DE102010017384A1

DE102010017384A1 - Aufbaustruktur für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102010017384A1
Application number: DE102010017384A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Wittenberg; Volker Hutter
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2010-06-16
Publication date: 2011-12-22
Anticipated expiration: 2030-06-17
Also published as: DE102010017384B4; RU2468953C1; US8388046B2; US20110309657A1; CN102295025B; CN102295025A

Abstract

Die Aufbaustruktur eines Kraftfahrzeugs umfasst einen Verstärkungsträger der unmittelbar angrenzend an einer oberen Ausschnittskante des Fondseitenfensters verläuft. Mit einem hinteren abwärts gekrümmt ausgebildeten Ende des Verstärkungsträgers ist dieser in einer aufbaufesten Abstützkonsole gehalten und mit einem Verstärkungselement verbunden. Dieses ist angrenzend an einer hinteren Kante des Fondseitenfensters angeordnet und ist mit dem inneren Seitenteil verbunden. Dieses Verstärkungselement bildet eine vertikal ausgerichtete C-Säule zur Kraftflussumleitung in die Rohbaustruktur.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufbaustruktur für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der EP 1 702 833 B1 ist eine Aufbaustruktur für einen Personenkraftwagen mit seitlichen Dachrahmen, hinteren Seitenteilen und Federbeinaufnahmen bekannt, wobei die seitlichen Dachrahmen mit quer verlaufenden Trägern verbunden sind. Zur Verstärkung des seitlichen Dachrahmens ist bereichsweise eine mittige Verstärkung vorgesehen, wobei ein langer Schenkel der Verstärkung in Fahrzeuglängsrichtung und ein kurzer abgewinkelter Schenkel in Fahrzeugquerrichtung verläuft.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, im Heckbereich einer Aufbaustruktur eines Kraftfahrzeugs, eine Verstärkung der Bauteilestruktur zu schaffen, die im Bereich einer C-Säule eine Abstützung und Absorption von Kräften bei einem sog. Dachfalltest gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen darin, eine verstärkte Aufbaustruktur eines Kraftfahrzeugs im Bereich eines Fondseitenfensters im hinteren Bereich des Fahrzeugs zu erzielen, welche zur genügenden Abstützung von Kräften bei einem sogenannten Dachfalltest bzw. zur Aussteifung der oberen Dachstruktur dient. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, indem der Verstärkungsträger unmittelbar angrenzend an einer oberen Ausschnittskante des Fondseitenfensters verläuft und mit einem hinteren abwärts gekrümmt ausgebildeten Ende in einer aufbaufesten Abstützkonsole gehalten ist und mit dem Verstärkungsträger ein Verstärkungselement verbunden ist, das angrenzend an einem hinteren Kantenbereich eines Ausschnitts des Fondseitenfensters angeordnet und mit dem inneren Seitenteil des Fahrzeugs verbunden ist und eine vertikal ausgerichtete C-Säule mit einer Kraftflussumleitung in die Rohbaustruktur bildet. Durch diese Anordnung der Abstützkonsole und des Verstärkungselements am Verstärkungsträger wird insbesondere bei Fahrzeugen ohne durchgängige B-Säule erreicht, dass ein verkürzter wirksamer Hebelarm, gebildet durch die Länge des durch das Verstärkungselement verkürzten Verstärkungsträgers erreicht wird und somit kann das Eindringen des Daches in den Fahrzeuginnenraum, was die Insassen gefährden würde, verkleinert werden.
Des Weiteren ist nach der Erfindung vorgesehen, dass das die C-Säule bildende Verstärkungselement aus einem mit Flanschen versehenen profilierten Formteil besteht und ein vorderer Flansch mit einem Begrenzungsflansch des Fondseitenfensters und andere Flansche mit dem inneren Seitenteil sowie mit dem Verstärkungsträger verbunden sind. Hierdurch wird eine stabile Anbindung des Verstärkungselements am Fahrzeugrohbau bewirkt.
Des Weiteren ist nach der Erfindung vorgesehen, dass das Verstärkungselement zur Absorption und Kräfteabbau mit einer dreieckförmigen Öffnung versehen ist, die von unten nach oben unter einem spitzen Winkel zulaufend ausgeführt ist und sich zu beiden Seiten der Öffnung Kraftpfade zur Übertragung in die Rohbaustruktur bilden. Durch diese dreieckförmige Öffnung im Verstärkungselement kann die Absorption und somit der Abbau von Kräften gezielt beeinflusst werden. Die Öffnung im Verstärkungselement könnte auch andersartig als dreieckförmig ausgebildet sein. Alternativ könnte das Verstärkungselement auch keine Öffnung aufweisen.
