DE102004012500A1

DE102004012500A1 - Aufbaustruktur für eine Karosserie von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE102004012500A1
Application number: DE200410012500
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Carle
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2004-03-15
Filing date: 2004-03-15
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2024-03-16
Also published as: DE102004012500B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aufbaustruktur für eine Karosserie von Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftfahrzeugen, mit flächigen Basiselementen aus Blech, die mittels mehreren Längsträgern und Querträgern zur Erzielung einer verweindungssteifen und crashresistenten Karosserie versteift sind. Zur Erzielung einer größeren Seitensteifigkeit der Aufbaustruktur wird vorgeschlagen, dass im Bereich zumindest eines Querträgers eine vom Querträger entkoppelte Querstrebe vorgesehen ist, die beiderseits mit einem Deformationselement zusammenwirkt, wobei die Deformationselemente in beiderseits der Aufbaustruktur verlaufenden Längsträgern positioniert sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufbaustruktur für eine Karosserie von Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Aufbaustruktur für Personenkraftfahrzeuge zeigt beispielsweise die EP 0 937 630 A2 anhand einer Bodengruppe mit einem Bodenblech, seitlichen Längsträgern bzw. Schwellern, einem mittleren Längsträger (auch als Kardantunnel bezeichnet) und mehreren die Längsträger miteinander verbindenden Querträgern, die z.B. durch elektrisches Widerstandsschweißen bzw. Punktschweißen fest miteinander verbunden sind. Ähnliche Aufbaustrukturen können der anschließende Vorbau, die heckseitige Tragstruktur oder die Dachstruktur des Kraftfahrzeuges sein.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Aufbaustruktur der gattungsgemäßen Art mit baulich geringem Mehraufwand derart weiterzubilden, dass eine erhöhte Steifigkeit bei crashbedingten Seitenbelastungen bzw. Stoßeinwirkungen erzielt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung geben die weiteren Patentansprüche an.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass im Bereich zumindest eines Querträgers der Aufbaustruktur eine vom Querträger entkoppelte Querstrebe vorgesehen ist, die beiderseits mit einem Deformationselement zusammenwirkt, wobei die Deformationselemente in beiderseits der Aufbaustruktur verlaufenden Längsträgern positioniert sind. Neben der Aufnahme von zusätzlicher Aufprallenergie über die besagten Deformationselemente bewirkt die entkoppelte Querstrebe eine weitere Seitenversteifung des beaufschlagten Längsträgers, indem sie Aufprallenergie auf den gegenüber liegenden, nicht beaufschlagten Längsträger überträgt bzw. sich an diesem entsprechend abstützt. Dies trägt dazu bei, dass selbst bei einem heftigen Seitencrash der beaufschlagte Längsträger weniger weit in den Fahrzeuginnenraum hinein verformt wird.

Die Querstrebe kann baulich und herstellungstechnisch besonders günstig rohrförmig ausgebildet und innerhalb des Querträgers angeordnet sein; dies ermöglicht eine leichte und trotzdem ausreichend biegesteife Konstruktion, die keinen zusätzlichen Bauraum erfordert.

Bevorzugt können die Deformationselemente beiderseits am Außenbereich der Längsträger bzw. der Schweller anliegen und ca. die halbe Breite der Längsträger ausfüllen. Bei einer an dem Außenblech des einen Längsträgers beginnenden, crashbedingten Verformung wird das anliegende Deformationselement mitverformt. Gleichzeitig wird über die biegesteife Querstrebe das gegenüberliegende Deformationselement und der weitere Längsträger beaufschlagt.

Die Deformationselemente können durch Verformungsenergie aufnehmende, im Querschnitt rohrförmige Hohlkörper gebildet sein, die parallel zu den Längsträgern ausgerichtet sind und somit einen definierten Längsbereich der Längsträger mit abstützen.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Querstrebe in dem Querträger und/oder in den Längsträgern verschiebbar gehalten sein. Dies kann z.B. durch scharnierartig wirkende Tragbleche erfolgen, die mit der Querstrebe und geeigneten Trägerbereichen fest verbunden sind und die eine in Querrichtung auftretende Verschiebung der Querstrebe nicht wesentlich behindern.

