DE102014114348A1 - Tragrahmenstruktur und Verfahren zur Herstellung einer Tragrahmenstruktur für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Tragrahmenstruktur und Verfahren zur Herstellung einer Tragrahmenstruktur für ein Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tragrahmenstruktur (12), insbesondere Dachrahmen (14) für ein Kraftfahrzeug (10), mit: einem Stahl-Hohlträger (26), der aus einem ersten Trägerbauteil (30) und einem zweiten Trägerbauteil (32) gebildet ist, einem Aluminium-Hohlträger (28), der aus einem ersten Trägerbauteil (34) und einem zweiten Trägerbauteil (36) gebildet ist, wobei die Hohlträger an einem Verbindungsabschnitt (38) mittels punktförmigen Fügeverbindungen (44, 52) miteinander verbunden sind, wobei die ersten Trägerbauteile (30, 34) und die zweiten Trägerbauteile (32, 36) an dem Verbindungsabschnitt (38) jeweils mittels unterschiedlichen Fügeverbindungen (44, 52) miteinander verbunden sind, die durch unterschiedliche Fügeverfahren gebildet sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tragrahmenstruktur, insbesondere einen Dachrahmen für ein Kraftfahrzeug, mit einem Stahl-Hohlträger, der aus einem ersten Trägerbauteil und einem zweiten Trägerbauteil gebildet ist, einem Aluminium-Hohlträger, der aus einem ersten Trägerbauteil und einem zweiten Trägerbauteil gebildet ist, wobei die Hohlträger an einem Verbindungsabschnitt mittels punktförmigen Fügeverbindungen miteinander verbunden sind.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Tragrahmenstruktur, insbesondere eines Dachrahmens für ein Kraftfahrzeug, mit den Schritten: Bereitstellen eines ersten Trägerbauteils und eines zweiten Trägerbauteils eines Stahl-Hohlträgers, Bereitstellen eines ersten Trägerbauteils und eines zweiten Trägerbauteils eines Aluminium-Hohlträgers, und Verbinden der ersten und der zweiten Trägerbauteile des Stahl-Hohlträgers und des Aluminium-Hohlträgers, um einen Hohlträger für den Dachrahmen bereitzustellen.
  • Die Erfindung betrifft schließlich ein Kraftfahrzeug mit einer Tragrahmenstruktur, insbesondere mit einem Dachrahmen.
  • Auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik ist es allgemein bekannt, Teile des Tragrahmens der Karosserie, insbesondere Teile des Dachrahmens, aus gehärtetem Stahl und/oder Teile des Dachrahmens aus Aluminiumstrangpressprofilen zu bilden. Aufgrund der hohen Stabilitätsanforderungen insbesondere für unterschiedliche Aufprallrichtungen und Aufprallszenarien müssen bestimmte Teile des Dachrahmens wie z.B. die vorderen seitlichen Streben aus hochfestem Material wie z.B. formgehärtetem, warmumgeformtem Stahl gebildet sein. Eine Substitution dieser Streben durch Aluminiumstreben ist durch die hohen Stabilitätsanforderungen in diesem Bereich des Dachrahmens häufig nicht möglich oder führt bei deutlich höheren Kosten nicht zu einer wesentlichen Gewichtsersparnis.
  • Im hinteren Bereich des Dachrahmens wie z.B. im Bereich der hinteren Fahrzeugsäule (C-Säule) sind die Stabilitätsanforderungen deutlich geringer, da diese Bereiche des Kraftfahrzeugs bei unterschiedlichen Aufprallszenarien weniger hoch belastet sind. In diesem Bereich kann daher durch Substitution der Stahlträger durch Aluminiumelemente das Gewicht des Kraftfahrzeugs im Allgemeinen reduziert werden.
  • Die Bauteile des Dachrahmens sind vorzugsweise aus Aluminium-Blechschalen gebildet, da die Blechschalen mit geringerem Aufwand umgeformt werden können und daher mit technisch geringerem Aufwand gefertigt werden können.
