DE102010045886A1

DE102010045886A1 - Tragstruktur für eine Karosserie eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102010045886A1
Application number: DE201010045886
Authority: DE
Inventors: Markus Volkmer
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2012-03-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tragstruktur (10) für eine Karosserie eines Fahrzeugs mit zumindest zwei miteinander verbundenen Strukturbauteilen (12) und mindestens einer Einrichtung (14) zum Ausgleich von Toleranzen innerhalb der Tragstruktur (10), sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Tragstruktur (10) für eine Karosserie eines Fahrzeugs. Erfindungsgemäß ist die mindestens eine Einrichtung (14) zum Toleranzausgleich in ein Strukturbauteil (12) integriert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Tragstruktur für eine Karosserie eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer Tragstruktur für eine Karosserie eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.
Aus dem Stand der Technik sind Tragstrukturen für Karosserien von Kraftfahrzeugen bekannt, die üblicherweise aus mehreren, miteinander verbundenen Strukturbauteilen bestehen. Die Tragstruktur ist eine tragende Konstruktion, an der einzelne Bauteile des Fahrzeugs, wie der Motor, die Achsen, die Lenkung oder die Federung befestigbar sind. Die Herstellung dieser als Baugruppe aus mehreren Einzelteilen ausgeführten Tragstruktur erfordert in der Regel beim Zusammenbau an jeder Verbindungsstelle einen Toleranzausgleich, um Maß- und Formabweichungen auszugleichen. Üblicherweise werden hierbei Zusatzteile eingesetzt.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 198 56 924 A1 offenbart ein End- oder Kopfmodul eines Schienenfahrzeugs bestehend und zusammengefügt aus mehreren Baugruppen, wie Dach, Seitenwänden, Stirnwänden und gegebenenfalls Boden- und/oder Querwänden. Die die Breite des Moduls bestimmenden Baugruppen, wie Dach und Stirnwände und gegebenenfalls Boden- und/oder Querwandelemente sind breitenvariabel ausgebildet, indem die Baugruppen Anpasszonen aufweisen, die ein Verschmälern oder Verbreitern der Baugruppen über zu verkürzende oder zu verlängernde Anpasszonen ermöglichen, wobei teleskopierbare Anpasszonen eingeschlossen sind.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 103 60 736 A1 sieht vor, bei einem Fahrerhausboden einer modular aufgebauten Baureihe für Nutzfahrzeuge für alle Fahrerhausvarianten, zunächst baugleiche Motortunnelbleche und Seitenbleche vorzusehen. Diese baugleichen Motortunnelbleche bzw. Seitenbleche weisen dabei eine Breite auf, welche an die breitest mögliche Fahrerhausvariante angepasst ist. Um schmälere Fahrerhausvarianten zu realisieren, weisen die Seitenbleche und/oder das Motortunnelblech trennbare Seitenabschnitte auf, welche abgetrennt werden können. Somit ergibt sich eine variable Längenanpassung eines Bauteiles durch unterschiedliche Beschnitte, wobei das abgeschnittene Teil hierbei nicht wiederverwendet wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tragstruktur für eine Karosserie eines Fahrzeuges anzugeben, die bei einfacher und kostengünstiger Konstruktion eine Einsparung von Bauteilen ermöglicht.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Bereitstellung einer Tragstruktur für eine Karosserie eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und eines Verfahrens zur Herstellung einer Tragstruktur für eine Karosserie eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Um eine Tragstruktur für eine Karosserie eines Fahrzeuges anzugeben, die bei einfacher und kostengünstiger Konstruktion eine Einsparung von Bauteilen ermöglicht, ist die mindestens eine Einrichtung zum Toleranzausgleich in ein Strukturbauteil integriert. In vorteilhafter Weise ist hierdurch ein weitestgehend spannungsfreier Zusammenbau der Strukturbauteile ermöglicht, ohne die Montage aufwändiger zu machen. Vorzugsweise können durch den integrierten Toleranzausgleich zusätzliche Bauteile und Kosten eingespart werden. Insbesondere reduzieren sich durch die geringere Bauteileanzahl sowohl die Montagezeit als auch die Montagekosten.