DE102004019750B4

DE102004019750B4 - Personenkraftfahrzeug mit einer Hecktragstruktur

Info

Publication number: DE102004019750B4
Application number: DE200410019750
Authority: DE
Inventors: Andreas Beste; Anselm Honigberger; Christian Waldmüller; Werner Holl
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2004-04-23
Filing date: 2004-04-23
Publication date: 2014-01-02
Anticipated expiration: 2024-04-24
Also published as: DE102004019750A1

Abstract

Personenkraftfahrzeug mit einer Hecktragstruktur, die Längsträger (18) aufweist, und einem Fahrzeuginnenraum, der durch eine Bodenwanne (12) und seitliche Schweller (14) nach unten begrenzt ist, wobei die Längsträger (18) mit den Schwellern (14) über Knotenelemente (24) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträger (18) aus Stahlblech, die Knotenelemente (24) aus Aluminiumguß und die Schweller (14) aus einem Aluminiumprofil aufgebaut sind und die Längsträger (18) jeweils an mindestens drei Seiten (24a, 24b, 24e) an den Knotenelementen (24) anliegen und mit diesen über eine Klebeverbindung und mit mechanischen Befestigungsmitteln verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Personenkraftfahrzeug mit einer Hecktragstruktur gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Eine derartige Hecktragstruktur bei einer Aufbaukonstruktion für Personenkraftfahrzeuge zeigt beispielsweise die DE 33 46 986 A1 , die mit gegossenen oder geschmiedeten Knotenelementen und z. T. mit stranggepressten Längsträgern aus Leichtmetall ausgeführt und somit extrem gewichtsgünstig ist. Es wurden aber auch bereits Hybridkonstruktionen. vorgeschlagen, bei denen Leichtmetall- und Stahlträgerteile kombiniert sind. Die DE 199 31 741 A1 offenbart ein gattungsgemäßes Personenkraftfahrzeug mit einer Hecktragstruktur bei der der Längsträger und der Schweller aus dem gleichen Material bestehen. Hierbei sind die Längsträger und Schweller über einen Gußknoten miteinander verbunden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Personenkraftfahrzeug mit einer Hecktragstruktur der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die baulich und fertigungstechnisch besonders günstig ausgeführt ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Längsträger der Hecktragstruktur aus Stahlblech gefertigt sind und an mindestens drei Seiten an den Knotenelementen anliegend mit diesen über eine Klebeverbindung und eine Verbindung mit Befestigungsmitteln fest verbunden sind. Hierbei sind die Knotenelemente aus Aluminiumguß gefertigt. An den Knotenelemente sind auch die Schweller, die aus einem Aluminiumprofil aufgebaut sind, angebracht. Dies ermöglicht eine besonders günstige Fertigung der einzelnen Bauteile und eine maßgenaue und schnelle Montage bei Erzielung einer in sich steifen hybriden Tragkonstruktion, die alle nötigen Festigkeitseigenschaften für die Tragstruktur erfüllt.
In weiterer, vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können die Längsträger im wesentlichen U-förmig mit an deren Schenkel anschließenden Randflanschen ausgebildet sein, wobei die Randflansche mit einem heckseitigen, darüber liegenden Bodenblech fest verbunden sind. Das Bodenblech kann insbesondere ein Kofferraumblech sein.
Ferner können der jeweils der Fahrzeugmitte zu gewandte Schenkel und der Basisabschnitt der Längsträger mit einem Fortsatz versehen sein, die die Knotenelemente an deren Innenwand und Bodenwand überragen und mit diesen fest verbunden sind. Dies ermöglicht insbesondere für Klebeverbindungen günstige, große Kontaktflächen im Verbindungsbereich mit hoher Steifigkeit und Haltbarkeit bei guten Dämpfungseigenschaften.
Des weiteren kann der jeweils außen liegende Schenkel der Längsträger in einen quer verlaufenden Abschnitt ausgeformt sein, der mit der Rückwand der Knotenelemente fest verbunden ist und somit eine große Längssteifigkeit der Tragkonstruktion sicherstellt; dies ist insbesondere in Crashsituationen (Heckaufprall) von Vorteil.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann zudem der jeweils außen liegende Schenkel der Längsträger und dessen quer verlaufender Abschnitt unmittelbar über einen senkrecht abragenden Randbereich mit einer anschließenden Radhausschale fest verbunden sein, wodurch eine baulich homogene und montageeinfache Konstruktion geschaffen ist.
Eine weitere bauliche Vereinfachung der Tragstruktur und insbesondere der Knotenelemente wird erzielt, wenn das kastenförmige Knotenelement jeweils an seiner Außenseite offen gestaltet und mittels des angeschlossenen Schwellers geschlossen ist. Damit vereinfacht sich die Fertigung des gegossenen oder geschmiedeten Knotenelementes aus Leichtmetall ohne Schwächung der Steifigkeit der Tragstruktur im Fertigzustand.
