DE102004049977B4

DE102004049977B4 - Tragstruktur für eine selbsttragende Kraftfahrzeugkarosserie mit im Heckbereich liegenden Radhäusern

Info

Publication number: DE102004049977B4
Application number: DE200410049977
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Carle
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2004-10-14
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2024-10-15
Also published as: DE102004049977A1

Abstract

Tragstruktur (10) für eine selbsttragende Längs- und Querträger (15, 15', 16, 16') sowie Schweller (18, 18') umfassende Kraftfahrzeugkarosserie mit hinteren Radhäusern (11), wobei jedes Radhaus (11) von einem etwa U-förmig gebogenen Radhausbügel (13, 13') großer Breite (b) gebildet ist, deren Querschnitt aus rechteckförmigen Hohlprofilen (12, 12', 17) geformt ist, und dessen Schenkelenden (27, 28) an einem Karosserieträger (15, 16, 22) mit der Tragstruktur (10) verbunden sind und deren Scheitelbereiche jeweils eine Lagerfläche (25) für einen Dämpfer (24) bilden, und die Schweller (18, 18') gegenüber den Längsträgern (16, 16') einen unterschiedlichen Bodenabstand aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Tragstruktur für eine selbsttragende, Längs- und Querträger sowie Schweller umfassende Kraftfahrzeugkarosserie mit im Heckbereich liegenden Radhäusern.
Bekanntlich bilden die über Querträger miteinander verbundenen Längsträger des rückwärtigen Bereichs einer Fahrzeugkarosserie eine im Heckbereich liegende Radhäuser umfassende Tragstruktur, die bei einer Fahrzeugkollision in der Lage ist, ausreichend Verformungsenergie aufzunehmen; vgl. EP 0 899 184 A1 .
Solche aus geformten und mittels Schweißstellen miteinander verbundenen Blechteilen gebildeten Tragstrukturen sind aufwendig in der Herstellung. Infolge des Raumbedarfs der Radhäuser und der unterschiedlichen Bodenabstände von Längsträgern und Schwellern haben diese Blechteile kompliziert gebogene Raumformen und Abkröpfungen und sind zur Versteifung zusätzliche Versteifungselemente nötig, um bei Kollisionen ein Zusammenbrechen des betroffenen Radhauses zu vermeiden, was auch zur Beschädigung des dort befindlichen Tankbereiches führt.
In der FR 1 404 309 A wird eine Tragstruktur für eine Kraftfahrzeugkarosserie wiedergegeben. Diese Tragstruktur besteht aus einzelnen Blechen, die umgeformt und untereinander mittels Schweißverbindungen verbunden worden sind. Eine derartige Tragstruktur entspricht nicht den heutigen Anforderungen an ein sicheres Kraftfahrzeug.
In der DE 42 04 825 C2 wird ein Wagenkasten für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftfahrzeuge, vorgestellt, der durch Strangpressprofile gebildete Träger aufweist. An den Trägern sind Federbeinaufnahmen angeschlossen. Diese, aus Strangpressprofilen gebildete Träger sind nicht in einer gebogenen Struktur vorhanden.
Hier setzt nun die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, die Ausbildung einer solchen Tragstruktur zu vereinfachen bei gleichzeitiger Erhöhung der von der Tragstruktur aufzunehmenden Verformungsenergie.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Ausbildung der Tragstruktur mit Hilfe von an einem Karosserieträger, z. B. an über Querträger miteinander verbundenen Längsträgern befestigten, aus Hohlprofilen geformten Radhausbügeln, die im oberen Bereich – vorzugsweise im Falle einer Limousine – über eine Hutablage und im unteren Bereich über einen Querträger miteinander verbunden sind, wird eine verwindungssteife Konstruktion erreicht, die eine optimale Einleitung der Kräfte in die Karosserie in vertikaler Richtung ermöglicht, und zwar mit Hilfe einer weitest gehend einteiligen Lösung, also unter Vermeidung einer Vielzahl von aufwendig geformten Blechteilen unter gleichzeitiger integraler Anbindung von Dämpfern für die Radachsen. Dies führt auf überraschend einfache Weise zu einer signifikanten Kosteneinsparung bei verbesserter Crashfestigkeit.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrere in der Zeichnung mehr oder minder schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben.
Es zeigen:
1 eine Seitenansicht einer Tragstruktur gemäß der Erfindung mit einen Radhausbügel als im Heckbereich liegendes Teil einer selbsttragenden Kraftfahrzeugkarosserie,
2 eine Ansicht von hinten auf die Tragstruktur gemäß 1,
3 einen Schnitt durch einen Radhausbügel gemäß der Linie III-III in 1 bestehend aus einem im Querschnitt rechteckigem Hohlprofil,
3a einem Schnitt durch ein Hohlprofil gemäß 3 mit zwei Kammern
4 einen Schnitt durch einen Radhausbügel gemäß der Linie IV-IV in 1 nach seiner Verformung für die Montage,
