WO2013178359A1 - Body of a vehicle - Google Patents

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WO2013178359A1
WO2013178359A1 PCT/EP2013/001589 EP2013001589W WO2013178359A1 WO 2013178359 A1 WO2013178359 A1 WO 2013178359A1 EP 2013001589 W EP2013001589 W EP 2013001589W WO 2013178359 A1 WO2013178359 A1 WO 2013178359A1
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WO
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unit
stiffening
subframe
vehicle
stiffening unit
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PCT/EP2013/001589
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Inventor
Thomas BÜTTNER
Christian Dornberg
Original Assignee
Audi Ag
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Abstract

The invention relates to a body (1) of a vehicle, said body having at least one structural unit (30) and a front end (5), which is connected to the structural unit (30) at least via one stiffening unit (10) and a sub-frame (40) connected to the stiffening unit (10). According to the invention, the stiffening unit (10) is formed as a shearing area (20) which extends between the structural unit (30) and the front end (5) and is reinforced by an additional reinforcement element (16).

Description

Aufbau eines Fahrzeugs  Construction of a vehicle
Die Erfindung betrifft einen Aufbau eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a structure of a vehicle according to the preamble of patent claim 1.
Aus der EP 0 941 912 B1 ist ein Aufbau eines Fahrzeugs bekannt, welcher zumindest eine Struktureinheit und ein Frontend aufweist, welches über eine Versteifungseinheit und einen mit der Versteifungseinheit verbundenen Hilfsrahmen mit der Struktureinheit verbunden ist. Der als Fahrschemel ausgebildete Hilfsrahmen des Fahrzeugs umfasst zwei einander seitlich gegenüberliegende Hilfsrahmenlängsträger, zwischen welchen die als flächiges Versteifungselement ausgeführte Versteifungseinheit angeordnet ist. Konkret bildet der Hilfsrahmen hier einen Vorderachsträger aus und weist an jedem Längsträger einen Lagerbock zur Aufnahme eines Lenkers des Fahrzeugfahrwerks auf. Das Versteifungselement ist durch ein flächiges Aluminiumblech mit einer Wandstärke von wenigen Millimetern gebildet und weist eine im Wesentlichen viereckige Geometrie auf, so dass es in Fahrtrichtung betrachtet jeweils an beiden seitlichen Hilfsrahmenlängsträgern mit je einer Schraubverbindung vor und hinter den Lagerböcken lösbar mit den beiden Längsträgern verbunden ist. Ferner kann das Versteifungselement Versteifungssicken aufweisen und zusätzlich mit einem akustisch dämmenden Material versehen sein. Mit diesem flächigen Versteifungselement wird ein so genanntes Schubfeld erzeugt, mittels dem eine aufprallbedingte Kraft, welche in einen der Längsträger eingeleitet wird, auf den gegenüberliegenden Längsträger übertragen werden kann. Wesentlich für diese Kraftübertragung auf den gegenüberliegenden Längsträger soll hierbei die jeweils vor und hinter den Lagerböcken angeordnete Anbindung des Versteifungselementes an die beiden einander gegenüberliegenden Hilfsrahmenlängsträger sein. EP 0 941 912 B1 discloses a construction of a vehicle which has at least one structural unit and one front end, which is connected to the structural unit via a stiffening unit and an auxiliary frame connected to the stiffening unit. The subframe formed as a subframe of the vehicle comprises two laterally opposite subframe longitudinal members, between which the stiffening unit designed as a planar stiffening element is arranged. Specifically, the subframe here forms a front axle and has on each side rail on a bearing block for receiving a handlebar of the vehicle chassis. The stiffening element is formed by a flat aluminum sheet with a wall thickness of a few millimeters and has a substantially quadrangular geometry, so that it is connected in the direction of travel respectively on both lateral auxiliary frame longitudinal members, each with a screw in front of and behind the bearing blocks releasably connected to the two side rails , Furthermore, the stiffening element may have stiffening beads and be additionally provided with an acoustically insulating material. With this planar stiffening element, a so-called pushing field is generated, by means of which an impact-related force, which is introduced into one of the side members, can be transmitted to the opposite side member. Essential for this power transmission to the opposite longitudinal member is in this case be arranged in front of and behind the bearing blocks arranged connection of the stiffening element to the two opposing subframe longitudinal beams.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Aufbau eines Fahrzeugs anzugeben, mit welchem eine Erhöhung der Steifigkeit des Vorderwagens, insbesondere in einem Bodenbereich des Fahrzeugs und damit der Fahrzeugkarosserie selbst möglich ist. The object of the invention is to provide a structure of a vehicle, with which an increase in the rigidity of the front end, in particular in a bottom region of the vehicle and thus the vehicle body itself is possible.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Bereitstellung eines Aufbaus eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. According to the invention the object is achieved by providing a structure of a vehicle having the features of patent claim 1.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Um einen Aufbau eines Fahrzeugs anzugeben, mit welchem eine Erhöhung der Steifigkeit des Vorderwagens, insbesondere in einem Bodenbereich des Fahrzeugs und damit der Fahrzeugkarosserie selbst möglich ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Versteifungseinheit als ein sich zwischen der Struktureinheit und dem Frontend erstreckendes Schubfeld ausgebildet ist, welches durch ein zusätzliches Verstärkungselement verstärkt ist. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine erhebliche Erhöhung der Steifigkeit des Vorderwagens unter Ausbildung eines Schubfeldes insbesondere in einem Bodenbereich des Fahrzeugs und damit der Fahrzeugkarosserie selbst möglich ist, indem die Versteifungseinheit in vorteilhafter Weise mit dem Frontend, dem Hilfsrahmen und angrenzenden Strukturbauteilen der Struktureinheit bzw. Tragstruktur des Fahrzeugaufbaus verbunden ist. Hierdurch ergibt sich bei einfachem konstruktivem Aufbau des Fahrzeugs eine Erhöhung der Steifigkeit des Vorderwagens und somit des Aufbaus des Fahrzeugs. Über das Verstärkungselement kann eine verbesserte Einleitung der auftretenden dynamischen und statischen Kräfte in den Hilfsrahmen und von dort in die Struktureinheit bzw. Tragstruktur und somit in den Aufbau des Fahrzeugs und eine gleichmäßigere Verteilung dieser Kräfte in der Tragstruktur erfolgen. Die als Schubfeld ausgeführte Versteifungseinheit mit dem Verstärkungselement kann das Frontend und den Hilfsrahmen verbinden und darüber hinaus einen Kraftschluss mit Diagonalstreben ausbilden, über welche der Hilfsrahmen mit seitlichen Schwellern der Struktureinheit verbunden werden kann, so dass ein ununterbrochener Kraftfluss zwischen dem Frontend, dem Hilfsrahmen und der Fahrzeugzelle durch die direkte Kopplung mit den Diagonalstreben sichergestellt werden kann. Als Nebenaspekt kann die Versteifungseinheit mit dem Verstärkungselement und dem verbundenen Hilfsrahmen ein weiteres Deformationselement darstellen und im Crashfall zusätzlich Crashenergie aufnehmen und weiterleiten. Ein weiterer Vorteil der als Schubfeld ausgeführten Versteifungseinheit mit dem Verstärkungselement ist der Schutz der Unterseite des Fahrzeugbodens gegen Verschleiß und Korrosion. Ferner schirmt die als Schubfeld ausgeführte Versteifungseinheit in vorteilhafter Weise die Fahrzeugkarosserie gegen Geräuscheinflüsse von außen ab und sorgt für eine Verbesserung der Aerodynamik. Des Weiteren eignet sich die als Schubfeld ausgeführte Versteifungseinheit mit dem Verstärkungselement in vorteilhafter Weise zur Integration in einen Boden des Fahrzeugs, ohne dass große konstruktive Änderungen des Bodens des Fahrzeugs erfolgen müssen. Dadurch ist eine kostengünstige Nachrüstung bzw. Integration der als Schubfeld ausgeführten Versteifungseinheit mit dem Verstärkungselement in eine laufende Fahrzeugproduktion realisierbar. Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Aufbaus ermöglichen in vorteilhafter Weise eine Erhöhung der Quersteifigkeit des Vorderwagens und eine zusätzliche Erhöhung der Torsionssteifigkeit des Gesamtfahrzeugs. Zudem kann die als Schubfeld ausgeführte Versteifungseinheit die Funktion einer in Fahrtrichtung vorderen Dämpfungswanne übernehmen. Des Weiteren kann durch das zusätzliche Verstärkungselement der Versteifungseinheit, eine Verstärkung am Hilfsrahmen entfallen. Advantageous embodiments and developments of the invention are specified in the dependent claims. In order to provide a structure of a vehicle, with which an increase in the stiffness of the front end, especially in a bottom region of the vehicle and thus the vehicle body itself is possible, it is proposed according to the invention that the stiffening unit is designed as a thrust field extending between the structural unit and the front end , which is reinforced by an additional reinforcing element. An essential advantage of the invention is that a considerable increase in the rigidity of the front end of the vehicle to form a shear field, in particular in a bottom region of the vehicle and thus the vehicle body itself is possible by the stiffening unit in an advantageous manner with the front end, the subframe and adjacent structural components Structural unit or support structure of the vehicle body is connected. This results in a simple structural design of the vehicle, an increase in the rigidity of the front end and thus the structure of the vehicle. Via the reinforcing element, an improved initiation of the occurring dynamic and static forces in the subframe and from there into the structural unit or supporting structure and thus into the structure of the vehicle and a more uniform distribution of these forces in the supporting structure can take place. The running as a thrust box stiffening unit with the reinforcing element can connect the front end and the subframe and also form a frictional connection with diagonal struts, via which the subframe can be connected to side sills of the structural unit, so that an uninterrupted power flow between the front end, the subframe and the Vehicle cell can be ensured by the direct coupling with the diagonal struts. As a side aspect, the stiffening unit with the reinforcing element and the associated subframe can represent a further deformation element and additionally absorb and transmit crash energy in the event of a crash. Another advantage of the stiffening unit with the reinforcing element is the protection of the underside of the vehicle floor against wear and corrosion. Furthermore, the stiffening unit embodied as a sliding panel advantageously shields the vehicle body against external noise effects and improves the aerodynamics. Furthermore, the stiffening unit designed as a thrust panel with the reinforcing element is advantageously suitable for integration into a floor of the vehicle without having to make major structural changes to the floor of the vehicle. As a result, cost-effective retrofitting or integration of the stiffening unit designed as a sliding panel with the reinforcing element can be realized in an ongoing vehicle production. Embodiments of the construction according to the invention advantageously enable an increase in the transverse rigidity of the front end and an additional increase in the torsional rigidity of the entire vehicle. In addition, the stiffening unit designed as a thrust field can take over the function of a front damping trough in the direction of travel. Furthermore, can be omitted by the additional reinforcing element of the stiffening unit, a gain on the subframe.