DE102011111236A1

DE102011111236A1 - Kraftfahrzeugkarosserie

Info

Publication number: DE102011111236A1
Application number: DE102011111236A
Authority: DE
Inventors: Udo Mildner
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-08-20
Filing date: 2011-08-20
Publication date: 2013-02-21
Also published as: US20130043087A1; GB2494016A; GB201211552D0; CN102951207A

Abstract

Eine Tragstruktur für eine Kraftfahrzeugkarosserie umfasst einen sich zwischen einem Motorraum (2) und einem Radeinbauraum erstreckenden Längsträger (3), eine über dem Radeinbauraum verlaufenden Radeinbaustrebe (4) und ein sich über dem Radeinbauraum erstreckendes, die Radeinbaustrebe (4) mit dem Längsträger (3) verbindendes einteiligen Versteifungselement (9), an dem ein oder mehrere Befestigungspunkte (13, 14) für die Anbringung einer Motor- und/oder Getriebehalterung (12) gebildet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft den Aufbau einer Kraftfahrzeugkarosserie, insbesondere des vorderen Bereichs einer solchen Karosserie.
Die tragenden Teile einer Kraftfahrzeugkarosserie müssen sowohl mit Motor und Getriebe als auch mit einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs fest verbunden sein und sind gut geeignet, um Schwingungen des Motors und des Getriebes auf die Fahrgastzelle zu übertragen. Damit dies nicht zu einer extremen Geräuschbelästigung in der Fahrgastzelle führt, ist es bekannt, Schwingungsdämpfer zwischen Motor und Getriebe einerseits und Fahrgastzelle andererseits vorzusehen und Befestigungspunkte, über die Motor und Getriebe mit den tragenden Karosserieteilen verbunden sind, so anzuordnen, dass sie nur einen möglichst geringen Teil der Schwingungen ableiten können. Beispiele für derartige Motorlagerungen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 finden sich z. B. in US 2003/0136601 A1 oder US 5,466,033 .
Die tragenden Bestandteile einer Kraftfahrzeugkarosserie sollen einerseits möglichst leicht an Gewicht sein, um einen kraftstoffsparenden Betrieb des Fahrzeugs zu ermöglichen, andererseits müssen sie eine hohe Steifigkeit aufweisen, um der Karosserie die für den normalen Fahrbetrieb erforderliche Verwindungsfestigkeit zu verleihen und einen wirksamen Insassenschutz bei Unfällen zu gewährleisten. Weiters sollen diejenigen Teile der Karosserieaußenhaut, auf die bei einem Unfall ein Fußgänger aufschlagen könnte, nachgiebig und von bei einem Fußgängerunfall nicht verformbaren Fahrzeugteilen wie etwa tragenden Strukturen der Karosserie oder einen Motorblock, so weit beabstandet sein, dass sie den Aufprall des Fußgängers kontinuierlich verzögern und sein Durchschlagen auf die nicht verformbaren Teile verhindern können. Je weiter allerdings die tragenden Karosserieteile von der Fahrzeugaußenhaut entfernt sein müssen, um die Anforderungen des Fußgängerschutzes zu erfüllen, um so starrer und schwerer müssen sie sein, um eine erforderliche Verwindungssteifigkeit der Karosserie gewährleisten zu können.
Da jede Gewichtssteigerung, einerseits aufgrund von Materialkosten, andererseits aufgrund eines gewichtsbedingt erhöhten Kraftstoffbedarfs, Kosten für einen Nutzer des Kraftfahrzeugs nach sich zieht, besteht Bedarf nach Vorschlägen, wie das Gewicht einer Kraftfahrzeugkarosserie bei gleichzeitiger Wahrung oder gar Verbesserung der Steifigkeit und Einhaltung der Anforderungen des Fußgängerschutzes reduziert werden kann. Aufgabe der Erfindung ist, einen solchen Vorschlag zu liefern.
Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einer Tragstruktur für eine Kraftfahrzeugskarosserie mit einem sich zwischen einem Motorraum und einem Radeinbauraum erstreckenden Längsträger, einer über den Radeinbauraum verlaufenden Radeinbaustrebe und einem sich über dem Radeinbauraum erstreckenden, die Radeinbaustrebe mit dem Längsträger verbindenden einteiligen Versteifungselement ein oder mehrere Befestigungspunkte für die Anbringung einer Motor- und/oder Getriebehalterung an dem Versteifungselement gebildet sind.
