DE102012001041A1

DE102012001041A1 - Cross beam element for body structure of passenger car, has cross beam parts provided with carrier region and formed as forged parts, where carrier region partially forms frame tunnel for body structure

Info

Publication number: DE102012001041A1
Application number: DE201210001041
Authority: DE
Inventors: Lutz Storsberg; Manfred Kempf; Jürgen Thalemann
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2012-09-06

Abstract

The beam element (10) has cross beam parts (14, 16) provided with a carrier region (22). The carrier region partially forms a frame tunnel (23) for a body structure (12) of a passenger car. A node element (32) is integrated into the cross beam parts, where the beam element is connectable at an A-pillar (34) of the body structure and/or a carrier element of the passenger car through the node element. The node element is laterally connected to the carrier region in a main extending direction of the cross beam parts. The cross beam parts are formed as forged parts.

Description

Die Erfindung betrifft ein Querträgerelement für eine Karosseriestruktur eines Personenkraftwagens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a cross member for a body structure of a passenger car according to the preamble of claim 1.

Ein solches Querträgerelement ist aus der DE 10 2006 014 979 A1 bekannt. Diese offenbart eine Tragstruktur für ein Kraftfahrzeug mit einem gegossenen Längsträgerelement, das zumindest abschnittsweise als offenes Profil ausgebildet ist und das außerdem jeweils endseitig einen ersten Verbindungsabschnitt für die Befestigung eines Längsträgers und einen zweiten Verbindungsabschnitt für die Befestigung eines Schwellers der Tragstruktur aufweist. Die Tragstruktur umfasst ein das offene Profil des Längsträgerelements zumindest abschnittsweise verschließendes Schließelement.Such a cross member is from the DE 10 2006 014 979 A1 known. This discloses a support structure for a motor vehicle with a cast side member, which is at least partially formed as an open profile and also each end a first connecting portion for the attachment of a longitudinal member and a second connecting portion for the attachment of a sill of the support structure. The support structure comprises a closure element closing the open profile of the side member at least in sections.

Dabei ist vorgesehen, dass der zweite Verbindungsabschnitt als Fortsatz des offenen Profils ausgeführt ist. Der Fortsatz bildet zusammen mit dem Schließelement einen Quertragabschnitt, der quer zur Längserstreckung des Längsträgerelements ausgerichtet ist. An dem Querträgerabschnitt ist sowohl der Schweller als auch ein vom Schweller weg gerichtetes Querträgerelement befestigt. Das Querträgerelement umfasst ein Querträgerteil mit einem Trägerbereich. Durch den Trägerbereich ist ein Mitteltunnel der Tragstruktur teilweise gebildet.It is provided that the second connecting portion is designed as an extension of the open profile. The extension forms together with the closing element a transverse support portion, which is aligned transversely to the longitudinal extension of the side member. At the cross member portion both the sill and a directed away from the sill cross member element is attached. The cross member comprises a cross member with a support portion. Due to the carrier area a center tunnel of the support structure is partially formed.

Die DE 24 35 545 A1 offenbart ein unteres Randkantenpaar eines ein Triebwerkteil aufnehmenden, in der Bodenmitte eines Personenkraftwagens angeordneten, in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Tunnels, bei dem im Bereich jeder unteren Tunnelrandkante ein aus dem Boden- bzw. Tunnelblech einerseits und aus einem vorzugsweise dickeren Verstärkungsblech andererseits gebildeter, geschlossener Hohlträger mit je einem bezogen auf die Fahrtrichtung wenigstens annähernd geradlinig und parallel zur Bodenebene verlaufenden Außenlinienwandabschnitt am Verstärkungsblech vorgesehen ist. Ferner ist vorgesehen, dass an den Parallelflanschen der beiden Tunnelrandversteifungen wenigstens eine an sich bekannte, die offene Tunnelseite überspannende und Triebwerksteile abstützende Traverse an unterschiedlichen Längspositionen anschraubbar ist. Ferner sind an verschiedenen Längspositionen der Parallelflanschen Anschraublöcher und den Anschraublöchern zugeordnete Einführöffnungen für bewegliche Anschraubmuttern im Verstärkungsblech vorgesehen.The DE 24 35 545 A1 discloses a lower edge pair of an engine part receiving, arranged in the center of a passenger car, extending in the vehicle longitudinal tunnel, in which in the region of each lower edge tunnel edge of a bottom or tunnel sheet on the one hand and from a thicker reinforcing plate on the other educated, closed hollow beams with each is provided with respect to the direction of travel at least approximately rectilinear and parallel to the ground plane extending outer line wall section on the reinforcing plate. It is further provided that at least one known per se, the open tunnel side spanning and engine parts supporting cross member at different parallel longitudinal positions can be screwed to the parallel flanges of the two tunnel edge reinforcements. Further, at different longitudinal positions of the parallel flanges screw holes and the screw holes associated with insertion openings for movable mounting nuts in the reinforcement plate are provided.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Querträgerelement der eingangs genannten Art für eine Karosseriestruktur eines Personenkraftwagens bereitzustellen, welcher besonders kostengünstig herstellbar ist und vorteilhafte mechanische Eigenschaften aufweist.It is an object of the present invention to provide a cross member of the type mentioned for a body structure of a passenger car, which is particularly inexpensive to produce and has advantageous mechanical properties.