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann die als Schubfeld ausgeführte Versteifungseinheit den Hilfsrahmen zumindest teilweise überdecken. Vorzugsweise kann das Verstärkungselement im Überdeckungsbereich der als Schubfeld ausgeführten Versteifungseinheit mit dem Hilfsrahmen angeordnet werden. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine großflächige Verbindung mit dem Hilfsrahmen, so dass die Versteifungseinheit besonders verwindungssteif ausgeführt ist, wodurch Biegeschwingungen der Versteifungseinheit verhindert werden können. Das hat unter anderem den Vorteil, dass sich die im Belastungsbereich angeordnete Versteifungseinheit mit dem Verstärkungselement gegen den Hilfsrahmen abstützen kann, wodurch eine höhere Torsionssteifigkeit erreicht und ein Ausknicken der Versteifungseinheit erschwert wird. In an advantageous embodiment of the invention, the stiffening unit designed as a pushing field can at least partially cover the subframe. Preferably, the reinforcing element can be arranged in the covering area of the stiffening unit designed as a pushing panel with the auxiliary frame. This advantageously allows a large-area connection with the subframe, so that the stiffening unit is designed to be particularly torsionally rigid, whereby bending vibrations of the stiffening unit can be prevented. This has, inter alia, the advantage that the stiffening unit arranged in the loading area can be supported against the subframe with the reinforcing element, whereby a higher torsional stiffness is achieved and buckling of the stiffening unit is made more difficult.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können Form und Abmessungen des Verstärkungselements an einen Kraftfluss zwischen dem Frontend und der Struktureinheit angepasst werden. In a further advantageous embodiment of the invention, the shape and dimensions of the reinforcing element can be adapted to a force flow between the front end and the structural unit.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann das Verstärkungselement als profilierte Verstärkungsplatte ausgeführt werden, welche mit der als Schubfeld ausgeführten Versteifungseinheit verbunden ist. Alternativ kann das Verstärkungselement als Materialverdopplung und/oder als Versickung in die als Schubfeld ausgeführte Versteifungseinheit eingebracht werden, d.h. als integraler Bestandteil der als Schubfeld ausgeführten Versteifungseinheit ausgeführt werden. Zudem kann die als Schubfeld ausgeführte Versteifungseinheit mit dem Hilfsrahmen verschraubt werden. In a further advantageous embodiment of the invention, the reinforcing element can be designed as a profiled reinforcing plate, which is connected to the stiffening unit designed as a shear field. Alternatively, the reinforcing element may be introduced as material doubling and / or as a wicking into the stiffening unit designed as a pushing field, i. be performed as an integral part of running as a shear field stiffening unit. In addition, the stiffening unit designed as a thrust panel can be screwed to the subframe.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann der Hilfsrahmen zumindest über mindestens zwei Diagonalstreben mit der Struktureinheit verbunden werden. Die mindestens zwei Diagonalstreben können beispielsweise jeweils mit einem Schweller verbunden werden. Durch die Ausgestaltung als Diagonalstrebe kann die Versteifungseinheit mit dem Verstärkungselement auch mit entfernteren Strukturbauteilen der Struktureinheit bzw. der Tragstruktur energetisch gekoppelt werden, wobei die auf die Diagonalstrebe einwirkenden dynamischen und statischen Kräfte an diese Strukturbauteile weitergeleitet werden können. Durch die Verwendung der vergleichsweise leichten Diagonalstreben kann das Gewicht des Aufbaus niedrig gehalten und dennoch die Steifigkeit der Fahrzeugkarosserie erhöht werden. Auf diese Weise werden sowohl die Materialkosten als auch die Herstellungskosten der Fahrzeugkarosserie verringert. Es ist von besonderem Vorteil, dass die Diagonalstreben derart mit der Tragstruktur des Fahrzeugs verbunden sind, dass die einwirkenden dynamischen und statischen Kräfte nicht nur in die angrenzenden Strukturbauteile weitergeleitet werden, sondern auch in die weiter entfernteren, besonders stabilen und belastbaren Strukturelemente des Aufbaus, wie beispielsweise in die Schweller. Dadurch kann eine gleichmäßigere Verteilung der dynamischen und statischen Kräfte in die Fahrzeugkarosserie erfolgen. Durch diese zusätzlichen Verbindungen der Diagonalstreben mit den Schwellern des Aufbaus werden die Verwindungssteifigkeit und die Belastbarkeit der Fahrzeugkarosserie weiter erhöht. In a further advantageous embodiment of the invention, the subframe can be connected at least over at least two diagonal struts with the structural unit. The at least two diagonal struts, for example, can each be connected to a sill. Due to the configuration as a diagonal strut, the stiffening unit can be energetically coupled to the reinforcing element also with more distant structural components of the structural unit or the support structure, wherein the dynamic and static forces acting on the diagonal strut to these structural components can be forwarded. By using the comparatively lightweight diagonal braces, the weight of the body can be kept low while still increasing the rigidity of the vehicle body. In this way, both the material costs and the manufacturing costs of the vehicle body are reduced. It is of particular advantage that the diagonal braces are connected to the supporting structure of the vehicle in such a way that the acting dynamic and static forces are transmitted not only to the adjacent structural components, but also to the more remote, particularly stable and resilient structural elements of the structure for example, in the sills. This allows a more even distribution of the dynamic and static forces in the vehicle body done. These additional connections of the diagonal struts with the sills of the structure, the torsional stiffness and the load capacity of the vehicle body are further increased.
