DE102004014664B4

DE102004014664B4 - Aufbaustruktur für eine Karosserie

Info

Publication number: DE102004014664B4
Application number: DE200410014664
Authority: DE
Inventors: Andreas Beste; Falk Biesdorf; Axel Kestler; Maik Münnich
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2004-03-25
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2024-03-26
Also published as: DE102004014664A1

Abstract

Aufbaustruktur für eine Karosserie eines Personenkraftfahrzeuges, insbesondere für eine zumindest teilweise aus Leichtmetall gefertigte Karosserie, mit einer Bodenwanne, zwei seitlich daran anschließende Längsträger bzw. Schweller, die heckseitig mit weiterführenden Längsträgern verbunden sind, sowie mit zumindest einer aufragenden Vertikalstütze je Seite, die mit den Schwellern fest verbunden ist, wobei im Bereich der Vertikalstützen ein seitensteifer Querträger über der Bodenwanne angeordnet und mit den Schwellern ebenfalls fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Schweller (14) jeweils eine im wesentlichen quer ausgerichtete Strebe (26) vorgesehen ist, die mit der Vertikalstütze (20) fest verbunden und an dem Querträger (16) abgestützt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufbaustruktur für eine Karosserie eines Personenkraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Zur Erhöhung der Seitensteifigkeit von Karosserien von Personenkraftfahrzeugen (PKW) ist es bekannt (z. B. EP 0 601 045 B1 ), in den Türen Beplankungen (Längsträger) vorzusehen, die insbesondere bei Kollisionen mit seitlich aufprallenden Kraftfahrzeugen Aufprallenergie zum Schutz der Insassen mit abbauen. Die Türen stützen sich dabei an Vertikalstützen bzw. Säulen (A-Säule, B-Säule, etc.) ab, die ebenfalls entsprechend zu versteifen sind.

Aus der DE 198 60 029 A1 ist es bekannt, die Anbindung eines Querträgers an die Schweller über schräg zur Fahrtrichtung verlaufende Anschlussträger vorzusehen, die in einer horizontalen Ebene mit dem Querträger verlaufen. Konkret ist dabei vorgegeben, dass der hintere, heckseitige Querträger nicht bis an die Schweller heranreichen darf und die Anbindung des Querträgers an die Schweller über schräg zur Fahrtrichtung verlaufende, horizontale Anschlussträger zu erfolgen hat, um Bauraum für einen Kraftstofftank mit größerem Volumen zu schaffen.

Weiter ist es aus der DE 197 11 273 A1 bekannt, einen Querträger zwischen zwei seitlichen, motor- bzw. frontseitigen Längsträgern verlaufend anzuordnen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Aufbaustruktur der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die neben einer leichten und kostengünstigen Konstruktion in besonderem Maße seitensteif ausgebildet 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 oberhalb der Schweller jeweils eine im wesentlichen quer ausgerichtete Strebe vorgesehen ist, die mit der Vertikalstütze fest verbunden und an dem Querträger abgestützt ist. Damit kann in baulich einfacher und kostengünstiger Weise über die Strebe zusätz lich Aufprallenergie abgestützt und abgebaut werden; die Seitensteifigkeit der Vertikalstütze kann somit wesentlich erhöht werden.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann im Verbindungsbereich zwischen den Schwellern, den anschließenden heckseitigen Längsträgern und dem Querträger je ein im Querschnitt etwa U-förmiges und mit einer Rückwand einseitig geschlossenes Knotenblech angeordnet sein, das Aufnahmen zumindest für den Schweller, den heckseitigen Längsträger und den Querträger aufweist. Neben der erzielbaren montagetechnischen Vereinfachung der Aufbaustruktur ist eine vorteilhafte Hybridbauweise mit entsprechendem Einsatz je nach den Anforderungskriterien unterschiedlichen Materialien, z.B. Stahlbleche und Leichtmetallbleche, ermöglicht.

Besonders vorteilhaft kann auch die seitenversteifende Strebe jeweils über eine weitere Aufnahme an den Knotenblechen mit den Knotenblechen fest verbunden sein. Zur Erzielung einer möglichst biegesteifen Konstruktion und einer im wesentlichen geradlinigen Krafteinleitung kann die Strebe dabei jeweils etwa in einer Flucht in Querrichtung des PKW betrachtet zum Querträger angeordnet sein.

Des weiteren kann die Strebe jeweils von innen nach außen ansteigend ausgeführt sein, wobei deren Anbindungsstelle an der Vertikalstütze etwa in der Höhe einer seitenversteifenden Beplankung in den Türen und/oder in Seitenteilen der Karosserie des PKW liegt. Dies ermöglicht ohne Seitensteifigkeitsverlust eine tiefere, auf die Inneneinbauverhältnisse abstimmbare Anordnung des Querträgers relativ zur Bodenwanne der Aufbaustruktur.

Die Knotenbleche können bevorzugt Leichtmetall-Schmiedeteile oder -gußteile sein, die an deren Aufnahmen mit den angrenzenden Bauteilen vernietet und/oder verschweißt sind. So können Stahlblechteile mit den Knotenblechen mittels speziell beschichteter Schrauben verbunden sein, während Leichtme tallbleche mit den Knotenblechen z.B. durch Stanznieten und/oder Schweißen verbunden sein können.

