DE102004019820A1

DE102004019820A1 - Verfahren zum Herstellen einer Tragstruktur einer Karosserie

Info

Publication number: DE102004019820A1
Application number: DE200410019820
Authority: DE
Inventors: Werner Schretzelmeier; Armin Kappler; Martin Kruse; Sven Seidler
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2004-04-23
Filing date: 2004-04-23
Publication date: 2005-11-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Tragstruktur einer Karosserie eines Kraftfahrzeuges sowie eine verfahrensgemäße Tragstruktur, wobei die Tragstruktur unter anderem Längsträger und im Wesentlichen senkrecht verlaufende Säulen aufweist, die mittels Knotenelementen über entsprechende Anschlussbereiche fest miteinander verbunden sind. Zur Schaffung einer nachträglich und baulich einfach herzustellenden, verstärkten Tragstruktur wird vorgeschlagen, dass über die Knotenelemente eine die Knotenelemente zumindest teilweise umhüllende Verstärkung aufgesetzt wird, die ebenfalls mit den besagten Längsträgern und Säulen fest verbunden wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Tragstruktur einer Karosserie für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, sowie eine verfahrensgemäße Tragstruktur.
Durch die EP 0 146 716 B1 ist eine derartige Tragstruktur bekannt, bei der unter anderem die seitlichen Längsträger bzw. Türschweller mit den im wesentlichen senkrecht verlaufenden Säulen (hier A-Säule und C-Säule) über Knotenelemente aus Leichtmetall fest verbunden sind. Die Knotenelemente aus z.B. Aluminiumguss sind mit den anschließenden Bauteilen aus z.B. Strangpressprofilen durch Schweißen, Kleben und/oder Nieten fest verbunden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mittels dem die gattungsgemäße Tragstruktur bei geringem zusätzlichem Aufwand im Bereich der besagten Säulen wesentlich verstärkbar ist. Ferner soll eine vorteilhaft verstärkte Tragstruktur angegeben werden.
Die verfahrensgemäße Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Eine fertigungstechnisch besonders günstige Tragstruktur nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist im Patentanspruch 6 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung enthalten die weiteren Patentansprüche.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass über die Knotenelemente eine die Knotenelemente zumindest teilweise umhüllende Verstärkung aufgesetzt wird, die ebenfalls mit den besagten Längsträgern und Säulen fest verbunden wird. Diese Maßnahme ermöglicht als größten Vorteil, eine für ein definiertes Kraftfahrzeug konzipierte Karosserie mit besagten Knotenelementen mit geringem zusätzlichem Aufwand im Bereich der Knotenelemente so zu verstärken, dass beispielsweise eine bei einer Sportversion mit durch Dachveränderungen an sich verminderter Steifigkeit wieder eine ausreichende Steifigkeit erfährt; d.h., dass ausgehend von einer Grundversion der Karosserie Derivate geschaffen werden können, die mit geringem zusätzlichem Aufwand im Bereich z.B. der A-Säule wesentlich verstärkt sind und damit trotz der angegebenen Modifikationen im Dachbereich den Sicherheitsanforderungen z.B. bei vorgegebenen Crashbedingungen entsprechen.
Dabei wird ferner vorgeschlagen, dass die Verstärkung so ausgeführt wird, dass sie die Knotenelemente mit den besagten Anschlussbereichen vollständig umhüllt. Die Knotenelemente werden quasi zur Bildung der Verstärkung ausgehend von der Grundversion der Karosserie „geschuht" bzw. doppelwandig ausgebildet, wobei die zusätzliche Befestigung der Verstärkungen mit den Längsträgern bzw. Türschwellern und Säulen und ggf. weiteren anschließenden Strukturteilen der Karosserie wesentlich ist.
Fertigungstechnisch besonders vorteilhaft kann die Verstärkung zumindest zweiteilig schalenförmig ausgeführt werden, wobei die Schalen nach dem Aufsetzen auf das Knotenelement fest miteinander verbunden, insbesondere verschweißt werden.
Des weiteren kann die Verstärkung durch Guss-, Spritz- oder Schmiedeteile aus Leichtmetall gebildet werden, weil neben den damit erzielbaren Gewichtsvorteilen eine besonders einfache geometrische Anpassung der Verstärkungen an die baulich vorgegebenen Knotenelemente der Grundversion der Karosserie erreicht ist.
