DE102024003500A1

DE102024003500A1 - Modular system and method for manufacturing different construction variants of a floor structure for a passenger car body

Info

Publication number: DE102024003500A1
Application number: DE102024003500.1A
Authority: DE
Inventors: Steffen Jung; Michael Fuetterer; Franz Maier; Stefan Katz
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2024-10-25
Filing date: 2024-10-25
Publication date: 2026-04-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Baukastensystem für unterschiedliche Bauvarianten einer Bodenstruktur (10) für eine Karosserie eines Personenkraftwagens, mit zwei bauvariantenübergreifenden, in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandet anordenbaren ersten Seitenschwellern (12, 14), und mit einem bauvariantenspezifischen Schwellermodul (18), welches zwei zweite Seitenschweller (20, 22) und wenigstens einen Querträger (24), über welche die zweiten Seitenschweller (20, 22) miteinander verbunden sind, aufweist und wahlweise mit den ersten Seitenschwellern (12, 14) durch Aufsetzen der zweiten Seitenschweller (20, 22) auf die ersten Seitenschweller (12, 14) verbindbar ist. The invention relates to a modular system for different construction variants of a floor structure (10) for a car body, with two first side sills (12, 14) that can be arranged spaced apart from each other in the transverse direction of the vehicle and with a construction variant-specific sill module (18) which has two second side sills (20, 22) and at least one cross member (24) via which the second side sills (20, 22) are connected to each other and can optionally be connected to the first side sills (12, 14) by placing the second side sills (20, 22) onto the first side sills (12, 14).

Description

Die Erfindung betrifft ein Baukastensystem und ein Verfahren zum Herstellen von unterschiedlichen Bauvarianten einer Bodenstruktur für eine Karosserie eines Personenkraftwagens.The invention relates to a modular system and a method for manufacturing different construction variants of a floor structure for a car body.

Die DE 20 2008 008 321 U1 offenbart einen modularen Seitenschweller für Fahrzeuge. Der DE 10 2017 005 938 B3 ist ein Seitenschweller für eine Fahrzeugkarosserie als bekannt zu entnehmen. Die US 11 753 079 B2 offenbart ebenfalls einen Seitenschweller für einen Kraftwagen. Auf der US 9 381 943 B2 ist eine B-Säuleneinheit für ein Fahrzeug bekannt. Des Weiteren ist der Offenbarung „ Avoiding structural redundancies between the vehicle body and the battery housing based on a functional integration approach“, Christopher Krüger et. al., Automotive and Engine Technology (2022) 7:197-208 ein funktional integriertes Batteriegehäuse als bekannt zu entnehmen.The DE 20 2008 008 321 U1 reveals a modular side skirt for vehicles. DE 10 2017 005 938 B3 A side skirt for a vehicle body is a well-known component. US 11 753 079 B2 It also reveals a side skirt for a motor vehicle. On the US 9 381 943 B2 A B-pillar unit for a vehicle is known. Furthermore, the disclosure “ “Avoiding structural redundancies between the vehicle body and the battery housing based on a functional integration approach,” Christopher Krüger et al., Automotive and Engine Technology (2022) 7:197-208 A functionally integrated battery housing is known to exist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Baukastensystem und ein Verfahren zu schaffen, so dass auf besonders einfache Weise unterschiedliche Bauvarianten einer Bodenstruktur für eine Karosserie eines Personenkraftwagens hergestellt werden können.The object of the present invention is to create a modular system and a method so that different construction variants of a floor structure for a car body can be produced in a particularly simple way.

Diese Aufgabe wird durch ein Baukastensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved by a modular system with the features of claim 1 and by a method with the features of claim 10. Advantageous embodiments with expedient further developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Baukastensystem für unterschiedliche Bauvarianten einer Bodenstruktur für eine insbesondere als selbsttragende Karosserie ausgebildete Karosserie eines einfach auch als Fahrzeug bezeichneten Personenkraftwagens, dessen auch als Fahrgastzelle, Fahrgastraum oder Kabine bezeichneter Innenraum in vollständig hergestelltem Zustand des Personenkraftwagens durch die Karosserie gebildet ist. Dies bedeutet, dass mittels des Baukastensystems die unterschiedlichen Bauvarianten der Bodenstruktur auf besonders vorteilhafte, insbesondere auf besonders zeit- und kostengünstige, Weise hergestellt werden können. Hierfür weist das Baukastensystem zwei bauvariantenübergreifende, in Fahrzeugquerrichtung des Personenkraftwagens voneinander beabstandet anordenbare, erste Seitenschweller auf. Unter dem Merkmal, dass die ersten Seitenschweller bauvariantenübergreifend sind, ist zu verstehen, dass die ersten Seitenschweller für mehrere und somit für wenigstens zwei der Bauvarianten, insbesondere für alle Bauvarianten, der Bodenstruktur verwendet werden.A first aspect of the invention relates to a modular system for different construction variants of a floor structure for a body, in particular a self-supporting body, of a passenger car, also simply referred to as a vehicle, whose interior, also referred to as the passenger cell, passenger compartment, or cabin, is formed by the body in the fully manufactured state of the passenger car. This means that the different construction variants of the floor structure can be manufactured in a particularly advantageous, and especially time- and cost-effective, manner using the modular system. For this purpose, the modular system has two first side sills that can be arranged spaced apart from each other in the transverse direction of the passenger car and are compatible with all construction variants. The feature that the first side sills are compatible with all construction variants means that the first side sills are used for several, and thus for at least two, of the construction variants, in particular for all construction variants, of the floor structure.