  • Nachteilig bei der Substitution von einzelnen Strukturen des Dachrahmens von Kraftfahrzeugen ist die feste und sichere Verbindung der Aluminiumteile mit den vorhandenen gehärteten Stahlträgern. Üblicherweise werden die Stahlträger und die Aluminiumelemente mittels fließlochformenden Schrauben durch vorgefertigte Ausnehmungen in den Stahlträgern in die Aluminiumstrangpressprofile getrieben, wodurch eine feste Verbindung erzielt werden kann. Nachteilig dabei ist es, dass die fließlochformenden Schrauben wegen des Verletzungsrisikos nicht in beidseitig zugängliche Bleche in der Aluminium-Blechschalenbauweise verwendet werden können. Außerdem weisen die Blechschalen ohne geschlossenen Querschnitt bzw. ohne Schließblech einen geringeren Widerstand während des Einschraubvorgangs auf, so dass das Aluminiumblech durch die Schraube weggedrückt werden kann und entsprechend eine zuverlässige Verbindung nicht gebildet werden kann.
  • Weiterhin werden Stahlbleche und Aluminiumbleche nach dem Stand der Technik im Automobilbau durch mechanisches Fügen wie beispielsweise Durchsetzfügen oder Stanznieten miteinander verbunden, wobei die im Bereich des Dachrahmens verwendeten gehärteten warmumgeformten Stahlträger nicht mehr umgeformt und damit auch nicht mehr mechanisch gefügt werden können, so dass derartiges mechanisches Fügen im Bereich des Dachrahmens nicht möglich ist.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tragrahmenstruktur für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zur Herstellung einer Tragrahmenstruktur für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, bei dem eine Kombination von Aluminiumbauteilen und Stahlbauteilen mit technisch geringem Aufwand möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Tragrahmenstruktur dadurch gelöst, dass die ersten Trägerbauteile und die zweiten Trägerbauteile an dem Verbindungsabschnitt jeweils mittels unterschiedlichen Fügeverbindungen miteinander verbunden sind, die durch unterschiedliche Fügeverfahren gebildet sind.
  • Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, dass die ersten Trägerbauteile an einem Verbindungsabschnitt durch punktförmige Fügeverbindungen mittels eines ersten Fügeverfahrens verbunden werden und die zweiten Trägerbauteile an dem Verbindungsabschnitt durch punktförmige Fügeverbindungen mittels eines zweiten Fügeverfahrens verbunden werden, das sich von dem ersten Fügeverfahren unterscheidet.
  • Diese Aufgabe wird schließlich bei dem eingangs genannten Kraftfahrzeug gelöst durch eine Tragrahmenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Dadurch, dass zwei unterschiedliche Fügeverfahren zur Verbindung der Stahlträgerbauteile und der Aluminiumträgerbauteile verwendet werden, kann der Aluminiumträger mittels Blechschalenbauweise gebildet werden und entsprechend je nach Zugänglichkeit des Verbindungsabschnitts mittels geeigneter Fügeverfahren mit dem Stahl-Hohlträger verbunden werden, so dass mit technisch geringem Aufwand eine zuverlässige Verbindung von Aluminiumbauteilen und Stahlträgern der Tragrahmenstruktur für das Kraftfahrzeug gefertigt werden können.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird somit vollständig gelöst.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind die unterschiedlichen Fügeverbindungen Verbindungen mit einseitiger bzw. zweiseitiger Zugänglichkeit. Insbesondere sind die Fügeverbindungen durch Fügeverfahren mit einseitiger bzw. zweiseitiger Zugänglichkeit gefertigt.
  • Dadurch können die Trägerbauteile des Aluminium-Hohlträgers und des Stahl-Hohlträgers je nach Zugänglichkeit während der Fertigung optimal mit technisch geringem Aufwand verbunden werden, so dass im Allgemeinen mit technisch geringem Aufwand eine feste und zuverlässige Verbindung gebildet werden kann.
  • Dabei sind die Fügeverfahren mit zweiseitiger Zugänglichkeit beispielsweise Stanznieten oder Durchsetzfügen und Fügeverfahren mit einseitiger Zugänglichkeit, beispielsweise Schraubverbindungen, insbesondere fließlochformende Schraubenverbindungen, Bolzensetzen oder Reibrührschweißen.
