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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Säulenknoten für eine Fahrzeugkarosserie,
mit einem Knotengrundkörper,
an dem wenigstens ein weiteres Karosserieteil steckbar angeordnet
ist, insbesondere eine B-Säule
oder ein Schweller.
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Aus
der
DE 43 35 043 A1 ist
ein Säulenknoten
bekannt, der zum Ein- bzw. Aufstecken von Karosseriesäulen bzw.
horizontalen Trägem
dient. Auch die
EP
0 568 213 B1 hat einen Säulenknoten für ein Kraftfahrzeug
zum Gegenstand, der zur steckbaren Aufnahme weiterer Karosserieteile
dient. Bei diesen wirkt sich die Vielfalt der Verbindungsstellen
nachteilig auf die Fertigungs- bzw. Montagegenauigkeit und die Stabilität im Knotenbereich
aus. Überdies
ist die Bauteilevielfalt im Knotenbereich vergleichsweise hoch.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Säulenknoten für eine Fahrzeugkarosserie
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, dass die
Bauteilevielfalt im Knotenbereich verringert wird.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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Die
Erfindung besteht darin, dass der Säulenknoten einen im wesentlichen
quer zu einer Längsachse
des Kraftfahrzeugs angeordneten Querträger umfasst, der einstückig mit
dem Knotengrundkörper
verbunden ist. Auf diese Weise wird im Bereich des Säulenknotens
die Bauteilevielfalt verringert. Füge- bzw. Montageflächen werden
vermieden und somit die Fertigungs- bzw. Montagegenauigkeit sowie
die Stabilität
im Knotenbereich erhöht.
Bezüglich
eines seitlichen Aufpralls wird das Crashverhalten verbessert.
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Gemäß einer
ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass sich der linke und der rechte Querträger in ihrer Längsrichtung
gegenseitig abstützen.
Auf diese Weise kann die Stabilität im Bereich des Säulenknotens,
vor allem gegen seitliche Aufprallkräfte, weiter verbessert werden, was
zu einer Optimierung des Crashverhaltens führt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist der einstückig mit
dem Knotengrundkörper
verbundene Querträger
in seiner Längsrichtung
auf der dem Knotengrundkörper
abgewandten Seite mit einem in Richtung der Längsachse des Kraftfahrzeugs
ausgebildeten Mitteltunnel verbunden. Dabei kann der Mitteltunnel
in ein Bodenblech eingeformt sein, was zu einer weiteren Einsparung
von Bauteilen führt.
Zur Erleichterung der Verbindung mit dem Querträger bzw. zur Abstützung desselben
ist der Mitteltunnel im Querschnitt im wesentlichen als nach unten
geöffnetes
Rechteck mit zwei Seitenwänden
und einer oberen Wandung ausgeführt.
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Der
Querträger
weist in einer bevorzugten Ausgestaltung im Querschnitt die Form
eines nach unten geöffneten
U mit zwei Seitenwänden
und einer diese verbindenden oberen Wandung auf, die mitteltunnelseitig
zu einem plattenförmigen
Teil verlängert ist.
Zweckmäßigerweise
ist wenigstens eine der Seitenwände
um etwa 90° nach
außen
abgewinkelt. Durch diese Maßnahmen
weist der Querträger
eine hohe Festigkeit und Fügeflächen auf,
um mit dem Mitteltunnel und dem Bodenblech verbunden zu werden.
An den Seitenwandungen des Querträgers können zudem weitere Bauteile
befestigt, insbesondere angeschweißt, werden.
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Vorteilhaft
kann der Querträger
eine einstückig
mit diesem verbundene vertikale Wandung zur Verbindung des plattenförmigen Teils
mit dem abgewinkelten Teil der Seitenwandung aufweisen. Durch diese
vertikale Wandung ist eine weitere Abstützfläche gegen den Mitteltunnel
geschaffen.
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Auch
kann eine Seitenwandung des Querträgers mit wenigstens einer im
Querschnitt in etwa rechteckigen oder trapezförmigen Ausbuchtung versehen
sein, die die Steifigkeit erhöht.
Daher eignet sich die Ausbuchtung auch als Abstützbereich für wenigstens ein weiteres Bauteil.
Im Bereich der Ausbuchtung kann zwischen den Seitenwandungen des Querträgers wenigstens
eine Stützwandung
angeordnet sein, durch die eine weitere Aussteifung erzielt wird.
