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Die Erfindung betrifft einen Bauteilverbund für einen Rohbau eines Kraftwagens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Ein solcher Bauteilverbund ist in 1 in einer schematischen und perspektivischen Explosionsdarstellung gezeigt. Hierbei ist erkennbar, dass der Bauteilverbund im Wesentlichen zwei Strukturbauteile 1, 2 umfasst, welche unter Ausbildung eines offenen, kanalartigen Hohlprofils in jeweiligen, zumindest im Wesentlichen hutförmigen Verbindungsbereichen 4, 5 aneinander angesetzt sind. Indem die Strukturbauteile 1, 2 an ihren jeweiligen Flanschen mit wenigstens einem weiteren Strukturbauteil, welches üblicherweise auch als Schließblech bezeichnet wird, beispielsweise verschlossen werden, können entsprechende Trägerstrukturen mit geschlossenem Hohlprofil geschaffen werden. Damit im Verbindungsbereich 4, 5 der beiden Strukturbauteile 1, 2 der Bauteilverbund beziehungsweise das dadurch entstehende Trägerteil des Rohbaus ausgesteift werden kann, ist innerhalb des offenen Hohlprofils 3 ein entsprechendes Schottelement 8 angeordnet. Hierdurch wird insbesondere die Torsionssteifigkeit des Hohlprofils 3 erhöht. Allerdings ist bei den bekannten Lösungen über zusätzlich eingebrachte Schottelemente 8 in der Regel keine vollwertige Anbindung desselben an allen Anlageflächen möglich. Zudem bedeuten derartige Schottelemente 8 einen fertigungstechnisch entsprechenden Mehraufwand verbunden mit jeweiligen Zusatzkosten.
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Ein weiterer Bauteilverbund ist aus der
DE 195 22 219 A1 bekannt, bei welcher ein Querträger und ein Längsträger eines Kraftfahrzeug-Hinterrahmens als jeweilige Strukturbauteile miteinander verbunden sind. In den Querträger ist dabei ein Winkelstück eingeschweißt, dessen Stirnseite stumpf gegen eine Seitenwand des Längsträgers gestoßen wird. Entsprechend dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist demzufolge auch bei diesem Bauteilverbund mit einem fertigungstechnischen Mehraufwand verbunden mit jeweiligen Zusatzkosten zu rechnen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Bauteilverbund der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem entsprechend steifigkeitserhöhende Maßnahmen kostengünstiger realisiert sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Bauteilverbund mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
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Um einen Bauteilverbund der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem steifigkeitserhöhende Maßnahmen auf besonders einfache und kostengünstige Weise realisiert sind, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Schottelement als Bauteilbereich eines der aneinander angesetzten Strukturbauteile ausgebildet ist. Durch diese, vorzugsweise einstückige beziehungsweise einteilige Ausgestaltung des Bauteilbereichs, welcher das Schottelement bildet, mit dem restlichen Strukturbauteil, wird eine erhebliche Kostenreduzierung erreicht. Außerdem ist ein solchermaßen gestalteter Bauteilbereich, der als Schottelement fungiert, weitaus günstiger in das zugehörige Strukturbauteil integriert beziehungsweise innerhalb des offenen Hohlprofils angeordnet, als dies bei einem separaten Bauteil der Fall ist. Insbesondere können hierbei entsprechende Fügeschritte, welche bei der Anbindung eines als separates Schottelement ausgebildeten Bauteils erforderlich sind, eingespart werden. Somit ergibt sich insgesamt eine kostengünstige Aussteifung des Hohlprofils mithilfe des entsprechenden Bauteilbereichs des zugehörigen Strukturbauteils.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich dabei als vorteilhaft gezeigt, wenn die beiden Strukturbauteile zumindest in ihren Verbindungsbereichen jeweils einen Profilboden sowie jeweilige Seitenschenkel umfassen. Hierdurch kann auf besonders günstige Weise eine entsprechend formschlüssige Verbindung zwischen den Strukturbauteilen hergestellt werden.
