DE10224307B4

DE10224307B4 - Tragstruktur für einen Kraftwagenaufbau

Info

Publication number: DE10224307B4
Application number: DE2002124307
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Vlahovic Josip
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2014-02-13
Anticipated expiration: 2022-06-01
Also published as: DE10224307A1

Abstract

Tragstruktur für einen Kraftwagenaufbau, insbesondere die Fahrgastzelle (3) eines Personenkraftwagens, welche einen quergerichteten vorderen Stirnwandträger (6) und einen gleichfalls quergerichteten hinteren Fersenträger (7) sowie einen in der Fahrzeuglängsmitte angeordneten, gegenüber dem Bodenblech (15) der Fahrgastzelle (3) aufragenden Mitteltunnel (14) sowie zwei Schweller (8) umfasst, wobei zumindest der vordere Stirnwandträger (6) aus Profilmaterialzuschnitten gebildet ist und der Mitteltunnel (14) mit dem vorderen Stirnwandträger (6) unmittelbar verbunden ist, und wobei der obere Teil des Mitteltunnels (14) durch zwei einander benachbart angeordnete, zueinander parallel ausgerichtete Längsträger (17 und 18) gebildet ist, welche mit jeweils wenigstens einer in Längsrichtung ausgerichteten Hohlprofilkammer (24, 25, 26) ausgestattet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden gemeinsam den oberen Teil des Mitteltunnels (14) bildenden Längsträger (17 und 18) einen im Wesentlichen L-förmigen Profilquerschnitt aufweisen und dass jeder der beiden Längsträger (17 und 18) im Winkelbereich seiner L-förmigen Profilquerschnittsform insgesamt drei Hohlprofilkammern (24, 25, 26) aufweist, wobei jeweils eine der Hohlprofilkammern (24 und 25) zu einem der beiden Profilschenkel (21 und 23) des jeweiligen Längsträgers (17 bzw. 18) parallel gerichtet ist

