DE102005040718B4

DE102005040718B4 - Trägerstruktur

Info

Publication number: DE102005040718B4
Application number: DE200510040718
Authority: DE
Inventors: Werner Holl; Maik Münnich; Eduard Ene; Frank Ryl
Original assignee: Audi AG; Volkswagen AG
Current assignee: Audi AG; Volkswagen AG
Priority date: 2005-08-27
Filing date: 2005-08-27
Publication date: 2012-11-22
Anticipated expiration: 2025-08-28
Also published as: DE102005040718A1

Abstract

Trägerstruktur an Kraftfahrzeugen, mit Längs- und Querträgern (2a, 2b; 3a, 3b; 4a, 4b, 4c), die ihrerseits im Querschnitt jeweils eine Hohlprofilstruktur aufweisen und untereinander derart verbunden sind, dass ein Querträger (4a, 4b, 4c) entweder in einen zugeordneten Längsträger (2a, 2b; 3a, 3b), einen Formschluss realisierend, eingesteckt und mit demselben stoffschlüssig verbunden oder durch Stoffschluss stumpf an den Längsträger (2a, 2b; 3a, 3b) angeschlossen ist, wobei innerhalb der Hohlprofilstruktur des Querträgers (4c) zumindest ein in Längsrichtung desselben gerichtetes langgestrecktes Versteifungselement (5) angeordnet ist, welches sich zur Versteifung des Verbindungsbereiches von Längs- und Querträger (2a, 2b; 3a, 3b; 4a, 4b, 4c) zumindest bis in den Bereich der Hohlprofilstruktur des Längsträgers (2a, 2b; 3a, 3b) hinein erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass das langgestreckte Versteifungselement (5) durch ein Fahrwerksteil in Form eines als langgestrecktes Rohr ausgebildeten Stabilisators gebildet ist, der seinerseits beidenends vermittels eines verschraubbaren Flanschanschlusses (6) an den Längsträgern (3a, 3b) fixiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Trägerstruktur an Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In der Praxis wird ein Querträger entweder in den betreffenden Längsträger, einen Formschluss realisierend, eingesteckt und mit demselben stoffschlüssig durch Schweißung verbunden oder an denselben stumpf angeschweißt (vgl. z. B. US 6 308 412 B1 ). Bei Belastung des Querträgers, beispielsweise infolge eines Frontalcrashes, tragen demgemäß nur der Querschnitt des Querträgers und die Schweißnähte bzw. die Schweißnähte alleine, so dass es bei überhöhter Krafteinwirkung zu einem Versagen der Verbindungsstelle zwischen Quer- und Längsträger kommen kann, indem der Querträger sozusagen abreißt. Um diesem nachteiligen Umstand zu begegnen, ist es aus der DE 600 02 616 T2 bekannt, ein langgestrecktes Versteifungselement vorzusehen, welches in einem Träger, vorliegend einer B-Säule verläuft und sich bis in den Bereich der Hohlprofilstruktur eines anderen Trägers, vorliegend eines Schwellers oder eines Dachrahmenprofils, hinein erstreckt. Eine zur vorgenannten ähnliche Lösung ist ferner aus der DE 697 08 016 T2 bekannt. Aus der DE 696 02 973 T2 ist schließlich eine Kraftfahrzeugträgerstruktur mit integrierten Medienleitungen bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, mit einfachen und kostengünstigen Maßnahmen eine verbesserte Trägerstruktur der gattungsbestimmenden Art schaffen, die insbesondere einen erhöhten Crashwiderstand aufweist und ein undefiniertes Versagen der Verbindungstelle zwischen Längs- und Querträger weitestgehend verhindert.
Ausgehend von einer Trägerstruktur an Kraftfahrzeugen, mit Längs- und Querträgern, die ihrerseits im Querschnitt jeweils eine Hohlprofilstruktur aufweisen und untereinander derart verbunden sind, dass ein Querträger entweder in einen zugeordneten Längsträger, einen Formschluss realisierend, eingesteckt und mit demselben stoffschlüssig verbunden oder durch Stoffschluss stumpf an den Längsträger angeschlossen ist, wobei innerhalb der Hohlprofilstruktur des Querträgers zumindest ein in Längsrichtung desselben gerichtetes langgestrecktes Versteifungselement angeordnet ist, welches sich zur Versteifung des Verbindungsbereiches von Längs- und Querträger zumindest bis in den Bereich der Hohlprofilstruktur des Längsträgers hinein erstreckt, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass das langgestreckte Versteifungselement durch ein Fahrwerksteil in Form eines als langgestrecktes Rohr ausgebildeten Stabilisators gebildet ist, der seinerseits beidenends vermittels eines verschraubbaren Flanschanschlusses an den Längsträgern fixiert ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Versteifungselement derart am Längs- und/oder Querträger fixiert ist, dass dieses weitestgehend frei in der Hohlprofilstruktur des Längs- und Quersträgers geführt ist. Hierbei ist überwiegend ein Mindestabstand „s” zur Innenkontur des Längs- und Querträgers von etwa 5 mm zu gewährleisten. Das Versteifungselement ist bevorzugt durch ein Rohr- oder Stabprofil gebildet und kann aus Metall oder Kunststoff bestehen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Trägerstruktur des Vorderwagens eines Kraftfahrzeugs in einer perspektivischen Ansicht,
2 den unteren Bereich der Trägerstruktur nach 1 mit einem Querträger gem. einer ersten Ausgestaltungsvariante,
