DE10236982A1

DE10236982A1 - Tragstruktur einer Karosserie eines Kraftwagens

Info

Publication number: DE10236982A1
Application number: DE2002136982
Authority: DE
Inventors: Josip Dipl.-Ing. Vlahovic
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2002-08-13
Filing date: 2002-08-13
Publication date: 2004-02-26

Abstract

Diese Tragstruktur einer Karosserie eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, bei der die Fahrgastzelle in Fahrzeuglängsrichtung beiderseits durch Schweller und in ihrem vorderen und hinteren Bereich jeweils durch einen vorderen und einen hinteren Querträger, insbesondere einen sich zwischen den beiden Schlosssäulen erstreckenden Fersenträger begrenzt ist, wobei der Fersenträger mit den Schwellern verbunden ist und an dem Fersenträger einerseits ein sich über die Länge der Fahrgastzelle hin erstreckender Mitteltunnel und andererseits zwei hintere Längsträger angeschlossen sind. DOLLAR A Zur Optimierung der Tragstruktur ist der Fersenträger durch ein im Innenhochdruck-Umformverfahren hergestelltes, sich über die gesamte Fahrzeugbreite hin erstreckendes und an die beiden Schweller zumindest heranreichendes Formteil gebildet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Tragstruktur einer Karosserie eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der DE-OS 199 12 173 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Rahmenausbildung für eine Fahrzeugkarosserie, insbesondere die Karosserie eines Personenkraftwagens bekannt, gemäß welchem vorgesehen ist, dass ein erster und ein zweiter Längenabschnitt eines Hohlprofils im Wege des Innenhochdruck-Umformverfahrens zu Längsträgern vorgegebener Form verformt werden und dass ferner eine Anzahl von Querträgern zusammen mit den Längsträgern mittels einer Bodenplatte zu einer Trag- bzw. Rahmenstruktur einer Fahrzeugkarosserie verbunden werden. Dabei sollen auch die die Querträger bildenden Abschnitte von Hohlprofilen vor dem Verbinden mit der Bodenplatte jeweils im Wege des Innenhochdruck-Umformverfahrens in eine gewünschte Form gebracht werden. Eine derartige Verfahrensweise ist zwar geeignet eine tragfähige Rahmenstruktur für eine mit einem Leiterrahmen ausgestattete Fahrzeugkarosserie herzustellen, dies aber wohl eher für ein front- oder heckgetriebenes Fahrzeug, welches sich durch das Fehlen eines Mitteltunnels auszeichnet und insbesondere für eine Karosserie mit begrenzten Anforderungen an eine Steifigkeit in Fahrzeuglängsrichtung.

Aus der DE-PS 196 18 626 ist es bekannt, einen aus einem Hohlprofil bestehenden Querträger einer Fahrzeugkarosserie vermittels des Einsatzes des Innenhochdruck-Umformverfahrens unlösbar mit Anbauteilen und auf diese Weise insbesondere unlösbar mit Konsolen zur Verbindung des Querträgers mit zugehörigen Teilen der Aufbaustruktur der Karosserie zu verbinden. Derartig mit einem im Wege des Innenhochdruck-Umformverfahrens mit seitlichen Konsolen versehene Querträger können nur in bestimmten Bereichen einer Fahrzeugkarosserie eingesetzt werden, insbesondere nur in solchen Bereichen der Fahrzeugkarosserie in welchen mehr oder minder geradlinig ausgeführte Querträger beidendig jeweils nur mit einem weiteren Teil der Aufbaustruktur zu verbinden sind.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde für die Ausbildung einer Tragstruktur gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 für die Karosserie eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, eine Gestaltungsform aufzuzeigen, welche Mittel vorsieht die seitlichen Längsträger der Fahrgastzelle, insbesondere die Schwellen, einen hinteren Fersenträger und die hinteren Längsträger des Verbandes der Tragstruktur in einfacher aber funktionsoptimierter Weise miteinander zu verbinden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Lösung, einen im Wege des Innenhochdruck-Umformverfahrens hergestellten, sich über die gesamte Fahrzeugbreite hin erstreckenden und als an die beiden Schwellen der Fahrgastzelle zumindest heranreichendes Formteil ausgebildeten Fersenträger einzusetzen und an beiden Enden vermittels Knoten bildender Konsolen zumindest mit den Schwellern der Fahrgastzelle zu verbinden führt in erster Linie zu einer einfach verwirklichbaren und steifen Verbindung zunächst der den hinteren Bereich der Fahrgastzelle bildenden Teile der Tragstruktur, und zwar unabhängig von deren Umfangskontur. Zugleich eröffnet der Einsatz von Knoten bildenden Konsolen zur Verbindung des hinteren Fersenträgers mit den Schwellern der Fahrgastzelle naturgemäß auch, dass in einer Erweiterung der Ausgestaltung der Konsolen zugleich eine Verbindung der Schwellen nicht nur mit dem Fersenträger, sondern auch mit den Längsträgern des Hinterwagens ausgebildet werden kann. Insbesondere dahingehend, dass die Konsolen eine stabile und in Fahrzeuglängsrichtung Kräfte übertragende Verbindung zwischen bezüglich der Außenumfangskontur der Karosserie außenliegenden Schwellern und bezüglich der Außenumfangskontur der Karosserie weiter zur Fahrzeuglängsmitte hin versetzt angeordneten Längsträgern des Hinterwagens herstellen.

