DE102004062932B4 - Rear floor structure of a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Hintere Bodenstruktur eines Kraftfahrzeugs, mit einem sich weitestgehend über die gesamte Fahrzeugbreite erstreckenden Strukturkörper (1), der seinerseits als Gussbauteil eine Mehrzahl in einer oberen und/oder einer unteren Lastpfadebene (2, 3) angeordnete sowie Längs- und Querlastpfade (4, 5; 6, 7; 8, 9; 10, 11) realisierende Strukturen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in der oberen Lastpfadebene (2) beidseitig des Kraftfahrzeugs je ein Haupt-Längslastpfad (4, 5) angeordnet ist, der seinerseits eine Matrize (12) einer Crash-Box (13) mit einem Schweller verbindet, wobei in die Struktur des Haupt-Längslastpfades (4, 5) die Matrize (12) der Crash-Box (13) integriert ist, und wobei die Crash-Box (13) durch ein sich im Durchmesser verjüngendes Hohlprofil gebildet und in eine Bohrung der Matrize (12) derart eingeschoben ist, dass im Falle eines Heckcrashes Energieabsorption durch die Reibung der Crash-Box (13) innerhalb besagter Bohrung und durch Verformung der Crash-Box (13) zu verzeichnen ist. Rear floor structure of a motor vehicle, with a largely extending over the entire width of the vehicle body (1), which in turn as cast component a plurality in an upper and / or lower load path level (2, 3) arranged and longitudinal and transverse load paths (4, 5; 6, 7; 8, 9; 10, 11) realizing structures, characterized in that in the upper load path plane (2) on both sides of the motor vehicle each have a main longitudinal load path (4, 5) is arranged, which in turn a die (12) a crash box (13) connects to a sill, wherein in the structure of the main longitudinal load path (4, 5), the die (12) of the crash box (13) is integrated, and wherein the crash box (13) a tapered in diameter hollow profile is formed and inserted into a bore of the die (12) such that in the event of a rear crash energy absorption by the friction of the crash box (13) within said bore and by deformation of the crash box (13) is recorded.
Description
Die Erfindung betrifft eine hintere Bodenstruktur eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens.The invention relates to a rear floor structure of a motor vehicle, in particular a passenger car.
Bodenstrukturen an Kraftfahrzeugen werden herkömmlich in einer so genannten Stahl-Schalenbauweise ausgebildet, wobei eine Mehrzahl von offenen oder geschlossenen Hohlprofilen in Form von Längs- und Querträgern untereinander verschweißt und/oder vermittels an sich bekannter mechanischer Befestigungsmittel verbunden werden. Aufgrund der hohen Bauteileanzahl inklusive der erforderlichen Befestigungselemente sind erhebliche Fertigungskosten zu verzeichnen, die obendrein mit einem hohen Gewicht der Bodenstruktur einhergehen.Floor structures on motor vehicles are conventionally formed in a so-called steel shell construction, wherein a plurality of open or closed hollow profiles in the form of longitudinal and transverse beams are welded together and / or connected by means of known mechanical fastening means. Due to the high number of components including the required fasteners considerable manufacturing costs are recorded, which go on top of that with a high weight of the soil structure.
Um diesem hohen Gewicht sowie den hohen Fertigungskosten zu begegnen, werden u. a. mit der
Die
Die
Die
Die
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine hintere Bodenstruktur eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, die im Hinblick auf herkömmliche hintere Bodenstrukturen noch gewichtsgünstiger und deren Herstellungsaufwand noch weiter minimiert ist sowie ein hohes Absorptionspotential an Crashenergie aufweist.The object of the present invention is to provide a rear floor structure of a motor vehicle, which is still lighter in weight with respect to conventional rear floor structures and whose production costs are further minimized and has a high absorption potential for crash energy.
