondern bewirken die entstehenden Teil/Bruchstücke eine Umleitung der Intrusionskräfte auf entsprechend zur Aufnahme ausgelegte Bereiche des ersten Profilteils, wodurch der zur Verfügung stehende Bauraum optimal genutzt werden kann. In einer weiteren Ausführungsform kann das erste Profilteil des Verstärkungselements aus einem rollgeformten Stahl bestehen, wobei hier ohne Verwendung aufwändiger Fügetechnologien wie Schweißen im Wesentlichen nur offene Profilgeometrien möglich sind. Das zweite Profilteil kann dagegen aus einem weicheren Metall als das erste Profilteil bestehen (z.B. eine weichere Aluminiumlegierung oder Magnesium) oder aus einem anderen Holz-/Naturfaserwerkstoff (z.B. Spanplatte, OSB, etc.). Alternativ dazu kann das zweite Profilteil statt aus einem weicheren Material aus einem höherfesten Werkstoff, z.B. Stahl, aufgebaut sein und Schneiden enthalten. Das erste Profilteil wäre dann aus einem weicheren Material, z.B. Aluminium, wodurch bei einer Lasteinleitung das zweite Profilteil spanabhebend durch das erste Profilteil getrieben werden würde. Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen: Figuren 1 bis 10 unterschiedliche Ausführungsvarianten der Erfindung. In der Figur 1 ist eine Karosseriestruktur eines zweispurigen Fahrzeugs gezeigt, die nachfolgend insoweit beschrieben ist, als es für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist. Demzufolge weist die Karosseriestruktur zwei seitliche, in der Fahrzeuglängsrichtung x verlaufende Schweller 1 auf, von denen in der Figur 1 lediglich einer gezeigt ist. Der Schweller 1 erstreckt sich in der Fahrzeuglängsrichtung x zwischen einer vorderen A-Säule sowie einer hinteren C-Säule und begrenzt bodenseitig Seitentüröffnungen des Fahrzeugs. Im Fahrzeugboden der Karosseriestruktur ist eine crashsensible Hochvoltbatterie 9 verbaut. Diese ist unterhalb eines Bodenblechteils 10 positioniert und erstreckt sich in der Fahrzeugquerrichtung y zwischen den beiden Schwellern 1. In der Fahrzeuglängsrichtung x erstreckt sich die Hochvoltbatterie 9 zwischen einem vorderen Querträger und einem hinteren Querträger. Der Schweller 1 als ein Hohlträger mit einem Schweller-Hohlraum 15 ausgebildet. Dieser wird von einem, in der Fahrzeugquerrichtung y fahrzeugäußeren Schwelleraußenteil 17 und einem fahrzeuginneren Schwellerinnenteil 19 begrenzt. Die beiden Schwellerteile 17, 19 sind an einer oberen Flanschverbindung sowie an einer unteren Flanschverbindung aneinander gefügt. Im Schweller-Hohlraum 15 erstreckt sich ein Verstärkungselement 16, das als eine Seitencrash- Verstärkung wirkt und dessen Geometrie später beschrieben ist. Das Verstärkungselement 16 ist in der Figur 1 zweiteilig aus einem ersten Profilteil 21 und einem zweiten Profilteil 23 ausgebildet. Das erste Profilteil 21 ist ein Aluminiumstrangpressprofil mit fachwerkartiger Innenstruktur 25 aus Versteifungswänden 27 und Hohlräumen 29. Demgegenüber ist das zweite Profilteil 23 aus einem Holz-Vollmaterial gefertigt, etwa aus Furnierschichtholz. Das erste Profilteil 21 ist mit einer in Fahrzeuglängsrichtung x verlaufenden sowie in Fahrzeugquerrichtung y nach fahrzeugaußen offenen Aufnahmenut 31 ausgebildet, die sich nach fahrzeugaußen keilförmig ausweitende Nutseitenwände 33 aufweist. Jede der Nutseitenwände 33 der Aufnahmenut 31 des ersten Profilteils 21 geht an einer Übergangskante 34 in eine nach fahrzeugaußen weisende Stirnwand 36des ersten Profilteils 21 über. Im dargestellten Zusammenbauzustand ist das zweite Profilteil 23 komplett innerhalb der Aufnahmenut 31 des ersten Profilteils 21 positioniert. Zudem ist das zweite Profilteil 23 über einen freien Deformationsraum f vom Nutgrund 35 der Aufnahmenut 31 beabstandet. In der Figur 2 ist das Verstärkungselement 16 in einer