DE102011100572A1

DE102011100572A1 - Connecting arrangement for connecting two body components of motor vehicle body of passenger car, has adapter plate, by which body components are connected with each other

Info

Publication number: DE102011100572A1
Application number: DE201110100572
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing.(FH) Edele Dieter; Ralf Kasten
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-05-05
Filing date: 2011-05-05
Publication date: 2011-12-08

Abstract

The connecting arrangement (10) has an adapter plate (16), by which the body components are connected with each other. The adapter plate is connected with the body components over a connecting area. The body components are bolted together by a screw element. The adapter plate is formed from steel. The former body component is made of aluminum.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung zweier, aus voneinander unterschiedlichen Werkstoffen gebildeter Karosseriebauteile einer Kraftwagenkarosserie, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a connection arrangement of two, from different materials formed body parts of a motor vehicle body, according to the preamble of claim 1.

Die EP 1 440 870 B1 offenbart eine Fahrzeugkarosserie mit zumindest einem Verbindungsbereich zwischen zumindest einer ersten und einer zweiten Baugruppe. Zumindest an die erste Baugruppe ist im Verbindungsbereich zumindest ein flächiger Adapter angebracht, der mit der zweiten Baugruppe oder einem an der zweiten Baugruppe angebrachten flächigen Adapter überlappt und im Überlappungsbereich verschweißt ist. Die erste und die zweite Baugruppe bestehen aus unterschiedlichen Werkstoffen. Ferner ist die erste Baugruppe ein Vorderwagenmodul aus einem Leichtmetallwerkstoff, das an eine Fahrgastzelle als zweite Baugruppe angebunden ist.The EP 1 440 870 B1 discloses a vehicle body having at least one connection region between at least a first and a second assembly. At least on the first assembly at least one planar adapter is mounted in the connection region, which overlaps with the second assembly or attached to the second assembly flat adapter and is welded in the overlapping region. The first and second modules are made of different materials. Further, the first assembly is a front end module made of a light metal material, which is connected to a passenger compartment as a second assembly.

Diese Verbindungsanordnung weist eine verbesserungswürdige Festigkeit auf.This connection arrangement has an improvement in strength.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbindungsanordnung der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass die Verbindungsanordnung eine erhöhte Festigkeit aufweist.It is therefore an object of the present invention to develop a connection arrangement of the type mentioned in such a way that the connection arrangement has an increased strength.

Diese Aufgabe wird durch eine Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a connection arrangement with the features of claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.

Bei einer solchen Verbindungsanordnung ist ein erstes Karosseriebauteil mit einem zweiten Karosseriebauteil einer Kraftwagenkarosserie verbunden. Dabei ist das erste Karosseriebauteil aus einem ersten Werkstoff gebildet. Das zweite Karosseriebauteil ist aus einem zweiten Werkstoff gebildet, welcher von dem ersten Werkstoff unterschiedlich ist. Die beiden Karosseriebauteile sind dabei über wenigstens ein Adapterelement miteinander verbunden, welches über jeweilige Verbindungsbereiche mit dem ersten Karosseriebauteil und dem zweiten Karosseriebauteil verbunden ist.In such a connection arrangement, a first body component is connected to a second body component of a motor vehicle body. In this case, the first body component is formed from a first material. The second body member is formed of a second material different from the first material. The two body components are connected to each other via at least one adapter element, which is connected via respective connecting portions with the first body component and the second body component.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Karosseriebauteile zusätzlich mittels wenigstens eines Schraubelements miteinander verschraubt sind. Insbesondere sind die Karosseriebauteile dabei direkt miteinander verschraubt. Dies bedeutet nicht, dass etwa das erste Karosseriebauteil mit dem Adapterelement oder das zweite Karosseriebauteil mit dem Adapterelement verschraubt ist. Dies kann zwar zusätzlich der Fall sein, jedoch ist bei dem erfindungsgemäßen Aspekt in seiner einfachsten Ausgestaltung das Schraubelement einerseits am ersten Karosseriebauteil und andererseits am zweiten Karosseriebauteil zumindest im Wesentlichen direkt abgestützt. Dadurch weist die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung eine besonders hohe Festigkeit auf, so dass eine feste Verbindung der beiden Karosseriebauteile miteinander auch bei einer hohen Belastung der Verbindungsanordnung, beispielsweise bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung, gewährleistet ist.According to the invention it is provided that the body components are additionally screwed together by means of at least one screw. In particular, the body components are bolted directly to each other. This does not mean that about the first body component with the adapter element or the second body component is bolted to the adapter element. Although this may additionally be the case, however, in the aspect according to the invention in its simplest embodiment, the screw element is supported at least substantially directly on the one hand on the first body component and on the other hand on the second body component. As a result, the connection arrangement according to the invention has a particularly high strength, so that a firm connection of the two body components is ensured even with a high load on the connection assembly, for example in an accidental application of force.