Ausgehend von einer hinteren Bodenstruktur eines Kraftfahrzeugs, mit einem sich weitestgehend über die gesamte Fahrzeugbreite erstreckenden Strukturkörper, der seinerseits als Gussbauteil eine Mehrzahl in einer oberen und/oder einer unteren Lastpfadebene angeordnete sowie Längs- und Querlastpfade realisierende Strukturen aufweist, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass in der oberen Lastpfadebene beidseitig des Kraftfahrzeugs je ein Haupt-Längslastpfad angeordnet ist, der seinerseits eine Matrize einer Crash-Box mit einem Schweller verbindet, wobei in die Struktur des Haupt-Längslastpfades die Matrize der Crash-Box integriert ist, und wobei die Crash-Box durch ein sich im Durchmesser verjüngendes Hohlprofil gebildet und in eine Bohrung der Matrize derart eingeschoben ist, dass im Falle eines Heckcrashes Energieabsorption durch die Reibung der Crash-Box innerhalb besagter Bohrung und durch Verformung der Crash-Box zu verzeichnen ist.Based on a rear floor structure of a motor vehicle, with a largely extending over the entire vehicle width structural body, which in turn as casting a plurality arranged in an upper and / or lower load path level and longitudinal and Querlastpfade realizing structures, the stated object is achieved in that a main longitudinal load path is arranged on both sides of the motor vehicle in the upper load path plane, which in turn connects a matrix of a crash box to a sill, wherein the matrix of the crash box is integrated into the structure of the main longitudinal load path, and wherein the Crash-box is formed by a tapered in diameter hollow profile and inserted into a bore of the die so that in the event of a rear crash energy absorption by the friction of the crash box within said bore and deformation of the crash box is recorded.
Durch diese Maßnahme wird zum einen der Herstellungsaufwand minimiert, da der erforderliche Aufwand zur herkömmlichen Verbindung einer Vielzahl von Einzelbauteilen untereinander zu einer tragenden Struktur weitestgehend entfällt. Zum anderen ist aufgrund der Tatsache, dass zusätzliche Befestigungsmittel entbehrlich sind, eine erhebliche Gewichtsersparnis zu verzeichnen. Im Unterschied zur herkömmlichen Auslegung der Crash-Box hinten, ist nunmehr zum Schutz des Strukturkörpers die Möglichkeit gegeben, höhere Auslegungsgeschwindigkeiten und in Anlehnung an bestehende Crashtests eine einseitige Belastung sowie wesentlich höhere Fahrzeugmassen anzunehmen. Des Weiteren ermöglicht die Verwendung des „Verjüngungsprinzips“ für besagte Crash-Box ein hohes Absorptionspotential bei gleichzeitiger Integration der Matrize in den Haupt-Längslastpfad.By this measure, on the one hand, the production cost is minimized, since the effort required for the conventional connection of a plurality of individual components with each other to a supporting structure largely eliminated. On the other hand, due to the fact that additional fasteners are unnecessary, a significant weight saving can be noted. In contrast to the conventional design of the crash box rear, the possibility now exists to protect the structural body, higher design speeds and based on existing crash tests a one-sided load and essential assume higher vehicle masses. Furthermore, the use of the "tapering principle" for said crash box enables a high absorption potential while integrating the matrix into the main longitudinal load path.
Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.The subclaims describe preferred developments or refinements of the invention.
