DE19637243A1 - Träger für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Träger für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind bereits Längs- oder Motorträger für Kraftfahrzeuge bekannt, die aus Blech­ schalen zusammengesetzt sind. Als Werkstoff für derartige Schalen ist es möglich, Stahl oder ein Leichtmetall, wie beispielsweise Aluminium, zu verwenden. Die Ver­ bindung der Schalen erfolgt in der Regel durch Schweißen. Beim Schweißen von Aluminium erfolgt jedoch eine erhebliche Festigkeitsminderung des Werkstoffes und damit des gesamten Bauteils. Diese Festigkeitsminderung muß durch einen höheren Materialeinsatz und/oder durch Verstärkungsbleche ausgeglichen werden. Dadurch ergibt sich ein höheres Gewicht des Gesamtbauteiles.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Träger für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, der leicht baut und gleichzeitig die Steifigkeits- und Crash-Anforderungen erfüllt.

Diese Aufgabe wird bei einem erfindungsgemäßen Träger durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Träger ist von Vorteil, daß der Träger aus mehreren Schalen oder (Strangpreß-)Profilen oder Blechen zu einem Mehrkammerprofil zu­ sammensetzbar ist. Ferner ist bei dem erfindungsgemäßen Träger durch eine Op­ timierung der Wandstärken der einzelnen Schalen usw. eine Anpassung an die fahrzeugspezifischen Steifigkeits- und Crash-Anforderungen in einfacher Weise möglich. Durch die Anwendung von Kaltfügeverfahren, d. h. insbesondere der Verklebung der einzelnen Bauteile miteinander, wird eine gleichmäßige Festigkeit der Verbindung erreicht, ohne daß es wie bei Wärmefügeverfahren, z. B. Schwei­ ßen, zu Werkstoffänderungen und damit zu Störstellen kommen kann.

Durch die Verwendung von im Querschnitt L-förmigen Außenschalen oder Außen­ blechen, die entsprechend der Anzahl der vorgesehenen Kammern jeweils stufen­ förmige oder schräge Abschnitte aufweisen, ist die Bildung eines U-Profils möglich. Der Boden des U-Profils ist durch die Überlappung der beiden Flansche der L-för­ migen Außenschalen und die dadurch bedingte doppelte Wandstärke belastungs­ gerecht versteift. Die stufenförmigen oder schrägen Abschnitte der L-förmigen Außenschalen bewirken im zusammengesetzten Zustand eine Aufweitung des U-Profils zu seinem offenen Ende hin, so daß der Querschnitt im Prinzip trichterför­ mig ist, wobei die seitlichen Stege oder Seitenwände im Bodenbereich den ge­ ringsten Abstand und an ihren freien Enden den größten Abstand zueinander auf­ weisen. Dadurch sind Gurt-Bleche in das U-förmige Profil ohne Schwierigkeiten einführbar. Für eine optimale Verklebung ist es von Vorteil, wenn die den Quer­ schnitt des U-Profils vergrößernden Abschnitte einen konischen Querschnitt auf­ weisen, da dadurch ein Abstreifen des auf diese Abschnitte aufgetragenen Kleb­ stoffes durch die Gurt-Bleche vermieden wird. Eine Erhöhung der Steifigkeit, ins­ besondere in bezug auf das Beulverhalten, wird dadurch erreicht, daß an den seit­ lichen Enden der den Boden bildenden Flanschen der L-förmigen Außenschalen eine zusätzliche Kante angeformt ist.

Das Schließen des U-förmigen Profils erfolgt durch die Gurt-Bleche, die vorzugs­ weise einen U-förmigen Querschnitt aufweisen. Die seitlich abgewinkelten Ränder oder Flansche der Gurt-Bleche dienen zur Verbindung mit den in gleicher Weise abgewinkelten oder schrägen Abschnitten der Außenschalen. Von Vorteil ist, daß bei der erfindungsgemäßen Bauweise die Wandstärken der verschiedenen Bleche jeweils entsprechend der vorliegenden Beanspruchung variierbar sind. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Trägers weisen die das U-förmige Profil schließenden Gurt-Bleche eine höhere Wandstärke auf als die seitlichen Stege der L-förmigen Außenschalen. Dadurch ist eine Festigkeitsoptimie­ rung möglich. Zur Lagefixierung der Gurt-Bleche sind in den seitlichen Stegen und dazu passend in den Gurt-Blechen Sicken oder Vorsprünge oder dergleichen aus­ gebildet.