Bevorzugt sind die Karosseriebauteile unter Umgehung des Adapterelements miteinander verschraubt. Das Adapterelement ist beispielsweise in zumindest bereichsweiser Überlappung, insbesondere in den jeweiligen Verbindungsbereichen, mit den beiden Karosseriebauteilen angeordnet. In diesen Überlappungsbereichen weist das Adapterelement zum Beispiel wenigstens eine Durchgangsöffnung auf, welche von dem Schraubelement, mittels welchem die Karosseriebauteile miteinander verschraubt sind, durchdrungen ist. Dabei ist bevorzugt ein Kontakt, insbesondere eine Stützanlage, zwischen dem Schraubelement und dem Adapterelement vermieden.Preferably, the body components are bolted together, bypassing the adapter element. The adapter element is arranged, for example, in at least partially overlapping, in particular in the respective connecting regions, with the two body components. In these overlapping areas, the adapter element has, for example, at least one passage opening, which is penetrated by the screw element, by means of which the body components are screwed together. In this case, a contact, in particular a support system, between the screw and the adapter element is preferably avoided.

Bevorzugt ist das Adapterelement aus dem gleichen Werkstoff wie das erste Karosseriebauteil gebildet. Dadurch können Kontaktkorrosionen, welche die Festigkeit der Verbindungsanordnung negativ beeinflussen können, vermieden werden.Preferably, the adapter element is formed from the same material as the first body component. As a result, contact corrosion, which can adversely affect the strength of the connection arrangement, can be avoided.

Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung ist besonders vorteilhaft verwendbar bei einer Verbindungsanordnung eines Seitenschwellers der Kraftwagenkarosserie mit einem dazu korrespondierenden Längsträger der Kraftwagenkarosserie. Der Seitenschweller ist dabei das erste Karosseriebauteil und zumindest im Wesentlichen aus einem Stahl als der erste Werkstoff gebildet. Der Längsträger das zweite Karosseriebauteil ist zumindest im Wesentlichen aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium, bzw. einer entsprechenden Leichtmetalllegierung als der zweite Werkstoff gebildet. Dabei ist das Adapterelement bevorzugt zumindest im Wesentlichen aus einem Stahl, insbesondere dem Stahl des Seitenschwellers, gebildet. Der Seitenschweller ist nun bei der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung besonders fest mit dem Längsträger verbunden, so dass sich der Seitenschweller auch nicht bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung beispielsweise infolge eines Seitenaufpralls (Seitencrash) von dem Längsträger löst. Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung weist somit ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten auf, insbesondere bei einer Beaufschlagung der Kraftwagenkarosserie zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung).The connection arrangement according to the invention can be used particularly advantageously in a connection arrangement of a side sill of the motor vehicle body with a corresponding longitudinal member of the motor vehicle body. The side skirts is the first body component and at least essentially formed of a steel as the first material. The longitudinal member, the second body component is formed at least substantially of a light metal, in particular aluminum, or a corresponding light metal alloy as the second material. In this case, the adapter element is preferably formed at least substantially of a steel, in particular the steel of the side sill. The side sill is now particularly firmly connected to the longitudinal member in the connection arrangement according to the invention, so that the side sill does not detach from the longitudinal member even in the event of an accidental force application, for example as a result of a side impact (side impact). The connection arrangement according to the invention thus has a particularly advantageous accident behavior, in particular when the motor vehicle body is acted upon at least substantially in the vehicle transverse direction (y-direction).

Die Verschraubung der beiden Karosseriebauteile miteinander birgt ferner den Vorteil, insbesondere gegenüber einer Verbindung der Karosseriebauteile mittels wenigstens einer Niete, dass die Zugänglichkeit zum Verschrauben lediglich von einer Seite her gegeben sein muss. Eine beidseitige Zugänglichkeit, wie dies insbesondere beim Nieten der Fall sein muss, ist nicht erforderlich. Dies hält den Zeit- und Kostenaufwand zum Verbinden der Karosseriebauteile miteinander gering.The screwing of the two body components together also has the advantage in particular with respect to a connection of the body components by means of at least one rivet, that the accessibility for screwing must be given only from one side. A two-sided accessibility, as this must be the case especially for riveting, is not required. This keeps the time and cost of connecting the body components together low.