Danach kann gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Strukturkörper einteilig ausgebildet sein. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann es auch angezeigt sein, den Strukturkörper durch zwei separat gefertigte, jedoch im Bereich geteilter Querlastpfade miteinander fest verbindbare Teilstrukturen auszubilden, wodurch die Herstellung des Gusses an sich erleichtert ist. Im Hinblick darauf können des Weiteren die geteilten Querlastpfade jeweils direkt oder über ein zwischengesetztes separat gefertigtes Profilelement miteinander verbindbar sein. Durch besagtes Profilelement können unter Beibehaltung der an sich fertigungstechnisch vorteilhaften integralen Gussstrukturen einfach und kostengünstig Toleranzen ausgeglichen werden. Ferner ist eine leichte Anpassung des Strukturkörpers an Fahrzeugtypen mit unterschiedlichen Fahrzeugbreiten gegeben. In erfinderischer Fortbildung wird des Weiteren vorgeschlagen, dass ein nach hinten weisender Endabschnitt des Haupt-Längslastpfades durch zumindest ein separat hergestelltes und mit demselben verbindbares Profilelement ersetzt oder vermittels eines solchen in seiner Länge veränderbar ist, wodurch ebenfalls äußerst einfach eine Anpassung der hinteren Bodenstruktur an unterschiedliche Fahrzeugtypen gewährleistet ist. In besagtes Profilelement ist dann die Matrize der Crash-Box integriert. Die besagten separat gefertigten Profilelemente können dabei durch kostengünstig herstellbare Gussteile, Strangpressprofile, IHU-Profile oder rollprofilierte Profile gebildet sein. Ferner wird vorgeschlagen, dass ein hinterer Querlastpfad, ausgehend von einem Haupt-Längslastpfad in Fahrzeugquerrichtung gesehen von der oberen Lastpfadebene in die untere Lastpfadebene, wieder zurück in die obere Lastpfadebene und schließlich weiter zu dem gegenüberliegenden Haupt-Längslastpfad geführt ist. Wie die Erfindung weiter vorsieht, ist ein vorderer Querlastpfad in der unteren Lastpfadebene angeordnet und durch ein Bodenprofil zur Anbindung eines Boden-Mittelteils gebildet sowie beidseitig vermittels je eines Hilfs-Längslastpfades mit den Haupt-Längslastpfaden verbunden. Wie die Erfindung noch vorsieht, sind hinterer und vorderer Querlastpfad vermittels zweier zueinander in Fahrzeugquerrichtung beabstandeter und in der unteren Lastpfadebene angeordneter unterer Längslastpfade miteinander verbunden, wodurch eine hohe Stabilität des Gesamtverbundes zu verzeichnen ist. Denkbar ist es ferner, dass der als Bodenprofil ausgebildete vordere Querlastpfad sich über die Höhe des Bodenprofils hinaus nach unten hin fortsetzt und in einen integral angeformten Batterieträger übergeht. Insoweit kann der Batterieträger einen Absatz zur Fixierung der Batterie in Fahrzeuglängsrichtung aufweisen. Demgegenüber sind dem Batterieträger separate Halter zur Fixierung der Batterie in Fahrzeugquerrichtung und nach oben zuordenbar. Weiterhin wird im Sinne der Erfindung vorgeschlagen, dass der Strukturkörper integral an- oder eingeformte Anbindungen für diverse Anbauteile des Fahrwerks, wie für Federn, Quer- und/oder Längslenker, Spurstangen, Federlenker und/oder andere Anbauteile aufweist. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Maßnahme ist vorgesehen, dass vermittels definierter örtlicher Verrippungen o. dgl. definierte Versteifungs- und/oder Deformationszonen der Längs- und/oder Querlastpfade erzielbar sind. Die Verrippungen o. dgl. sind derart angeordnet, dass eine abgestufte Steifigkeit der hinteren Bodenstruktur oder des Strukturkörpers in Fahrzeuglängs- und/oder -querrichtung erzielbar ist. Wie die Erfindung zudem vorsieht, kann zwischen den Haupt-Längslastpfaden ein separat hergestellter und wannenförmig ausgebildeter Unterboden vorgesehen sein, der sich seinerseits auf integralen Befestigungsmitteln eines oder mehrerer der unteren Quer- und/oder Längslastpfade abstützt. Der wannenförmig ausgebildete Unterboden kann beispielsweise durch ein Kunststoff-Metall-Hybridbauteil gebildet sein. Insofern ist auch vorgesehen, dass zur Gewährleistung einer ebenen Auflagefläche für einen an sich bekannten Oberboden sich die Oberkante des besagten wannenförmigen Unterbodens wenigstens abschnittsweise nach oben über die Haupt-Längslastpfade hinaus fortsetzt. Der Oberboden kann dabei die gesamte Laderaumbreite des Kraftfahrzeugs überspannen und ist vorzugsweise als Strangpressprofil ausgebildet. Zweckmäßigerweise weist der Oberboden auch eine oder mehrere vorzugsweise verschließbare Öffnungen zur Gewährleistung der Zugänglichkeit zum Unterboden auf. Wie die Erfindung schließlich noch vorsieht, besteht der Strukturkörper aus Metallguss, vorzugsweise aus Leichtmetallguss.Thereafter, according to a first preferred embodiment of the invention, the structural body may be integrally formed. According to a further preferred embodiment, it may also be appropriate to form the structural body by two separately fabricated, but in the area divided Querlastpfade firmly connectable substructures, whereby the production of the