Das Baukastensystem weist außerdem ein bauvariantenspezifisches Schwellermodul auf. Unter dem Merkmal, das das Schwellermodul bauvariantenspezifisch ist, ist zu verstehen, dass das Schwellermodul für wenigstens oder genau eine erste der Bauvarianten der Bodenstruktur verwendet wird, sodass die erste Bauvariante das Schwellermodul aufweist, wobei das Schwellermodul für wenigstens oder genau eine zweite der Bauvarianten der Bodenstruktur nicht verwendet wird, sodass die zweite Bauvariante frei von dem Schwellermodul ist. Dabei werden die ersten Seitenschweller sowohl für die erste Bauvariante als auch für die zweite Bauvariante verwendet, sodass sowohl die erste Bauvariante als auch die zweite Bauvariante die ersten Seitenschweller aufweist. Das Schwellermodul weist zwei zweite Seitenschweller auf, die in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandet anordenbar oder angeordnet sind. Außerdem weist das Schwellermodul wenigstens einen Querträger auf, über welchen die zweiten Seitenschweller miteinander verbunden sind, insbesondere derart, dass der Querträger beidenends an die zweiten Seitenschweller, insbesondere jeweils direkt, angebunden ist. Der Querträger wird auch als erster Querträger bezeichnet. Wenn zuvor und im Folgenden die Rede von dem Querträger ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, der erste Querträger des Schwellermoduls zu verstehen. Das Schwellermodul ist wahlweise mit den ersten Seitenschwellern derart verbindbar, dass die zweiten Seitenschweller, insbesondere direkt, auf die ersten Seitenschweller aufsetzbar und hierdurch, insbesondere direkt, mit den ersten Seitenschwellern verbindbar sind.The modular system also features a variant-specific sill module. The characteristic that the sill module is variant-specific means that the sill module is used for at least or exactly one of the first variants of the floor structure, such that the first variant includes the sill module, while the sill module is not used for at least or exactly one second variant of the floor structure, so that the second variant is free of the sill module. The first side sills are used for both the first and second variants, so that both the first and second variants have the first side sills. The sill module has two second side sills, which can be arranged or are arranged spaced apart from each other in the transverse direction of the vehicle. Furthermore, the sill module has at least one cross member via which the second side sills are connected to each other, in particular such that the cross member is connected to the second side sills at both ends, especially directly. The cross member is also referred to as the first cross member. When the term "crossmember" is used before and below, it refers, unless otherwise specified, to the first crossmember of the sill module. The sill module can optionally be connected to the first side sills in such a way that the second side sills can be placed on top of the first side sills, and thus connected to them, particularly directly.

Unter dem Merkmal, dass das Schwellermodul wahlweise mit den ersten Seitenschwellern, insbesondere direkt, verbindbar ist, ist zu verstehen, das bei der ersten Bauvariante das Schwellermodul mit den ersten Seitenschwellern, insbesondere direkt, verbunden ist, derart, dass bei der ersten Bauvariante die zweiten Seitenschweller, insbesondere direkt, mit den ersten Seitenschwellern verbunden und, insbesondere direkt, auf die ersten Seitenschweller aufgesetzt sind. Die zweite Bauvariante hingegen ist frei von dem Schwellermodul, sodass bei der zweiten Bauvariante das Schwellermodul nicht vorgesehen ist.The feature that the sill module can optionally be connected to the first side sills, in particular directly, means that in the first design variant, the sill module is connected to the first side sills, in particular directly, such that in the first design variant, the second side sills are connected to the first side sills, in particular directly, and are placed, in particular directly, onto the first side sills. The second design variant, however, is free of the sill module, so that the sill module is not provided in the second design variant.

