DE19829832A1 - Karosseriestruktur für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Bei einer Längs-, Quer- und/oder Säulen-Träger aufweisenden Karosseriestruktur ist mindestens ein aus Hohlprofilen gebildeter Träger im Innern durch ein Verstärkungselement versteift, das aus einem zumindest abschnittsweise der Form des Trägers über dessen Querschnitt zumindest im wesentlichen entsprechenden Hohlkörper aus zwei miteinander und mit dem Träger verbundenen Versteifungsschalen, die bevorzugt im Druckgußverfahren aus Leichtmetall hergestellt sind, besteht. Eine derart ausgeführte Karosseriestruktur weist bei geringem zusätzlichen Gewicht ein hohe Steifigkeit auf, und insbesondere eine so gestaltete B-Säule gewährleistet einen zuverlässigen Insassenschutz bei einem Seitenaufprall.

Description

Die Erfindung betrifft eine Karosseriestruktur für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einem aus Hohlprofilen gebildeten Träger, der aus Halbschalen zusammengesetzt und durch mindestens ein im Innern des Hohlprofils vorgesehenes Verstärkungselement versteift ist.

Die Karosseriestruktur von Kraftfahrzeugen besteht im allgemeinen aus Längsträgern, Querträgern und Säulenträgern, die aus zwei miteinander verbundenen, einen geschlossenen Querschnitt bestimmenden Blech-Halbschalen und gegebenenfalls zwischen diesen Blech-Halbschalen angeordneten Verstärkungsmitteln aus Blech oder Blechprofilen gebildet sind. Neben der Erhöhung der Stabilität der Karosseriestruktur dienen derart ausgeführte Träger auch der Verbesserung des seitlichen Aufprallschutzes. Beispielsweise sind gemäß der DE 31 03 580 A1 und der US 44 62 633 zur Verbesserung des Insassenschutzes bei Seitenaufprall-Unfällen quer zu den die Türschweller bildenden Längsträgern ausgerichtete Verstärkungsplatten oder Profilteile vorgesehen, die ihrerseits mit einem dem Türschweller benachbarten Bodenblech verbunden sind. Aus der EP 0 037 587 A1 ist es darüber hinaus bekannt, als Verstärkungsmittel für den Türschweller sogenannte Schottbleche einzusetzen, die jedoch, ähnlich dem in der DE 31 03 580 A1 unterbreiteten Vorschlag, nur eine punktuelle Versteifung bewirken, die höchsten Sicherheitsanforderungen bei einem Seitenaufprall nicht gerecht wird.

Schließlich beschreibt die DE 195 28 874 A1 eine Karosseriestruktur für Kraftfahrzeuge mit als zweiteilige Hohlprofilträger ausgebildeten Trägerelementen, bei der im Innern des Hohlprofilträgers eine zur Kraftübertragung von der Außenseite zur Innenseite des Fahrzeugs vorgesehene Profilanordnung mit einem flächig gestalteten Krafteinleitungsblech ausgebildet ist, die an einer von den Trägerelementen entfernten Tragstruktur abstützbar ist. Diese mehrteilige Profilanordnung ist jedoch vergleichweise kompliziert ausgeführt und nur mit erheblichem Fertigungs- und Montageaufwand herstellbar.

Beim Schutz der Fahrzeuginsassen gegen Aufprallkräfte von der Seite kommt der mit den Längsträgern im Bodenbereich und im Dachbereich verbundenen B-Säule, die im allgemeinen neben dem Fahrer- und dem Beifahrersitz angeordnet ist und bei einer Verformung infolge eines Seitenaufpralls in erheblichem Maße die Verletzungsgefahr beeinflußt, besondere Bedeutung zu. Bei einer unter diesem Aspekt speziell auf die B-Säule bezogenen Ausbildung der Karosseriestruktur gemäß der DE 195 31 982 A1 ist die B-Säule auch mit einer Versteifung versehen, die jedoch nicht ursächlich zur Vermeidung des Durchbiegens der B-Säule bei einem Seitenaufprall dient. Vielmehr ist die B-Säule in Verbindung mit den an diesen angeschlossenen Längsträgern so ausgeführt, daß sie einen bei Krafteinwirkung nachgebenden Abschnitt aufweist und bei einem Seitenaufprall als Ganzes in den Fahrzeuginnenraum verschoben wird, um ein Durchbiegen in einem mittigen Bereich zu verhindern und dadurch die Gefahr der Verletzung der Fahrzeuginsassen zu mindern. Jedoch ist auch diese Art der Ausbildung der Karosseriestruktur unter dem Aspekt des Seitenaufprallschutzes im Bereich der B-Säule mit einem erheblichen Herstellungsaufwand verbunden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Trägerelemente der Karosserie von Kraftfahrzeugen so auszubilden, daß unter dem Blickwinkel des Aufprallschutzes mit geringem Herstellungs- und Montageaufwand eine hohe Biegesteifigkeit erzielt wird und insbesondere im Bereich der B-Säule eine hohe Sicherheit beim Seitenaufprall gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer mindestens einen Hohlprofilträger mit mindestens einem Verstärkungselement umfassenden Karosseriestruktur gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 in der Weise gelöst, daß das Verstärkungselement zumindest abschnittsweise aus einem der Form des Trägers über dessen Querschnitt zumindest im wesentlichen entsprechenden langgestreckten Hohlkörper aus zwei miteinander sowie mit dem betreffenden Träger verbundenen Versteifungsschalen besteht.