  • Es ist weiterhin bevorzugt, wenn der Stahl-Hohlträger einen vorderen Längsträger des Dachrahmens bildet und der Aluminium-Hohlträger einen hinteren Träger des Dachrahmens bildet.
  • Dadurch kann in dem vorderen Bereich, in dem eine erhöhte Steifigkeit als Aufprallschutz notwendig ist, mittels stabilen Trägern erzielt werden und in einem hinteren Bereich, in dem die Stabilitätsanforderungen reduziert sind, können leichte Träger verwendet werden, so dass bei ausreichender Stabilität des Dachrahmens ein reduziertes Gewicht erzielt werden kann.
  • Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die ersten Trägerbauteile Außenabschnitte der Hohlträger bilden und die zweiten Trägerbauteile Innenabschnitte der Hohlträger bilden.
  • Die Trägerbauteile werden dabei in Blechschalenbauweise als Bleche zusammengefügt, um die Hohlträger zu bilden.
  • Dadurch können die Hohlträger mit technisch geringem Aufwand geformt werden. Es ist weiterhin bevorzugt, wenn der Stahl-Hohlträger wenigstens teilweise aus gehärtetem warmumgeformtem Stahl gebildet ist.
  • Dadurch kann eine besonders hohe Festigkeit erzielt werden, so dass die Sicherheit und Stabilität der Tragrahmenstruktur erhöht werden kann.
  • Es ist dabei besonders bevorzugt, wenn der Stahl-Hohlbauträger im Bereich des Verbindungsabschnitts eine reduzierte Festigkeit aufweist.
  • Dadurch kann der Fügeprozess zur Verbindung des Aluminium-Hohlträgers mit dem Stahl-Hohlträger mit technisch geringerem Aufwand ausgeführt werden, wodurch der technische Aufwand zur Montage des Dachrahmens reduziert wird.
  • Es ist dabei besonders bevorzugt, wenn der Stahl-Hohlträger aus wenigstens einem partiell gehärteten Trägerbauteil gebildet ist.
  • Dadurch kann ohne zusätzliche Fügeverbindung ein stabiler Stahl-Hohlträger gebildet werden, der im Bereich des Verbindungsabschnitts einen weicheren Abschnitt aufweist und somit mit reduziertem Aufwand mit dem Aluminium-Hohlträger verbunden werden kann.
  • Es ist weiterhin bevorzugt, wenn das Trägerbauteil, das den Abschnitt mit reduzierter Festigkeit aufweist, mittels zweiseitig zugänglichen punktförmigen Fügeverbindungen mit dem Trägerbauteil des Stahl-Hohlträgers verbunden ist.
  • Dadurch lässt sich mit technisch geringem Aufwand eine feste Verbindung zwischen diesen Trägerbauteilen realisieren.
  • Es ist weiterhin bevorzugt, wenn eines der Trägerbauteile des Stahl-Hohlträgers Ausnehmungen aufweist, durch die hindurch die punktförmigen Fügeverbindungen gebildet sind. Dies ist insbesondere bei dem Fügeverfahren mit einseitiger Zugänglichkeit vorteilhaft.
  • Dadurch können die punktförmigen Fügeverbindungen mit geringem Aufwand durch die Ausnehmungen des Stahl-Hohlträgers hindurch gebildet werden, so dass der technische Aufwand für die punktförmigen Fügeverbindungen weiter reduziert werden kann.
  • Dies ist insbesondere bei den Fügeverbindungen mittels fließlochformenden Schrauben vorteilhaft, da diese fließlochformenden Schrauben im gehärteten Stahl nicht eindringen können.
  • Es ist weiterhin bevorzugt, wenn der Verbindungsabschnitt mit den punktförmigen Fügeverbindungen in einer Richtung schräg zu der Längsrichtung des Hohlträgers ausgebildet ist.
  • Dadurch kann ein Steifigkeits- und Festigkeitssprung in dem Dachrahmen reduziert werden, wodurch die Stabilität des Verbindungsabschnitts weiter erhöht werden kann.
  • Es ist weiterhin bevorzugt, wenn der Verbindungsabschnitt mit den punktförmigen Fügeverbindungen bogenförmig ausgebildet ist.