casting itself is facilitated. In view of this, furthermore, the divided transverse load paths can each be connected to one another directly or via an interposed separately manufactured profile element. By said profile element tolerances can be compensated easily and inexpensively while maintaining the inherently advantageous manufacturing integral cast structures. Furthermore, there is a slight adaptation of the structural body to vehicle types with different vehicle widths. In an inventive development is further proposed that a rearwardly facing end portion of the main longitudinal load path is replaced by at least one separately manufactured and connectable with the same profile element or by means of such a variable in length, which also extremely easy to adapt the rear floor structure to different Vehicle types is guaranteed. In this profile element then the matrix of the crash box is integrated. The said separately manufactured profile elements can be formed by inexpensive producible castings, extruded profiles, hydroforming profiles or roll-profiled profiles. Furthermore, it is proposed that a rear transverse load path, starting from a main longitudinal load path in the vehicle transverse direction, is guided from the upper load path plane into the lower load path plane, back into the upper load path plane and finally on to the opposite main longitudinal load path. As the invention further provides, a front transverse load path is arranged in the lower load path plane and formed by a bottom profile for connecting a bottom middle part and connected on both sides by means of an auxiliary longitudinal load path with the main longitudinal load paths. As the invention still provides, the rear and front transverse load paths are connected to one another by means of two lower longitudinal load paths spaced from one another in the vehicle transverse direction and arranged in the lower load path plane, as a result of which a high stability of the overall composite is recorded. It is also conceivable that the formed as a bottom profile front transverse load path continues beyond the height of the bottom profile downwards and merges into an integrally molded battery carrier. In that regard, the battery tray may have a paragraph for fixing the battery in the vehicle longitudinal direction. In contrast, the battery holder separate holder for fixing the battery in the vehicle transverse direction and can be assigned to the top. Furthermore, it is proposed in the sense of the invention that the structural body integrally on or molded connections for various attachments of the chassis, as for springs, transverse and / or trailing arm, tie rods, spring link and / or other attachments. According to a further advantageous measure, it is provided that defined stiffening and / or deformation zones of the longitudinal and / or transverse load paths can be achieved by means of defined local ribs or the like. The ribs o. The like. Are arranged such that a graded stiffness of the rear floor structure or the structural body in the vehicle longitudinal and / or transverse direction can be achieved. As the invention also provides, may be provided between the main longitudinal load paths a separately manufactured and trough-shaped underbody, which in turn is supported on integral fastening means of one or more of the lower transverse and / or longitudinal load paths. The trough-shaped underbody can be formed for example by a plastic-metal hybrid component. In this respect, it is also provided that in order to ensure a flat support surface for a known topsoil, the upper edge of said trough-shaped subfloor continues at least partially upwards beyond the main longitudinal load paths addition. The topsoil can span the entire cargo space width of the motor vehicle and is preferably designed as an extruded profile. Conveniently, the topso also has one or more preferably closable openings to ensure accessibility to the subfloor. As the invention finally provides, the structural body consists of cast metal, preferably of light metal casting.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine kleinmaßstäbige Darstellung der erfindungsgemäßen hinteren Bodenstruktur (perspektivische Ansicht), -
2 die Bodenstruktur nach1 in einer großmaßstäbigen Darstellung, -
3 die Bodenstruktur nach2 in einer Draufsicht, -
4 die Ansicht „A“ nach3 , -
5 eine perspektivische Detaildarstellung der Bodenstruktur von vorne links oben gesehen, -
6 die perspektivische Detaildarstellung der Bodenstruktur von hinten rechts oben gesehen, -
7 die perspektivische Detaildarstellung der Bodenstruktur von hinten rechts unten gesehen, -
8 die perspektivische Detaildarstellung der Bodenstruktur von unten nach rechts hinten gesehen, -
9 ein Diagramm der Deformationskraft „F“ über den Deformationsweg „s“ im Hinblick auf eine erfindungsgemäß ausgebildete hintere Bodenstruktur im Falle eines Heckcrashes, und -
10 -13 weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hinteren Bodenstruktur.
