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Die Erfindung betrifft eine Trägeranordnung für ein Fahrzeug mit einem Trägerelement, welches im Querschnitt aus zwei parallel zueinander angeordneten C-Profilen besteht, deren offene Seiten voneinander weg weisen und deren geschlossene Seiten über zwei Verbindungsstege miteinander verbunden sind, wobei das Trägerelement ein im Strangpressverfahren hergestelltes Hohlprofil ist.
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Als Hohlprofil ausgeführte und im Strangpressverfahren hergestellte Trägerstrukturen sind bekannt und werden unter anderem im Fahrzeugbau als Rahmenteile der Karosserie verwendet, da sie bei hoher Steifigkeit nur ein geringes Gewicht aufweisen.
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Neben der Verwendung als Rahmenteile ist es beispielsweise aus der
DE 10 2004 044 056 A1 bekannt, einen Modulträger für ein Cockpit als Leichtmetall-Strangpressträger herzustellen, der aus zwei zusammengesetzten Halbschalen besteht, welche miteinander verschweißt sind. Eines der Profile weist eine im Querschnitt kreuzförmige Längsnut auf, in die ein Band mit Befestigungselementen für Komponenten einschiebbar ist. Ein derartiges Rahmenteil erfordert einen hohen Montageaufwand, da die Halbschalen über ihre gesamte Länge geschweißt werden müssen.
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In der
DE 195 05 364 A1 wird ein hohlprofilartiges Karosseriesegment eines Fahrzeugs offenbart, welches einen Anschlussbereich für ein Funktionsbauteil in Form einer Führungsschiene aufweist, wobei das Hohlprofil durch Rollumformung aus einer Blechplatine hergestellt wird. Eine ausreichende Steifigkeit ist nicht für alle Anwendungen gegeben.
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Aus der
CH 682252 A5 ist zusätzlich eine Eckverbindung zweier Profile mit C-Profilansätzen bekannt, wobei eines der Profile aus zwei voneinander weg weisenden C-Profilen besteht, welche über zwei Verbindungsstege miteinander verbunden sind. Des Weiteren weist dieses Profil im Bereich der Verbindungsstege zwischen den beiden Hohlprofilen eine weitere Längsnut auf. Über ein Verbindungselement, welches in die C-Profile zweier senkrecht zueinander angeordneter, derartig ausgeführter Hohlprofile greift, werden diese miteinander verbunden. Eine ausreichende Steifigkeit für den Karosseriebau eines Fahrzeugs ist nicht vorhanden.
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Nachteilig an diesen Trägeranordnungen ist somit, dass bei einer Einleitung von Seitenkräften keine ausreichende Steifigkeit beziehungsweise Biegefestigkeit gegeben ist.
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Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Trägeranordnung für ein Fahrzeug bereitzustellen, mit der eine ausreichende Steifigkeit und Festigkeit bei einer Belastung mit seitlichen Kräften, wie es für einen Querträger bei einem Seitenaufprall erforderlich ist. Gleichzeitig soll diese Festigkeit bei minimalem Gewicht erreicht werden. Auch soll die Herstellung möglichst einfach sein und eine Montage weiterer Bauteile erleichtert werden. Herstellzeiten und Herstellkosten sollen im Vergleich zu bekannten Ausführungen reduziert werden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Trägeranordnung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
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Dadurch, dass die Verbindungsstege in Verlängerung der parallelen Schenkel der C-Profile ausgebildet sind, und das Trägerelement derart am Fahrzeug angeordnet ist, dass die C-Profile geodätisch oberhalb und unterhalb der Verbindungsstege angeordnet sind, wird eine Verwendung eines derartigen Trägerelementes als Querträger in einem Fahrzeug ermöglicht, der eine besonders gute Biegesteifigkeit und Festigkeit bei auftretenden Kräften mit einer Komponente in senkrechter Richtung auf die Verbindungsstege des Trägerelementes aufweist.
