DE10061848A1 - Tragstruktur einer selbsttragenden Karosserie - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tragstruktur einer selbsttragenden Karosserie mit mindestens einem aus zwei Längenabschnitten gefügten Hohlträger, dessen Längenabschnitte im Bereich einer quer zur Hohlträgerlängsachse verlaufenden Fügeebene miteinander verbunden sind, wobei die Endbereiche der Längenabschnitte einander überlappend gefügt sind. DOLLAR A Erfindungsgemäß verlaufen die einander überlappenden Endbereiche der Längenabschnitte schräg zur Mittellängsachse des Hohlträgers im Fügebereich.

Description

Die Erfindung betrifft eine Tragstruktur einer selbsttragenden Ka­ rosserie mit mindestens einem aus zwei Längenabschnitten gefüg­ ten Hohlträger gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Im Serienfahrzeugbau, beispielsweise bei der Mercedes-C-Klasse, ist es üblich, quer zur Mittellängsachse zusammengesetzte Hohl­ träger in der Tragstruktur zu verwenden, um zum Beispiel unter­ schiedliche Fahrzeuglängen bei gleicher Rohbauplattform zu rea­ lisieren. Dazu werden die Endbereiche zweier Längenabschnitte eines Hohlträgers ineinander gelegt und miteinander beispiels­ weise durch Punktschweißen verbunden, so daß die Endbereiche der Längenabschnitte überlappend gefügt sind.

Die sich aus den überlappenden Endbereichen ergebende Schnitt­ stelle führt im Längsverlauf des Hohlträgers zu einer Steifig­ keitsänderung. Insbesondere bei Crashbelastungen in Richtung der Mittellängsachse kann der Fügebereich durch den sich erge­ benden Steifigkeitssprung weniger Energie absorbieren.

Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Tragstruktur einer selbst­ tragenden Karosserie zu entwickeln, bei der die Anbindungsin­ tensität zwischen zwei Längenabschnitten eines Hohlträgers ver­ bessert wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patent­ anspruchs 1 gelöst.

Mit der schräg zur Mittellängsachse des Hohlträgers verlaufen­ den Fügeebene wird erreicht, daß sich der Fügebereich über ei­ nen größeren Hohlträgerlängsabschnitt erstreckt. Die Steifig­ keitsänderung, die durch die Überlappung und Verbindung der Endbereiche entsteht, verteilt sich dementsprechend über den Hohlträgerlängsabschnitt, in dem die Fügeebene verläuft. Der durch die größere Anbindungslänge verringerte Steifigkeits­ sprung zwischen den beiden Längenabschnitten bewirkt zudem ein besseres Verhalten des Hohlträgers bei Schwingungsbelastungen, da jeder einzelne Verbindungspunkt entsprechend weniger bela­ stet wird.

Insbesondere bei Längsträgern, deren Fügebereich sich in einer Knautschzone der Karosserie befindet, ist trotz der Verdoppelung der Blechdicken im Fügebereich ein Auffalten des Hohlträgers in einer parallel zur Mittellängsachse wirkenden Belastungsrich­ tung möglich. Die Längenabschnitte können entsprechend dimen­ sioniert werden.

In Abhängigkeit der Anordnung des Hohlträgers kann die Fügeebe­ ne je nach gewünschter Befestigungsintensität um etwa 15°-75° bezüglich der Mittelachse des Längsträgers im Fügebereich ge­ neigt sein.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Längs­ träger im Bodenbereich eines Kraftwagenhecks angeordnet, um un­ terschiedliche Fahrzeuglängen bei gleicher Rohbauplattform her­ stellen zu können. Die Fügeebene ist von hinten oben nach vorne unten ausgerichtet, so daß im Falle eines Heckaufpralls ein ge­ zieltes Deformieren erreicht wird.

