DE10209188B4

DE10209188B4 - Support structure of a self-supporting motor vehicle body

Info

Publication number: DE10209188B4
Application number: DE2002109188
Authority: DE
Inventors: Uwe Berstecher; Axel Dipl.-Ing. Fedeler; Markus Dr. Feucht; Stefan Dipl.-Ing. Froschauer; Jochen Dipl.-Ing. Ruf
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2002-03-04
Filing date: 2002-03-04
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2022-03-05
Also published as: DE10209188A1

Abstract

Tragstruktur einer selbsttragenden Kraftwagenkarosserie mit einer Abstützungskonstruktion für einen Seitenaufprall, die sich zwischen zwei Tragsäulen des Kraftwagens erstreckt, wobei im Überdeckungsbereich jeder Tragsäule aufrecht angeordnete Versteifungselemente vorgesehen sind, die durch ein Querelement verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Ende des Querelements (10) eine Aufnahme (17) vorgesehen ist, die das Versteifungselement (11) zumindest teilweise umfasst.Carrying structure of a self-supporting motor vehicle body with a support structure for a side impact extending between two support columns of the motor vehicle, wherein in the cover region of each support column upright arranged stiffening elements are provided, which are connected by a transverse element, characterized in that at each end of the transverse element (10) a receptacle (17) is provided which at least partially surrounds the stiffening element (11).

Description

Die Erfindung betrifft eine Tragstruktur einer selbsttragenden Kraftfahrzeugkarosserie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a support structure a self-supporting motor vehicle body according to the preamble of claim 1

In der DE 198 11 215 A1 wird eine Fahrgastzelle beschrieben, deren Tragstruktur durch eine querversteifende Rohrkonstruktion für einen Seitenaufprall in ihrer Querstreifigkeit erhöht wird. Die querversteifende Rohrkonstruktion umfasst zwei seitlich außenliegende, aufrechte Versteifungselemente, die durch ein sich über die Kraftfahrzeugbreite erstreckendes, rohrförmiges Querelement verbunden sind. Die aufrechten Versteifungselemente sind etwa im Überdeckungsbereich der B-Säulen angeordnet.In the DE 198 11 215 A1 a passenger compartment is described, the support structure is increased by a transverse stiffening tube construction for a side impact in their transverse streak. The transverse stiffening tubular construction comprises two laterally outward, upright stiffening elements, which are connected by a transverse tubular element extending over the width of the motor vehicle. The upright stiffening elements are arranged approximately in the covering area of the B-pillars.

Um eine großflächige Krafteinleitung bei einem Seitenaufprall in das Querelement zu erreichen, ist ein Knotenblech vorgesehen, das sich vom Bodenbereich bis etwa zur Gürtellinie des Kraftfahrzeugs erstreckt. Das Knotenelement weist eine Rinne auf, in die das Versteifungselement eingesetzt und verschweißt wird. In dem Knotenblech ist in dem Bereich eine Aussparung eingebracht, in dem das Querelement auf das Versteifungselement trifft. Querelement und Versteifungselement sind ebenfalls miteinander verschweißt.To a large force application at a To achieve side impact in the cross member is a gusset plate provided, extending from the bottom area to about the waistline of the motor vehicle extends. The node element has a groove into which the stiffening element is inserted and welded. In the gusset plate, a recess is made in the area, in which the cross member meets the stiffening element. crossmember and stiffening element are also welded together.

Bei einer Vorfertigung der Abstützungskonstruktion wird das Querelement aus einem Mittelrohr und zwei außenseitigen Stützrohren zusammen gesetzt, die im Fahrzeug miteinander verschweißt werden. Die Einbindung des Knotenblechs in die Tragsäulen des Kraftfahrzeugs sowie die Verbindung des Querelements mit dem Versteifungselement erfordert eine genaue Einhaltung der Maßtoleranzen.In a prefabrication of the support structure the transverse element is made of a central tube and two outer support tubes put together, which are welded together in the vehicle. The integration of the gusset plate in the support columns of the motor vehicle as well the connection of the transverse element with the stiffening element requires a exact compliance with the dimensional tolerances.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Tragstruktur einer selbsttragenden Kraftfahrzeugkarosserie zu entwickeln, bei der die Einbautoleranzen der Abstützungskonstruktion verbessert sind.It is therefore an object of the invention a support structure of a self-supporting motor vehicle body to develop in which the installation tolerances of the support structure are improved.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.The object is achieved by the Characteristics of claim 1 solved.