Diese Aufgabe wird durch ein Querträgerelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a cross member with the features of claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.

Ein solches Querträgerelement für eine Karosseriestruktur eines Personenkraftwagens umfasst zumindest ein Querträgerteil. Das zumindest eine Querträgerteil weist einen Trägerbereich auf, durch welchen ein Tunnelelement, insbesondere ein Mitteltunnel, für die Karosseriestruktur zumindest teilweise gebildet ist.Such a cross member for a body structure of a passenger car comprises at least one cross member. The at least one transverse support part has a support region through which a tunnel element, in particular a center tunnel, for the body structure is at least partially formed.

Erfindungsgemäß ist das Querträgerteil als Massivumformteil ausgebildet. Dadurch weist das Querträgerteil sehr gute und im Vergleich zu Gussbauteilen bessere mechanische Eigenschaften auf. Darüber hinaus kann das Querträgerteil im Rahmen eines Massivumformverfahrens, mittels welchem das Querträgerteil hergestellt ist bzw. wird, besonders kostengünstig hergestellt werden. Im Vergleich zur Herstellung von Gussbauteilen im Rahmen eines Gießverfahrens können Lunker und/oder anderweitige Fehlbildungen vermieden werden. Dies hält den Zeit- und Kostenaufwand zur Durchführung von Bauteilkontrollen nach der Herstellung sowie zur Durchführung von etwaigen Nacharbeiten gering. Zur Darstellung besonders vorteilhafter mechanischer Eigenschaften des Querträgerelements kann dieses nach dem Massivumformverfahren wenigstens einer Wärmebehandlung unterzogen werden.According to the cross member part is formed as a massive forming part. As a result, the cross member has very good and compared to cast components better mechanical properties. In addition, the cross member part can be produced in a particularly cost-effective manner in the context of a massive forming process, by means of which the cross member part is or is produced. In comparison to the production of cast components within the scope of a casting process voids and / or other malformations can be avoided. This keeps the time and cost required to carry out component inspections after production and to carry out any reworking low. For the presentation of particularly advantageous mechanical properties of the cross member, this can be subjected to at least one heat treatment after the massive forming process.

Des Weiteren ist es mittels des Massivumformverfahrens möglich, unterschiedliche Wanddicken und/oder Querschnitte, insbesondere Querschnittsflächen, des Querträgerteils auf zeit- und kostengünstige Weise herzustellen. Die unterschiedlichen Wanddicken und/oder Querschnitte, insbesondere Querschnittsflächen, können dabei zumindest im Wesentlichen kontinuierlich ineinander übergehen.Furthermore, it is possible by means of the massive forming process to produce different wall thicknesses and / or cross-sections, in particular cross-sectional areas of the cross member part in a timely and cost-effective manner. The different wall thicknesses and / or cross sections, in particular cross-sectional areas, can thereby merge into each other at least substantially continuously.

