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Die Erfindung betrifft ein Trägerhohlprofil für ein Kraftfahrzeug der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
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Aus dem Serienfahrzeugbau von Personenkraftwagen ist es als bekannt zu entnehmen, dass Trägerhohlprofil ein umlaufend geschlossenes, die Außenkontur des Trägerhohlprofils bildendes Außenprofil aufweisen, das mit einem das Trägerhohlprofil aussteifenden Innenprofil verbunden ist. Dabei sind die Wandbereiche des Außenprofils im Wesentlichen eben und winklig zueinander angeordnet und durch innerhalb des Außenprofils angeordnete Wandbereiche des Innenprofils ausgesteift. Die Wandbereiche des Innenprofils unterteilen üblicherweise das Trägerhohlprofil in mehrere Holkammern, und sind selbst als ebene Stege bzw. Wände ausgebildet, welche zwischen den außenliegenden Wandbereichen des Außenprofils verlaufen. In der klassischen Bauweise ist das Trägerhohlprofil dabei aus einer Mehrzahl von Blechteilschalen hergestellt, welche beispielsweise mittels von Schweißverbindungen aneinander befestigt sind. Bei alternativen Ausgestaltungen ist es darüber hinaus üblich, derartige Trägerhohlprofile durch zusammengefügte Innenprofile und Außenprofile zu bilden, welche zuvor mittels eines Strangpressverfahrens und/oder eines Innenhochdruckumformverfahrens ausgebildet worden sind.
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Als nachteilig bei den bisher bekannten Trägerhohlprofilen ist jedoch der Umstand anzusehen, dass diese zwar hinsichtlich ihrer Biegesteifigkeit hinreichend steif bzw. stabil ausgebildet sind. Insbesondere hinsichtlich ihrer Torsionssteifigkeit besteht jedoch ein deutlicher Verbesserungsbedarf.
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Aus der
DE 897 953 ist ein Träger für Kraftfahrzeug als bekannt zu entnehmen, welcher aus zwei ineinander im Abstand gehaltenen Rohren besteht.
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Die
DE 40 09 401 A1 beschreibt einen Träger einer Fahrzeug-Aufbaustruktur, der durch ein aus Leichtmetall hergestelltes Strangpressprofil gebildet wird, dass in Höhenrichtung gesehen zumindest einen Hohlprofilabschnitt aufweist. Der Träger besteht aus einem zentralen Rohrabschnitt und zwei an gegenüberliegenden Seiten des Rohrabschnittes angeordneten, äußeren Hohlprofilabschnitten, wobei die Hohlprofilabschnitte über schräg verlaufende Stege an den Rohrabschnitt angeschlossen sind.
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Aus der
DE 102 48 846 A1 ist ein zweiteiliges Trägerhohlprofil bekannt. Das eine Teil ist als Außen- und das andere Teil als Innenprofil ausgebildet. Im Außenprofil befindet sich das Innenprofil, das am Außenprofil verkantet ist. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass sich Innen- und Außenprofil gegeneinander verdrehen können
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Trägerhohlprofil der eingangs genannten Art zu schaffen, welches insbesondere eine verbesserte Torsionssteifigkeit aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Trägerhohlprofil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen beschrieben.
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Um die Torsionssteifigkeit des Trägerhohlprofils, das im Innern zumindest bereichsweise einen runden bzw. bogenförmigen Querschnitt aufweist zu erhöhen, besteht das Trägerhohlprofil aus einem Innen- und Außenprofil, die gemeinsame und getrennte Wandbereiche ausbilden, wobei die getrennten Wandbereich des Innen- und Außenprofils durch Stützrippen miteinander verbunden sind.
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Das im Inneren des Außenprofils angeordnete, im Querschnitt zumindest bereichsweise bogenförmige bzw. annähernd kreisförmige Innenprofil weist dabei durch seine Geometrie eine optimale Torsionssteifigkeit auf. Durch die gemeinsame Integration des Außenprofils und des Innenprofils ist es somit auf vorteilhafte Weise möglich, eine gleichermaßen gute Biegesteifigkeit wie auch Torsionssteifigkeit des Trägerhohlprofils insgesamt zu erreichen. Hierdurch kann beispielsweise beim Einsatz des Trägerhohlprofils als Seitenschweller sowohl lokal wie auch global die gesamte Biege- und Torsionssteifigkeit der Karosserie des Kraftwagens erhöht werden, was zu einem verbesserten und sportlicheren Fahrverhalten des Kraftwagens führt.
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Bei der Erfindung hat es sich darüber hinaus als vorteilhaft gezeigt, das Innenprofil bereichsweise von Wandbereichen bilden zu lassen, welche im Querschnitt im Wesentlichen eben ausgebildet sind. Hierdurch wird insgesamt ein Innenprofil erreicht, welches optimal sowohl an die Erfordernisse hinsichtlich der Biegesteifigkeit wie auch der Torsionssteifigkeit angepasst ist.
