DE102006036455A1

DE102006036455A1 - Neues Vorderrahmenkonzept für den Karosserieaufbau auf einer multiplen Plattform

Info

Publication number: DE102006036455A1
Application number: DE102006036455A
Authority: DE
Inventors: Bernd Gosolits; Radu-Mihail Visinescu
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-08-04
Filing date: 2006-08-04
Publication date: 2008-02-07
Also published as: WO2008014770A1; GB2453687B; CN101516718A; CN101516718B; DE112007002382A5; GB2453687A; GB0900833D0; US20100019542A1; US8177291B2

Abstract

Ein Längsträger für eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges hat ein in einem Bogenabschnitt (4) eines rohrförmigen Trägerteils (1) horizontal angeordnetes Verstärkungselement (2). Das Verstärkungselement (2) ist unmittelbar mit der höchsten Stelle eines unteren horizontalen Schenkels (11) des rohrförmigen Trägerteils (1) verbunden und ist bis zu einem oberen horizontalen Schenkel (10) des rohrförmigen Trägerteils (1) geführt. Hierdurch weist der Bogenabschnitt (4) bei einem Crash des Kraftfahrzeuges eine hohe Stabilität auf.

Description

Die Erfindung betrifft einen Längsträger für eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges mit einem sich in Fahrtrichtung erstreckenden, rohrförmigen Trägerteil mit einem geraden Abschnitt des Trägerteils, mit einem über eine Radausnehmung geführten Bogenabschnitt des rohrförmigen Trägerteils und einem Verstärkungselement des Bogenabschnitts des rohrförmigen Trägerteils, wobei das Verstärkungselement innerhalb des Bogenabschnitts des rohrförmigen Trägerteils angeordnet ist.
Solche Längsträger sind beispielsweise aus der DE 102 31 807 A1 bekannt. Bei diesem Längsträger ist das Verstärkungselement winkelförmig an vertikalen Schenkeln des rohrförmigen Trägerteils befestigt. Das winkelförmige Verstärkungselement weist zur Befestigung an den vertikalen Schenkeln zusätzlich Seitenstege auf. Hierdurch ist das Trägerteil ein kompliziert zu fertigendes Bauteil. Weiterhin führt diese Gestaltung zu einer sehr hohen Versteifung der vertikalen Schenkel des Trägerteils. Bei einem Crash des Kraftfahrzeuges werden im Bogenabschnitt Kräfte jedoch hauptsächlich in einen unteren horizontalen Schenkel des Trägerteils eingeleitet. Daher ist der be kannte Längsträger beim Crash des Kraftfahrzeuges im Bogenbereich sehr nachgiebig.
Weiterhin ist aus der DE 44 14 472 A1 eine Kraftfahrzeugkarosserie bekannt geworden, bei dem in einem Bogen des Trägerteils das Verstärkungsteil an dem unteren horizontalen Schenkel und an den vertikalen Schenkeln befestigt ist. Hierdurch werden beim Crash des Kraftfahrzeuges die Kräfte von dem unteren horizontalen Schenkel in die vertikalen Schenkel eingeleitet. Auch diese Gestaltung des Längsträgers führt beim Crash des Kraftfahrzeuges zu einer hohen Nachgiebigkeit des Bogenbereichs.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Längsträger der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass er bei einem Crash des Kraftfahrzeuges im Bogenbereich eine besonders hohe Belastbarkeit aufweist.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Verstärkungselement gerade durch zumindest einen Teilbereich des Bogenabschnitts und zwischen einem unteren horizontalen Schenkel zu einem oberen horizontalen Schenkel des rohrförmigen Trägerteils angeordnet ist.