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein Strukturbauteil in zumindest zwei Bauteilstücke trennbar, die zum Toleranzausgleich mittels überlappender Anlageflächen gegeneinander verstellbar und anschließend miteinander verbindbar sind. In vorteilhafter Weise ist hierdurch ein einfacher Toleranzausgleich über die aneinander liegenden Anlageflächen ermöglicht, da die Bauteilstücke gegeneinander verschiebbar sind und ein dadurch bestehender Bereich zum Toleranzausgleich während der Montage, insbesondere vor der endgültigen Verbindung der Bauteilstücke zur Verfügung steht. Der Trennbereich kann beispielsweise als bandförmige Einbuchtung oder Ausbuchtung im Strukturbauteil ausgeführt werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Einrichtung zum Toleranzausgleich einen Trennbereich, der als Einbuchtung oder Ausbuchtung im Strukturbauteil ausgeführt ist und an dessen Kante das Strukturbauteil in zwei Bauteilstücke trennbar ist. Dies ist eine besonders geeignete Ausführung des Strukturbauteils, welches einerseits einfach herstellbar ist und andererseits einen optimalen Toleranzausgleich ermöglicht. Die Erfindung beschreibt einen Beschnitt des Strukturbauteils, bei dem die Beschnittteile keinen Abfall bilden, sondern eine Funktion erfüllen und somit weiterverwendet werden, beziehungsweise in vorteilhafter Weise Bestandteil der Längenanpassung des Toleranzausgleiches sind.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der als Einbuchtung oder Ausbuchtung ausgeführte Trennbereich derart ausgestaltet, dass nach der Trennung des Strukturbauteils eine Anlagefläche des abgetrennten Bauteilstückes auf oder unter eine Anlagefläche des ersten Bauteilstückes schiebbar ist. In vorteilhafter Weise ist der Trennbereich derart ausgeführt, dass er mit einfachen Mitteln und damit kostengünstig herstellbar ist und beim Montieren der Tragstruktur einen Toleranzausgleich ermöglicht.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das abgetrennte Bauteilstück innerhalb eines Toleranzbereiches auf der Anlagefläche des ersten Bauteilstückes verschiebbar. Dadurch kann ein schneller und kostengünstiger Zusammenbau der Tragstruktur ermöglicht werden, indem an jeder Verbindungsstelle durch Ausrichten der Anlageflächen ohne zusätzliche Bauteile auf einfache Weise vor dem endgültigen Zusammenbau der Tragstruktur ein Toleranzausgleich erfolgen kann.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Strukturbauteil als Tiefziehteil und/oder Gussteil und/oder Profil herstellbar. In vorteilhafter Weise kann hierdurch auch ein geometrisch komplexes Strukturbauteil besonders schnell und günstig in einem einzigen Verfahren hergestellt werden. Selbstverständlich sind auch andere geeignete Verfahren zur Herstellung des Strukturbauteils möglich.
Erfindungsgemäß weist das Verfahren zur Herstellung einer Tragstruktur für eine Karosserie eines Fahrzeugs, die zumindest zwei miteinander verbundene Strukturbauteile und mindestens eine Einrichtung zum Ausgleich von Toleranzen innerhalb der Tragstruktur umfasst, einen Schritt auf, bei dem mindestens ein Strukturbauteil in zumindest zwei Bauteilstücke getrennt wird, welche zum Toleranzausgleich mittels überlappender Anlageflächen gegeneinander verstellt und anschließend miteinander verbunden werden. Das Strukturbauteil ist so hergestellt, dass es in einem nachfolgenden Bearbeitungsprozess an einer definierten Stelle getrennt und bearbeitet werden kann. Die Trennstelle ist in vorteilhafter Weise konstruktiv derart gestaltet, dass sich nach dem Beschnitt ein Überlappbereich der Anlageflächen der Bauteilstücke ergibt, der im Zusammenbau der Tragstruktur die Toleranzen innerhalb der Tragstruktur ausgleichen kann.