Zur Darstellung einer besonders festen Verbindung zwischen dem Seitenschweller (erstes Karosseriebauteil) und dem Längsträger (zweites Karosseriebauteil) ist beispielsweise vorgesehen, dass der Seitenschweller mit dem Adapterelement über die jeweiligen Verbindungsbereiche verschweißt und verklebt ist. Dabei kann der Seitenschweller durch MIG-Schweißen und durch Punktschweißen sowie durch Kleben mit dem Adapterelement verbunden sein.To depict a particularly strong connection between the side sill (first body component) and the side member (second body component), it is provided, for example, that the side sill is welded and glued to the adapter element via the respective connection regions. The side skirts can be connected by MIG welding and by spot welding and by gluing with the adapter element.

Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass das Adapterelement mit dem Längsträger mittels wenigstens einer Fließformschraube (FDS-Schraube), insbesondere mittels einer Mehrzahl von Fließformschrauben, verbunden sowie zusätzlich verklebt ist. Diese Verbindungsarten zusammen mit der Verschraubung des Seitenschwellers mit dem Längsträger ermöglichen die Darstellung einer besonders festen Verbindung, welche sich auch bei einer sehr hohen Kraftbeaufschlagung nicht löst. Insbesondere sind drei Schraubelemente vorgesehen, mittels welchen der Seitenschweller (erstes Karosseriebauteil) mit dem Längsträger (zweites Karosseriebauteil) verschraubt ist.Furthermore, it is preferably provided that the adapter element is connected to the longitudinal member by means of at least one flow-forming screw (FDS screw), in particular by means of a plurality of flow-forming screws, and additionally glued. These types of connection together with the screw connection of the side skirt with the side rail allow the representation of a particularly strong connection, which does not dissolve even at a very high load. In particular, three screw elements are provided by means of which the side sill (first body component) is bolted to the side member (second body component).

Das Schraubelement ist dabei in einer Ausgestaltung als metrische Schraube ausgebildet und weist ein metrisches Gewinde auf, so dass die Karosseriebauteile besonders fest miteinander verbunden, das heißt verschraubt, werden können.The screw is designed in one embodiment as a metric screw and has a metric thread, so that the body components particularly firmly connected to each other, that is screwed, can be.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:

1 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht einer Verbindungsanordnung eines aus einem Stahl gebildeten Seitenschwellers mit einem zumindest im Wesentlichen aus Aluminium gebildeten Längsträger einer Kraftwagenkarosserie eines Personenkraftwagens, bei welcher der Seitenschweller und der Längsträger unter Vermittlung eines Adapters miteinander verbunden sowie zusätzlich miteinander verschraubt sind; 1 a schematic perspective view of a connection arrangement of a side sill formed of a steel with a longitudinally formed at least substantially aluminum carrier of a motor vehicle body of a passenger car, wherein the side sill and the side rail are interconnected by means of an adapter and additionally screwed together;

2 eine schematische Querschnittsansicht der Verbindungsanordnung gemäß 1 ohne den Seitenschweller entlang der Schnittlinie A-A gemäß 3; 2 a schematic cross-sectional view of the connection arrangement according to 1 without the side sill along the section line AA according to 3 ;

3 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht der Verbindungsanordnung gemäß 1 ohne den Seitenschweller; 3 a schematic perspective view of the connection arrangement according to FIG 1 without the side skirts;

4 eine schematische Querschnittsansicht der Verbindungsanordnung gemäß 1 entlang der Schnittlinie B-B gemäß 5; und 4 a schematic cross-sectional view of the connection arrangement according to 1 along the section line BB according to 5 ; and

5 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht der Verbindungsanordnung gemäß 1. 5 a schematic perspective view of the connection arrangement according to FIG 1 ,

Die 1 zeigt eine Verbindungsanordnung 10 eines Seitenschwellers 12 mit einem Längsträger 14 einer Kraftwagenkarosserie eines Personenkraftwagens. Der Seitenschweller 12 ist dabei aus einem Stahl gebildet und weist eine besonders hohe Festigkeit auf. Der Längsträger 14 ist als Kokillengussbauteil gebildet und durch ein Kokillengießverfahren hergestellt. Dabei ist der Längsträger 14 zumindest im Wesentlichen aus Aluminium, insbesondere einer Aluminiumlegierung, gebildet und weist ein besonders geringes Gewicht auf.The 1 shows a connection arrangement 10 a side sill 12 with a side member 14 a motor vehicle body of a passenger car. The side skirts 12 is made of a steel and has a very high strength. The side member 14 is formed as Kokillengussbauteil and produced by a Kokillengießverfahren. Here is the side member 14 at least substantially formed of aluminum, in particular an aluminum alloy, and has a particularly low weight.

