DE19860005A1 - Flächiges Strukturelement - Google Patents

Abstract

Ein Boden für eine Fahrzeugstruktur (1) wird von einem flächigen Strukturelement (6) gebildet, das sich aus zwei plattenförmigen Bauteilen (6a, 6b) zusammensetzt, die jeweils mit aus der Ebene der Bauteile (6a, 6b) vorspringenden Erhebungen (6c) versehen sind. Die Bauteile (6a, 6b) sind entlang ihrer aufeinander zuweisenden Erhebungen (6c) miteinander verbunden, wodurch sich ein besonders torsions- und biegesteifes Strukturelement (6) ergibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein flächiges Strukturelement für ein Fahrzeug.

Aus der DE 38 09 185 C2 und der DE 38 37 231 C2 sind jeweils flächige Struktur­ elemente bekannt, die aus zwei zueinander beabstandeten flächigen Bauteilen be­ stehen, zwischen denen eine abstandserzeugende Wabenstruktur angeordnet ist. Ferner beschreibt die DE 197 14 631 A1 ein Bodenteil für ein Kraftfahrzeug, das von einem oberen und einem unteren Blech sowie einem zickzackförmigen Zwi­ schenblech gebildet wird. Schließlich ist aus der GB-PS 126,780 ein Strukturele­ ment bekannt, das aus einem flächigen Bauteil mit beidseitigen Erhebungen be­ steht, auf das zumindest von einer Seite ein glattflächiges weiteres flächiges Bauteil aufgesetzt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein flächiges Strukturelement für ein Fahrzeug bereit­ zustellen, das sich durch geringes Gewicht, gute Recyclingeigenschaften und ge­ ringe Herstellkosten auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruch 1 gelöst. Die Ansprüche 7 und 8 beschreiben Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Strukturele­ mentes. Die Ansprüche 9 und 10 betreffen ein Fahrzeug mit erfindungsgemäßen Strukturelementen.

Kerngedanke der Erfindung ist es, das Strukturelement lediglich aus zwei platten­ förmigen Bauteilen zu bilden, die aufeinander zuweisende Erhebungen besitzen, entlang derer sie unmittelbar aneinanderliegen und miteinander verbunden sind. Die Erhebungen in den beiden plattenförmigen Bauteilen erzeugen einen Abstand zwi­ schen den Flächen der Bauteile, so daß mit minimalem Materialeinsatz ein doppel­ wandiges Strukturelement mit hoher Torsions- und Biegesteifigkeit entsteht. Se­ parate "Abstandshalter" zwischen den beiden Außenwänden des Strukturelementes sind nicht erforderlich.

Aus der GB-PS 783,184 ist zwar ein Strukturelement bekannt, das Bauteile mit auf­ einander zuweisenden Erhebungen aufweist. Das bekannte Strukturelement be­ steht jedoch aus insgesamt sieben Bauteilen, wobei als wesentlicher Bestandteil zwischen den Erhebungen der Bauteile zusätzliche ebene Bleche vorgesehen sind.

Im Gegensatz zu den bekannten Strukturelementen, die mit einer Zwischenlage aus einer Wabenstruktur versehen sind, zeichnet sich das erfindungsgemäße Strukturelement durch gute Recyclingeigenschaften aus, wenn die beiden platten­ förmigen Bauteile aus einem einheitlichen Werkstoff bestehen. Im Vergleich zu dem aus der DE 197 14 631 A1 bekannten Bodenteil kommt das erfindungsgemäße Strukturelement mit nur zwei Bauteilen aus, wodurch sich geringere Herstellkosten und ein niedrigeres Gewicht ergeben. Dieser Vorteil besteht gleichermaßen auch gegenüber einem dreilagigen Strukturelement gemäß Fig. 1 der GB-PS 126,780. Wird bei diesem bekannten Strukturelement auf die zweite Decklage verzichtet, er­ geben sich deutlich schlechtere Steifigkeitseigenschaften.

Die Ansprüche 2 und 3 geben beispielhaft geometrische Formen der Erhebungen an. Die Erhebungen können gleichmäßig oder ungleichmäßig, jedoch jeweils kon­ gruent, über der Fläche des Strukturelementes verteilt sein. Auch können die Er­ hebungen in unterschiedlicher Größe ausgeführt sein, sowohl hinsichtlich ihrer Grundfläche als auch ihrer Höhe, wobei die beiden Bauteile selbstverständlich so aufeinander abzustimmen sind, daß sie an den Erhebungen aneinander zur Anlage kommen.