Eine zur Erlangung einer hohen Festigkeit der Konsolen bei gleichzeitig geringem Gewicht von letzterem besonders bevorzugte Gestaltungsweise wird dabei dadurch erreicht, dass die Konsolen einerseits im Bereich des Anschlusses des Fersenträgers an die Schwellen eine zumindest annähernd der Höhe der Schwellen entsprechende Höhe aufweisen und aus jeweils einer oberen und einer unteren Dreiecksplatte sowie zwischen diesen angeordneten zueinander und zur Längsrichtung der Fahrgastzelle parallel ausgerichteten Stehplatten und ferner zum einen parallel zum Schwellen und zum anderen parallel zum Fersenträger ausgerichtete Anschlussplatten besitzen. Dabei umfassen die eine Anschlussstruktur für die hinteren Längsträger bildenden Abschnitte der Konsolen ebenfalls eine obere und eine untere, in der Draufsicht im Wesentlichen dreieckförmige Platte und eine Anzahl zwischen diesen angeordneter Stehplatten sowie eine parallel zum Fersenträger ausgerichtete Anschlussplatte. Außerdem ist die Anschlussstruktur für die hinteren Längsträger unter Zwischenschaltung einer tunnelförmigen Aufnahme für die Endbereiche des Fersenträgers mit der Konsole zum Anschluss des Fersenträgers an die Schweller verbunden.

Schließlich wird eine weitere Verbesserung der Festigkeit der Tragstruktur einer Karosserie in ihrer Längsrichtung dadurch erreicht, dass der Fersenträger in der Längsmitte der Karosserie eine nach oben gerichtete, einen Tunnelabschnitt bildende Ausbiegung, deren Schenkel durch eine im Abstand zum Scheitelpunkt der Ausbiegung angeordneten Strebe untereinander verbunden sind, aufweist. Und der Mitteltunnel in diesem Bereich gegen den Fersenträger abgestützt ist.

Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im Einzelnen erläutert.

