DE4323178A1 - Load-bearing vehicle-body part which is made of aluminium and is formed as a casting - Google Patents

Abstract

The invention relates to a load-bearing vehicle-body part which is made of aluminium and is formed as a casting, for carrying out load-bearing functions and for absorbing forces which have been introduced. In order to save weight the body part has a solid framework which is made of aluminium and is formed as a diecasting, which framework, in the region of its load-bearing portions, its portions for attachments on, or attachments to, other body parts, and its portions concerned with the introduction of force, is either formed as a grid part with open areas or as a ribbed shell structure which is interrupted at least in the outer regions. The framework has a covering made of aluminium sheet(s), which covering partly has a load-bearing function too, is mounted on the outside of the framework and is welded and/or bonded to the framework, said aluminium sheet being a uniform, deep-drawn aluminium sheet which lies against the framework following its contours.

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.The invention relates to a cast part designed as a load-bearing part Body part made of aluminum according to the preamble of the An Proverb 1 as it is based on the generic EP 454 942 A1 emerges as known.

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.The generic EP 454 942 A1 is based on one Body frame made of aluminum components. The aluminum components can functionally in two groups, namely in node components and in hollow profile parts that connect the node components with each other connect, be divided. The hollow profile parts are as Extruded profiles and the node components as castings forms. To act on a body during operation To be able to absorb forces is in the range of such force introductions i.a. cast node components of large material thickness arranged, their wall thickness according to that of them force to be absorbed or the smallest wall to be cast strength is dimensioned. Furthermore are made of aluminum cast body parts also in the area of self-supporting Ka Rosseries used that have a supporting function. A Such a body part is, for example, that on the body floor centrally located drive tunnel between the front Bulkhead and the rear cross member. Despite that with associated weight saving compared to the previous practice Lichen, made of sheet steel, must  The weight of an environmental and economic reasons Motor vehicle body can be further reduced.

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.Another body frame, the one with hollow profiles and kno is constructed from DE 33 46 986 A1 knows, in which case the node components as Leichtme tall forgings are formed.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, gattungsgemäß zugrundegelegte tragende Karosserieteile aus Aluminium dahingehend weiterzu­ entwickeln, daß sie ein möglichst geringer Gewicht aufweisen.The object of the invention is based on the generic type load-bearing body parts made of aluminum develop that they have the lowest possible weight.

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.The task is according to the invention with the body part characterizing features of claim 1 solved. The invent training according to a load-bearing body part Die-cast aluminum allows for the total ge important weight-reduced manufacturing, some body parts are even cheaper to manufacture. Although the Wall thickness of the die-cast framework compared to an as normal or injection molded or a light alloy The body part is larger due to production reasons Weight saving possible because the wall thickness of the (be) planking aluminum sheet (s) due to an extensive ent binding of these aluminum sheets of load-bearing functions a minimum can be reduced. Furthermore, the constructive Effort for a structure and planking (s) according to the invention Aluminum sheet (s) formed body part opposite radio tionally comparable body parts made from each other welded steel sheets are made or the one piece are cast from aluminum, less. Furthermore, it is Design of the molds of the framework compared to the mold for a comparable, fully cast body part Aluminum, generally simpler and also cheaper.

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 zeigtFurther useful embodiments of the invention are the Un removable claims. Otherwise, the invention is based on of embodiments shown in the drawings in following explained. It shows

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Gerippes eines bodenseitigen Längsmittelträgers einer Kfz-Karosserie, Fig. 1 is a perspective view of a skeleton of a floor-side central longitudinal carrier of a motor vehicle body,

Fig. 2 das Gerippe nach Fig. 1 mit außenseitig angeordnetem, tiefgezogenem Aluminiumblech, Fig. 2 shows the structure according to Fig. 1 with the outside arranged, deep drawn aluminum sheet,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Gerippes einer einseitig angeordneten Querträger-Aufnahme einer Hin­ terachse einer Kfz-Karosserie und Fig. 3 is a perspective view of a skeleton of a one-sided arranged cross member receiving a rear axle of a motor vehicle body and

Fig. 4 das Gerippe nach Fig. 3 mit außenseitig angeordnetem, tiefgezogenem Aluminiumblech. Fig. 4 shows the frame according to Fig. 3 with deep-drawn aluminum sheet arranged on the outside.

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.In Fig. 1, a skeleton of a longitudinal center beam 14 , or a so-called tunnel, is shown in perspective for a motor vehicle body, which is arranged on the bottom of the body between the front bulkhead and rear seat-side cross member. The skeleton made of die-cast aluminum is designed in this case as a grid part 11 with open fields 12 , struts 15 of the grid part 11 in the area of the load-bearing parts, the parts for attachments to or attachments with other body parts and the parts of force applications in the grid part 11 are arranged. Through this design of the grating part 11 , the grating part 11 mainly takes over the supporting function of the longitudinal center beam.