Durch die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 4 entsteht ein randseitig ge­ schlossenes Strukturelement, das gegen Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit abgedichtet ist. Die Dichtflansche können insbesondere bei metallischen Bauteilen in einfacher Weise durch Tiefziehen hergestellt werden (siehe auch Anspruch 7).

Gemäß Anspruch 5 ist in den Randbereich des Strukturelementes ein Verbindungs­ element eingesetzt, das in einfacher Weise die Einbindung des Strukturelementes beispielsweise als Boden einer Fahrzeugstruktur ermöglicht (Anspruch 6).

Die Herstellung der plattenförmigen Bauteile für das erfindungsgemäße Struktur­ element erfolgt gemäß Anspruch 7 beispielsweise durch ein Tiefziehverfahren, das in einfacher Weise durchgeführt werden kann. Aufgrund der vergleichsweise gerin­ gen Höhe der Erhebungen und der einfachen Geometrie der Bauteile ist der Tiefziehvorgang mit einfachen Werkzeugen möglich, die nur geringe Investitions­ kosten verursachen.

Die beiden Bauteile werden beispielsweise durch ein Stanznietverfahren miteinan­ der verbunden (Anspruch 8). Das Stanznietverfahren erzeugt eine Verbindung hoher Festigkeit, auch gegenüber Wechselbeanspruchungen. Es erzeugt im Ge­ gensatz zum Blindnietverfahren keinen Abfall. Die Stanznietverbindung wird allein durch Verformung der beteiligten Fügepartner hergestellt, ohne eine Durchgangs­ öffnung zu schaffen, so daß sich eine flüssigkeits- und gasdichte Verbindung ergibt. Im Vergleich zum Blindnietverfahren zeichnet sich das Stanznietverfahren durch kürzere Taktzeiten und einen geringeren Werkzeugaufwand aus.

Erfindungsgemäße Strukturelemente können in Fahrzeugen in vielfältiger Weise eingesetzt werden, beispielsweise zur Bildung von Trennwänden zwischen Fahr­ gastraum und Motor- oder Gepäckraum.

Insbesondere eignet sich das großflächig ausgeführte, zweischalige Strukturele­ ment für den Einsatz als Bodenelement zwischen einem Schweller und einem Tun­ nelbereich eines Kraftfahrzeuges (Anspruch 10). Aufgrund seiner hohen Torsions- und Biegesteifigkeit kann auf versteifende, zusätzliche Querträger verzichtet werden, so daß eine gute Raumausnutzung im Bodenbereich des Kraftfahrzeugs möglich ist. Weitere Vorteile ergeben sich aus dem geringen Gewicht der Boden­ gruppe des Fahrzeugs und einer steifigkeitsbedingten Erhöhung der Eigenfrequenz der Fahrzeugstruktur.

Zwischen den beiden geprägten plattenförmigen Bauteilen befindet sich in der Re­ gel keine Füllung. Es ist jedoch denkbar, den Zwischenraum um die Erhebungen mit einem schalldämpfenden, thermisch isolierenden oder steifigkeitserhöhenden Material auszufüllen. Auch können an der Außenseite des Strukturelements die als Vertiefungen erscheinenden Rückseiten der Erhebungen mit einem Füllmaterial ausgefüllt werden.

Ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Fahrzeugstruktur mit erfindungsgemäßen Strukturelementen im Bodenbereich, in perspektivischer Ansicht und

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Schnittverlaufslinie II-II in Fig. 1.

Eine in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnete Fahrzeugstruktur weist unter anderem vordere Längsträger 8 auf, die über eine Y-förmige Gabelung 2 einerseits in Schweller 3 und andererseits in einen entlang der Fahrzeugmittenebene angeord­ neten Tunnelträger 5 übergehen. Die Struktur 1 wird durch Querträger 25 und 29 versteift. Zwischen die Schweller 3 und den Tunnelträger 5 sind zur Bildung des Fahrzeugbodens erfindungsgemäße Strukturelemente 6 eingesetzt. Oberhalb des Fahrzeugbodens und entlang der Schweller 3 bzw. des Tunnelträgers 1 sind äußere bzw. innere Sitzlängsträger 17 bzw. 16 angeordnet, die oberseitig Sitzschienen 18 tragen. Die Strukturelemente 6 laufen vorderseitig mit einer Stufe 7a aus.