Die erfindungsgemäße Tragstruktur einer selbsttragenden Kraftfahrzeugkarosserie ist mit einer Abstützungskonstruktion versehen, die sich aus einem Querelement und zwei im Überdeckungsbereich der Tragsäulen aufrecht angeordneten Versteifungselementen zusammensetzt. An jedem Ende des Querelements ist eine Aufnahme vorgesehen, die das ihr jeweils zugeordnete Versteifungselement zumindest teilweise umfasst. Damit gewährleistet die Abstützungskonstruktion auch ohne direkte Verbindung des Querelements mit den Versteifungselementen eine Querversteifung der Tragstruktur. Vorteilhafterweise muss bei der Montage damit die Abstützungskonstruktion nicht vorgefertigt werden. Da die Aufnahme des Querelements nicht mit dem Versteifungselement verbunden werden muss, können Einbautoleranzen besser ausgeglichen werden. Bei einem Seitenaufprall trifft das Versteifungselement in die Aufnahme und wird durch deren Form derart ausgerichtet, dass eine Weiterleitung der Belastungskräfte in das Querelement gewährleistet ist.The support structure according to the invention of a self-supporting Motor vehicle body is provided with a support structure, consisting of one cross element and two upright in the covering area of the support columns arranged stiffening elements composed. At each end of the cross member is provided a receptacle that their respective associated stiffening element comprises at least partially. In order to guaranteed the support structure even without direct connection of the transverse element with the stiffening elements a transverse stiffening of the support structure. Advantageously, at the assembly so that the support structure not prefabricated. Because the inclusion of the cross element is not must be connected to the stiffening element, installation tolerances be better balanced. In a side impact that hits Stiffening element in the recording and is so by the shape geared that forwarding the stressors in the Cross element ensured is.

Zwischen der Aufnahme und dem Versteifungselement kann ein Abstand vorgesehen sein, d. h. die Aufnahme und das Versteifungselement berühren einander in normaler Einbaulage nicht. Das hat den Vorteil, dass bei der Montage zunächst das Querelement am Rohbau festgelegt wird und anschließend das Ver steifungselement seitlich von oben in die Aufnahme eingesteckt und an der Tragsäule ausgerichtet werden kann.Between the receptacle and the stiffening element a distance can be provided, i. H. the receptacle and the stiffening element touch not in normal installation position. This has the advantage that initially during assembly the transverse element is fixed to the shell and then the Ver stiffening inserted laterally from above into the receptacle and at the support column can be aligned.

Die Aufnahme des Querelements kann mit ihrer dem Versteifungselement zugewandten Seite auf die Außenkontur des Versteifungselements angepasst werden. Damit wird eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Versteifungs- und dem Querelement geschaffen. Das Umfassen des Versteifungselements durch die Aufnahme kann so in einfacher Form realisiert werden, wobei eine großflächige Krafteinleitung in das Querelement gewährleistet werden kann.The inclusion of the cross element can with its side facing the stiffening element on the outer contour be adapted to the stiffening element. This will be a positive connection created between the stiffening and the transverse element. Embracing The stiffening element through the receptacle can be so simple Form be realized, with a large force introduction into the Cross element can be ensured can.

Vorzugsweise weist das Versteifungselement einen rohrförmigen Querschnitt auf, d.h. das Versteifungselement ist als Versteifungsrohr ausgebildet, das beispielsweise aus hochfestem Stahl hergestellt ist. Derartige Rohre sind formstabil und einfach zu fertigen. Auch das Querelement kann als Rohr aus hochfestem Stahl ausgebildet sein.Preferably, the stiffening element a tubular Cross section on, i. the stiffening element is as a stiffening tube formed, for example, made of high strength steel is. Such pipes are dimensionally stable and easy to manufacture. Also The cross member may be formed as a tube made of high-strength steel.

Eine optimale Abstützung bei rohrförmiger Ausbildung des Versteifungselements kann erreicht werden, wenn die Aufnahme die Form einer Halbschale hat. Damit kann die Aufnahme das Versteifungselement gut umfassen und im Belastungsfall Kräfte in das Querelement weiterleiten.An optimal support at tubular training the stiffening element can be achieved when the recording has the shape of a half-shell. Thus, the recording of the stiffening element embrace well and transfer forces in the cross element in case of load.

