DE19651627B4

DE19651627B4 - Unterbaustruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie

Info

Publication number: DE19651627B4
Application number: DE1996151627
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. Kiefer (Th); Franz-Josef Ringel; Ulrich Dipl.-Ing. Köpcke (TU)
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 1996-12-12
Filing date: 1996-12-12
Publication date: 2007-03-01
Anticipated expiration: 2016-12-13
Also published as: DE19651627A1

Abstract

Unterbaustruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie mit einem vorderen Längsträger (25) und einem sich teilweise unter dem Boden der Karosserie erstreckenden hinteren Längsträger (20), einer zwischen dem vorderen und dem hinteren Längsträger angeordneten seitlich abstehenden Strebe (1), an deren Außenseite ein Türschweller angebracht werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Strebe (1) aus einem Grundkörper (2), der aus einer sich im wesentlichen horizontal erstreckenden Grundplatte (4), einem neben der Grundplatte (4) verlaufenden Bodenabschnitt (5) sowie einer daran anschließenden Innenwand (6) besteht, und einem aus einem Bodenabschnitt (15) und einer Außenwand (16) bestehenden Einsatzstück (3) gebildet ist, wobei die beiden Bodenabschnitte (5, 15) übereinandergelegt sind und mit den im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Wänden (6, 16) ein U-förmiges Profil bilden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Unterbaustruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie. Gegenstand der Erfindung ist insbesondere die Verbindung zwischen einem Längsträger und einem dem Längsträger benachbarten Türschweller im Bereich des Übergangs zwischen dem Vorbau und der Fahrgastzelle.

In der DE 41 39 292 A1 ist eine Unterbaustruktur dargestellt, bei der zwischen dem Längsträger und dem Türschweller ein Verbindungselement vorgesehen ist, dessen Ausgestaltung aber nicht näher erläutert ist.

Gemäß der EP 0 494 116 B1 ist das Verbindungselement aus zwei übereinandergesetzten nach vorn und hinten offenen Kästen aus Strangpreßprofilen gebildet, die seitlich mit einem vorderen Längsträger und einem Seitenträger (Türschweller) verbunden sind. In den Kästen befinden sich Innenwände, so daß sie eine wabenförmige Struktur besitzen. In eine mittlere Wabe ist ein hinterer Längsträger eingesteckt, auf dessen obere Seite die Bodenplatte des Fahrzeuges aufgelegt wird.

Der bisher beschriebene Stand der Technik bezieht sich jeweils auf eine Unterbaustruktur im vorderen Teil des Fahrzeuges. Die in der DE 39 24 973 beschriebene Struktur bezieht sich auf den hinteren Teil des Fahrzeuges. Der Längsträger besteht aus zwei hintereinander angeordneten Teilen mit einem am vorderen Längsträger (entspricht dem hinteren Längsträger im vorderen Bereich des Fahrzeuges) angeschweißten Steg, der das Verbindungselement zum Türschweller bildet. Der Steg besteht aus einem quer angeordneten U-förmigen Profil. An den Böden des Stegs und des hinteren Längsträgers ist eine Halterung für einen Achsträger angeschraubt.

Problem:

Bei der Auslegung der Struktursteifigkeit insbesondere im vorderen Bereich eines Fahrzeuges im Übergang des Vorbaus zur Fahrgastzelle sind einige Randbedingungen zu beachten. Dieser Bereich sollte nicht zu steif sein, damit die bei einem Frontalaufprall in die Längsträger eingeleiteten Kräfte diesen Bereich und nicht den dahinter liegenden Bodenbereich verformen.

Da der Achsträger bzw. ein Achsträgerrahmen in diesem Bereich am Längsträger befestigt ist, muß er andererseits ausreichend stabil sein, um die im Fahrbetrieb auftretenden Längs-, Hoch- und Querkräfte ohne Verwindung aufnehmen zu können.

Des weiteren werden am Verbindungselement häufig Befestigungspunkte für einen Montage- bzw. Transportrahmen vorgesehen, die damit die Referenzpunkte für den weiteren Aufbau der Karosserie bilden. Die Genauigkeit, mit der der Aufbau erfolgt, hängt entscheidend davon ab, daß das vorgegebene Abstandsmaß der Befestigungspunkte zum Längsträger eingehalten wird. Da die Maße der Einzelteile aber gewissen Toleranzen unterliegen (Form- und Dickentoleranzen), wurde bisher ein eine Schiene bildendes Zwischenstück zwischen dem Längsträger und dem Verbindungselement vorgesehen. Vor der endgültigen Fixierung wurde das Verbindungselement solange im Zwischenstück verschoben, bis sich die Befestigungspunkte im vorgesehenen Abstand zum Längsträger befanden. Es besteht somit das weitere Problem, eine Unterbaustruktur mit Befestigungspunkten zu realisieren, die ohne zusätzliche Einstellmaßnahmen geeignet ist, einen hinreichend genauen Karosserieaufbau zu gewährleisten.