Bevorzugt können die Längsträger aus Stahl mittels dem an sich bei Aluminiumverbindungen bekannten Stanznieten oder durch Einsatz von gegen Spannungskorrosion geschützter Schrauben zusätzlich zur Klebeverbindung mit den Knotenelementen fest verbunden sein.
Des weiteren kann vorteilhaft der mit den Knotenelementen an deren Bodenwand fest verbundene Basisfortsatz der Längsträger mit Mitteln zum Anschließen von Radführungselementen des Personenkraftfahrzeuges zusammen wirken. Dies ergibt besonders steife und widerstandsfähige Anbindungsstellen für die Radaufhängung, z. B. für Konsolen von Schwenklagern für Längs- oder Querlenker der Radaufhängung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:
1 eine Hecktragstruktur für ein Personenkraftfahrzeug, mit einer Aufbaukonstruktion mit einem Bodenteil und seitlichen Schwellern, sowie mit heckseitigen Längsträgern, die über Knotenelemente aus Leichtmetall miteinander verbunden sind;
2 ein Knotenelement der Tragstruktur nach 1 mit dem einen heckseitigen Längsträger, in einer Ansicht schräg von unten; und
3 den Anschlussbereich des Längsträgers am Knotenelement in einer Ansicht gemäß Pfeil X der 2.
In der 1 ist abschnittsweise die Karosserie bzw. die Boden- und Hecktragstruktur 10 eines Personenkraftfahrzeuges (PKW) dargestellt, deren Aufbaukonstruktion sich im wesentlichen aus einer den Fahrzeuginnenraum nach unten abschließenden 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 nur abschnittsweise dargestellte Bodenblech 26 des heckseitigen Kofferraumes des PKW aufgesetzt ist, sind mit seitlich anschließenden inneren Radhausschalen 22 fest verbunden.
Es sei bemerkt, dass die Tragstruktur 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 kastenförmiges, zu den Schwellern 14 seitlich offenes Knotenelement 24 vorgesehen (vgl. auch 2), das aus einem hochfesten Aluminium-Gußformteil oder Schmiedeteil mit noch zu erläuternden Anschlussbereichen gebildet ist.
Das Knotenelement 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.
Die Längsträger 18 sind aus Stahlblech gefertigt und liegen an der Rückwand 24a, an der inneren Seitenwand 24b und an der Bodenwand 24e des kastenförmigen Knotenelementes 24 an, wobei sie mit diesen über eine flächige Klebeverbindung (nicht ersichtlich) und eine Verbindung mit Befestigungsmitteln wie Stanznieten und/oder Schrauben bei 28 (vgl. 3) fest verbunden sind. Die Klebeverbindung bildet zugleich einen Korrosionsschutz und eine Dämpfungswirkung zwischen den unmittelbar aneinander angrenzenden Bauteilen aus Stahlblech und Leichtmetall; der eingesetzte Klebstoff ist handelsüblicher Zusammensetzung.
Die Längsträger 18 sind im wesentlichen U-förmig mit an deren Schenkel 30, 32 anschließenden Randflanschen 18a, 18b ausgebildet; die Randflansche 18a, 18b wiederum sind mit dem heckseitigen, darüber liegenden Bodenblech 26 fest verbunden, z. B. durch Schweißen, Kleben, etc.
Des weiteren ist der jeweils der Fahrzeugmitte zu gewandte Schenkel 30 und der Basisabschnitt 34 der Längsträger 18 mit einem Fortsatz 18c, 18d (vgl. 3) versehen, welche Fortsätze 18c, 18d die Knotenelemente 24 an deren inneren Seitenwand 24b und Bodenwand 24e überragen und mit diesen wie ausgeführt verbunden sind. Der Fortsatz 18d ist in Überdeckung mit der Bodenwand 24e des Knotenelementes 24 mit einer Ausnehmung 18g versehen.
Zur festen, ecksteifen Abstützung der Querträger 18 an den Knotenelementen 24 ist ferner der jeweils außen liegende Schenkel 32 der Längsträger 18 in einen quer verlaufenden Abschnitt 18e ausgeformt, der mit der Rückwand 24a der Knotenelemente 24 entsprechend fest verbunden ist.
Wie aus der 1 ersichtlich ist, ist zudem der jeweils außen liegende Schenkel 32 der Längsträger 18 und der quer verlaufende Abschnitt 18e unmittelbar über den entsprechend angepassten Randbereich 18a mit der jeweils anschließenden Radhausschale 22 fest verbunden.
Der mit den Knotenelementen 24 an deren Bodenwand 24e fest verbundene Basisfortsatz 18d der Längsträger 18 wirkt mit nicht näher dargestellten Mitteln wie Schraubenbolzen und/oder Gewindemuttern zum Anschließen von Radführungselementen der hinteren Radaufhängung des Personenkraftfahrzeuges zusammen, so dass eine Einleitung der Fahrwerkskräfte und -momente über die beschriebene ecksteife Aufbaukonstruktion im Bereich der Knotenelemente 24 mit Einbindung der Längsträger 18 aus Stahlblech erfolgt.