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In
einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
zur Halterung eines hinteren Längsträgers ein
weiteres Bauteil anzuordnen, welches mit dem Knotengrundkörper verbunden
ist. Dabei kann dieses Bauteil einstückig mit diesem verbunden sein,
so dass eine weitere Bauteilreduzierung und eine Stabilitätserhöhung im
Bereich des Säulenknotens
gegeben sind. Trotz vergleichsweise komplizierten Aufbaus des Säulenknotens
kann dieser dennoch sehr genau und kostengünstig mittels des bekannten
Druckgussverfahrens hergestellt werden. Der hintere Längsträger kann
nach wie vor einfach gestaltet sein.
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In
das weitere Bauteil können
auch sich kreuzende Verstärkungsrippen
zur Erhöhung
der Steifigkeit eingeformt sein und auch Verstärkungen zur Aufnahme wenigstens
eines Lenkers. Durch letztere Maßnahme dient das Bauteil bei
Vermeidung zusätzlicher
Verstärkungsteile
vorteilhaft zur Achsanbindung.
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Das
weitere Bauteil weist zweckmäßigerweise
einen sich im wesentlichen in Richtung des Säulenknotens erweiternden, nach
oben geöffneten U-förmigen Querschnitt
auf, an dessen Seitenwandungen jeweils um etwa 90° nach außen abgewinkelte
Wandungen ausgebildet sind. Auf diese Weise wird die Steifigkeit
im Bereich des Säulenknotens
zusätzlich
erhöht:
Die nach außen
abgewinkelten Wandungen erleichtern die Befestigung beispielsweise
eines Bodenblechs oder eines hinteren Längsträgers. Der Längsträger kann in seinem Querschnitt
ebenso U-förmig
ausgebildet und mit nach außen
abgewinkelten Wandungen versehen sein, so dass dieser einfach auf
das hintere Ende des Bauteils aufgeschoben und dort mit diesem verbunden,
insbesondere verschweißt,
werden kann.
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Im
folgenden wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 einen Säulenknoten
in der Draufsicht,
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2 einen Schnitt II-II durch
einen Querträger
nach 1 und
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3 eine perspektivische Ansicht
III des Säulenknotens
gemäß 1.
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Im
folgenden wird zunächst
auf die 1 und 2 Bezug genommen. 1 zeigt in der Draufsicht
einen prinziphaften Ausschnitt der Karosserie eines Personenkraftwagens
im Bodenbereich. Dabei ist eine Längsachse L des Personenkraftwagens
gestrichelt angedeutet. Die Längsachse
L bildet bezüglich
der noch näher
zu beschreibenden Bauteile eine Symmetrielinie. Auf der rechten
Außenseite
der Karosserie des Pkws ist ein B-Säulenknoten 1 ersichtlich.
Spiegelsymmetrisch dazu ist entsprechend ein B-Säulenknoten 1' angeordnet.
Der B-Säulenknoten 1 dient
zum Anschluss weiterer tragender Bauteile, wie z. B. eines Übergangsknotens 2,
welcher sich, ausgehend vom B-Säulenknoten 1 nach
hinten in Richtung des Fahrzeugfonds erstreckt. Des weiteren weist
der B-Säulenknoten 1 eine
in 1 nicht näher dargestellte
Aufnahme 101 (3) für einen
Schweller 4 auf, der sich nach vorne in Richtung zu einer nicht
dargestellten A-Säule erstreckt,
sowie eine Einstecköffnung 100 für eine in 1 nicht dargestellte B-Säule 7 (3). Durch die Einstecköffnung 100 und
die Aufnahme 101 können
die B-Säule 7 und
der Schweller 4 erleichtert mit dem B-Säulenknoten 1 verbunden
werden. Der B-Säulenknoten 1 ist
ein komplexes Bauteil, welches aus einem Knotengrundkörper 10 und
einem mit diesem einstückig
verbundenen Querträger 11 besteht.
Wie zu erkennen ist, erstreckt sich der Querträger 11 vom Knotengrundkörper 10 bis
zu einem Mitteltunnel 12, der in ein vorderes Bodenblech 5 eingeformt
ist. Der Mitteltunnel 12 verläuft im wesentlichen entlang
der Längsachse L.
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Ein
hinterer Bodenbereich des Personenkraftwagens wird durch ein erstes
hinteres Bodenblech 6a und ein sich daran anschließendes zweites hinteres
Bodenblech 6b gebildet, wobei die beiden Bodenbleche 6a und 6b alternativ
dazu einstückig ausgebildet
sein können.
Das erste hintere Bodenblech 6a ist im Querschnitt senkrecht
zur Längsachse L
gesehen im wesentlichen wannenförmig
ausgebildet (aus der Zeichnung nicht ersichtlich) und mit dem Übergangsknoten 2 und
auch mit dem Querträger 11 verschweißt.