Der Seitenschweller 12 und der Längsträger 14 sind unter Vermittlung eines Adapterbleches 16 der Verbindungsanordnung 10 miteinander verbunden. Das Adapterblech 16 ist dabei aus einem Stahl gebildet und über jeweilige Verbindungsbereiche 18 einerseits mit dem Längsträger 14 und andererseits mit dem Seitenschweller 12 verbunden. Durch das Adapterblech 16 ist eine Korrosion, insbesondere eine Kontaktkorrosion, der Verbindungsanordnung 10 vermieden.The side skirts 12 and the side member 14 are under the mediation of an adapter plate 16 the connection arrangement 10 connected with each other. The adapter plate 16 is formed from a steel and via respective connection areas 18 on the one hand with the longitudinal member 14 and on the other hand with the side skirts 12 connected. Through the adapter plate 16 is a corrosion, in particular a contact corrosion, the connection arrangement 10 avoided.

Wie der 1 zu entnehmen ist, ist das Adapterblech 16 in jeweiliger gegenseitiger Überlappung mit dem Seitenschweller 12 und dem Längsträger 14 angeordnet, wobei die Verbindungsbereiche 18 in diesen Überlappungsbereichen angeordnet sind. Um das Adapterblech 16 in der 1 erkennen zu können, ist der Seitenschweller 12 transparent dargestellt, so dass, wie strichliniert dargestellt ist, das Adapterblech 16, welches in der Bildebene der 1 hinter dem Seitenschweller 12 angeordnet ist, zu erkennen ist. Das Adapterblech 16 ist mit dem Seitenschweller 12 in den Verbindungsbereichen 18 durch MIG-Schweißen und Punktschweißen und durch Kleben gefügt.Again 1 it can be seen, is the adapter plate 16 in each mutual overlap with the side skirts 12 and the side member 14 arranged, with the connection areas 18 are arranged in these overlapping areas. To the adapter plate 16 in the 1 To recognize, is the side skirts 12 shown transparent, so that, as shown by dashed lines, the adapter plate 16 , which in the picture plane the 1 behind the side skirts 12 is arranged, can be seen. The adapter plate 16 is with the side skirts 12 in the connection areas 18 joined by MIG welding and spot welding and by gluing.

Wie insbesondere den 2 und 3 zu entnehmen ist, ist das Adapterblech 16 mit dem Längsträger 14 mittels einer Mehrzahl von fließlochformenden Schrauben 20, welche auch als Fließformschrauben (FDS-Schrauben) bezeichnet werden, verbunden. Zusätzlich ist das Adapterblech 16 mit dem Längsträger 14 durch Kleben verbunden. As in particular the 2 and 3 it can be seen, is the adapter plate 16 with the side member 14 by means of a plurality of flow-hole-forming screws 20 , which are also referred to as flow-forming screws (FDS screws) connected. In addition, the adapter plate 16 with the side member 14 connected by gluing.

Zusätzlich ist der Seitenschweller 12 mit dem Längsträger 14 mittels drei metrischen Schrauben 22 direkt verschraubt. Dazu weist das Adapterblech 16 zu den metrischen Schrauben 22 jeweilige korrespondierende Durchgangsöffnungen 24 auf, welche von den jeweiligen metrischen Schrauben 22 durchdrungen sind. So können die metrischen Schrauben 22 sich einerseits zumindest im Wesentlichen direkt an dem Längsträger 14 und andererseits zumindest im Wesentlichen direkt an dem Seitenschweller 12, insbesondere über einen jeweiligen Schraubenkopf, abstützen. Durch die genannten Verbindungsarten und insbesondere durch die zusätzliche Verschraubung des Seitenschwellers 12 mit dem Längsträger 14 durch die drei metrischen Schrauben 22 ist eine besonders feste Verbindung des Seitenschwellers 12 mit dem Längsträger 14 realisiert. So kann sich die Verbindungsanordnung 10 auch bei einer hohen Kraftbeaufschlagung, beispielsweise infolge eines Seitenaufpralls auf die Kraftwagenkarosserie, nicht lösen. Vielmehr bleibt die Verbindung des Seitenschwellers 12 mit dem Längsträger 14 bestehen, so dass die Verbindungsanordnung 10 ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten aufweist.In addition, the side skirts 12 with the side member 14 by means of three metric screws 22 bolted directly. This is indicated by the adapter plate 16 to the metric screws 22 respective corresponding passage openings 24 on which of the respective metric screws 22 are permeated. So can the metric screws 22 on the one hand, at least substantially directly to the side member 14 and on the other hand at least substantially directly on the side sill 12 , in particular via a respective screw head support. By the mentioned types of connection and in particular by the additional screwing of the side sill 12 with the side member 14 through the three metric screws 22 is a particularly strong connection of the side sill 12 with the side member 14 realized. So may the connection arrangement 10 even with a high load, for example, as a result of a side impact on the car body, not solve. Rather, the connection of the side sill remains 12 with the side member 14 exist, so that the connection arrangement 10 has a particularly advantageous accident behavior.