Zusammenfassend kann der Hilfsrahmen in vorteilhafter Weise sowohl mit der Struktureinheit der Karosserie als auch mit der Versteifungseinheit mit konstruktiv einfachen Mitteln fest verbunden werden, so dass die Steifigkeit des Aufbaus des Vorderwagens wesentlich verbessert werden kann. Die einwirkenden dynamischen und statischen Kräfte können über die Verbindung der mit dem Verstärkungselement verstärkten Versteifungseinheit mit dem Hilfsrahmen großflächig aufgenommen und sehr gut an die Struktureinheiten der Karosserie weitergeleitet bzw. verteilt werden. Durch die Verbindungen der Versteifungseinheit, des Hilfsrahmens und der Struktureinheit der Karosserie untereinander entsteht eine starre gitterartige Struktur, wodurch generell eine Verbesserung der Steifigkeit der Karosseriestruktur erreicht werden kann, so dass die Karosseriestruktur die dynamischen und statischen Kräfte besser aufnehmen kann. Dadurch kann in vorteilhafter Weise die Torsionssteifigkeit der gesamten Karosserie erhöht werden. Vorzugsweise ist der Hilfsrahmen mit zumindest einem weiteren Strukturbauteil des Aufbaus, wie beispielsweise einem Längsträger und/oder Querträger verbunden. In vorteilhafter Weise kann der Hilfsrahmen durch diese zusätzlichen Verbindungen mit weiteren Strukturbauteilen eine verwindungssteife und starre Versteifungsbaugruppe ausbilden, welche eine hohe Steifigkeit ausweist und dadurch während des Fahrbetriebs erheblich größere dynamische und statische Kräfte aufnehmen kann. Hierdurch werden ein Einknicken und ein Verbiegen der Versteifungseinheit und des Hilfsrahmens verhindert. Dadurch erhöhen sich die Belastbarkeit und die Steifigkeit der als Schubfeld ausgeführten Versteifungseinheit. Die einwirkenden dynamischen und statischen Kräfte werden direkt über diese Verbindungen auf die angrenzenden Strukturbauteile übertragen, über welche eine verbesserte Einleitung der auftretenden Kräfte in die Tragstruktur der Ka- rosserie sowie eine gleichmäßigere Verteilung dieser Kräfte in der Tragstruktur der Karosserie erfolgen kann. In summary, the subframe can be firmly connected in an advantageous manner with both the structural unit of the body and with the stiffening unit with structurally simple means, so that the rigidity of the structure of the front end can be substantially improved. The acting dynamic and static forces can be absorbed over a large area via the connection of the reinforced with the reinforcing element stiffening unit with the subframe and very well forwarded or distributed to the structural units of the body. The connections of the stiffening unit, the subframe and the structural unit of the body with each other creates a rigid lattice-like structure, whereby an overall improvement in the rigidity of the body structure can be achieved, so that the body structure can better absorb the dynamic and static forces. As a result, the torsional stiffness of the entire body can advantageously be increased. Preferably, the subframe is connected to at least one further structural component of the structure, such as a side member and / or cross member. Advantageously, the auxiliary frame by these additional compounds with other structural components form a torsionally rigid and rigid stiffening assembly, which identifies a high rigidity and thereby can absorb significantly greater dynamic and static forces during driving. This prevents buckling and bending of the stiffening unit and the subframe. This increases the load capacity and the rigidity of the stiffening unit designed as a thrust field. The acting dynamic and static forces are transferred directly via these connections to the adjacent structural components, via which an improved introduction of the forces occurring into the supporting structure of the Ka rosserie and a more even distribution of these forces in the support structure of the body can be done.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann die als Schubfeld ausgeführte Versteifungseinheit die Funktion einer ersten Dämpfungswanne übernehmen. Des Weiteren kann die als Schubfeld ausgeführte Versteifungseinheit ein Dämpfungselement aufweisen, das beispielsweise als Dämpfungsmatte ausgeführt ist, und mit einer zweiten Dämpfungswanne verbunden werden. Das hat den Vorteil, dass das Versteifungselement eine große Fläche im Bodenbereich der Fahrzeugkarosserie abdecken und über seinen Randbereich weit auseinanderliegende Strukturbauteile miteinander verbinden kann. Insbesondere ist eine einfache und schnelle Montage der als Schubfeld ausgeführten Versteifungseinheit möglich, da ein großflächiges Bauteil auf einfache Weise mit den angrenzenden Bauteilen verbunden werden kann. Hierdurch können auch kleine Toleranzvorgaben eingehalten werden, da wenige großvolumige Bauteile toleranzgenauer montiert werden können. Des Weiteren eignet sich der Bodenbereich des Fahrzeugs in vorteilhafter Weise für die Aufnahme eines derartigen flächigen Versteifungselements, ohne dass große konstruktive Änderungen des Fahrzeugs erfolgen müssen. Dadurch ist eine kostengünstige Nachrüstung bzw. Integration eines Versteifungselements an einen Hilfsrahmen in eine laufende Fahrzeugproduktion realisierbar. In a further advantageous embodiment of the invention, the stiffening unit designed as a pushing field can take over the function of a first damping trough. Furthermore, the stiffening unit embodied as a pushing field can have a damping element, which is embodied, for example, as a damping mat, and connected to a second damping trough. This has the advantage that the stiffening element can cover a large area in the floor area of the vehicle body and can connect structural components that are far apart from one another over its edge area. In particular, a simple and quick installation of the stiffening unit designed as a sliding field is possible, since a large-area component can be connected in a simple manner to the adjacent components. As a result, even small tolerance specifications can be met, since few large-volume components can be mounted with greater tolerance. Furthermore, the floor area of the vehicle is advantageously suitable for receiving such a flat stiffening element without having to make major structural changes to the vehicle. As a result, a cost-effective retrofitting or integration of a stiffening element to a subframe in an ongoing vehicle production can be realized.