In einer Ausgestaltung umfasst das Verfahren ein Herstellen mindestens eines Strukturbauteiles mit zumindest einem als Einbuchtung oder Ausbuchtung ausgeführten Trennbereich, ein Trennen des Strukturbauteiles an einer Kante des Trennbereichs in zwei Bauteilstücke, ein Bearbeiten der Trennstellen der Bauteilstücke durch Entfernen von über den Anlageflächen der Bauteilstücke überstehenden Graten, ein Aufschieben der Anlagefläche des abgetrennten Bauteilstückes auf die Anlagefläche des ersten Bauteilstückes, ein Einstellen der Toleranz zwischen den Bauteilstücken und ein Verbinden der Bauteilstücke. In vorteilhafter Weise kann in dem Strukturteil ein Trennbereich eingebracht, der beispielsweise als bandförmige Einbuchtung oder Ausbuchtung ausgebildet ist. Wenn das Strukturbauteil an der Kante des Trennbereiches bzw. der Einbuchtung oder Ausbuchtung geschnitten wird, lassen sich die entstandenen Bauteilstücke anschließend übereinander oder untereinander schieben, so dass in vorteilhafter Weise ein Toleranzausgleich im Bereich der Bandbreite entsteht.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Strukturbauteil als Tiefziehteil und/oder Gussteil und/oder Profil hergestellt.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Dabei zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Strukturbauteil für eine Tragstruktur einer Fahrzeugkarosserie, in welches eine Einrichtung zum Toleranzausgleich integriert ist, die einen Trennbereich umfasst, der als Einbuchtung im Strukturbauteil ausgeführt ist und an dessen Kante das Strukturbauteil in zwei Bauteilstücke trennbar ist.
2 das Strukturbauteil aus 1, das in zwei Bauteilstücke getrennt ist, die zum Toleranzausgleich mittels überlappender Anlageflächen gegeneinander verstellbar und anschließend miteinander verbindbar sind.
3 die Bauteilstücke aus 2, die nach dem Toleranzausgleich miteinander verbunden sind.
4 eine detaillierte Darstellung eines Schnittes durch die Bauteilstücke mit ihren sich überlappenden Anlageflächen.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Strukturbauteil 12 für eine in 3 nur teilweise dargestellte Tragstruktur 10 einer Fahrzeugkarosserie, die üblicherweise aus mehreren, miteinander verbundenen Strukturbauteilen bestehen. Da die Herstellung einer solchen als Baugruppe aus mehreren Einzelteilen ausgeführten Tragstruktur 10 in der Regel beim Zusammenbau an jeder Verbindungsstelle einen Toleranzausgleich erfordert, um Maß- und Formabweichungen auszugleichen, weist die Tragstruktur 10 in der Regel mindestens eine Einrichtung 14 zum Ausgleich von Toleranzen innerhalb der Tragstruktur 10 auf.
Das mit weiteren Bauteilen verbindbare Strukturbauteil 12 umfasst im Wesentlichen einen vorzugsweise U-förmigen, sich in Richtung einer Längsachse 24 erstreckenden Grundkörper 12a mit einer Grundfläche 13 und zwei an die Grundfläche 13 anschließenden Schenkeln 12b, 12c. Von beiden Schenkeln 12b, 12c steht jeweils ein parallel zur Grundfläche 13 verlaufender Kragen 12d, 12e ab.
Um eine Tragstruktur 10 für eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges anzugeben, die bei einfacher und kostengünstiger Konstruktion eine Einsparung von Bauteilen ermöglicht, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die mindestens eine Einrichtung 14 zum Toleranzausgleich in ein Strukturbauteil 12 integriert ist.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Einrichtung 14 zum Toleranzausgleich hierzu einen in 1 besonders deutlich dargestellten Trennbereich 18, der hier als bandförmige Einbuchtung im Strukturbauteil 12 ausgeführt ist und an dessen Kante 20 das Strukturbauteil 12 in zwei Bauteilstücke 12.1, 12.2 trennbar ist. Alternativ hierzu kann die Einrichtung 14 zum Toleranzausgleich auch als bandförmige Ausbuchtung ausgeführt sein. Die bandförmige Einbuchtung verläuft hierbei im Wesentlichen in Richtung einer Querachse 26 über das gesamte Strukturbauteil 12, d. h. über den Grundkörper 12a, die Schenkel 12b, 12c und die Kragen 12d, 12e des Strukturbauteils 12. Selbstverständlich können die Einbuchtung und/oder die Ausbuchtung auch eine andere geeignete Form aufweisen, um die gewünschte Funktionalität des Trennbereichs 18 zur Verfügung zu stellen.