-
1 a small-scale representation of the rear floor structure according to the invention (perspective view), -
2 the soil structure after1 in a large-scale representation, -
3 the soil structure after2 in a plan view, -
4 the view "A" after3 . -
5 a detailed perspective view of the soil structure seen from the front left top, -
6 the perspective detailed representation of the soil structure seen from the top right top, -
7 the perspective detailed representation of the soil structure seen from the bottom right rear, -
8th seen the perspective detail of the soil structure from bottom to right rear, -
9 a diagram of the deformation force "F" on the deformation path "s" with respect to an inventively designed rear floor structure in the event of a rear crash, and -
10 -13 Further advantageous embodiments of the rear floor structure.
Die
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Strukturkörper
Im Kraftfahrzeugbau findet herkömmlich eine Einteilung der Fahrzeugstruktur in Quer- und Längsträger statt. Diese Nomenklatur ist sinnvoll, wenn es sich um die Beschreibung der in Schalen- oder Rahmenbauweise verwendeten Träger als einzelne Bauteile handelt. Da diese herkömmlichen Träger vollständig durch den als integrales Gussbauteil ausgebildeten und mit äußerst komplexen Geometrien ausgestatteten Strukturkörper
Danach ist, wie besonders gut aus
Besagte Crash-Box
Was die Anbindung der Haupt-Längslastpfade
Die Haupt-Längslastpfade
Der vordere Querlastpfad
Besagtes nicht näher gezeigtes Boden-Mittelteil ist vorzugsweise mit dem vorliegend als Winkelprofil ausgebildeten vorderen Querlastpfad
Durch diese Maßnahme ist der Strukturkörper
Zwischen hinterem und vorderem Querlastpfad
Wie den
Zur Fixierung der Batterie in Fahrzeugquerrichtung und nach oben sind dem Batterieträger
Die erfindungsgemäße Bodenstruktur in Form des als integrales Gussbauteil ausgebildeten Strukturkörpers
Danach sind gem.
In der unteren Lastpfadebene
Besagte Anbindungen
Ebenso können weitere nicht näher gezeigte Anbindungen in Form von Aussparungen für Kabelklipse, eingegossenen Gewindebuchsen für beispielsweise eine Abschleppöse und vieles mehr Berücksichtigung finden.Likewise, other connections not shown in detail in the form of recesses for cable clips, cast-threaded bushes for example, a towing and much more can be considered.
Für den Fachmann sicherlich leicht nachvollziehbar, sind die Möglichkeiten, weitere, hier nicht näher spezifizierte Bauteile, Funktionen und Bauteilanbindungen durch das erfindungsgemäße Gussbauteil abzubilden, nahezu unbegrenzt. Insbesondere lassen sich besonders einfach und kostengünstig komplexe Geometrien zur Verbindung mit benachbarten Modulen der Fahrzeugkarosserie, wie etwa dem Fahrzeugaufbau (Hut) oder dem oben bereits erwähnten Boden-Mittelteil, bestehend aus Schweller und Bodenprofilen, herstellen.For the skilled person certainly easy to understand, are the possibilities, other, here unspecified components, functions and component connections by the casting component according to the invention, almost unlimited. In particular, complex geometries can be produced in a particularly simple and cost-effective manner for connection to adjacent modules of the vehicle body, such as the vehicle body (hat) or the above-mentioned bottom middle part, consisting of sills and floor profiles.
