WO2011110210A1 - Stiffening structure - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a stiffening structure for a rear region of a
- Stiffening structure are embedded. This is especially useful at out
- Stiffening structure 32 of the body 30 gives a particularly high torsional stiffness, in convertibles with such a stiffening structure 32 many stiffening measures currently used can be omitted, so that particularly light vehicles can be made.
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Abstract
The invention relates to a stiffening structure (32) having a light-weight design for a rear area of a passenger compartment (42) of a passenger vehicle, comprising two lateral structure areas (34) that can be positioned on the inside of respective side wall areas (40) of the passenger compartment (42) and that are connected to each other by means of a center structure area (36), wherein the stiffening structure (32) is at least partially made of a fiber-reinforced plastic.
Description
Versteifungsstruktur stiffening structure
Die Erfindung betrifft eine Versteifungsstruktur für einen hinteren Bereich einer The invention relates to a stiffening structure for a rear region of a
Fahrgastzelle eines Personenkraftwagens nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 bzw. Patentanspruch 2. Passenger compartment of a passenger car according to the preamble of claim 1 or claim 2.
Um die Karosserie von Personenkraftwagen, insbesondere von Cabrios, zu versteifen, werden üblicherweise mehrteilige metallische Versteifungsstrukturen gebildet. Diese umfassen Säulenversteifungen im Bereich der B- und C-Säule, die Rückwand, sowie Querträgerversteifungen. Aus der DE 196 42 821 A1 ist eine Aufbaustruktur für ein Cabrio bekannt, die im Bereich der hinteren Radhäuser eine quer verlaufende, an den Boden und die beiden Radhäuser angeschlossene Rückwand aufweist, die über längsgerichtete, seitlich außen liegende Träger am vorne liegenden Aufbau abgestützt ist. Rückwand und Träger sind hier zur Beschleunigung der Rohbaufertigung zu einem vorgefertigten Modul zusammengefasst, das in einem Arbeitsschritt in die übrige To stiffen the body of passenger cars, especially convertibles, usually multi-part metallic stiffening structures are formed. These include pillar reinforcements in the area of the B and C pillars, the rear wall and cross member stiffeners. From DE 196 42 821 A1 discloses a body structure for a convertible is known, which has a transverse, connected to the floor and the two wheel arches rear wall in the rear wheel wells, which is supported by longitudinal, laterally outer support on the front body , Back wall and carrier are summarized here to accelerate the Rohbaufertigung to a prefabricated module that in one step in the rest
Rohbaustruktur integriert werden kann. Shell structure can be integrated.
Bekannte Versteifungsstrukturen für Personenkraftwagen sind mit dem Nachteil behaftet, dass sie ein hohes Eigengewicht aufweisen und aufwendig in der Herstellung und Known stiffening structures for passenger cars are associated with the disadvantage that they have a high weight and consuming in the production and
Montage sind. Assembly are.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Versteifungsstruktur nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und 2 bereitzustellen, die besonders leicht und besonders einfach zu montieren ist. The present invention is therefore an object of the invention to provide a stiffening structure according to the preamble of claim 1 and 2, which is particularly easy and very easy to assemble.
Diese Aufgabe wird durch eine Versteifungsstruktur mit den Merkmalen des This object is achieved by a stiffening structure with the characteristics of
Patentanspruchs 1 sowie durch eine Versteifungsstruktur mit den Merkmalen des Patent claim 1 and by a stiffening structure with the features of
Patentanspruchs 2 gelöst.
