DE4323178A1 - Als Gußteil ausgebildetes, tragendes Karosserieteil aus Aluminium - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein als Gußteil ausgebildetes, tragendes Karosserieteil aus Aluminium gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1, wie es aus der gattungsbildend zugrundegelegten EP 454 942 A1 als bekannt hervorgeht.

Die gattungsgemäß zugrundegelegte EP 454 942 A1 betrifft einen Karosserierahmen aus Aluminiumbauteilen. Die Aluminiumbauteile können funktionell in zwei Gruppen, und zwar in Knotenbauteile und in Hohlprofilteile, die die Knotenbauteile miteinander verbinden, eingeteilt werden. Die Hohlprofilteile sind als Strangpreßprofile und die Knotenbauteile als Gußteile ausge­ bildet. Um die beim Betrieb auf eine Karosserie einwirkenden Kräfte aufnehmen zu können, sind im Bereich derartiger Kraft­ einleitungen i.a. gegossene Knotenbauteile großer Material­ stärke angeordnet, deren Wandstärke entsprechend der von ihnen aufzunehmenden Kraft bzw. der geringsten zu gießenden Wand­ stärke dimensioniert wird. Des weiteren werden aus Aluminium gegossene Karosserieteile auch in Bereich selbsttragender Ka­ rosserien eingesetzt, die eine Tragfunktion aufweisen. Ein derartiges Karosserieteil ist bspw. der am Karosserieboden mittig angeordnete Antriebstunnel, der zwischen der vorderen Spritzwand und dem hinteren Querträger verläuft. Trotz der da­ mit verbundenen Gewichtseinsparung gegenüber den bisherig Üb­ lichen, aus Stahlblech gefertigten Karosserien, muß aus Umwelttechnischen und ökonomischen Gründen das Gewicht einer Kfz-Karosserie weiter verringert werden.

Ein weiterer Karosserierahmen, der mit Hohlprofilen und Kno­ tenbauteilen aufgebaut ist, ist aus der DE 33 46 986 A1 be­ kannt, wobei in diesem Fall die Knotenbauteile als Leichtme­ tall-Schmiedeteil ausgebildet sind.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, gattungsgemäß zugrundegelegte tragende Karosserieteile aus Aluminium dahingehend weiterzu­ entwickeln, daß sie ein möglichst geringer Gewicht aufweisen.

Die Aufgabe wird bei dem Karosserieteil erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die erfin­ dungsgemäße Ausbildung eines tragenden Karosserieteiles aus druckgegossenem Aluminium ermöglicht eine bzgl. des Gesamtge­ wichtes gewichtsreduzierte Fertigung, wobei einige Karosserie­ teile sogar kostengünstiger herzustellen sind. Obwohl die Wandstärke des druckgegossenen Gerippes gegenüber einem als normal- oder spritzgegossenen bzw. einem leichtmetallgeschmie­ deten Karosserieteil fertigungsbedingt größer ist, ist diese Gewichtseinsparung möglich, da die Wandstärke der (des) be­ plankenden Aluminiumbleche(s) aufgrund einer weitgehenden Ent­ bindung dieser Aluminiumbleche von tragenden Funktionen, auf ein Minimum reduziert werden kann. Ferner ist der konstruktive Aufwand für ein erfindungsgemäß aus Gerippe und beplankendem(n) Aluminiumblech(en) gebildetes Karosserieteil gegenüber funk­ tional vergleichbaren Karosserieteilen, die aus miteinander verschweißten Stahlblechen gefertigt sind oder die einstückig aus Aluminium gegossenen sind, geringer. Des weiteren ist die Gestaltung der Gußformen des Gerippes gegenüber der Gußform für ein vergleichbares, vollständig gegossenes Karosserieteil aus Aluminium, im allgemeinen einfacher und auch billiger.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind den Un­ teransprüchen entnehmbar. Im übrigen wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Gerippes eines bodenseitigen Längsmittelträgers einer Kfz-Karosserie,

Fig. 2 das Gerippe nach Fig. 1 mit außenseitig angeordnetem, tiefgezogenem Aluminiumblech,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Gerippes einer einseitig angeordneten Querträger-Aufnahme einer Hin­ terachse einer Kfz-Karosserie und

Fig. 4 das Gerippe nach Fig. 3 mit außenseitig angeordnetem, tiefgezogenem Aluminiumblech.