  • Dadurch kann ein Steifigkeits- und Festigkeitssprung im Dachrahmen weiter reduziert werden, wodurch die Stabilität des Dachrahmens im Allgemeinen erhöht werden kann.
  • Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die ersten Trägerbauteile und die zweiten Trägerbauteile in ihrer Längsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.
  • Dadurch kann ein Steifigkeits- und Festigkeitssprung an dem Verbindungsabschnitt reduziert werden, wodurch die Stabilität des Dachrahmens weiter erhöht werden kann.
  • Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Hohlträger jeweils eine Sicke aufweisen, die sich in einer Längsrichtung der Hohlträger erstrecken.
  • Dadurch kann die Stabilität und die Formsteifigkeit der Tragrahmenstruktur weiter erhöht werden.
  • Es ist weiterhin bevorzugt, wenn der Stahl-Hohlträger an dem Verbindungsabschnitt um den Alumiunium-Hohlträger herum angeordnet ist.
  • Dadurch kann eine verbesserte Steifigkeit des Verbindungsabschnitts erzielt werden, da der Hohlträger mit dem stabileren Material um den Hohlträger mit dem weniger stabilen Material herum angeordnet ist.
  • Bei dem Verfahren zur Herstellung der Tragrahmenstruktur ist es besonders bevorzugt, wenn das erste Fügeverfahren ein Fügeverfahren mit zweiseitiger Zugänglichkeit der punktförmigen Fügeverbindungen ist und das zweite Fügeverfahren ein Fügeverfahren mit einseitiger Zugänglichkeit der punktförmigen Fügeverbindungen ist.
  • Dadurch können die jeweiligen Trägerbauteile des Aluminium-Hohlträgers und des Stahl-Hohlträgers mit technisch geringem Aufwand und mit einem geeigneten Fügeverfahren je nach Zugänglichkeit verbunden werden, wodurch im Allgemeinen mit technisch geringem Aufwand eine stabile Verbindung der Aluminium-Hohlträger und der Stahl-Hohlträger möglich ist.
  • Insgesamt kann durch die unterschiedlichen Fügeverbindungen eine Kombination aus stabilen Stahlbauteilen und leichten Aluminiumbauteilen eine Tragrahmenstruktur bereitgestellt werden, die ein geringes Gewicht und gleichzeitig eine hohe Stabilität aufweist und mit geringem technischem Aufwand stabil gefertigt werden kann.
  • Insgesamt kann dadurch eine Gewichtsreduktion des Kraftfahrzeugs, eine wirtschaftliche Produktion des Kraftfahrzeugs und gleichzeitig die Erfüllung der Stabilitätsanforderungen erzielt werden.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs mit einem Dachrahmen;
  • 2a, b perspektivische Teilansichten eines Dachrahmens in unterschiedlichen Ansichten;
  • 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Längsträgers eines Dachrahmens;
  • 4 eine perspektivische Detailansicht eines Verbindungsabschnitts zwischen einem Stahlträger und einem Aluminiumträger des Dachrahmens;
  • 5 eine perspektivische Teilansicht des Verbindungsabschnitts aus 4; und
  • 6 eine perspektivische Schnittansicht des Verbindungsabschnitts aus 4.
  • In 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Kraftfahrzeugs gezeigt, das allgemein mit 10 bezeichnet ist. Das Kraftfahrzeug 10 weist einen Tragrahmen 12 auf, der eine Karosserie des Kraftfahrzeugs 10 bildet. Der Tragrahmen 12 weist ferner im Allgemeinen einen Dachrahmen 14 auf, der einen oberen Bereich des Tragrahmens 12 bildet.
  • Der Dachrahmen 14 weist zwei Längsträger 16, 18 auf, die sich an gegenüberliegenden Seiten des Dachrahmens 14 in einer Längsrichtung des Kraftfahrzeugs 10 erstrecken. Die Längsträger 16 bilden im Allgemeinen eine mechanische Verbindung zwischen einer A-Säule 20, einer B-Säule 22 und einer C-Säule 24. Die Längsträger 16, 18 sind üblicherweise über eine Mehrzahl von Querträgern mechanisch miteinander verbunden. Die Querträger sind üblicherweise an einem Randbereich des Dachrahmens angeordnet benachbart zu einer Frontscheibe bzw. zu einer Heckscheibe des Kraftfahrzeugs 10.