Für die Überlappung der Endbereiche der Längenabschnitte ist einer der Endbereiche unter Anpassung an den Querschnitt des anderen Endbereichs aufgeweitet. Alternativ ist es auch möglich, einen der Endbereiche unter Anpassung an den Hohlquerschnitt des anderen Endbereichs zu verjüngen.

Als besonders kostengünstige Fügetechnik kann Punktschweißen eingesetzt werden, wobei die Endbereiche der Längenabschnitte mit einer Doppelpunktschweißreihe miteinander verbunden werden können.

Für die Ausbildung eines zweischaligen, geschlossenen Hohlpro­ filträgers weisen die Längenabschnitte des Hohlträgers einen einseitig offenen, u-förmigen Querschnitt auf. Längenabschnitte mit L-förmigem Querschnitt können in gleicher Art und Weise miteinander verbunden werden.

Nach dem Fügen der schräg verlaufenden Endbereiche der Längen­ abschnitte wird die offene Seite mit einem durchgängigen Schließblech an den Flanschen des Hohlprofils verschweißt.

Bei Hohlträgern, die beispielsweise durch Hydroumformen herge­ stellt sind, weisen die Längenabschnitte ein umlaufend ge­ schlossenes Hohlprofil auf, so daß die Endbereiche der Längen­ abschnitte ineinander gesteckt und beispielsweise durch eine umlaufende Schweißnaht miteinander verbunden werden können.

Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden nach­ folgend anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Übersichtsdarstellung eines Kraftwagenhecks in ei­ ner Ansicht schräg von oben,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie II-II in Fig. 1 sowie Fig. 3 eine Einzeldarstellung des zusammengesetzten Längsträ­ gers in einer Ansicht schräg von der Seite.

In Fig. 1 ist die Tragstruktur 1 eines Kraftwagenhecks 2 einer Kraftwagenkarosserie dargestellt. Die Tragstruktur 1 umfaßt im wesentlichen zwei bezüglich der Längs-Mittel-Ebene 3 spiegel­ symmetrisch angeordnete, hintere Längsträger 4 und 5, die über einen hinteren Querträger 6 und einen Stoßfänger 7 miteinander verbunden sind und zur Knautschzone im Heckbereich des Kraftwa­ gens gehören.

Seitlich werden die hinteren Längsträger 4 und 5 von Radhäusern 8 und 9 der nicht dargestellten Hinterräder begrenzt und er­ strecken sich nach vorn weiter bis zur C-Säule. Nach unten sind die Längsträger 4 und 5 an ein Bodenblech 10 angeschlossen.

Jeder der Längsträger 4 und 5 ist der Länge nach aus einem Hohlträger 11 bzw. 12 und aus einem Schließblech 13 bzw. 14 so zusammengesetzt, daß ein geschlossener Hohlprofilquerschnitt gebildet ist.

Wie aus der Schnittdarstellung in Fig. 2 hervorgeht, ist der als Innenschale ausgebildete Hohlträger 12 des hinteren Längs­ trägers 5 aus jeweils zwei Längenabschnitten 15 und 16 entlang einer schräg zur Mittellängsachse 17 des Hohlträgers 12 verlau­ fenden Fügeebene 18 zusammengesetzt. Äquivalent dazu ist der Hohlträger 11 des Längsträgers 4 aufgebaut.

Anhand der Einzeldarstellung in Fig. 3 soll im folgenden der Aufbau und die Funktionsweise des Hohlträgers 12 näher erläu­ tert werden. Aufgrund der Spiegelsymmetrie lassen sich die Aus­ führungen auf den Hohlträger 11 des hinteren Längsträgers 4 übertragen.

