DE10139268A1

DE10139268A1 - Trägerstruktur, insbesondere für Fahrzeugkarosserien

Info

Publication number: DE10139268A1
Application number: DE2001139268
Authority: DE
Inventors: Josip Vlahovic
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2001-08-09
Filing date: 2001-08-09
Publication date: 2003-02-20

Abstract

Eine Trägerstruktur, insbesondere für Fahrzeugkarosserien, besteht aus mindestens zwei in einem Knotenbereich miteinander verbindbaren Trägern, von denen weinigstens ein erster als Hohlprofilträger ausgebildet und an mindestens einem seiner beiden freien Enden zur Bildung eines Kontens mit einer einen teilweisen Umgriff eines zweiten Trägers gewährleistenden Ausschnittsform versehen sowie mit dem zweiten Träger vermittels einer entlang seiner freien Stirnränder verlaufenden Fügeverbindung, insbesondere einer Schweißung, verbunden ist. DOLLAR A Zur Erlangung einer Aussteifung des Knotenbereiches und einer Erhöhung der Beulsteifigkeit der Struktur im Knotenbereich ist der erste als Hohlprofilträger ausgebildete Träger mit mindestens einem innenliegenden und längsverlaufenden, zwei einander gegenüberliegende Linien seines Hohlprofils miteinander verbindenden Steg ausgestattet, welcher wenigstens eine parallel zur Hohlprofilachse verlaufende Krümmung aufweist, deren Größe derart bemessen ist, dass der Steg im Bereich von dessen Anschlussende wenigstens durch eine parallel zur Ebene des Steges gerichtete Endaufweitung des Hohlprofilträgers in eine Strecklage verbringbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Trägerstruktur, insbesondere für Fahrzeugkarosserien gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine solche Trägerstruktur, bei welcher zwei Träger einer Karosserie dadurch miteinander verbunden werden, dass ein erster Träger, beispielsweise ein als Hohlprofilträger ausgebildeter Karosserielängsträger einen zweiten als Karosseriequerträger ausgebildeten Träger durchgreift, ist aus der DE-PS 24 08 548 bekannt. Eine solche gegenseitige Verbindung zweier Träger einer Trägerstruktur erfordert zusätzliche Maßnahmen, beispielsweise eine Schweißung, um die Verbindung in ihrer konstruktiv festgelegten Lage zu sichern, und sie bietet darüber hinaus noch keine Gewähr gegen eine Ausbeulung des ersten als Hohlprofilträger ausgebildeten Trägers im Bereich seines Anschlusses an den Karosseriequerträger.

Bei einer aus der DE-OS 196 30 646 bekannten Gestaltungsform einer Verbindung eines im Innenhochdruckverfahren als Hohlprofilträger hergestellten doppelwandigen Bodenbleches mit den angrenzenden, ihrerseits aus einem Hohlprofil bestehenden Karosserielängsträgern ist vorgesehen, dass an einander gegenüberliegenden Karosserielängsträgern zwischen sich einen Einschubspalt einschließende Blechstreifen angeschweißt sind, derart, dass das Bodenblech bildende Hohlprofil entlang seiner beiden Längsränder jeweils in einem an jedem der beiden einander gegenüberliegenden Karosserielängsträger ausgebildeten Einschubspalt aufgenommen ist. Diese Gestaltungsform erfordert die nachträgliche Ausstattung der Karosserielängsträger mit Anbauteilen um den Einschubspalt für den das Bodenblech bildenden Hohlträger zu erzeugen und ist damit sowohl vom Materialaufwand her als auch vom Bearbeitungsaufwand her gesehen aufwendig. Zudem fehlt bei dieser Gestaltungsform noch eine Sicherung des das Bodenblech bildenden Hohlprofils gegen ein Wandern in Längsrichtung, so dass für die Realisierung einer Festlegung des Bodenbleches in Längsrichtung ein weiterer Arbeitsgang und damit einer Erhöhung zumindest des Arbeitszeitaufwandes erforderlich ist.