Wenn die Aufnahme einen größeren Radius aufweist, als der Querschnitt des Versteifungselements, kann die Krafteinleitung in das Querelement großflächig übertragen werden.If the recording has a larger radius, as the cross section of the stiffening element, the introduction of force transferred over a large area in the transverse element become.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Halbschale etwa mittig auf ihrer Außenseite mit dem Querelement verschweißt. Die Krafteinleitung in das Querelement kann damit auch bei einer Seitenaufprallbelastung, die unterhalb der Verbindungsstelle auf das Versteifungselement auftrifft in das Querelement weitergeleitet werden, ohne dass es beispielsweise zum Ausknicken des Versteigungselements kommen kann.In a preferred embodiment the half shell is approximately centered on its outside with the cross member welded. The force in the cross element can thus also in a Side impact load below the joint on the stiffening element impinges in the cross element forwarded be without, for example, come to buckling of the Versteigungselements can.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Querelement einteilig ausgebildet und erstreckt sich über nahezu die gesamte Kraftwagenbreite. Damit kann es bei der Montage in einem Arbeitsschritt in eine Rinne des Rohbaus eingesetzt und dort verschweißt werden.In a further embodiment the transverse element is integrally formed and extends over almost the entire width of the car. This can be done in one assembly Work step are inserted into a groove of the shell and welded there.

Insbesondere bei Cabriolets bzw. bei Fahrzeugen ohne durchgehende B-Säule kann die Fahrgastzelle zusätzlich versteift werden, in dem eine Abstützungskonstruktion auf Höhe der B-Säule in den Rohbau integriert wird. Die B-Säule erstreckt sich etwa vom Boden der Tragstruktur bis zur Fensterwurzel, d.h. das Versteifungselement ist in ihrer Länge auf die B-Säule abgestimmt.Especially in convertibles or vehicles without a continuous B-pillar driving Gastzelle be additionally stiffened, in which a support structure is integrated at the height of the B-pillar in the shell. The B-pillar extends approximately from the bottom of the support structure to the window root, ie the stiffening element is tuned in its length to the B-pillar.

Eine Ausführungsform sowie weitere Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigen:An embodiment and other advantages of Invention will be explained below with reference to the drawing. there demonstrate:

1 eine perspektivische Ansicht von schräg oben auf eine Tragstruktur eines Cabriolets, 1 a perspective view obliquely from above on a support structure of a convertible,

2 eine Vorderansicht der Tragstruktur nach 1 sowie 2 a front view of the support structure after 1 such as

3 eine Einzeldarstellung eines Endes des Querelements. 3 a single representation of one end of the cross element.

In 1 ist einer Tragstruktur 1 eines Cabriolets 2 ausschnittsweise dargestellt. Da die Tragstruktur 1 bezüglich der Längsachse L im wesentlichen symmetrisch aufgebaut ist, können die folgenden Ausführungen auf die rechte Seite der Tragstruktur 1 übertragen werden.In 1 is a support structure 1 a convertible 2 shown in detail. Because the support structure 1 With respect to the longitudinal axis L is constructed substantially symmetrical, the following statements on the right side of the support structure 1 be transmitted.

Die Tragstruktur 1 umfasst eine Bodengruppe 3, die außen an ihren Längsseiten von einem Türschweller 4 begrenzt wird. Entlang der Längsachse L erstreckt sich -vom nicht dargestellten Motorraum aus- ein Mitteltunnel 5, der an einer quer zur Längsachse L verlaufenden Fondsitzanlage 6 angeschlossen ist.The supporting structure 1 includes a floor group 3 on the outside on their long sides of a door sill 4 is limited. Along the longitudinal axis L extends from the engine compartment, not shown, a center tunnel 5 at a transverse to the longitudinal axis L running rear seat installation 6 connected.