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Sind das Außenprofil und das Innenprofil bereichsweise von einem gemeinsamen Wandbereich gebildet, so lässt sich ein besonders gewichtsgünstiges Trägerhohlprofil herstellen.
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Weil das Außen- und Innenprofil durch mindestens eine Stützrippe miteinander verbunden sind, wird die gesamte Biege- und Torsionssteifigkeit des Trägerhohlprofils positiv beeinflusst.
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Als zur Abstützung des Innenprofils am Außenprofil besonders geeignet haben sich Stützrippen gezeigt, die im Querschnitt im Wesentlichen eben ausgebildet sind und vorzugsweise nahe eines Eckbereichs an das Außenprofil angeschlossen sind. Durch die endseitige Anordnung der Stützrippen nahe eines Eckbereiches des Außenprofils wird eine besonders steife Festlegung der Stützrippe am Außenprofil erreicht.
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Als weiterhin vorteilhaft hat es sich gezeigt, die mindestens eine Stützrippe derart zu orientieren, dass diese auf einen mittleren Bereich des Innenprofils zu ausgerichtet ist. Mit anderen Worten sind die Stützrippen vorzugsweise so angeordnet, dass ihre gedachte Verlängerung durch einen zentralen Bereich des etwa rund ausgebildeten Innenprofils verläuft.
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Das Außenprofil des Trägerhohlprofils ist vorzugsweise von im Wesentlichen ebenen Wandbereichen gebildet. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Kombination eines aus ebenen Wandbereichen bestehenden und im Querschnitt mehreckig ausgebildeten Außenprofil mit einem zumindest bereichsweise runden Innenprofil geschaffen werden, wobei das Außenprofil insbesondere zur Aufnahme von Biegekräften bzw. Biegespannungen und das Innenprofil insbesondere zur Aufnahme von Torsionskräften bzw. Torsionsspannungen dient. Insbesondere durch die erfindungsgemäß zwischen dem Außenprofil und dem Innenprofil angeordneten Stützrippen wird dabei eine kraftflussgerechte Verbindung der beiden Profile gewährleistet, welche beispielsweise im Falle einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Trägerhohlprofils beispielsweise bei einer Kollision des Personenkraftwagens zu einer besonders guten Stabilität führt.
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Ein besonders stabiles Trägerhohlprofil kann darüber hinaus geschaffen werden, wenn die Wandbereiche des Außenprofils eine größere Wanddicke aufweisen als die Wandbereiche des Innenprofils. Erfahrungsgemäß wird gerade das Außenprofil durch die einwirkenden Biegekräfte erheblich belastet, so dass dessen Wandbereiche eine hinreichend große Wanddicke aufweisen müssen. Die Wandbereiche des Innenprofils können dagegen eine etwas geringere Wanddicke aufweisen, wodurch sich ein gewichtsgünstigeres Trägerhohlprofil realisieren lässt.
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Schließlich hat sich als vorteilhaft gezeigt, das – eine zumindest annähernd runde Gesamtkontur bildende – Innenprofil im Querschnitt so groß zu gestalten, dass dieses bis an das Außenprofil heranragt. Hierdurch ist für das Innenprofil eine optimale Nutzung des durch das Außenprofil eingeschlossenen Hohlraums gegeben, wodurch sich eine besonders hohe Torsionssteifigkeit realisieren lässt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt:
Eine schematische Schnittansicht durch ein Trägerhohlprofil für einen Seitenschweller eines Personenkraftwagens, der ein umlaufend geschlossenes, die Außenkontur des Trägerhohlprofils bildendes Außenprofil und ein dieses aussteifendes, bereichsweise rundes Innenprofil umfasst.
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Ein Trägerhohlprofil eines Seitenschwellers für einen Personenkraftwagen umfasst im Wesentlichen ein Außenprofil 10 mit zwei vertikalen Wandbereichen 12, 14, welche über einen oberen Wandbereich 16 und einen unteren Wandbereich 18 miteinander verbunden sind. Der obere und der untere Wandbereich 16, 18 umfassen jeweils eine Stufe 20, 22 und sind demgemäß im Wesentlichen S-förmig gestaltet. Aus der Figur ist erkennbar, dass die Wandbereiche 12, 14, 16, 18 des Außenprofils 10 allesamt zumindest annähernd eine gleiche Wanddicke aufweisen.
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Oberseitig des oberen Wandbereichs 16 steht ein Verbindungsflansch 24 erhaben ab, der mit einer Seitenwand der Kraftwagenkarosserie zu verbinden ist. Das Außenprofil 10 bzw. das gesamte Trägerhohlprofil sind durch ein Innenprofil 26 ausgesteift, welches vorliegend im Wesentlichen zwei Wandbereiche 28, 30 umfasst, die im Querschnitt im Wesentlichen bogenförmig ausgebildet sind. Der obere bogenförmige Wandbereich 30 des Innenprofils 26 verbindet dabei die beiden vertikal verlaufenden Wandbereiche 12, 14 des Außenprofils 10. Der untere bogenförmige Wandbereich 28 des Innenprofils 26 verläuft vom vertikalen Wandbereich 14 bis etwa mittig des unteren Wandbereichs 18. Die beiden bogenförmigen Wandbereiche 28, 30 grenzen dabei am vertikalen Wandbereich 14 aneinander an. An der Verbindungsstelle des unteren bogenförmigen Wandbereichs 28 mit dem unteren Wandbereich 18 des Außenprofils 10 ist ein weiterer Wandbereich 32 des Innenprofils 26 angeschlossen, der jedoch im Unterschied zu den beiden bogenförmigen Wandbereichen 28, 30 eben ausgebildet ist. Der ebene Wandbereich 32 begrenzt dabei eine im Querschnitt dreieckförmige Hohlkammer 34.