Gemäß 2 ist das Strukturbauteil 12 in zumindest zwei Bauteilstücke 12.1, 12.2 trennbar, die zum Toleranzausgleich mittels überlappender Anlageflächen 16.1, 16.2 gegeneinander verstellbar und anschließend miteinander verbindbar sind. Der hier als bandförmige Einbuchtung oder Ausbuchtung ausgeführte Trennbereich 18 ist dazu derart ausgestaltet, dass nach der Trennung des Strukturbauteils 12 eine Anlagefläche 16.2 des abgetrennten Bauteilstückes 12.2 gemäß 3 und 4 auf oder unter eine Anlagefläche 16.1 des ersten Bauteilstückes 12.1 schiebbar ist. Dies bedeutet, dass wenn das Strukturbauteil 12 gemäß 2 an der Kante 20 des Trennbereiches 18 bzw. der Einbuchtung oder Ausbuchtung geschnitten wird, sich die entstandenen Bauteilstücke 12.1, 12.2 anschließend gemäß 3 und 4 übereinander oder untereinander schieben lassen, so dass in vorteilhafter Weise ein Toleranzausgleich entsteht. Wie in 4 detailliert dargestellt, ist das abgetrennte Bauteilstück 12.2 hierbei innerhalb eines Toleranzbereiches T auf der Anlagefläche 16.1 des ersten Bauteilstückes 12.1 verschiebbar.
In vorteilhafter Weise ist das Strukturbauteil 12 als Tiefziehteil und/oder Gussteil und/oder Profil herstellbar, so dass auch geometrisch komplexe Geometrien vorgesehen sein können. Selbstverständlich sind dem Fachmann auch noch andere nicht genannte geeignete Verfahren bekannt, durch welche das Strukturbauteil 12 hergestellt werden kann.
Bei der Herstellung einer Tragstruktur 10 für eine Karosserie eines Fahrzeugs, die zumindest zwei miteinander verbundene Strukturbauteile 12 und mindestens eine Einrichtung 14 zum Ausgleich von Toleranzen innerhalb der Tragstruktur 10 umfasst, wird mindestens ein Strukturbauteil 12 in zumindest zwei Bauteilstücke 12.1, 12.2 getrennt, welche zum Toleranzausgleich mittels überlappender Anlageflächen 16.1, 16.2 gegeneinander verstellt und anschließend miteinander verbunden werden.
In einer Ausgestaltung umfasst das Verfahren ein Herstellen mindestens eines Strukturbauteiles 12 mit zumindest einem als bandförmige Einbuchtung oder Ausbuchtung ausgeführten Trennbereich 18, ein Trennen des Strukturbauteiles 12 an einer Kante 20 des Trennbereichs 18 in zwei Bauteilstücke 12.1, 12.2, ein Bearbeiten der in 4 näher gezeigten Trennstellen 22.1, 22.2 der Bauteilstücke 12.1, 12.2 durch Entfernen von über Anlageflächen 16.1, 16.2 der Bauteilstücke 12.1, 12.2 überstehenden Graten, ein Aufschieben der Anlagefläche 16.2 des abgetrennten Bauteilstückes 12.2 auf die Anlagefläche 16.1 des ersten Bauteilstückes 12.1, ein Einstellen der Toleranz zwischen den Bauteilstücken 12.1, 12.2 und ein Verbinden der Bauteilstücke 12.1, 12.2.
In vorteilhafter Weise wird bei der Herstellung der Tragstruktur 10 für die Karosserie des Fahrzeugs zunächst das Strukturbauteil 12 als Tiefziehteil und/oder Gussteil und/oder Profil hergestellt.