Durch diese Gestaltung werden die beim Crash des Kraftfahrzeuges in den erfindungsgemäßen Längsträger unmittelbar von dem unteren horizontalen Schenkel in den oberen horizontalen Schenkel eingeleitet. Das Verstärkungselement stabilisiert daher den für die Steifheit des Längsträgers kritischen Bogenbereich. Damit weist der erfindungsgemäße Längsträger beim Crash des Kraftfahrzeuges im Bogenbereich eine besonders hohe Belastbarkeit auf. Die beim Crash in den Längsträger eingeleitete kinetische Energie wird dank der Erfindung nahe des in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges weisenden Bereichs des Längsträgers abgebaut. Weiterhin weist der erfindungsgemäße Längsträger hierdurch ein besonders geringes Gewicht auf.
Zur weiteren Erhöhung der Belastbarkeit des erfindungsgemäßen Längsträgers beim Crash des Kraftfahrzeuges trägt es bei, wenn das Verstärkungselement von dem unteren horizontalen Schenkel bis zu dem oberen horizontalen Schenkel entgegen der vorgesehenen Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges geführt ist.
Eine zuverlässige Krafteinleitung von dem Verstärkungselement in den oberen horizontalen Schenkel des Trägerteils lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach erreichen, wenn das entgegen der Fahrtrichtung weisende Ende des Verstärkungselementes an dem oberen horizontalen Schenkel des Trägerteils anliegt oder dem oberen horizontalen Schenkel unmittelbar gegenübersteht.
Die vorgesehene Steifigkeit des erfindungsgemäßen Längsträgers lässt sich einfach einstellen, wenn das entgegen der Fahrtrichtung weisende Ende des Verstär kungselementes am gegenüberstehenden Abschnitt des oberen horizontalen Schenkels ein mit angrenzenden Bereichen des oberen horizontalen Schenkels verbundenes Abstützteil aufweist. Die Steifigkeit lässt sich durch eine geeignete Materialwahl oder Materialstärke und Form des Abstützteils einstellen.
Eine zuverlässige Krafteinleitung von dem unteren horizontalen Schenkel in das Verstärkungselement des Trägerteils lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach erreichen, wenn das Verstärkungselement unmittelbar mit der höchsten Stelle des unteren horizontalen Schenkels des Bogenabschnitts verbunden ist.
Eine gerade Führung der Kräfte innerhalb des erfindungsgemäßen Längsträgers lässt sich einfach erreichen, wenn das Verstärkungselement im Wesentlichen horizontal im Trägerteil angeordnet ist. Durch diese Gestaltung wird die Gefahr eines Knickens des Verstärkungselement besonders gering gehalten. Weiterhin trägt diese Gestaltung zur weiteren Verringerung des Gewichts des erfindungsgemäßen Längsträgers bei.
Das Verstärkungselement weist gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine hohe Stabilität auf, wenn das Verstärkungselement im Querschnitt U-förmig gestaltet ist.
Zur weiteren Erhöhung der Stabilität des Bogenabschnitts des erfindungsgemäßen Längsträgers trägt es bei, wenn Seitenstege des U-förmig gestalteten Verstärkungselementes an vertikalen Schenkeln des rohrförmigen Trägerteils befestigt sind.
Zur weiteren Versteifung des Bogenabschnitts trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn das Verstärkungselement einen Mittelsteg hat und wenn der Mittelsteg an einem am unteren horizontalen Schenkel des Trägerteils angeordneten Flansch befestigt ist.
Zur Vereinfachung der Fertigung des Verstärkungselementes trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn das Verstärkungselement zwei miteinander verbundene Verstärkungsteile aufweist und wenn jedes der Verstärkungsteile einen der Seitenstege aufweist.
In der Regel wird eine Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges über ein Motorlager an dem Längsträger angebunden. Der erfindungsgemäße Längsträger weist im Bereich der Anbindung der Brennkraftmaschine eine besonders hohe Stabilität auf, wenn das Verstärkungselement unmittelbar mit einem Motorlager verbunden ist.
Die Verbindung des Verstärkungselementes mit dem Motorlager gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung konstruktiv besonders einfach, wenn das Verstärkungselement einen fluchtend mit einem Lagerauge des Trägerteils angeordneten Lagerflansch aufweist.