Das Versteifungselement kann zweckmäßigerweise eine L- oder T-ähnliche Gestalt mit einem sich über dem Längsträger erstreckenden und in Längsrichtung verteilt am Längsträger befestigten Längsabschnitt und einem sich vom dem Längsabschnitt aus in Querrichtung erstreckenden und ein an der Radeinbaustrebe befestigtes distales Ende aufweisenden Querabschnitt umfassen.
Vorzugsweise ist wenigstens einer der Befestigungspunkte an dem Querabschnitt vorgesehen. Insbesondere wenn dieser zur Radeinbaustrebe hin ansteigt, kann auf diese Weise ein statisch günstig hoch gelegener Anbindungspunkt für die Motorhalterung geschaffen werden.
Um die Biegesteifigkeit des Versteifungselements zu optimieren, erstreckt sich vorzugsweise wenigstens eine Sicke durchgehend zwischen dem Längsabschnitt und dem Querabschnitt.
Der Längsabschnitt kann beiderseits eines Mittelstücks in entgegengesetzte Richtungen abgewinkelte, am Längsträger befestigte Flansche aufweisen. Eine solche Struktur eignet sich insbesondere zur Befestigung an einem Längsträger, der seinerseits aus einem hutförmig gebogenen, zum Motorraum hin gelegenen Innenblech und einem mit den Krempen des hutförmigen Innenblechs verschweißten, dem Radeinbauraum zugewandten Schließblech zusammengesetzt ist, denn so kann einer der Flansche an einer der oberen Krempe und der andere an einem Mittelstück des Innenblechs verschweißt werden.
Der Längsabschnitt des Versteifungselements kann im Längsschnitt gewellt sein; zwischen zwei jeweils einen der Befestigungspunkte aufweisenden Spitzen des Längsabschnitts kann eine den Längsträger berührende und sich an diesen abstützende Senke gebildet sein.
Um den Querabschnitt zwischen Längsträger und Radeinbaustrebe zu stabilisieren, kann dieser zweckmäßigerweise an einer der Fahrgastzelle zugewandten Seite einen Flansch aufweisen, der an einer Federbeinaufnahme befestigt ist.
Vorzugsweise ergänzen der Querabschnitt und ein sich zwischen der Radeinbaustrebe und dem Längsträger erstreckendes Verstärkungsteil einander zu einem Hohlprofil.
Der Flansch des Querabschnitts kann an der Federbeinaufnahme insbesondere über einen Flansch des Verstärkungsteils befestigt sein.
Das Verstärkungsteil kann bis unter den Längsträger verlängert sein, um eine an einem Motorrahmen oder Hilfsrahmen angreifende Stütze zu bilden.
Um den Motorträger mit geringem Materialeinsatz sicher zu fixieren, sollten die Befestigungspunkte zweckmäßigerweise nicht auf einer Linie liegen, sondern die Ecken eines Dreiecks definieren.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Aus dieser Beschreibung und den Figuren gehen auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht von Teilen einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugkarosserie;
2 ein vergrößertes Detail aus 1;
3 ein Versteifungselement der Kraftfahrzeugkarosserie;
4 das Versteifungselement zusammen mit einem Innenblech eines Längsträgers;
5 ein Schließblech des Längsträgers mit einer daran anschließenden Federbeinaufnahme und einem ergänzenden Verstärkungsteil;
6 einen Querschnitt durch den in 2 gezeigten Aufbau; und
7 einen zweiten Querschnitt entlang einer zur Ebene der 6 parallel verschobenen Schnittebene.
Bei der in 1 teilweise gezeigten Kraftfahrzeugkarosserie erstrecken sich von einer Stirnwand 1, die den hier leer, ohne Motor und Getriebe darin, gezeigten Motorraum 2 von einer dahinterliegenden Fahrgastzelle trennt, zwei Längsträger 3 und zwei Radeinbaustreben 4 nach vorn. Die Längsträger 3 sind an ihren vorderen Enden durch einen Stoßfänger 5 verbunden. Sich von den Längsträgern 3 abwärts erstreckende Stützen 6, 7 greifen über nicht dargestellte schwingungsdämpfende Gummipuffer an einem ebenfalls nicht dargestellten Hilfsrahmen, auch als Motorrahmen bezeichnet, an, der den Motorraum nach unten abschließt und Motor, Getriebe und Vorderachse des Fahrzeugs trägt. In Verlängerung der vorderen Stützen 7 schräg nach außen aufsteigende Arme 8 halten die Spitzen der Radeinbaustreben 4.