Das Verstärkungselement bildet die C-Säule des Fahrzeugs und ist in einem etwa mittleren Bereich am Verstärkungsträger derart gehalten, dass der wirksame verkürzte Hebelarm zur Krafteinleitung vom Dach in die Rohbaustruktur gebildet wird. Insbesondere ist das Verstärkungselement unmittelbar hinter dem Ausschnitt des Fondseitenfensters angeordnet. Hierdurch kann der kurze Hebelarm des Verstärkungsträgers erzielt werden, da der vordere Flanschabschnitt des Verstärkungselements unmittelbar auf dem Flansch des Fondseitenfensters aufliegt und mit diesem verbunden ist.
Der Verstärkungsträger ist nach der Ausführung der Erfindung einschalig profiliert und aus zwei anschließend miteinander verbundenen Teilen unterschiedlicher Materialfestigkeit bestehend, die mit dem inneren Seitenteil und dem seitlichen Dachrahmen verbunden sind, wobei das vordere mit dem Dachrahmen verbundene Teil des Verstärkungsträgers aus einem hochfesten warm umgeformten Material besteht und das anschließende hintere Teil des Verstärkungsträgers ist aus einem eine Verformung zulassenden Material gebildet wird. Hierdurch wird erreicht, dass aufgrund bedingter Vorgaben, die an sich nachteilige Begrenzung des Querschnitts des vorderen Teils des Verstärkungsträgers durch den Einsatz des hochfesten warm umgeformten Materials kompensiert wird. Im hinteren Teil des Verstärkungsträgers wird hingegen durch gezielte Materialauswahl und Materialstärke bewusst eine Verformung zugelassen. Durch die Aufteilung des Verstärkungsträgers in zwei Teile kann somit der Querschnitt und die Materialgüte in den Einzelbauteilen, wie dem Verstärkungsträger, der Stützkonsole und dem Verstärkungselement entsprechend der auftretenden Kräfte gewählt werden.
Ferner ist nach der Erfindung vorgesehen, dass das hintere abwärts gekrümmte Ende des Verstärkungsträgers gegenüber dem mittleren Teil des Verstärkungsträgers eine größere Querschnittsbreite zur flächigen Einleitung von Kräften in die darunter angeordnete Abstützkonsole aufweist. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Kräfte nicht punktuell in die Rohbaustruktur eingeleitet werden, sondern ein großflächig verteiltes Einleiten von Kräften erfolgen kann.
In dem vergrößerten Querschnittsbereich im Bereich des gekrümmten Endes ist eine Längsöffnung angeordnet, die im Ausführungsbeispiel eine rechteckförmige Form aufweist. Hierdurch wird gezielt eine Verformung des Verstärkungsträgers im gekrümmten Bereich zugelassen, damit Kräfte absorbiert werden können. Die Längsöffnung könnte auch jede andere Form aufweisen.
Die aufbaufeste Stützkonsole besteht aus einem im Querschnitt vorzugsweise u-profilförmigen Blechteil und ist mit Flanschabstellungen mit dem inneren Seitenteil sowie mit einer Flanschabstellung mit einem Flansch einer Federbeinaufnahme verbunden und in Verbindungsstellung sind die Flanschabstellungen der Stützkonsole Flanschen des hinteren unteren Endes des Verstärkungsträgers gegenüberstehend. Durch diese Abstützung des Verstärkungsträgers am hinteren Ende über die aufbaufeste Stützkonsole werden Kräfte aufgenommen und in die Rohbaustruktur eingeleitet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine schaubildliche Darstellung eines Fahrzeugs mit in gestrichelte Linien eingezeichnetem Verstärkungsträger, Verstärkungselement und Stützkonsole,
2 eine vergrößerte Darstellung auf den Verstärkungsträger mit Verstärkungselement hinter einem Fondseitenfenster,
3 einen Schnitt nach der Linie III-III durch den Verstärkungsträger und das Verstärkungselement,
4 eine Seitenansicht auf den aus zwei Teilen bestehenden Verstärkungsträger,
5 einen Schnitt nach der Linie V-V der 4,
6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der 4,
7 eine Seitenansicht auf das Verstärkungselement mit Verstärkungsträger,
8 einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII der 7,
9 einen Schnitt nach der Linie IX-IX der 7,
10 eine Innenansicht auf den Verstärkungsträger mit Stützkonsole und eingezeichneter Krafteinleitung vom Dach des Fahrzeugs aus in das Verstärkungselement und die Stützkonsole und
11 eine Darstellung der Krafteinleitung vom Dach aus in die sogenannte C-Säule und in das Stützelement.