Lösung:

Es wird eine Unterbaustruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie mit einem vorderen Längsträger und einem teilweise unter dem Boden der Karosserie sich erstreckenden hinteren Längsträger vorgeschlagen, wobei eine zwischen dem vorderen Längsträger und dem hinteren Längsträger angeordnete, seitlich abstehende Strebe vorgesehen ist, an deren Außenseite ein Türschweller angebracht ist. Die Strebe wird gebildet aus einem Grundkörper, der aus einer sich im wesentlichen horizontal erstreckenden Grundplatte und einem neben der Grundplatte verlaufenden Bodenabschnitt mit einer daran anschließenden Innenwand besteht, und einem Einsatzstück, der aus einem Bodenabschnitt und einer Außenwand gebildet ist, wobei die beiden Bodenabschnitte übereinandergelegt sind.

In dieser Ausgestaltung ist die Strebe in der Lage, einerseits die über die Radaufhängung eingeleiteten Kräfte ohne Verwindung aufzunehmen und sich andererseits in einem Crashfall zu verformen, da der Grundkörper selbst – einteilig ausgeführt und aus relativ dünnem Blech gebildet – nur wenig versteift ist.

Bodenabschnitt und Innenwand des Grundkörpers bilden zusammen mit dem Einsatzstück ein U-förmiges Profil, das sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt und an dessen hinterem Ende der hintere Längsträger und an dessen vorderem Ende der vordere Längsträger angesetzt wird. Die Strebe bildet damit einen integralen Bestandteil des Längsträgers, was zum einen den Zusammenbau erleichtert und es ermöglicht, die Materialdicke den geforderten Steifigkeiten im Übergangsbereich Vorbau Fahrgastzelle anzupassen.

Wie schon erläutert, eignet sich die Strebe wegen ihres Aufbaus auch dazu, einen Achsträger zu befestigen. Dazu weisen die Bodenabschnitte des Grundkörpers und des Einsatzstückes jeweils einen horizontal verlaufenden Bereich auf, wobei im Bereich des Einsatzstückes ein Befestigungselement vorgesehen ist und im Bereich des Grundkörpers ein Loch, um das Gegenstück zum Befestigungselement hindurchführen zu können.