In einem mittleren Bereich sind die Radeinbaustreben 4 jeweils durch ein Versteifungselement 9 unterstützt. Das Versteifungselement 9 ist in der Draufsicht in etwa T-förmig, mit einem sich auf dem Längsträger 3 erstreckenden Längsabschnitt 10 und einem sich im Bogen vom Längsträger 3 zur Radeinbaustrebe 4 erstreckenden Querabschnitt 11. Das Versteifungselement 9 ist einteilig aus einem Blechzuschnitt tiefgezogen. Zwei Befestigungspunkte 13 zur Anbringung eines in 2 gezeigten, Motor und Getriebe in seitlicher Richtung abstützenden Lagerbocks 12 sind an dem Längsabschnitt 10 gebildet; ein dritter Befestigungspunkt 14 befindet sich, gegenüber den vorgenannten vertikal und in Fahrzeugquerrichtung versetzt, an dem Querabschnitt 11.
Wie insbesondere an der vergrößerten Darstellung des Versteifungselements 9 in 3 zu erkennen, umfasst der Längsabschnitt 10 zwei im Wesentlichen vertikal orientierte Flansche 15, 16 und, zwischen den Flanschen 15, 16, einen in Fahrzeuglängsrichtung wellenförmig verlaufenden mittleren Bereich, der gegliedert ist in horizontale Abschnitte 17, 18, 19, die im montierten Zustand auf den Längsträger 3 aufliegen, vom Längsträger 3 beabstandete horizontale Abschnitte 20, 21, in denen die Befestigungspunkte 13 gebildet sind, sowie diese Abschnitte kontinuierlich verbindende Schrägen. Zwei Sicken 22 erstrecken sich quer über den Flansch 16 bis in den daran anschließenden Querabschnitt 11 hinein.
Der Querabschnitt 11 trägt an seinem äußeren Ende einen abgewinkelten Flansch 23 zum Verschweißen an der Radeinbaustrebe 4. Der Querabschnitt 11 gliedert sich im Querschnitt ähnlich einem W in vier Abschnitte, einen im Wesentlichen vertikalen Flansch 24 an seiner der Stirnwand 1 zugewandten Seite, eine im Querschnitt im Wesentlichen horizontale Wand 25, eine vertikale Wand 26 und einen zweiten, in etwa horizontalen Flansch 27.
4 und 5 veranschaulichen die Anbringung des Versteifungselements 9 in der Karosserie. Der klareren Darstellung wegen sind hier ein im Querschnitt hutförmiges Innenprofil 28 des Längsträgers 3 und ein Schließblech 29 desselben getrennt voneinander dargestellt, obwohl sie zum Zeitpunkt des Einbaus des Versteifungselements 9 bereits miteinander zu Längsträger 3 sowie mit einem Radeinbaugehäuse 30 fest verbunden sind.
Wie in 4 zu erkennen, schmiegen sich die Flansche 15, 16 des Versteifungselements 9 an einen oberen Schweißflansch 31 des Innenprofils 28 sowie an einen dem Motorraum 2 zugewandten mittleren vertikalen Wandabschnitt 32 desselben an und sind dort verschweißt.
Das Radeinbaugehäuse 30 füllt einen Zwischenraum aus, der zum Motorraum 2 hin durch das Schließblech 29 des Längsträgers 3, in Fahrzeugquerrichtung nach außen durch die Radeinbaustrebe 4, nach hinten durch die Stirnwand 1 und nach vorn durch ein Verstärkungsteil 33 begrenzt ist, das sich im Bogen von der Außenseite der Stütze 6 bis zur Radeinbaustrebe 4 erstreckt. Indem die Flansche 24, 27 des Versteifungselements 9 an entsprechenden Flanschen 34, 35 des Verstärkungsteils 33 verschweißt werden, wird zwischen dem Längsträger 3 und der Radeinbaustrebe 4 ein bei geringem Gewicht hoch belastbarer Hohlträger erhalten.
6 zeigt einen Schnitt in Fahrzeugquerrichtung durch den Längsträger 3, das Versteifungselement 9, das Verstärkungsteil 33 und einen Teil der Radeinbaustrebe 4. In dem Verstärkungsteil 33 ist gegenüber dem Befestigungspunkt 14 ein Vorsprung 36 angezogen, an dessen Innenseite eine Schweißmutter 37 angebracht ist. Eine den Lagerbock 12 fixierende Schraube 38 ist in der Schweißmutter 37 gehalten; eine die Schraube 38 umgebende Hülse 39 stabilisiert den Abstand zwischen dem Versteifungselement 9 und dem Verstärkungsteil 33 und verhindert eine Verformung beim Spannen der Schraube 38.
In entsprechender Weise ist in 7, die einen Querschnitt in Höhe eines der Befestigungspunkte 13 des Längsabschnitts 10 zeigt, eine Schweißmutter 37 im Inneren des Längsträgers 3 angebracht, und der Abstand zwischen der Oberseite des Längsträgers 3 und dem Längsabschnitt 10 ist durch eine die Schraube 38 umgebende Hülse 39 stabilisiert.
Bezugszeichenliste