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Das
dem B-Säulenknoten 1 abgewandte Ende
des Übergangsknotens 2,
dient zur Befestigung eines hinteren Längsträgers 3. Der hintere Längsträger 3 dient
wiederum zur Befestigung des zweiten hinteren Bodenblechs 6b.
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2 zeigt, dass der Querträger 11 einen nach
unten geöffneten
U-förmigen
Querschnitt aufweist. Der im Bereich des vorderen Bodenblechs 5 liegende
U-Schenkel weist an seinem Ende eine in etwa 90° nach außen abgewinkelte Wandung 112 auf,
die sich im wesentlichen über
die gesamte Länge des
Querträgers 11 erstreckt
und über
die der Querträger 11 erleichtert
mit dem vorderen Bodenblech 5 verschweißt ist. Der hintere U-Schenkel des Querträgers 11 weist
laschenförmige
Abwinklungen 113 auf, die zur Befestigung von Anbauteilen,
wie Wärmeabschirmblechen
oder ähnlichen
Teilen, am Querträgers 11 dienen
können.
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Der Übergangsknoten 2 ist
mit dem Querträger 11 und
auch mit dem Knotengrundkörper 10 verschweißt. An den
Befestigungsstellen kann zwecks Versteifung die Wandung des Querträgers 11 mit länglichen,
im Querschnitt rechteckigen bzw. trapezförmigen Ausbuchtungen 111 versehen
sein. Die Ausbuchtungen 111 befinden sich also in der dem Übergangsknoten 2 zugewandten
vertikalen Wandung des Querträgers 11 und
sind in ihrer Längsrichtung
vertikal ausgerichtet. Zur weiteren Steifigkeitserhöhung können im Bereich
der Ausbuchtungen 111 zwischen den vertikalen Wandungen
des Querträgers 11 quer
zu diesen angeordnete Stützwandungen 110 vorgesehen
sein (gestrichelt angedeutet).
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Der Übergangsknoten 2 kann
einen sich im wesentlichen in Richtung des B-Säulenknotens 1 erweiternden,
nach oben geöffneten
U-förmigen
Querschnitt aufweisen, der zur Versteifung mit sich im wesentlichen
rechtwinklig kreuzenden Versteifungsrippen 20 versehen
ist.
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1 lässt des Weiteren erkennen,
dass der Querträger 11 in
etwa senkrecht zum entlang der Längsachse
L verlaufenden Mitteltunnel 12 angeordnet ist und sich
direkt am Mitteltunnel 12 abstützt, was anhand von 3 noch erläutert werden
wird. Somit wird eine besonders gute Weiterleitung einer seitlich
auf den Knotengrundkörper 10 wirkenden Kraft
F erreicht, welche beispielsweise bei einem seitlichen Auffahrunfall
erzeugt werden kann, und damit ein gutes Crashverhalten erzielt.
Im Bereich des B-Säulenknotens 1 ist
also eine hohe Stabilität,
insbesondere quer zur Längsachse
L des Fahrzeugs, gegeben. Aufgrund der bereits erwähnten Symmetrie zur
Längsachse
L bilden die B-Säulenknoten 1, 1' mit dem Querträger 11 und
dem Mitteltunnel 12 in der Draufsicht eine T-förmige Anordnung.
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3 zeigt den einstückig aus
dem Knotengrundkörper 10 und
dem Querträger 11 gebildeten B-Säulenknoten 1.
Dieser – und
auch der Übergangsknoten 2 – sind im
Druckgussverfahren aus Aluminium (alternativ Magnesium) hergestellt,
da dieses Verfahren die Herstellung komplizierter Geometrien bei
hoher Genauigkeit erlaubt, und bildet eine sehr stabile Baueinheit,
die hervorragend zur Weiterleitung einer seitlichen Aufprallkraft
in Richtung auf den Mitteltunnel 12 geeignet ist.
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Wie
ersichtlich, weist der Mitteltunnel 12 im Querschnitt im
wesentlichen die Form eines nach unten geöffneten Rechtecks mit den Seitenwandungen 120 und
einer oberen Wandung 121 auf. Der Mitteltunnel 12 ist,
wie bereits erwähnt,
in das vordere Bodenblech 5 eingeformt, wobei die Seitenwandungen 120 in
etwa senkrecht nach oben aus dem vorderen Bodenblech herausragen.
