DE102005043948A1

DE102005043948A1 - Tragstruktur für eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102005043948A1
Application number: DE200510043948
Authority: DE
Inventors: Thomas Milde; Werner Holl
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2005-09-15
Publication date: 2007-04-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tragstruktur, insbesondere eine Vorbaustruktur, für eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges, mit je Seite einer im Querschnitt kastenförmigen Kotflügelbank, die fest mit tragenden Bauteilen wie Seitenblechen, Radhaus, Stirnwand der Fahrgastzelle, vordere Schließbleche, unterer Längsträger etc. verbunden ist und an die jeweils eine Federbeinaufnahme der Radaufhängung des PKW angebunden ist. Eine fertigungstechnisch günstige und eine hohe Festigkeit aufweisende Konstruktion besteht darin, dass bei einer im Wesentlichen in Stahlbauweise ausgeführten Tragstruktur (10) die Federbeinaufnahmen (14) als einstückige, räumlich geformte Leichtmetallteile hergestellt sind, die bevorzugt durch Stanznieten (24) und/oder Verschrauben und/oder Kleben mit den angrenzenden Trägerteilen (12, 16, 20) fest verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Tragstruktur, insbesondere Vorbaustruktur, für eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige als Vorbaustruktur ausgebildete Tragstruktur in Stahlbauweise ist beispielsweise aus der EP 0 555 744 B1 bekannt, bei der je Seite eine separate Federbeinaufnahme vorgesehen ist, die u.a. mit einer durchgehenden Kotflügelbank fest verschweißt ist. Konkret sind hier die Federbeinaufnahmen und die mit diesen verbundenen Längsträger jeweils materialeinheitlich aus Stahl oder Leichtmetall hergestellt. Die Herstellung der Bauteile erfolgt jeweils im Innenhochdruckumformverfahren.

Weiter ist eine Vorbaustruktur in Aluminium-Bauweise mit extrudierten Aluminium-Trägerteilen und aus Aluminium gegossenen Knotenteilen aus der DE 102 57 259 A1 bekannt.

Darüber hinaus sind Stahlkarosserien bzw. Vorderwägen aus Stahl allgemein bekannt, bei denen die Federbeinaufnahmen als Stahlkonstruktion durch eine Mehrzahl von Bauteilen gebildet sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tragstruktur für Stahlkarosserien oder aus Stahl hergestellte Karosserieteile vorzuschlagen, die unter Berücksichtigung spezifischer Festigkeitsanforderungen fertigungstechnisch einfach und günstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass bei einer im wesentlichen in Stahlbauweise ausgeführten Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie die Federbeinaufnahmen als einstückige, räumlich geformte Leichtmetallteile hergestellt sind, die z. B. durch Stanznieten und/oder Verschrauben und/oder Kleben mit den angrenzenden Stahl-Trägerteilen fest verbunden sind. Durch den Einsatz einer in der Formgebung, der Materialstärke, etc. besonders einfach an Festigkeitsanforderungen anpassbaren und fertigbaren Leichtmetall-Federbeinaufnahme wird der besonders hoch beanspruchte Bereich der Federbeinaufnahmen innerhalb der Vorbaustruktur wirksam verstärkt, bei gleichzeitig fertigungstechnisch und montagetechnisch geringem Aufwand. Gegenüber herkömmlichen Stahlkonstruktionen mit mehrteiligen Stahl-Federbeinaufnahmen lässt sich somit die Teilevielfalt erheblich reduzieren. Des weiteren bringt der Einsatz einer Federbeinaufnahme aus Leichtmetall, wie z. B. Aluminium, auch eine erhebliche Gewichtsreduktion bei derartigen Stahlkonstruktionen.

Besonders vorteilhaft sind die Federbeinaufnahmen halbschalenförmig gestaltet, mit einem oberen, im wesentlichen horizontal verlaufenden Anschlussabschnitt, einem im wesentlichen senkrecht verlaufenden Stützabschnitt und mit beiderseitigen, in den Anschlussabschnitt und den Stützabschnitt übergehenden Seitenwänden. Daraus resultiert eine besonders steife Konstruktion der Federbeinaufnahmen, die gut zugänglich mit den angrenzenden Trägerteilen aus Stahlblech verbindbar sind.

Dabei können bevorzugt die besagten Abschnitte und Seitenwände mit versteifenden Ausprägungen und/oder Verrippungen versehen sein, die in einfacher Weise unmittelbar in die Federbeinaufnahmen eingeformt sind.