Eine bevorzugte Realisierung der Erfindung sieht vor, dass der Hilfsrahmen an dem flächigen Versteifungselement mit dem Verstärkungselement anliegt. In vorteilhafter Weise verhindert die flächige Verbindung der beiden Bauteile Schwingungen des Versteifungselements und stabilisiert so im eingebauten Zustand das Versteifungselement über die ganze Fläche. Der nicht abgestützte Bereich des Versteifungselements wird somit kleiner bzw. verwindungssteifer und weist dadurch eine geringere Neigung zum Ausknicken auf. Eine derartige flächige Verbindung wirkt als große Abstützfläche, welche entsprechend große Kräfte aufnehmen kann und dementsprechend sehr belastbar ist. Das Versteifungselement ist durch die großflächige Verbindung mit dem Hilfsrahmen verwin- dungssteif und trägt durch eine Geräuschdämpfung der Fahr- und Spritzgeräusche zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften in der Fahrgastzelle bei. Derartige Versteifungselemente können sowohl im Bereich eines Vorderwagens als auch eines Hinterwagens Verwendung finden. A preferred embodiment of the invention provides that the subframe rests against the planar stiffening element with the reinforcing element. Advantageously, the planar connection of the two components prevents vibrations of the stiffening element and thus stabilizes the stiffening element in the installed state over the entire surface. The non-supported region of the stiffening element is thus smaller or warp-resistant and thus has a lower tendency to buckling. Such a flat connection acts as a large support surface, which can accommodate correspondingly large forces and, accordingly, is very resilient. The stiffening element is torsionally stiff due to the large-area connection with the subframe and contributes to the improvement of the acoustic properties in the passenger compartment by noise damping of the driving and spraying noises. Such stiffening elements can be found both in the area of a front end and a rear end use.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Dabei zeigen: Advantageous embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described below. Showing:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Aufbaus eines Fahrzeugs im Bereich eines Vorderwagens mit einer Struktureinheit und einem Frontend, welches über eine Versteifungseinheit und einen mit der Versteifungseinheit verbundenen Hilfsrahmen mit der Struktureinheit verbunden ist, wobei die Versteifungseinheit als ein sich zwischen Struktureinheit und Frontend erstreckendes Schubfeld ausgebildet ist, welches durch ein zusätzliches Verstärkungselement verstärkt ist, Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a construction according to the invention of a vehicle in the region of a front end with a structural unit and a front end, which is connected via a stiffening unit and connected to the stiffening unit subframe with the structural unit, wherein the stiffening unit as a between structural unit and Front end extending shear field is formed, which is reinforced by an additional reinforcing element,
Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung von erfindungswesentlichen Komponenten eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Aufbaus eines Fahrzeugs im Bereich eines Vorderwagens mit einer Struktureinheit, einem Frontend und einem Versteifungselement, und 2 is an exploded perspective view of essential components of an embodiment of a construction according to the invention of a vehicle in the region of a front end vehicle with a structural unit, a front end and a stiffening element, and
Fig. 3 eine detailliertere schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels des Aufbaus des Fahrzeugs aus Fig. 2 von unten mit einer Versteifungseinheit und dem Hilfsrahmen ohne zweite Dämpfungswanne, wobei der Hilfsrahmen mit der Versteifungseinheit und mit Strukturbauteilen der Tragstruktur verbunden ist. Fig. 3 is a more detailed schematic representation of the embodiment of the structure of the vehicle of Figure 2 from below with a stiffening unit and the subframe without second damping trough, wherein the subframe is connected to the stiffening unit and with structural components of the support structure.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Aufbaus 1 eines Fahrzeugs in einem Bereich eines Vorderwagens mit einer Struktureinheit 30 und einem Frontend 5, welches über eine Versteifungseinheit 10 und einen mit der Versteifungseinheit 10 verbundenen Hilfsrahmen 40 mit der Struktureinheit 30 verbunden ist. 1 shows an exemplary embodiment of a construction 1 according to the invention of a vehicle in a region of a front end vehicle with a structural unit 30 and a front end 5, which is connected to the structural unit 30 via a stiffening unit 10 and an auxiliary frame 40 connected to the stiffening unit 10.
Um einen Aufbau 1 eines Fahrzeugs anzugeben, mit dem eine Erhöhung der Steifigkeit des Vorderwagens, insbesondere im Bodenbereich des Fahrzeugs und damit der Fahrzeugkarosserie selbst möglich ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Versteifungseinheit 10 als ein sich zwischen Struktureinheit 30 und Frontend 5 erstreckendes Schubfeld 20 ausgebildet ist, welches durch ein zusätzliches Verstärkungselement 16 verstärkt ist. Das Schubfeld 20 ist insbesondere dazu vorgesehen, eine in ein Element des Aufbaus eingeleitete dynamische und/oder statische Kraft, in benachbarte Strukturbauteile der Struktureinheit 30 weiterzuleiten. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Versteifungseinheit 10 in der Mitte abgesetzt ausgebildet und deckt den offenen Raum im Bodenbereich eines Vorderwagens des Fahrzeugs flächenbündig nahezu vollständig ab bzw. verschließt den offenen Raum im Bodenbereich des Vorderwagens. Wie aus Fig. 1 bis 3 ersichtlich ist, überdeckt die als Schubfeld 20 ausgeführte Versteifungseinheit 10 den Hilfsrahmen 40 zumindest teilweise, wobei das Verstärkungselement 16 im Überdeckungsbereich der als Schubfeld 20 ausgeführten Versteifungseinheit 10 mit dem Hilfsrahmen 40 angeordnet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Verstärkungselement 16 als profilierte Verstärkungsplatte ausgeführt, welche mit der als Schubfeld 20 ausgeführten Versteifungseinheit 10 verschraubt und/oder vernietet ist. Bei alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann das Verstärkungselement 16 als Materialverdopplung und/oder als Versickung in die als Schubfeld 20 ausgeführte Versteifungseinheit 10 eingebracht, d.h. als integraler Bestandteil der als Schubfeld 20 ausgeführten Versteifungseinheit 10 ausgeführt werden. Zudem ist das Verstärkungselement 16 gemeinsam mit der als Schubfeld 20 ausgeführten Versteifungseinheit 10 über geeignete Verbindungstechniken, wie beispielsweise über Schraubverbindungen oder Nietverbindungen bzw. eine Kombination aus diesen Verbindungstechniken, mit dem Hilfsrahmen 40 verbunden. In order to provide a structure 1 of a vehicle with which an increase in the rigidity of the front end, in particular in the bottom region of the vehicle and thus the vehicle body itself is possible, the invention proposes that the stiffening unit 10 as a between structural unit 30 and front end 5 extending thrust field 20th is formed, which is reinforced by an additional reinforcing element 16. The thrust field 20 is provided, in particular, for forwarding a dynamic and / or static force introduced into an element of the superstructure into adjacent structural components of the structural unit 30. In the present embodiment, the stiffening unit 10 is formed offset in the middle and covers the open space in the bottom region of a front end of the vehicle almost flush from or closes the open space in the bottom region of the front end. As can be seen from FIGS. 1 to 3, the stiffening unit 10 embodied as a sliding panel 20 at least partially covers the auxiliary frame 40, wherein the reinforcing element 16 is arranged in the overlapping area of the stiffening unit 10 designed as a shear panel 20 with the auxiliary frame 40. In the illustrated embodiment, the reinforcing element 16 is designed as a profiled reinforcing plate, which is bolted to the running as a shear panel 20 stiffening unit 10 and / or riveted. In alternative embodiments, not shown, the reinforcing element 16 may be introduced as a material doubling and / or as a trickle into the stiffening unit 10 designed as a thrust field 20, ie executed as an integral part of the stiffening unit 10 designed as a shear field 20. In addition, the reinforcing element 16 is connected to the auxiliary frame 40 together with the stiffening unit 10 designed as a sliding panel 20 via suitable joining techniques, such as screw connections or rivet joints or a combination of these joining techniques.