Ein Kraftfahrzeug 1 weist eine Aufbaustruktur 2 mit einem Dach 3, Seitentüren 4 und Seitenteile 5 und ein Heckteil 6 auf. An jeder Fahrzeuglängsseite des Kraftfahrzeugs 1 erstreckt sich entlang des Daches 3 jeweils ein lang gestreckter seitlicher hohlträgerartiger Dachrahmen 7, die über quer verlaufende Träger 8 und 9 miteinander verbunden sind. In dem Dachrahmen 7 und zwischen einem inneren Seitenteil 10 und einem äußeren Seitenteil 11 der Aufbaustruktur 2 ist bereichsweise ein Verstärkungsträger 12 angeordnet, der sich über einen Ausschnitt 14 eines Fondseitenfensters 15 des Fahrzeugs 1 hinaus nach hinten erstreckt. Das Fahrzeug 1 weist keine durchgängige B-Säule auf, was strichpunktiert in 11 dargestellt ist, so dass eine Krafteinleitung wesentlich nur über die C-Säule erfolgt.
Der Verstärkungsträger 12 ist mit einem Abschnitt unmittelbar angrenzend an einer oberen Ausschnittskante 16 des Fondseitenfensters 15 verlaufend angeordnet. Mit einem hinteren abwärts gekrümmt ausgebildetem Ende 17 ist der Verstärkungsträger 12 endseitig in einer Abstützkonsole 18 befestigt und mit dem inneren Seitenteil 10 verbunden.
Im Bereich des hinteren Kantenbereichs 19 des Ausschnitts 14 des Fondseitenfensters 15 ist eine vertikal ausgerichtete C-Säule, bestehend aus einem Verstärkungselement 21 angeordnet. Dieses bildet eine Kraftflussumleitung vom Dach 3 über den Verstärkungsträger 12 des Verstärkungselements 21 und in die Rohbaustruktur des Fahrzeugs 1.
Das Verstärkungselement 21 der C-Säule besteht vorzugsweise aus einem mit Flanschen 22, 22a, 22b, 22c versehenen profilierten Formteil, wobei ein vorderer Flansch 22b mit einem Begrenzungsflansch 23 des Fensterausschnitts 14 und weitere Flansche 22, 22a mit dem inneren Seitenteil 10 sowie ein weiterer Flansch 22c mit dem Verstärkungsträger 12 verbunden sind. Das Verstärkungselement 12 weist zur Absorption und Kräfteabbau eine im Ausführungsbeispiel dreieckförmige Öffnung 25 auf, die von unten nach oben mit einem spitzen Winkel α zulaufend ausgeführt ist und sich hierdurch zu beiden Seiten der Öffnung 25 Kraftpfade 26, 27 zur Kraftübertragung in die Rohbaustruktur ausgebildet sind. Die Öffnung 25 könnte auch jede andere Form aufweisen.
Das Verstärkungselement 21 ist als C-Säule der Rohbaustruktur endseitig des Ausschnitts 14 in einem mittleren Bereich des Verstärkungsträgers 12 derart angeordnet, dass sich ein verkürzter wirksamer Hebelarm mit dem Maß a zur Krafteinleitung vom Dach 3 in die Rohbaustruktur bildet. Dies ist in 10 und 11 näher dargestellt. Bei einer Krafteinleitung bei einem Dachfalltest im Pfeil P verteilt sich die Kraft hauptsächlich über die C-Säule, d. h. über das Verstärkungselement 21 in den Rohbau, wie die Kraftpfeile P1 und P2 näher zeigen. Weitere geringe Kräfte werden über das gekrümmte Ende 17 des Verstärkungsträgers 12 in die Rohbaustruktur eingeleitet, wie die Kraftpfeile P3 näher zeigen.
Der Verstärkungsträger 12 besteht vorzugsweise aus zwei einschalig profilierten Teilen 28, 29, die im Bereich 36 miteinander verbunden sind (4). Die Teile 28 und 29 weisen unterschiedliche Materialfestigkeiten auf. Ein vorderes mit dem Dachrahmen verbundenes Teil 28 besteht aus einem hochfesten warm umgeformten Material und das anschließende hintere Teil 29 besteht aus einem eine Verformung zulassendem Material, was durch die Materialstärke und durch die Art des Materials selbst beeinflusst wird.
Das hintere abwärts gekrümmte Ende 17 des Verstärkungsträgers 12 weist gegenüber dem mittleren Teil des Verstärkungsträgers 12 eine größere Querschnittsbreite mit dem Maß b auf, die zur flächigen Einleitung von Kräften in die darunter angeordnete Abstützkonsole 18 dient. In diesem vergrößerten Querschnittsbereich ist eine Längsöffnung 30 mit vorzugsweise rechteckförmiger Form angeordnet.
Die aufbaufeste Abstützkonsole 18 besteht im Querschnitt aus einem profilierten Blechteil und ist mit Flanschabstellungen 31, 32 mit dem inneren Seitenteil 10 sowie auf einer Flanschabstellung 33 mit einem Flansch 34 mit einer Federaufnahme 35 verbunden.
