DE19946558A1 - Support structure for superstructures of especially private motor vehicles has first and second members designed with different wall thicknesses so that load-orientated dimensioning of wall thicknesses is achieved - Google Patents

Support structure for superstructures of especially private motor vehicles has first and second members designed with different wall thicknesses so that load-orientated dimensioning of wall thicknesses is achieved

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Abstract

A first member(2) and a second member(3) of the support structure are designed with different wall thicknesses(Ws1,Ws2) so that a load-orientated dimensioning of the wall thicknesses is achieved. One member where it connects to the second member may have a greater wall thickness than in the remaining area. At least the first member may have a circular cross section, whereby the longitudinal center axes of the cross sections of both members lie on a common longitudinal center plane of the support structure.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Trägerstruktur für Aufbauten von Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a support structure for superstructures of motor vehicles, in particular passenger cars, according to the preamble of claim 1.

Es ist ein Stab für Fachwerke bekannt, DE 195 04 399 C1, der in eine Trägerstruktur mit mehreren aus Metall bestehenden Trägern integriert ist. Der als Rohrkörper mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildete Stab bildet einen Untergurt in der besagten Trägerstruktur und weist an seinen Enden größere Wandstärken auf als in einem zwischen diesen Enden liegenden Stabbereich.A rod for trusses is known, DE 195 04 399 C1, which is in a support structure is integrated with several carriers made of metal. The one with a tubular body circular cross-section rod forms a lower chord in said Support structure and has larger wall thicknesses at its ends than in one rod area lying between these ends.

In der DE 44 39 610 A1 wird ein U-förmig gewalztes Stahlprofil behandelt, das in einem inneren Querschnittsbereich eine Verstärkung aufweist. Diese Verstärkung wird durch nach dem Walzvorgang hinzugefügtes Material gebildet.DE 44 39 610 A1 deals with a U-shaped rolled steel profile, which in an inner cross-sectional area has a reinforcement. This reinforcement will formed by material added after the rolling process.

Aus der DE 42 13 130 A1 geht eine Trägerstruktur für einen Personenkraftwagen hervor, die ein mit einem Schweller und einem Längsträger verbundenes Leichtmetallgußteil umfaßt. Der Schweller und der Längsträger - beide ebenfalls aus Leichtmetall bestehend - bilden zusammen mit dem Leichtmetallgußteil ein Knotenelement einer Leichtmetall-Karosserie. Um eine definierte Kraftaufnahme durch das Knotenelement zu erzielen, sind in dem als Hohlkörper ausgebildete Leichtmetallgußteil Verstärkungsrippen vorgesehen.DE 42 13 130 A1 describes a support structure for a passenger car that a connected with a sill and a side member Light metal casting includes. The sill and the side member - both also made Light metal consisting - form together with the light metal casting Node element of a light metal body. To a defined force absorption To achieve the node element are designed as a hollow body Light metal casting reinforcement ribs provided.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Trägerstruktur für Aufbauten von Kraftfahrzeugen zu schaffen, die bei vorteilhaftem Gewicht hohe Belastungen aufnimmt und mit vertretbarem Aufwand herstellbar ist. The object of the invention is to provide a support structure for superstructures of motor vehicles create that with high weight absorbs high loads and with reasonable effort can be produced.  

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.According to the invention, this object is achieved by the features of patent claim 1 solved. Further features embodying the invention are in the subclaims contain.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, daß die Trägerstruktur einerseits zur Gewichtsoptimierung des Aufbaus beiträgt und andererseits aufgrund der besonderen Gestaltung der Träger, die aus Stahl oder Leichtmetall bestehen können, für die Aufnahme hoher Kräfte und Momente geeignet ist. Dabei läßt sich besagte Trägerstruktur ohne weiteres in Aufbaukonzepte mit bekannten konstruktiven Maßnahmen integrieren. Für die Herstellung der Träger können sowohl Strangpress- wie auch Innenhochdrucktechnologien eingesetzt werden. Denkbar ist aber auch die Träger aus mehreren schalenartigen Teilen zusammenzusetzen, wobei diese Teile durch Schweißen miteinander verbunden sind.The main advantages achieved with the invention are that the Support structure on the one hand contributes to weight optimization of the structure and on the other hand due to the special design of the beams, which are made of steel or Light metal can exist, suitable for absorbing high forces and moments is. Said support structure can be readily incorporated into construction concepts integrate known design measures. For the production of the carrier can use both extrusion and hydroforming technologies become. However, the carrier is also conceivable from several shell-like parts to assemble, these parts being connected by welding.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachstehend näher beschrieben sind.In the drawing, embodiments of the invention are shown, the following are described in more detail.

Es zeigenShow it

Fig. 1 eine Ansicht von oben auf eine im Schnitt dargestellte Trägerstruktur; Figure 1 is a top view of a support structure shown in section.

Fig. 2 eine Ansicht in Pfeilrichtung A der Fig. 1 in größerem Maßstab; Fig. 2 is a view in the direction of arrow A of Figure 1 on a larger scale.