Es zeigen:
1 eine schaubildliche Darstellung der Tragstruktur einer Kraftwagenkarosserie;
2 eine Explosionsdarstellung des der Fahrgastzelle zugeordneten Bereiches der Tragstruktur gemäß 1;
3 eine schaubildliche Darstellung des der Fahrgastzelle zugeordneten Bereiches der Tragstruktur gemäß 2 im montierten Zustand;
4 eine Seitenansicht des am hinteren Ende der Fahrgastzelle angeordneten Fersenträgers.
Die in der Zeichnung dargestellte Aufbaustruktur besteht im Wesentlichen aus einer mehr oder minder andeutungsweise dargestellten Vorderwagenstruktur 1, einer Fahrgastzelle 2 und einer Hinterwagenstruktur 3. Die Vorderwagenstruktur 1 umfasst einen vorderen Stirnwandquerträger 4, welcher über entgegen der Fahrtrichtung abgewinkelte Schenkel 5 an die Scharniersäulen 6 angeschlossen ist und von dessen quer zur Fahrtrichtung ausgerichtetem Mittelbereich 7 sich zwei vordere Längsträger 8 nach vorne erstrecken. Die der Fahrgastzelle 2 zugeordnete Struktur umfasst im wesentlichen einen in Querrichtung durch zwei Schweller 9 und 10 begrenzten Bodenbereich 11 und einen Mitteltunnel 12, der über ein schräg ausgerichtete Diagonalstreben 13 umfassendes Anschlusselement 14 gegen einen die Fahrgastzelle 2 nach hinten begrenzenden Fersenträger 15 abgestützt ist. Der Fersenträger 15 erstreckt sich zwischen den beiden Schlosssäulen 16 und 17 und bildet zugleich eine Aussteifung für die hinteren Längsträger der Hinterwagenstruktur 3. Die Hinterwagenstruktur 3 umfasst im Wesentlichen die beiden Schlosssäulen 16 und 17, untere Längsträger 18, Federdome 19, Querträger 20 und 21 sowie obere Längsträger 22. Der Fersenträger 15 ist durch ein im Innenhochdruck-Umformverfahren geformtes Formteil gebildet und weist eine über seine gesamte Länge hin eine im Wesentlichen gleichbleibende Querschnittsform mit zwei einander gegenüberliegenden, zueinander parallelen und glattflächigen Seitenwandungen 23 und vermittels radienförmiger Übergänge 24 mit diesen verbundenen Querwandungen 25 auf. Weiterhin ist der Profilquerschnitt des Fersenträgers 15 im Bereich einer einen Tunnelbereich 26 bildenden und nach oben gerichteten Ausbiegung 27 um 90° verdreht ausgerichtet, um der Einleitung von in Fahrzeugrichtung gerichteten Kräften durch den Mitteltunnel 12 ein größtmögliches Widerstandsmoment entgegensetzen zu können. Mit den beiden Längsträger bildenden Schwellern 9 und 10 ist der Fersenträger 15 vermittels Knoten bildender Konsolen 28 verbunden.
Die den Fersenträger 15 mit den Schwellern 9 und 10 verbindenden Konsolen 28 weisen im Bereich des Anschlusses des Fersenträgers 15 an die Schweller 9 und 10, wie dies insbesondere aus der Darstellung der 3 erkennbar ist, eine zumindest annähernd der Höhe der Schweller 9 und 10 entsprechende Höhe auf. In diesen Bereich bestehen die Konsolen 28 jeweils aus einer oberen Dreiecksplatte 29 und einer unteren Dreiecksplatte 30 sowie einer Anzahl zwischen diesen angeordneter, zueinander und zur Längsrichtung der Fahrgastzelle 2 parallel ausgerichteter Stehplatten 31 und einer ersten 32 parallel zum zugeordneten Schweller 9 bzw. 10 sowie einer zweiten parallel zu der der Fahrgastzelle zugewandten Seitenwandung 23 des Fersenträgers 15 ausgerichteten Anschlussplatte 33. Die Konsolen 28 weisen darüber hinaus noch eine Anschlussstruktur 34 für die Verbindung der Längsträger 18 des Hinterwagens 3 mit den Schwellern 9 und 10 der Fahrgastzelle 2 auf. Die Anschlussstrukturen 34 für die Längsträger 18 weisen ebenfalls eine obere Platte 35 und eine untere 36 – beide dreiecksförmig – sowie eine Anzahl zwischen diesen angeordneter Stehplatten 37 und ferner eine parallel zu der dem Hinterwagen 3 zugewandten Seitenwandung 23 des Fersenträgers 15 ausgerichtete Anschlussplatte 38 auf. Zwischen dem dem Anschluss des Fersenträgers 15 an die Schweller 9 und 10 zugeordneten Bereich und der Anschlussstruktur 34 ist in den Knoten bildenden Konsolen 28 eine tunnelförmige von den Anschlussplatten 33 und 38 begrenzte Aufnahme 39 für den jeweiligen Endbereich 40 des Fersenträgers 15 ausgebildet. In einer Verlängerung der Anschlussplatte 38 ist eine deren offene Stirnseite übergreifende Abschlussplatte 41 für die Schweller 9 bzw. 10 ausgebildet. Die Konsolen sind ihrer Gesamtheit jeweils durch ein Gussteil gebildet.
Zwischen den beiden Schenkeln 42 und 43 der in der Längsmitte der Karosserie ausgebildeten einen nach oben gerichteten einen Tunnelabschnitt bildenden Ausbiegung 27 des Fersenträgers 15 ist mit einem Abstand zum Scheitelpunkt der Ausbiegung 27 eine Strebe 44 angeordnet. Der Mitteltunnel 12 der Fahrgastzelle 2 ist vermittels eines als Grußteil ausgebildeten Anschlusselementes 14 an den Fersenträger 15 angeschlossen, wobei sich das Anschlusselement 14 teilweise an der im Abstand zum Scheitelpunkt der Ausbiegung 27 angeordneten Strebe 44 abstützt.