Explosionsdarstellung gezeigt, in der das zweite Profilteil 23 außerhalb der Aufnahmenut 31 des ersten Profilteils 21 positioniert ist und in einer Montagerichtung M in die Aufnahmenut 31 des ersten Profilteils 21 einpressbar ist. An den Kontaktflächen 37 der Nutseitenwände 33 des ersten Profilteils 21 sind scharfe Kanten 39 als Verkrallungsstruktur ausgebildet. Beim Einbau des zweiten Profilteils 23 in die Aufnahmenut 31 des ersten Profilteils 21 dringen die scharfen Kanten 39 in den Werkstoff des zweiten Profilteils 23 ein. Auf diese Weise wird das zweite Profilteil 23 nach dem Einbau (Figur 3) durch Verkrallung in der Aufnahmenut 31 des ersten Profilteils 21 ortsfest gehaltert. In den Figuren 4 bis 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel angedeutet, in dem die Kontaktflächen 37 der Nutseitenwände 33 glattflächig, d.h. ohne Verkrallungsstruktur, ausgebildet sind. In den Figuren 4 bis 6 wird das zweite Profilteil 23 anstelle dessen wie folgt im ersten Profilteil 21 gehaltert: So sind die beiden Nutseitenwände 33 in der Fahrzeugquerrichtung y nach fahrzeugaußen jeweils mit einem Randsteg 41 verlängert, der von der Stirnwand 36 um eine Profilhöhe in Fahrzeugquerrichtung abragt. Nach erfolgtem Einpressen des zweiten Profilteils 23 in die Aufnahmenut 31 des ersten Profilteils 21 wird ein Umformprozess (Figur 5) durchgeführt. Im Umformprozess werden die beiden Randstege 41 deformiert, wodurch diese mit einem Überstand die Einführöffnung der Aufnahmenut 31 überragen und das zweite Profilteil 23 als Bewegungsanschläge hintergreifen. In dem in den Figuren 7 und 8 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Nutseitenwände 33 der Aufnahmenut 31 des ersten Profilteils 21 im Bereich des Deformationsfreiraums f mit Schneidkanten 43 ausgebildet. Demgegenüber sind die Kontaktflächen zwischen den Nutseitenwänden 33 und dem zweiten Profilteil 23 glattflächig ausgeführt. Zudem ist in den Figuren 7 und 8 ein Seitencrashfall (zum Beispiel Pfahlaufprall) angedeutet, in dem eine Seitencrashkraft FC sowohl auf die Stirnwand 36 des ersten Profilteils 21 als auch auf das zweite Profilteil 23 wirkt. Dadurch wird einerseits das erste Profilteil 21 in der Fahrzeugquerrichtung y gestaucht. Andererseits wird das keilförmige zweite Profilteil 23 als ein Druckelement in die Aufnahmenut 31 des ersten Profilteils 21 eingetrieben, und zwar unter teilweisem Aufbrauch des Deformationsfreiraums f sowie unter Aufspreizung der beiden Nutseitenwände 33 der Aufnahmenut 31. Zudem wird das zweite Profilteil 23 an den Schneidkanten 43 der Nutseitenwände 33 des ersten Profilteils 21 unter weiterem Crashenergie-Abbau zerspant, wie es in der Figur 8 angedeutet ist. In dem in den Figuren 9 und 10 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Nutseitenwände 33 der Aufnahmenut 31 des ersten Profilteils 21 komplett glattflächig ausgebildet. Im unverformten Zustand (Figur 9) weist das erste Profilteil 21 ein Quermaß y0 auf. Wie aus der Figur 10 hervorgeht, wird das erste Profilteil 21 im Seitencrashfall (FC) um einen Deformationsweg Δy bis auf ein Blockmaß y1 gestaucht. Dabei erfolgt eine ganzheitliche Verformung des ersten Profilteils 21, in der Verformungskräfte in unterschiedlichen Richtungen wirken, etwa in Fahrzeughochrichtung z wirkende Spreizkräfte und/oder in Fahrzeugquerrichtung y wirkende Druckkräfte. Zusätzlich leisten auch die Versteifungswände 27 der Innenstruktur 25 des ersten Profilteils 21 an den dargestellten Verformungsbereichen 45 Verformungsarbeit, mittels der die Crashenergie abgebaut wird. Ein weiterer Crashenergie-Abbau erfolgt gemäß der Figur 10 durch die Gleitreibung (FR) an den Kontaktflächen zwischen dem zweiten Profilteil 23 und den Nutseitenwänden 33 des ersten Profilteils 21.