Eine solche Versteifungsstruktur für einen hinteren Bereich einer Fahrgastzelle eines Personenkraftwagens ist in Leichtbauweise ausgeführt und umfasst zwei innenseitig von jeweiligen Seitenwandbereichen der Fahrgastzelle positionierbare seitliche Patent claim 2 solved. Such a stiffening structure for a rear area of a passenger compartment of a passenger car is designed in lightweight construction and comprises two on the inside of respective side wall portions of the passenger compartment positionable lateral
Strukturbereiche, die über einen mittleren Strukturbereich miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Versteifungsstruktur zumindest partiell aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet ist. Vorzugsweise wird hierzu ein Structural areas that are connected to each other via a central structural area. According to the invention it is provided that the stiffening structure is at least partially formed of a fiber-reinforced plastic. Preferably, this is a
kohlefaserverstärkter Kunststoff verwendet. Selbstverständlich sind auch andere carbon fiber reinforced plastic used. Of course, there are others too
Verstärkungsfasern wie Glas oder Kevlar denkbar. Bei besonders hoher Steifigkeit der Versteifungsstruktur kann durch solche Materialien ein gleichzeitig äußerst geringes Bauteilgewicht erreicht werden, so dass auch das Eigengewicht des Kraftwagens insgesamt reduziert wird. Dadurch sinken sowohl der Kraftstoffverbrauch des Reinforcement fibers such as glass or Kevlar conceivable. With particularly high rigidity of the stiffening structure can be achieved by such materials simultaneously extremely low component weight, so that the total weight of the motor vehicle is reduced. This reduces both the fuel consumption of the
Kraftwagens in seinem Betrieb als auch dessen C02-Emissionen. Motor vehicle in its operation as well as its C0 2 emissions.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die seitlichen Strukturbereiche über wenigstens eine vor dem mittleren Strukturbereich verlaufende weitere Quertraverse miteinander verbunden. Dies ist alternativ oder auch zusätzlich zur Ausbildung der Versteifungsstruktur aus einem faserverstärktem Kunststoff möglich. Die Quertraverse kann auf gewichtsparende Weise übliche Querträger, insbesondere die In a further aspect of the invention, the lateral structural regions are connected to one another via at least one further crossbeam extending in front of the middle structural region. This is possible as an alternative or in addition to the formation of the stiffening structure of a fiber-reinforced plastic. The crossbar can weight-saving way conventional cross member, in particular the
Fondsitzquerträger, ersetzen. Gleichzeitig wird so die gesamte Versteifungsstruktur noch weiter insbesondere in Querrichtung des Kraftwagens versteift. Rear seat crossbeam, replace. At the same time as the entire stiffening structure is further stiffened especially in the transverse direction of the motor vehicle.
Die beiden genannten Aspekte der Erfindung können einzeln sowie in Kombination Anwendung finden. Die im Folgenden beschriebenen weiteren Fortbildungen der The two mentioned aspects of the invention can be used individually as well as in combination. The further training of the
Erfindung sind mit beiden genannten Aspekten frei kombinierbar. Invention are freely combinable with both aspects mentioned.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die seitlichen Strukturbereiche und/oder der mittlere Strukturbereich wenigstens eine Durchtrittsöffnung auf. Vorzugsweise werden die Durchtrittsöffnungen dabei so positioniert, dass sie außerhalb der Hauptlastpfade der Versteifungsstruktur angeordnet sind. Damit können besonders leichte In a further embodiment of the invention, the lateral structural areas and / or the central structural area have at least one passage opening. Preferably, the passage openings are thereby positioned so that they are arranged outside of the main load paths of the stiffening structure. This can be very light
Versteifungsstrukturen geschaffen werden. Die Durchtrittsöffnungen können darüber hinaus noch Zusatzfunktionen übernehmen und beispielsweise als Aufnahmen für Anbauteile, Komponenten oder dergleichen Verwendung finden. Stiffening structures are created. The passages can also take over additional functions and, for example, find as recordings for attachments, components or the like.
Weiterhin ist es möglich, die Versteifungsstruktur mit zusätzlichen Furthermore, it is possible, the stiffening structure with additional
Befestigungselementen für solche Anbauteile, Komponenten oder dergleichen zu versehen. Hierbei kann es sich um Konsolen, Flansche oder ähnliches handeln.
Auch elektrische Funktionen können in die Versteifungsstruktur integriert werden, indem elektrische Verbindungsmittel, insbesondere Litzen oder Drähte, in die To provide fasteners for such attachments, components or the like. These may be consoles, flanges or the like. Also electrical functions can be integrated into the stiffening structure by electrical connecting means, in particular strands or wires, in the
Versteifungsstruktur eingebetet sind. Dies ist besonders zweckmäßig bei aus Stiffening structure are embedded. This is especially useful at out
Faserverbundwerkstoffen gefertigten Versteifungsstrukturen, in welche solche Fiber composite materials produced stiffening structures, in which such
elektrischen Verbindungsmittel bei der Fertigung der Versteifungsstruktur mit electrical connection means in the production of the stiffening structure with
eingegossen bzw. eingespritzt werden können. can be poured or injected.
Vorzugsweise ist die Versteifungsstruktur einstückig ausgebildet, um so einen optimalen Kraftfluss durch die Knotenbereiche zwischen den seitlichen und mittleren Bereichen bzw. zwischen den seitlichen Bereichen und der Quertraverse sicherzustellen. Preferably, the stiffening structure is integrally formed, so as to ensure an optimal flow of force through the node areas between the lateral and central regions or between the lateral regions and the cross-beam.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Karosserie für einen Personenkraftwagen mit einer Fahrgastzelle, in welcher eine Versteifungsstruktur der oben beschriebenen hart angeordnet ist. The invention further relates to a body for a passenger car with a passenger compartment in which a stiffening structure of the above-described is arranged hard.