Vorzugsweise ist zumindest abschnittsweise der Winkel, der von dem Bodenabschnitt des Einsatzstückes und der Außenwand eingeschlossen wird, kleiner als 90°. Auf diese Weise ist die Außenwand nach innen geneigt, so daß sie bei einem ausreichend breiten Bodenabschnitt nahe an die Radhüllkurve herangeführt werden kann.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels, dargestellt in zwei Zeichnungen, näher erläutert werden.
Dabei zeigen
1: eine Explosionsdarstellung der wesentlichen Bauteile der Unterbaustruktur mit einer Strebe;
2: eine schematische Darstellung des Querschnitts durch die Achsaufnahme der Strebe.
Zunächst wird auf die 1 Bezug genommen. Diese stellt in ihrem mittleren Teil eine Strebe 1 dar, die aus einem Grundkörper 2 und einem Einsatzstück 3 besteht. Der Grundkörper 2 wird von einer Grundplatte 4 und einem sich daran seitlich anschließenden, in Längsrichtung erstreckenden Bodenabschnitt 5 gebildet, an dem sich eine Innenwand 6 anschließt. Die Bezeichnung Innenwand gibt an, daß diese Wand nach dem Aufbau der gesamten Unterbaustruktur zur Fahrzeugmitte, also nach innen weist. Die Grundplatte 4 weist zwei Aufnahmelöcher 7 und 8 auf, zwischen denen eine Längssicke zur Versteifung der Grundplatte 4 verläuft. Im hinteren Bereich ist die Grundplatte 4 zur Bildung eines Querstegs 10 aufgewölbt. Der hintere Teil des Bodenabschnitts 5 befindet sich etwas unterhalb des Niveaus der Grundplatte 4, steigt aber nach vorne hin leicht an, um anschließend über eine Stufe in einen horizontal verlaufenden Bereich 11 überzugehen, der mit einem Loch 12 versehen ist. An den horizontalen Bereich schließt sich ein bogenförmig aufsteigender Bereich 13 an. Entlang des Bodenabschnitts 5, gebildet aus dem hinteren Bereich, dem horizontalen Bereich 11 und dem bogenförmig aufsteigenden Bereich 13, verläuft die Innenwand 6, wobei ihre Oberkante in etwa in stets gleichbleibendem Abstand zum Bodenabschnitt 5 verläuft.
Das Einsatzstück 3 besteht aus einem Bodenabschnitt 15, der dem Bodenabschnitt 5 des Grundkörpers 2 angepaßt ist, also dieselbe Struktur mit entsprechenden Bereichen 11', 13' aufweist, und einer in etwa senkrecht anschließenden Außenwand 16, so daß der Einsatzstück 3 im Querschnitt im wesentlichen L-förmig ist. Da die beiden Bodenabschnitte 5, 15 aneinander angepaßt sind, kann das Einsatzstück 3 auf dem Bodenabschnitt 5 des Grundkörpers 2 aufgesetzt werden, wobei die Innenwand 6 und die Außenwand 16 parallel zueinander verlaufen. Auf diese Weise ist ein U-förmiger Längsträgerabschnitt mit einem doppellagigen Boden und einem nach oben offenen Profil gebildet, an das sich der hintere Längsträger 20 anschließt.
Der vordere Längsträger 25 besteht aus einem U-förmigen Kastenprofil, das so ausgerichtet ist, daß die offene Seite nach außen zeigt. Demnach weist der Bodenabschnitt 26 nach innen, die eine Seitenwand 27 nach unten und die andere 28 nach oben. Mit seinem hinteren Ende schließt der vordere Längsträger wie folgt an die Strebe 1 an: Die untere Seitenwand 27 geht in den Bodenabschnitt 5 bzw. 15 des Grundkörpers 2 bzw. Einsatzstücks 3 und der Bodenabschnitt 26 des vorderen Längsträgers in die Innenwand 6 des Grundkörpers 2 über.
Im Bodenabschnitt 26 des vorderen Längsträgers 25 befindet sich eine Öffnung 29 für die Antriebswelle, wobei der Bodenabschnitt 26 im Bereich der Öffnung ggf. durch einen Verstärkungseinsatz 30 versteift wird. Im vorderen Bereich des vorderen Längsträgers 25 ist eine Stütze 31 für einen Vorderachsträger angeschweißt.
2 zeigt eine schematische Darstellung des Querschnitts durch die hintere Achsaufnahme.
Die Innenwand 6 des Grundkörpers 2 sowie die Außenwand 16 des Einsatzstücks 3 bilden zusammen mit den beiden Bodenabschnitten 5, 15 einen U-förmigen Kasten, der die Verbindung zwischen dem vorderen und dem hinteren Längsträger 25, 20 herstellt und damit einen Teilabschnitt des Längsträgers darstellt. Entscheidend ist, daß der Winkel 32 zwischen dem Bodenabschnitt 15 des Einsatzstückes 3 und der Außenwand 16 kleiner als 90° ist, d. h., daß die Außenwand 16 leicht nach innen geneigt ist. Dadurch kann der Bereich des Längsträgers, der von der Strebe gebildet wird, so konstruiert werden, daß sich die Außenwand, den zur Verfügung stehenden Raum optimal ausnutzend, an die Radhüllkurve 33 anschmiegt.
Würde dieses Verbindungsstück im Längsträger durch ein einstückiges U-Profil realisiert, so müßte die Außenwand zwingend leicht nach außen geneigt sein, da mittels eines senkrecht eingeführten Preßwerkzeuges keine Winkel kleiner als 90° dargestellt werden können. Damit in diesem Fall die Außenwand die Radhüllkurve 33 an keiner Stelle berührt oder schneidet, wäre entweder die Bodenbreite kleiner zu wählen oder der Längsträger insgesamt nach innen zu versetzen. Im ersten Fall würde die Steifigkeit des Längsträgers leiden, im zweiten Fall würde der Motorraum entsprechend verkleinert.
Dadurch, daß das Verbindungsstück zwischen dem vorderen Längsträger und dem hinteren Längsträger aus zwei einzeln gepreßten Teilen zusammengesetzt wird, kann vor allem das Einsatzstück 3 mit einem Öffnungswinkel kleiner als 90° versehen werden, so daß der Querschnitt der Strebe in diesem Bereich trapezförmig ist und die Außenwand 16 sich wie erläutert an die Radhüllkurve anschmiegt.
Um einen Achsträger 34 an der Strebe 1 befestigen zu können, befinden sich in den beiden horizontal verlaufenden Bereichen 11, 11' des Grundkörpers 2 und des Einsatzstückes 3 zueinander fluchtende Löcher und auf der Oberseite des Einsatzstückes 3 ein Käfig 35 zur Aufnahme einer Mutter 36. Mittels einer in die Mutter 36 eingreifenden Schraube 37 wird der Achsträger 34 an der Unterseite der Strebe 1 befestigt.
Die Aufnahmelöcher 7, 8 bilden Befestigungspunkte für einen Montage- bzw. Transportrahmen. Da der Grundkörper einstückig ausgebildet und Teil des Längsträgers ist, sind lediglich die bei der Herstellung des Grundkörpers auftretenden Maßabweichungen zu beachten. Diese sind aber nicht so groß, daß die Genauigkeit des Karosserieaufbaus gefährdet wäre.
Die Erfindung wird am Beispiel des linken, vorne im Fahrzeug sich befindenden Längsträgers erläutert. Entsprechende Strukturen sind spiegelbildlich auf der hinteren Seite des Fahrzeugs vorzusehen. Die Längsträger im hinteren Bereich des Fahrzeuges lassen sich nach den gleichen Prinzipien gestalten.