3 die Detailansicht eines Querträgers besagter Trägerstruktur nach 2,
4 den oberen Bereich der Trägerstruktur nach 1 mit einem Querträger gem. einer erfindungsgemäßen zweiten Ausgestaltungsvariante, und
5 die Trägerstruktur nach 4 im Detail mit angeschlossenen Fahrwerksteilen.
1 zeigt den Rohbau des Vordervages eines Kraftfahrzeugs mit einem Frontendmodul 1 sowie seitlich gegenüberliegend angeordneten unteren und oberen Längsträgern 2a, 2b; 3a, 3b die ihrerseits vermittels Querträgern 4a, 4b, 4c zu einer stabilen Trägerstruktur verbunden sind.
Die Längs- und Querträger 2a, 2b; 3a, 3b; 4a, 4b, 4c weisen im Querschnitt überwiegend eine Hohlprofilstruktur auf und sind untereinander fest verbunden.
Wie aus 2 ersichtlich, ist der vordere Querträger-unten 4a vorliegend in je eine Aussparung der unteren Längsträger 2a, 2b gesteckt, wodurch ein gewisser Formschluss realisiert ist. Des Weiteren ist er mit den Längsträgern 2a, 2b stoffschlüssig, vorzugsweise durch Schweißung, verbunden, wobei es sicherlich auch angezeigt sein kann, den Querträger-unten 4a mit den Längsträgern 2a, 2b zu verkleben.
Wie bereits einleitend dargetan, besteht im Crashfall, insbesondere bei einem Frontalcrash die Gefahr, dass die besagten Verbindungsstellen zwischen den unteren Längsträgern 2a, 2b und dem Querträger-unten 4a, insbesondere die Schweißnähte derselben undefiniert versagen, indem der Querträger-unten 4a abreißt, wenn es infolge der Krafteinwirkung zum sogenannten „Falten” desselben kommt.
Um diesem Umstand nunmehr zu begegnen, ist innerhalb der Hohlprofilstruktur des Querträgers-unten 4a ein langgestrecktes und in Längsrichtung desselben gerichtetes Versteifungselement 5 angeordnet, welches sich zumindest bis in den Bereich der Hohlprofilstruktur des jeweiligen Längsträgers 2a, 2b hinein erstreckt. Vorliegend reicht das Versteifungselement 5 durch besagten Bereich sogar hindurch. Im Crashfall fungiert ein derartiges Versteifungselement 5 sozusagen als weiterer steifer Querträger, wodurch die Strukturintegrität beim Falten des Querträgers-unten 4a wirkungsvoll unterstützt wird.
Das langgestreckte Versteifungselement 5 kann durch ein Rohrprofil (3) oder auch ein Stabprofil (nicht näher gezeigt) gebildet sein und aus Metall, beispielsweise Leichtmetall oder Stahl, oder aus einem geeigneten Kunststoff bestehen.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das Versteifungselement 5 vermittels vorliegend nicht näher gezeigter, jedoch an sich bekannter Fixierungs- bzw. Beabstandungselemente derart am Querträger-unten 4a und/oder an den unteren Längsträgern 2a, 2b fixiert ist, dass dieses weitestgehend frei in der Hohlprofilstruktur des Querträgers-unten 4a und der Längsträger 2a, 2b geführt ist. Ein Mindestabstand „s” des Versteifungselementes 5 zur Innenkontur des Längs- und Querträgers 2a, 2b; 4a von etwa 5 mm hat sich als zweckmäßig erwiesen.
Aufgrund dieser besonderen Ausgestaltung kann im Falle eines Frontalcrashes zunächst die Trägerstruktur, welche beispielsweise aus Aluminiumprofilen gefertigt sein kann, bzw. besagter Querträger-unten 4a derselben unter Absorption von Aufprallenergie definiert falten. Ist ein bestimmtes Maximum der Verformung erreicht, gerät das Versteifungselement 5 in Formschluss sowohl mit dem betreffenden Querträger-unten 4a als auch mit den unteren Längsträgern 2a, 2b und verhindert ein Abreißen des Querträgers-unten 4a von den Längsträgern 2a, 2b respektive ein etwaiges Versagen der Schweißnähte, wodurch nachfolgende Karosseriebauteile zur Absorption besagter Aufprallkräfte definiert eingebunden werden können.
Als Versteifungselement 5 bieten sich auch Medienleitungen an, die weitestgehend starr, d. h, rohrförmig ausgebildet sind. Derartige Medienleitungen können beispielsweise mit Kühlflüssigkeit, Bremsflüssigkeit o. a. Medien gefüllt sein und bewirken im Crashfall eine massive Versteifung des Querträgers-unten 4a respektive der Verbindungsbereiche zwischen demselben und den unteren Längsträgern 2a, 2b.
Erfindungsgemäß ist innerhalb des Querträgers-oben 4c ein Fahrwerksteil in Form eines an sich bekannten und vorliegend als langgestrecktes Rohr ausgebildeten Stabilisators als Versteifungselement 5 angeordnet (4 und 5).
Dieses Versteifungselement 5 bzw. der Stabilisator ist beidenends vermittels eines verschraubbaren Flanschanschlusses 6 derart an den oberen Längsträgern 3a, 3b fixiert, dass es/er weitestgehend frei in der Hohlprofilstruktur des Querträgers-oben 4c geführt ist. Auch hier ist im Falle eines Frontalcrashes im Sinne der Erfindung ein Formschluss des Versteifungselementes 5 bzw. des Stabilisators sowohl mit dem betreffenden Querträgeroben 4c als auch mit den oberen Längsträgern 3a, 3b zu verzeichnen.
Für den Fachmann versteht es sich von selbst, dass der bisher nicht näher betrachtete Verbindungsbereich zwischen dem Querträger 4b und den unteren Längsträgern 2a, 2b ebenfalls derart versteift werden kann, dass dieser im Falle eines Frontalcrashes nicht undefiniert versagt (nicht näher gezeigt).
Bezugszeichenliste