Auf Höhe der Fondsitzanlage 6 ist senkrecht eine Tragsäule 7 (oft auch als B-Säule bezeichnet) an den Türschweller 4 angeschlossen und bildet somit den hinteren Abschluss einer Türöffnung 8.At the level of the rear seat attachment 6 is a vertical support column 7 (often referred to as B-pillar) to the door sill 4 connected and thus forms the rear end of a door opening 8th ,

Die Tragsäule 7 ist ein mehrschaliges Hohlprofil, auf deren Zusammenbau nicht weiter eingegangen wird, und erstreckt sich von der Bodengruppe 3 bis zur unteren Begrenzung 9 einer Fensteröffnung 10. Das heißt, die Tragsäule 7 wird nicht am Dachrahmen abgestützt, es handelt sich um ein offenes Fahrzeug, bei der die B-Säule nur im Bereich unterhalb der Fensteröffnung angeordnet ist.The support column 7 is a multi-shell hollow profile, whose assembly is not discussed further, and extends from the bottom group 3 to the lower limit 9 a window opening 10 , That is, the support column 7 is not supported on the roof frame, it is an open vehicle, in which the B-pillar is located only in the area below the window opening.

Um Seitenaufprallbelastungen aufzunehmen, ist eine Abstützungskonstruktion 9 im Bereich der Fondsitzanlage 6 und der Tragsäule 7 angeordnet.To accommodate side impact loads is a support structure 9 in the area of the rear seat attachment 6 and the support column 7 arranged.

Die Abstützungskonstruktion 9 umfasst ein Querelement 10 und ein Versteifungselement 11, die über eine lose Verbindung miteinander verbunden sind. Sowohl das Querelement 10 als auch das Versteifungselement 11 sind aus hochfesten Rohren gefertigt.The support structure 9 includes a cross member 10 and a stiffening element 11 which are connected by a loose connection. Both the cross element 10 as well as the stiffening element 11 are made of high-strength pipes.

Das Querelement 10 erstreckt sich über nahezu die gesamte Fahrzeugbreite und wird von einer Rinne 12 aufgenommen, die am vorderen Ende der Fondsitzanlage 6 eingeformt ist. Das Querelement 10 ist mit der Rinne 12 verschweißt.The cross element 10 extends over almost the entire vehicle width and is of a gutter 12 taken at the front end of the rear seat attachment 6 is formed. The cross element 10 is with the gutter 12 welded.

Das Versteifungselement 11 ist im Überdeckungsbereich der Tragsäule 7 angeordnet.The stiffening element 11 is in the overlap area of the support column 7 arranged.

Wie insbesondere aus 2 hervorgeht, wird das Versteifungselement 11 an seinem unteren Ende 13 in eine Aussparung des Türschwellers 4 eingesteckt. Die im Türschweller 4 für das Versteifungselement 11 notwendige Aussparung ist ausreichend groß dimensioniert, so dass die Anordnung des Versteifungselements 11 unabhängig von den Toleranzen der Tragsäule 7 eingebaut werden kann. An seinem oberen Ende 14 ist das Versteifungselement 11 über eine mit der Tragsäule 7 verschweißten Schelle 15 festgelegt.As in particular from 2 shows, the stiffening element 11 at its lower end 13 in a recess of the door sill 4 plugged in. The in the door sill 4 for the stiffening element 11 necessary recess is sufficiently large, so that the arrangement of the stiffening element 11 regardless of the tolerances of the support column 7 can be installed. At its upper end 14 is the stiffening element 11 about one with the support column 7 welded clamp 15 established.

Die lose Verbindung zwischen dem Versteifungselement 11 und dem Querelement 10 wird anhand von 3 erläutert. An seinem äußeren Ende 16 ist an das Querelement 10 eine Aufnahme 17 angeschweißt. Die Aufnahme 17 ist der Kontur des Versteifungselements 11 angepasst und als Halbschale 18 ausgebildet, wobei der Innenradius der Halbschale 18 etwas größer als der Außenradius des Versteifungselements 11 gehalten ist.The loose connection between the stiffening element 11 and the cross member 10 is determined by 3 explained. At its outer end 16 is to the cross element 10 a recording 17 welded. The recording 17 is the contour of the stiffening element 11 adapted and as a half shell 18 formed, wherein the inner radius of the half-shell 18 slightly larger than the outer radius of the stiffening element 11 is held.

Die dem Versteifungselement 11 zugewandte Innenseite 19 der Halbschale 18 ist der zylinderförmigen Außenkontur des Versteifungselements 11 angepasst. Die Halbschale 18 ist jedoch in einem Abstand b zum Versteifungselement 11 angeordnet.The stiffening element 11 facing inside 19 the half shell 18 is the cylindrical outer contour of the stiffening element 11 customized. The half shell 18 However, it is at a distance b to the stiffening element 11 arranged.