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.As shown in Fig. 2, the grid part 11 is externally clad with a thin, in particular deep-drawn aluminum sheet 13 or clad which conforms conformed to the grid part 11. So that the thin aluminum sheet 13 is permanently arranged on the grid part 11 , it is welded and / or glued to the grid part 11 . Due to this permanent connection of the two, the longitudinal center beam 14 forming parts, it is possible that the aluminum sheet 13 , despite its narrow wall thickness, the longitudinal center beam 14 acts stabilized and can also transmit forces to a certain extent. Here, the lattice part 11 of the longitudinal center beam 14 takes on a directed force and transmits it over its struts 15 over a large area and specifically to the aluminum sheet 13 . The stressing forces can be caused, for example, by bends, torsions and / or an accident. So that the aluminum sheet 13 is not overwhelmed by this stress, the struts 15 of the grid part 11 are arranged, inter alia, that the aluminum sheet 13 connected to them is simultaneously stabilized from reaching.

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.The weight saving of such a longitudinal center beam 14 compared to a made of steel, comparable longitudinal center beam 14 is approximately 58%. A longitudinal center girder designed as a one-piece die-cast part has a weight saving of only approx. 14% compared to the longitudinal center girder made of steel and a longitudinal center girder made entirely of aluminum sheets approx. 51%, in which case the aluminum sheets have twice the wall thickness of corresponding steel sheets for reasons of stability. In this case, the proposed variant is clearly to be preferred.

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.In Fig. 3 is a skeleton of a cross-carrier supporting the motor vehicle body is shown in perspective a rear axle 24 a, a rear axle having at each end portion of such a cross-carrier supporting 24. The framework made as a die-cast part made of aluminum has a ribbed and at least externally interrupted shell construction 21 for carrying out carrying functions and for absorbing introduced forces. The ribs 25 of the shell construction 21 are arranged in the area of the load-bearing parts, the parts for attachments to or fastenings with other body parts and the parts of force introductions into the shell construction 21 . To stiffen the shell structure 21 , at least some of the end regions of the ribs are rigidly connected to one another by half-shells 22 , the half-shells advantageously being cast together with the ribs 25 to form the shell structure 21 . This design of the shell construction 21 takes over the shell construction 21 , as in the previous embodiment, the grid part 11 , mainly the supporting function of the cross member receptacle 24th Furthermore, the shell construction 21 also expediently includes the axle receptacle 26 and the spring plate 27 of the cross member receptacle 24 , as a result of which only a small number of individual parts are required for the production of the cross member receptacle 24 .

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.As shown in Fig. 4, the shell structure 21 having a shell construction 21 on the outside be coated and partially shear lag, deep drawn thin aluminum sheet 23 is covered, which conforms conformed to the shell structure 21 and is welded to the shell structure 21 and / or glued. The half-shells 22 and ribs 25 are arranged, inter alia, in such a way that the aluminum sheet 23 connected to them is simultaneously sufficiently stabilized, despite its small wall thickness.

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.Each of the shells 21 arranged on both sides of a rear axle of a motor vehicle witnesses the cross member receptacles 24 takes over from the integrated in the shell construction 21 axle receptacle 26 and the co-molded spring plate 27 forces introduced. Due to its shape, the ribs 25 and the half-shells 22 cast together with the ribs 25 , the cross member receptacle 21 is able to transfer the forces introduced to the deep-drawn aluminum sheet 23, which is reduced in terms of the material thickness compared to previous aluminum sheets, over a large area and in a targeted manner.

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.The weight saving of such a cross member receptacle 24 is approximately 39% compared to a comparable cross member receptacle made of steel. A designed as a one-piece die-cast cross member receptacle of a rear axle has a Ge weight saving of approx. 34% compared to the steel cross member receptacle and a cross member receptacle made of thick aluminum sheets only approx. 15%, in which case the Aluminum sheets are designed for stability reasons with ge compared to the steel sheets of a steel cross member mount with double wall thickness. In this case too, the exemplary embodiment according to the invention has the greatest weight savings, which is why it is also the cheapest solution here.

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,

1. Designed as a cast part, supporting body part made of aluminum, for exercising carrying functions and for absorbing introduced forces, which body part is permanently connected to aluminum sheets, characterized in that
that the body part has a solid, die-cast aluminum skeleton, which skeletons in the area of its load-bearing parts, its parts for attachments to or attachments with other body parts and its portions of force application

• - As a grid part ( 11 ) with open fields ( 12 ) or
• - Is designed as a ribbed and interrupted at least in the outer shell construction ( 21 ),

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.that the skeleton has a covering covering the skeleton, partially with load-bearing and externally applied to the skeleton covering made of aluminum sheet (s) ( 13 , 23 ), such an aluminum sheet ( 13 , 23 ) being a uniform, deep-drawn aluminum sheet ( 13 , 23 ) that conforms to the skeleton and is
that the framework and the or the planking aluminum sheets ( 13 , 23 ) are welded and / or glued together. 2. Karosserieteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Karosserieteil eine Querträger-Aufnahme (14) einer Hinterachse einer Karosserie, insbesondere einer Karosserie eines Personenkraftwagens ist.2. Body part according to claim 1, characterized in that the body part is a cross member receptacle ( 14 ) of a rear axle of a body, in particular a body of a passenger car. 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.3. Body part according to claim 1, characterized in that the body part is a he at the bottom of the body between the front bulkhead and rear seat cross member he stretching, tunnel-like longitudinal center beam ( 24 ).