Fernerhin sind vermittels definierter örtlicher Verrippungen
Die Verrippungen
Im Unterschied zur herkömmlichen Auslegung der Crash-Box
Zusammenfassend ist somit festzustellen, dass durch die besondere Auslegung des Strukturkörpers
Um eine noch höhere Versteifung des Strukturkörpers
Als wannenförmig ausgebildeter Unterboden hat sich ein Kunststoff-Metall-Hybridbauteil besonders bewährt, jedoch ist jeder andere geeignete Werkstoff ebenfalls denkbar.As a trough-shaped underbody, a plastic-metal hybrid component has proven particularly useful, but any other suitable material is also conceivable.
Zur Gewährleistung einer ebenen Auflagefläche für einen nicht näher gezeigten, jedoch an sich bekannten Oberboden, kann sich die Oberkante des besagten wannenförmigen Unterbodens wenigstens abschnittsweise nach oben über die Haupt-Längslastpfade
Der Oberboden ist vorzugsweise als Strangpressprofil ausgebildet und überspannt die gesamte Laderaumbreite des Kraftfahrzeugs. Ebenso werden eine oder mehrere, vorzugsweise verschließbare Öffnungen im Oberboden zur Gewährleistung der Zugänglichkeit zum Unterboden als vorteilhaft erachtet, so dass der gebildete Hohlraum beispielsweise auch zum Verstauen von diversen Utensilien, wie Werkzeugen u. dgl. oder zur Integration von anderen Einbauteilen, wie beispielsweise Elektronikbauteilen, genutzt werden kann.The topsoil is preferably designed as an extruded profile and spans the entire load compartment width of the motor vehicle. Likewise, one or more, preferably closable openings in the topsoil to ensure accessibility to the subfloor are considered advantageous, so that the cavity formed, for example, also for stowing various utensils, such as tools u. Like. Or for the integration of other components, such as electronic components, can be used.
Vorstehendes Ausführungsbeispiel stellt im Wesentlichen auf einen einteiligen Strukturkörper
Des Weiteren kann sich diese Maßnahme auch vorteilhaft auswirken, wenn man bestrebt ist, einheitliche Bauteile (Teilstrukturen 1a, 1b) für verschiedene Fahrzeugtypen bereitzustellen. Insoweit ist es denkbar, die geteilten Querlastpfade
Insoweit zeigt
Gem. den
So ist gem. den
Es versteht sich für den Fachmann von selbst, dass die Profilelemente
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Strukturkörperbody structure
- 22
- obere Lastpfadebeneupper load path level
- 33
- untere Lastpfadebenelower load path level
- 44
- Haupt-LängslastpfadMain longitudinal load path
- 4a4a
- Profilelementprofile element
- 55
- Haupt-LängslastpfadMain longitudinal load path
- 5a5a
- Profilelementprofile element
- 66
- hinterer Querlastpfadrear cross load path
- 6a6a
- Profilelementprofile element
- 77
- vorderer Querlastpfadfront transverse load path
- 7a7a
- Profilelementprofile element
- 88th
- Hilfs-LängslastpfadAuxiliary longitudinal load path
- 99
- Hilfs-LängslastpfadAuxiliary longitudinal load path
- 1010
- unterer Längslastpfadlower longitudinal load path
- 1111
- unterer Längslastpfadlower longitudinal load path
- 1212
- Matrizedie
- 1313
- Crash-BoxCrash box
- 1414
- Anbindungsflächenconnection surfaces
- 1515
- Batterieträgerbattery carrier
- 1616
- Absatzparagraph
- 17a-e17a-e
- Anbindungenconnections
- 1818
- Verrippungenribbings
- 1919
- Querträgercrossbeam
- 2020
- Absorberabsorber
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- FahrgastzellenbereichPassenger cell area
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