Für die etwa um 45° geneigte Fügeebene 18 sind an den, einen einseitig offenen, u-förmigen Querschnitt aufweisenden Längenab­ schnitten 15 und 16 jeweils schräg zur Mittellängsachse 17 ver­ laufende Endbereiche 19 und 20 vorgesehen. Um Längenabschnitte 15 und 16 miteinander durch Punktschweißen verbinden zu können, ist der sich verjüngende Querschnitt des Endbereichs 19 an den Hohlquerschnitt des Endbereichs 20 angepaßt, so daß der Endbe­ reich 20 bis zu einem Absatz 21 auf den Endbereich 19 aufge­ schoben werden kann. Damit läßt sich in einfacher Weise ein To­ leranzausgleich in Längsrichtung des Hohlträgers 12 durchfüh­ ren.

Nach dem Verbinden der Längenabschnitte 15 und 16 wird das Schließblech 14 mit den an den Längsseiten des Hohlträgers 12 angeformten Flanschen 22 und 23 durch Punktschweißen verbunden, so daß sich ein geschlossener Hohlquerschnitt des Längsträgers 5 ergibt. Der Längsträger 5 kann in bekannter Art mit Sollbie­ gestellen versehen sein, um im Falle eines Heckaufpralls Ener­ gie zu absorbieren.

Mit der schräg zur Mittellängsachse 17 des Hohlträgers 12 ver­ laufenden Fügeebene 18 wird die Anbindungslänge zwischen den Längenabschnitten 15 und 16 verlängert und somit die Anbin­ dungsintensität. Bei in Richtung der Mittellängsachse 17 wir­ kenden Belastungskräften, beispielsweise bei einem Heckauf­ prall, verteilt sich die Kraft in der geneigten Fügeebene, so daß eine gleichmäßig Lastverteilung auf die Schnittstelle er­ zielt wird, als bei einer senkrecht zur Mittellängsachse 17 verlaufenden Fügeebene. Mit der Verlängerung der Anbindungslän­ ge läßt sich zudem ein Ausknicken des Längsträgers im Bereich der Fügeebene verzögern bzw. durch die Neigung der Fügeebene von hinten oben nach vorne unten stabilisieren.

Claims (9)

1. Tragstruktur einer selbsttragenden Karosserie mit mindestens einem aus zwei Längenabschnitten gefügten Hohlträger, dessen Längenabschnitte im Bereich einer quer zur Hohlträgerlängs­ achse verlaufenden Fügeebene miteinander verbunden sind, wo­ bei die Endbereiche der Längenabschnitte einander überlap­ pend gefügt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die einander überlappenden Endbereiche (19, 20) der Län­ genabschnitte (15, 16) schräg zur Mittellängsachse (17) des Hohlträgers (12) im Fügebereich verlaufen.

2. Tragstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlträger (11, 12) eine Teilschale eines aus mehre­ ren Teilschalen zusammengesetzten Längsträgers (4, 5) ist, bei dem die Fügeebene (18) in einem zu einer Knautschzone der Karosserie gehörenden Längenbereich angeordnet ist.

3. Tragstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fügeebene (18) unter einem Winkel zwischen 15° und 75° geneigt zur Mittellängsachse (17) des Hohlträgers (12) im Bereich der Fügeebene (18) verläuft.

4. Tragstruktur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsträger (4, 5) im Bodenbereich des Kraftwagen­ hecks (2) angeordnet ist, wobei die Fügeebene (18) von hin­ ten oben nach vorn unten geneigt verläuft.

5. Tragstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Endbereiche (19) unter Anpassung an den Hohl­ querschnitt des anderen Endbereichs (20) verjüngt ist.

6. Tragstruktur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Endbereiche (19, 20) der Längenabschnitte (15, 16) durch Punktschweißen miteinander verbunden sind.

7. Tragstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenabschnitte (15, 16) des Hohlträgers (12) einen einseitig offenen, u-förmigen Querschnitt aufweisen.

8. Tragstruktur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die offene Seite der zum Hohlträger (12) verbundenen Längenabschnitte (15, 16) mit einem Schließblech (14) ge­ schlossen ist.

9. Tragstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenabschnitte (15, 16) des Hohlträgers (12) einen umlaufend geschlossenen Hohlprofilquerschnitt aufweisen.