Wie aus Fig. 2 näher hervorgeht, besteht das Strukturelement 6 aus einem oberen und einem unteren flächigen Bauteil 6a bzw. 6b, die jeweils aufeinander zuweisen­ de, aus den Ebenen der Bauteile 6a bzw. 6b vorspringende Erhebungen 6c aufwei­ sen. Die Erhebungen 6c sind pyramidenstumpfförmig ausgebildet, mit einer sechs­ eckigen Grundfläche. Die aufeinander zuweisenden Endabschnitte 6f der pyrami­ denstumpfförmigen Erhebungen sind über punktförmige Verbindungsstellen 6d miteinander verbunden. An den innenseitigen Randabschnitten 6e des Strukturele­ mentes 6 sind zwischen die beiden Bauteile 6a und 6b streifenförmige Anschlußble­ che 6g eingesetzt, die die Verbindung des Strukturelementes 6 zum Tunnelträger 5 herstellen und gleichzeitig eine stabile Basis für die Anbindung einer unterseitigen Tunnelbrücke 5a bilden.

Für die Herstellung der Bauteile 6a und 6b werden beispielsweise Zuschnitte aus einem Metallblech verwendet, in die die Erhebungen 6c nachfolgend durch ein Tiefziehverfahren eingebracht werden. Die punktförmigen Verbindungsstellen 6d zwischen den Endabschnitten 6f der Erhebungen 6c werden bei Bauteilen 6a und 6b aus Stahlblech beispielsweise durch ein Punktschweißverfahren hergestellt. Für Bleche aus Leichtmetall-Legierungen bietet sich z. B. das Stanznietverfahren an, das selbstverständlich gleichermaßen auch für Stahlblech geeignet ist.

Anstelle punktförmiger Verbindungsstellen 6d können die Endabschnitte 6f bei­ spielsweise auch flächig miteinander verklebt werden.

Der Schweller 3 besteht aus einer Innenschale 30 und einer Außenschale 31, die über ein Zwischenblech 10 entlang von Flanschen miteinander verbunden sind. Vor der Anbindung der Außenschale 31 an die Innenschale 30 des Schwellers 3 wird der fahrzeugaußenseitige Randbereich 6h des Strukturelementes 6 mit der Innen­ schale 30 des Schwellers 3 verbunden. In dem gleichen Arbeitsschritt erfolgt auch die Verbindung des äußeren Sitzlängsträgers 17 mit der Innenschale 30.

Im Bereich zwischen den beiden Sitzlängsträgern 16 und 17 sind Leitungen L (für ein flüssiges oder gasförmiges Medium, elektrische Leitungen etc.) angeordnet. Die hohe Steifigkeit des Strukturelementes 6 ermöglicht den Verzicht auf Querträger im Bodenbereich der Fahrzeugstruktur 1, so daß die Leitungen L durchgängig in einer horizontalen Ebene verlegt werden können.

Claims (10)

1. Flächiges Strukturelement für ein Fahrzeug, bestehend aus zwei plattenförmigen Bauteilen (6a, 6b), die jeweils mit aus der Ebene der Bauteile (6a, 6b) vorspringenden Erhebungen (6c) versehen sind, wobei die Bauteile (6a, 6b) entlang ihrer aufeinander zuweisenden Erhebun­ gen (6c) miteinander verbunden sind.

2. Strukturelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen kegelstumpfförmig sind.

3. Strukturelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen (6c) pyramidenstumpfförmig sind.

4. Strukturelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile (6a, 6b) an wenigstens einem ihrer Randabschnitte (6e, 6h) mit Flanschen versehen sind, wobei die Flansche nach dem Zusammenfügen der Bauteile (6a, 6b) abdichtend aneinander lie­ gen.

5. Strukturelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Strukturelement (6) an wenigstens einem Randabschnitt (6e) ein streifenförmiges Verbindungselement (6g) aufweist, das einerseits zwischen den beiden Bauteilen (6a, 6b) angeordnet und mit diesen verbunden ist und andererseits über den Randabschnitt (6e) des Strukturelements (6) hinaussteht.

6. Strukturelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Strukturelement (6) als Abschnitt eines Bo­ dens eines Fahrzeuges ausgebildet ist.

7. Verfahren zur Herstellung eines Strukturelements nach einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen (6c) der Bauteile (6a, 6b) durch ein Tiefziehverfahren hergestellt werden.

8. Verfahren zur Herstellung eines Strukturelementes nach einem der Ansprü­ che 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Bauteile (6a, 6b) entlang der Erhebungen (6c) über ein Stanznietverfahren erfolgt.

9. Fahrzeug mit einem Strukturelement (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 bzw. mit einem Strukturelement (6) hergestellt nach Anspruch 7 oder 8.

10. Fahrzeug mit einem Strukturelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ins­ besondere nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (6g) mit einem Schweller (3) und/oder mit einem im Mittenbereich des Fahrzeugs verlaufen­ den Tunnelträger (5) verbunden ist.