Die Vertikalstützen können bevorzugt mit den Schwellern nur an deren Außenblech fest verbunden sein, wobei die Schweller durch Strangpressprofile aus Leichtmetall mit horizontal und vertikal verlaufenden Zwischenblechen gebildet sind. Daraus resultiert eine fertigungstechnisch einfache Konstruktion mit in Verbindung mit der Strebe ausreichend seitensteifer Auslegung.

Ferner können die heckseitigen Längsträger aus Stahlblech gefertigt sein und L-förmig mit einem quer verlaufenden Abschnitt und einem längs verlaufendem Abschnitt an den Knotenblechen bzw. an deren entsprechenden Aufnahmen besonders ecksteif abgestützt sein.

Zusätzlich können die Knotenbleche mit einem etwa horizontal verlaufendem Abschnitt bzw. deren unterer Querwand eine Aufnahme für Fahrwerkslager der heckseitigen Radaufhängung des PKW aufweisen, wodurch eine besonders robuste und verwindungssteife Anbindung der Radführungselemente sichergestellt ist.

Schließlich können die Vertikalstützen die an Vordertüren des PKW angrenzenden B-Säulen der Karosserie des PKW sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:
1 eine Aufbaustruktur für eine teilweise dargestellte Karosserie eines PKW, mit zwei Knotenblechen, die mit seitlichen Schwellern, heckseitigen Längsträgern, einem Querträger und einer als B-Säule dienenden Vertikalstütze fest verbunden sind; und
2 einen Schnitt gemäß Linie II-II der 1 durch den einen dargestellten Schweller.
In der 1 ist abschnittsweise die Karosserie bzw. die bodenseitige Aufbaustruktur 10 eines zweitürigen Personenkraftfahrzeuges (PKW) dargestellt, die sich im wesentlichen aus einer Bodenwanne 12, zwei seitlichen Längsträgern bzw. Schwellern 14 (es ist nur der linksseitige Schweller 14 dargestellt, der rechtsseitige Schweller ist sich spiegelbildlich gleich vorzustellen), einem über der Bodenwanne 12 angeordnetem Querträger 16, zwei heckseitigen Längsträgern 18 und zwei Vertikalstützen bzw. B-Säulen 20 (es ist wiederum nur die linksseitige B-Säule ersichtlich) zusammensetzt. Die Längsträger 18, auf die das nicht dargestellte Bodenblech des heckseitigen Kofferraumes des PKW aufgesetzt ist, sind in bekannter Weise mit seitlich anschließenden inneren Radhausschalen 22 fest verbunden.
Es sei bemerkt, dass die Aufbaustruktur 10 nur soweit dargestellt ist, als dies für das Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich ist.
Im Verbindungsbereich zwischen den Schwellern 14, den Längsträgern 18 und dem Querträger 16 ist je Seite der Aufbaustruktur 10 ein U-förmiges, zu den Schwellern 14 seitlich offenes Knotenblech 24 vorgesehen, das aus einem Aluminium-Gußformteil gebildet ist.
Das Knotenblech 24, das einenends mit einer Rückwand 24a geschlossen ist, weist an seiner offenen Seite Anschlussbereiche 24g auf, an denen die als Strangpressprofile aus Leichtmetall hergestellten Schweller 14 mit ihrer Innenwand 14a durch Schutzgasschweißen und Stanznieten befestigt sind und somit das Knotenblech 24 seitlich schließen. Die Strangpressprofile der Schweller 14 weisen wie ersichtlich allgemein mit 14b bezeichnete horizontal und vertikal verlaufende Zwischenbleche auf, die zur Aussteifung der Schweller 14 dienen.
Ferner sind an den Knotenblechen 24 Aufnahmen 24c ausgebildet, an denen der im Querschnitt dreieckförmige Querträger 16 abgestützt und ebenfalls durch Schutzgasschweißen befestigt ist.
Weitere Aufnahmen für die heckseitigen Längsträger 18 bilden die Rückwand 24a und die innere Seitenwand 24b der Knotenbleche 24, an denen die L-förmig ausgerichteten, einen quer und einen längs verlaufenden Abschnitt 18a und 18b aufweisenden Längsträger 18 ecksteif angeschlossen sind. Die Verbindung zwischen den Abschnitten 18a, 18b der Längsträger 18 aus Stahlblech und der Leichtmetall-Knotenbleche 24 ist mittels gegen Korrosion beschichteter Schrauben (nicht dargestellt) hergestellt.
An dem Außenblech 14c der Schweller 14 (vgl. 2) ist die nach oben ragende B-Säule 20 mittels Stanznieten (nicht dargestellt) befestigt, wobei die B-Säule 20 in nicht dargestellter Weise mit dem Dach der Karosserie des PKW fest verbunden sein kann (entfällt bei einem Cabriolet).
Oberhalb des Schwellers 14 in Querrichtung gesehen in einer Flucht mit dem Querträger 16 ist je Seite eine Strebe 26 aus einem biegesteifen Vierkantrohr aus Leichtmetall angeordnet, die mit einer Aufnahme 24d am Knotenblech 24 und der B-Säule 20 durch entsprechende Schutzgas-Schweißungen fest verbunden ist.
Die Strebe 26 verläuft dabei von jeweils innen bzw. vom Knotenblech 24 nach außen zur B-Säule 20 derart schräg nach oben, dass der Anbindungspunkt an der B-Säule 20 etwa in der gleichen Höhe als eine seitenversteifende Beplankung (nicht dargestellt – vgl. eingangs genannte EP 0 601 045 B1 ) einer an der B-Säule 20 anschlagenden Vordertüre des PKW positioniert ist, während der Querträger 16 entsprechend tiefer relativ zur Bodenwanne 12 verläuft.
Ferner weisen die Knotenbleche 24 an ihrer unteren Querwand 24e eine weitere Aufnahme (Gewindemuttern 24f) auf, an denen Fahrwerkslager für eine nicht dargestellte heckseitige Radaufhängung des PKW befestigbar sind.
Die B-Säulen 20 sind wie aus der 2 ersichtlich an der Außenwand 14c der Schweller 14 angeschweißt und stützen sich somit bei Seitenkräften über die Schweller 14 und über die Streben 26 und den Querträger 16 entsprechend ab. Der Kraftfluss verläuft dabei wie ersichtlich über die Aufnahmen 24c, 24d der Knotenbleche 24. Bei einem Seitenaufprall wird somit die oberhalb der Schweller 14 wirkende Aufprallenergie vermehrt über die Streben 26 und den Querträger 16 aufgenommen und über die Aufbaustruktur 10 abgestützt. Damit kann verstärkt einem Eindringen der B-Säule 20 in den Fahrzeuginnenraum bei einem Seitenaufprall entgegengewirkt werden.