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Dabei hat es sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die beiden Strukturbauteile zumindest in ihren Verbindungsbereichen jeweils zumindest im Wesentlichen einen hutförmigen Querschnitt mit sich an die jeweiligen Seitenschenkel anschließenden Flansche umfassen. Die hutförmige Gestaltung führt dabei ebenfalls zu einer besonders günstigen Verbindung der jeweiligen Strukturbauteile auch im Bereich ihrer jeweiligen Flansche.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn eines der Strukturbauteile zur Bildung des Schottelements einen Schottschenkel umfasst, welcher von dem Profilboden absteht. Dieser Schottschenkel kann beispielsweise durch Umformen, aber auch durch Urformen oder durch Umformen mit anschließendem Fügen hergestellt sein. Der Schottschenkel hat dabei den Vorteil, dass dieser zumindest in einem Teilbereich einstückig mit dem zugehörigen Strukturbauteil ausgebildet sein kann, was dessen Herstellung deutlich vereinfacht.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn der Schottschenkel und die jeweiligen Seitenschenkel einen durchgängigen Schenkel ausbilden. Dies kann insbesondere durch Umformen oder Urformen erzeugt werden. Ein solchermaßen durchgängiger Schenkel ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung des Bauteilverbunds.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass sich an den Schottschenkel ein Flansch anschließt. Dieser Flansch ist vorzugsweise ebenfalls durchgängig mit den jeweiligen Flanschen der Seitenschenkel ausgebildet, so dass sich insgesamt vorzugsweise ein wannenartiges Gebilde ergibt. Ein derartiges wannenartiges Gebilde des Strukturbauteils ist besonders einfach und kostengünstig herstellbar.
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Das den Schottschenkel umfassende Strukturbauteil ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorzugsweise als Knotenbauteil ausgebildet. Derartige Knotenbauteile dienen üblicherweise zur Verbindung mehrerer Strukturbauteile in einem Knotenbereich. Durch die entsprechende Ausgestaltung des Knotenbauteils mit dem wenigstens einen Schottschenkel wird dabei im Knotenbereich eine besonders hohe Torsionssteifigkeit erreicht.
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Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die beiden Strukturbauteile über Fügverbindungen im Bereich des Profilbodens und der Flansche miteinander verbunden sind. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache Fügverbindung der beiden Strukturbauteile, welche aneinander angesetzt werden.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen.
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Dabei zeigen:
- 1: eine perspektivische Explosionsdarstellung auf einen Bauteilverbund gemäß dem Stand der Technik, bei welchem ein Schottteil separat von jeweiligen, aneinander anzusetzenden Strukturbauteilen ausgebildet ist;
- 2: eine perspektivische Explosionsdarstellung auf ein Bauteilverbund gemäß einer ersten Ausführungsform, bei welcher eines der Strukturbauteile das Schottelement als Bauteilbereich umfasst und demzufolge wannenartig ausgebildet ist,
- 3a, 3b: jeweilige Perspektivansichten auf einen Bauteilverbund gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei welcher ein Gussbauteil als eines der Strukturbauteile mit einem Blechschalenelement als anderes Strukturbauteil verbunden ist.
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Während 1 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung einen Bauteilverbund gemäß dem Stand der Technik zeigt, ist in 2 ein Bauteilverbund gemäß einer ersten Ausführungsform in einer schematischen und perspektivischen Explosionsdarstellung gezeigt.
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Der Bauteilverbund umfasst hierbei zwei Strukturbauteile 10, 11, welche beispielsweise als umgeformte Blechteile, Kunststoffteile oder Gussbauteile ausgestaltet sein können.
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Das Strukturbauteil 10 weist im Wesentlichen einen hutförmigen Querschnitt mit einem Profilboden 12 auf, an welchen sich jeweilige Seitenschenkel 13 einstückig anschließen. An den Enden der Seitenschenkel 13 sind jeweilige Flansche 14 vorgesehen, welche auf im Weiteren noch näher beschriebene Weise zur Verbindung mit jeweils anschließenden Strukturbauteilen, unter anderem dem Strukturbauteil 11, dienen.
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Das Strukturbauteil 11 ist im Querschnitt - auf denjenigen des Strukturbauteils 10 abgestimmt - ebenfalls zumindest im Wesentlichen hutförmig ausgebildet und umfasst demzufolge ebenfalls einen Profilboden 15, an welchen sich jeweilige Seitenschenkel 16 anschließen. Außerdem schließt sich an den Seitenschenkel 16 ein Flansch 17 an.