Der Grundgedanke der Erfindung liegt mit anderen Worten darin, daß Hohlprofil-Träger der Karosseriestruktur durch einen Hohlkörper verstärkt sind, der sich einerseits durch eine hohe Biegesteifigkeit und andererseits durch ein geringes Gewicht auszeichnet und der zumindest abschnittsweise über seine Länge an dem jeweiligen Träger gehalten ist. An den Enden ist das versteifende Hohlprofil darüber hinaus bevorzugt an anschließenden Quer-, Längs- oder Säulenträgern und/oder an den darin zur Versteifung befestigten Hohlprofilen abstützbar. Sind beispielsweise die B-Säulen einer Karosseriestruktur in der erfindungsgemäßen Art versteift, werden diese bei einem Seitenaufprall in Abhängigkeit von der Stärke des Aufpralls nicht oder nur in geringem Maße zum Fahrzeuginnenraum hin verbogen, so daß eine hohe Sicherheit im Fahrzeuginnenraum gewährleistet ist. Die so verstärkte Karosseriestruktur bzw. deren Träger sind zudem vergleichweise einfach herstellbar.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die den Hohlkörper bildenden Versteifungsschalen im Druckgußverfahren aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetallegierung, insbesondere aus Aluminium und/oder Magnesium und/oder deren Legierungen, gefertigt. Dadurch ist es möglich, die Versteifungsschalen zumindest abschnittsweise in einer der gegebenenfalls komplizierten Form der Träger folgenden Gestalt auszubilden. Gleichzeitig können zur gegenseitigen Verbindung der beiden Versteifungsschalen an deren aneinanderstoßenden Rändern Verbindungselemente, beispielsweise nach dem Nut-Feder-Prinzip, angeformt sein. Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit auf der Grundlage der Herstellung der Versteifungsschalen nach dem Druckgußverfahren besteht darin, daß an die Innenseiten der Versteifungsschalen verschiedene Funktionselemente, wie beispielsweise Aufnahmen für Scharniere, Türbänder, Türfeststeller, Gurtumlenkungen, Gurtführungen und Retraktoren, angeformt sind.

In weiterer Ausbildung der Erfindung sind die Versteifungsschalen durch eine Schraub-, Niet- und/ oder Klebeverbindung im Bereich ihrer ineinandergreifenden oder überlappenden Randbereiche miteinander verbunden. Diese Verbindung kann gleichzeitig dazu genutzt werden, den aus den Versteifungsschalen gebildeten Hohlkörper, beispielsweise über im Innern des Trägers angebrachte Haltewinkel, am Träger zu befestigen.

In Ausgestaltung der Erfindung können die Versteifungsschalen durch in diese integrierte Verstärkungsmittel aus hochfestem Material, beispielsweise eingegossene U-Profilabschnitte aus Stahl, zusätzlich versteift sein.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist es auch denkbar, die Hohlkörper einteilig als an einer Längsseite offene, am Träger abgestützte Versteifungsschale mit oder ohne zusätzliche Verstärkungseinlage auszubilden.

Weitere Merkmale, zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung, deren einzige Figur in einer Schnittdarstellung schematisch die B-Säule einer Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs wiedergibt, näher erläutert.