Im Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Hierbei zeigen: In the following, the invention and its embodiments will be explained in more detail with reference to the drawing. Hereby show:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines hinteren Bereichs einer Fahrgastzelle eines Kraftwagens nach dem Stand der Technik und 1 is a perspective view of a rear portion of a passenger compartment of a motor vehicle according to the prior art and
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines hinteren Bereichs einer Fahrgastzelle eines Kraftwagens mit einem Ausführungsbeispiel mit einer erfindungsgemäßen Versteifungsstruktur. Fig. 2 is a perspective view of a rear portion of a passenger compartment of a motor vehicle with an embodiment having a stiffening structure according to the invention.
Eine insgesamt mit 10 bezeichnete, dem Stand der Technik entsprechende Karosserie eines Kraftwagens weist eine versteifende Rückwand 12 auf, die einen hinteren Bereich 14 einer Fahrgastzelle 16 begrenzt und in etwa zwischen den Radhäusern 8 verläuft. Die Rückwand 12 ist als komplex geformtes Blechteil ausgeführt und erhöht A generally designated 10, the prior art body of a motor vehicle has a stiffening rear wall 12 which defines a rear portion 14 of a passenger compartment 16 and extends approximately between the wheel arches 8. The rear wall 12 is designed and increased as a complex shaped sheet metal part
insbesondere die Torsionssteifigkeit der Karosserie 10. Von der Rückwand 12 aus erstrecken sich entlang der Seitenwände 20 der Karosserie 10 nach vorne hin seitliche Versteifungselemente 22, die ebenfalls als Blechteile ausgeführt sind. Die seitlichen Versteifungselemente 22 sind mit einer Quertraverse 24 verbunden, die auf Höhe des Bodens 26 der Karosserie 10 verläuft.
Die Rückwand 12, Seitenversteifungen 22 sowie die Quertraverse 24 werden als separate Teile bereitgestellt, einzeln montiert und mit der Karosserie 10 verbunden. Aufgrund des hohen Gewichts der Blechteile werden so Kraftwagen mit hohem In particular, the torsional rigidity of the body 10. From the rear wall 12 extend along the side walls 20 of the body 10 to the front lateral stiffening elements 22, which are also designed as sheet metal parts. The lateral stiffening elements 22 are connected to a cross-beam 24, which extends at the level of the bottom 26 of the body 10. The rear wall 12, side stiffeners 22 and the cross-beam 24 are provided as separate parts, individually mounted and connected to the body 10. Due to the high weight of the sheet metal parts so cars with high
Eigengewicht gefertigt, die einen hohen Kraftstoffverbrauch und C02-Ausstoß aufweisen. Die einzelne Montage von Rückwand 14 und Seitenversteifungen 22 und Quertraverse 24 führt gleichzeitig zu einem hohen Montageaufwand, was die Herstellungskosten des Kraftwagens erhöht. Dead weight manufactured, which have a high fuel consumption and C0 2 emissions. The single assembly of the rear wall 14 and side stiffeners 22 and cross-beam 24 also leads to a high assembly cost, which increases the cost of the motor vehicle.
In Fig. 2 ist eine insgesamt mit 30 bezeichnete Karosserie dargestellt, die durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Versteifungsstruktur 32 versteift ist. Die Versteifungsstruktur 32 ist einteilig ausgebildet und umfasst zwei Seitenbereiche 34, die über einen Mittenbereich 36 verbunden sind. Eine weitere Verbindung der Seitenbereiche 34 wird durch eine Quertraverse 38 hergestellt. Die Seitenbereiche 34 liegen innenseitig an den Seitenwänden 40 der Fahrgastzelle 42 an. Der Mittenbereich 36 bildet die In Fig. 2 is a generally designated 30 body is shown, which is stiffened by an embodiment of a stiffening structure 32 according to the invention. The stiffening structure 32 is formed in one piece and comprises two side regions 34, which are connected via a central region 36. Another connection of the side portions 34 is made by a cross-beam 38. The side regions 34 bear against the side walls 40 of the passenger compartment 42 on the inside. The middle region 36 forms the
Rückwand der Fahrgastzelle 42 aus und verläuft in etwa zwischen den Radhäusern 44 der Karosserie 30. Sowohl die Seitenbereiche 34 als auch der Mittenbereich 36 weisen Durchtrittsöffnungen 46 auf, die so angeordnet sind, dass sie außerhalb der Rear wall of the passenger compartment 42 and extends approximately between the wheel wells 44 of the body 30. Both the side portions 34 and the middle portion 36 have through openings 46, which are arranged so that they outside the
Hauptlastpfade der Versteifungsstruktur 32 liegen, um so weiteres Gewicht einzusparen. Die Quertraverse 38 ersetzt den üblicherweise verwendeten Querträger auf Höhe des Fahrzeugbodens 48, der normalerweise unterhalb der Fondsitze eines Kraftwagens verläuft. Main load paths of the stiffening structure 32 are so as to save further weight. The cross-beam 38 replaces the commonly used cross member at the level of the vehicle floor 48, which normally extends below the rear seats of a motor vehicle.