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Vorzugsweise ist im oberen oder unteren C-Profil ein seitlich eingeschobenes Bauelement angeordnet, das formschlüssig in eines der C-Profile greift. Dies ermöglicht die Befestigung weiterer Komponenten am Trägerelement, wodurch sowohl eine weitere Festigkeits- und Steifigkeitserhöhung erreichbar ist, als auch eine einfache Montage der zusätzlichen Komponenten sichergestellt wird.
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In einer hierzu weiterführenden Ausführung erstreckt sich das Trägerelement als Querträger zwischen den beiden B-Säulen des Fahrzeugs und ist an diesen zumindest indirekt befestigt, wobei das seitlich eingeschobene Bauelement ein Adapter ist, der in das obere C-Profil eingeschoben ist und an dem ein Gepäckstoppbügel befestigt ist. Es ergibt sich somit eine besonders einfache Befestigung des Gepäckstoppbügels, die gleichzeitig eine zusätzliche Versteifung bei einem Seitenaufprall bewirkt.
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In Weiterbildung der Erfindung ist der Adapter durch Prägen des C-Profils von außen in Richtung des Adapters in seiner Position am Trägerelement kraftschlüssig fixiert und der Gepäckstoppbügel beispielsweise durch Verschraubung am Adapter befestigt. So kann durch einen einfach durchzuführenden Prozess ein seitliches Verschieben des Adapters im C-Profil sowie ein Lösen des Gepäckstoppbügels vom Adapter verhindert werden.
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In einer hierzu weiterführenden oder alternativen erfindungsgemäßen Ausführung erstreckt sich das Trägerelement als Querträger zwischen den beiden B-Säulen des Fahrzeugs und ist an diesen zumindest indirekt befestigt, wobei das seitlich eingeschobene Bauelement ein Verbindungselement ist, das in das untere C-Profil eingeschoben ist und an dem ein oberer Befestigungsgurt befestigt ist. Eine zusätzliche Haltevorrichtung für diesen Gurt ist somit nicht erforderlich, wodurch die Anbindung ans Fahrzeug deutlich vereinfacht wird. Zusätzlich erfolgt diese Anbindung an einem Rahmenteil der Karosserie, so dass die Haltbarkeit der Befestigung auch bei einem Unfall sichergestellt ist.
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Vorzugsweise ist das Verbindungselement durch Nieten in seiner Position am Trägerelement befestigt. Die Befestigung durch Nieten hat sich als besonders kostengünstig und gleichzeitig dauerhaltbar herausgestellt.
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In einer weiterführenden beziehungsweise alternativen Ausführung erstreckt sich das Trägerelement als Querträger zwischen den beiden B-Säulen des Fahrzeugs und ist an diesen zumindest indirekt befestigt, wobei das seitlich eingeschobene Bauelement ein Deformationselement ist, welches Energie bei einem Heckaufprall absorbiert. Insoweit trägt das Deformationselement dazu bei, Kräfte, die auf den Fahrer einwirken, beispielsweise Kopf- oder Brustbeschleunigungen zu reduzieren.
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Vorzugsweise ist das Deformationselement über eine Schraubverbindung in seiner Position am Trägerelement befestigt, wodurch ein Verschieben des Deformationselementes im Profil verhindert wird. Gleichzeitig werden Schwingungen des Deformationselementes im C-Profil, die zu störenden Geräuschen führen, verhindert.
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Es wird somit eine Trägeranordnung für ein Fahrzeug geschaffen, mit der bei geringen Herstellkosten eine hohe Steifigkeit und Festigkeit und daraus folgend eine erhöhte Haltbarkeit der Trägeranordnung erreicht wird. Gleichzeitig können zusätzliche Komponenten auf einfache Weise am Trägerelement montiert werden, wodurch gegebenenfalls die Steifigkeit der Trägeranordnung zusätzlich erhöht wird und die Bauteileanzahl verringert wird, wobei störende Geräusche verhindert werden.