Die Verstärkung der C-Säule ist eine Bauteilstruktur, welche zur Abstützung der Kräfte beim Dachfalltest im hinteren Fahrzeugbereich zur Aussteifung der Rohbaustruktur dient. Bei Fahrzeugen ohne durchgängige B-Säule, wie bei dem Fahrzeug 1, dient sie der Verkürzung des wirksamen Hebelarmes und verkleinert somit ein Eindringen des Daches in den Fahrzeuginnenraum. Um den Hebelarm so kurz wie möglich gestalten zu können, liegt der vordere Flansch der C-Säulenverstärkung bzw. das Verstärkungselement 21 mit einem Flansch 22b auf dem Flansch 23 des Fondseitenfensters 15 auf. Die Absorption und somit der Abbau der Kräfte kann durch die Stellgrößen Material, Materialstärke und vor allem durch die Lage und Form der dargestellten Öffnung 25 gezielt beeinflusst werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1702833 B1 [0002]

Claims

Aufbaustruktur für ein Kraftfahrzeug mit seitlichen Dachrahmen und einem äußeren und inneren Seitenteil, zwischen denen im Dachrahmen ein Verstärkungsträger angeordnet ist, der sich über einen Ausschnitt eines Fondseitenfensters des Fahrzeugs hinaus nach hinten erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsträger (12) unmittelbar angrenzend an einer oberen Ausschnittskante (16) des Fondseitenfensters (15) verläuft und mit einem hinteren abwärts gekrümmt ausgebildeten Ende (17) in einer aufbaufesten Abstützkonsole (18) gehalten ist und mit dem Verstärkungsträger (12) ein Verstärkungselement (21) verbunden ist, das angrenzend an einem hinteren Kantenbereich (19) des Fondseitenfensters (15) angeordnet und mit dem inneren Seitenteil (10) verbunden ist und eine vertikal ausgerichtete C-Säule mit einer Kraftflussumleitung in die Rohbaustruktur bildet.
Aufbaustruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das eine C-Säule bildende Verstärkungselement (21) an einem mit Flanschen (22, 22a, 22b und 22c) versehenen profilierten Formteil besteht und der vordere Flansch (22b) mit einem Begrenzungsflansch (23) des Fondseitenfensters (15) und die weiteren Flansche (22, 22a) mit dem inneren Seitenteil (10), sowie der Flansch (22c) mit dem Verstärkungsträger (12) verbunden sind.
Aufbaustruktur nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (21) zur Absorption und Kräfteabbau mit einer dreieckförmigen Öffnung (25) versehen ist, die von unten nach oben unter einem spitzen Winkel α zulaufend ausgeführt ist und sich zu beiden Seiten der Öffnung (25) Kraftpfade (26, 27) zur Kraftübertragung in die Rohbaustruktur ausbilden.
Aufbaustruktur nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (21) als C-Säule der Rohbaustruktur in einer mittleren Anordnung zum Verstärkungsträger (12) derart gehalten ist, dass ein wirksamer Hebelarm mit dem Maß a zur Krafteinleitung (Pfeil P) vom Dach (3) in die Rohbaustruktur (Pfeile P1 und P2) gebildet wird.
Aufbaustruktur nach den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsträger (12) einschalig profiliert aus zwei anschließend miteinander verbundenen Teilen (28, 29) unterschiedlicher Materialfestigkeiten besteht, die mit dem inneren Seitenteil (10) und dem seitlichen Dachrahmen (7) verbunden sind und das vordere mit dem Dachrahmen (7) verbundene Teil (28) des Verstärkungsträgers (12) aus einem hochfesten warm umgeformten Material und das anschließende hintere Teil (29) des Verstärkungsträgers (12) aus einem eine Verformung zulassendem Material besteht.
Aufbaustruktur nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das hintere abwärts gekrümmte Ende (17) des Verstärkungsträgers (12) gegenüber dem mittleren Teil des Verstärkungsträgers (12) eine größere Querschnittsbreite mit dem Maß b zur flächigen Einleitung von Kräften in die darunter angeordnete Abstützkonsole (18) aufweist.
Aufbaustruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem größerem Querschnittsbereich im Abschnitt des gekrümmten Endes (17) des Verstärkungsträgers (12) eine Längsöffnung (30) angeordnet ist.
Aufbaustruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aufbaufeste Abstützkonsole (18) aus einem im Querschnitt U-profilförmigen Blechteil besteht und über Flanschabstellungen (31, 32) mit dem inneren hinteren Seitenteil (10) sowie mit einer weiteren Flanschabstellung (33) mit einem Flansch (34) einer Federbeinaufnahme (35) verbunden ist und in Verbindungsstellung die Flanschabstellungen (31, 32) der Stützkonsole (18) Flanschen (36, 37) des hinteren unteren Endes des Verstärkungsträgers (12) gegenüberstehen.