Die Versteifungsstruktur 32 ist zweckmäßigerweise aus einem Faserverbundkunststoff, insbesondere aus einem Kohlefaserverbundwerkstoff hergestellt. Dadurch lässt sich eine Steifungsstruktur 32 mit hoher Festigkeit und geringem Gewicht realisieren. An die Versteifungsstruktur 32 können zusätzliche Struktur- oder Funktionselemente angeformt werden. Hierbei kann es sich beispielsweise um Befestigungselemente wie Flansche, Öffnungen und Konsolen handeln. The stiffening structure 32 is expediently made of a fiber composite plastic, in particular of a carbon fiber composite material. As a result, a stiffening structure 32 having high strength and low weight can be realized. To the stiffening structure 32 additional structural or functional elements can be formed. These may be, for example, fasteners such as flanges, openings and brackets.
All diese Elemente können beim Urformen der Versteifungsstruktur 32 in einem einzigen Verfahrensschritt mit angeformt werden, was eine besonders einfache Herstellung der Versteifungsstruktur 32 ermöglicht. An solche Befestigungselemente der All these elements can be formed in the original forms of the stiffening structure 32 in a single process step, which allows a particularly simple production of the stiffening structure 32. To such fasteners of
Versteifungsstruktur 32 können vor der Montage der Versteifungsstruktur 32 an den Rohbau des Kraftwagens bereits alle notwendigen Anbauteile vormontiert werden, so dass die Versteifungstruktur 32 mit allen Anbauteilen als vorgefertigtes Modul an den Rohbau montiert werden kann.
Die Anbindung an den Rohbau kann hier durch Kleben, Verschrauben, Verclipsen oder Klammern erfolgen. Dies kann bereits vor der Lackierung der Karosserie 30 erfolgen, wobei das Faserverbundmaterial der Versteifungsstruktur 32 sowie ein gegebenenfalls vorhandener Kleber temperatur- und formbeständig sein muss. Stiffening structure 32, all necessary attachments can be pre-assembled before assembly of the stiffening structure 32 to the shell of the motor vehicle, so that the stiffening structure 32 can be mounted with all attachments as a prefabricated module to the shell. The connection to the bodyshell can be done by gluing, screwing, clipping or stapling. This can be done before the painting of the body 30, wherein the fiber composite material of the stiffening structure 32 and an optional adhesive must be temperature and dimensionally stable.
Alternativ ist, insbesondere bei der modularen Verwendung der Versteifungsstruktur 32 mit vormontierten Anbauteilen, eine Montage der Versteifungsstruktur 32 nach der KTL- Lackierung der Karosserie 30 möglich. Bei vormontierten Anbauteilen kann es sich beispielsweise um Überrollbügel, elektrische Leitungen oder Rückhaltesysteme handeln. Elektrische Leitungen können dabei direkt in den Faserverbundkunststoff mit eingebracht werden, um eine fest montierte und vor Beschädigungen geschützte elektrische Alternatively, in particular with the modular use of the stiffening structure 32 with preassembled add-on parts, an assembly of the stiffening structure 32 after the cathodic painting of the body 30 is possible. Pre-assembled attachments may be, for example, roll bars, electrical lines or restraint systems. Electrical cables can be introduced directly into the fiber composite plastic to a permanently mounted and protected from damage electrical
Leitungsstruktur für Steuergeräte oder Ähnliches bereitzustellen. To provide line structure for control devices or the like.
Die Versteifungsstruktur 32 ist sowohl bei Cabrios als auch bei Limousinen verwendbar, wobei die Anwendung bei Cabrios besonders vorteilhaft ist, da dort das Dach als wesentlicher Bestandteil der Gesamtversteifung des Fahrzeugs wegfällt. Da die The stiffening structure 32 is useful both in convertibles and sedans, the application is particularly advantageous in convertibles, since there eliminates the roof as an integral part of the overall stiffening of the vehicle. Because the
Versteifungsstruktur 32 der Karosserie 30 eine besonders hohe Torsionssteifigkeit verleiht, können bei Cabrios mit einer solchen Versteifungsstruktur 32 viele derzeit verwendete Versteifungsmaßnahmen entfallen, so dass besonders leichte Fahrzeuge gefertigt werden können.
