DE102008062003B4

DE102008062003B4 - Karosseriestruktur

Info

Publication number: DE102008062003B4
Application number: DE102008062003.3A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Neumann; Holger HAHLWEG
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2023-01-05
Anticipated expiration: 2028-12-13
Also published as: DE102008062003A1; US20100148538A1; CN101746418A; CN101746418B; US8033596B2; AT11195U1; RU2408491C1

Abstract

Karosseriestruktur (1) eines Kraftfahrzeuges mit einer hinteren Seitenwand (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwand (2) zumindest folgende, als Leichtmetalldruckgussteile ausgebildete Komponenten, aufweist, einen Träger (3), eine Federbeinaufnahme (4) und eine Konsole (5) für eine Überrollschutzeinrichtung und dass in die Seitenwand (2) zumindest eine Durchgangsöffnung (11) zur Luftansaugung, zur Kühlung oder zur Entnahme eines Filters integriert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeuges mit einer hinteren Seitenwand gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine gattungsgemäße Karosseriestruktur ist bspw. aus der US 6,193,273 B1 bekannt, wobei die dort gezeigte Karosseriestruktur überwiegend aus Einzelstreben zusammengesetzt ist, welche in Knotenbereichen über entsprechende Knotenelemente miteinander verbunden sind.
Aus der DE 10 2006 014 979 A1 ist eine weitere Karosseriestruktur für ein Kraftfahrzeug bekannt, welche ein gegossenes Längsträgerelement aufweist, das zumindest abschnittsweise als offenes Profil ausgebildet ist und das jeweils endseitig einen ersten Verbindungsabschnitt für die Befestigung eines Längsträgers und einen zweiten Verbindungsabschnitt für die Befestigung eines Schwellers der Karosseriestruktur aufweist. Um die Karosseriestruktur insgesamt einfacher aufbauen zu können ist vorgesehen, dass der zweite Verbindungsabschnitt als Fortsatz des offenen Profils ausgeführt und zusammen mit einem Schließelement einen Quertragabschnitt bildet, der quer zur Längserstreckung des Längsträgerelementes ausgerichtet ist. Darüber hinaus sind an dem Querträgerabschnitt sowohl der Schweller als auch ein vom Schweller weggerichtet verlaufender Querträger befestigt.
Weitere Karosseriestrukturen sind aus der DE 10 2007 006 722 A1 , der DE 10 2004 054 850 A1 , der DE 10 2006 023 344 A1 sowie der DE 102 18 701 C1 bekannt.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine gattungsgemäße Karosseriestruktur, eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, welche einerseits einfach aufgebaut ist und andererseits eine hohe Steifigkeit besitzt.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine hintere Seitenwand einer Karosseriestruktur aus mehreren, jeweils als Leichtmetalldruckgussteile ausgebildeten, Komponenten zusammenzusetzen und dadurch eine einerseits einfach aufgebaute Seitenwand zu erhalten, die andererseits aufgrund der verwendeten einzelnen Leichtmetalldruckgussteile eine hohe Steifigkeit aufweist. Die Seitenwand ist dabei aus zumindest folgenden Komponenten zusammengesetzt, einem Träger, einer Federbeinaufnahme und einer Konsole für eine Überrollschutzeinrichtung. Sämtliche dieser einzelnen Komponenten sind dabei als Leichtmetalldruckgussteile ausgebildet und dadurch einerseits kostengünstig und mit hoher Maßhaltigkeit herzustellen und weisen andererseits ein lediglich geringes Gewicht auf, was im Kraftfahrzeugbau und insbesondere im Sportwagenbau von großem Vorteil ist. Erfindungsgemäß ist in die Seitenwand zumindest eine Durchgangsöffnung zur Luftansaugung, zur Kühlung oder zur Entnahme eines Filters integriert.