Dazu wird ferner vorgeschlagen, dass die Verstärkungen baulich günstig mit deren Innenkonturen weitgehend an die Außenkontur der Knotenelemente zur Erzielung einer homogenen Doppelwandigkeit angepasst werden.
Eine besonders vorteilhafte Tragstruktur einer Karosserie eines Kraftfahrzeuges nach dem vorstehenden Verfahren wird dadurch geschaffen, dass die Knotenelemente zumindest teilweise durch aufgesetzte Verstärkungen doppelwandig ausgeführt sind, wobei die Verstärkungen ebenfalls mit den Längsträgern und den Säulen fest verbunden sind.
Die Verstärkungen können dabei als zumindest zwei die Knotenelemente vollständig umhüllende Schalen ausgeführt sein, die miteinander fest verbunden sind. Die Schalen können auf eine bereits als Tragstruktur fertige Konstruktion einer Grundversion einer Karosserie aufgesetzt und entsprechend befestigt werden und somit eine abgewandelte, verstärkte Version ggf. mit weiteren Modifikationen einer Karosserie darstellen.
Insbesondere können die Knotenelemente und die Verstärkungen durch Guss, Spritz- oder Schmiedeteile aus Leichtmetall gebildet sein, so dass fertigungstechnisch günstig auch komplexe Geometrien der Knotenelemente darstellbar sind, die zudem eine optimale Bauraumausnutzung ermöglichen.
Ferner können vorteilhaft an die Verstärkungen Funktionselemente wie Halter, Anschläge, etc. angeformt und ggf. den Verstärkungen durch unterschiedliche Wandstärken und/oder Verrippungen gezielte Festigkeitseigenschaften aufgeprägt sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die grob schematische Zeichnung zeigt in:
1 einen Abschnitt einer Tragstruktur einer Karosserie für ein Personenkraftfahrzeug, mit einem einen Türschweller und eine A-Säule verbindenden Knotenelement und einer aufgesetzten Verstärkung; und
2 einen Schnitt gemäß Linie II-II der 1 durch das Knotenelement und die Verstärkung.
In der 1 ist mit 10 der einen Türausschnitt nach vorne und unten begrenzende Abschnitt einer Tragstruktur der Karosserie für ein Personenkraftfahrzeug vereinfacht dargestellt, die sich im wesentlichen aus einem aus Leichtmetall-Strangpressprofil hergestellten Längsträger bzw. Türschweller 12, einer etwa senkrecht nach oben verlaufenden A-Säule 14 aus einem Leichtmetall-Hohlprofil und einem den Türschweller 12 und die A-Säule 14 verbindenden Knotenelement 16 zusammensetzt.
Das etwa kastenförmige Knotenelement 16 (vgl. 2) besteht aus einem Gussteil aus einer Aluminiumlegierung und weist Anschlussbereiche (vgl. die gestrichelt eingezeichneten Linien in der 1) auf, an die der Türschweller 12 und die A-Säule 14 angeschlossen und fest mit dem Knotenelement 16 durch Schweißen unter Schutzgas verbunden sind.
Die soweit vereinfacht beschriebene Tragstruktur 10, die an der anderen Seite der Karosserie spiegelbildlich gleich ausgeführt ist, bildet eine tragfähige, für eine Grundversion des Personenkraftfahrzeuges einsetzbare Konstruktion mit ausreichender Steifigkeit.
Soll für eine abgewandelte Version des Personenkraftfahrzeuges eine erhöhte Steifigkeit der Tragstruktur 10 geschaffen werden, so wird das Knotenelement 16 mit einer Verstärkung 18 aus zwei Schalen 18a, 18b aus ebenfalls einem Leichtmetall bzw. einer Aluminiumguss Legierung umhüllt, so dass wie aus der 2 ersichtlich eine doppelwandige Konstruktion geschaffen ist.
Nach dem Aufsetzen der Schalen 18a, 18b auf das Knotenelement 16, wobei die Innenkontur der Schalen 18a, 18b exakt an die Außenkontur des Knotenelementes 16 angepasst ist, werden die Schalen 18a, 18b miteinander fest verbunden. Dies kann durch stumpfes aneinander Stoßen bei 18c und Verschweißen unter Schutzgas und/oder durch Verkleben und Nieten (z.B. nach dem Stanznietverfahren) im Bereich von an die Schalen 18a, 18b angeformte Randflansche 18d erfolgen.