Des weiteren können an die besagten Abschnitte und Seitenwände Flansche zum Verbinden der Leichtmetall-Federbeinaufnahmen mit den angrenzenden Stahl-Trägerteilen angeformt sein.

Fertigungstechnisch besonders vorteilhaft können die Federbeinaufnahmen Al-Gussteile oder Al-Schmiedeteile sein, die in größerer Stückzahl kostengünstig herstellbar sind. Auch andere Leichtmetalle oder Leichtmetallgemische können grundsätzlich verwendet werden.

Die Federbeinaufnahmen können in an sich bekannter Weise im unteren Bereich an die Längsträger der Tragstruktur und im oberen Bereich an die trägerförmige Kotflügelbank, die fest mit tragenden Bauteilen wie Seitenblechen, Radhaus, Stirnwand der Fahrgastzelle, vordere Schließbleche, unterer Längsträger etc. verbunden ist, angeschlossen sein. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Federbeinaufnahmen einstückig mit einem Abschnitt der Kotflügelbank ausgebildet und mit zumindest einem weiteren Abschnitt der Kotflügelbank fest verbunden sind. Damit gelingt es, die Federaufnahmen quasi in die Kotflügelbank zu integrieren, mit den damit verbundenen Vorteilen einer günstigen Krafteinleitung der Radaufhängungsteile bzw. der Federbeine in die Vorbaustruktur, einer Gewichtsverminderung und einer Montageerleichterung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die grob schematische Zeichnung zeigt abschnittsweise eine Vorbaustruktur für eine Karosserie eines PKW mit einem unteren Längsträger, einer oberen, trägerförmigen Kotflügelbank und einer halbschalenförmigen Federbeinaufnahme.
In der Zeichnung ist mit 10 eine Vorbaustruktur für eine Karosserie eines Personenkraftwagens (PKW) bezeichnet, die nur soweit dargestellt ist, als dies für das Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich ist. Soweit nicht beschrieben, kann die Vorbaustruktur 10 dem Fachmann geläufiger Konstruktion sein.
Der in einer Ansicht von links vorne dargestellte Bereich der Vorbaustruktur 10 weist im wesentlichen eine nicht vollständig ersichtliche Kotflügelbank 12 und eine in die Kotflügelbank 12 integrierte Federbeinaufnahme 14 aus Leichtmetall auf.
Die Kotflügelbank 12 in Form eines länglichen Trägerprofils mit einem teils Uförmig offenen und teils kastenförmig geschlossenen Querschnittsprofil weist einen oberen etwa horizontal ausgerichteten Blechabschnitt (Gurt) 12a, einen seitlichen und im wesentlichen senkrechten Blechabschnitt 12b und einen zum oberen Blechabschnitt 12a etwa parallel verlaufenden, unteren Blechabschnitt 12a aus Stahlblech auf, an deren Randbereichen teilweise Flansche 12c zum Verbinden mit angrenzenden Trägerteilen der Vorbaustruktur 10 zur Bildung eines geschlossenen, kastenförmigen Trägerprofiles ausgebildet sind. Die angrenzenden Trägerteile sind u.a. eine Stirnwand der Fahrgastzelle des PKW (nicht dargestellt), ein nur teilweise ersichtliches Radhaus 16, ein nach unten abragender, an die besagte Stirnwand anschließender Stützträger 18, ein vorderes Schließteil bzw. Frontschürze, etc.
Die halbschalenförmige Federaufnahme 14 ist aus einer Al-Gusslegierung gegossen hergestellt und weist ein oberes, etwa horizontal ausgerichtetes Anschlussteil 14a mit einer Öffnung 14b zum Anschließen eines nicht dargestellten Federbeines der Radaufhängung des PKW auf.
Ferner ist die Federbeinaufnahme 14 mit einem teils muldenförmig ausgeprägten, etwa senkrecht nach unten abragenden und zum Radhaus 16 hin offenen Stützabschnitt 14c versehen, der über angeformte Flansche 14d mit dem unteren Längsträger 20 der Vorbaustruktur 10 fest verbunden ist.
Der Stützabschnitt 14c und das Anschlussteil 14a gehen in seitliche Wände 14g über (es ist nur die vordere Wand 14g ersichtlich), die zur Aussteifung der Federbeinaufnahme 14 zudem mit stegförmigen Ausprägungen 14h versehen sind und ebenfalls Flansche 14d tragen, die zur festen Verbindung mit dem schalenförmig ausgebildeten Radhaus 16 dienen.
An das obere Anschlussteil 14a der Federbeinaufnahme 14 ist ein Abschnitt konform der Konfiguration der Kotflügelbank 12 mit einem horizontal verlaufenden Abschnitt 14e (der besseren Darstellung wegen durch eine gestrichelte Linie 22 abgegrenzt) und einem senkrecht ausgerichteten Abschnitt 14f (in der gezeichneten Ansicht nicht direkt ersichtlich) angeformt, der unmittelbar in die Kotflügelbank 12 integriert ist und wie ersichtlich die aus Stahlblech gefertigte Kotflügelbank 12 in einen vorderen Abschnitt 12a, 12b und einen hinteren Abschnitt 12a, 12b unterteilt.
Die feste Einfügung der Federbeinaufnahme 14 in die angrenzende Kotflügelbank 12 ist durch Einsetzen von Stanznieten 24 an den sich überlappenden Randbereichen der Abschnitte 14e, 14f der Federbeinaufnahme 14 mit den Randbereichen 12a, 12b der Kotflügelbank 12 und ggf. durch zusätzliches Einbringen einer Kleberschicht bewerkstelligt. Auch eine Schraubverbindung ist grundsätzlich möglich, ggf. in Verbindung mit einer Kleberschicht.
Die so vorgefertigte Montageeinheit 12, 14 wird dann beim Zusammenbau mit den weiteren Trägerteilen 16, 18 und dem unteren Längsträger 20 durch Verschrauben, Verkleben und weitere Stanznieten 24 in an sich bekannter Weise zu der Vorbaustruktur 10 zusammengefügt.
Anschließend können u.a. auch die die Kotflügelbank 12 und das Radhaus 16 verdeckenden Kotflügel (im dargestellten Ausführungsbeispiel der linke, vordere Kotflügel) in bekannter Weise angeschraubt werden.
Die Federbeinaufnahmen 14 sind aus einer Al-Legierung gegossen hergestellt und können zur Aussteifung unterschiedliche Materialstärken, Verrippungen, Ausprägungen 14h, etc. aufweisen. Die feste Verbindung mit den Stahl-Trägerteilen, insbesondere den Kotflügelbankabschnitten 12a, 12b und dem unteren Längs-träger 20 aus Stahlblech können durch Einsatz des bekannten Stanznietverfahrens mit Stanznieten 24, durch Verschrauben und/oder Kleben bewerkstelligt sein.