Der Seitenschweller 12 ist beispielsweise durch zumindest zwei Schalenteile gebildet, welche über jeweilige Fügflansche miteinander verbunden sind. Dabei ist eines dieser Schalenteile in den 1 bis 5 gezeigt und mit 26 bezeichnet. Wie den 1 bis 5 zu entnehmen ist, ist der Seitenschweller 12 dabei über das Schalenteil 26 mit dem Adapterblech 16 und über dieses mit dem Längsträger 14 fest verbunden.The side skirts 12 is formed for example by at least two shell parts, which are connected to each other via respective joining flanges. It is one of these shell parts in the 1 to 5 shown and with 26 designated. Like that 1 to 5 it can be seen, is the side skirts 12 while on the shell part 26 with the adapter plate 16 and about this with the side member 14 firmly connected.

Das Schalenteil 26 ist beispielsweise durch ein Innenteil aus Stahl einer Seitenwand der Kraftwagenkarosserie gebildet. Der Längsträger 14 aus Aluminium ist dabei einem Heckboden der Kraftwagenkarosserie zugeordnet, so dass es sich bei der Verbindungsanordnung 10 dementsprechend um eine Anbindung des Innenteils aus Stahl der Seitenwand an den Heckboden aus Aluminium handeln kann. Hierbei erfolgt die Verbindung – wie geschildert – über das Adapterblech 16 durch die fließlochformenden Schrauben 20 (FDS-Schrauben), durch Kleben durch die metrischen Schrauben 22.The shell part 26 is formed for example by an inner part made of steel of a side wall of the motor vehicle body. The side member 14 made of aluminum is assigned to a rear floor of the vehicle body, so that it is in the connection arrangement 10 Accordingly, it may be a connection of the inner part of steel of the side wall to the rear floor made of aluminum. Here, the connection - as described - via the adapter plate 16 through the flow hole forming screws 20 (FDS screws), by gluing through the metric screws 22 ,

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1440870 B1 [0002]

Claims

Connection arrangement ( 10 ) of a first body component formed from a first material ( 12 ) with a second, from a second, different material from the first material body component ( 14 ) of a motor vehicle body, in which the body components ( 12 . 14 ) via at least one adapter plate ( 16 ) which are connected via respective connection areas ( 18 ) with the first and the second body component ( 12 . 14 ), characterized in that the body components ( 12 . 14 ) additionally by means of at least one screw element ( 22 ) are bolted together.

Connection arrangement ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the screw element ( 22 ) as a metric screw ( 22 ) is trained.

Connection arrangement ( 10 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the body components ( 12 . 14 ) by means of the screw element ( 22 ) via at least one passage opening ( 24 ) of the adapter plate ( 16 ) are screwed together, which of the screw ( 22 ) is penetrated.

Connection arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the adapter plate ( 16 ) is formed at least substantially of a steel.

Connection arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first material is a steel.

Connection arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the second material is at least substantially a light metal, in particular aluminum.

Connection arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first body component ( 12 ) with the adapter plate ( 16 ) over the respective connection areas ( 18 ) is welded and / or glued.

Connection arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the adapter plate ( 16 ) with the second body component ( 14 ), in particular by means of at least one flow-forming screw ( 20 ), and / or glued.

Connection arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first component ( 12 ) a side skirts ( 12 ) of the motor vehicle body and / or the second component, a longitudinal member ( 14 ) of the motor vehicle body is.

Connection arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the second body component ( 14 ) is designed as a cast component, in particular as a chill casting component.