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Aus der Figur ist erkennbar, dass das Innenprofil 26 aus den bogenförmigen Wandbereichen 28, 30, dem ebenen Wandbereich 32 sowie – zwischen der Anschlussstelle des bogenförmigen Wandbereichs 30 und der Anschlussstelle des ebenen Wandbereichs 32 – dem Wandbereich 12 des Außenprofils 10 gebildet ist. Mit anderen Worten dient der vertikal verlaufende Wandbereich 12 sowohl zum Schließen des Außenprofils 10 wie auch des Innenprofils 26. Es ist jedoch aus der Figur erkennbar, dass durch die bogenförmigen Wandbereiche 28, 30 und die ebenen Wandbereiche 32, 12 insgesamt ein im Querschnitt bereichsweise bogenförmiges Innenprofil 26 geschaffen ist, welches besonders gut zur Aufnahme von Torsionskräften geeignet ist. Das im Wesentlichen aus ebenen Wandbereichen 12, 14, 16, 18 gebildete Außenprofil 10 ist hingegen besonders gut zur Aufnahme von Biegekräften ausgebildet. Durch die Integration des Außenprofils 10 und des Innenprofils 26 ergibt sich somit ein Trägerprofil, welches gleichermaßen biegesteif und torsionssteif ausgebildet ist.
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Die bogenförmigen Wandbereiche 28, 30 sind über Stützrippen 36, 38, 40, 42 gegenüber dem Außenprofil 10 festgelegt bzw. abgestützt. Die Stützrippen 36, 38, 42 schließen dabei nahe eines jeweiligen Eckbereichs an das Außenprofil 10 an. Dabei sind die Stützrippen 36, 38, 40, 42 im Querschnitt im Wesentlichen eben ausgebildet und so orientiert, dass ihre gedachte Verlängerung auf einen mittleren bzw. zentralen Bereich des Innenprofils 26 ausgerichtet ist. Diese im Wesentlichen diagonale Anordnung der Stützrippen 36, 38, 40, 42 ermöglichen eine kraftschlussgerechte Verbindung des Innenprofils 26 mit dem Außenprofil 10 und eine besonders stabile Ausgestaltung des Trägerhohlprofils insbesondere im Crashlastfall.
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Da sich die Wandbereiche 28, 30, 32 des eine zumindest etwa runde Gesamtkontur aufweisenden Innenprofils 26 im Querschnitt bis an das Außenprofil 10 bzw. dessen Wandbereiche 12, 14, 16, 18 erstrecken, weist dieses einen annähernd maximalen Rundquerschnitt auf. Somit ist ein Trägerhohlprofil mit einer sehr guten Torsionssteifigkeit geschaffen. Die Wandbereiche 28, 30, 32 des Innenprofils 26 weisen dabei eine geringere Wanddicke auf als die Wandbereiche 12, 14, 16, 18 des Außenprofils 10. Deren Wanddicke ist jedoch ausreichend, um eine hinreichende Torsionssteifigkeit des Trägerhohlprofils bereitstellen zu können.
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Im Rahmen der Erfindung als mitumfasst ist es zu betrachten, dass einzelne Ecken – wie beispielsweise im Bereich der Stützrippe 38 – des Außenprofils 10 auch abgerundet bzw. mit einem Radius versehen sein können. Im Rahmen der Erfindung als weiter mitumfasst ist es zu betrachten, dass das Innenprofil 26 natürlich auch vollständig aus einem umlaufenden bogenförmigen Wandbereich gebildet sein kann. Dabei ist es auch denkbar, dass das Innenprofil 26 nicht unmittelbar mit dem Außenprofil 10 in Kontakt steht, sondern vielmehr lediglich über eine Anzahl von Stützrippen 36, 38, 40, 42.
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Das Trägerhohlprofil kann beispielsweise aus einer Aluminium- oder Metalllegierung gefertigt sein. Gleichfalls ist es jedoch auch denkbar, einen entsprechend stabilen Kunststoff zu verwenden. Dabei können die einzelnen Wandbereiche 12, 14, 16, 18; 28, 30, 32 sowohl einteilig wie auch mehrteilig und zusammengefügt ausgebildet sein. Insbesondere bietet sich zur Herstellung des Trägerhohlprofils bzw. deren Einzelteile ein Strangpressverfahren und anschließendes Innenhochdruckumformverfahren an.