Bezugszeichenliste

10: Tragstruktur
12: Strukturbauteil
12a: Grundkörper
12b, 12c: Schenkel
12d, 12e: Kragen
12.1: Bauteilstück (erstes)
12.2: Bauteilstück (abgetrenntes)
13: Grundfläche (Grundkörper)
14: Einrichtung zum Toleranzausgleich
16.1, 16.2: Anlagefläche (Bauteilstücke)
18: Trennbereich (bandförmige Einbuchtung)
20: Kante (Trennbereich)
22.1, 22.2: Trennstellen (Bauteilstücke)
24: Längsachse
26: Querachse
T: Toleranzbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19856924 A1 [0003]
DE 10360736 A1 [0004]

Claims

Tragstruktur für eine Karosserie eines Fahrzeugs mit zumindest zwei miteinander verbundenen Strukturbauteilen (12) und mindestens einer Einrichtung (14) zum Ausgleich von Toleranzen innerhalb der Tragstruktur (10), dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Einrichtung (14) zum Toleranzausgleich in ein Strukturbauteil (12) integriert ist.
Tragstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Strukturbauteil (12) in zumindest zwei Bauteilstücke (12.1, 12.2) trennbar ist, die zum Toleranzausgleich mittels überlappender Anlageflächen (16.1, 16.2) gegeneinander verstellbar und anschließend miteinander verbindbar sind.
Tragstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (14) zum Toleranzausgleich einen Trennbereich (18) umfasst, der als Einbuchtung oder Ausbuchtung im Strukturbauteil (12) ausgeführt ist und an dessen Kante (20) das Strukturbauteil (12) in zwei Bauteilstücke (12.1, 12.2) trennbar ist.
Tragstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der als Einbuchtung oder Ausbuchtung ausgeführte Trennbereich (18) derart ausgestaltet ist, dass nach der Trennung des Strukturbauteils (12) eine Anlagefläche (16.2) des abgetrennten Bauteilstückes (12.2) auf oder unter eine Anlagefläche (16.1) des ersten Bauteilstückes (12.1) aufschiebbar ist.
Tragstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das abgetrennte Bauteilstück (12.2) innerhalb eines Toleranzbereiches (T) auf der Anlagefläche (16.1) des ersten Bauteilstückes (12.1) verschiebbar ist.
Tragstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (12) als Tiefziehteil und/oder Gussteil und/oder Profil herstellbar ist.
Tragstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennbereich (18) als bandförmige Einbuchtung oder Ausbuchtung im Strukturbauteil (12) ausgeführt ist.
Verfahren zur Herstellung einer Tragstruktur (10) für eine Karosserie eines Fahrzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die zumindest zwei miteinander verbundene Strukturbauteile (12) und mindestens eine Einrichtung (14) zum Ausgleich von Toleranzen innerhalb der Tragstruktur (10) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Strukturbauteil (12) in zumindest zwei Bauteilstücke (12.1, 12.2) getrennt wird, welche zum Toleranzausgleich mittels überlagpender Anlageflächen (16.1, 16.2) gegeneinander verstellt und anschließend miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch: – Herstellen mindestens eines Strukturbauteiles (12) mit zumindest einem als Einbuchtung oder Ausbuchtung ausgeführten Trennbereich (18), – Trennen des Strukturbauteiles (12) an einer Kante (20) des Trennbereichs (18) in zwei Bauteilstücke (12.1, 12.2), – Bearbeiten der Trennstellen (22.1, 22.2) der Bauteilstücke (12.1, 12.2) durch Entfernen von über Anlageflächen (16.1, 16.2) der Bauteilstücke (12.1, 12.2) überstehenden Graten, – Schieben der Anlagefläche (16.2) des abgetrennten Bauteilstückes (12.2) auf oder unter die Anlagefläche (16.1) des ersten Bauteilstückes (12.1), – Einstellen der Toleranz zwischen den Bauteilstücken (12.1, 12.2), Verbinden der Bauteilstücke (12.1, 12.2).
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (12) als Tiefziehteil und/oder Gussteil und/oder Profil hergestellt wird.