Des weiteren wird vorgeschlagen, dass die Querstrebe zumindest zweiteilig ausgeführt ist und dass die Querstrebenabschnitte im Einbauzustand der Querstrebe an einer Verbindungsstelle fest miteinander verbunden sind. Damit kann die Montage der Querstrebe in die Aufbaustruktur vereinfacht werden; ferner besteht die Möglichkeit eines einfachen Toleranzausgleiches zwischen den Deformationselementen, der Querstrebe und den angrenzenden Längsträgern.

Dabei können die Querstrebenabschnitte an der Verbindungsstelle in vorteilhafter Weise teleskopisch ineinander gefügt sein.

Ferner können die Deformationselemente zur Herstellung einer robusten und dauerhaften Verbindung mit der Querstrebe verschweißt sein.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann das flächige Basiselement das Bodenblech und die Längsträger seitliche Schweller der Karosserie des Kraftfahrzeuges sein.

Dabei kann der zumindest eine Querträger beiderseits eines mittleren Längsträgers (Kardantunnels) angebunden sein und die Querstrebe kann zusätzlich den Längsträger durchdringen. Im Falle eines Kardantunnels als Längsträger ist ggf. auf den erforderlichen Freigang einer im Kardantunnel verlaufenden Kardanwelle als Antriebswelle der Hinterachse des Kraftfahrzeuges zu achten.

Des weiteren kann der Querträger mit Abstand zum flächigen Bodenblech verlaufend angeordnet sein und eine oder mehrere Sitzschienen für Vordersitze des Personenkraftfahrzeuges tragen. Dies ermöglicht eine erhöhte Seitensteifigkeit durch die besagte Querstrebe mit den Deformationselementen im wesentlichen im Bereich der Vordersitze eines Personenkraftfahrzeuges bzw. im Bereich der sogenannten B-Säule der Karosserie.