Üblicherweise ist ein hoher Änderungsaufwand hinsichtlich Konstruktion, Werkzeugen und Produktionsschritten erforderlich, um unterschiedliche Bauvarianten einer Bodenstruktur für eine Personenkraftwagenkarosserie zu schaffen. Außerdem existiert üblicherweise eine nur sehr geringe Flexibilität bei gleichzeitig immer größerer Spreizung von Fahrzeugderivaten und marktspezifischen Sicherheitsanforderungen. Die zuvor genannten Probleme und Nachteile können durch die Erfindung vermieden werden. Das Baukastensystem ermöglicht es, auf bedarfsgerechte, einfache, zeit- und kostengünstige Weise wahlweise die erste Bauvariante oder die zweite Bauvariante herzustellen. Im Vergleich zur zweiten Bauvariante wird die erste Bauvariante durch Verwendung sowohl der ersten Seitenschweller als auch des Schwellermoduls ertüchtigt, insbesondere hinsichtlich ihrer Steifigkeit und/oder Stabilität. Die Erfindung ermöglicht somit einen modularen, mehrteiligen Aufbau der Bodenstruktur, die in vollständig hergestelltem Zustand der jeweiligen Bauvariante und des Personenkraftwagens zumindest einen Teil eines jeweiligen Bodens der Karosserie bildet. Der jeweilige erste Seitenschweller ist beispielsweise ein jeweiliges Schweller-Hauptprofil. Das Schwellermodul ist ein weiteres, zusätzliches Modul, welches beispielsweise bei einer Herstellung der Bauvarianten als vorgefertigte und somit bereits hergestellte Baueinheit umfassend die zweiten Seitenschweller und den damit verbundenen Querträger bereitgestellt wird. Die Erfindung ermöglicht im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen eine größere Flexibilität hinsichtlich einer Laststufen- und/oder Bauteilauslegung, insbesondere im Hinblick auf unterschiedliche Belastungen wie beispielsweise einen Pfahlaufprall und einen Seitenaufprall. Die Erfindung ermöglicht die Realisierung einer Modulbauweise, welche im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen eine größere Flexibilität insbesondere hinsichtlich Derivate-Ableitung, Hybrid-Bauweisen der Bodenstruktur, insbesondere der ersten Seitenschweller und/oder zweiten Seitenschweller, Kosteneffizienz und Aktualisierungsfähigkeit über einen Lebenszyklus des Personenkraftwagens ermöglicht. Das Schwellermodul bildet ein Schubfeld, um eine besonders steife Sicherheitszelle in Fahrzeugquerrichtung zwischen den ersten Seitenschwellern und insbesondere in einem Bereich von als B-Säulen ausgebildeten Fahrzeugsäulen der Karosserie zu schaffen. Ferner können jeweilige Trennebenen zwischen dem Schwellermodul und den ersten Seitenschwellern für ein Toleranzausgleich genutzt werden, sodass beispielsweise herstellungsbedingte Toleranzen einfach, zeit- und kostengünstig ausgeglichen, das heißt kompensiert werden können.Typically, creating different floor structure variants for a passenger car body requires significant modifications to the design, tooling, and production steps. Furthermore, there is usually very little flexibility, especially given the ever-increasing diversity of vehicle derivatives and market-specific safety requirements. The invention avoids these problems and disadvantages. The modular system makes it possible to The invention enables the production of either the first or the second construction variant in a needs-based, simple, time-efficient, and cost-effective manner. Compared to the second construction variant, the first construction variant is enhanced by the use of both the first side sills and the sill module, particularly with regard to its rigidity and/or stability. The invention thus allows for a modular, multi-part construction of the floor structure, which, in its fully manufactured state, forms at least part of the respective floor of the vehicle body. The first side sill is, for example, a main sill profile. The sill module is a further, additional module, which, for example, is provided as a prefabricated and thus already manufactured assembly unit comprising the second side sills and the associated crossmember when the construction variants are produced. Compared to conventional solutions, the invention allows for greater flexibility with regard to load stages and/or component design, particularly with regard to different loads such as pole impacts and side impacts. The invention enables the realization of a modular construction method, which, compared to conventional solutions, offers greater flexibility, particularly with regard to derivative development, hybrid construction of the floor structure, especially of the first and/or second side sills, cost-efficiency, and the ability to be updated over the life cycle of the passenger car. The sill module forms a shear field to create a particularly rigid safety cell in the transverse direction of the vehicle between the first side sills and, in particular, in the area of the vehicle pillars designed as B-pillars of the body. Furthermore, respective separation planes between the sill module and the first side sills can be used for tolerance compensation, so that, for example, manufacturing-related tolerances can be easily, quickly, and cost-effectively compensated for.

Um die unterschiedlichen Bauvarianten der Bodenstruktur auf besonders vorteilhafte Weise realisieren zu können, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, das mit dem jeweiligen zweiten Seitenschweller eine jeweilige Säulenwurzel als insbesondere unterer Teil einer jeweiligen, insbesondere als B-Säule ausgebildeten Fahrzeugsäule verbunden ist.In order to be able to realize the different construction variants of the floor structure in a particularly advantageous way, in one embodiment of the invention it is provided that a respective column root, as in particular the lower part of a respective vehicle column designed in particular as a B-pillar, is connected to the respective second side sill.

Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die jeweilige Säulenwurzel bauvariantenspezifisch ausgebildet und wahlweise mit dem jeweiligen zweiten Seitenschweller verbindbar ist. Dabei ist es beispielsweise vorgesehen, dass die Säulenwurzeln für wenigstens eine der Bauvarianten verwendet werden, wobei wenigstens eine der Bauvarianten frei von den Säulenwurzeln ist. Beispielsweise sind die Säulenwurzeln bei der ersten Bauvariante vorgesehen und dabei, insbesondere direkt, mit den zweiten Seitenschwellern verbunden. Die zweite Bauvariante ist frei von den Säulenwurzeln, da die zweite Bauvariante frei von dem Schwellermodul ist. Bei einer dritten der Bauvarianten der Bodenstruktur sind beispielsweise die ersten Seitenschweller und das Schwellermodul vorgesehen, insbesondere derart, dass bei der dritten Bauvariante das Schwellermodul, insbesondere direkt, mit den ersten Seitenschwellern verbunden ist, insbesondere derart, dass bei der dritten Bauvariante die zweiten Seitenschweller, insbesondere direkt, auf die ersten Seitenschweller aufgesetzt und, insbesondere direkt, mit den ersten Seitenschwellern verbunden sind. Dabei ist jedoch beispielsweise die dritte Bauvariante frei von den Säulenwurzeln, sodass die zweite Bauvariante und die dritte Bauvariante frei von den Säulenwurzeln sind und die Säulenwurzeln bezogen auf die erste Bauvariante, die zweite Bauvariante und die dritte Bauvariante nur bei der ersten Bauvariante vorgesehen sind. Hierdurch können die voneinander unterschiedlichen Bauvarianten der Bodenstruktur auf besonders bedarfsgerechte, zeit- und kostengünstige Weise realisiert werden.It has proven particularly advantageous if the respective column root is designed to be specific to each construction variant and can be optionally connected to the respective second side sill. For example, it is provided that the column roots are used for at least one of the construction variants, with at least one of the construction variants being free of column roots. For example, in the first construction variant, the column roots are provided and are connected, in particular directly, to the second side sills. The second construction variant is free of column roots because it is free of the sill module. In a third of the floor structure construction variants, for example, the first side sills and the sill module are provided, in particular such that in the third construction variant, the sill module is connected, in particular directly, to the first side sills, and in particular such that in the third construction variant, the second side sills are placed, in particular directly, on top of the first side sills and connected, in particular directly, to the first side sills. However, for example, the third construction variant is free of columnar roots, meaning that the second and third construction variants are also free of columnar roots, and columnar roots are only included in the first construction variant, the second, and the third. This allows the different soil structure variants to be implemented in a particularly needs-based, time-efficient, and cost-effective manner.

Um eine besonders hohe Steifigkeit der ersten Bauvariante realisieren zu können, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Schwellermodul einen in Fahrzeuglängsrichtung des auch als Fahrzeug bezeichnete Personenkraftwagens von dem ersten Querträger beabstandeten zweiten Querträger aufweist, über welchen die zweiten Seitenschweller miteinander verbunden sind, insbesondere derart, dass der zweite Querträger beidenends jeweils direkt an die zweiten Seitenschweller angebunden ist.In order to achieve a particularly high stiffness of the first construction variant, one embodiment of the invention provides that the sill module has a second cross member spaced apart from the first cross member in the longitudinal direction of the passenger car (also referred to as the vehicle), via which the second side sills are connected to each other, in particular in such a way that the second cross member is directly connected to the second side sills at both ends.

Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der zweite Querträger zwei Querträgerelemente aufweist, welche in Fahrzeuglängsrichtung des Personenkraftwagens betrachtet auf gleicher Höhe angeordnet sind. Die Querträgerelemente sind über ein zwischen den Querträgerelementen angeordnetes Längselement miteinander verbunden, das, insbesondere mit einem seiner Enden, an den ersten Querträger angebunden ist. Dadurch kann auf besonders vorteilhafte Weise eine besonders hohe Steifigkeit der ersten Bauvariante der Bodenstruktur dargestellt werden.It has proven particularly advantageous if the second crossbeam comprises two crossbeam elements which, viewed in the longitudinal direction of the passenger car, are arranged at the same height. The crossbeam elements are connected to each other via a longitudinal element arranged between them, which is connected, in particular at one of its ends, to the first crossbeam. This allows for a particularly high stiffness of the first design variant of the floor structure.

