DE19708215C2 - Schweller eines Kraftfahrzeugs mit einer Verstärkungseinlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schweller eines Kraftfahrzeugs mit einer Ver­ stärkungseinlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Der Schweller eines Kraftfahrzeugs ist ein wesentliches Trag- und Stütz­ element einer Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere soll der Schweller eine stabile Barriere bei einem Seitencrash gegen eine Ein­ drückung der Fahrgastzelle darstellen.

Um diese Anforderungen bei einem günstigen, niedrigen Gewicht zu errei­ chen, ist bereits eine Schwellerausführung bekannt (Patent Abstracts of Japan, Publication No. 05270447 A), die in einer Mischbauweise aus einem Aluminiumstrangprofil und aus einem Stahlrohr aufgebaut ist. Das Alumi­ niumstrangprofil bildet dabei die Außenwände des Schwellers und enthält unter anderem eine zentrale Längskammer, in die formschlüssig das Stahl­ rohr als Verstärkungseinlage eingesteckt ist. Zudem sind am Aluminium­ strangprofil in Längsrichtung durchgehende Seitenflange angeformt, über die eine Anbindung zu einer Bodenkonstruktion des Kraftfahrzeugs erfolgt. Für eine Verbindung sind an sich bekannte, aufwendige Aluminium- Schweißverfahren oder Klebeverfahren möglich. Besonders schwierig ist es, hier eine stabile und dauerhafte Verbindung herzustellen, wenn das Aluminiumstrangprofil an angrenzende Karosserieteile aus Stahlblech an­ geschlossen werden soll. Im Reparaturfall ist das Auswechseln einer solchen Schwellerausführung mit erheblichem Aufwand verbunden, da bei­ spielsweise nach einem Schwelleraustausch Aluminium-Schweißverbin­ dungen an den gleichen Stellen in der Regel nicht zulässig sind.

Weiter ist ein gattungsgemäßer Schweller eines Kraftfahrzeugs mit einer Verstärkungseinlage bekannt (DE 195 28 874 A1; Fig. 5 und Fig. 6). Die Verstärkungseinlage besteht aus einem langen Strangprofil aus Leichtme­ tall und ist im Rohbau einlegbar. Zudem ist ein Befestigungslappen als Knotenelement vorgesehen, der mit angrenzenden Karosserieteilen ver­ bindbar ist.

Diese Ausführung mit einem Befestigungslappen ist verwendet für eine An­ ordnung, bei der eine Verstärkungseinlage lediglich zwischen dem Bereich des B-Pfostens und eines C-Pfostens vorgesehen ist. Dabei ist eine Anbin­ dung der Verstärkungseinlage über einen Befestigungslappen am Fuß der B-Säule vorgesehen, wobei der Befestigungslappen in Längsrichtung des Profils angeschlossen ist und im wesentlichen zur Überdeckung eines kon­ struktiv vorhanden Hohlraums dient. Bei einer in der Schrift ebenfalls ent­ haltenen Ausführungsform mit einer Verstärkungseinlage, die sich über die gesamte Länge des Schwellers erstreckt (Fig. 3), sind keine Befestigungs­ lappen vorgesehen.

Weiter ist ein Schweller in Stahlblechkonstruktion bekannt (US 5 246 264), bei dem eine Verstärkungseinlage als integrales Stegblech zum Aufbau eines Mehrkammer-Schwellers in die Hohlstruktur eingeschweißt ist.

Zudem ist ein Aufprallträger als Leichtmetall-Strangprofil zur Einlage und zur Versteifung in ein Kraftfahrzeugwandteil, insbesondere in eine Kraft­ fahrzeugtür bekannt (DE 43 06 824 A1).

Bei einem weiter bekannten Abschlußteil eines Fahrzeuglängsträgers in der Art eines Strangprofilabschnitts (DE 42 35 738 A1) sind Befestigungsele­ mente mit angeformt und zu Anschlußlappen herausgeschnitten und bear­ beitet.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Schweller eines Kraftfahrzeugs mit einer Verstärkungseinlage hinsichtlich seiner Stabilität in Verbindung mit der angrenzenden Karosseriestruktur zu verbessern und insbesondere für einen Einsatz in einer Mischbauweise bei einer Verstär­ kungseinlage insgesamt aus Leichtmetall und angrenzenden Karosserietei­ len aus Stahlblech auszubilden.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 ist die Verstärkungseinlage eine einstückige Baugrup­ pe, die sich über die gesamte Länge des Schwellers erstreckt. An dieser Verstärkungseinlage sind ein vorderes, mittleres und hinteres Knotenele­ ment vorgesehen, die in der Einbaulage der Verstärkungseinlage vom Strangprofilteil nach oben abstehen. Das vordere, mittlere und hintere Kno­ tenelement sind dann jeweils mit einem unteren Bereich eines A-Pfostens, eines B-Pfostens und eines C-Pfostens einer Fahrzeugkarosserie durch Schraubverbindungen verbindbar. Die Knotenelemente sind dabei Leicht­ metallgußteile, die mit dem Strangprofilteil durch Schweißen oder Verkle­ ben verbunden sind.