Wie aus Fig. 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, umfasst der Aufbau 1 zumindest zwei Diagonalstreben 36.1 , 36.2, welche jeweils mit zumindest einem weiteren Strukturbauteil der Struktureinheit 30 des Aufbaus 1 verbunden sind, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Schweller 39.1 , 39.2 ausgeführt sind. Die Diagonalstreben 36.1 , 36.2 sind als relativ flache Bauteile ausgeführt, welche bauraumsparend am jeweiligen Schweller 39.1 , 39.2 anliegen und mit dem Hilfsrahmen 40 verbunden sind. Als Verbindungstechniken für die Diagonalstreben 36.1 , 36.2 können ebenfalls einfache, und somit zuverlässige Verbindungstechniken, wie beispielsweise Schraub- oder Nietverbindungen bzw. eine Kombination aus diesen Verbindungstechniken eingesetzt werden. Form und Abmessungen des Verstärkungselements 16 sind in vorteilhafter Weise an einen Kraftfluss F zwischen dem Frontend 5 und der Struktureinheit 30 angepasst, so dass die durch das Verstärkungselement 16 erzielten Verstärkungen der als Schubfeld 20 ausgeführte Versteifungseinheit 10 in Richtung der gestrichelt dargestellten Kraftwirklinien 38.1 , 38.2 der mit dem Hilfsrahmen 40 verbundenen Diagonalstreben 36.1 , 36.2 wirken. As is further apparent from FIGS. 1 to 3, the structure 1 comprises at least two diagonal struts 36.1, 36.2 which are each connected to at least one further structural component of the structural unit 30 of the structure 1, which in the present exemplary embodiment are designed as sills 39.1, 39.2. The diagonal struts 36.1, 36.2 are designed as relatively flat components, which bear space-saving on the respective sills 39.1, 39.2 and are connected to the subframe 40. As connection techniques for the diagonal struts 36.1, 36.2 also simple, and thus reliable connection techniques, such as screw or rivet connections or a combination of these connection techniques can be used. Shape and dimensions of the reinforcing element 16 are adapted in an advantageous manner to a force flow F between the front end 5 and the structural unit 30, so that the gains achieved by the reinforcing element 16 of the reinforcement unit 10 designed as shear panel 20 in the direction of the dashed lines shown power lines 38.1, 38.2 of Diagonal struts 36.1, 36.2 connected to the subframe 40 act.
Der Hilfsrahmen 40 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Diagonalstreben 42.1 , 42.2, zwei Längsstreben 44.1 , 44.2 und zwei Querstreben 46.1 , 46.2, wodurch in vorteilhafter Weise ein extrem leichtes und dennoch solides Bauteil entstehen kann, welches somit ganz im Sinne eines Leichtbaugedankens konzipierbar ist. Der Hilfsrahmen 40 liegt an dem flächigen Versteifungselement 10 an und ist im abgesetzten hinteren Endbereich 12 der Versteifungseinheit 10 mit der Versteifungseinheit 10 verbunden, wodurch in diesem Bereich der Versteifungseinheit 10 vorzugsweise eine besonders hohe Stabilität und Torsionssteifigkeit des Schubfeldes 20 erreicht wird. The subframe 40 comprises in the present embodiment, two diagonal struts 42.1, 42.2, two longitudinal struts 44.1, 44.2 and two cross struts 46.1, 46.2, which advantageously an extremely lightweight and yet solid component can arise, which is thus conceivable entirely in terms of a lightweight construction. The subframe 40 bears against the flat stiffening element 10 and is connected to the stiffening unit 10 in the offset rear end region 12 of the stiffening unit 10, whereby a particularly high stability and torsional stiffness of the shear field 20 is preferably achieved in this region of the stiffening unit 10.
Wie aus Fig. 2 und 3 weiter ersichtlich ist, ist die Versteifungseinheit 10 als flächiges etwa in der Mitte abgesetztes Schubfeld 20 ausgeführt und weist eine wannenartige Vertiefung auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel verjüngt sich die als Schubfeld 20 ausgeführte Versteifungseinheit 10 trapezförmig vom Frontend 5 entlang einer Längsachse in Richtung Fahrzeugmitte, wobei der Hilfsrahmen 40 im schmalen hinteren Endbereich 12 der trapezförmigen als Schubfeld 20 ausgeführte Versteifungseinheit 10 mit der Versteifungseinheit 10 verbunden ist. Zudem übernimmt die als Schubfeld 20 ausgeführte Versteifungseinheit 10 die Funktion einer ersten Dämpfungswanne. Zu diesem Zweck weist die als Schubfeld 20 ausgeführte Versteifungseinheit 10 ein Dämpfungselement 18 auf, welches beispielsweise als Dämpfungsmatte ausgeführt ist und mit der Versteifungseinheit verklebt, verschraubt, vernietet oder auf eine andere geeignete Weise verbunden ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die als erste Dämpfungswanne ausgeführte Versteifungseinheit 10 mit einer zweiten Dämpfungswanne 50 verbunden, welche in Fahrtrichtung hinter der ersten Dämpfungswanne angeordnet ist. As is further apparent from FIGS. 2 and 3, the stiffening unit 10 is designed as a flat shear area 20 which is offset approximately in the middle and has a trough-like depression. In the illustrated embodiment, the stiffening unit 10 embodied as a pushing panel 20 tapers trapezoidally from the front end 5 along a longitudinal axis in the direction of the vehicle center, the auxiliary frame 40 being connected to the stiffening unit 10 in the narrow rear end area 12 of the trapezoidal stiffening unit 10 designed as a pushing panel 20. In addition, the stiffening unit 10 designed as a thrust panel 20 assumes the function of a first damping trough. For this purpose, the stiffening unit 10 embodied as a sliding panel 20 has a damping element 18, which is designed, for example, as a damping mat and glued to the stiffening unit, screwed, riveted or connected in another suitable manner. In the illustrated embodiment, the stiffening unit 10 designed as a first damping trough is connected to a second damping trough 50, which is arranged behind the first damping trough in the direction of travel.