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, ist zumindest eine der Komponenten der Seitenwand aus Aluminium- oder Magnesiumdruckguss ausgebildet. Unter Aluminiumdruckguss versteht man ein Druckgussverfahren, bei welchem Aluminium in flüssigem oder teigigem Zustand unter hohem Druck in eine vorgewärmte Stahlform gepresst wird. Dabei verdrängt es die in der Form vorhandene Luft und wird während des Erstarrungsvorgangs unter Druck gehalten. An der Luft bildet das reine Leichtmetall Aluminium sehr schnell eine dünne Oxidschicht, welches ihm ein stumpfes und silbergraues Aussehen verleiht und welches das Aluminium äußerst korrosionsbeständig macht. Generell schützt diese Oxidschicht das darunter liegende Aluminium auch vor einer weiteren Oxidation. Da reines Aluminium aufgrund seiner mangelnden Festigkeitseigenschaften für viele Verwendungszwecke ungeeignet ist, werden diesem beim Herstellen weitere Legierungselemente, wie bspw. Eisen, Kupfer oder Silizium, zugemischt und dadurch eine wesentliche Verbesserung der Gieß- und Festigkeitseigenschaften erreicht. Generell kann anstelle von Aluminiumdruckguss auch Magnesiumdruckguss eingesetzt werden, was insbesondere beim eigentlichen Druckgussvorgang zu Vorteilen führt. Im Vergleich zu Aluminium ist Magnesium nochmals um ca. ein Drittel leichter, überzieht sich ähnlich wie Aluminium an Luft mit einer Oxidschicht, welche jedoch im Gegensatz zu Aluminium nicht deckend ist. Generell weisen sowohl Aluminium als auch Magnesium den großen Vorteil auf, dass diese korrosionsbeständig sind und darüber hinaus ein vergleichsweise geringes Gewicht aufweisen, was insbesondere im Kraftfahrzeugbau zu einer Einsparung von Kraftstoff und damit zu nicht unerheblichen Vorteilen führt.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, sind am Träger der Seitenwand Aussteifungskonturen, insbesondere sog. Verstärkungsrippen, vorgesehen. Diese bilden vorzugsweise einen integralen Bestandteil des Trägers und sind exakt an den Stellen angeordnet, an welchen mit erhöhten Belastungen zu rechnen ist. Die Lage, Positionierung und Stärke der einzelnen Aussteifungskonturen kann bspw. vorab mittels sog. Finite-Elemente-Programme berechnet werden, wobei die eigentlichen Aussteifungskonturen durch eine entsprechende Ausbildung der Druckgussform vorgegeben werden, sodass diese in einem Arbeitsschritt zusammen mit dem Träger beim Druckgießen hergestellt werden können. Durch die mittels einer Berechnung vorab definierte Lage, Orientierung und Stärke der einzelnen Aussteifungskonturen, ist stets gewährleistet, dass diese lediglich dort angeordnet werden, wo sie zur Aufnahme höherer Belastungen unbedingt erforderlich sind, wogegen sie an anderen Stellen eingespart werden können, was wiederum zu Gewichtsvorteilen führt. Selbstverständlich können dabei die Verstärkungskonturen unterschiedlichste Formen aufweisen, sodass die voran genannten Verstärkungsrippen lediglich eine mögliche Ausführungsform derartiger Aussteifungskonturen darstellen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung, sind der Träger, die Federbeinaufnahme und die Konsole über eine Schweißverbindung und/oder über eine Stanznietverbindung fest miteinander verbunden. Beim Schweißen wird hierbei insbesondere das sog. Metal-Inert-Gas-Schweißverfahren (MIG) angewandt, bei welchem mit Hilfe eines inerten Gases, ein Zutritt von Luft an die eigentliche Schweißstelle vermieden wird. Das MIG-Schweißen ist dabei eines der jüngeren Lichtbogenschweißverfahren. Generell kann sog. Inertgas hierbei Argon, aber auch Helium, zugeführt werden, wobei es sich bei den genannten Inertgasen ausdrücklich nicht um Aktivgase handelt. Alternativ oder zusätzlich können die einzelnen Komponenten der Seitenwand auch mittels eines Stanznietverfahrens unlösbar miteinander verbunden werden, bei welchem ein Nietelement (Hilfsfügeteil) zum Einsatz kommt, welches gleichzeitig als Stempel fungiert, sodass auf das bspw. beim Vollnieten oder Blindnieten notwendige Vorbohren verzichtet werden kann. Bei derartigen Stanznietverfahren ist jedoch unbedingt auf einen entsprechenden Korrosionsschutz zu achten, da insbesondere bei im Vergleich mit den zu verbindenden Komponenten unterschiedlichen Nieten eine sogenannte Kontaktkorrosion auftreten kann, die auf längere Sicht gesehen zu einem Lösen und damit zu einem Versagen der Stanznietverbindung führen kann.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,

1 eine erfindungsgemäße Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeuges,
2 eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Seitenwand,
3 eine aus den gemäß der 2 gezeigten Komponenten fertig montierte Seitenwand.

Entsprechend der 1, weist eine erfindungsgemäße Karosseriestruktur 1 eines Hinterwagens eines Kraftfahrzeuges jeweils zwei seitliche Seitenwände 2 und 2' auf, die erfindungsgemäß aus zumindest drei Komponenten zusammengesetzt sind. Die zumindest drei Komponenten der Seitenwände 2, 2' sind dabei jeweils ein Träger 3, eine Federbeinaufnahme 4 und eine Konsole 5 für eine nicht gezeigte Überrollschutzeinrichtung (vgl. 2). Zumindest zwei dieser Komponenten 3, 4, 5 sind dabei über ein entsprechendes Verbindungsverfahren, bspw. über eine Schweißverbindung und/oder über eine Stanznietverbindung, fest miteinander verbunden.
Erfindungsgemäß sind darüber hinaus die zumindest drei Komponenten 3, 4, 5 als Leichtmetalldruckgussteile, insbesondere als Aluminium- oder Magnesiumdruckgussteile, ausgebildet. Leichtmetalldruckgussteile weisen dabei den entscheidenden Vorteil auf, dass sie einerseits hohe Festigkeiten besitzen, andererseits jedoch nur ein geringes Gewicht, was insbesondere im Sportwagenbau von großem Vorteil ist. Darüber hinaus ist ein bspw. als Aluminiumdruckgussteil ausgebildeter Träger 3, Federbeinaufnahme 4 oder Konsole 5 äußerst korrosionsbeständig, da reines Aluminium an der Luft sehr schnell eine Oxidschicht bildet, welche eine weitergehende Korrosion des darunter geschützt angeordneten Aluminiums verhindert. Selbstverständlich können an der Seitenwand 2 weitere Anbauteile angeordnet sein, wie bspw. ein Seitenwand-Schließblech 6, ein Rahmen-Schließblech 7 und ein Innenträger 8 (vgl. ebenfalls 2). Darüber hinaus kann auch noch eine Strebenaufnahme 9 sowie über den Innenträger 8 ein Pralldämpfer 10 an der Seitenwand 2 angeordnet werden.
In der Seitenwand 2, 2' kann selbstverständlich auch zumindest eine Durchgangsöffnung 11 vorgesehen werden, welche bspw. zum Luftansaugen, zur Kühlung oder zur Entnahme eines Filters dient. Auch ist die Anbindung eines nicht gezeigten Fahrschemels bzw. eines ebenfalls nicht gezeigten Längslenkers am Träger 3 denkbar. Bodenseitig ist die Seitenwand 2, 2' jeweils mit einem vorzugsweise ebenfalls als Leichtmetalldruckgussteil ausgebildeten Querträgers 12 fest verbunden, insbesondere verschweißt. Um die jeweils auftretenden Belastungen besser aufnehmen zu können, können an den einzelnen Komponenten der Seitenwand 2, 2', insbesondere am Träger 3 oder an der Konsole 5 Aussteifungskonturen 13, bspw. in der Art von Verstärkungsrippen, vorgesehen sein. Diese Aussteifungskonturen 13 können dabei in einem einzigen Arbeitsschritt zusammen mit der jeweiligen Komponente 3, 4 oder 5 beim Druckgießen hergestellt werden, wobei eine Lage, eine Orientierung und/oder eine Stärke der jeweiligen Aussteifungskontur 13 vorzugsweise vorab mittels eines entsprechenden Berechnungsprogramms bestimmt wird.
Generell lässt sich mit der erfindungsgemäß aus den einzelnen als Leichtmetalldruckgussteile ausgebildeten Komponenten 3, 4, 5 zusammengesetzten Seitenwand 2 ein einerseits gewichtsoptimiertes und andererseits steifigkeitsoptimiertes Konstruktionsbauteil schaffen, was insbesondere im leistungs- und gewichtsoptimierten Sportwagenbau ein breites Anwendungsspektrum findet.

Claims

Karosseriestruktur (1) eines Kraftfahrzeuges mit einer hinteren Seitenwand (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwand (2) zumindest folgende, als Leichtmetalldruckgussteile ausgebildete Komponenten, aufweist, einen Träger (3), eine Federbeinaufnahme (4) und eine Konsole (5) für eine Überrollschutzeinrichtung und dass in die Seitenwand (2) zumindest eine Durchgangsöffnung (11) zur Luftansaugung, zur Kühlung oder zur Entnahme eines Filters integriert ist.
Karosseriestruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Komponenten (3,4,5) der Seitenwand (2) aus Aluminium- oder Magnesiumdruckguss ausgebildet ist.
Karosseriestruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (3), die Federbeinaufnahme (4) und die Konsole (5) über eine Schweißverbindung und/oder über eine Stanznietverbindung fest miteinander verbunden sind.
Karosseriestruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Seitenwand (2) eine Aufnahme für einen Längslenker, Diagonalstreben, einen Fahrschemel und/oder einen Gurtaufroller angeordnet sind/ist.
Karosseriestruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Seitenwand (2) weitere Anbauteile angeordnet sind, wie beispielsweise ein Seitenwand-Schließblech (6), ein Rahmen-Schließblech (7) und ein Innenträger (8).
Karosseriestruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Seitenwand (2) eine Aufnahme für einen Hinterachsquerträger vorgesehen ist.
Karosseriestruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest am Träger (3) Aussteifungskonturen (13), insbesondere Verstärkungsrippen, vorgesehen sind.