Zur Übertragung hoher Kräfte ist es von Vorteil, wenn ein Krafteinleitungsteil zwi­ schen dem verstärkten Boden und einem Gurt-Blech, d. h. in einem Kammerprofil mit einem geschlossenen Querschnitt, angeordnet ist. Die durch das Krafteinlei­ tungsteil auf den Boden des Trägers wirkenden Kräfte werden über den gesamten Querschnitt des Trägers übertragen. Im Vergleich zu einer Schweißkonstruktion wird somit die durch die Schweißnaht bewirkte Schwachstelle vermieden und es können bei dem erfindungsgemäßen Träger hohe Kräfte und Momente übertragen werden. Die Verklebung erfolgt durch einen hochfesten Klebstoff, vorzugsweise auf Epoxidbasis, der auswasch- und temperaturbeständig ist.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend anhand der einzigen Figur gezeigt in der ein Querschnitt eines Trägers mit zwei Kammern dargestellt ist.

Der Träger 1 weist zwei L-förmige Außenschalen 2 und 3 auf, die jeweils aus einem im wesentlichen senkrecht ausgerichteten Seitensteg oder einer Seitenwand 4 und 5 und jeweils aus einem abgewinkelt dazu verlaufenden Flansch oder Ab­ schnitt 6 und 7 bestehen, wobei die Flansche 6 und 7 in der gezeigten Ausfüh­ rungsform im wesentlichen horizontal verlaufen. Die Flansche 6 und 7 weisen an ihren seitlichen Enden 8 und 9 in der gezeigten Ausführungsform einen Längsknick bzw. eine abgewinkelte Längskante 10, 11 auf, die jeweils eine Versteifung des dazugehörigen Flansches 6, 7 bewirkt. Die beiden Flansche 6, 7 sind an ihren ge­ genüberliegenden Flächen 12, 13 zu einem Gurt oder Boden 24 miteinander ver­ klebt. Die beiden Außenschalen 2 und 3 bilden im miteinander befestigten Zustand ein nach oben hin offenes U-förmiges Profil 25.

Die Seitenstege 4 und 5 weisen querschnittserweiternde Abschnitte 14, 15 und 16, 17 auf, die jeweils in einem mittleren und in einem oberen Bereich des Profils 25 ausgebildet sind. Die Querschnittserweiterung kann stufenförmig oder wie in der gezeigten Ausführungsform stufenlos durch eine entsprechende schräge Ab­ winklung des betreffenden Abschnittes erfolgen. Ein Winkel α zwischen einem schrägen Abschnitt 14, 16; 15, 17 und einem daran angrenzenden Abschnitt 18, 19; 20, 21 liegt in einem Bereich α = 5 bis 30°. Vorzugsweise schließen sich an die querschnittserweiternden Abschnitte senkrechte Abschnitte 18, 19 und 20, 21 des jeweiligen Seitensteges 4, 5 an. Aufgrund dieser Bauweise verringert sich der Ab­ stand zwischen den oberen Enden 22, 23 der Seitenstege 4, 5 bis zu den am Bo­ den 24 des U-förmigen Profils 25 ausgebildeten Stegabschnitten 18, 20. Zur Lage­ fixierung von Gurt-Blechen 26, 27 sind in den Seitenstegen 4, 5 in Abständen Vor­ sprünge 28, 29 oder Auswölbungen 30, 31 vorgesehen. Die Gurt-Bleche 26, 27 weisen seitliche Befestigungsflansche 32, 33 bzw. 34, 35 auf. Zusätzlich sind in dem oberen Gurt-Blech 27 Auswölbungen 47, 48 ausgebildet, die bei der Montage in die Auswölbungen 30, 31 der Stege 4, 5 eingelegt werden. Durch diesen Form­ schluß ist das Gurt-Blech 27 in der vorgesehenen Lage fixiert.

Durch die konische oder schräge Ausbildung der Abschnitte 14, 15 und 16, 17 und der damit zu verbindenden Befestigungsflansche 32, 33 und 34, 35 der Gurt-Ble­ che 26, 27 wird der auf den Abschnitten 14, 15 und 16, 17 aufgetragene Klebstoff bei der Anlage der Befestigungsflansche 32, 33 und 34, 35 nicht abgestreift, son­ dern ggf. durch den Anpreßdruck auf eine größere Fläche verteilt. Alternativ oder zusätzlich kann der Klebstoff auch auf den Befestigungsflanschen 32, 33 und 34, 35 aufgetragen sein.