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Tragstruktur für einen Kraftwagenaufbau gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein derartiger Kraftwagenaufbau ist aus der DE-OS 100 18 898 bekannt. Bei diesem Kraftwagenaufbau, der einen vorderen Stirnwandträger und einen quergerichteten hinteren Träger sowie einen sich zwischen den beiden quergerichteten Trägern erstreckende, in der Längsmitte der Kraftwagenaufbau angeordneten und gegenüber dem Bodenblech der Fahrgastzelle aufragenden Mitteltunnel umfasst, bestehen die meisten der für die Steifigkeit der Fahrgastzelle relevanten Bereiche aus Leichtbauplatten. Dabei geht der Boden der Fahrgastzelle unmittelbar in die vordere Stirnwand über, so dass auch der Mitteltunnel mit der Stirnwand einteilig ausgebildet sein muss. Nachteilig hierbei ist, dass es aufwendig wäre den Mitteltunnel zusätzlich derart auszusteifen, um die Fahrgastzelle gegen ein Zusammenstauchen bei einem unfallbedingten Aufprall zu schützen.
Aus der DE-OS 24 35 545 ist ein in der Weise einer selbsttragenden Karosserie aus Blechmaterialzuschnitten gestalteter Kraftwagenaufbau bekannt, dessen sich über die Länge der Fahrgastzelle hin erstreckender Mitteltunnel durch auf die Unterseite des Bodenbleches aufgesetzte Verstärkungsbleche versteift ist. Die Verstärkungsbleche sind dabei auf die Übergangsbereiche zwischen den Seitenwandungen des Mitteltunnels und dem Bodenblech aufgesetzt und weisen eine von der Querschnittsform dieser Übergangsbereiche abweichende Querschnittsform auf, so dass sich beiderseits des Mitteltunnels ein Hohlträger ergibt. Dies führt zwar zu einer wirksamen Erhöhung der Steifigkeit der Fahrgastzelle erfordert aber eine hohe Maßhaltigkeit sowohl des Bodenbleches als auch der Verstärkungsbleche und zudem eine entsprechend aufwendige Fügetechnik.
Schließlich ist es zur Erhöhung der Steifigkeit einer Fahrgastzelle aus der DE-OS 197 24 557 auch bekannt im Bereich der vorderen Stirnwand der Fahrgastzelle ein Einsatzstück einzusetzen, welches das vordere Ende eines Mitteltunnels bildet. Dabei ist vorgesehen, dass das Einsatzteil mit zusätzlichen Längsrippen ausgestattet ist, die den für den jeweiligen Kraftwagenaufbau erforderlichen Steifigkeitsanforderungen entsprechend angepasst sein müssen. Diese Maßnahme führt sicherlich zu einer bereichsweisen Erhöhung der Steifigkeit des Kraftwagenaufbaues, ist aber gleichfalls mit dem Nachteil einer erheblichen Erhöhung des Herstellungsaufwandes des Kraftwagenaufbaues verbunden.
Zudem ist aus der DE 40 13 784 C2 eine Tragstruktur der eingangs genannten Gattung bekannt.
Der Erfindung liegt ausgehend von diesem Stand der Technik die Aufgabe zugrunde für eine Tragstruktur eines Kraftwagenaufbaues eine zusätzliche Versteifung zu schaffen, welche einerseits ausreichend fest ist um im Falle eines Aufpralles einem Zusammenstauchen der Fahrgastzelle entgegen zu wirken und andererseits den Herstellungsaufwand für den Kraftwagenaufbau nicht übermäßig erhöht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Bildung des oberen Bereiches des Mitteltunnels durch zwei jeweils mit einer Hohlprofilkammer ausgestattete Längsträger gewährleistet eine Verbindung des vorderen Stirnwandträgers mit dem hinteren Fersenträger zu einer steifen Einheit, die den bei einem Aufprall des Kraftwagens in Längs- und Querrichtung der Fahrgastzelle auftretenden Verformungskräften standzuhalten vermag. Zur Bildung des oberen Bereiches des Mitteltunnels weisen die Längsträger eine L-förmige Profilquerschnittsform auf, so dass sie mit ihren kürzeren Profilschenkeln zueinanderzeigend und untereinander über Querverbindungen verbunden im Wesentlichen die herkömmliche Form eines Mitteltunnels nachbilden. Zugleich bietet ein L-förmiger Profilquerschnitt aber auch die Möglichkeit des Längsträgers über ihren längeren Profilschenkel ohne besonderen Aufwand an Fügetechnik mit dem Bodenblech des Kraftwagens gegenüber stehblechartig aufragenden Seitenwandungen des Mitteltunnels zu verbinden. Zur erwünschten Erhöhung der Steifigkeit der Tragstruktur sind die Längsträger zweckmäßigerweise mit drei Profilkammern ausgestattet, von denen zwei jeweils parallel zu einem der beiden Profilschenkel der Längsträger ausgerichtet sind und von denen die dritte Profilkammer zwischen den beiden parallel zu einem Profilschenkel der Längsträger ausgerichteten Profilkammern angeordnet ist. Zur Erlangung der angestrebten steifen Einheit, bestehend aus vorderem Stirnwandträger und Mitteltunnel sowie hinterem Fersenträger, sind die beiden Längsträger vorderendig vorteilhaft unmittelbar an den Stirnwandträger und hinterendig vermittels einer zweckmäßigerweise als formsteifes Gussteil ausgebildeten Getriebeaufnahme an den Fersenträger angeschlossen. Die Längsträger selbst können in der einfachsten Ausführungsform durch Längenabschnitte eines Strangpressprofils oder in einer anderen Ausführungsform durch Innenhochdruckumformverfahren hergestellte Formteile gebildet sein.
Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beispielsbeschreibung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht einer Tragstruktur eines Kraftwagenaufbaues,
2 eine Schrägansicht des Bodenbereiches des Kraftwagenaufbaues gemäß 1,
3 Ausschnitt einer Schrägansicht eines vorderen Bereiches der Tragstruktur im vergrößerten Maßstab,
4 Ausschnitt einer Schrägansicht eines hinteren Bereiches der Tragstruktur im vergrößerten Maßstab,
5 einen Querschnitt durch den Mitteltunnel der Tragstruktur.
Die in der 1 dargestellte Tragstruktur eines Kraftwagenaufbaues umfasst im Wesentlichen einen Vorderwagen 1, einen Hinterwagen 2 und eine Fahrgastzelle 3, wobei der Vorderwagen 1 und der Hinterwagen 2 teilweise aus Strangpressprofilzuschnitten 4 bzw. 5 gebildet sind. Die Fahrgastzelle 3 ist in Längsrichtung vorderendig durch einen Stirnwandträger 6 und hinterendig durch einen Fersenträger 7 sowie in Querrichtung durch Schweller 8 begrenzt. Der vordere Stirnwandträger 6 besteht aus einem quer zur Fahrzeuglängsmitte ausgerichteten, durch einen Zuschnitt eines Strangpressprofils gebildeten Mittelteil 9 und zwei gleichfalls aus Zuschnitten von Strangpressprofilen gebildeten und zum Mittelteil 9 winkelig ausgerichteten Seitenteilen 10. Der Fersenträger 7 umfasst einen in seinem mittleren Bereich nach oben durchgebogenen die Breite der Tragstruktur übergreifenden sowie quer zur Fahrzeuglängsmitte ausgerichteten Querträger 11 und eine die Durchbiegung 12 des Querträgers 11 überbrückende Querverbindung 13. Der vordere Stirnwandträger 6 und der hintere Fersenträger 7 sind mittels eines Mitteltunnels 14 zu einer steifen Einheit verbunden. Der Mitteltunnel 14 besteht aus zwei einem Bodenblech 15 gegenüber nach oben aufragend abgestellten Seitenwänden 16 sowie seinen oberen Bereich bildenden Längsträgern 17 und 18. Im vorderen Bereich der Fahrgastzelle 3 sind die mit dem Bodenblech 15 einteiligen Seitenwandungen 16 des Mitteltunnels 14 durch in vertikaler Richtung verlaufende Sicken 19 versteift. Im Bereich des hinteren Endes der Fahrgastzelle 3 sind an die Seitenwandungen 16 des Mitteltunnels 14 in einem gekrümmten Verlauf nach außen zu den Schwellern 8 hin ausgerichtete Abschlussbleche 20 des Bodenbereiches der Fahrgastzelle 3 angeschlossen. Wie dies besonders deutlich aus der Darstellung der 5 ersichtlich ist bestehen die beiden den oberen Bereich des Mitteltunnels 14 bildenden Längsträger 17 und 18 aus untereinander identischen einen L-förmigen Profilquerschnitt aufweisenden Profilmaterialzuschnitten und sind mit ihren kürzeren Profilschenkeln 21 zueinander zeigend angeordnet. Mit den aufragenden Seitenwandungen 16 des Mitteltunnels 14 sind die Längsträger 17 und 18 vermittels der freien Endbereiche 22 ihres längeren Profilschenkels 23 verbunden. Die beiden Längsträger 17 und 18 sind mit insgesamt drei im Winkelbereich ihrer L-förmigen Profilquerschnittsform angeordneten Hohlprofilkammern 24, 25 und 26 ausgestattet, wobei die Hohlprofilkammern 24 und 25 zu einem der beiden Profilschenkel 21 und 23 der Längsträger 17 und 18 gleichgerichtet ausgerichtet sind. Die bezüglich der L-förmigen Profilquerschnittsform innenliegenden Wandungen 27 und 29 der gleichgerichtet zu den Profilschenkeln 21 und 23 der Längsträger 17 und 18 ausgerichteten Hohlprofilkammern 24 und 25 verlaufen dabei jeweils parallel zu dem zugeordneten Profilschenkel 21 und 23. Die Hohlprofilkammern 24 und 25 grenzen vermittels eines die Winkelspitze 30 der L-förmigen Profilquerschnittsform und den Kontaktpunkt der innenliegenden Kammerwandungen 27 und 29 untereinander verbindenden Profilsteges 31 aneinander an. Die dritte Hohlprofilkammer 26 besitzt eine dreieckige Querschnittsform und ist einerseits durch die innenliegenden Wandungen 27 und 29 der gleichgerichtet zu den Profilschenkeln 21 und 23 angeordneten Hohlprofilkammern 24 und 25 und andererseits von einer die innenliegenden Kanten 32 und 33 der Hohlprofilkammern 24 und 25 verbindenden Wandung 34 begrenzt. Untereinander sind die beiden Längsträger 17 und 18 über eine Anzahl von Querverbindungen 35 zu einer Einheit verbunden. Zum rückwärtigen Ende der Fahrgastzelle 3 hin sind die beiden Längsträger 17 und 18 an eine Getriebeaufnahme 36 angeschlossen, wobei die Getriebeaufnahme 36 durch ein einstückiges Gussteil gebildet ist. Die Getriebeaufnahme 36 ihrerseits ist in Fahrzeuglängsrichtung vermittels in Verlängerung der beiden Längsträger 17 und 18 ausgerichtete Stützträger 37 gegen die Durchbiegung 12 des Querträgers 11 überbrückende Querverbindung 13 abgestützt. An ihrer der Fahrgastzelle 3 zugewandten Stirnseite ist die Getriebeaufnahme 36 mit Aufnahmen 39 für die Längsträger 17 und 18 sowie die Seitenwandungen des Mitteltunnels 14 versehen. An die Getriebeaufnahme 36 ist ferner beiderseits des Mitteltunnels 14 je eine vom Mitteltunnel 14 ausgehende und schräg nach hinten und außen verlaufende Diagonalverbindung 38 angeschlossen. Die beiden Diagonalverbindungen 38 bestehen, wie dies insbesondere aus der 4 ersichtlich ist, jeweils aus einem Profilmaterialzuschnitt.