Claims

Tragstruktur einer Karosserie eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, bei der die Fahrgastzelle in Fahrzeuglängsrichtung beiderseits durch Schweller und in ihrem vorderen und hinteren Bereich jeweils durch einen vorderen und einen hinteren Querträger, insbesondere einen sich zwischen den beiden Schlosssäulen erstreckenden Fersenträger begrenzt ist, wobei der Fersenträger mit den Schwellern verbunden ist und wobei an den Fersenträger einerseits ein sich über die Länge der Fahrgastzelle hin erstreckender Mitteltunnel und andererseits zwei hintere Längsträger angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Fersenträger (15) durch ein im Innenhochdruck-Umformverfahren hergestelltes, sich über die gesamte Fahrzeugbreite hin erstreckendes und an die beiden Schweller (8 und 9) zumindest heranreichendes Formteil gebildet ist.
Tragstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fersenträger (15) beidendig vermittels Knoten bildender Konsolen (28) mit den Schwellern (9 bzw. 10) zu einem festen Verband verbunden ist.
Tragstruktur nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die den Fersenträger (15) mit den Schwellern (9 und 10) verbindenden Konsolen (28) im Bereich des Anschlusses des Fersenträgers (15) an die Schweller ( 9 und 10) eine zumindest annähernd der Höhe der Schweller (9 und 10) entsprechende Höhe aufweisen und aus jeweils einer oberen Dreiecksplatte (29) und einer unteren Dreiecksplatte (30) sowie zwischen diesen angeordneten zueinander und zur Längsrichtung der Fahrgastzelle (2) parallel ausgerichteten Stehplatten (31) und ferner zum einen parallel zum Schweller (9 bzw. 10) und zum anderen parallel zu einer Seitenwandung (23) des Fersenträgers (15) ausgerichtete Anschlussplatten (32 bzw. 33) besitzen.
Tragstruktur nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Konsolen (28) jeweils eine tunnelförmige Aufnahme (39) für den Fersenträger (15) aufweisen und zum Hinterwagen (3) hin eine Anschlussstruktur (34) für die hinteren Längsträger (18) bilden.
Tragstruktur nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussstruktur (34) für die hinteren Längsträger (18) ebenfalls eine obere dreiecksförmige Platte (35) und eine untere dreieckförmige Platte (36) und eine Anzahl zwischen diesen angeordneter Stehplatten (37) sowie eine parallel zu der dem Hinterwagen (3) zugewandten Seitenwandung (23) des Fersenträgers (15) ausgerichtete Anschlussplatte (38) umfasst.
Tragstruktur nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussplatte (38) der Anschlussstruktur (34) über die Innenseiten der Schweller (9 bzw. 10) hinaus derart verlängert ist, dass die Verlängerung eine deren offene Stirnseite übergreifende Abschlussplatte (41) für die Schweller (9 bzw. 10) bildet.
Tragstruktur nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Konsolen (28) jeweils einteilig gestaltet und durch ein Gussteil gebildet sind.
Tragstruktur nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fersenträger (15) über seine gesamte Länge hin eine mit zueinander parallelen und ebenen Seitenwandungen (23) sowie vermittels radienförmiger Übergänge (24) an diese angeschlossene Querwandungen (25) ausgestattete Profilquerschnittsform besitzt.
Tragstruktur nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine über seine gesamte Länge hin eine im Wesentlichen gleichbleibende Querschnittsform aufweist und die Profilquerschnittsform im Bereich einer einen Tunnelbereich (26) bildenden und nach oben gerichteten Ausbiegung (27) um 90° verdreht ausgerichtet ist.
Tragstruktur nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schenkel (42 und 43) der in der Längsmitte der Karosserie angeordneten Ausbiegung (27) des Fersenträgers (15) durch eine im Abstand zum Scheitelpunkt der Ausbiegung (27) angeordnete Strebe (44) untereinander verbunden sind.
Tragstruktur nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitteltunnel (12) der Fahrgastzelle (2) vermittels eines als Grußteil ausgebildeten Anschlusselementes (14) an den Fersenträger (15) angeschlossen ist.
Tragstruktur nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (14) zumindest teilweise an der im Abstand zum Scheitelpunkt der Ausbiegung (27) angeordneten Strebe (44) abgestützt ist.