Durch das Verbinden der Gurt-Bleche 26, 27 mit den Seitenstegen 4, 5 entstehen im Träger 1 eine untere und eine obere Kammer 36, 37. In der oberen Kammer 37 kann beispielsweise ein Pralldämpfer angeordnet sein. In der unteren Kammer 36 ist in der gezeigten Ausführungsform zwischen dem mittleren Gurt-Blech 26 und dem Boden 24 ein Kraftübertragungsteil 38 befestigt. Das Kraftübertragungsteil 38 weist zu diesem Zweck Klebeflächen 39, 40 auf, die in der vorliegenden Ausfüh­ rungsform als ein umlaufender Flansch 41 oder als eine Ringfläche 42 ausgebildet sein können. Das Kraftübertragungsteil 38 besteht in der gezeigten Ausführungs­ form aus einem Gußteil 43 aus einem Leichtmetall, beispielsweise Aluminium, und einem Einsatz 44 aus einem hochfestem Werkstoff, beispielsweise Stahl. In ande­ ren Ausführungsformen kann das Kraftübertragungsteil 38 ein Schmiedeteil, ein Strangprofil, ein Drehteil oder dergleichen sein. In der gezeigten Ausführungsform ist in den Einsatz 44 des Kraftübertragungsteiles 38 ein Gewindebolzen 45 oder dergleichen eingeschraubt. Zu diesem Zweck ist im Boden 24 des U-förmigen Profils 25 eine Öffnung 46 ausgebildet. Der Gewindebolzen 45 kann beispiels­ weise zur Befestigung einer nicht dargestellten Vorderachse dienen.

Je nach Anforderung kann der Träger 1 lediglich eine Kammer oder eine Vielzahl von Kammern 36, 37 aufweisen. Zu diesem Zweck ist zwischen den Seitenstegen 4, 5 eine entsprechende Anzahl von Gurt-Blechen befestigt. Die Schalenbauweise des Trägers 1 eignet sich für die Verwendung von Leichtmetall- und Stahlblechen. Als Leichtmetall wird vorzugsweise Aluminium und/oder eine Aluminiumlegierung eingesetzt. Darüber hinaus ist auch die Verwendung von Magnesium und von Mag­ nesium-Legierungen möglich.

Claims (9)

1. Träger für ein Kraftfahrzeug, bestehend aus miteinander verbundenen Schalen, Blechen und/oder Strangprofilen, die einen geschlossenen Quer­ schnitt bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) zwei Außenschalen (2, 3) auf­ weist, die gegenüberliegende Seitenwände (4, 5) und einen die Seiten­ wände (4, 5) verbindenden Boden (24) des Trägers (1) bilden, daß der Bo­ den (24) aus sich überlappenden Abschnitten (6, 7) der Außenschalen (2, 3) besteht, daß die Seitenwände (4, 5) durch ein oberes Gurt-Blech (27) an ihren oberen Enden (22, 23) miteinander verbunden sind, daß mindestens ein unteres Gurt-Blech (26) gegenüber dem Boden (24) an den beiden Seitenwänden (4, 5) befestigt ist und daß die Verbindung zwischen den Außenschalen (2, 3) und den Gurt-Blechen (6, 27) durch ein Kaltfügever­ fahren erfolgt.

2. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Träger (1) bildenden Teile (2, 3, 26, 27) miteinander verklebt sind.

3. Träger nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (4, 5) in vorgegebenen Ab­ ständen zum Boden (24) querschnittserweiternde Abschnitte (14, 15; 16, 17) aufweisen und daß an diesen Abschnitten (14, 15; 16, 17) die Gurt-Ble­ che (26, 27) befestigt sind.

4. Träger nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Boden (24) und dem dazu gegenüberliegenden Gurt-Blech (26) und/oder zwischen gegenüberliegen­ den Gurt-Blechen (26, 27) mindestens ein Kraftübertragungsteil (38) einge­ klebt ist.

5. Träger nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärken der verwendeten Bleche, Schalen oder Strangprofile entsprechend den Steifigkeits- und Crash-An­ forderungen angepaßt sind.

6. Träger nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den seitlichen Enden (8, 9) der einander gegenüberliegenden Abschnitte (6, 7) der Außenschalen (2, 3) jeweils eine abgewinkelte Längskante (10, 11) ausgebildet ist.

7. Träger nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) ein Mehrkammerprofil ist.

8. Träger nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lagefixierung der Gurt-Bleche (26, 27) in den Seitenwänden (4, 5) der Außenschalen (2, 3) durchgehend oder in Ab­ ständen Vorsprünge (28, 29) oder voneinander beabstandete Auswölbun­ gen (30, 31) ausgeformt sind, daß auf den Vorsprüngen (28, 29) das dazugehörige Gurt-Blech (26) aufliegt oder daß das Gurt-Blech (27) zu den Auswölbungen (30, 31) passende Auswölbungen (47, 48) aufweist, wobei die Auswölbungen (47, 48) des Gurt-Bleches (27) bei der Montage in die entsprechenden Auswölbungen (30, 31) der Seitenwände (4, 5) einrasten.

9. Träger nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den Träger (1) bildenden Bauteile (2, 3, 26, 27) und/oder die vorhandenen Kraftübertragungsteile (38) aus Leicht­ metall hergestellt sind.