Claims

Tragstruktur für einen Kraftwagenaufbau, insbesondere die Fahrgastzelle (3) eines Personenkraftwagens, welche einen quergerichteten vorderen Stirnwandträger (6) und einen gleichfalls quergerichteten hinteren Fersenträger (7) sowie einen in der Fahrzeuglängsmitte angeordneten, gegenüber dem Bodenblech (15) der Fahrgastzelle (3) aufragenden Mitteltunnel (14) sowie zwei Schweller (8) umfasst, wobei zumindest der vordere Stirnwandträger (6) aus Profilmaterialzuschnitten gebildet ist und der Mitteltunnel (14) mit dem vorderen Stirnwandträger (6) unmittelbar verbunden ist, und wobei der obere Teil des Mitteltunnels (14) durch zwei einander benachbart angeordnete, zueinander parallel ausgerichtete Längsträger (17 und 18) gebildet ist, welche mit jeweils wenigstens einer in Längsrichtung ausgerichteten Hohlprofilkammer (24, 25, 26) ausgestattet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden gemeinsam den oberen Teil des Mitteltunnels (14) bildenden Längsträger (17 und 18) einen im Wesentlichen L-förmigen Profilquerschnitt aufweisen und dass jeder der beiden Längsträger (17 und 18) im Winkelbereich seiner L-förmigen Profilquerschnittsform insgesamt drei Hohlprofilkammern (24, 25, 26) aufweist, wobei jeweils eine der Hohlprofilkammern (24 und 25) zu einem der beiden Profilschenkel (21 und 23) des jeweiligen Längsträgers (17 bzw. 18) parallel gerichtet ist
Tragstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bezüglich der L-förmigen Profilquerschnittsform innenliegenden Kammerwandungen (27 und 29) gleichgerichtet und parallel zu den jeweils zugeordneten Profilschenkeln (21 und 23) des L-förmigen Längsträgers (17 bzw. 18) verlaufen und dass die beiden Hohlprofilkammern (24 und 25), die zu einem der beiden Profilschenkel (21 und 23) des jeweiligen Längsträgers (17 bzw. 18) parallel gerichtet sind, durch einen die Winkelspitze (30) der L-förmigen Profilquerschnittsform und den Kontaktpunkt der innenliegenden Kammerwandungen (27, 29) untereinander verbindenden Profilsteg (31) voneinander getrennt sind.
Tragstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Hohlprofilkammer (26) eine dreieckige Querschnittsform aufweist und durch eine die beiden freien Kanten (32 und 33) der zu den Profilschenkeln (21 und 23) der Längsträger (17 und 18) gleichgerichtet verlaufenden Hohlprofilkammern (24 und 25) verbindende Profilwandung (34) gebildet ist.
Tragstruktur nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der längere Profilschenkel (23) des L-förmigen Profilquerschnittes der Längsträger (17 und 18) die zugeordnete bzw. gleichgerichtete Hohlprofilkammer (25) überragt.
Tragstruktur nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Längsträger (17 und 18) mit ihren kurzen Profilschenkeln (21) einander zugewandt angeordnet und über den längeren Profilschenkel (23) ihrer L-förmigen Profilquerschnittsform jeweils an eine nach oben gerichtete stehblechartige Ausformung (16) des Bodenbleches (15) der Fahrgastzelle (3) angeschlossen sind.
Tragstruktur nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden den oberen Teil des Mitteltunnels (14) bildenden Längsträger (17 und 18) vermittels an ihren kurzen Profilschenkel (21) angeschlossener Verbindungselemente (35) untereinander zu einer Einheit verbunden sind.
Tragstruktur nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die stehblechartigen Ausformungen (16) des Bodenbleches (15) der Fahrgastzelle (3) mit wenigstens annähernd senkrecht zur Längserstreckung des Mitteltunnels (14) gerichteten Sicken (19) ausgestattet sind.
Tragstruktur nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an das dem Fersenträger (7) benachbarte Ende der beiden Längsträger (17 und 18) eine durch ein Gussformteil gebildete Getriebeaufnahme (36) angeschlossen ist.
Tragstruktur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die durch ein Gussteil gebildete Getriebeaufnahme (36) einerseits Stützträger (37) zur Verbindung mit einer Querverbindung (13) des Fersenträgers (7) und andererseits mit Aufnahmen (39) für die freien hinteren Enden der beiden Längsträger (17 und 18) und der Seitenwandungen (16) des Mitteltunnels (14) ausgestattet ist.
Tragstruktur nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Längsträger (17 und 18) jeweils durch einen Längenabschnitt eines einzigen Strangpressprofils gebildet sind.
Tragstruktur nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Längsträger (17 und 18) jeweils durch ein im Innenhochdruckverfahren geformtes Profilelement gebildet sind.