Bezugszeichenliste 1 Schweller 9 Hochvoltbatterie 10 Fahrzeugboden 15 Schweller-Hohlraum 16 Verstärkungselement 17 Schwelleraußenteil 19 Schwellerinnenteil 21 erstes Profilteil 23 zweites Profilteil 25 Innenstruktur 27 Versteifungswände 29 Hohlräume 31 Aufnahmenut 33 Nutseitenwand 34 Übergangskante 35 Nutgrund 36 Stirnwand 37 Kontaktfläche 39 Verkrallungsstruktur 41 Randsteg 43 Schneidkanten 45 Verformungsbereiche Δy Deformationsweg y0, y1, Quermaße f Deformationsfreiraum FC Seitencrashkraft FR Reibung M Montagerichtung

Claims

Patentansprüche 1. Karosseriestruktur für ein Fahrzeug, mit zumindest einem Schweller (1), der als ein in Fahrzeuglängsrichtung (x) verlaufender Hohlträger ausgebildet ist, in dessen Schweller- Hohlraum (15) sich ein als Einlegerteil ausgebildetes Verstärkungselement (16) in Fahrzeuglängsrichtung (x) erstreckt, das als Seitencrash-Verstärkung wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (16) zumindest zweiteilig aus einem ersten Profilteil (21) und einem zweiten Profilteil (23) ausgebildet ist, und dass im Seitencrashfall das zweite Profilteil (23) als ein Druckelement wirkt, das das erste Profilteil (21) unter Abbau von Crashenergie verformt, während insbesondere das zweite Profilteil (23) unter Abbau von Crashenergie komprimiert, so dass bevorzugt das erste Profilteil (21) und das zweite Profilteil (23) jeweils mittels unterschiedlicher Energieabsorptionsmechanismen Crashenergie abbauen, wodurch insgesamt eine hohe Crashabsorption bei geringem Intrusionsweg bereitgestellt ist. 2. Karosseriestruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Profilteil (21) und das zweite Profilteil (23) aus unterschiedlichen Werkstoffen und/oder mit unterschiedlichen Festigkeiten ausgebildet sind, und dass insbesondere die Werkstoffe so ausgewählt sind, dass der Energieabsorptionsmechanismus des jeweiligen Profilteils (21, 23) unterstützt ist. 3. Karosseriestruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Crashenergie-Abbau durch Materialtrennung insbesondere am zweiten Profilteil (23) erfolgt, etwa durch Crushing beziehungsweise Materialbruch oder durch Zerspanung, und/oder dass insbesondere das erste Profilteil (21) aus Aluminium gefertigt ist, während das zweite Profilteil (23) aus Holz gefertigt ist, und/oder dass ein weiterer Crashenergie- Abbau durch Reibungsarbeit (FR) zwischen den beiden Profilteilen (21, 23) erfolgt. 4. Karosseriestruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Profilteil (21) eine in Fahrzeuglängsrichtung (x) verlaufende sowie in Fahrzeugquerrichtung (y) nach fahrzeugaußen offene Aufnahmenut (31) mit sich nach fahrzeugaußen keilförmig aufweitenden Nutseitenwänden (33) aufweist, dass insbesondere das zweite Profilteil (23) in der Aufnahmenut (31) des ersten Profilteils (21) angeordnet, insbesondere verklemmt ist, das bevorzugt über einen freien Deformationsraum (f) vom Nutgrund (35) der Aufnahmenut (31) beabstandet ist, und dass im Seitencrashfall das zweite Profilteil (23) mit einer Seitencrashkraft (FC) in die Aufnahmenut (31) des ersten Profilteils (21) eintreibbar ist, und zwar insbesondere unter zumindest teilweisem Aufbrauch des Deformationsraums (f) und/oder unter Aufspreizung der Nutseitenwände (33) der Aufnahmenut (31) des ersten Profilteils (21). 5. Karosseriestruktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Profilteil (23) an einer Kontaktzone in Gleitanlage mit den Nutseitenwänden (33) der Aufnahmenut (31) des ersten Profilteils (21) ist, und dass insbesondere im Seitencrashfall das zweite Profilteil (23) unter Reibung (FR) und/oder Zerspanung entlang der Nutseitenwände (33) eintreibbar ist. 6. Karosseriestruktur nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Profilteil (23) durch Verkrallung in der Aufnahmenut (31) des ersten Profilteils (21) gehaltert ist, und dass insbesondere zur Bereitstellung der Verkrallung die Nutseitenwände (33) der Aufnahmenut (31) an ihren Kontaktflächen (37) mit einer Verkrallungsstruktur (39), etwa scharfe Kanten, ausgebildet sind, die beim Zusammenbau des Verstärkungselements (16) in den Werkstoff des zweiten Profilteils (23) eindringen. 7. Karosseriestruktur nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutseitenwände (33) der Aufnahmenut (31) an ihren Kontaktflächen (37) Schneidkanten (43) aufweist, so dass im Seitencrashfall das zweite Profilteil (23) unter Zerspanung in die Aufnahmenut (31) des ersten Profilteils (21) eintreibbar ist. 8. Karosseriestruktur nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Nutseitenwände (33) der Aufnahmenut (31) des ersten Profilteils (21) an einer Übergangskante (34) in eine nach fahrzeugaußen weisende Stirnwand (36) des ersten Profilteils (21) übergeht, und dass insbesondere an der Stirnwand (36) ein Bewegungsanschlag (41) ausgebildet ist, der eine Verlagerung des zweiten Profilteils (23) aus der Aufnahmenut (31) des ersten Profilteils (21) unterbindet. 9. Karosseriestruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsanschlag (41) ein die Nutseitenwand (33) in Fahrzeugquerrichtung (y) nach fahrzeugaußen verlängernder Randsteg ist, und dass nach erfolgtem Einbau des zweiten Profilteils (23) in die Aufnahmenut (31) des ersten Profilteils (21) ein Umformprozess durchgeführt wird, in dem der Randsteg (41) umgeformt wird, um das zweite Profilteil (23) zu hintergreifen. 10. Karosseriestruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Profilteil (21) ein Metallstrangpressprofil ist, das eine fachwerkartige Innenstruktur (25) aus Versteifungswänden (27) und Hohlräumen (29) aufweist, und dass insbesondere im Seitencrashfall im ersten Profilteil (21) eine ganzheitliche Verformung stattfindet, in der Verformungskräfte in unterschiedlichen Richtungen wirken, etwa in Fahrzeughochrichtung (z) wirkende Spreizkräfte und/oder in Fahrzeugquerrichtung (y) wirkende Druckkräfte, und/oder dass im Seitencrashfall zusätzlich auch die fachwerkartige Innenstruktur (25) Verformungsarbeit leistet.
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