Claims

Tragstruktur, insbesondere Vorbaustruktur, für eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges, wobei an die Federbeinaufnahmen der im wesentlichen in Stahlbauweise ausgeführten Tragstruktur Trägerteile, insbesondere Kotflügelbänke und Längsträger, aus einem Stahlmaterial, angebunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Federbeinaufnahmen (14) als einstückige, räumlich geformte Leichtmetallteile hergestellt sind, die mit den angrenzenden Stahl-Trägerteilen (12, 16, 20) fest verbunden sind.
Tragstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federbeinaufnahmen (14) halbschalenförmig gestaltet sind, mit einem oberen, im wesentlichen horizontal verlaufenden Anschlussteil (14a), einem im wesentlichen senkrecht verlaufenden Stützabschnitt (14c) und mit beiderseitigen, in den Anschlussteil (14a) und den Stützabschnitt (14c) übergehenden Seitenwänden (14g).
Tragstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil (14a), der Stützabschnitt (14c) und/oder die Seitenwände (14g) mit versteifenden Ausprägungen (14h) und/oder Verrippungen versehen sind.
Tragstruktur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an das Anschlussteil (14a), den Stützabschnitt (14c) und/oder an die Seitenwände Flansche (14d) zum Verbinden der Federaufnahmen (14) mit den angrenzenden Trägerteilen (12, 16, 20) angeformt sind.
Tragstruktur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federbeinaufnahmen (14) Al-Gussteile oder Al-Schmiedeteile sind.
Tragstruktur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federbeinaufnahmen (14) im unteren Bereich an die Längsträger (20) der Vorbaustruktur (10) und im oberen Bereich an die trägerförmige Kotflügelbank (12) angeschlossen sind.
Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federbeinaufnahmen (14) einstückig mit einem Abschnitt (14e, 14f) der Kotflügelbank (12) ausgebildet und damit in die Kotflügelbank (12) integriert sind.
Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federbeinaufnahmen (14) durch Stanznieten (24) und/oder Verschrauben und/oder Kleben mit den angrenzenden Stahl-Trägerteilen (12, 16, 20) verbunden sind.