Ein um die wannenartige Vertiefung ausgebildeter Randsteg der als Schubfeld 20 ausgeführten Versteifungseinheit 10 kann als Auflagefläche an angrenzende Strukturbauteile der Struktureinheit 30 des Aufbaus 1 verwendet werden. Durch diese wannenartige Umformung erhält die Versteifungseinheit 10 eine erhöhte Festigkeit, wodurch insgesamt die Verwindungssteifigkeit und die Belastbarkeit der Fahrzeugkarosserie verbessert und die Sicherheit der Fahrzeuginsassen erhöht werden kann. Vorzugsweise ist die als Schubfeld 20 ausgeführte Versteifungseinheit 10 aus Aluminiumblech mit einer Wandstärke von ca. 2,5mm ausgeführt, welches am in Fahrtrichtung vorderen Endbereich 14 am Frontend 5, seitlich an nicht dargestellten Radschalen und am hinteren Endbereich 12 mit einem vorderen Bereich des Hilfsrahmens 40 verbunden ist, wobei der Hilfsrahmen 40 über die Diagonalstreben 36.1 , 36.2 mit der Struktureinheit 30 verbunden ist. Damit kann in baulich einfacher und kostengünstiger Weise vom Vorderwagen ausgehende dynamischen und statischen Kräfte über die als Schubfeld 20 ausgeführte Versteifungseinheit 10, das Verstärkungselement 16, den Hilfsrahmen und die Diagonalstreben 36.1 , 36.2 kontrolliert an die soliden Schweller 39.1 , 39.2 des Aufbaus 1 des Fahrzeugs weitergeleitet werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die als Schubfeld 20 ausgeführte Versteifungseinheit 10 entlang des Randstegs umlaufend über mehrere Verbindungspunkte mit den angrenzenden Strukturbauteilen der Struktureinheit 30 des Aufbaus 1 verbunden. Zusätzlich weist der Hilfsrahmen 40 über seine Längsstreben 44.1 , 44.2 und Querstreben 46.1 , 46.2 im Bodenbereich Verbindungen mit weiteren Strukturbauteilen der Struktureinheit 30 bzw. Tragstruktur, wie beispielsweise mit Längsträgern 32.1 32.2 oder Querträgern 34 auf, wodurch die Torsionssteifigkeit des Aufbaus 1 erhöht werden kann. An edge web of the stiffening unit 10 designed as a push panel 20 can be used as a bearing surface on adjoining structural components of the structural unit 30 of the body 1. As a result of this trough-like deformation, the stiffening unit 10 is given increased strength, as a result of which overall the torsional rigidity and the load capacity of the vehicle body are improved and the safety of the vehicle occupants can be increased. The stiffening unit 10 embodied as a shear panel 20 is preferably made of aluminum sheet with a wall thickness of approximately 2.5 mm, which at the front end region 14 in the direction of travel at the front end 5, laterally at not shown wheel shells and at the rear end region 12 with a front region of the auxiliary frame 40 is connected, wherein the subframe 40 is connected via the diagonal struts 36.1, 36.2 with the structural unit 30. This can be in a structurally simple and cost-effective manner from the front end outgoing dynamic and static forces on the designed as shear panel 20 stiffening unit 10, the reinforcing element 16, the subframe and the diagonal braces 36.1, 36.2 controlled forward to the solid sills 39.1, 39.2 of the body 1 of the vehicle become. In the present exemplary embodiment, the stiffening unit 10 embodied as a pushing panel 20 is connected along the edge web circumferentially over a plurality of connecting points to the adjacent structural components of the structural unit 30 of the body 1. In addition, the subframe 40 has its longitudinal struts 44.1, 44.2 and transverse struts 46.1, 46.2 in the floor area connections with other structural components of the structural unit 30 or support structure, such as with side rails 32.1 32.2 or cross members 34, whereby the torsional rigidity of the structure 1 can be increased.
Durch die zahlreichen gitterartigen bzw. fachwerkartigen Verbindungen der Diagonalstreben 42.1 , 42.2, Längsstreben 44.1 , 44.2 und Querstreben 46.1 , 46.2 des Hilfsrahmens 40 mit benachbarten Strukturbauteilen der Struktureinheit 30 bzw. Tragstruktur des Fahrzeugs ist die Steifigkeit des gesamten Aufbaus 1 des Vorderwagens besonders hoch. Als Verbindungstechniken für die Versteifungseinheit 10 und den Hilfsrahmen 40 können einfache, vorzugsweise großflächige und somit zuverlässige Verbindungstechniken, wie beispielsweise Schraub-, Kleb- oder Nietverbindungen, bzw. eine Kombination aus verschiedenen Verbindungstechniken, eingesetzt werden. Due to the numerous grid-like or truss-like connections of the diagonal struts 42.1, 42.2, longitudinal struts 44.1, 44.2 and cross struts 46.1, 46.2 of the subframe 40 with adjacent structural components of the structural unit 30 or support structure of the vehicle, the rigidity of the entire structure 1 of the front end is particularly high. As connection techniques for the stiffening unit 10 and the auxiliary frame 40, simple, preferably large-area and thus reliable connection techniques, such as, for example, screw, adhesive or rivet connections, or a combination of different connection techniques, can be used.
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Aufbaus eines Fahrzeugs stellen die als Schubfeld ausgeführte Versteifungseinheit mit einer gezielten Verstärkung in Richtung der Kraftwirklinien der Diagonalstreben zwischen dem Frontend und dem Hilfsrahmen zur Verfügung. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Erhöhung der Quersteifigkeit des Vorderwagens und eine zusätzliche Erhöhung der Torsionssteifigkeit des Gesamtfahrzeugs. Embodiments of the construction according to the invention of a vehicle provide the stiffening unit designed as a thrust field with a targeted reinforcement in the direction of the force lines of action of the diagonal struts between the front end and the subframe. This advantageously allows an increase in the transverse stiffness of the front end and an additional increase in the torsional stiffness of the entire vehicle.