In Fig. 1 ist ein Gerippe eines Längsmittelträgers 14, bzw. eines sogenannten Tunnels, für eine Kraftfahrzeug-Karosserie perspektivisch dargestellt, der am Boden der Karosserie zwi­ schen vorderer Spritzwand und fondsitzseitigem Querträger an­ geordnet ist. Das als Druckgußteil aus Aluminium hergestellte Gerippe ist in diesem Fall als ein Gitterteil 11 mit offenen Feldern 12 ausgebildet, wobei Streben 15 des Gitterteiles 11 im Bereich der tragenden Partien, der Partien für Befestigungen an bzw. Befestigungen mit anderen Karosserieteilen und der Partien von Krafteinleitungen in das Gitterteil 11 angeordnet sind. Durch diese Gestaltung des Gitterteiles 11 ist übernimmt das Gitterteiles 11 hauptsächlich die tragende Funktion des Längs­ mittelträger.

Wie in Fig. 2 dargestellt, ist das Gitterteil 11 außenseitig mit einem dünnen, insbesondere tiefgezogenen Aluminiumblech 13 beplankt bzw. verkleidet, das sich konturgetreu an das Gitter­ teil 11 anschmiegt. Damit das dünne Aluminiumblech 13 dauerhaft an dem Gitterteil 11 angeordnet ist, ist es mit dem Gitterteil 11 verschweißt und/oder verklebt. Durch diese dauerhafte Ver­ bindung der beiden, den Längsmittelträger 14 bildenden Teile, ist es möglich, daß das Aluminiumblech 13, trotz seiner gerin­ gen Wandstärke, den Längsmittelträger 14 stabilisiert wirkt und auch in gewissen Umfang Kräfte weiterleiten kann. Hierbei übernimmt das Gitterteil 11 des Längsmittelträgers 14 die ein­ geleiteten Kräfte und überträgt sie über seine Streben 15 großflächig und gezielt an das Aluminiumblech 13. Die bean­ spruchenden Kräfte können bspw. durch Biegungen, Torsionen und/oder einen Unfall hervorgerufen werden. Damit das Alumini­ umblech 13 bei dieser Beanspruchung nicht überfordert wird, sind die Streben 15 des Gitterteiles 11 u. a. so angeordnet, daß das mit ihnen verbundene Aluminiumblech 13 gleichzeitig aus­ reichend stabilisiert ist.

Die Gewichtsersparnis eines derartigen Längsmittelträgers 14 gegenüber einem aus Stahl gefertigten, vergleichbaren Längs­ mittelträger 14 beträgt ca. 58%. Ein als einteiliges Druckguß­ teil ausgebildeter Längsmittelträger weist gegenüber dem aus Stahl gefertigten Längsmittelträger eine Gewichtsersparnis von lediglich ca. 14% und ein vollständig aus Aluminiumblechen ge­ fertigter Längsmittelträger ca. 51%, wobei in diesem Fall die Aluminiumbleche aus Stabilitätsgründen die doppelte Wandstärke entsprechender Stahlbleche aufweisen. In diesem Fall ist also die vorgeschlagene Variante eindeutig zu bevorzugen.

In Fig. 3 ist ein Gerippe einer Querträger-Aufnahme 24 einer Hinterachse einer Kfz-Karosserie perspektivisch dargestellt, wobei eine Hinterachse an jedem Endbereich eine derartige Querträger-Aufnahme 24 aufweist. Das als Druckgußteil aus Alu­ minium hergestellte Gerippe weist zur Ausübung von Tragefunktionen und zur Aufnahme von eingeleiteten Kräften eine verrippte und zumindest im Außenbereich unterbrochene Schalen­ konstruktion 21 auf. Die Rippen 25 der Schalenkonstruktion 21 sind im Bereich der tragenden Partien, der Partien für Befes­ tigungen an bzw. Befestigungen mit anderen Karosserieteilen und der Partien von Krafteinleitungen in die Schalenkonstruktion 21 angeordnet. Zur Versteifung der Schalenkonstruktion 21 sind zumindest einige der Endbereiche der Rippen durch Halbschalen 22 starr miteinander verbunden, wobei die Halbschalen günsti­ gerweise zusammen mit den Rippen 25 zu der Schalenkonstruktion 21 gegossen werden. Durch diese Gestaltung der Schalenkon­ struktion 21 übernimmt die Schalenkonstruktion 21, wie im vor­ herigen Ausführungsbeispiel das Gitterteil 11, hauptsächlich die tragende Funktion der Querträger-Aufnahme 24. Des weiteren umfaßt die Schalenkonstruktion 21 sinnvollerweise auch die Achsaufnahme 26 und den Federteller 27 der Querträgeraufnahme 24, wodurch nur eine geringe Anzahl von Einzelteilen für die Herstellung der Querträger-Aufnahme 24 benötigt werden.