  • Zur Gewichtsreduzierung sind die Längsträger 16, 18 in einem vorderen Bereich durch einen Stahl-Hohlträger und in einem hinteren Bereich durch einen Aluminium-Hohlträger gebildet, um eine Gewichtsreduzierung zu erzielen, wobei der hintere Bereich der Längsträger 16, 18 einen Teil der C-Säule 24 bilden kann.
  • In den 2a, b sind unterschiedliche perspektivische Ansichten des Längsträgers 16 des Kraftfahrzeugs 10 zusammen mit der A-Säule 20, der B-Säule 22 und der C-Säule 24 gezeigt. Dabei ist in 2a eine Ansicht von außen perspektivisch dargestellt und in 2b eine Ansicht von innen perspektivisch dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei hier lediglich die Besonderheiten erläutert sind.
  • Der Längsträger 16 ist gebildet aus einem Stahl-Hohlträger 26 und einem Aluminium-Hohlträger 28, die jeweils durch zwei zusammengefügte Trägerbauteile 30, 32 und 34, 36 gebildet sind. Der Stahl-Hohlträger 26 bildet einen Teil der A-Säule 20 und der Aluminium-Hohlträger 28 bildet einen Teil der C-Säule 24. Die B-Säule 22 ist aus Stahl gebildet und mit dem Stahl-Hohlträger 26 verbunden. Der Stahl-Hohlträger 26 und der Aluminium-Hohlträger 28 sind an einem Verbindungsabschnitt 38 fest miteinander verbunden, wie es im Weiteren näher erläutert ist.
  • In 3 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Längsträgers 16 in einer Ansicht von außen dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei hier lediglich die Besonderheiten erläutert sind.
  • Die Trägerbauteile 30, 32 sind separate Bauteile aus Stahlblech, die zu dem Stahl-Hohlträger 26 zusammengefügt werden. Die Trägerbauteile 34, 36 sind separate Aluminium-Blechschalenbauteile, die zu dem Aluminium-Hohlträger 28 zusammengefügt werden. Der Stahl-Hohlträger 26 und der Aluminium-Hohlträger 28 werden an dem Verbindungsabschnitt 38 zusammengefügt, um den Längsträger 16 zu bilden. Die B-Säule 22 ist ebenfalls aus zwei Trägerbauteilen aus Stahlblech gebildet, die zu der B-Säule 22 zusammengefügt werden und mit den Trägerbauteilen 30, 32 des Stahl-Hohlträgers 26 verbunden werden.
  • Bei der Montage des Längsträgers 16 werden zunächst die äußeren Trägerbauteile 30, 34 mittels eines mechanischen Fügeverfahrens für punktförmige Fügeverbindungen mit zweiseitiger Zugänglichkeit miteinander verbunden. Dabei wird üblicherweise Stanznieten oder Durchsetzfügen als Fügeverfahren vorzugsweise in Kombination mit Kleben verwendet. An die so verbundenen Trägerbauteile 30, 34 wird das innere Trägerbauteil 36 des Aluminium-Hohlträgers 28 mit dem äußeren Trägerbauteil 34 des Aluminium-Hohlträgers 28 vorzugsweise mittels Stanznieten in Kombination mit Kleben verbunden. Danach wird das innere Trägerbauteil 32, das mit Vorlöchern versehen ist, auf einer dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Seite mit dem Trägerbauteil 36 überlappend an das Trägerbauteil 30 angefügt und mittels eines Fügeverfahrens mit einseitiger Zugänglichkeit mit dem Trägerbauteil 36 verbunden, wobei vorzugsweise das Trägerbauteil 32 mittels fließlochformender Schrauben durch die Vorlöcher hindurch mit dem Trägerbauteil 36 verbunden wird.