4a einen Schnitt durch einen Radhausbügel gemäß 4 nach der Verformung des Profils gemäß 3a
5a und 5b je eine weitere Ausführungsform des Radhausbügels im Bereich der Linien III-III und IV-IV in 1,
6 eine weitere Ausführungsform des Radhausbügels im Bereich der Linie IV-IV in 1 der ein konstantes Profil aufweist.
7 bis 9 Schnitte durch Ausführungsformen der Verbindungsstellen Querträger-Radhausbügel der Tragstruktur gemäß den 1 und 2 und
10 und 11 Ausführungsformen der Verbindungsstellen der Radhausbügel mit den als Schalenkonstruktionen ausgeführten Längsträgern der Tragstruktur nach den 1 und 2.
12 Ausführungsformen der Verbindungsstellen der Radhausbügel mit den als Profilausgeführten Längsträger der Tragstruktur nach den 1 und 2.
Von einer selbsttragenden Kraftfahrzeugkarosserie ist in den 1 und 2 lediglich die rückwärtige die im Heck befindlichen Radhäuser aufnehmende Tragstruktur 10 dargestellt. Die Tragstruktur 10 umfasst je ein Radhaus 11, dessen Form jeweils über ein aus einem Hohlprofil 12, 12' oder 14 geformter Radhausbügel 13, 13' großer Breite (b) bestimmt ist, die mit ihren unteren Enden 27, 28 mit Karosserieträgern 15, 15' und/oder 16, 16' fest verbunden sind.
Die Längsträger 15, 15' und Querträger 16, 16' sind fest miteinander verbunden.
Die Längs- und Querträger können aus Blechschalen oder als Profile ausgeführt werden. Wie dies in den 10 und 11 – aus Blechschalen bestehende Längsträger-, – den 7, 8 und 9 – aus Strangpressprofilen bestehende Querträger – und der 12 – aus Strangpressprofil bestehender Längsträger – dargestellt ist, vgl. 10 bis 11. An die Querträger 16, 16' schließen sich zu beiden Seiten je ein Schweller 18, 18' an, die gegenüber den Längsträger einen unterschiedlichen Bodenabstand aufweisen.
Wie 4 zeigt sind die Radhausbügel 13, 13' – im Falle der Anwendung als Limousine – in ihren Scheitelbereichen über eine Hutablage 20 miteinander verbunden. Über einen unteren Querträger 22, der mit dem Längsträgern 15, 15' und den daran anschließenden Querträgern 16, 16' verbunden ist, wird die vorstehend beschriebene Tragstruktur zu einer sog. Kastenkonstruktion mit hoher Verformungssteifigkeit.
Im Falle der Anwendung als Kombi entfällt die Hutablage 20 und die Querträgerverbindung (22) ist entsprechend stärker zu dimensionieren.
Wie die 1, 4 und 5b zeigen, greift im Scheitelbereich eines jeden Radhausbügels 13, 13' jeweils ein an der nicht dargestellten Radachse sich abstützender Dämpfer 24 ein. Hierzu ist das Hohlprofil des jeweiligen Radhausbügels – wie die 4 und 5b zeigen – zu einer Auflagefläche 25 für den Dämpfer 24 verformt.
Die für die Radhausbügel 13, 13' zu verwendenden Hohlprofile 12, 12' 12'' und 17 können als Einkammer- oder Mehrkammerprofile ausgebildet sein, wie dies in den 3, 3a, 5a und 6 dargestellt ist. Die durch Verformen des jeweiligen Hohlprofils geschaffene Auflagefläche 25 ist hierbei im Scheitelbereich der Radhausbügel; vgl. 4. Als Auflagefläche 25 für den Dämpfer 24 kann aber auch der massive Mittelsteg eines in 6 dargestellten Hohlprofils 17 dienen, sodass hierbei das vorerwähnte Verformen eingespart ist.
Wie bereits erwähnt sind die Radhausbügel 13, 13' in ihren Scheitelbereichen – vgl. Schnitt IV-IV in 1 und 4 – durch einen als Hutablage 20 dienenden Profilträger 30, der mit seinen freien Schenkelteilen 31, 32 den zugewandten Hohlkammerbereich des ihm zugewandten Radhausbügel umfasst, an der Fahrzeuginnenseite miteinander verbunden. An der Fahrzeugaußenseite werden an den dort befindlichen Endbereichen der Radhausbügel die nur angedeuteten Radhausbleche 34 befestigt.
Die Verbindungsstellen zwischen den in Fahrtrichtung des nicht dargestellten Fahrzeuges hinten liegenden Schenkeln 28 der Radhausbügel 13, 13' mit den Längsträgern 15, 15', die unterschiedlich, z. B. als zweiteiliges oder einteiliges Hohlprofil aufgebaut sein können, zeigen die 10 und 11. Die Verbindungsstellen der in Fahrtrichtung vorn liegenden Schenkel 27 der Radhausbügeln und den Querträger 16, 16' an dem sich die Schweller 18 anschließen, zeigen die 7 bis 9. Diese Verbindungsstellen sind in an sich bekannter Weise als Schweißverbindung ausgebildet und daher hier nicht näher dargestellt und beschrieben. Den 10 und 11 sind auch die Ausbildung der als Schalenkonstruktion ausgebildeten Längsträger 15, 15' zu entnehmen. Da auch solche Ausbildungen an sich bekannt sind, wird hier auf eine nähere Beschreibung verzichtet. Der 12 ist auch die Ausbildung der als Strangpressprofil ausgebildeten Längsträger 15, 15' zu entnehmen. Da auch solche Ausbildungen an sich bekannt sind, wird hier auf eine nähere Beschreibung verzichtet.