Der Erfindung liegt ausgehend von diesem Stande der Technik die Aufgabe zugrunde für eine Trägerstruktur der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art eine Gestaltungsform der Verbindung zweier Träger miteinander aufzuzeigen, welche ohne zusätzliche Anbauteile zu einem in allen Richtungen stabilen Verbund der beiden Träger führt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, dass zwei miteinander zu verbindende Träger, wovon wenigstens einer durch ein Hohlprofil gebildet ist, bei Vermeidung zusätzlicher Teile in einem Knotenbereich miteinander verbunden werden. Dabei ist zum einen der Endbereich des ersten als Hohlprofilträger ausgebildeten Trägers derart aufgeweitet, dass er den zweiten Träger wenigstens teilweise umfasst und zum anderen ist innerhalb des Hohlprofilträgers wenigstens ein parallel zu seiner Längsrichtung gekrümmter Steg vorgesehen ist, der im aufgeweiteten Bereich des Hohlprofils in eine Strecklage verbracht ist. Außerdem bewirkt der sich über die Länge der Aufweitung des Hohlprofils hin erstreckende und zumindest teilweise in eine Strecklage überführte Längenabschnitt des Steges neben einer Aussteifung des aufgeweiteten Profilabschnittes auch eine Erhöhung der Beulsteifigkeit. Im Zusammenhang mit einer konischen, d. h. einer sich zu dessen freien Ende hin kontinuierlich zunehmenden Aufweitung des ersten Hohlprofilträgers ist ferner beabsichtigterweise von dessen gekrümmter Längserstreckung ausgehend eine entsprechend zunehmende Streckung des Steges vorgesehen, derart, dass der Steg des ersten Hohlprofilträgers seine größte Strecklage im Bereich seiner Anlage am zweiten Träger der Trägerstruktur erreicht.

Besonders wirksam ist diese Gestaltungsweise bei Knotenbereichen zwischen zwei Hohlprofilträgern und insbesondere dann, wenn die Stegbreite parallel zur Längsmittelebene des zweiten Hohlprofilträgers ausgerichtet ist.

Bei bestimmten, beispielsweise mehreckigen Profilquerschnittsformen des ersten Hohlprofilträgers kann es darüber hinaus vorteilhaft sein, diesen mit mehreren, beispielsweise zwei innenliegenden Stegen auszustatten. Die Gestalt der längsgerichteten Krümmung der Stege ist dabei zwar von untergeordneter Bedeutung, jedoch weisen in einer bevorzugten Gestaltungsform der oder die Stege eine wellenförmige Querschnittsform auf. Es kann aber auch jede andere geeignete Querschnittsform vorgesehen werden, vorzugsweise dann, wenn sie geeignet ist im unmittelbaren Anlagebereich des freien Endes der Endaufweitung des ersten Hohlprofilträgers am zweiten Träger eine Strecklage des Steges zu erreichen.

Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im Einzelnen erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine ausschnittsweise schaubildliche Darstellung einer Trägerstruktur im Knotenbereich einer Verbindung zwischen einem Längs- und einem Querträger,
Fig. 2 einen Schnitt durch Fig. 1 entlang der Linie II-II,
Fig. 3 eine erste gegenüber der aus der Fig. 1 ersichtlichen abgewandelte Profilquerschnittsform des ersten Hohlprofilträgers,
Fig. 4 eine zweite gegenüber der aus der Fig. 1 ersichtlichen abgewandelte Profilquerschnittsform des ersten Hohlprofilträgers,
Fig. 5 eine ausschnittsweise schaubildliche Darstellung einer anderen Ausführungsform einer Trägerstruktur im Knotenbereich einer Verbindung zwischen einem Längs- und einem Querträger und
Fig. 6 eine Seitenansicht eines zur Herstellung erster Hohlprofilträger geeigneten und mit einer Aufweitung versehenen, fortlaufenden Hohlprofils.
In der Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform eines Knotenbereiches 1 zur Verbindung eines ersten als Hohlprofilträger ausgebildeten Trägers 2 mit einem zweiten hier gleichfalls als Hohlprofilträger ausgebildeten Träger 3 einer nicht in ihrer Gesamtheit gezeigten Trägerstruktur einer Fahrzeugkarosserie dargestellt. In der gezeigten Ausführungsform sind sowohl der erste Träger 2 als auch der zweite Träger 3 der Trägerstruktur als Hohlprofilträger ausgebildet und weisen jeweils eine im Wesentlichen ovale Profilquerschnittsform auf. Der erste Hohlprofilträger 2 ist, in den Ausführungsformen nach Fig. 1, 2, 3 und 5, über seine Längserstreckung hin mit lediglich einem innenliegenden, zwei einander gegenüberliegende Linien 4 und 5 seiner Profilquerschnittsform verbindenden Steg 6 ausgestattet, wobei der Steg 6 über die Länge des Hohlprofils 2 hin in einem mittleren Bereich 7 eine sinusförmige Profilquerschnittsform aufweist. Im Bereich seines dem Knotenbereich 1 zugeordneten Endes ist der erste Hohlprofilträger 2 mit einer sich zu seinem freien Ende hin konisch erweiternden Aufweitung 8 versehen, wobei in der Umfangswandung der Erweiterung 8 zwei den Träger 3 teilweise umgreifende Zungen 9 freigeschnitten sind. Der Steg 6 ist ausgehend von seiner wellenförmigen Gestalt am Beginn 10 der Aufweitung 8 zu seinem am zweiten Träger 3 anliegenden Ende 11 hin zunehmend in eine Strecklage überführt, so dass er zumindest in der Ebene seiner Anlage an der Umfangswandung des zweiten Trägers 3 eine in der Fig. 2 durch eine Schraffierung 12 angedeutete Aussteifung der Aufweitung 8 des ersten Hohlprofilträgers 2 bildet. Hand in Hand mit der Funktion als Aussteifung bewirkt der Steg 6 auch eine Erhöhung der Beulsteifigkeit des Knotenbereiches 1. Gemäß der Darstellung in der Fig. 3 kann, beispielsweise in Verbindung mit einer kreisrunden Profilquerschnittsform des ersten Hohlprofilträgers 2b die Krümmung des Steges 6 auch in Form einer Falte 13 ausgebildet sein. In der Fig. 4 ist anhand einer rechteckigen Ausbildung einer geradzahlig mehreckigen Profilquerschnittsform des ersten Hohlprofilträgers 2c gezeigt, dass dieser auch mit zwei jeweils zwei einander gegenüberliegende Linien 4a bzw. 4b und 5a bzw. 5b seiner Profilquerschnittsform verbindenden Stegen 6a und 6b ausgestattet sein kann.
In der Fig. 5 ist ein Knotenbereich 1 zur Verbindung eines ersten als Hohlprofilträger ausgebildeten Trägers 2 mit einem als einseitig offenes Profil ausgebildeten zweiten Träger 30 veranschaulicht. Der zweite Träger 30 besitzt dabei einen U-förmigen Profilquerschnitt und bildet mit dem Profilgrund 31 seiner Querschnittsform eine Anlagefläche einerseits für die Anlage der Aufweitung 8 und andererseits für den Steg 6 des Hohlprofilträgers 2, wobei Ausbildung und Funktion sowohl der Aufweitung 8 als auch des Steges 6 des ersten Hohlprofilträgers 2 derjenigen entsprechen, die im Rahmen der Erläuterung zu Fig. 1 dargelegt worden ist.
In der Fig. 6 ist schließlich ein Vorschlag zur kostengünstigen Herstellung an beiden Enden mit einer Aufweitung 8 versehener Hohlprofilträger 2 veranschaulicht. Gemäß diesem Vorschlag wird ein mit wenigstens einem innenliegenden Steg versehenes, fortlaufendes Hohlprofil 60 in vorgegebenen Abständen "a" vermittels Innenhochdruckes zu einer in Längsrichtung des Hohlprofils 60 symmetrischen Ausbauchung 80 aufgeweitet und anschließend entlang der vertikalen Mittelebene 81 der Ausbauchung 80 getrennt, derart, dass durch entsprechendes Ablängen des mit Ausbauchungen 80 versehenen Profilmaterials aufeinanderfolgend beidendig mit einer Aufweitung 8 versehene Hohlprofilträger 2 erhalten werden.