Durch Verwendung eines langen Strangprofilteils aus Leichtmetall als Ver­ stärkungseinlage in einem Schwellerhohlträger, wird ein insgesamt ge­ wichtsgünstiger Aufbau erreicht, wobei der Schwellerhohlträger in her­ kömmlicher Weise als Stahlblechkonstruktion ausgeführt sein kann. Die mechanische Abstützung und Anbindung der Verstärkungseinlage erfolgt über die am Strangprofilteil angeschlossenen Knotenelemente, so daß bei einem Seitencrash die Stoßenergie unmittelbar in die Tragstruktur einge­ leitet wird und nicht nur durch Vermittlung über den umgebenden Schwel­ lerhohlträger. Durch das in den umgebenden Schwellerhohlträger eingeleg­ te Strangprofilteil aus Leichtmetall mit angeschlossenen Knotenelementen wird eine einfache Verbindungstechnik in Verbindung mit herkömmlichen Stahlblechaufbauten möglich mit einer gezielten Krafteinleitung in stabile Karosserieabstützpunkte.

Dazu stehen in der Einbaulage die Knotenelemente vom Strangprofilteil et­ wa nach oben ab. Ein vorderes, mittleres und hinteres Knotenelement sind jeweils mit einem unteren Bereich eines A-Pfostens, eines B-Pfostens und eines C-Pfostens einer Fahrzeugkarosserie verbindbar und die Knotenele­ mente sind hier zudem als Verstärkungen verwendbar.

Die Knotenelemente sind in den erforderlich unregelmäßigen Formen ein­ fach herstellbare Leichtmetallgußteile, die mit dem Strangprofil durch an sich bekannte Verbindungstechniken, wie Schweißen oder Verkleben, zu einer Baugruppe verbunden sind. Die Anbindung zu angrenzenden Karos­ serieteilen erfolgt durch Schraubverbindungen, bevorzugt durch eine Dop­ pelnutzung ohnehin vorhandener Schraubpunkte (Anspruch 2), wie Schar­ nierschraubpunkte und/oder Sicherheitsgurtschraubpunkte, die im unteren Bereich der Karosseriepfosten angebracht sind. Dadurch ergibt sich eine einfache und schnelle Endmontage der Verstärkungseinlage mit einer sta­ bilen und für hohe Krafteinleitungen geeigneten Anbindung zur Karosserie­ tragstruktur. Da diese Verbindung ohne Schweißtechniken auskommt, ist eine Verbindung zu angrenzenden, herkömmlichen Stahlblechkonstruktio­ nen unproblematisch. Zudem wird dadurch eine besonders reparatur­ freundliche Anordnung geschaffen, bei der eine solche Verstärkungseinlage nur durch Schraubverbindungen auswechselbar ist, womit insbesondere aufwendige Aluminiumschweißungen im Werkstattbereich vermieden wer­ den.

Zur Erhöhung der Steifigkeit in Verbindung mit einer Gewichtsreduzie­ rung wird nach Anspruch 3 ein Strangprofilteil mit mehreren Kammern vorgeschlagen, die durch Stege abgetrennt sind.

Nach Anspruch 4 werden in das Strangprofilteil an dessen Unter- und/oder Oberseite längsseits durchgehende Schraubkanäle für Schneidschrauben eingeformt. Damit ist eine Anbindung und Fixierung der Verstärkungsein­ lage im umgebenden Schwellerhohlträger auf einfache Weise durchführ­ bar, wobei dieser Schwellerhohlträger sowie weitere angrenzende Karosse­ rieteile aus Stahlblech hergestellt sein können (Anspruch 5).

Anhand einer Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nä­ her erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Seitenansicht einer Verstärkungseinlage für einen Schweller eines Kraftfahrzeugs, und

Fig. 2 einen Querschnitt der Verstärkungseinlage nach Fig. 1 entlang der Linie A-A.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Verstärkungseinlage 1 als einstückige Bau­ gruppe dargestellt, die aus einem langen Strangprofilteil 2 aus Leichtme­ tall, bevorzugt aus einer Aluminiumlegierung mit drei angeschlossenen Knotenelementen 3, 4, 5 besteht.