Dadurch ist eine bedarfsgerechte und an auftretende Belastungen angepasste Herstellung des Querträgerteils möglich. Auf diese Weise können Lastpfade bedarfsgerecht eingestellt werden, über welche beispielsweise unfallbedingte Lasten aufgenommen und weitergeleitet werden können. Die Kraftpfade ermöglichen vorteilhafte Kraftverläufe, so dass dadurch das Vorsehen eines Materialmix unterstützt und ermöglicht werden kann. Dies führt zu einer material- und gewichtssparendes Ausgestaltung des Querträgerelements, woraus in einem weiteren Aspekt vorteilhafte Bauraum- bzw. Packageverhältnisse einer Baugruppe mit dem Querträgerelement resultieren.As a result, a needs-based and adapted to occurring loads production of the cross member part is possible. In this way, load paths can be adjusted as needed, through which, for example, accidental loads can be recorded and forwarded. The force paths allow advantageous force curves, so that thereby the provision of a material mix can be supported and made possible. This leads to a material and weight-saving design of the cross member element, resulting in a further aspect advantageous Bauraum- or package ratios of an assembly with the cross member element result.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das Querträgerteil einstückig ausgebildet. Dies hält die Teileanzahl und damit die Kosten des Querträgerelements gering. Dabei kann lediglich das wenigstens eine Querträgerteil vorgesehen sein, so dass das Querträgerelement einstückig bzw. einteilig ausgebildet ist.In one embodiment of the invention, the cross member part is integrally formed. This holds the number of parts and thus the cost of the cross member element low. In this case, only the at least one transverse support part may be provided, so that the transverse support element is formed in one piece or in one piece.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Querträgerteil wenigstens zweistückig bzw. zweiteilig ausgebildet ist. Dazu umfasst das Querträgerelement beispielsweise wenigstens zwei jeweils einstückige Querträgerteile, welche miteinander verbunden sind. Ebenso kann vorgesehen sein, dass wenigstens eines der mehreren Querträgerteile des Querträgerelements mehrstückig ausgebildet ist. Dabei ist das mehrstückige Querträgerteil z. B. in Schalenbauweise ausgebildet und umfasst ein oder wenigstens zwei Schalenelemente, welche über jeweilige Fügflansche miteinander verbunden sind. Das Querträgerelement weist somit einen modularen Aufbau auf bzw. unterstützt eine Modulstrategie.Alternatively it can be provided that the cross member part is formed at least two pieces or two parts. For this purpose, the cross member comprises, for example, at least two each one-piece cross member parts, which are interconnected. Likewise, it can be provided that at least one of the plurality of cross member parts of the cross member element is formed in several pieces. Here, the multi-piece cross member z. B. formed in shell construction and comprises one or at least two shell elements which are interconnected via respective joining flanges. The cross member thus has a modular structure or supports a modular strategy.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist in das Querträgerteil wenigstens ein Knotenelement integriert, über welches das Querträgerelement an einer Fahrzeugsäule, insbesondere einer A-Säule, der Karosseriestruktur und/oder an wenigstens ein weiteres Trägerelement des Personenkraftwagens, insbesondere der Karosseriestruktur, anbindbar ist. Durch die Struktur des Querträgerteils und dessen Ausbildung als Massivumformteil mit der Integration des Knotenelements, über welches das wenigstens eine weitere Trägerelement am Querträgerelement aufgenommen werden kann, ist eine einfache und steife Struktur des Querträgerelements gebildet, welche ein geringes Gewicht sowie eine hohe Funktionsintegration aufweist. Es können auch mehrere solcher Knotenelemente in das Querträgerteil integriert sein.In an advantageous embodiment of the invention, at least one node element is integrated into the cross member, via which the cross member on a vehicle pillar, in particular an A-pillar, the body structure and / or at least one further carrier element of the passenger car, in particular the body structure, can be connected. Due to the structure of the cross member and its formation as a massive forming part with the integration of the node element, via which the at least one further support member can be received on the cross member, a simple and rigid structure of the cross member is formed, which has a low weight and high functional integration. It can also be integrated into the cross member part of several such node elements.

Bei dem wenigstens einen weiteren Trägerelement handelt es sich beispielsweise um ein Längsträgerelement, insbesondere eines Fahrzeugbodens der Karosseriestruktur, oder um ein anderweitiges Querträgerelement. Das Knotenelement kann insbesondere zur Aufnahme wenigstens eines Längsträgerelements und eines Seitenschwellers der Karosseriestruktur dienen.The at least one further carrier element is, for example, a longitudinal carrier element, in particular a vehicle floor of the body structure, or an otherwise transverse carrier element. The node element can serve in particular for receiving at least one longitudinal carrier element and a side sill of the body structure.

Das Knotenelement kann dabei einstückig mit dem Querträgerteil oder separat von diesem ausgebildet sein. Infolge der Integration des Knotenelements oder der Knotenelemente in das Querträgerteil ist es möglich, einfache, stoffschlüssige und/oder kraftschlüssige Fügetechniken wie beispielsweise Kleben und/oder Schrauben zu verwenden, um das wenigstens eine weitere Trägerelement über das Knotenelement am erfindungsgemäßen Querträgerelement anzubinden. Alternativ oder zusätzlich ist eine formschlüssige Verbindung des wenigstens einen weiteren Trägerelements über das Knotenelement am erfindungsgemäßen Querträgerelement möglich.The node element can be formed integrally with the cross member or separately from this. As a result of the integration of the node element or the node elements in the cross member, it is possible to use simple, cohesive and / or non-positive joining techniques such as gluing and / or screws to connect the at least one further support element on the node element on the cross member of the invention. Alternatively or additionally, a positive connection of the at least one further carrier element via the node element on the cross member according to the invention is possible.

Die Integration des Knotenelements oder der Knotenelemente in das Querträgerelement ermöglicht es auch, die Anzahl an Fügestellen bedarfsgerecht auszulegen und besonders gering zu halten, die Fügestellen unkomplex auszugestalten sowie einen Wärmeeintrag in das Querträgerelement infolge von thermischen Fügevorgängen in einem geringen Rahmen zu halten. Gleichzeitig kann die Anzahl an sowie Aufwendungen für Fertigungseinrichtungen im Karosseriebau gering gehalten werden.The integration of the node element or the node elements in the cross member also makes it possible to design the number of joints as needed and to keep particularly low, uncombined to design the joints and to keep a heat input in the cross member due to thermal joining operations in a small frame. At the same time, the number of and expenses for manufacturing equipment in the body shop can be kept low.

Vorzugsweise weist das Querträgerelement, insbesondere das Querträgerteil, wenigstens ein Verbindungsmittel, insbesondere eine Aufnahme, auf, über welches ein Getriebequerträgerelement des Personenkraftwagens an dem Querträgerelement anbindbar ist. Das Verbindungsmittel kann beispielsweise durch das Knotenelement gebildet sein. Dadurch ist es möglich, auch das Getriebequerträgerelement an dem erfindungsgemäßen Querträgerelement anzubinden.Preferably, the cross member, in particular the cross member, at least one connecting means, in particular a receptacle, via which a transmission cross member of the passenger car on the cross member is attachable. The connecting means may be formed, for example, by the node element. This makes it possible to connect the transmission cross member to the cross member according to the invention.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist das Querträgerelement, insbesondere das Querträgerteil, wenigstens einen Fügflansch auf, über welchen das Querträgerelement mit wenigstens einem Beplankungselement, insbesondere des Fahrzeugbodens und/oder einer Stirnwand, des Personenkraftwagens verbindbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein weiterer Fügflansch vorgesehen sein, über welchen ein weiteres Beplankungselement für die Karosseriestruktur an dem Querträgerelement anbindbar ist. Vorzugsweise sind die Beplankungselemente als Hybridbauteile, zum Beispiel als Stahlblech, Aluminiumblech, aus Kunststoff und/oder aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildet. Dadurch können die Beplankungselemente hinsichtlich ihres Gewichts besonders leicht und gleichzeitig besonders steif hergestellt werden, insbesondere da sie keine tragenden Funktionen übernehmen.In a further advantageous embodiment, the cross member, in particular the cross member, at least one joining flange, via which the cross member with at least one Beplankungselement, in particular of the vehicle floor and / or an end wall of the passenger car is connectable. Alternatively or additionally, at least one further joining flange can be provided, via which a further paneling element for the body structure can be attached to the cross member element. Preferably, the planking elements are designed as hybrid components, for example as sheet steel, aluminum sheet, made of plastic and / or of a fiber-reinforced plastic. As a result, the planking elements can be made particularly light in weight and at the same time very stiff in terms of their weight, especially since they do not assume any supporting functions.

Das erfindungsgemäße Querträgerelement weist somit stoffschlüssig und/oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig integrierte Anbindungspunkte bzw. Anbindungselemente in Form des Knotenelements und/oder des Verbindungsmittels auf, welche zur Darstellung einer vorteilhaften Funktionserfüllung sowie zur Darstellung von Lastrichtungen, in welchen insbesondere unfallbedingte Lasten aufgenommen und abgeleitet werden können, entsprechend ausgerichtet sind.The cross member according to the invention thus has cohesively and / or positively and / or non-positively integrated connection points or connection elements in the form of the node element and / or the connecting means, which is used to represent an advantageous performance function and for representing load directions in which in particular accidental loads absorbed and derived be aligned accordingly.

Das Querträgerelement ermöglicht die Darstellung der Tragstruktur mit daran anschließender bzw. angebundener Beplankung aus unterschiedlichen Werkstoffen bzw. Materialien wie Metall und/oder Kunststoff und unterstützt die Realisierung der Modulstrategie, durch welche die Tragstruktur besonders kostengünstig herstellbar ist.The cross member allows the representation of the support structure with adjoining or tailed planking of different materials or materials such as metal and / or plastic and supports the realization of Modular strategy by which the support structure is particularly inexpensive to produce.

Infolge der Herstellung des Querträgerteils durch das werkzeuggebundene Massivumformverfahren insbesondere mit voneinander unterschiedlichen Querschnitten an bedarfsorientierten Stellen kann des Querträgerteil zeit- und kostengünstig und mit einem nur geringen Gewicht ausgebildet werden, so dass vorgebbare Anforderungen an das Querträgerelement erfüllt werden können.As a result of the preparation of the cross member by the tool-bound massive forming process especially with mutually different cross sections of demand-oriented points of the cross member can be made time and cost and with a low weight, so that specifiable requirements can be met to the cross member.

Auch das Verbindungsmittel und/oder das Knotenelement und somit die Anbindungspunkte können durch das Massivumformverfahren bzw. durch ein Massivumformverfahren hergestellt sein.Also, the connecting means and / or the node element and thus the connection points can be prepared by the massive forming process or by a massive forming process.

Das Querträgerteil kann zumindest bereichsweise einen Hohlquerschnitt aufweisen. Der Hohlquerschnitt kann in Umfangsrichtung des Querträgerteils offen sein. Dies hält das Gewicht des Querträgerteils gering bei gleichzeitiger Realisierung einer hohen Steifigkeit. In dem Hohlquerschnitt kann wenigstens ein Schottelement, insbesondere ein Schottblech, angeordnet sein. Alternativ oder ergänzend können Sickenstrukturen zur Aussteifung vorgesehen sein. Dies führt zu einer sehr hohen Steifigkeit und Festigkeit des Querträgerelements, insbesondere in Ergänzung mit dem Wärmebehandlungsverfahren. Das Schottblech kann dabei bedarfs- und funktionsorientiert in dem Hohlquerschnitt angeschmiedet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Querträgerteil mittels wenigstens eines Verstärkungselements verstärkt sein.The cross member may at least partially have a hollow cross-section. The hollow cross section may be open in the circumferential direction of the cross member part. This keeps the weight of the cross member low while achieving a high rigidity. At least one bulkhead element, in particular a bulkhead plate, can be arranged in the hollow cross section. Alternatively or additionally, bead structures can be provided for stiffening. This leads to a very high rigidity and strength of the cross member, in particular in addition to the heat treatment process. The partition plate can be forged in terms of function and requirements in the hollow cross-section. Alternatively or additionally, the cross member may be reinforced by means of at least one reinforcing element.

Um das Gewicht des Querträgerelements besonders gering zu halten, ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Querträgerteil zumindest im Wesentlichen aus einem Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung, gebildet ist. Somit ist das Querträgerteil in Leichtbauweise hergestellt, woraus ein sehr geringes Gewicht der Karosseriestruktur resultiert. Alternativ oder zusätzlich können Einlegeteile, sogenannte Inlays, an Knotenstellen, insbesondere an den Stellen des Knotenelements bzw. der Knotenelemente, des Querträgerelements vorgesehen, Insbesondere eingeschmiedet, sein. Der Personenkraftwagen kann somit mit einem nur geringen Energiebedarf angetrieben werden.In order to keep the weight of the cross member particularly low, it is preferably provided that the cross member part is at least substantially formed of a light metal, in particular of aluminum or an aluminum alloy. Thus, the cross member is made in lightweight construction, resulting in a very low weight of the body structure results. Alternatively or additionally, inserts, so-called inlays, provided at node locations, in particular at the points of the node element or the node elements, the cross member element, in particular forged. The passenger car can thus be driven with only a small energy requirement.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:

1 eine schematische Perspektivansicht eines Querträgerelements für eine Karosseriestruktur eines Personenkraftwagens; 1 a schematic perspective view of a cross member for a body structure of a passenger car;

2 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht einer Anordnung des Querträgerelements gemäß 1 an der Karosseriestruktur des Personenkraftwagens. 2 a schematic perspective view of an arrangement of the cross member element according to FIG 1 on the body structure of the passenger car.

3 eine schematische Perspektivansicht eines Schalenelements eines Ausführungsform des Querträgerelements; 3 a schematic perspective view of a shell element of an embodiment of the cross member element;

4 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht einer weitere Ausführungsform der Anordnung des Querträgerelements an der Karosseriestruktur des Personenkraftwagens gemäß 2; und 4 a schematic perspective view of a further embodiment of the arrangement of the cross member on the body structure of the passenger car according to FIG 2 ; and

5 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform der Anordnung gemäß 4. 5 a schematic perspective view of a further embodiment of the arrangement according to FIG 4 ,

Die 1 zeigt ein Querträgerelement 10 für eine Karosseriestruktur 12 (2) eines Personenkraftwagens. Vorliegend umfasst das Querträgerelement 10, welches sich bezogen auf seinen an der Karosseriestruktur 12 angeordneten Zustand zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckt, ein erstes Querträgerteil 14 sowie ein zweites Querträgerteil 16. Die Querträgerteile 14, 16 sind an einer Verbindungsstelle 18 über jeweilige Verbindungsflächen 20 miteinander verbindbar bzw. unter Ausbildung des Querträgerelements 10 miteinander verbunden. Im noch nicht miteinander verbundenen Zustand ermöglicht die Verbindungsstelle 18 einen Toleranzausgleich, da die Querträgerteile 14, 16 – wie in der 1 durch Richtungspfeile angedeutet ist – in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung), in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) und in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) relativ zueinander bewegt werden können. Das Querträgerelement 10 weist somit einen integrierten Toleranzausgleich auf, mittels welchem insbesondere fertigungsbedingte Toleranzen ausgeglichen werden können.The 1 shows a cross member 10 for a body structure 12 ( 2 ) of a passenger car. In the present case comprises the cross member 10 , which related to his on the body structure 12 arranged state extends at least substantially in the vehicle transverse direction, a first cross member part 14 and a second cross member 16 , The cross member parts 14 . 16 are at a junction 18 via respective connection surfaces 20 connectable to each other or under the formation of the cross member element 10 connected with each other. In not yet connected state allows the connection point 18 a tolerance compensation, since the cross member parts 14 . 16 - like in the 1 is indicated by directional arrows - in the vehicle vertical direction (z-direction), in the vehicle transverse direction (y-direction) and in the vehicle longitudinal direction (x-direction) can be moved relative to each other. The cross member 10 thus has an integrated tolerance compensation, by means of which in particular production-related tolerances can be compensated.

Die Querträgerteile 14, 16 sind jeweils als Massivumformteile im Rahmen eines Massivumformverfahrens kostengünstig hergestellt und weisen ein nur sehr geringes Gewicht sowie sehr gute mechanische Eigenschaften auf. Die Querträgerteile 14, 16 sind vorzugsweise aus einem Leichtmetall, insbesondere aus Aluminiumknetlegierungen, gebildet.The cross member parts 14 . 16 are each manufactured as a massive forming parts as part of a massive forming process cost and have a very low weight and very good mechanical properties. The cross member parts 14 . 16 are preferably formed from a light metal, in particular aluminum wrought alloys.

In der 1 sind ferner Kraftpfeile F1, F2 und F3 dargestellt, welche Hauptkraftverlaufskurven von während des Betriebs des Personenkraftwagens und/oder bei unfallbedingten Kraftbeaufschlagungen auftretenden Lasten, die auf das Querträgerelement 10 wirken, andeuten. In the 1 are also shown force arrows F1, F2 and F3, which show main force curves of loads occurring during operation of the passenger car and / or accidental force applied to the cross member 10 act, imply.

Das Querträgerelement 10 weist einen ersten Trägerbereich 22 auf, durch welchen ein Mitteltunnel 23 für die Karosseriestruktur 12 teilweise gebildet ist. Vorliegend ist der erste Trägerbereich 22 des Querträgerelements 10 teilweise durch einen ersten Trägerteilbereich 24 des ersten Querträgerteils 14 sowie teilweise durch einen zweiten Trägerteilbereich 26 des zweiten Querträgerteils 16 gebildet.The cross member 10 has a first carrier area 22 through which a center tunnel 23 for the body structure 12 partially formed. In the present case is the first carrier area 22 the cross member element 10 partly by a first carrier portion 24 of the first cross member part 14 and partly by a second carrier portion 26 of the second crossmember part 16 educated.

In Haupterstreckungsrichtung des Querträgerelements 10, welche mit der Fahrzeugquerrichtung korrespondiert, schließt sich an den ersten Trägerteilbereich 24 nach außen ein zweiter Trägerbereich 28 des Querträgerelements 10 an, welcher durch einen dritten Trägerteilbereich des ersten Querträgerteils 14 gebildet ist.In the main extension direction of the cross member 10 , which corresponds to the vehicle transverse direction, closes at the first carrier portion 24 to the outside a second carrier area 28 the cross member element 10 which, by a third carrier portion of the first cross member part 14 is formed.

An den zweiten Trägerteilbereich 26 schließt sich in Haupterstreckungsrichtung des Querträgerelements 10 und damit in Fahrzeugquerrichtung nach außen ein dritter Trägerbereich 30 an, welcher durch einen vierten Trägerteilbereich des zweiten Querträgerteils 16 gebildet ist.To the second carrier part area 26 closes in the main extension direction of the cross member element 10 and thus in the vehicle transverse direction to the outside, a third carrier area 30 which, by a fourth support portion of the second cross member part 16 is formed.

Die Querträgerteile 14, 16 können jeweils einstückig ausgebildet sein. Alternativ ist es möglich, dass wenigstens eines der Querträgerteile 14, 16 oder die Querträgerteile 14, 16 jeweils mehrstückig, insbesondere in Schalenbauweise, ausgebildet sind und jeweils wenigstens zwei Schalenelemente umfassen, welche über jeweilige Fügflansche miteinander verbunden sind. Ein jeweiliges, in Fahrzeuglängsrichtung vorderes der Schalenelemente der Querträgerteile 14, 16 wird dabei als Außenschale bezeichnet, während das in Fahrzeuglängsrichtung dahinter angeordnete, jeweilige Schalenelement der Querträgerteile 14, 16 als Innenschale bezeichnet wird.The cross member parts 14 . 16 can each be integrally formed. Alternatively, it is possible that at least one of the cross member parts 14 . 16 or the cross member parts 14 . 16 each in multiple pieces, in particular in shell construction, are formed and each comprise at least two shell elements, which are interconnected via respective joining flanges. A respective front in the vehicle longitudinal direction of the shell elements of the cross member parts 14 . 16 is referred to as an outer shell, while arranged in the vehicle longitudinal direction behind, respective shell element of the cross member parts 14 . 16 is referred to as inner shell.

Die Querträgerteile 14, 16 können jeweils wenigstens zwei voneinander unterschiedliche Querschnitte in unterschiedlicher Form und/oder Dimension aufweisen. Dies bedeutet, dass sich die unterschiedlichen Querschnitte insbesondere hinsichtlich ihrer Querschnittsflächenausführungen voneinander unterscheiden. Mit anderen Worten weisen die Querträgerteile 14, 16 jeweils wenigstens einen ersten Teilbereich mit einem ersten Querschnitt bzw. einer ersten Querschnittsfläche auf. Ferner weisen die Querträgerteile 14, 16 jeweils wenigstens einen zweiten, sich in Haupterstreckungsrichtung des Querträgerelements 10 an den ersten Teilbereich anschließenden Teilbereich mit einem zweiten Querschnitt bzw. einer zweiten Querschnittsfläche auf. Dabei ist der erste Querschnitt bzw. die erste Querschnittsfläche von dem zweiten Querschnitt bzw. der zweiten Querschnittsfläche unterschiedlich ausgebildet. Dadurch kann das Querträgerelement 10 mit einem geringen Gewicht und funktions- und belastungsorientiert ausgebildet werden.The cross member parts 14 . 16 can each have at least two mutually different cross sections in different shape and / or dimension. This means that the different cross-sections differ from one another, in particular with regard to their cross-sectional surface designs. In other words, the cross member parts 14 . 16 in each case at least one first subregion with a first cross section or a first cross sectional surface. Furthermore, the cross member parts 14 . 16 in each case at least one second, in the main extension direction of the cross member element 10 Subregion adjoining the first subregion with a second cross section or a second cross sectional surface. In this case, the first cross section or the first cross sectional area of the second cross section and the second cross sectional area is formed differently. This allows the cross member 10 be designed with a low weight and functional and stress oriented.

In die Querträgerteile 14, 16 ist jeweils ein eine Knotenstruktur aufweisendes Knotenelement 32 integriert. Wie der 2 zu entnehmen ist, sind die Knotenelemente 32, von welchen in der 2 lediglich eines der Knotenelemente 32 erkennbar ist, in in Fahrzeugquerrichtung seitlichen Bereichen des Querträgerelements 10 angeordnet. Über die Knotenelemente 32 ist das Querträgerelement 10 an seitlichen A-Säulen 34 der Karosseriestruktur 12 angebunden. Über die Knotenelemente 32 sind auch jeweilige Seitenschweller 40 der Karosseriestruktur 12 am Querträgerelement 10 angebunden. Ferner können jeweilige Längsträgerelemente der Karosseriestruktur 12 über die Knotenelemente 32 am Querträgerelement 10 angebunden sein.In the cross member parts 14 . 16 is in each case a node element having a node structure 32 integrated. Again 2 it can be seen, are the node elements 32 , of which in the 2 only one of the node elements 32 can be seen, in the vehicle transverse direction lateral areas of the cross member element 10 arranged. About the node elements 32 is the cross member 10 on lateral A-pillars 34 the body structure 12 tethered. About the node elements 32 are also respective side skirts 40 the body structure 12 on the cross member 10 tethered. Furthermore, respective longitudinal beam elements of the body structure 12 about the node elements 32 on the cross member 10 be connected.

In der 2 ist auch eine Stirnwand 36 sowie ein Bodenelement 38 eines Hauptbodens der Karosseriestruktur 12 erkennbar. Die Stirnwand 36 und das Bodenelement 38 sind dabei jeweils als Hybridbauteil aus wenigstens zwei voneinander unterschiedlichen Werkstoffen gebildet. Die Querträgerteile 14, 16 weisen nun jeweils wenigstens einen Fügflansch auf, über welchen das Querträgerelement 10 mit dem Bodenelement 38 und mit der Stirnwand 36 verbunden ist.In the 2 is also an end wall 36 as well as a floor element 38 a main floor of the body structure 12 recognizable. The front wall 36 and the floor element 38 are each formed as a hybrid component of at least two mutually different materials. The cross member parts 14 . 16 now each have at least one joining flange, via which the cross member element 10 with the floor element 38 and with the front wall 36 connected is.

Das Querträgerelement 10 weist auch jeweilige, in die Querträgerteile 14, 16 integrierte Aufnahmen 42 beispielsweise für einen Getriebequerträger 44 auf. Der Getriebequerträger 44 dient zur Halterung eines Getriebes des Personenkraftwagens und kann auf einfache Weise an dem Querträgerelement 10 angebunden werden. Die Aufnahmen 42 können beispielsweise auch zur Halterung von Tankeinrichtungen von Brennstoffzellenfahrzeugen ausgebildet sein.The cross member 10 also has respective, in the cross member parts 14 . 16 integrated recordings 42 for example, for a transmission cross member 44 on. The transmission cross member 44 serves to hold a transmission of the passenger car and can easily on the cross member 10 be connected. The pictures 42 For example, they can also be designed to hold tank devices of fuel cell vehicles.

Die 3 zeigt ein Schalenelement 45 für das gemäß 3 in Schalenbauweise ausgebildete und bezogen auf die Einbaulage des Querträgerelements 10 in Vorwärtsfahrtrichtung linke Querträgerteil 16. Das Schalenelement 45 weist eine Fügfläche 46 auf, über die das Schalenelement 45 und damit das Querträgerteil 16 mit dem rechten Querträgerteil 14 zu verbinden ist. Der 3 ist auch ein Fügflansch 48 des Schalenelements 45 zu entnehmen, über welche das Querträgerteil 16 an die Stirnwand 36 über eine Flanschverbindung anbindbar ist. Das Schalenelement 45 weist eine Rippen- und/oder Sickenstruktur 50 zur Aussteifung des Schalenelements 45 auf.The 3 shows a shell element 45 for that according to 3 formed in shell construction and based on the mounting position of the cross member element 10 in the forward direction left cross member 16 , The shell element 45 has a joining surface 46 on, over which the shell element 45 and thus the cross member part 16 with the right cross member 14 to connect. Of the 3 is also a joining flange 48 of the shell element 45 to take over which the cross member part 16 to the front wall 36 can be connected via a flange connection. The shell element 45 has a rib and / or bead structure 50 for stiffening the shell element 45 on.

Die 4 zeigt eine mögliche Anbindung des in der 4 lediglich teilweise dargestellten Querträgerelements 10 an den Seitenschweller 40 und das Bodenelement 38 sowie den Getriebequerträger 44. Dabei ist eine erste Flanschverbindung 52 zwischen dem Querträgerelement 10 und dem Seitenschweller 40 sowie eine zweite Flanschverbindung 54 zwischen dem Querträgerelement 10 und dem Bodenelement 38 zu erkennen. Über einen Fügflansch 49 des Querträgerelements 10 kann dieser an die Stirnwand 36 angebunden werden. The 4 shows a possible connection of the in the 4 only partially illustrated cross member 10 on the side skirts 40 and the floor element 38 and the transmission cross member 44 , Here is a first flange connection 52 between the cross member 10 and the side skirts 40 and a second flange connection 54 between the cross member 10 and the floor element 38 to recognize. About a joining flange 49 the cross member element 10 Can this on the front wall 36 be connected.

Die 5 zeigt eine Anbindungsmöglichkeit des Schalenelements 45 gemäß 3 an den Seitenschweller 40 über die erste Flanschverbindung 52. Ferner ist ein Fügflansch 56 vorgesehen, über welchen das Schalenelement 45 an die Stirnwand 36 anbindbar ist.The 5 shows a connection possibility of the shell element 45 according to 3 on the side skirts 40 over the first flange connection 52 , Furthermore, a joining flange 56 provided over which the shell element 45 to the front wall 36 is attachable.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102006014979 A1 [0002]
DE 2435545 A1 [0004]

Claims

Cross member ( 10 ) for a body structure of a passenger car, with at least one cross member ( 14 . 16 ) with a support area ( 22 ), through which a tunnel element ( 23 ), in particular a center tunnel ( 23 ), for the body structure ( 12 ) is at least partially formed, characterized in that the cross member ( 14 . 16 ) is formed as a massive forming part.

Cross member ( 10 ) according to claim 1, characterized in that in the cross member ( 14 . 16 ) at least one node element ( 32 ) is integrated, via which the cross member ( 10 ) on a vehicle pillar ( 34 ), in particular an A-pillar ( 34 ), the body structure ( 12 ) and / or at least one further carrier element of the passenger car, in particular the body structure ( 12 ), is attachable.

Cross member ( 10 ) according to claim 2, characterized in that the node element ( 32 ) in the main direction of extension of the crossmember part ( 14 . 16 ) to the support area ( 22 ) connects laterally.

Cross member ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the cross member ( 10 ), in particular the cross member ( 14 . 16 ), at least one connecting means ( 42 ), in particular a photograph ( 42 ), via which a transmission cross member ( 44 ) of the passenger car on the cross member ( 10 ) is connectable.

Cross member ( 10 ) according to claim 4 and one of claims 2 or 3, characterized in that the connecting means ( 42 ) through the node element ( 32 ) is formed.

Cross member ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the cross member ( 10 ), in particular the cross member ( 14 . 16 ), at least one Fügflansch over which the cross member ( 10 ) with a planking element ( 38 ), in particular a vehicle floor, the passenger car is connectable.

Cross member ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the cross member ( 14 . 16 ) is formed by at least two interconnected shell elements.

Cross member ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the cross member ( 14 . 16 ) is formed at least substantially of a light metal, in particular aluminum.

Body structure ( 12 ) for a passenger car, with at least one cross member ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein a tunnel element ( 23 ), in particular a center tunnel ( 23 ), the body structure ( 12 ) is at least partially formed by the carrier region of the cross member element.