Claims

1. Trägerstruktur, insbesondere für Fahrzeugkarosserien, bestehend aus mindestens zwei in einem Knotenbereich miteinander verbindbaren Trägern, von denen wenigstens ein erster als Hohlprofilträger ausgebildet und an mindestens einem seiner beiden freien Enden zur Bildung eines Knotens mit einer einen teilweisen Umgriff eines zweiten Trägers gewährleistenden Ausschnittsform versehen sowie mit dem zweiten Träger vermittels einer entlang seiner freien Stirnränder verlaufenden Fügeverbindung, insbesondere einer Schweißung, verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste als Hohlprofilträger (2) ausgebildete Träger mit mindestens einem innenliegenden und längsverlaufenden, zwei einander gegenüberliegende Linien (4 und 5) seines Hohlprofils miteinander verbindenden Steg (6) ausgestattet ist, welcher wenigstens eine parallel zur Hohlprofilachse verlaufende Krümmung (7) aufweist, deren Größe derart bemessen ist, dass der Steg (6) im Bereich von dessen Anschlussende wenigstens durch eine parallel zur Ebene des Steges (6) gerichtete Endaufweitung (8) des Hohlprofilträgers (2) in eine Strecklage verbringbar ist.

2. Trägerstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endaufweitung (8) des ersten Trägers (2) wenigstens in Richtung der Quererstreckung des Steges (6) und bezüglich der Profillängsmittelachse symmetrisch ausgebildet ist.

3. Trägerstruktur nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die sich in Richtung der Quererstreckung des Steges (6) erstreckende Endaufweitung (8) des ersten Hohlprofilträgers (2) eine sich zum freien Ende des Trägers (2) hin erweiternde konische Grundrissform aufweist.

4. Trägerstruktur nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Endaufweitung (8) des ersten Hohlprofilträgers (2) zumindest einem Teil der Profilhöhe des zweiten Trägers (3) entspricht und diesen wenigstens teilweise übergreifend ausgebildet ist.

5. Trägerstruktur nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass auch der zweite Träger (3) durch ein Hohlprofil gebildet ist.

6. Trägerstruktur nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hohlprofilträger (2c) mit mehreren innenliegenden, parallel zu einer Längsmittelebene des Hohlprofils verlaufenden Stegen (6a und 6b) ausgestattet ist und die Stege (6a und 6b) mit achsparallel zur Längsmittelachse des Hohlprofils (2c) verlaufenden Krümmungen (7) versehen sind.

7. Trägerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die parallel zur Hohlprofilachse verlaufende Krümmung (7) wenigstens eines der Stege (6) des ersten Hohlprofilträgers (2, 2b, 2c) wellenförmig gestaltet ist.

8. Trägerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Stege (6) des ersten Hohlprofilträgers (2) parallel zur Längsmittelebene des zweiten Trägers (3) ausgerichtet sind.

9. Trägerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Träger (2) und der zweite Träger (3) unterschiedliche Profilquerschnittsformen aufweisen und wenigstens der erste Hohlprofilträger (2) eine ovale Profilquerschnittsform aufweist.

10. Trägerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass erster (2) und zweiter Träger (3) unterschiedliche Profilquerschnittsformen aufweisen und wenigstens der erste Hohlprofilträger (2c) eine im Wesentlichen rechteckförmige Profilquerschnittsform aufweist.

11. Trägerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Endaufweitung (8) des ersten Trägers (2) durch einen Abschnitt, insbesondere die Hälfte einer symmetrischen Aufweitung (80) eines fortlaufenden Hohlprofils gebildet ist.