Wie in Fig. 4 dargestellt, ist die Schalenkonstruktion 21 mit einem die Schalenkonstruktion 21 außenseitig überziehenden und teilweise mittragenden, tiefgezogen dünnen Aluminiumblech 23 verkleidet, das sich konturgetreu an die Schalenkonstruktion 21 anschmiegt und das mit der Schalenkonstruktion 21 verschweißt und/oder verklebt ist. Die Halbschalen 22 und Rippen 25 sind u. a. so angeordnet, daß das mit ihnen verbundene Aluminiumblech 23, trotz seiner geringen Wandstärke, gleichzeitig ausreichend stabilisiert ist.

Eine jede der beidseitig an einer Hinterachse eines Kraftfahr­ zeuges angeordneten Schalenkonstruktionen 21 der Querträger- Aufnahmen 24 übernimmt die von der in der Schalenkonstruktion 21 integrierten Achsaufnahme 26 und dem mitgegossenen Feder­ teller 27 eingeleiteten Kräfte. Durch ihre Formgebung, die Rippen 25 sowie die mit den Rippen 25 zusammengegossenen Halb­ schalen 22 ist die Querträger- Aufnahme 21 in der Lage, die eingeleiteten Kräfte auf das bzgl. der Materialstärke gegenüber bisherigen Aluminiumblechen reduzierte tiefgezogene Aluminium­ blech 23 großflächig und gezielt zu übertragen.

Die Gewichtsersparnis einer derartigen Querträger-Aufnahme 24 beträgt gegenüber einer aus Stahl gefertigten, vergleichbaren Querträger-Aufnahme ca. 39%. Eine als einteiliges Druckgußteil ausgebildete Querträger-Aufnahme einer Hinterachse weist ge­ genüber der aus Stahl gefertigten Querträger-Aufnahme eine Ge­ wichtsersparnis von ca. 34% auf und eine aus dicken Aluminium­ blechen gefertigte Querträger-Aufnahme nur ca. 15%, wobei in diesem Fall die Aluminiumbleche aus Stabilitätsgründen mit ge­ genüber den Stahlblechen einer stählernen Querträger-Aufnahme mit doppelter Wanddicke ausgeführt sind. Auch in diesem Fall weist das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel die größte Ge­ wichtsersparnis auf, weshalb es auch hier die günstigste Lösung darstellt.

Claims (4)

1. Als Gußteil ausgebildetes, tragendes Karosserieteil aus Aluminium, zur Ausübung von Tragefunktionen und zur Aufnahme von eingeleiteten Kräften, welches Karosserieteil dauerhaft mit Aluminiumblechen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das Karosserieteil ein massives, als Druckguß ausgebildetes Gerippe aus Aluminium aufweist, welches Gerippe im Bereich seiner tragenden Partien, seiner Partien für Befestigungen an bzw. Befestigungen mit anderen Karosserieteilen und seiner Partien von Krafteinleitungen wahlweise

• - als ein Gitterteil (11) mit offenen Feldern (12) oder
• - als eine verrippte und zumindest im Außenbereich unterbro­ chene Schalenkonstruktion (21) ausgebildet ist,

daß das Gerippe eine das Gerippe überziehende, teilweise mit­ tragende und außenseitig auf das Gerippe aufgebrachte Beplan­ kung aus Aluminiumblech(en) (13, 23) aufweist, wobei ein sol­ ches Aluminiumblech (13, 23) ein einheitliches, tiefgezogenes Aluminiumblech (13, 23) ist, das konturgetreu an das Gerippe angeschmiegt ist und
daß das Gerippe und das bzw. die beplankenden Aluminiumbleche (13, 23) miteinander verschweißt und/oder verklebt sind.

2. Karosserieteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Karosserieteil eine Querträger-Aufnahme (14) einer Hinterachse einer Karosserie, insbesondere einer Karosserie eines Personenkraftwagens ist.

3. Karosserieteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Karosserieteil ein sich am Boden der Karosserie zwi­ schen vorderer Spritzwand und fondsitzseitigem Querträger er­ streckender, tunnelartiger Längsmittelträger (24) ist.