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Die Besonderheit des Strukturbauteils 11 liegt nun darin, dass stirnseitig ein Bauteilbereich 18 in Form eines Schottschenkels vorgesehen ist, welcher in seiner Höhe auf die Seitenschenkel 16 abgestimmt ist und an welchen sich ein Flansch 19 anschließt, der mit dem jeweiligen Flansch 17 am entsprechenden Seitenschenkel 16 durchgängig beziehungsweise durchlaufend ausgebildet ist. Insgesamt entsteht somit in einem Verbindungsbereich 20 des Strukturbauteils 11 (mit welchem dieses an einem korrespondierenden Verbindungsbereich 21 des anderen Strukturbauteils 10 angesetzt wird), welcher zumindest im Wesentlichen wannenartig ausgebildet ist. Der jeweilige Verbindungsbereich 20 beziehungsweise 21 der beiden Strukturbauteile 10, 11 ist dabei derjenige Längenbereich des jeweiligen Bauteils, in welchem diese einander überlappen beziehungsweise aneinander angesetzt sind. Zumindest in diesem jeweiligen Verbindungsbereich 20, 21 sind die beiden Strukturbauteile 10, 11 so aufeinander abgestimmt, dass sich zumindest im Wesentlichen vorliegend eine formschlüssige Ansetzung ergibt. Im vorliegenden Fall ist demzufolge der Querschnitt des Verbindungsbereichs 20 etwas geringer ausgebildet als der Querschnitt des Verbindungsbereichs 21, da der Verbindungsbereich 20 (des Strukturbauteils 11) innerhalb des Verbindungsbereichs 21 des Strukturbauteils 10 aufgenommen ist.
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Nach dem Zusammensetzen können sodann die beiden Strukturbauteile 10, 11 miteinander gefügt werden. Dies erfolgt im vorliegenden Fall beispielsweise mittels jeweiliger Schweißpunkte, welche im Bereich des jeweiligen Profilbodens 12 beziehungsweise 15 beziehungsweise im Bereich der jeweiligen Flansche 14 beziehungsweise 17 angedeutet sind.
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Nach dem Zusammenfügen ergibt sich demzufolge ein zumindest im Wesentlichen offenes Hohlprofil 22 nach Art eines Kanals beziehungsweise einer Rinne oder dergleichen, welches durch weitere Strukturbauteile, beispielsweise sogenannte Schließbleche oder dergleichen, zu einem geschlossenen Hohlprofil ergänzt werden kann. Derartige Strukturbauteile wären dann vorzugsweise an den entsprechenden Flanschen 14 beziehungsweise 17 der beiden Strukturbauteile 10 und 11 zu befestigen.
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Durch den Bauteilbereich beziehungsweise den Schottschenkel 18 des Strukturbauteils 11 ist hierbei ein Schottelement geschaffen, welches im Unterschied zum Stand der Technik als einstückiger Bauteilbereich des Strukturbauteils 11 ausgebildet ist. Der Schottschenkel 18 kann dabei beispielsweise innerhalb des Umformprozesses oder Urformprozesses des Strukturbauteils 11 hergestellt werden. Ebenfalls wäre es denkbar, eine entsprechende Lasche umzubiegen und mit den Seitenschenkeln 16 des Strukturbauteils 11 zu verschweißen. Dies wäre jedoch gegenüber einer vollständig durch Urformen oder Umformen hergestellten Lösung aufwendiger.
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Insgesamt ist somit erkennbar, dass durch den Bauteilbereich 18 in Form des Schottschenkels beziehungsweise durch die wannenartige beziehungsweise trogartige Ausgestaltung des Verbindungsbereichs 20 des Strukturbauteils 11 integrierte Schottfunktion geschaffen ist, durch welche das offene Hohlprofil 21 eine erhöhte Steifigkeit, insbesondere eine erhöhte Torsionssteifigkeit, aufweist.
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Das Strukturbauteil 11 ist dabei im vorliegenden Fall beispielsweise als Knotenelement ausgebildet, über welches eine Mehrzahl von Strukturbauteilen 10 miteinander verbunden werden können.
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Eine derartige Ausgestaltung zeigen auch die Fig. 3a und 3b, bei welchen das eine Strukturbauteil 11 als Gussbauteil ausgestaltet ist, an welchem eine Mehrzahl von aus Blech oder dergleichen gestaltete Strukturbauteile 10 angesetzt sind. Das als Gussbauteil ausgebildete Strukturbauteil 11 weist dabei die entsprechenden Bauteilbereiche 18 auf, welche die Schottfunktion wahrnehmen. Im vorliegenden Fall sind diese Bauteilbereiche 18 demzufolge aus einem einstückigen Gusswerkstoff hergestellt. 3b zeigt entsprechend, wie der Bauteilverbund durch entsprechende Blechoberschalen, welche beispielsweise über entsprechende Flansche mit den Strukturbauteilen 10 und 11 verbunden sind, zu geschlossenen Hohlprofilen ergänzt ist. Insgesamt ist somit erkennbar, dass durch eine geeignete Bauteilgestaltung in Kombination mit einer geeigneten Aufbaufolge und günstiger Verbindungstechnik die Struktur des jeweiligen Bauteilverbunds ausgesteift werden kann, ohne dass hierfür zusätzliche Bauteile in Form von Schottelementen oder eine erhöhte Anzahl von Verbindungspunkten notwendig ist.