Das Strangprofilteil 2 enthält drei Kammern 6, 7, 8. Zudem sind an der Un­ terseite und an der Oberseite des Strangprofilteils 2 längsseits durchgehen­ de Schraubkanäle 9, 10 eingeformt.

Die drei Knotenelemente 3, 4, 5 stehen laschenartig in der in Fig. 1 gezeig­ ten Einbaulage nach oben ab. Die Knotenelemente 3 und 5 sind als vorde­ res Knotenelement 3 und hinteres Knotenelement 5 an den Endseiten des Strangprofils 2 angebracht. Ein mittleres Knotenelement 4 ist etwa im mitt­ leren Bereich des Strangprofilteils 2 befestigt.

Die Knotenelemente 3, 4, 5 sind als Leichtmetallgußteile hergestellt. Die Verbindung zwischen dem Strangprofilteil 2 und den Knotenelementen 3, 4, 5 kann durch Schweißen oder Verkleben erfolgen, wodurch in einer Vor­ montage die in Fig. 1 dargestellte, vormontierte Baugruppe erhalten wird. Die Knotenelemente 3, 4, 5 sind so ausgebildet, daß sie mit jeweils einem unteren Bereich eines (nicht dargestellten) A-Pfostens, B-Pfostens und C- Pfostens einer Fahrzeugkarosserie verbindbar sind. Dazu sind an jedem Knotenelement 3, 4, 5 Bohrungen 11, 12, 13 vorgesehen, die zumindest teilweise mit ohnehin vorhandenen Bohrungen und Aufnahmen für Tür­ scharniere und/oder Sicherheitsgurtbefestigungen fluchten. Bei der An­ bringungen von Verschraubungen werden damit solche ohnehin vorhan­ denen Befestigungspunkte doppelt genutzt.

Im fertig montierten Zustand ist die Verstärkungseinlage bzw. der Strang­ profilteil 2 in einen umgebenden Schwellerhohlträger 14 eingelegt, wie dies strichliert in Fig. 2 dargestellt ist. Die Knotenelemente 3, 4, 5 sind mit den unteren Bereichen der zugeordneten Pfosten verbunden. Zudem sind die Bleche des Schwellerhohlträgers 14 und/oder weitere Anbauteile über Schneidschrauben 15, 16 (schematisch durch strichpunktierte Linien dar­ gestellt) mit dem Strangprofilteil 2 über die Schraubkanäle 9, 10 verbun­ den.

Damit wird mit einfachen Mitteln und geringem Gewichtseinsatz eine wirk­ same Verstärkung bei einem Seitencrash im Schweller, insbesondere einer Stahlkarosserie geschaffen.

Claims (5)

1. Schweller eines Kraftfahrzeugs mit einer Verstärkungseinlage (1),
die aus einem langen Strangprofilteil (2) aus Leichtmetall mit einem angeschlossenen Knotenelement (3, 4, 5) besteht, und die im Rohbau einlegbar und mit dem Knotenelement (3, 4, 5) mit angrenzenden Ka­ rosserieteilen verbindbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verstärkungseinlage (1) eine einstückige Baugruppe ist und sich über die gesamte Länge des Schwellers (14) erstreckt,
daß an der Verstärkungseinlage (1) ein vorderes, mittleres und hinte­ res Knotenelement (3, 4, 5) vorgesehen sind, die in der Einbaulage der Verstärkungseinlage (1) vom Strangprofilteil (2) etwa nach oben abste­ hen,
daß das vordere, mittlere und hintere Knotenelement (3, 4, 5) jeweils mit einem unteren Bereich eines A-Pfostens, eines B-Pfostens und eines C-Pfostens einer Fahrzeugkarosserie durch Schraubverbindun­ gen (11, 12, 13) verbindbar sind, und
daß die Knotenelemente (3, 4, 5) Leichtmetallgußteile sind, die mit dem Strangprofilteil (2) durch Schweißen oder Verkleben verbunden sind.

2. Schweller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anbin­ dung der Knotenelemente (3, 4, 5) mit Schraubverbindungen (11, 12, 13) durch Doppelnutzung ohnehin vorhandener Schraubpunkte, wie Scharnierschraubpunkte und/oder Sicherheitsgurtschraubpunkte er­ folgt.

3. Schweller nach Anspruche 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Strangprofilteil (2) mehrere Kammern (6, 7, 8) enthält.

4. Schweller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß an der Unter- und/oder Oberseite des Strangprofilteils (2) ein längsseitig durchgehender Schraubkanal (9, 10) für Schneidschrauben (15, 16) eingeformt ist.

5. Schweller nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die angrenzenden Karosserieteile Stahlblechteile sind.