Um die Bauvarianten der Bodenstruktur auf besonders kostengünstige Weise realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, das der jeweilige erste Seitenschweller einen jeweiligen ersten Längsträger und einen jeweiligen, separat von dem jeweiligen ersten Längsträger ausgebildeten und, insbesondere direkt, mit dem jeweiligen ersten Längsträger verbundenen und in Fahrzeughochrichtung des Personenkraftwagens unterhalb des jeweiligen ersten Längsträgers angeordneten zweiten Längsträger aufweist.In order to implement the construction variants of the floor structure in a particularly cost-effective manner, a further embodiment of the invention provides that the respective first side sill has a respective first longitudinal beam and a respective longitudinal beam formed separately from the respective first longitudinal beam and, in particular, directly connected to the each first longitudinal beam is connected and the second longitudinal beam is arranged below the respective first longitudinal beam in the vehicle's vertical direction.

Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der jeweilige erste Längsträger in seinem Inneren mehrere, durch Trennwände des jeweiligen ersten Längsträgers voneinander getrennte Hohlkammern aufweist. Dadurch kann auf besonders gewichtsgünstige Weise eine besonders hohe Steifigkeit des jeweiligen ersten Längsträgers und somit der Bodenstruktur dargestellt werden.It has proven particularly advantageous if the first longitudinal beam has several hollow chambers inside, separated from each other by partition walls within the beam itself. This allows for a particularly high stiffness of the first longitudinal beam, and thus of the floor structure, in a very weight-efficient manner.

Um auf besonders gewichtsgünstige Weise eine besonders hohe Steifigkeit des Schwellermoduls und somit zumindest der ersten Bauvariante der Bodenstruktur realisieren zu können, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, das der jeweilige zweite Seitenschweller in seinem jeweiligen Inneren mehrere, durch Trennwände des jeweiligen zweiten Seitenschwellers voneinander getrennte Hohlkammern aufweist.In order to achieve a particularly high stiffness of the sill module and thus at least of the first design variant of the floor structure in a particularly weight-efficient manner, one embodiment of the invention provides that the respective second side sill has several hollow chambers in its interior, separated from each other by partition walls of the respective second side sill.

Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die zweiten Seitenschweller in Fahrzeuglängsrichtung kürzer als die ersten Seitenschweller sind. Dadurch können die unterschiedlichen Bauvarianten auf besonders vorteilhafte Weise hergestellt werden.Finally, it has proven particularly advantageous if the second set of side sills is shorter than the first set in the longitudinal direction of the vehicle. This allows the different design variants to be manufactured in a particularly advantageous manner.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von unterschiedlichen Bauvarianten einer Bodenstruktur für eine Karosserie eines Personenkraftwagens. Bei dem Verfahren werden die Bauvarianten mittels eines Baukastensystems gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung hergestellt. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.A second aspect of the invention relates to a method for manufacturing different construction variants of a floor structure for the body of a passenger car. In this method, the construction variants are manufactured using a modular system according to the first aspect of the invention. Advantages and advantageous embodiments of the first aspect of the invention are to be considered as advantages and advantageous embodiments of the second aspect of the invention, and vice versa.

Um beispielsweise eine erste der Bauvarianten der Bodenstruktur herzustellen, wird das Schwellermodul, insbesondere direkt, mit den ersten Seitenschwellern verbunden, insbesondere derart, dass die zweiten Seitenschweller, insbesondere direkt, auf die ersten Seitenschweller aufgesetzt werden. Somit ist in vollständig hergestelltem Zustand der ersten Bauvariante der jeweilige erste Seitenschweller in Fahrzeughochrichtung unterhalb des jeweiligen, mit dem jeweiligen ersten Seitenschweller, insbesondere direkt, verbundenen zweiten Seitenschweller angeordnet. Außerdem wird der jeweilige zweite Seitenschweller, insbesondere direkt, mit dem jeweiligen ersten Seitenschweller, auf den der jeweilige zweite Seitenschweller, insbesondere direkt, aufgesetzt ist, verbunden. Um eine zweite der Bauvarianten herzustellen, wird das Schwellermodul weggelassen, sodass die zweite Bauvariante in ihrem vollständig hergestellten Zustand frei von dem Schwellermodul ist.To produce, for example, a first of the floor structure variants, the sill module is connected, particularly directly, to the first side sills, in particular such that the second side sills are placed, particularly directly, onto the first side sills. Thus, in the fully manufactured state of the first variant, the respective first side sill is positioned in the vehicle's vertical direction below the respective second side sill, which is connected, particularly directly, to the respective first side sill. Furthermore, the respective second side sill is connected, particularly directly, to the respective first side sill, onto which the respective second side sill is placed, particularly directly. To produce a second of the variants, the sill module is omitted, so that the second variant, in its fully manufactured state, is free of the sill module.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

1 ein Baukastensystem für unterschiedliche Bauvarianten einer Bodenstruktur für eine Karosserie eines Personenkraftwagens; und
2 eine schematische Perspektivansicht einer ersten der Bauvarianten.

Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description and the accompanying drawings. These show:

1 a modular system for different construction variants of a floor structure for a passenger car body; and
2 A schematic perspective view of one of the construction variants.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally equivalent elements are provided with the same reference symbols.

1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht ein Baukastensystem für unterschiedliche Bauvarianten einer Bodenstruktur 10 (2) für eine Karosserie eines Personenkraftwagens, dessen auch als Fahrgastzelle, Fahrgastraum oder Kabine bezeichneter Innenraum in vollständig hergestelltem Zustand des Personenkraftwagens durch die insbesondere als selbsttragende Karosserie ausgebildete Karosserie gebildet ist. Das Baukastensystem weist zwei bauvariantenübergreifende, in Fahrzeugquerrichtung des Personenkraftwagens voneinander beabstandet anordenbare oder angeordnete erste Seitenschweller 12 und 14 auf, die in vollständig hergestelltem Zustand zumindest einer ersten der Bauvarianten und einer zweiten der Bauvarianten in Fahrzeugquerrichtung des Personenkraftwagens voneinander beabstandet angeordnet sind. Die erste Bauvariante der Bodenstruktur 10 ist in 2 gezeigt. Dabei weisen sowohl die erste Bauvariante als auch die zweite Bauvariante der Bodenstruktur 10 die ersten Seitenschweller 12 und 14 auf. Die Fahrzeugquerrichtung ist durch einen Doppelpfeil 16 veranschaulicht. 1 shows in a schematic perspective view a modular system for different construction variants of a floor structure 10 ( 2 ) for a passenger car body, the interior of which, also referred to as passenger cell, passenger compartment or cabin, is formed in the fully manufactured state of the passenger car by the body, which is designed in particular as a self-supporting body. The modular system has two first side sills 12 and 14, which are common to all construction variants and can be arranged or are arranged at a distance from each other in the transverse direction of the passenger car. In the fully manufactured state, at least one of the first construction variants and at least one of the second construction variants are arranged at a distance from each other in the transverse direction of the passenger car. The first construction variant of the floor structure 10 is in 2 shown. Both the first and second construction variants of the floor structure 10 feature the first side sills 12 and 14. The vehicle's transverse direction is illustrated by a double arrow 16.

Das Baukastensystem weist ein bauvariantenspezifisches Schwellermodul 18 auf, welches bei der ersten Bauvariante, das heißt zum Herstellen der ersten Bauvariante verwendet wird, jedoch nicht bei der zweiten Bauvariante verwendet wird, sodass die zweite Bauvariante frei von dem Schwellermodul 18 ist. Das Schwellermodul 18 weist zwei zweite Seitenschweller 20 und 22 auf, welche in vollständig hergestelltem Zustand der ersten Bauvariante und in vollständig hergestelltem Zustand des die erste Bauvariante aufweisenden Personenkraftwagens in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind. Außerdem weist das Schwellermodul 18 einen ersten Querträger 24 auf, über welchen die zweiten Seitenschweller 20 und 22 miteinander verbunden sind, vorliegend derart, dass der erste Querträger 24 beidenends und direkt an die Seitenschweller 20 und 22 angebunden ist. Das Schwellermodul 18 ist wahlweise mit den ersten Seitenschwellern 12 und 14 durch direktes Aufsetzen der zweiten Seitenschweller 20 und 22 auf die ersten Seitenschweller 12 und 14 verbindbar. Dies bedeutet, das zum Herstellen der in 2 gezeigten, ersten Bauvariante der Seitenschweller 20 direkt auf den Seitenschweller 12 und der Seitenschweller 22 direkt auf den Seitenschweller 14 aufgesetzt wird. Der Seitenschweller 20 wird direkt mit dem Seitenschweller 12 verbunden, und der Seitenschweller 22 wird direkt mit dem Seitenschweller 14 verbunden. Somit ist im vollständig hergestellten Zustand der ersten Bauvariante der Seitenschweller 12 in Fahrzeughochrichtung des Personenkraftwagens unterhalb des Seitenschwellers 20 und der Seitenschweller 14 in Fahrzeughochrichtung des Personenkraftwagens unterhalb des Seitenschwellers 22 angeordnet. Die Fahrzeughochrichtung des Personenkraftwagens, dessen Fahrzeuglängsrichtung durch einen Doppelpfeil 26 veranschaulicht ist, ist durch einen Doppelpfeil 28 veranschaulicht.The modular system features a variant-specific sill module 18, which is used in the first variant (i.e., for manufacturing the first variant) but not in the second variant, so the second variant is free of the sill module 18. The sill module 18 has two second side sills 20 and 22, which are spaced apart from each other in the transverse direction of the vehicle in the fully manufactured state of the first variant and in the fully manufactured state of the passenger car comprising the first variant. Furthermore, the sill module 18 has a first cross member 24, via which the second side sills 20 and 22 are connected to each other, in this case such that the first cross member 24 is connected directly to the side sills 20 and 22 at both ends. Module 18 can optionally be connected to the first side sills 12 and 14 by directly placing the second side sills 20 and 22 onto the first side sills 12 and 14. This means that to produce the in 2 In the first construction variant shown, the side sill 20 is placed directly onto the side sill 12, and the side sill 22 is placed directly onto the side sill 14. The side sill 20 is directly connected to the side sill 12, and the side sill 22 is directly connected to the side sill 14. Thus, in the fully manufactured state of the first construction variant, the side sill 12 is located below the side sill 20 in the vehicle's vertical direction, and the side sill 14 is located below the side sill 22 in the vehicle's vertical direction. The vehicle's vertical direction, whose longitudinal direction is illustrated by a double arrow 26, is shown by a double arrow 28.

Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel ist dem jeweiligen zweiten Seitenschweller 20, 22 eine jeweilige Säulenwurzel 30, 32 zugeordnet. Die jeweilige Säulenwurzel 30, 32 ist ein in Fahrzeughochrichtung unterer Teil einer jeweiligen, auch als Karosseriesäule bezeichnete Fahrzeugsäule der Karosserie, wobei die jeweilige Fahrzeugsäule eine jeweilige B-Säule ist. Erkennbar ist, dass die Säulenwurzel 30 direkt mit dem zweiten Seitenschweller 20 verbunden ist, wobei die Säulenwurzel 32 direkt mit dem zweiten Seitenschweller 22 verbunden ist. Die Säulenwurzeln 30 und 32 sind beispielsweise bauvariantenspezifisch und werden somit beispielsweise je nach herzustellendem Fahrzeugtyp beziehungsweise Fahrzeugderivat verwendet oder weggelassen.In the embodiment shown in the figures, each second side sill 20, 22 is associated with a respective column root 30, 32. The respective column root 30, 32 is a lower part, in the vertical direction of the vehicle, of a respective vehicle pillar, also referred to as a body pillar, wherein the respective vehicle pillar is a B-pillar. It can be seen that the column root 30 is directly connected to the second side sill 20, and the column root 32 is directly connected to the second side sill 22. The column roots 30 and 32 are, for example, variant-specific and are thus used or omitted depending on the vehicle type or vehicle derivative to be manufactured.

Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Schwellermodul 18 einen zweiten Querträger 34 auf, welcher in Fahrzeuglängsrichtung vorliegend nach hinten hin von dem ersten Querträger 24 beabstandet angeordnet ist. Über den Querträger 34 sind die zweiten Seitenschweller 20 und 22 miteinander verbunden, insbesondere derart, dass der Querträger 34 beidenends und dabei insbesondere jeweils direkt an die Seitenschweller 20 und 22 angebunden ist. Dabei weist der zweite Querträger 34 Querträgerelemente 36 und 38 auf, welche sowohl in Fahrzeuglängsrichtung als auch in Fahrzeughochrichtung jeweils auf gleicher Höhe angeordnet sind. Vorgesehen ist auch ein Längselement 40, welches in Fahrzeugquerrichtung zwischen den Querträgerelementen 36 und 38 angeordnet ist. Über das auch als Längsträgerelement bezeichnete Längselement 40 sind die Querträgerelemente 36 und 38 miteinander verbunden, vorliegend derart, dass das jeweilige Querträgerelement 36, 38 einenends direkt an den jeweiligen Seitenschweller 20, 22 und andernends direkt an das Längselement 40 angebunden ist. Ein bei alleiniger Betrachtung des Längselements 40 freies Ende des Längselements 40 ist direkt an den Querträger 24 angebunden, sodass das Längselement 40, insbesondere direkt, an den Querträger 24 angebunden ist. Die Querträger 24 und 34 sind Hauptboden-Querträger, durch die eine hohe Steifigkeit der Bodenstruktur 10 realisiert werden kann.In the embodiment shown in the figures, the sill module 18 has a second cross member 34, which, in the longitudinal direction of the vehicle, is arranged at a rearward distance from the first cross member 24. The second side sills 20 and 22 are connected to each other via the cross member 34, in particular such that the cross member 34 is connected to the side sills 20 and 22 at both ends, and in particular directly to each. The second cross member 34 has cross member elements 36 and 38, which are arranged at the same height in both the longitudinal and vertical directions of the vehicle. A longitudinal element 40 is also provided, which is arranged in the transverse direction of the vehicle between the cross member elements 36 and 38. The longitudinal element 40, also referred to as the longitudinal beam element, connects the crossbeam elements 36 and 38 to each other, such that each crossbeam element 36, 38 is connected at one end directly to the respective side sill 20, 22, and at the other end directly to the longitudinal element 40. An end of the longitudinal element 40 that appears free when considering only the longitudinal element 40 is directly connected to the crossbeam 24, so that the longitudinal element 40 is connected, in particular directly, to the crossbeam 24. The crossbeams 24 and 34 are main floor crossbeams, which enable a high stiffness of the floor structure 10.

Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel weist der jeweilige erste Seitenschweller 12, 14 einen jeweiligen ersten Längsträger 42, 44 und einen jeweiligen, zweiten Längsträger 46, 48 auf, welcher separat von dem jeweiligen Längsträger 42, 44 ausgebildet und direkt mit dem jeweiligen Längsträger 42, 44 verbunden ist. Beispielsweise weist der jeweilige Längsträger 46, 48 in seinem Inneren genau eine Hohlkammer auf. Der jeweilige Längsträger 42, 44 weist in seinem jeweiligen Inneren mehrere, durch Trennwände 50 voneinander getrennte Hohlkammern 52 auf.In the embodiment shown in the figures, each first side sill 12, 14 has a first longitudinal member 42, 44 and a second longitudinal member 46, 48, which is formed separately from the respective longitudinal member 42, 44 and is directly connected to the respective longitudinal member 42, 44. For example, each longitudinal member 46, 48 has exactly one hollow chamber inside. Each longitudinal member 42, 44 has several hollow chambers 52 inside, separated from each other by partitions 50.

Aus 2 ist erkennbar, dass der jeweilige zweite Längsträger 46, 48 in seinem jeweiligen Inneren jeweilige, mehrere, durch jeweilige Trennwände des jeweiligen zweiten Längsträgers 46, 48 voneinander getrennte Hohlkammern 54 aufweist. Des Weiteren ist der jeweilige Seitenschweller 20, 22 in Fahrzeuglängsrichtung kürzer als der jeweilige Seitenschweller 12, 14.Out of 2 It can be seen that each second longitudinal member 46, 48 has several hollow chambers 54 within its interior, separated from one another by partition walls of the respective second longitudinal member 46, 48. Furthermore, each side sill 20, 22 is shorter in the longitudinal direction of the vehicle than each side sill 12, 14.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 20 2008 008 321 U1 [0002]
DE 10 2017 005 938 B3 [0002]
US 11 753 079 B2 [0002]
US 9 381 943 B2 [0002]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Avoiding structural redundancies between the vehicle body and the battery housing based on a functional integration approach", Christopher Krüger et. al., Automotive and Engine Technology (2022) 7:197-208 [0002]

Claims

Modular system for different construction variants of a floor structure (10) for a body of a passenger car, with two first side sills (12, 14) that can be arranged across construction variants and spaced apart from each other in the transverse direction of the vehicle, and with a construction variant-specific sill module (18) which has two second side sills (20, 22) and at least one cross member (24) via which the second side sills (20, 22) are connected to each other and can optionally be connected to the first side sills (12, 14) by placing the second side sills (20, 22) onto the first side sills (12, 14).

Modular system according to Claim 1 , characterized in that a respective column root (30, 32) is connected to the respective second side sill (20, 22) as part of a respective vehicle pillar of the body.

Modular system according to Claim 2 , characterized in that the respective column root (30, 32) is designed according to the construction variant and can optionally be connected to the respective second side sill (20, 22).

Modular system according to one of the preceding claims, characterized in that the sill module (18) has a second cross member (34) spaced apart in the longitudinal direction of the vehicle from the cross member (24), via which the second side sills (20, 22) are connected to each other.

Modular system according to Claim 4 , characterized in that the second crossbeam (34) has two crossbeam elements (36, 38) which are connected to each other via a longitudinal element (40) arranged between the crossbeam elements (36, 38) and which is connected to the first crossbeam (24).

Modular system according to one of the preceding claims, characterized in that the respective first side sill (12, 14) has a respective first longitudinal member (42, 44) and a respective second longitudinal member (46, 48) formed separately from the respective first longitudinal member (42, 44) and connected to the respective first longitudinal member (42, 44) and arranged in the vehicle vertical direction below the respective first longitudinal member (42, 44).

Modular system according to Claim 6 , characterized in that the respective first longitudinal beam (42, 44) has several hollow chambers (52) inside it, separated from each other by partition walls (50) of the respective first longitudinal beam (42, 44).

Modular system according to one of the preceding claims, characterized in that the respective second side sill (20, 22) has several hollow chambers (54) in its interior, separated from each other by partition walls of the respective second side sill (20, 22).

Modular system according to one of the preceding claims, characterized in that the second side sills (20, 22) are shorter in the longitudinal direction of the vehicle than the first side sills (12, 14).

Method for producing different construction variants of a floor structure (10) for a body of a passenger car using a modular system according to one of the preceding claims.