1: Strebe
2: Grundkörper
3: Einsatzstück
4: Grundplatte
5: Bodenabschnitt
6: Innenwand
7: Aufnahmeloch
8: Aufnahmeloch
10: Quersteg
11: Bereich
11': Bereich
12: Loch
13: Bereich
13': Bereich
15: Bodenabschnitt
16: Außenwand
20: Längsträger
25: Längsträger
26: Bodenabschnitt
27: Seitenwand
28: Seitenwand
29: Öffnung
30: Verstärkungseinsatz
31: Stütze
32: Winkel
33: Radhüllkurve
34: Achsträger
35: Käfig
36: Mutter
37: Schraube

Claims

Unterbaustruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie mit einem vorderen Längsträger (25) und einem sich teilweise unter dem Boden der Karosserie erstreckenden hinteren Längsträger (20), einer zwischen dem vorderen und dem hinteren Längsträger angeordneten seitlich abstehenden Strebe (1), an deren Außenseite ein Türschweller angebracht werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Strebe (1) aus einem Grundkörper (2), der aus einer sich im wesentlichen horizontal erstreckenden Grundplatte (4), einem neben der Grundplatte (4) verlaufenden Bodenabschnitt (5) sowie einer daran anschließenden Innenwand (6) besteht, und einem aus einem Bodenabschnitt (15) und einer Außenwand (16) bestehenden Einsatzstück (3) gebildet ist, wobei die beiden Bodenabschnitte (5, 15) übereinandergelegt sind und mit den im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Wänden (6, 16) ein U-förmiges Profil bilden.
Unterbaustruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Längsträger aus einem nach oben offenen U-förmigen Profil besteht, das mit dem aus den beiden übereinandergelegten Bodenabschnitten (5, 15) und den beiden Wänden (6, 16) gebildeten U-förmigen Profil fluchtet.
Unterbaustruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Längsträger (25) ein zur Seite offenes Profil aufweist, dessen Bodenabschnitt (26) in die Innenwand (6) und dessen untere Seitenwand (27) in die Bodenabschnitte (5, 15) der Strebe (1) übergeht.
Unterbaustruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Strebe (1) ein Befestigungsmittel (35, 36) für einen Achsträger vorgesehen ist.
Unterbaustruktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Bodenabschnitt (5, 15) einen horizontal verlaufenden Bereich (11, 11') aufweist, wobei im Bereich (11') des Einsatzstückes (3) das Befestigungsmittel (35, 36) vorgesehen ist und der Bereich (11) des Grundkörpers (2) mit einem Loch (12) versehen ist, durch das das Gegenstück (37) zum Befestigungsmittel hindurchgeführt ist.
Unterbaustruktur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die horizontal verlaufenden Bereiche (11, 11') in Richtung auf den vorderen Längsträger (25) jeweils ein aufsteigender Bereich (13, 13') anschließt.
Unterbaustruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Innenwand (16) und dem Bodenabschnitt (15) des Einsatzstückes (3) eingeschlossene Winkel kleiner als 90° ist.
Unterbaustruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Grundplatte (4) Ansatzpunkte (7, 8) für einen Montage- bzw. Transportrahmen vorgesehen sind.