Claims

Personenkraftfahrzeug mit einer Hecktragstruktur, die Längsträger (18) aufweist, und einem Fahrzeuginnenraum, der durch eine Bodenwanne (12) und seitliche Schweller (14) nach unten begrenzt ist, wobei die Längsträger (18) mit den Schwellern (14) über Knotenelemente (24) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträger (18) aus Stahlblech, die Knotenelemente (24) aus Aluminiumguß und die Schweller (14) aus einem Aluminiumprofil aufgebaut sind und die Längsträger (18) jeweils an mindestens drei Seiten (24a, 24b, 24e) an den Knotenelementen (24) anliegen und mit diesen über eine Klebeverbindung und mit mechanischen Befestigungsmitteln verbunden sind.
Hecktragstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträger (18) im wesentlichen U-förmig mit an deren Schenkel (30, 32) anschließenden Randflanschen (18a, 18b) ausgebildet sind, wobei die Randflansche (18a, 18b) mit einem heckseitigen, darüber liegenden Bodenblech (26) fest verbunden sind.
Hecktragstruktur nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweils der Fahrzeugmitte zu gewandte Schenkel (30) und der Basisabschnitt (34) der Längsträger (18) mit einem Fortsatz (18c, 18d) versehen sind, die die Knotenelemente (24) an deren inneren Seitenwand (24b) und an deren Bodenwand (24e) überragen und mit diesen fest verbunden sind.
Hecktragstruktur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweils außen liegende Schenkel (32) der Längsträger (18) in einen quer verlaufenden Abschnitt (18e) ausgeformt ist, der mit der Rückwand (24a) der Knotenelemente (24) fest verbunden ist.
Hecktragstruktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweils außen liegende Schenkel (32) der Längsträger (18) und dessen quer verlaufende Abschnitt (18e) unmittelbar mit der anschließenden Radhausschale (22) fest verbunden ist.
Hecktragstruktur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das kastenförmige Knotenelement (24) jeweils an seiner Außenseite offen gestaltet und mittels des angeschlossenen Schwellers (14) geschlossen ist.
Hecktragstruktur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträger (18) aus Stahl mittels Stanznieten oder Schrauben zusätzlich zur Klebeverbindung mit den Knotenelementen (24) fest verbunden sind.
Hecktragstruktur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mit den Knotenelementen (24) an deren Bodenwand (24e) fest verbundene Basisfortsatz (18d) der Längsträger (18) mit Mitteln zum Anschließen von Radführungselementen des Personenkraftfahrzeuges zusammen wirkt.