Besonders vorteilhaft können mehrere Querträger der Aufbaustruktur der Karosserie mit entkoppelten Querstreben und beiderseitigen Deformationselementen kombiniert sein, um eine definierte Seitensteifigkeit bei crashbedingten Seitenbelastungen zu schaffen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:
1 eine Aufbaustruktur einer abschnittsweise dargestellten Karosserie eines Personenkraftfahrzeuges, mit einem Bodenblech, seitlichen Längsträgern bzw. Schwellern und mehreren Querträgern, in denen beiderseits Deformationselemente tragende Querstreben angeordnet sind;
2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II der 1 durch einen an die seitlichen Längsträger anschließenden Querträger der Aufbaustruktur; und
3 den gleichen Querschnitt wie in der 2, bei einem angenommenen Seitencrash auf den einen Schweller der Aufbaustruktur.
In der 1 ist mit 10 eine Aufbaustruktur einer soweit nicht dargestellt üblichen, selbsttragenden Karosserie eines Personenkraftfahrzeuges bezeichnet, die sich im wesentlichen aus einem flächigen Basisblech bzw. Bodenblech 12, zwei seitlichen Längsträgern bzw. Schwellern 14, 16, einem mittleren Längsträger bzw. Kardantunnel 18 und mehreren Querträgern 20, 22, 24 zusammensetzt. Das Bodenblech 12 und die Schweller 14, 16, sowie der Kardantunnel 18 gehen in nicht dargestellter Weise in einen Vorbau und eine heckseitige Tragstruktur der Karosserie des Kraftfahrzeuges über.
Die aufgeführten Längs- und Querträger bestehen aus nicht näher bezeichneten Blechprofilen und bilden z.T. offene und z.T. geschlossene Hohlräume zur entsprechenden Aussteifung der dargestellten Bodengruppe bzw. Aufbaustruktur 10, wobei sie untereinander in an sich bekannter Weise durch elektrisches Widerstandsschweißen bzw. Punktschweißen fest verbunden sind.
Ferner sind die mit 20 und 22 bezeichneten Querträger mit Abstand (vgl. 2) zum Bodenblech angeordnet und verlaufen jeweils von den seitlichen, vom Bodenblech nach oben abragenden Schwellern 14, 16 zu dem mittleren Kardantunnel 18, der wie ersichtlich an das Bodenblech 12 unmittelbar nach oben auskragend angeformt ist.
Die Querträger 20, 22 tragen wie in der 1 angedeutet die Sitzschienen (allgemein mit 26 bezeichnet) für nicht dargestellte Vordersitze des Personenkraftfahrzeuges.
Innerhalb der Querträger 20, 22 ist gemäß 2 eine von den Querträgern 20, 22 entkoppelte Querstrebe 28 angeordnet, die sich jeweils vom einen Schweller 14 zum anderen Schweller 16 erstreckt und die an ihren Enden Deformationselemente 30 trägt.
Die Deformationselemente 30 sind innerhalb der Schweller 14, 16 an deren Außenblech 14a bzw. 16a anliegend positioniert und setzen sich aus im Quer schnitt etwa rechteckförmigen Hohlkörpern definierter Länge zusammen, die parallel zu den Schwellern 14, 16 ausgerichtet sind. Die Hohlkörper bzw. Deformationselemente 30 erstrecken sich dabei etwa über die halbe Breite b der Schweller 14, 16. Die Deformationselemente 30 sind mit der rohrförmigen Querstrebe 28 fest verschweißt.
Die Querstrebe 28 durchdringt wie ersichtlich die Schweller 14, 16 und den Kardantunnel 18, wobei entsprechende Öffnungen 14b, 16b in den Schwellern 14, 16 und Öffnungen 18a in dem Kardantunnel 18 vorgesehen sind. Die besagten Öffnungen 14b, 16b bzw. 18a können unmittelbar als Führungen für die mit den Querträgern 20, 22 nicht verbundene Querstrebe 28 dienen. Ggf. können in den kreisförmigen Öffnungen 14b, 16b und/oder 18a auch gummielastische Dichtungsringe (nicht dargestellt) eingesetzt sein.
Es können aber auch separate Tragbleche (nicht dargestellt) vorgesehen sein, die mit der Querstrebe 28 und angrenzenden Bauteilen der Aufbaustruktur 10 fest verbunden sind und die ähnlich Scharnieren seitennachgiebig wirken.
Die rohrförmige Querstrebe 28 ist in zwei Querstrebenabschnitte 28a, 28b unterteilt, die bei einer mittleren Verbindungsstelle 28c innerhalb des Kardantunnels 18 teleskopisch ineinander geschoben sind; der eine Querstrebenabschnitt 28a ist dabei wie ersichtlich über eine definierte Länge im Durchmesser erweitert. Ggf. kann die Verbindung nach der Montage der Bauteile im Einbauzustand noch durch Setzen eines oder mehrerer Schweißpunkte verfestigt werden.
Im Falle eines Seitencrash bzw. Seitenaufpralls bei einem Unfall z.B. quer zum Längsträger bzw. Schweller 14 (vgl. 3) verformt sich mit dem Außenblech 14a des Schwellers 14 auch das benachbarte Deformationselement 30 und nimmt somit ebenfalls Aufprallenergie auf.
Mit zunehmender Verformung des Schwellers 14 und des in diesem positionierten Deformationselementes 30 wird die Querstrebe 28 nach rechts verschoben und dementsprechend das gegenüber liegende Deformationselement 30 im Schweller 16 ebenfalls mit Aufprallenergie belastet und verformt. Somit wird nunmehr auch über das zweite Deformationselement 30 Aufprallenergie abgebaut.
Dies führt dazu, dass bei einer angenommenen Aufprallbelastung auf den auf der Zeichnung linksseitigen Schweller 14 durch entsprechende Abstützung über die Querstreben 28 in den Querträgern 20, 22 an dem rechtseitigen Schweller 16 eine geringere Verformung des Schwellers 14 in den Innenraum der Karosserie des Personenkraftfahrzeuges auftritt.
Gegebenenfalls kann auch die Verbindungsstelle 28c der Querstrebe 28 als weiteres Deformationselement ausgebildet sein, über das nach Verformung der Deformationselemente 30 ein weiterer Abbau von Aufprallenergie erfolgen kann.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Ggf. kann auch nur eine Querstrebe 28 oder es können mehr als zwei Querstreben 28 vorgesehen sein. Die Querstrebe 28 kann ggf. auch neben einem Querträger 20, 22, 24 angeordnet sein. Bei mehreren Querstreben 28 können die jeweiligen Deformationselemente 30 je Fahrzeugseite zu einem einzigen, rohrförmigen Deformationselement verbunden sein, das in dem Längsträger bzw. Schweller angeordnet ist und somit einen größeren Längenbereich der Schweller 14, 16 abstützt.
Derartige Aufbaustrukturen können überall in der Karosserie verwendet werden, insbesondere auch in der front- und heckseitigen Tragstruktur oder in der Dachstruktur des Kraftfahrzeuges.