  • Da das innere Trägerteil 36 des Aluminium-Hohlträgers 28 mit dem äußeren Trägerbauteil 34 zu einem stabilen Trägerquerschnitt verbunden ist, wird der Aluminium-Hohlträger 28, der die C-Säule 24 bildet, innen beim fließlochformenden Schrauben nicht weggedrückt. Die Verbindung des Aluminium-Hohlträgers 28 mit dem Stahl-Hohlträger 26 kann zusätzlich zu den punktförmigen Fügeverbindungen mittels Kleben verstärkt werden.
  • Die Trägerbauteile 30, 34 außen und die Trägerbauteile 32, 36 innen sind somit mittels unterschiedlicher Fügeverfahren, und zwar mit einseitiger Zugänglichkeit und zweiseitiger Zugänglichkeit miteinander verbunden, wodurch mit technisch geringem Aufwand eine besonders stabile Verbindung erzielt werden kann.
  • In 4 ist der Verbindungsabschnitt 38 des Längsträgers 16 in einer perspektivischen Detailansicht dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wobei hier lediglich die Besonderheiten erläutert sind.
  • In dem Verbindungsabschnitt 38 ist vorzugsweise an dem äußeren Trägerteil 30 des Stahl-Hohlträger 26 ein nicht gehärteter Bereich 40 ausgebildet, wobei der übrige Teil des äußeren Trägerteil 30 des Stahl-Hohlträgers 26 aus gehärtetem Stahl gebildet ist. Dies kann durch partielles Härten der Trägerbauteile 30, 32 erzielt werden oder durch Anschweißen von Platinen mit unterschiedlichen Stahllegierungen sog. Tailor Welded Blank, so dass der nicht gehärtete Abschnitt 40 eine deutlich geringere Festigkeit aufweist als der übrige Bereich des Stahl-Hohlbauteils 26. In 4 ist ferner eine Übergangszone 42 dargestellt zwischen dem gehärteten Stahl des Stahl-Hohlträgers 26 und dem nicht gehärteten Abschnitt 40.
  • In 4 ist das äußere Trägerbauteil 34 des Aluminium-Hohlbauteils mit dem nicht gehärteten Abschnitt 40 des Stahl-Hohlbauteils 26 mittels Stanznieten 44 verbunden. Zusätzlich zu den Stanznieten 44 ist das Trägerbauteil 34 mit dem gehärteten Abschnitt 40 mittels einer oder zwei Kleberaupen 26 verbunden.
  • Auf diese Weise kann mit technisch geringem Aufwand eine stabile Verbindung zwischen dem Aluminium-Hohlträger 28 und dem Stahl-Hohlträger 26 gebildet werden.
  • Der Verbindungsabschnitt 38, der durch die Stanznieten 44 gebildet ist, ist vorzugsweise wie in 4 dargestellt schräg zu der Längsrichtung des Längsträgers 16 ausgebildet, um einen Steifigkeits- und Festigkeitssprung an dieser Verbindungsstelle zu reduzieren. In einer alternativen Ausführungsform kann der Verbindungsabschnitt 38 und die entsprechend verlaufenden Stanznieten 44 gebogen ausgebildet sein, wodurch ebenfalls ein Steifigkeits- und Festigkeitssprung minimiert werden kann. Ferner können die Trägerbauteile 30, 32 des Stahl-Hohlträgers 26 sowie die Trägerbauteile 34, 36 des Aluminium-Hohlträgers 28 in der Längsrichtung des Längsträgers 16 versetzt zueinander angeordnet sein, um den entstehenden Steifigkeits- und Festigkeitssprung zu reduzieren. Wie in 4 gezeigt, können zwei Reihen von punktförmigen Verbindungen vorgesehen sein oder alternativ eine Reihe die Fügeverbindungen bilden.
  • In dem Längsträger 18 kann eine Sicke 48 ausgebildet sein, um die Stabilität des Längsträgers 16 weiter zu verstärken.
  • In 5 ist eine perspektivische Schnittansicht des Längsträgers 16 dargestellt, wobei der Verbindungsabschnitt 38 zwischen dem inneren Trägerbauteil 32 und dem inneren Trägerbauteil 36 aus Richtung Fahrzeuginnenraum dargestellt ist. Das innere Trägerbauteil 32 aus Stahlblech weist die Ausnehmungen 50 auf, durch die hindurch die fließlochformenden Schrauben 52 hindurchgeschraubt werden, um entsprechend die Fügeverbindung zu bilden, die bei einseitiger Zugänglichkeit gebildet wird.