1: Stirnwand
2: Motorraum
3: Längsträger
4: Radeinbaustrebe
5: Stoßfängerquerträger
6: Stütze
7: Stütze
8: Arm
9: Versteifungselement
10: Längsabschnitt
11: Querabschnitt
12: Lagerbock
13: Befestigungspunkt
14: Befestigungspunkt
15: Flansch
16: Flansch
17: horizontaler Abschnitt
18: horizontaler Abschnitt
19: horizontaler Abschnitt
20: Abschnitt
21: Abschnitt
22: Sicke
23: Flansch
24: Flansch
25: Wand
26: Wand
27: Flansch
28: Innenprofil
29: Schließblech
30: Radeinbaugehäuse
31: Schweißflansch
32: Wandabschnitt
33: Verstärkungsteil
34: Flansch
35: Flansch
36: Vorsprung
37: Schweißmutter
38: Schraube
39: Hülse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2003/0136601 A1 [0002]
US 5466033 [0002]

Claims

Tragstruktur für eine Kraftfahrzeugkarosserie mit einem sich zwischen einem Motorraum (2) und einem Radeinbauraum erstreckenden Längsträger (3), einer über dem Radeinbauraum verlaufenden Radeinbaustrebe (4) und einem sich über dem Radeinbauraum erstreckenden, die Radeinbaustrebe (4) mit dem Längsträger (3) verbindenden einteiligen Versteifungselement (9), dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Befestigungspunkte (13, 14) für die Anbringung einer Motor- und/oder Getriebehalterung (12) an dem Versteifungselement (9) gebildet sind.
Tragstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (9) einen sich über dem Längsträger (3) erstreckenden und in Längsrichtung verteilt am Längsträger (3) befestigten Längsabschnitt (10) und einen sich von dem Längsabschnitt (10) aus in Querrichtung erstreckenden und ein an der Radeinbaustrebe (4) befestigtes distales Ende aufweisenden Querabschnitt (11) umfasst.
Tragstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Befestigungspunkte (14) an dem Querabschnitt (11) vorgesehen ist.
Tragstruktur nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Sicke (22) sich durchgehend zwischen dem Längsabschnitt (10) und dem Querabschnitt (11) erstreckt.
Tragstruktur nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsabschnitt (10) beiderseits eines Mittelstücks (17–21) in entgegengesetzte Richtungen abgewinkelte, am Längsträger (3) befestigte Flansche (15, 16) aufweist.
Tragstruktur nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsabschnitt (10) im Längsschnitt gewellt ist und zwischen zwei jeweils einen der Befestigungspunkte (13) aufweisenden Spitzen (20, 21) eine den Längsträger (3) berührende Senke (18) aufweist.
Tragstruktur nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Querabschnitt (11) an einer der Fahrgastzelle zugewandten Seite einen an einer Federbeinaufnahme (30) befestigten Flansch (24) aufweist.
Tragstruktur nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Querabschnitt (11) und ein sich zwischen der Radeinbaustrebe (10) und dem Längsträger (3) erstreckendes Verstärkungsteil (33) einander zu einem Hohlprofil ergänzen.
Tragstruktur nach Anspruch 8, soweit auf Anspruch 7 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (24) des Querabschnitts (11) an der Federbeinaufnahme (30) über einen Flansch (35) des Verstärkungsteils (33) befestigt ist.
Tragstruktur nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsteil (33) sich bis unter den Längsträger (3) erstreckt, um eine an einem Motorrahmen angreifende Stütze (6) zu bilden.
Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungspunkte (13, 14) die Ecken eines Dreiecks definieren.