Durch den Abstand b zwischen der Halbschale 18 und dem Versteifungselement 11 können in einfacher Weise Einbautoleranzen ausgeglichen werden, wobei bei einem Seitenaufprall eine optimale Krafteinleitung in das Querelement 10 erhalten bleibt.By the distance b between the half shell 18 and the stiffening element 11 Installation tolerances can be compensated for in a simple manner, with an optimal force introduction into the transverse element in the event of a side impact 10 preserved.

Die Wirkungsweise der Abstützungskonstruktion 9 bei einem Seitenaufprall wird insbesondere in 2 deutlich. Beim Auftreffen einer Barriere gemäß Pfeil A auf die hier nicht dargestellte Tragsäule 7 wird das Versteifungselement 11 bis zum Kontakt mit der Halbschale 18 verschoben. Die Halbschale 18 umfasst das Versteifungselement 11, so dass eine Weiterleitung der Aufprallkräfte in das Querelement 10 erfolgt. Erst dann erfolgt eine Verformung des Versteifungselements 11 in die strichliert dargestellte Position. Der rohrförmige Querschnitts des Versteifungselements 11 und des Querelements 10 sowie die Verwendung hochfester Stähle trägt damit zur Verstärkung der Sicherheitszelle bei.The operation of the support structure 9 in a side impact is especially in 2 clear. When hitting a barrier according to arrow A on the support column, not shown here 7 becomes the stiffening element 11 until contact with the half shell 18 postponed. The half shell 18 includes the stiffening element 11 , allowing a transmission of the impact forces in the cross member 10 he follows. Only then does a deformation of the stiffening element 11 in the dashed line position. The tubular cross-section of the stiffening element 11 and the cross element 10 and the use of high-strength steels thus contributes to the reinforcement of the safety cell.

Die lose Verbindung des Versteifungselements 11 mit der Halbschale 18 des Querelements 10 ist zudem bei der Montage vorteilhaft. Durch den größeren Radius der Halbschale 18 können Einbautoleranzen ausgeglichen werden. Trotzdem wird das Versteifungselement 11 durch die Halbschale 18 bei einem Seitenaufprall aufgenommen, so dass die Aufprallkräfte in das Querelement 10 weitergeleitet werden. Die Abstützungskonstruktion 9 kann somit relativ unabhängig von der Toleranzlage der Tragsäule 7 in den Rohbau eingebaut werden.The loose connection of the stiffening element 11 with the half shell 18 of the cross element 10 is also advantageous during assembly. Due to the larger radius of the half shell 18 Installation tolerances can be compensated. Nevertheless, the stiffening element 11 through the half shell 18 taken in a side impact, so that the impact forces in the cross member 10 to get redirected. The support structure 9 can thus be relatively independent of the tolerance position of the support column 7 be installed in the shell.

Claims

Carrying structure of a self-supporting Kraftwa geneva body with a support structure for a side impact, which extends between two support columns of the motor vehicle, wherein provided in the cover region of each support column upright stiffening elements, which are connected by a transverse element, characterized in that at each end of the transverse element ( 10 ) a recording ( 17 ) is provided, which the stiffening element ( 11 ) at least partially.

Support structure according to claim 1, characterized in that the receptacle ( 17 ) at a distance (b) to the stiffening element ( 11 ) is arranged.

Support structure according to claim 2, characterized in that the stiffening element ( 11 ) facing side ( 19 ) of the recording ( 17 ) of the outer contour of the stiffening element ( 11 ) is adjusted.

Support structure according to one of claims 1 to 3, characterized in that the stiffening element ( 11 ) has a tubular cross-section.

Support structure according to claim 4, characterized in that the receptacle ( 17 ) a half-shell ( 18 ).

Support structure according to claim 5, characterized in that the inner radius of the half-shell ( 18 ) greater than the outer radius of the stiffening element ( 11 ).

Support structure according to claim 6, characterized in that the half-shell ( 18 ) approximately centrally on its outside with the cross member ( 10 ) is welded.

Support structure according to one of claims 1 to 7, characterized in that the transverse element ( 10 ) is formed in one piece and in a groove ( 12 ) is laid over almost the entire width of the car.

Support structure according to one of claims 1 to 8, characterized in that the support column ( 7 ) is a B-pillar, which extends approximately from the bottom of the support structure to about the window root.