  • In 6 ist eine schematische Schnittansicht quer zur Längsrichtung des Verbindungsabschnitts 38 gezeigt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei hier lediglich die Besonderheiten erläutert sind.
  • Die Fügeverbindung an der Außenseite zwischen dem Trägerbauteil 30 und 34 ist mittels der Stanznieten 44 und der Kleberaupen 46 bei zweiseitiger Zugänglichkeit gebildet, wobei auf der äußeren Seite des Stahl-Hohlträgers 26 der nicht gehärtete Abschnitt 40 ausgebildet ist, der das Stanznieten entsprechend ermöglicht.
  • Auf der Innenseite ist die Verbindung zwischen den Trägerbauteilen 32, 36 mittels der fließlochformenden Schrauben 52 gebildet, die durch die vorgefertigten Ausnehmungen 50 in dem Stahlträgerbauteil 32 (hier nicht dargestellt) oder des inneren oberen Abschnitts der B-Säule 22 (hier dargestellt) gebildet sind.
  • Durch die unterschiedlichen Fügeverfahren an der Außenseite und an der Innenseite kann entsprechend eine stabile Verbindung gebildet werden und diese mit technisch geringem Aufwand hergestellt werden, so dass eine Gewichtsreduktion des Kraftfahrzeugs 10 erzielt werden kann und gleichzeitig eine wirtschaftliche Fertigung ermöglicht wird. Dadurch, dass im vorderen Bereich der A-Säule der Längsträger 16 aus gehärtetem Stahl gebildet wird, kann gleichzeitig die notwendige Stabilität gewährleistet werden.
  • Das Kraftfahrzeug 10 mit der Fahrzeugkarosserie 12 und dem Dachrahmen 14 kann mit zwei seitlichen Türen, wie es in 1 dargestellt ist, ausgebildet sein oder mit vier seitlichen Türen.
  • Ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, kann der Anschlussbereich des seitlichen Stahldachrahmens zur Aluminium-C-Säule bzw. zur Fortsetzung des seitlichen Dachrahmens nach hinten aus Aluminium auch einstückig aus dem inneren und/oder äußeren Stahlblech der B-Säule gebildet werden.

Claims (15)

  1. Tragrahmenstruktur (12), insbesondere Dachrahmen (14) für ein Kraftfahrzeug (10), mit: – einem Stahl-Hohlträger (26), der aus einem ersten Trägerbauteil (30) und einem zweiten Trägerbauteil (32) gebildet ist, – einem Aluminium-Hohlträger (28), der aus einem ersten Trägerbauteil (34) und einem zweiten Trägerbauteil (36) gebildet ist, wobei die Hohlträger an einem Verbindungsabschnitt (38) mittels punktförmigen Fügeverbindungen (44, 52) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Trägerbauteile (30, 34) und die zweiten Trägerbauteile (32, 36) an dem Verbindungsabschnitt (38) jeweils mittels unterschiedlichen Fügeverbindungen (44, 52) miteinander verbunden sind, die durch unterschiedliche Fügeverfahren gebildet sind.
  2. Tragrahmenstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Fügeverbindungen Verbindungen mit einseitiger bzw. zweiseitiger Zugänglichkeit sind.
  3. Tragrahmenstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl-Hohlträger (26) einen vorderen Längsträger (16, 18) des Dachrahmens (14) bildet und der Aluminium-Hohlträger einen hinteren Träger (24) des Dachrahmens (14) bildet.
  4. Tragrahmenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Trägerbauteile (30, 34) Außenabschnitte der Hohlträger (26, 28) bilden und die zweiten Trägerbauteile (32, 36) Innenabschnitte der Hohlträger (26, 28) bilden.
  5. Tragrahmenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl-Hohlträger (28) wenigstens teilweise aus gehärtetem warmumgeformtem Stahl gebildet ist.