Claims

Aufbaustruktur für eine Karosserie eines Personenkraftfahrzeuges, insbesondere für eine zumindest teilweise aus Leichtmetall gefertigte Karosserie, mit einer Bodenwanne, zwei seitlich daran anschließende Längsträger bzw. Schweller, die heckseitig mit weiterführenden Längsträgern verbunden sind, sowie mit zumindest einer aufragenden Vertikalstütze je Seite, die mit den Schwellern fest verbunden ist, wobei im Bereich der Vertikalstützen ein seitensteifer Querträger über der Bodenwanne angeordnet und mit den Schwellern ebenfalls fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Schweller (14) jeweils eine im wesentlichen quer ausgerichtete Strebe (26) vorgesehen ist, die mit der Vertikalstütze (20) fest verbunden und an dem Querträger (16) abgestützt ist.
Aufbaustruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Verbindungsbereich zwischen den Schwellern (14), den anschließenden heckseitigen Längsträgern (18) und dem Querträger (16) je ein im Querschnitt etwa U-förmiges und mit einer Rückwand (24a) einenends geschlossenes Knotenblech (24) angeordnet ist, das Aufnahmen (24a, 24b, 24c, 24g) zumindest für den Schweller (14), den heckseitigen Längsträger (18) und den Querträger (16) aufweist.
Aufbaustruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strebe (26) ebenfalls jeweils über eine weitere Aufnahme (24d) an den Knotenblechen (24) mit den Knotenblechen (24) fest verbunden ist.
Aufbaustruktur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strebe (26) jeweils etwa in einer Flucht in Querrichtung des PKW betrachtet zum Querträger (16) angeordnet ist.
Aufbausstruktur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strebe (26) jeweils von innen nach außen ansteigend ausgeführt ist, wobei deren Anbindungsstelle an der Vertikalstütze (20) etwa in der Höhe einer seitenversteifenden Beplankung der Karosserie des PKW liegt.
Aufbaustruktur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Knotenbleche (24) Leichtmetall-Schmiedeteile oder -gußteile sind, die an deren Aufnahmen (24a, 24b, 24c, 24g) mit den angrenzenden Bauteilen (14, 16, 18) vernietet und/oder verschweißt sind.
Aufbaustruktur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertikalstützen (20) mit den Schwellern (14) an deren Außenblech (14c) verschweißt sind, wobei die Schweller (14) durch Strangpressprofile aus Leichtmetall mit horizontal und vertikal verlaufenden Zwischenblechen (14b) gebildet sind.
Aufbaustruktur nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die heckseitigen Längsträger (18) aus Stahlblech gefertigt sind und L-förmig mit einem quer verlaufenden Abschnitt (18a) und einem längs verlaufendem Abschnitt (18b) an den Knotenblechen (24) bzw. an deren entsprechenden Aufnahmen (24a, 24b) abgestützt sind.
Aufbaustruktur nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Knotenbleche (24) mit ihrer unteren Querwand (24e) zusätzlich eine Aufnahme für Fahrwerkslager der heckseitigen Radaufhängung des PKW aufweisen.
Aufbaustruktur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertikalstützen die an Vordertüren des PKW angrenzenden B-Säulen (20) der Karosserie des PKW sind.