Gemäß der Zeichnung besteht der eine B-Säule 1 bildende Träger aus zwei an seitlichen Befestigungsflanschen 2a, 3a miteinander verbundenen äußeren Träger-Halbschalen 2, 3 aus Blech. In dem Verbindungsbereich zwischen den beiden Befestigungsflanschen 2a, 3a ist außerdem jeweils ein Haltewinkel 4 bzw. 5 starr befestigt. Innerhalb des durch die beiden Träger-Halbschalen 2 und 3 gebildeten Hohlraums befinden sich zwei Versteifungsschalen 6 und 7, die an ihren offenen Stirnrändern durch eine Nut-Feder-Verbindung zur Bildung eines Hohlkörpers 10 aneinandergesteckt sind und in diesem Berührungsbereich durch Schraubverbindungen 8 einerseits miteinander und zum anderen mit dem jeweils freien Schenkel der Haltewinkel 4 bzw. 5 verbunden sind. Der aus den Versteifungsschalen 6, 7 gebildete Hohlkörper 10 entspricht im Querschnitt und in seiner Längserstreckung im wesentlichen der Form der B-Säule 1. Im Inneren der Versteifungsschalen 6, 7 befinden sich jeweils zur weiteren Erhöhung ihrer Stabilität eingegossene U-Profil-Abschnitte 11 aus hochfestem Stahl.

Die Versteifungsschalen 6, 7 bestehen aus Aluminium und werden im Druckgußverfahren hergestellt. An den Innenflächen der Versteifungsschalen können Gurtführungen und Aufnahmen für Scharniere, Türbänder, Türfeststeller und dgl. (in der Zeichnung nicht dargestellt) angegossen sein. Des weiteren können die Flanschverbindungen der äußeren Träger-Halbschalen 2, 3 mit dem zwischen diesen eingeschlossenen Haltewinkel 4, 5 über eine äußere Klammer 9 abgedeckt sein. Die Enden der Hohlkörper 10 können außerdem an den an die B-Säule 1 anschließenden Längsträgern oder Querträgern bzw. den in diesen befestigten versteifenden Hohlkörpern abgestützt sein.

Bezugszeichenliste

1

Träger, B-Säule

2

a,

3

a Befestigungsflansche

2

,

3

Träger-Halbschalen

4

,

5

Haltewinkel

6

,

7

Versteifungsschalen

8

Schraubverbindung

9

Klammer

10

Hohlkörper

11

Stahl-U-Profilabschnitte

Claims (11)

1. Karosseriestruktur für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einem aus Hohlprofilen gebildeten Träger, der aus Halbschalen zusammengesetzt ist und durch mindestens ein im Innern des Hohlprofils vorgesehenes Verstärkungselement versteift ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement aus einem zumindest abschnittsweise der Form des Trägers (1) über dessen Querschnitt zumindest im wesentlichen entsprechenden langgestreckten Hohlkörper (10) aus miteinander sowie mit dem betreffenden Träger (1) verbundenen Versteifungsschalen (6, 7) besteht.

2. Karosseriestruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsschalen (6, 7) im Druckgußverfahren aus Leichtmetall oder einer Leichtmetallegierung hergestellt sind.

3. Karosseriestruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Versteifungsschalen (6, 7) zur Bildung des Hohlkörpers (10) an ihren Stirnrändern nach dem Nut-Feder-Prinzip und/oder überlappend aneinandergesteckt und in diesem Berührungsbereich miteinander verbunden sind.

4. Karosseriestruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der aus den Versteifungsschalen (6, 7) gebildete Hohlkörper (10) über Haltewinkel (4, 5) mit dem Träger (1) verbunden ist.

5. Karosseriestruktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltewinkel (4, 5) mit einem Schenkel zwischen nach außen gerichteten Befestigungsflanschen (2a, 3a) der Träger-Halbschalen (2, 3) angebracht ist, während sein zweiter Schenkel mit dem aus den Versteifungsschalen (6, 7) gebildeten Hohlkörper (10) verbunden ist.

6. Karosseriestruktur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsflansche (2a, 3a) mittels einer Klammer (9) abgedeckt sind.

7. Karosseriestruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Hohlkörpers (10) an die an den jeweiligen Träger (1) anschließenden Träger bzw. an die in diesen angebrachten versteifenden Hohlkörper (10) angeschlossen sind.

8. Karosseriestruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger eine B-Säule (1) ist, bei der vorzugsweise an die Versteifungsschalen (6, 7) Gurtführungen oder Aufnahmen für Scharniere, Türfeststeller und/oder Türbänder angeformt sind.

9. Karosseriestruktur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem als B- Säule (1) dienenden Träger die oberen und unteren Enden der aus Versteifungsschalen gebildeten Hohlkörper (10) mit weiteren Hohlkörpern im Dach- und Bodenbereich des Kraftfahrzeugs zur Bildung einer ringförmigen Versteifung verbunden sind.

10. Karosseriestruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Versteifungsschalen (6, 7) zusätzliche Verstärkungselemente aus einem hochfesten Werkstoff eingebunden sind.

11. Karosseriestruktur nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Verstärkungselemente U-Profilabschnitte aus Stahl sind.