Claims

Aufbaustruktur für eine Karosserie von Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftfahrzeugen, mit flächigen Basiselementen aus Blech, die mittels mehreren Längsträgern und Querträgern zur Erzielung einer verwindungssteifen und crashresistenten Karosserie versteift sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich zumindest eines Querträgers (20, 22) eine vom Querträger (20, 22) entkoppelte Querstrebe (28) vorgesehen ist, die beiderseits mit einem Deformationselement (30) zusammenwirkt, wobei die Deformationselemente (30) in beiderseits der Aufbaustruktur (10) verlaufenden Längsträgern (14, 16) positioniert sind.
Aufbaustruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querstrebe (28) rohrförmig ausgebildet und innerhalb des Querträgers (20, 22) angeordnet ist.
Aufbaustruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Deformationselemente (30) beiderseits am Außenbereich der Längsträger (14, 16) anliegen und ca. die halbe Breite b der Längsträger (14, 16) ausfüllen.
Aufbaustruktur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deformationselemente (30) durch Verformungsenergie aufnehmende, im Querschnitt rohrförmige Hohlkörper gebildet sind, die parallel zu den Längsträgern (14, 16) ausgerichtet sind.
Aufbaustruktur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querstrebe (28) in dem Querträger (20, 22) und/oder in den Längsträgern (14, 16) verschiebbar gehalten ist.
Aufbaustruktur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querstrebe (28) zumindest zweiteilig ausgeführt ist und dass die Querstrebenabschnitte (28a, 28b) im Einbauzustand der Querstrebe (28) an einer Verbindungsstelle (28c) fest miteinander verbunden sind.
Aufbaustruktur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Querstrebenabschnitte (28a, 28b) an der Verbindungsstelle (28c) teleskopisch ineinander gefügt sind.
Aufbaustruktur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deformationselemente (30) mit der Querstrebe (28) insbesondere durch Schweißen fest verbunden sind.
Aufbaustruktur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Basiselement das Bodenblech (12) und die Längsträger seitliche Schweller (14, 16) der Karosserie des Kraftfahrzeuges sind.
Aufbaustruktur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Querträger (20, 22) beiderseits eines mittleren Längsträgers (Kardantunnel 18) angebunden ist und dass die Querstrebe (28) zusätzlich den Längsträger (18) durchdringt.
Aufbaustruktur nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (20, 22) mit Abstand zum flächigen Bodenblech (12) verlaufend angeordnet ist und eine oder mehrere Sitzschienen (26) für Vordersitze des Personenkraftfahrzeuges trägt.
Aufbaustruktur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Querträger (20, 22) am Basisblech (12) der Karosserie mit entkoppelten Querstreben (28) und beiderseitigen Deformationselementen (30) kombiniert sind.