Die abgewinkelte Wandung 112 des Querträgers 11 geht im Bereich
der Seitenwandung 120 in eine vertikal verlaufende Wandung 116 über, welche
sich gegen die Seitenwandung 120 abstützt. Der Querträger 11 weist
eine obere Wandung 115 auf, welche sich im Bereich des
Mitteltunnels 12 zu einer Auflageplatte 114 verlängert, die
mit der oberen Wandung 121 verbunden ist. Alternativ ist
die Auflageplatte 114 überlappend
mit einer in 1 dargestellten Auflageplatte
des entsprechenden Querträgers
des anderen B-Säulenknotens 1' verbunden.
Der Querträger 11 stützt sich
somit auch mit der gesamten Stirnfläche seines Querschnitts gegen
die Seitenwandung 120 des Mitteltunnels 12 ab.
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Die
B-Säule 7 ist
in 3 gestrichelt angedeutet
und ist von oben in die Einstecköffnung 100 des
Knotengrundkörpers 10 eingesteckt.
Auch ist die Aufnahme 101 für den in 3 nicht dargestellten Schweller 4 zu
erkennen. Der Knotengrundkörper 10 weist
des Weiteren einen eingeformten Türanschlag 102 auf.
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Der
hintere Längsträger 3 ist
vergleichsweise einfach in der Form gehalten und weist im Querschnitt
im wesentlichen die Form eines nach oben geöffneten U auf mit an dessen
Seitenwänden
nach außen
abgewinkelten Wandungen 30. Ebenso weist der Übergangsknoten 2 senkrecht
nach außen
abgewinkelte Wandungen 21 auf. Die Wandungen 21 und 30 dienen
einer Montageerleichterung bei der Anordnung weiterer Bauteile,
insbesondere der Bodenbleche 6a und 6b.
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Aus 3 ist ferner ein Lenker 8 ersichtlich. Der
Lenker 8 ist mit in den Übergangsknoten 2 eingeformten
(nicht sichtbaren) Verstärkungen
verbunden und dient zur Achsanbindung. Durch die Einformung von
Verstärkungen
in den Übergangsknoten 2 für die Achsanbindung
wird bei hoher Stabilität
des Übergangsknotens 2 eine
weitere Reduzierung von Bauteilen erreicht, da gesonderte Verstärkungsteile
für den
Lenker entfallen können.
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Es
ist denkbar, auch den Übergangsknoten 2 mit
dem B-Säulenknoten 1 einstückig zu
verbinden. Es entsteht dann zwar ein sehr komplexes Bauteil, das
jedoch mit dem bereits erwähnten
Druckgussverfahren vergleichsweise einfach und zuverlässig herstellbar
ist. Diese einstückige
Verbindung würde
zu einer weiteren Bauteilreduzierung führen und dem Bereich um den
B-Säulenknoten 1 noch
mehr Stabilität
verleihen. Die anderen notwendigen Bauteile, wie die hinteren Längsträger 3 bzw.
die Schweller 4 können
auch in diesem Fall als Bauteile mit einfacher Geometrie und damit
als Einzelteile fertigungstechnisch sehr kostengünstig gehalten werden.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass in 3 nicht
alle die in 1 schematisch
gezeichneten Bauteile dargestellt sind. Die in 3 dargestellte komplexe Form des B-Säulenknotens 1 und
des Übergangsknotens 2 kann
selbstverständlich
je nach Fahrzeugtyp den gegebenen Fertigungs- bzw. Montagebedingungen
angepasst sein. Auch kann die durch die B-Säulenknoten 1, 1' mit dem Mitteltunnel 12 gebildete
T-Form kreuzförmig
ausgebildet sein, wenn der Mitteltunnel 12 weiter in das
Hintere des Personenkraftwagens geführt sein sollte.
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- 1
- B-Säulenknoten
- 2
- Übergangsknoten
- 3
- Längsträger
- 4
- Schweller
- 5
- Bodenblech
- 6a
- Bodenblech
- 6b
- Bodenblech
- 7
- B-Säule
- 8
- Lenker
- 10
- Knotengrundkörper
- 11
- Querträger
- 12
- Mitteltunnel
- 20
- Versteifungsrippen
- 21
- Wandung
- 30
- Wandung
- 100
- Einstecköffnung
- 101
- Aufnahme
- 102
- Türanschlag
- 110
- Stützwandung
- 111
- Ausbuchtung
- 112
- Wandung
- 113
- Abwinklung
- 114
- Auflageplatte
- 115
- Wandung
- 116
- Wandung
- 120
- Seitenwandung
- 121
- Wandung
- L
- Längsachse