BEZUGSZEICHENLISTE LIST OF REFERENCE NUMBERS
Aufbau construction
Frontend  frontend
Versteifungseinheit (Versteifungselement) hinterer Endbereich (Versteifungselement) vorderer Endbereich (Versteifungselement) Stiffening unit (stiffening element) rear end area (stiffening element) front end area (stiffening element)
Verstärkungselement reinforcing element
Dämpfungselement  damping element
Schubfeld (erste Dämpfungswanne) Thrust field (first damping pan)
Struktureinheitstructural unit
.1, 32.2 Längsträger (Strukturbauteil) .1, 32.2 Side member (structural component)
Querträger (Strukturbauteil) Cross member (structural component)
.1, 36.2 Diagonalstrebe.1, 36.2 Diagonal strut
.1, 38.2 Kraftwirkungslinien.1, 38.2 Force lines
.1, 39.2 Schweller .1, 39.2 sills
Hilfsrahmen subframe
.1, 42.2 Diagonalstrebe (Hilfsrahme).1, 42.2 Diagonal strut (auxiliary frame)
,1, 44.2 Längsstrebe (Hilfsrahmen), 1, 44.2 longitudinal strut (subframe)
.1, 46.2 Querstrebe (Hilfsrahmen) .1, 46.2 Cross strut (subframe)
zweite Dämpfungswanne second damping tray
Kraft force

Claims

PATE N TA N S P R Ü C H E PATE N TA NSPR O CHE
1. Aufbau eines Fahrzeugs, welcher zumindest eine Struktureinheit (30) und ein Frontend (5) aufweist, welches zumindest über eine Versteifungseinheit (10) und einen mit der Versteifungseinheit (10) verbundenen Hilfsrahmen (40) mit der Struktureinheit (30) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungseinheit (10) als ein sich zwischen der Struktureinheit (30) und dem Frontend (5) erstreckendes Schubfeld (20) ausgebildet ist, welches durch ein zusätzliches Verstärkungselement (16) verstärkt ist. 1. Construction of a vehicle which has at least one structural unit (30) and a front end (5) which is connected to the structural unit (30) at least via a stiffening unit (10) and an auxiliary frame (40) connected to the stiffening unit (10) , characterized in that the stiffening unit (10) as a between the structural unit (30) and the front end (5) extending thrust field (20) is formed, which is reinforced by an additional reinforcing element (16).
2. Aufbau nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das die als Schubfeld (20) ausgeführte Versteifungseinheit (10) den Hilfsrahmen (40) zumindest teilweise überdeckt. 2. Structure according to claim 1, characterized in that the thrust field (20) running stiffening unit (10) at least partially covers the subframe (40).
3. Aufbau nach. Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (16) im Überdeckungsbereich der als Schubfeld (20) ausgeführten Versteifungseinheit (10) mit dem Hilfsrahmen (40) angeordnet ist. 3. Structure after. Claim 2, characterized in that the reinforcing element (16) in the covering region of the stiffening unit (10) designed as a pushing panel (20) with the subframe (40) is arranged.
4. Aufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Form und Abmessungen des Verstärkungselements (16) an einen Kraftfluss zwischen dem Frontend (5) und der Struktureinheit (30) angepasst sind. 4. Structure according to one of claims 1 to 3, characterized in that the shape and dimensions of the reinforcing element (16) are adapted to a force flow between the front end (5) and the structural unit (30).
5. Aufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (16) als profilierte Verstärkungsplatte ausgeführt ist, welche mit der als Schubfeld (20) ausgeführten Versteifungseinheit ( 0) verbunden ist. 5. Structure according to one of claims 1 to 4, characterized in that the reinforcing element (16) is designed as a profiled reinforcing plate, which is connected to the thrust field (20) running stiffening unit (0).
6. Aufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (16) als Materialverdopplung und/oder als Versickung in die als Schubfeld (20) ausgeführte Versteifungseinheit (10) eingebracht ist. 6. Structure according to one of claims 1 to 4, characterized in that the reinforcing element (16) as a material doubling and / or as a trickle in the thrust field (20) running stiffening unit (10) is introduced.
7. Aufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die als Schubfeld (20) ausgeführte Versteifungseinheit (10) mit dem Hilfsrahmen (40) verschraubt ist. 7. Structure according to one of claims 1 to 6, characterized in that the thrust field (20) running stiffening unit (10) with the subframe (40) is screwed.
8. Aufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsrahmen (40) zumindest über mindestens zwei Diagonalstreben (36.1 , 36.2) mit der Struktureinheit (30) verbunden ist. 8. Structure according to one of claims 1 to 7, characterized in that the subframe (40) is connected at least over at least two diagonal struts (36.1, 36.2) with the structural unit (30).
9. Aufbau nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Diagonalstreben (36.1 , 36.2) jeweils mit einem Schweller (39.1 , 39.2) verbunden sind. 9. Structure according to claim 8, characterized in that the at least two diagonal struts (36.1, 36.2) are each connected to a sill (39.1, 39.2).
10. Aufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die als Schubfeld (20) ausgeführte Versteifungseinheit (10) die Funktion einer ersten Dämpfungswanne übernimmt. 10. Structure according to one of claims 1 to 9, characterized in that the thrust field (20) running stiffening unit (10) assumes the function of a first damping pan.
1 1. Aufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die als Schubfeld (20) ausgeführte Versteifungseinheit (10) ein Dämpfungselement (18) aufweist und mit einer zweiten Dämpfungswanne (50) verbunden ist. 1 1. Structure according to one of claims 1 to 9, characterized in that the thrust field (20) running stiffening unit (10) has a damping element (18) and with a second damping trough (50) is connected.
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