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Verschiedene Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Trägeranordnungen sind in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
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1 zeigt einen Querschnitt eines Trägerelementes einer erfindungsgemäßen Trägeranordnung in geschnittener Darstellung.
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2 zeigt einen Schnitt durch eine erste erfindungsgemäße Trägeranordnung in perspektivischer Darstellung.
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3 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Trägeranordnung gemäß 2 in perspektivischer Darstellung von der entgegengesetzten Seite.
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4 zeigt eine leicht gedrehte Ansicht auf den Schnitt durch die erfindungsgemäße Trägeranordnung gemäß 3 in perspektivischer Darstellung.
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5 zeigt eine ergänzende Ausführung einer erfindungsgemäßen Trägeranordnung in perspektivischer Darstellung.
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6 zeigt eine Kopfansicht der Trägeranordnung gemäß 5 in geschnittener Darstellung.
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Das in 1 dargestellte Trägerelement 2 besteht aus zwei C-Profilen 4, 6, deren offene Seiten voneinander abgewandt angeordnet sind, so dass eine in der Figur von oben zugängliche erste Nut 8 mit Hinterschnitten 10, 11 und eine zweite, von unten zugängliche Nut 12 mit Hinterschnitten 14, 15 gebildet wird. Die beiden C-Profile 4, 6 sind über Verbindungsstege 16 miteinander verbunden, wobei jeder Verbindungssteg 16 die sich nach oben beziehungsweise unten erstreckenden Schenkel 18, 20 der beiden C-Profile 4, 6 verlängert. Somit entsteht ein im Inneren rechteckiges Hohlprofil 22. Dieses Trägerelement 2 weist bei geringem Gewicht eine hohe Biegesteifigkeit und Festigkeit bei einem Seitenaufprall auf. Das Trägerelement wird kostengünstig einstückig im Strangpressverfahren hergestellt.
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In den 2 und 3 ist die erfindungsgemäße Trägeranordnung mit dem Trägerelement 2 sowie einem am Trägerelement 2 befestigten Adapter 24 dargestellt.
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Das Trägerelement 2 ist beidseitig zwischen den B-Säulen 26 der Kraftfahrzeugkarosserie befestigt, wobei eine der B-Säulen 26 im Ausschnitt der 2 dargestellt ist. Entsprechend dient dieses Trägerelement 2 als Querträger, der als Verstärkung bei einem Seitenaufprall dient. Die B-Säule 26 weist an ihrem oberen Ende zwei parallel ausgerichtete Platten 28 auf, deren innerer Abstand im Wesentlichen dem äußeren Abstand der beiden Verbindungstege 16 zueinander entspricht, so dass das Trägerelement 2 zwischen den Platten angeordnet wird. Die Befestigung des Trägerelementes 2 an der B-Säule 26 erfolgt über zwei Schrauben 30, die durch zwei Durchgangslöcher in den Platten 28 sowie den Verbindungsstegen 16 gesteckt werden und an der entgegengesetzten Seite mit einer Mutter 32 verschraubt werden. Diese Befestigung bewirkt, dass das offene Ende des ersten C-Profils 4 geodätisch im eingebauten Zustand des Trägerelementes 2 nach oben zeigt, während das offene Ende des zweiten C-Profils 6 im eingebauten Zustand geodätisch nach unten zeigt.