1: Frontendmodul
2a, b: untere Längsträger
3a, b: obere Längsträger
4a, b: Querträger-unten
4c: Querträger-oben
5: Versteifungselement
6: Flanschanschluss

Claims

Trägerstruktur an Kraftfahrzeugen, mit Längs- und Querträgern (2a, 2b; 3a, 3b; 4a, 4b, 4c), die ihrerseits im Querschnitt jeweils eine Hohlprofilstruktur aufweisen und untereinander derart verbunden sind, dass ein Querträger (4a, 4b, 4c) entweder in einen zugeordneten Längsträger (2a, 2b; 3a, 3b), einen Formschluss realisierend, eingesteckt und mit demselben stoffschlüssig verbunden oder durch Stoffschluss stumpf an den Längsträger (2a, 2b; 3a, 3b) angeschlossen ist, wobei innerhalb der Hohlprofilstruktur des Querträgers (4c) zumindest ein in Längsrichtung desselben gerichtetes langgestrecktes Versteifungselement (5) angeordnet ist, welches sich zur Versteifung des Verbindungsbereiches von Längs- und Querträger (2a, 2b; 3a, 3b; 4a, 4b, 4c) zumindest bis in den Bereich der Hohlprofilstruktur des Längsträgers (2a, 2b; 3a, 3b) hinein erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass das langgestreckte Versteifungselement (5) durch ein Fahrwerksteil in Form eines als langgestrecktes Rohr ausgebildeten Stabilisators gebildet ist, der seinerseits beidenends vermittels eines verschraubbaren Flanschanschlusses (6) an den Längsträgern (3a, 3b) fixiert ist.
Trägerstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (5) derart am Längs- und/oder Querträger (2a, 2b; 3a, 3b; 4a, 4b, 4c) fixiert ist, dass dieses weitestgehend frei in der Hohlprofilstruktur des Längs- und Querträgers (2a, 2b; 3a, 3b; 4a, 4b, 4c) geführt ist.
Trägerstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (5) derart frei in der Hohlprofilstruktur des Längs- und Querträgers (2a, 2b; 3a, 3b; 4a, 4b, 4c) geführt ist, dass überwiegend ein Mindestabstand „s” zur Innenkontur des Längs- und Querträgers (2a, 2b; 3a, 3b; 4a, 4b, 4c) von etwa 5 mm gewährleistet ist.
Trägerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (5) aus Metall oder Kunststoff besteht.