Zur weiteren Erhöhung der Stabilität des erfindungsgemäßen Längsträgers im Bogenabschnitt trägt es bei, wenn das Verstärkungselement an einem Ende gabelförmig gestaltet ist und mit einem ersten Gabelelement bis zu dem oberen horizontalen Schenkel und mit einem zweiten Gabelelement bis zu dem unteren horizontalen Schenkel geführt ist.
Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Die Zeichnung zeigt in
1 perspektivisch einen erfindungsgemäßen Längsträger,
2 eine Schnittdarstellung durch den erfindungsgemäßen Längsträger aus 1 entlang der Linie II-II,
3 eine Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Längsträgers aus 1.
1 zeigt einen Längsträger für eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges mit einem rohrförmigen Trägerteil 1. In dem rohrförmigen Trägerteil 1 ist ein Verstärkungselement 2 angeordnet. Zur Verdeutlichung ist der Längsträger geöffnet dargestellt. Das rohrförmige Trägerteil 1 hat einen geraden Abschnitt 3 und einen Bogenabschnitt 4, welcher über eine Radausnehmung 5 der Kraftfahrzeugkarosserie geführt ist. Ein in der vorgesehenen Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges weisendes Ende des Trägerteils 1 weist einen Flansch 6 zur Anbindung einer Crashbox auf. An diesem Ende des Längsträgers wird meist ein nicht dargestellter Querträger befestigt, welcher zwei auf jeder Seite der Karosserie angeordnete Längsträger miteinander verbindet. Der Längsträger weist zudem ein Lagerauge 7 für eine Motorlagerung einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges auf.
2 zeigt in einer Schnittdarstellung durch den Längsträger aus 1 im Bereich des Bogenabschnitts 4 entlang der Linie II-II, dass das Trägerteil 1 rohrförmig gestaltet ist und zwei vertikale Schenkel 8, 9, einen oberen horizontalen Schenkel 10 und einen unteren horizontalen Schenkel 11 aufweist. Das Verstärkungselement 2 weist zwei miteinander verbundene Verstärkungsteile 12, 13 auf. Die Verstärkungsteile 12, 13 haben jeweils einen sich vertikal erstreckenden Seitensteg 14, 15. Die Seitenstege 14, 15 sind jeweils an einem der vertikalen Schenkel 8, 9 befestigt und an einem gemeinsamen Boden 16 miteinander verbunden. Die Seitenstege 14, 15 und der gemeinsame Boden 16 bilden eine U-Form des Verstärkungselementes 2. Der Bogenabschnitt 4 des Trägerteils 1 setzt sich aus zwei Schalenteilen 17, 18 zusam men, welche an den oberen und unteren horizontalen Schenkeln 10, 11 über Flansche 19, 20 miteinander verbunden sind. Weiterhin hat das Verstärkungselement 2 einen Mittelsteg 21, welcher an dem am unteren horizontalen Schenkel 11 des Trägerteils 1 angeordneten Flansch 20 befestigt ist.
3 zeigt in einer Explosionsdarstellung des Längsträgers, dass der Bogenabschnitt 4 und der gerade Abschnitt 3 des Trägerteils 1 miteinander verbunden sind. Eines der Verstärkungsteile 12 des Verstärkungselementes 2 ist gabelförmig gestaltet und wird mit einem Gabelelement 22 an dem unteren horizontalen Schenkel 11 und mit dem anderem Gabelelement 23 an dem oberen horizontalen Schenkel 10 befestigt. Der obere horizontale Schenkel 10 weist ein Abstützteil 24 zur Abstützung der von dem Verstärkungselement 2 in das Trägerteil 1 eingeleiteten Kräfte auf. Das Verstärkungselement 2 hat einen fluchtend mit dem Lagerauge 7 des Trägerteils 1 angeordneten Lagerflansch 25. Im in 1 dargestellten montierten Zustand des Längsträgers liegt das Verstärkungselement 2 auf der höchsten Stelle des unteren horizontalen Schenkels 11 auf und erstreckt sich horizontal zu dem oberen horizontalen Schenkel 10 des Trägerteils 1.