Stiffening structure 32 of the body 30 gives a particularly high torsional stiffness, in convertibles with such a stiffening structure 32 many stiffening measures currently used can be omitted, so that particularly light vehicles can be made.
Claims
1. Versteifungsstruktur (32) in Leichtbauweise für einen hinteren Bereich einer 1. stiffening structure (32) in lightweight construction for a rear portion of a
Fahrgastzelle (42) eines Personenkraftwagens, mit zwei innenseitig von jeweiligen Seitenwandbereichen (40) der Fahrgastzelle (42) positionierbaren seitlichen Strukturbereichen (34), welche über einen mittleren Strukturbereich (36) miteinander verbunden sind, Passenger compartment (42) of a passenger vehicle, with two lateral structural regions (34) which can be positioned on the inside of respective side wall regions (40) of the passenger compartment (42) and which are interconnected via a central structural region (36),
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Versteifungsstruktur (32) zumindest partiell aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet ist. the stiffening structure (32) is at least partially formed of a fiber-reinforced plastic.
2. Versteifungsstruktur (32) in Leichtbauweise für einen hinteren Bereich einer 2. stiffening structure (32) in lightweight construction for a rear portion of a
Fahrgastzelle (42) eines Personenkraftwagens, mit zwei innenseitig von jeweiligen Seitenwandbereichen (40) der Fahrgastzelle (42) positionierbaren seitlichen Strukturbereichen (34), welche über einen mittleren Strukturbereich (36) miteinander verbunden sind, Passenger compartment (42) of a passenger vehicle, with two lateral structural regions (34) which can be positioned on the inside of respective side wall regions (40) of the passenger compartment (42) and which are interconnected via a central structural region (36),
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die seitlichen Strukturbereiche (34) über wenigstens eine vor dem mittleren Strukturbereich (36) verlaufende weitere Quertraverse (38) miteinander verbunden sind. the lateral structural regions (34) are connected to one another via at least one further cross-member (38) extending in front of the central structural region (36).
3. Versteifungsstruktur (32) nach Anspruch 2, 3. stiffening structure (32) according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Versteifungsstruktur (32) zumindest partiell aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet ist. the stiffening structure (32) is at least partially formed of a fiber-reinforced plastic.
4. Versteifungsstruktur (32) nach Anspruch 1 , 4. stiffening structure (32) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die seitlichen Strukturbereiche (34) über wenigstens eine vor dem mittleren the lateral structural regions (34) over at least one before the middle
Strukturbereich (36) verlaufende weitere Quertraverse (38) miteinander verbunden sind. Structure region (36) extending further cross-beam (38) are interconnected.
5. Versteifungsstruktur (32) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 5. stiffening structure (32) according to any one of claims 1 to 4,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die seitlichen Strukturbereiche (34) und/oder der mittlere Strukturbereich (36) wenigstens eine Durchtrittsöffnung (46) aufweisen. the lateral structural regions (34) and / or the central structural region (36) have at least one passage opening (46).
6. Versteifungsstruktur (32) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 6. stiffening structure (32) according to any one of claims 1 to 5,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Versteifungsstruktur (32) wenigstens ein Befestigungselement für ein Anbauteil oder dergleichen umfasst. the stiffening structure (32) comprises at least one fastening element for an attachment or the like.
7. Versteifungsstruktur (32) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 7. stiffening structure (32) according to any one of claims 1 to 6,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
in die Versteifungsstruktur (32) wenigstens ein elektrisches Verbindungsmittel, insbesondere eine Litze oder ein Draht, eingebettet ist. at least one electrical connection means, in particular a strand or a wire, is embedded in the stiffening structure (32).
8. Versteifungsstruktur (32) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 8. stiffening structure (32) according to one of claims 1 to 7,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Versteifungsstruktur (32) einstückig ausgebildet ist. the stiffening structure (32) is integrally formed.
9. Karosserie (36) für einen Personenkraftwagen mit einer Fahrgastzelle (42), in 9. body (36) for a passenger car with a passenger compartment (42), in
welcher eine Versteifungsstruktur (32) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 angeordnet ist. which a stiffening structure (32) is arranged according to one of claims 1 to 8.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 10801144 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 10801144 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |