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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Vorderwagen einer Fahrzeugkarosserie gemäß dem Anspruch 1 bzw. einen Vorderwagen gemäß dem nebengeordneten Anspruch.
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Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 10 2009 042 064 A1 zeigt einen Karosserievorderbau mit einer Radeinbaustrebe und einem damit verbundenen Längsträger, wobei ein ebener Schweißflansch eine Schnittstelle zwischen Längsträger und Radeinbaustrebe bildet. Der Vorderrahmen und die Radeinbaustrebe liegen im Bereich des Schweißflansches aneinander auf Stoß an und sind in einer Ebene miteinander verschweißt. Wenn bei einem Unfall der Vorderwagen verformt wird und sich dabei Längsträger und Radeinbaustrebe gegeneinander drehen, ist die Schweißverbindung im Wesentlichen auf Zug, senkrecht zu den einander berührenden Oberflächen von Längsträger und Radeinbaustrebe beansprucht.
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Aufgabe einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist, einen im Hinblick auf Insassenschutz bzw. Stabilität verbesserten Vorderwagen bereitzustellen, welcher bevorzugt auch auf einfache Weise herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird einer Ausgestaltung der Erfindung zufolge gelöst durch einen Vorderwagen einer Fahrzeugkarosserie, mit einer Radeinbaustrebe und einem Längsträger, der einen Innenraum des Vorderwagens flankiert, wobei ein Ende der Radeinbaustrebe an mehreren Punkten einer Oberfläche des Längsträgers befestigt ist, deren Oberflächennormalen voneinander abweichen. So sind niemals alle Schweißpunkte gleichzeitig rein zugbelastet; wenigstens einer von ihnen ist auch auf Scherung beansprucht. Während die zu den sich berührenden Oberflächen von Radeinbaustrebe und Längsträger senkrechten Zugkräfte die Oberflächen auch verformen, sich dann auf kleine Bereiche einer Schweißverbindung konzentrieren und diese zerstören können, werden die Oberflächen von den zu ihnen parallelen Scherkräften kaum verformt; die Belastung verteilt sich einigermaßen gleichmäßig über die gesamte Ausdehnung der Schweißverbindung, und die Wahrscheinlichkeit, dass die Verbindung versagt, ist gering.
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Die Oberfläche des Längsträgers kann konvex sein, um die Punkte mit den voneinander abweichenden Oberflächennormalen auf engem Raum unterbringen zu können.
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Zur Steifigkeit der Verbindung des Längsträgers mit der Radeinbaustrebe kann beitragen, wenn von den Punkten wenigstens einer gegenüber dem anderen zum Innenraum hin versetzt ist.
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Die von den diversen Oberflächennormalen aufgespannten Winkel sollten wenigstens 90° erreichen, damit eine Kraft, die einen der Punkte rein auf Zug belastet, an wenigstens einem anderen Punkt eine Scherbelastung ergibt. Winkel von bis zu 180° können zweckmäßig sein.
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Bevorzugt ist die Befestigung in den Punkten eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere eine Schweißverbindung oder eine Klebeverbindung. Wahlweise können mehrere Befestigungsarten miteinander kombiniert werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist wenigstens einer der Punkte an einer Ober- oder Unterseite des Längsträgers angeordnet. Hierdurch können Torsions- bzw. Biegekräfte besser übertragen werden, und die Befestigungspunkte können in unterschiedlichen Kraftwirkungsrichtungen belastet werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist wenigstens einer der Punkte an einer (im montierten Zustand des Längsträger zumindest annähernd horizontal ausgerichteten Fläche des Längsträgers angeordnet. Bevorzugt bildet die horizontale Fläche einen Teil der Ober- oder Unterseite. An der horizontalen Fläche können Kräfte über eine große Fläche zwischen dem Längsträger und der Radeinbaustrebe übertragen werden. Die Befestigungspunkte können Teile von flächenmäßig ausgedehnten Verbindungen, insbesondere Schweiß- oder Klebeverbindungen sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Radeinbaustrebe einen langgestreckten Hohlkörper sowie ein Strukturbauteil mit einem Flansch auf.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird auch durch einen Vorderwagen einer Fahrzeugkarosserie gelöst, der mit einer Radeinbaustrebe und einem Längsträger ausgeführt ist, wobei die Radeinbaustrebe ein Strukturbauteil und einen langgestreckten Hohlkörper aufweist, wobei das Strukturbauteil mit dem langgestreckten Hohlkörper steckverbunden ist und einen Flansch aufweist, der an einer konvexen Oberfläche des Längsträgers befestigt ist. Die Unterteilung in Hohlkörper und Strukturbauteil erlaubt es, allein das Strukturbauteil, insbesondere seinen Flansch, mit enger Toleranz so zu fertigen, dass er eine feste Verbindung zu den Punkten des Längsträgers eingehen kann; der Hohlkörper kann mit weiterer Toleranz preiswert gefertigt sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Flansch Flanschabschnitte mit einander zugewandten Oberflächen auf. Dies ermöglicht ein zangenartiges Umgreifen des Längsträgers. Hierdurch können die Befestigungspunkte außen an dem Längsträger in einem großen Abstand zueinander angeordnet werden, was eine gute Stabilität liefert, und ihre Oberflächennormalen können einen großen Winkel, nahe bei 180°, aufspannen.
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Wenigstens zwei der Flanschabschnitte können durch zumindest annähernd parallel zueinander ausgerichtete Oberflächen gebildet sein. Hierdurch kann auf einfache Weise eine Befestigung mit einer Ober- oder Unterseite, insbesondere einer horizontalen Fläche des Längsträgers erfolgen.
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Die Flanschabschnitte können als zwei einander gegenüberliegende Laschen ausgebildet sein, die jeweils in Richtung der Längsachse bzw. in Richtung des Längsträgers hervorstehen und in dem wenigstens einen Punkt mit einer Ober- und/oder Unterseite des Längsträgers verbunden sind.
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Der Flansch weist bevorzugt mehrere Facetten auf, welche in einem Winkel zueinander ausgerichtet sind. Hierdurch kann die Stabilität des Strukturbauteils erhöht werden, insbesondere auch im Hinblick auf eine in Querrichtung (senkrecht zur Fahrtrichtung) wirkende Kraft, welche dann als Zug- oder Druckkraft von den Facetten übertragen werden kann.
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Die Verbindung zwischen Hohlkörper und Strukturbauteil kann durch einen Zapfen des Strukturbauteils hergestellt sein, der in den Hohlkörper eingesteckt ist.
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Der Zapfen kann hohl, insbesondere becherartig, typischerweise mit einem Boden und einer umlaufenden Wand, ausgebildet sein. Dies erlaubt eine ökonomische Fertigung des Strukturteils, insbesondere durch Tiefziehen aus einem Flachmaterialzuschnitt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist in dem Boden eine Öffnung ausgebildet. Indem die Öffnung vor dem Tiefziehen geschaffen und während des Tiefziehens aufgeweitet wird, kann eine Verringerung der Wandstärke der umlaufenden Wand während des Tiefziehens minimiert werden, was der Belastbarkeit, insbesondere der Torsionsfestigkeit, des Strukturteils zugute kommt.
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Die Öffnung sollte nicht die gesamte Ausdehnung des Bodens einnehmen; ein sich ringförmig um die Öffnung herum erstreckender Bodenbereich verbessert die Stabilität des Strukturbauteils.
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Der Zapfen kann verjüngt sein, um eine provisorische Befestigung im Hohlkörper durch Klemmen/Verkeilen zu erleichtern.
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Der Zapfen kann einen unrunden Querschnitt haben, um torsionsfest in den Hohlkörper eingreifen zu können. Eine rechteckige oder trapezförmige Querschnittsform ist besonders geeignet, um den freien Querschnitt eines in für herkömmliche Radeinbaustreben bekannter Weise durch Verschweißen zweier tiefgezogener Bleche entlang ihrer Längsränder gefertigten Hohlkörpers auszufüllen.
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Der Längsträger kann ein Hydroformteil sein. Hydroforming ermöglicht die Fertigung eines Längsträgers mit über seine Länge hinweg variablem Querschnitt aus einem einteiligen Hohlprofilabschnitt. Dadurch entfallen die bei zweiteilig aufgebauten Längsträgern üblichen, oben und unten abstehenden Schweißflansche, die die Befestigung des Flansches des Strukturbauteils erschweren bzw. seiner Ausdehnung Grenzen setzen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform trägt der Längsträger an einem Ende eine Ankerplatte, wobei ein innerer Hohlraum des Längsträgers durch einen Durchgang der Ankerplatte zugänglich ist. Hierdurch kann ein (Schweiß-)Werkzeug in einem Verfahrensschritt sowohl den Längsträger mit der Radeinbaustrebe als auch die Ankerplatte mit dem Längsträger verbinden.
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Ein Verfahren zur Montage des Vorderwagens kann die folgenden Schritte aufweisen:
- a) Bereitstellen eines Hohlkörpers;
- b) Bereitstellen eines Strukturbauteils;
- c) Verbinden des Strukturbauteils mit dem Hohlkörper zu einer Radeinbaustrebe;
wobei in Schritt c) ein Steckverbinden des Strukturbauteils mit dem Hohlkörper erfolgt, bevorzugt ein Einsetzen oder Einstecken des Strukturbauteils in den Hohlkörper, insbesondere indem ein Zapfen des Strukturbauteils flächig an einer korrespondierenden Innenmantelfläche des Hohlkörpers zur Anlage gebracht wird. Dabei kann durch Befestigen des Zapfens an dem Hohlkörper ein verstärktes Ende der Radeinbaustrebe gebildet werden.
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Bevorzugt erfolgt nach dem Einsetzen ein stoffschlüssiges Verbinden des Zapfens mit der Innenmantelfläche, z. B. ein Kleben, bevorzugt ein Verschweißen, insbesondere Punktschweißen in umlaufend angeordneten Schweißpunkten.
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Nach dem Schritt b) oder c) kann ein Bereitstellen eines Längsträgers und Befestigen des Strukturbauteils an dem Längsträger in mehreren zueinander sowie zu einem Innenraum des Vorderwagens hin versetzten Befestigungspunkten erfolgen. Bevorzugt erfolgt das Verbinden durch Stoffschluss, insbesondere durch ein Fügeverfahren, z. B. durch Schweißen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Dabei zeigen
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1a eine schematische perspektivische Ansicht eines Vorderwagens einer Fahrzeugkarosserie;
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1b eine schematische perspektivische Ansicht eines Teilbereichs des in 1a gezeigten Vorderwagens;
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1c eine schematische perspektivische Ansicht eines Teils einer Radeinbaustrebe, welche einen Teil des in 1a gezeigten Vorderwagens bildet;
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2 eine schematische perspektivische Ansicht eines Teilbereichs des in 1a gezeigten Vorderwagens mit einem an einer Radeinbaustrebe des Vorderwagens montierten Strukturbauteil gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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3 eine schematische perspektivische Detailansicht des in der 2 gezeigten Strukturbauteils;
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4 eine schematische perspektivische Ansicht eines Teils des in der 1a gezeigten Vorderwagens, wobei jeweils ein Strukturbauteil gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zwischen einer Radeinbaustrebe und einem Längsträger des Vorderwagens montiert ist;
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5 eine schematische Schnittansicht gemäß dem in der 2 angedeuteten Schnitt A-A durch eine Radeinbaustrebe und ein Strukturbauteil gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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6a eine schematische Schnittansicht gemäß dem in der 5 angedeuteten Schnitt B-B, mit einem Montagewerkzeug in einer ersten Position;
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6b die Schnittansicht gemäß der 6A mit dem Montagewerkzeug in einer zweiten Position;
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6c eine schematische Schnittansicht gemäß dem in der 4 angedeuteten Schnitt C-C, mit dem Montagewerkzeug in einer dritten Position; und
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6d eine schematische Schnittansicht gemäß dem in der 5 angedeuteten Schnitt B-B mit dem Montagewerkzeug in einer vierten Position.
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In der 1a ist ein Vorderwagen 1 einer Fahrzeugkarosserie gezeigt, welcher einen in Fahrtrichtung F rechten Längsträger 2a und einen in Fahrtrichtung F linken Längsträger 2b aufweist. Der Vorderwagen 1 definiert bzw. umgrenzt einen Innenraum I, in welchem z. B. ein Motor angeordnet werden kann. Die Längsträger 2a; 2b sind jeweils mit einer Radeinbaustrebe 3a; 3b verbunden. Ein Schlossquerträger 4 ist zusammen mit einem Stossfängerquerträger 5 in einem Bugbereich des Vorderwagens 1 angeordnet und verbindet die beiden Längsträger 2a; 2b. Eine Stirnwand 7 bildet eine Begrenzung des Vorderwagens 1 in Fahrtrichtung F. Die Längsträger 2a; 2b bzw. Radeinbaustreben 3a; 3b sind jeweils mit einer inneren Schwellerstruktur 6a, 6b und einer Längsträgerverlängerung 2a.1, 2b.1 zusammengebaut. Die Längsträger 2a; 2b des Vorderwagens 1 sind entlang einer Mittenlängsachse M ausgerichtet, die sich in der Fahrtrichtung F (entgegen einer x-Richtung des gezeigten Koordinatensystems) erstreckt. Die Radeinbaustreben 3a; 3b sind an der Schnittstelle zum jeweiligen Längsträger 2a; 2b annähernd senkrecht zur M in der y-Richtung des dargestellten Koordinatensystems verlaufenden Mittenlängsachse (unter einem Winkel von 75°-90°) angeordnet.
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In der 1b ist eine Innenstrebe 3.1 der in 1a gezeigten Radeinbaustrebe gezeigt, und die Innenstrebe 3.1 ist mit einer Federbeinaufnahme 8 verbunden. Ferner sind eine seitliche Stirnwand 9.1 sowie eine seitliche Frontscheibenaufnahme 9.2 dargestellt, welche jeweils einen Teil des in 1a gezeigten Vorderwagens bilden.
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In der 1c ist eine Außenstrebe 3.2 gezeigt, die vorgesehen ist, um außen an der Innenstrebe 3.1 angefügt zu werden und mit ihr einen Hohlkörper der Radeinbaustrebe zu bilden.
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In der 2 sind die in der 1b gezeigten Komponenten gezeigt sowie die in der 1c gezeigte Außenstrebe 3.2, welche außen an der Innenstrebe 3.1 montiert ist und mit ihr den hier mit 3e bezeichneten Hohlkörper bildet. Ein Strukturbauteil 10 greift in ein offenes vorderes Ende des Hohlkörpers 3e ein. Das Strukturbauteil 10 kann wahlweise zunächst an der Innenstrebe 3.1 angeordnet werden, bevor die Außenstrebe 3.2 an der Innenstrebe 3.1 angeordnet wird, oder zunächst an der Außenstrebe 3.2, bevor die Außenstrebe 3.2 an der Innenstrebe 3.1 angeordnet wird. Auch kann zunächst die Außenstrebe 3.2 an der Innenstrebe 3.1 angeordnet werden, um daraufhin das Strukturbauteil 10 zwischen die beiden Streben 3.1, 3.2 einzuführen. Bevorzugt werden zunächst die Streben 3.1, 3.2 miteinander verbunden, um daraufhin das Strukturbauteil 10 mit zumindest einer der Streben 3.1, 3.2, bevorzugt beiden Streben zu verbinden.
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In der 3 ist im Detail das Strukturbauteil 10 gezeigt, insbesondere in einer Anordnung in Bezug auf die Fahrtrichtung F, in welcher es mit einer/der Radeinbaustrebe (nicht dargestellt) verbunden werden kann. Die Geometrie des Strukturbauteils 10 kann als eine Becher- bzw. Hutform beschrieben werden, welche im Wesentlichen durch einen Zapfen 13, insbesondere eine umlaufende Wandung, und einen Flansch 12 gebildet ist. Der Zapfen 13 bildet eine Hutkrone der Hutform, und der Flansch 12 bildet eine Hutkrempe der Hutform.
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Der Zapfen 13 ist in vier Wandungsabschnitte 13.1, 13.2, 13.3, 13.4 unterteilt, und der Flansch 12 ist in vier Flanschabschnitte 12.1, 12.2, 12.3, 12.4 unterteilt. Die einzelnen Abschnitte gehen ineinander über, wobei das Strukturbauteil 10 als Tiefziehteil ausgeführt ist. Der Zapfen 13 ist durch einen Boden bzw. Hutdeckel 11 abgegrenzt, in welchem eine Öffnung 11a ausgebildet ist. Die Wandung des Zapfens 13 ist umlaufend um die Längsachse Y ausgebildet, welche sich im eingebauten Zustand des Strukturbauteils 10 quer zu der Fahrtrichtung F in der y-Richtung des dargestellten Koordinatensystems erstreckt.
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Der Flansch 12 ist dabei in drei unterschiedlichen Winkeln γ1, γ2, γ3 zu einer z-Richtung bzw. einer xz-Ebene angeordnet. Ein erster Flanschabschnitt 12.1 bzw. dritter Flanschabschnitt 12.3 ist in einem Winkel γ1 zu der xz-Ebene angeordnet, ein zweiter Flanschabschnitt 12.2 bzw. vierter Flanschabschnitt 12.4 in einem Winkel γ2, und eine hervorstehende Lasche 12a (jeweils) in einem Winkel γ3. Dabei sind zwei einander gegenüberliegende Laschen 12a vorgesehen. Die hervorstehenden Laschen 12a sind zumindest annähernd parallel zu der Y-Längsachse angeordnet und erstrecken sich in x-Richtung entlang der gesamten Seitenlänge des Strukturbauteils 10. Hierdurch können in einer x-Richtung über einen großen Längenabschnitt Befestigungspunkte P2, insbesondere Schweißpunkte vorgesehen werden, was die Verbindung belastbarer macht, insbesondere auch im Hinblick auf Torsion. Die Befestigungspunkte P2 sind dabei an Stellen angeordnet, in welchen das Strukturbauteil 10 eine Oberflächennormale n2 aufweist. Die genaue Anordnung der Befestigungspunkte P2 auf der jeweiligen Fläche ist hier nur beispielhaft angedeutet.
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Die Hutkrempe des Strukturbauteils 10 ist dabei durch einen Teil des Flansches 12 gebildet, der zwischen dem Zapfen 13 und den hervorstehenden Laschen 12a angeordnet ist. Die hervorstehenden Laschen 12a stehen in einer Richtung entgegengesetzt zu der Hutkrone bzw. dem Zapfen 13, also von der Hutkrone weg weisend hervor. Wahlweise können sich die hervorstehenden Laschen 12a dabei in einem Winkel zu der Längsachse Y erstrecken und/oder sind zumindest annähernd in derselben Richtung ausgerichtet wie die Wandung des Zapfens 13.
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Der erste Winkel γ1 liegt dabei bevorzugt im Bereich von 0 bis 25 Grad, weiter bevorzugt 10 bis 15 Grad, und der zweite Winkel γ2 bevorzugt im Bereich von 25 bis 65 Grad, weiter bevorzugt 35 bis 55 Grad, insbesondere 45 Grad, und der dritte Winkel γ3 bevorzugt im Bereich von 65 bis 90 Grad, weiter bevorzugt 80 bis 85 Grad.
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An dem ersten und dritten Flanschabschnitt 12.1 bzw. 12.3 sind Befestigungspunkte P0 angedeutet, über welche das Strukturbauteil 10 mit einer (nicht dargestellten) Flanke eines Längsträgers verbunden werden kann, insbesondere stoffschlüssig. Die Befestigungspunkte P0 sind an Stellen angeordnet, in welchen das Strukturbauteil 10 eine Oberflächennormale n0 aufweist, welche von der Oberflächennormale n2 abweicht. Die genaue Anordnung der Befestigungspunkte P0 auf der jeweiligen Fläche ist hier nur beispielhaft angedeutet.
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Ferner sind an dem vierten Flanschabschnitt 12.4 Befestigungspunkte P1 angedeutet. Die Befestigungspunkte P1 sind an Stellen angeordnet, in welchen das Strukturbauteil 10 eine Oberflächennormale n1 aufweist, welche von der Oberflächennormale n0 bzw. n2 abweicht. Die genaue Anordnung der Befestigungspunkte P1 auf der jeweiligen Fläche ist hier nur beispielhaft angedeutet.
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An dem ersten bzw. dritten Flanschabschnitt 12.1, 12.3 ist ein Knick bzw. eine Versteifung 12b vorgesehen, mittels welcher dem Strukturbauteil 10 eine größere Stabilität und Festigkeit verliehen werden kann, insbesondere in Bezug auf in y-Richtung wirkende Kräfte. Durch den Knick kann der jeweilige Flanschabschnitt 12.1, 12.3 in mehrere zu der Geometrie des Längsträgers korrespondierende Facetten unterteilt werden, welche eine Anordnung von Befestigungspunkten P0 in unterschiedlichen Ebenen ermöglichen.
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In der 4 sind die Längsträger 2a; 2b erkennbar, welche jeweils mittels des Strukturbauteils 10 bzw. einer der Radeinbaustreben 3a; 3b verbunden sind. Die Strukturbauteile 10 sind jeweils in einem Hohlkörper 3e angeordnet, und der jeweilige Längsträger 2a; 2b kommt seitlich mit einer Außenmantelfläche an einer Unterseite des Flansches des entsprechenden Strukturbauteils 10 zur Anlage. Mit den Längsträgern 2a; 2b ist jeweils eine Ankerplatte 5a verbunden, welche einen Durchgang 5b aufweist.
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In der 5 ist im Detail die Anordnung des Strukturbauteils 10 in der Radeinbaustrebe 3a; 3b gezeigt, wobei ein erster, zweiter und vierter Wandungsabschnitt 13.1, 13.2, 13.4 des Strukturbauteils 10 an einer Innenfläche der Außenstrebe 3.2 der Radeinbaustrebe 3a; 3b zur Anlage kommen und ein dritter Wandungsabschnitt 13.3 an einer Außenfläche der Innenstrebe 3.1 der Radeinbaustrebe 3a; 3b zur Anlage kommt. Die Querschnittsgeometrie der Hutkrone 13 des Strukturbauteils 10 ist trapezförmig und entspricht der Geometrie des Hohlkörpers, welcher durch die beiden Streben 3.1, 3.2 gebildet ist. Das Strukturbauteil 10 geht an allen Wandungsabschnitten 13.1, 13.2, 13.3, 13.4 in den Hohlkörper über. Jeder Wandungsabschnitt 13.1, 13.2, 13.3, 13.4 ist stoffschlüssig mit der entsprechenden Fläche der Radeinbaustrebe 3a; 3b verbunden, hier speziell jeweils über zwei Schweißstellen bzw. Schweißpunkte P3. Die beiden Streben 3.1, 3.2 sind ebenfalls über Schweißpunkte P5 miteinander verbunden. Das Strukturbauteil 10 liefert eine doppelwandige Struktur, insbesondere ein verstärktes Ende der Radeinbaustrebe. Der zweite und vierte Wandungsabschnitt 13.2, 13.4 sind in einem Winkel α in Bezug auf die x-Richtung angeordnet, und der erste und dritte Wandungsabschnitt 13.1, 13.3 sind in z-Richtung angeordnet. Der Winkel α entspricht dabei zumindest annähernd der Ausrichtung der Abschnitte der Radeinbaustrebe, an welchen die Schweißpunkte P5 vorgesehen sind. Hierdurch kann eine Kraftwirkungsrichtung zwischen dem Längsträger (nicht dargestellt) und der Radeinbaustrebe definiert werden. Das Strukturbauteil 10 liefert damit eine Schnittstelle mit definierbaren Kraftwirkungslinien.
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In der 6a ist gezeigt, wie ein Schweißwerkzeug 20 angeordnet werden kann, um das Strukturbauteil 10 mit einem Hohlkörper der Radeinbaustrebe 3a; 3b zu verbinden, um ein verstärktes Ende der Radeinbaustrebe 3a; 3b zu bilden. Zwei Schweißelektroden können die Radeinbaustrebe 3a; 3b und das Strukturbauteil 10 umgreifen, speziell die Wandung 13 des Strukturbauteils 10, und Schweißpunkte P3 setzen. Die innen in dem Strukturbauteil 10 angeordnete Schweißelektrode wird dabei seitens der Hutkrempe bzw. des Flansch 12 an das Strukturbauteil 10 herangeführt.
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In der 6b ist eine weitere Anordnung der Schweißelektroden zum Verschweißen eines weiteren Wandungsabschnitts mit der Radeinbaustrebe 3a; 3b gezeigt.
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In der 6c ist eine weitere Anordnung der Schweißelektroden zum Verschweißen des Flansches 12 mit den Längsträgern 2a; 2b gezeigt. Die Radeinbaustrebe 3a; 3b umfasst dabei bereits das Strukturbauteil 10, welches in einem verstärkten Ende bzw. dem Hohlkörper 3e der Radeinbaustrebe angeordnet ist. Eine der Schweißelektroden bzw. Schweißzangen ist innerhalb des Längsträgers 2a; 2b angeordnet. Dabei kann der Längsträger 2a; 2b an einer Unterseite des Flansches 12 zur Anlage kommen. Auf diese Weise können sowohl die Laschen 12a als auch die Flanschabschnitte 12.2, 12.4 mit dem Längsträger 2a; 2b verschweißt werden. Eine Flanke 2.2 des Längsträgers 2a; 2b weist zwei Flankenabschnitte 2.2a, 2.2b auf, welche in einem Winkel γ1 zu der xz-Ebene angeordnet sind, also zueinander in einem Winkel, der doppelt so groß ist wie der Winkel γ1. Der Winkel γ1 ist aus Gründen besserer Übersichtlichkeit auf der gegenüberliegenden Seite der Flanke 2.2 angedeutet, jedoch muss der Längsträger 2a; 2b nicht notwendiger Weise symmetrisch ausgeführt sein. Die Unterteilung der Flanke 2.2 in zwei in einem Winkel zueinander angeordnete Flankenabschnitte 2.2a, 2.2b liefert eine gute Steifigkeit des Längsträgers in der Querrichtung (y-Richtung).
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Als eine Flanke ist dabei ein Flächenabschnitt des Längsträgers zu verstehen, welcher dem Hohlkörper 3e gegenüberliegt und einem Radkasten zugewandt ist. Handelt es sich bei dem Längsträger z. B. um ein im Querschnitt achteckiges Profil mit acht einzelnen Flächenabschnitten, so ist die Flanke durch denjenigen Flächenabschnitt gebildet, welcher zu der Radeinbaustrebe weist und am nahesten an der Radeinbaustrebe angeordnet ist.
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Die Wandung des Zapfens 13 erstreckt sich in einem Montagewinkel β zu der Längsachse Y. Der Montagewinkel β ist in der 6c zwischen einer Achse, die parallel zu der Längsachse Y ausgerichtet ist, und einer in einem jeweiligen Wandungsabschnitt 13.2, 13.4 angeordneten Achse bzw. Ebene aufgetragen. Der Montagewinkel β kann wahlweise auch Null Grad betragen, liegt jedoch je nach Erstreckung des Zapfens 13 in y-Richtung bevorzugt z. B. im Bereich von 1 bis 5 Grad. Hierdurch kann auch ein Steckverbinden bis zu einer vorgegebenen Stecktiefe erfolgen, ohne dass hierzu ein zusätzlicher Absatz oder eine Stoßkante vorgesehen ist.
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Der Längsträger 2a; 2b ist zum einen (jeweils in einer hier nicht dargestellten Ebene) mit seiner der Radeinbaustrebe zugewiesenen Flanke 2.2 mit dem ersten und dritten Flanschabschnitt des Strukturbauteils 10 verbunden, darüber hinaus aber auch an einer versetzten Stoßfläche 2.3 und an einer versetzten oberen bzw. unteren Fläche 2.4. Die versetzte Stoßfläche 2.3 ist mit dem zweiten Flanschabschnitt 12.2 und dem vierten Flanschabschnitt 12.4 verschweißt, und die versetzte obere bzw. untere Fläche 2.4 ist jeweils mit einer der Laschen 12a verschweißt. Es sind zwei Stoßflächen 2.3 vorgesehen, die sich in Ebenen erstrecken, welche sich in dem Hohlkörper 3e schneiden. Über die Stoßflächen 2.3 können Querkräfte quer zur Längserstreckung des Längsträgers 2a; 2b aufgenommen bzw. übertragen werden.
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Die Punkte P1, P2, in welchen eine Verschweißung erfolgt, sind nach innen in Richtung eines zentrisch im Bereich der Mittenlängsachse der Fahrzeugkarosserie angeordneten Motors (d. h., bei dieser Anordnung der Radeinbaustrebe bedeutet dies entgegen der y-Richtung) versetzt. Einer oder mehrere der an der versetzten Stoßfläche 2.3 angeordneten Punkte P1 sind um einen ersten Innenversatz y1 versetzt, und einer oder mehrere der an der versetzten oberen bzw. unteren Fläche 2.4 angeordneten Punkte P2 sind um einen zweiten Innenversatz y2 versetzt. Die Punkte P1, P2 können z. B. einzelne Schweißpunkte oder Teil einer Schweißnaht sein. Bevorzugt weist der zweite Innenversatz y2 einen Betrag auf, welcher im Bereich der Hälfte der Breite (Erstreckung in y-Richtung) des Längsträgers liegt. Hierdurch kann eine gute Festigkeit der Verbindung erzielt werden. Wahlweise ist der Betrag des zweiten Innenversatz y2 auch größer als die Hälfte der Breite des Längsträgers, insbesondere um die Stabilität weiter zu steigern.
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In der 6d ist gezeigt, dass der Flansch bzw. die an dem Flansch ausgebildeten Laschen 12a über mehrere Schweißpunkte P2 mit dem Längsträger 2a; 2b verbunden werden können, speziell an der versetzten oberen bzw. unteren Fläche 2.4. Durch die in x-Richtung voneinander beabstandeten mehreren Schweißpunkte P2 kann eine gute Steifigkeit bzw. Festigkeit erzielt werden, insbesondere auch im Hinblick auf eine Torsion um die y-Achse des angedeuteten Koordinatensystems. Eine Schweißelektrode des Schweißwerkzeugs 20 greift durch eine vordere Öffnung 2.1 des Längsträgers 2a; 2b derart ein, dass der Längsträger 2a; 2b und der Flansch 12 des Strukturbauteils 10 zwischen den zwei Schweißelektroden des Schweißwerkzeugs 20 angeordnet sind. Dies kann auch dann erfolgen, wenn an dem Längsträger 2a; 2b bereits eine Ankerplatte 5a vorgesehen ist. Die Ankerplatte 5a ist in den Längsträger 2a; 2b eingesteckt und weist einen Durchgang 5b auf und kann mittels der Schweißelektroden an dem Längsträger 2a; 2b fixiert werden, insbesondere nachdem der Längsträger 2a; 2b mit dem Strukturbauteil 10 verschweißt wurde. Das Schweißwerkzeug 5b kann durch den Durchgang 5b hindurch geführt werden. Hierbei ist es nicht erforderlich, das Schweißwerkzeug zu entfernen, sondern die Ankerplatte 5a kann direkt angeschweißt werden, nachdem das Strukturbauteil 10 angeschweißt wurde.
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Es versteht sich, dass die obige detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen zwar bestimmte exemplarische Ausgestaltungen der Erfindung darstellen, dass sie aber nur zur Veranschaulichung gedacht sind und nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend ausgelegt werden sollen. Diverse Abwandlungen der beschriebenen Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalenzbereich zu verlassen. Insbesondere gehen aus dieser Beschreibung und den Figuren 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.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorderwagen
- 2a
- Längsträger
- 2a.1
- Längsträgerverlängerung
- 2b
- Längsträger
- 2b.1
- Längsträgerverlängerung
- 2.1
- vordere Öffnung im Längsträger
- 2.2
- Flanke des Längsträgers
- 2.2a
- (erster) Flankenabschnitt
- 2.2b
- (zweiter) Flankenabschnitt
- 2.3
- versetzte Stoßfläche
- 2.4
- versetzte obere bzw. untere Fläche
- 3a
- Radeinbaustrebe
- 3b
- Radeinbaustrebe
- 3e
- Hohlkörper bzw. Ende der Radeinbaustrebe
- 3.1
- Innenstrebe
- 3.2
- Außenstrebe
- 4
- Schlossquerträger
- 5
- Stossfängerquerträger
- 5a
- Ankerplatte
- 5b
- Durchgang
- 6a
- innere Schwellerstruktur
- 6b
- innere Schwellerstruktur
- 7
- Stirnwand
- 8
- Federbeinaufnahme
- 9.1
- seitliche Stirnwand
- 9.2
- seitliche Frontscheibenaufnahme
- 10
- Strukturbauteil
- 11
- Boden bzw. Hutdeckel
- 11a
- Öffnung
- 12
- Flansch bzw. Hutkranz
- 12a
- Lasche(n)
- 12b
- Knick/Versteifung
- 12.1
- erster Flanschabschnitt, insbesondere Facette
- 12.2
- zweiter Flanschabschnitt
- 12.3
- dritter Flanschabschnitt, insbesondere Facette
- 12.4
- vierter Flanschabschnitt
- 13
- Zapfen bzw. umlaufende Wandung
- 13.1
- erster Wandungsabschnitt
- 13.2
- zweiter Wandungsabschnitt
- 13.3
- dritter Wandungsabschnitt
- 13.4
- vierter Wandungsabschnitt
- 20
- Werkzeug, insbesondere Schweisszange
- F
- Fahrtrichtung
- I
- Innenraum des Vorderwagens
- M
- Mittenlängsachse
- n0
- Oberflächennormale im Befestigungspunkt P0
- n1
- Oberflächennormale im Befestigungspunkt P1
- n2
- Oberflächennormale im Befestigungspunkt P2
- P0
- Befestigungspunkt an der Flanke des Längsträger
- P1
- versetzter Befestigungspunkt am Längsträger
- P2
- weiterer versetzter Befestigungspunkt am Längsträger
- P3
- Befestigungspunkt an der Radeinbaustrebe
- PS
- Schweißpunkt innerhalb der Radeinbaustrebe
- x
- x-Richtung entsprechend einer Fahrtrichtung oder einer Richtung entgegengesetzt zur Fahrtrichtung
- y
- y-Richtung entsprechend einer Querrichtung senkrecht zur Fahrtrichtung
- z
- z-Richtung entsprechend einer Richtung senkrecht zu einer durch die x- und y-Richtung aufgespannten Ebene (xy)
- y1
- erster Innenversatz
- y2
- zweiter Innenversatz
- Y
- Längsachse
- α
- Winkel zwischen einem zweiten bzw. vierten Wandungsabschnitt und der x-Richtung
- β
- Montagewinkel zwischen der Wandung des Zapfens und der y-Richtung
- γ1
- erster Winkel zwischen einem Flanschabschnitt und der z-Richtung bzw. einer xz-Ebene
- γ2
- zweiter Winkel zwischen einem Flanschabschnitt und der z-Richtung bzw. einer xz-Ebene
- γ3
- dritter Winkel zwischen einem Flanschabschnitt und der z-Richtung bzw. einer xz-Ebene
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009042064 A1 [0002]