1: Trägerteil
2: Verstärkungselement
3: gerader Abschnitt
4: Bogenabschnitt
5: Radausnehmung
6: Flansch
7: Lagerauge
8–11: Schenkel
12, 13: Verstärkungsteil
14, 15: Seitensteg
16: Boden
17, 18: Schalenteil
19, 20: Flansch
21: Mittelsteg
22, 23: Gabelelement
24: Abstützteil
25: Lagerflansch

Claims

Längsträger für eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges mit einem sich in Fahrtrichtung erstreckenden, rohrförmigen Trägerteil (1) mit einem geraden Abschnitt (3) des Trägerteils (1), mit einem über eine Radausnehmung (5) geführten Bogenabschnitt (4) des rohrförmigen Trägerteils (1) und einem Verstärkungselement (2) des Bogenabschnitts (4) des rohrförmigen Trägerteils (1), wobei das Verstärkungselement (2) innerhalb des Bogenabschnitts (4) des rohrförmigen Trägerteils (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (2) gerade durch zumindest einen Teilbereich des Bogenabschnitts (4) und zwischen einem unteren horizontalen Schenkel (11) zu einem oberen horizontalen Schenkel (10) des rohrförmigen Trägerteils (1) angeordnet ist.
Längsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (2) von dem unteren horizontalen Schenkel (11) bis zudem oberen horizon talen Schenkel (10) entgegen der vorgesehenen Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges geführt ist.
Längsträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das entgegen der Fahrtrichtung weisende Ende des Verstärkungselementes (2) an dem oberen horizontalen Schenkel (10) des Trägerteils (1) anliegt oder dem oberen horizontalen Schenkel (10) unmittelbar gegenübersteht.
Längsträger nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das entgegen der Fahrtrichtung weisende Ende des Verstärkungselementes (2) am gegenüberstehenden Abschnitt des obe ren horizontalen Schenkels (10) ein mit angrenzenden Bereichen des oberen horizontalen Schenkels (10) verbundenes Abstützteil (24) aufweist.
Längsträger nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (2) unmittelbar mit der höchsten Stelle des unteren horizontalen Schenkels (11) des Bogenabschnitts (4) verbunden ist.
Längsträger nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (2) im Wesentlichen horizontal im Trägerteil (1) angeordnet ist.
Längsträger nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (2) im Querschnitt U-förmig gestaltet ist.
Längsträger nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Seitenstege. (14, 15) des U-förmig gestalteten Verstärkungselementes (2) an vertikalen Schenkeln (8, 9) des rohrförmigen Trägerteils (1) befestigt sind.
Längsträger nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (2) einen Mittelsteg (21) hat und dass der Mittelsteg (21) an einem am unteren horizontalen Schenkel (11) des Trägerteils (1) angeordneten Flansch (20) befestigt ist.
Längsträger nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (2) zwei miteinander verbundene Ver stärkungsteile (12, 13) aufweist und dass jedes der Verstärkungsteile (12, 13) einen der Seitenstege (14, 15) aufweist.
Längsträger nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (2) unmittelbar mit einem Motorlager verbunden ist
Längsträger nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (2) einen fluchtend mit einem Lagerauge (7) des Trägerteils (1) angeordneten Lagerflansch (25) aufweist.
Längsträger nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (2) an einem Ende gabelförmig gestaltet ist und mit einem ersten Gabelelement (23) bis zu dem oberen horizontalen Schenkel (10) und mit einem zweiten Gabelelement (22) bis zu dem unteren horizontalen Schenkel (11) geführt ist.