10: Tragstruktur
11: Radhaus
12: Hohlprofil
12': Hohlprofil
12': Hohlprofil
13: Radhausbügel
13': Radhausbügel
14: Steg
15: Längsträger
15': Längsträger
16: Querträger
16': Querträger
17: Hohlprofil des Radhausbügels
18: Schweller
18': Schweller
20: Hutablage
22: Querträger
24: Dämpfer
25: Auflagefläche
27: Schenkelende des Radhausbügels
28: Schenkelende des Radhausbügels
30: Profilträger
31: Schenkelteil
32: Schenkelteil
34: Radhausbleche
35: Fahrtrichtung

Claims

Tragstruktur (10) für eine selbsttragende Längs- und Querträger (15, 15', 16, 16') sowie Schweller (18, 18') umfassende Kraftfahrzeugkarosserie mit hinteren Radhäusern (11), wobei jedes Radhaus (11) von einem etwa U-förmig gebogenen Radhausbügel (13, 13') großer Breite (b) gebildet ist, deren Querschnitt aus rechteckförmigen Hohlprofilen (12, 12', 17) geformt ist, und dessen Schenkelenden (27, 28) an einem Karosserieträger (15, 16, 22) mit der Tragstruktur (10) verbunden sind und deren Scheitelbereiche jeweils eine Lagerfläche (25) für einen Dämpfer (24) bilden, und die Schweller (18, 18') gegenüber den Längsträgern (16, 16') einen unterschiedlichen Bodenabstand aufweisen.
Tragstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Radhausbügel (13, 13') aus einem mindestens zwei Kammern einschließenden Hohlprofil (12, 12', 17) von rechteckigem Querschnitt besteht und im Scheitelbereich eine durch Verformen seines Mittelbereiches gebildete Lagerfläche (25) aufweist.
Tragstruktur nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das den Radhausbügel (13, 13') bildende Hohlprofil (12') drei symmetrisch zu einander angeordnete Hohlkammern besitzt, dessen mittlere Kammer im Scheitelbereich des Radhausbügels (13, 13') die durch Umformen gebildete Lagerfläche (25) aufweist.
Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hohlkammern des den Radhausbügel (13, 13') bildenden Hohlprofiles (17) an dessen Endbereichen angeordnet und mittels eines massiven Steges (14) miteinander verbunden sind, der im Scheitelbereich des Radhausbügels als Lagerfläche (25) für den Dämpfer (24) dient.
Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die U-förmigen Radhausbügel (13, 13') in ihren Scheitelbereichen durch einen als Hutablage (20) dienenden Profilträger (30) und in ihren Schenkelbereichen (27, 28) durch ein Querträger (22), zwecks Bildung einer Kastenstruktur, miteinander fest verbunden sind.
Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nach der Fahrzeugaußenseite gewandten Endbereiche der Radhausbügel (13, 13') als Anschlussstellen für Radhausbleche (34) dienen.
Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen zwischen Radhausbügel (13, 13') und Längs- und Querträger (15, 15', 16, 16') Schweißverbindungen sind.