  6. Tragrahmenstruktur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Trägerbauteil (30) und/oder das zweite Trägerbauteil (32) des Stahl-Hohlträger im Bereich des Verbindungsabschnitts (38) eine reduzierte Festigkeit (40) aufweist, vorzugsweise das erste Trägerbauteil (30).
  7. Tragrahmenstruktur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl-Hohlträger (26) aus wenigstens einem partiell gehärteten oder als Tailor Welded Blank ausgeführten Trägerbauteil (32) gebildet ist.
  8. Tragrahmenstruktur nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Trägerbauteil (30) des Stahl-Hohlträgers (26), das den Abschnitt (40) mit reduzierter Festigkeit aufweist, mittels zweiseitig zugänglichen punktförmigen Fügeverbindungen (44) mit dem Trägerbauteil (34) des Aluminium-Hohlträgers (28) verbunden ist, vorzugsweise mittels Stanznieten und/oder Durchsetzfügen.
  9. Tragrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Trägerbauteile (32) des Stahl-Hohlträgers (26) Ausnehmungen (50) aufweist, durch die hindurch die punktförmigen Fügeverbindungen (52) mittels einseitig zugänglicher Fügeverfahren, insbesondere fließlochformender Schrauben, Bolzensetzen oder Nageln, gebildet sind.
  10. Tragrahmenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (38) mit den punktförmigen Fügeverbindungen (44, 52) in einer Richtung schräg zu einer Längsrichtung der Hohlträgers (26) oder bogenförmig ausgebildet ist.
  11. Tragrahmenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (38) der ersten Trägerbauteile (30, 34) mit den punktförmigen Fügeverbindungen (44) in Längsrichtung versetzt zum Verbindungsabschnitt (38) der zweiten Trägerbauteile (32, 36) mit den punktförmigen Fügeverbindungen (54) angeordnet ist.
  12. Tragrahmenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlträger (26, 28) jeweils eine Sicke (48) aufweisen, die sich in einer Längsrichtung der Hohlbauträger (26, 28) erstrecken.
  13. Tragrahmenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl-Hohlträger (26) an dem Verbindungsabschnitt (38) um den Aluminium-Hohlträger (28) herum angeordnet ist.
  14. Verfahren zur Herstellung einer Tragrahmenstruktur (12), insbesondere eines Dachrahmens (14) für ein Kraftfahrzeug (10), mit den Schritten: – Bereitstellen eines ersten Trägerbauteils (30) und eines zweiten Trägerbauteils (32) eines Stahl-Hohlträgers (26), – Bereitstellen eines ersten Trägerbauteils (34) und eines zweiten Trägerbauteils (36) eines Aluminium-Hohlträgers (28), – Verbinden der ersten Trägerbauteile (30, 34) an einem Verbindungsabschnitt (38) durch punktförmige Fügeverbindungen (44) mittels eines ersten Fügeverfahrens, – Verbinden des ersten Trägerbauteils (34) des Aluminium-Hohlträgers (28) mit dem zweiten Trägerbauteil (36) des Aluminium-Hohlträgers (28) – Verbinden des ersten Trägerbauteils (30) des Stahl-Hohlträgers (26) mit dem zweiten Trägerbauteil (32) des Stahl-Hohlträgers (26) mittels punktförmiger Fügeverbindungen (44), und – Verbinden der zweiten Trägerbauteile (32, 36) an dem Verbindungsabschnitt (38) miteinander durch punktförmige Fügeverbindungen (52) mittels eines zweiten Fügeverfahrens.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fügeverfahren ein Fügeverfahren mit zweiseitiger Zugänglichkeit der punktförmigen Fügeverbindungen ist, vorzugsweise mittels Stanznieten oder Durchsetzfügen in Kombination mit Kleben, und das zweite Fügeverfahren ein Fügeverfahren mit einseitiger Zugänglichkeit der punktförmigen Fügeverbindungen ist, vorzugsweise mittels fließlochformender Schrauben oder Bolzensetzen oder Nageln in Kombination mit Kleben.
DE102014114348.5A 2014-10-02 2014-10-02 Tragrahmenstruktur und Verfahren zur Herstellung einer Tragrahmenstruktur für ein Kraftfahrzeug Pending DE102014114348A1 (de)

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