Ferner werden die die Verstärkung 18 bildenden Schalen 18a, 18b zusätzlich mit dem Türschweller 12 und der A-Säule 14 fest verbunden bzw. verschweißt, wobei die entsprechenden Anschlussbereiche die gestrichelt eingezeichneten Anschlussbereiche bzw. Schweißnähte (vgl. 1) überragen.
An die Verstärkung 18 bzw. die Schalen 18a, 18b können in nicht dargestellter Weise Funktionsteile wie Halter, Anschläge, etc. angeformt sein.
Des weiteren können unterschiedliche Wandstärken und/oder Verrippungen an den Schalen 18a, 18b vorgesehen sein, die gezielte, unterschiedliche Festigkeitseigenschaften der Tragstruktur 10 z.B. in Längs- und Querrichtung erzeugen.
Das in der 1 aufgrund der aufgesetzten Verstärkung 18 nicht ersichtliche Knotenelement 16 kann analog der Verstärkung 18 ausgeführt sein, natürlich entsprechend kleiner und ggf. nur einteilig. Die 1 könnte somit quasi die Tragstruktur 10 ohne Verstärkung 18 (also nur mit dem Knotenelement 16) und die Tragstruktur 10 mit der Verstärkung 18 zeigen, wobei dann wie ausgeführt das Knotenelement 16 vollständig umhüllt und demzufolge nicht sichtbar ist.
An das Knotenelement 16 und ggf. an die Verstärkung 18 können in nicht dargestellter Weise noch weitere Bauteile der Tragstruktur 10 angeschlossen sein, z.B. Querträger, Versteifungsbleche, etc. Dies ist aus der vereinfachten Darstellung in den 1 und 2 nicht ersichtlich.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Anstelle der A-Säule 14 oder zusätzlich dazu kann auch die B-Säule oder C-Säule einer Karosserie eines Personenkraftfahrzeuges entsprechend mit verstärkten Knotenelementen ausgeführt sein. Ferner können auch Knotenelemente mit anderen Längsträgern als den Türschwellern 12 zusammenwirken und entsprechend verstärkt sein.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Tragstruktur einer Karosserie eines Kraftfahrzeuges, wobei die Tragstruktur unter anderem Längsträger und im wesentlichen senkrecht verlaufende Säulen aufweist, die mittels Knotenelemente über entsprechende Anschlussbereiche fest miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass über die Knotenelemente (16) eine die Knotenelemente (16) zumindest teilweise umhüllende Verstärkung (18) aufgesetzt wird, die ebenfalls mit den besagten Längsträgern (12) und Säulen (14) fest verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung (18) so ausgeführt wird, dass sie die Knotenelemente (16) mit den besagten Anschlussbereichen vollständig umhüllt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung (18) zumindest zweiteilig schalenförmig ausgeführt wird und dass deren Schalen (18a, 18b) nach dem Aufsetzen auf das Knotenelement (16) fest miteinander verbunden werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung (18) durch Guss-, Spritz- oder Schmiedeteile aus Leichtmetall gebildet wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungen (18) mit deren Innenkonturen weitgehend an die Außenkontur der Knotenelemente (16) zur Erzielung einer homogenen Doppelwandigkeit angepasst werden.
Tragstruktur einer Karosserie eines Kraftfahrzeuges nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Tragstruktur unter anderem Längsträger und im wesentlichen senkrecht verlaufende Säulen aufweist, die mittels Knotenelemente über entsprechende Anschlussbereiche fest miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Knotenelemente (16) zumindest teilweise durch aufgesetzte Verstärkungen (18) doppelwandig ausgeführt sind, wobei die Verstärkungen (18) ebenfalls mit den Längsträgern (12) und den Säulen (14) fest verbunden sind.
Tragstruktur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungen (18) als zumindest zwei die Knotenelemente (16) vollständig umhüllende Schalen (18a, 18b) ausgeführt sind, die miteinander fest verbunden sind.
Tragstruktur nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Knotenelemente (16) und die Verstärkungen (18) durch Guss-, Spritz- oder Schmiedeteile aus Leichtmetall gebildet sind.
Tragstruktur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an die Verstärkungen (18) Funktionselemente wie Halter, Anschläge, etc. angeformt sind.
Tragstruktur nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass den Verstärkungen (18) durch unterschiedliche Wandstärken und/oder Verrippungen gezielte Festigkeitseigenschaften aufgeprägt sind.