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Der Adapter 24 weist an seinem nach unten weisenden Ende eine Schwalbenschwanzform 34 auf, welche mit der Nut 8 und den Hinterschnitten 10, 11 derart korrespondiert, dass der Adapter 26 formschlüssig in das C-Profil 4 eingeschoben werden kann. An diesen Schwalbenschwanz 34 schließt sich eine Platte 36 an, deren Ausdehnung im Querschnitt größer ist als die Ausdehnung der Nut 8 und an deren Oberfläche eine Auflagefläche 38 ausgebildet ist, deren Schräge zum Biegewinkel eines Gepäckstoppbügels 40 korrespondiert, von dem ein Abschnitt somit auf der Auflagefläche 38 vollflächig aufliegt. Seitlich der Auflagefläche 38 erstrecken sich zwei senkrechte Seitenwände 42, die eine Vorfixierung des Gepäckstoppbügels 40 bewirken. Am Gepäckstoppbügel 40 und am Adapter 24 sind Löcher 44, 46 ausgebildet, die eine Befestigung mittels Schrauben oder Nieten des Gepäckstoppbügels 40 am Adapter 24 ermöglichen. Um auch ein Verschieben des Adapters 26 entlang der Nut 8 zu verhindern, werden die Schenkel 18, 20 des C-Profils 4 einem Prägeprozess unterworfen, der zu einer Verformung der Nut 8 an den Prägestellen 48 führt, wodurch eine kraftschlüssige Fixierung des Adapters 26 in der Nut 8 des Trägerelementes 2 hergestellt wird.
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Des Weiteren ist in den 3 und 4 zu erkennen, dass in die untere Nut 12 mit ihren Hinterschnitten 14, 15 ein Verbindungselement 50 eingeschoben ist, welches zur Befestigung eines oberen Befestigungsgurtes (top tether) dient. Das Verbindungselement 50 wird durch einen Stanz-Biegeprozess hergestellt, wobei das Verbindungselement so umgeformt wird, dass eine Platte 52 gebildet wird, die im eingebauten Zustand formschlüssig in der Nut 12 gehalten ist und eine sich hiervon erstreckende Anbindungsplatte 54 gebildet wird, die mit der Platte 52 verbunden ist und sich im Wesentlichen parallel zu dieser erstreckt. Die Anbindungsplatte 54 weist in Einschubrichtung eine geringere Ausdehnung auf als die Platte 52, so dass nach dem Stanz- und Biegeprozess und dem Einschub in die Nut 12 die Platte 52 unmittelbar oberhalb der Anbindungsplatte 54 unterbrochen ist und somit eine U-Form aufweist, deren Seitenschenkel 56, in den einen Hinterschnitt 14 ragen und deren Grundschenkel 58 in den anderen Hinterschnitt 15 ragt. Ein seitliches Verschieben in Einschubrichtung entlang der Nut 14 wird durch Nieten verhindert, die durch Löcher 60 gesteckt werden, die beim Stanzprozess in das Verbindungselement 50 und zuvor durch Bohren in einen Nutgrund 62 des C-Profils 6 eingebracht werden.
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In den 5 und 6 ist zu erkennen, dass neben dem beschriebenen Adapter 26 ein Deformationselement 64 in der oberen Nut 8 angeordnet ist. Dieses besteht aus einem gebogenen Blech, welches mit einer Grundfläche 66 auf einem Nutgrund 68 des Trägerelementes 2 aufliegt, sich von hier aus bogenförmig in Richtung der B-Säule 26 erstreckt und hier mit einer Auflagefläche 70 gegen die B-Säule 26 anliegt. Über die Flächen 66, 70 wird das Deformationselement 64 mittels Schrauben 72, 74 befestigt.
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Die beschriebenen Trägeranordnungen weisen sehr gute Steifigkeits- und Festigkeitswerte bei einem Seitencrash auf und ermöglichen dennoch eine einfache und gegebenenfalls kraftschlüssige Anbindung weiterer Komponenten, was gegebenenfalls eine weitere Erhöhung der Steifigkeit zur Folge hat. Bei alledem ist der Aufbau und die Montage einfach und kostengünstig.
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Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich der Hauptansprüche nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Insbesondere können verschiedene Bauelemente zur Verbindung weiterer Komponenten verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004044056 A1 [0003]
- DE 19505364 A1 [0004]
- CH 682252 A5 [0005]