Fig. 3 eine Schrägansicht der Fig. 1 mit einer anderen Ausführungsform; Fig. 3 is an oblique view of Figure 1 with another embodiment.

Fig. 4 eine Ansicht entsprechend Fig. 3 mit einer anderen Ausführungsform; FIG. 4 is a view corresponding to FIG. 3 with another embodiment;

Fig. 5 einen Horizontalschnitt der Trägerstruktur etwa entlang der Linie V-V der Fig. 4; Fig. 5 is a horizontal section of the support structure approximately along the line VV of Fig. 4;

Fig. 6 eine Ansicht in Pfeilrichtung B der Fig. 5; Fig. 6 is a view in the direction of arrow B of Fig. 5;

Fig. 7 eine Schrägansicht der Fig. 5 etwa in Pfeilrichtung C; Fig. 7 is an oblique view of Figure 5 approximately in the direction of arrow C;

Fig. 8 einen Querschnitt eines Trägers der Trägerstruktur; Fig. 8 is a cross-section of a support of the support structure;

Fig. 9 eine Ansicht entsprechend Fig. 8 mit einer weiteren Ausführungsform. Fig. 9 is a view corresponding to Fig. 8 with another embodiment.

Eine Trägerstruktur 1 ist Bestandteil eines nicht näher gezeigten Aufbaus eines Personenkraftwagens und umfaßt im rechten Winkel zueinander angeordnete Träger 2, 3, die aus Leichtmetall, Stahl oder dergl. bestehen und eine rohrförmige Gestalt aufweisen. Die Hauptbelastungsrichtungen der Trägerstruktur 1 bzw. des ersten Trägers 2 und des zweiten Trägers 3 sind mit HR und VR angegeben, wobei HR horizontale Richtung und VR vertikale Richtung bedeutet.A support structure 1 is part of a construction of a passenger car, not shown in detail, and comprises supports 2 , 3 arranged at right angles to one another, which are made of light metal, steel or the like and have a tubular shape. The main load directions of the support structure 1 or of the first support 2 and the second support 3 are indicated by HR and VR, where HR means horizontal direction and VR vertical direction.

Die Träger 2.3 sind - im Querschnitt gesehen - mit unterschiedlichen Wandstärken ausgeführt, um eine belastungsorientierte Dimensionierung der Trägerstruktur 1 zu erzielen. Der erste Träger 2 weist hierzu in einem Verbindungsbereich 4, in dem der zweite Träger 3 an den ersten Träger 2 herangeführt ist und beide Träger durch Fügen, insbesondere Schweißen miteinander verbunden sind, eine größere Wandstärke auf als in einem übrigen Bereich 5. Dies wird durch die Wandstärken Ws1 und Ws2 verdeutlicht, wobei Ws1 < Ws2 ist und Ws2 an einem Querschnittsabschnitt 6 ausgeführt ist, der einem Querschnittsabschnitt 7 gegenüberliegt. Gemäß Fig. 2 weisen der erste Träger 2 und der zweite Träger 3 kreisförmige Querschnitte mit Längsmittelachsen D-D und E-E auf, die auf einer gemeinsamen Längsmittelebene F-F der Trägerstruktur 1 liegen.The carriers 2.3 are - seen in cross section - with different wall thicknesses in order to achieve a load-oriented dimensioning of the carrier structure 1 . For this purpose, the first carrier 2 has a greater wall thickness in a connecting region 4 , in which the second carrier 3 is brought up to the first carrier 2 and both carriers are connected to one another by joining, in particular welding, than in another region 5 . This is illustrated by the wall thicknesses Ws1 and Ws2, where Ws1 <Ws2 and Ws2 is carried out on a cross-sectional section 6 , which lies opposite a cross-sectional section 7 . According to FIG. 2, the first carrier 2 and the second carrier 3 have circular cross sections with longitudinal central axes DD and EE, which lie on a common longitudinal central plane FF of the carrier structure 1 .

In den Fig. 3 und 4 weisen ein erste Träger 8, 9 und ein zweite Träger 10, 1l elliptische Querschnitte auf, die mit Hauptachsen G-G und Nebenachsen H-N versehen sind, wobei die Hauptachsen G-G auf Längsmittelebenen J-J und K-K von Trägerstrukturen 12 und 13 liegen. Gemäß Fig. 3 sind die Wandstärken Ws3 an gegenüberliegenden Seiten 16, 17 Hauptachsen G-G größer ausgeführt als die Wandstärken Ws4 an gegenüberliegenden Seiten 18, 19 der Nebenachsen H-H d.h Ws3 < Ws4. Die Ausführung nach Fig. 4 zeigt, daß der zweite Träger 11 eine vergleichbare Dimensionierung besitzt, wogegen der erste Träger 9 lediglich auf der dem zweiten Träger 11 zugekehrten Seite eine größere Wandstärke aufweist - Ws5 < Ws6 -. Der zweite Träger 11 schließt mit einer offenen Querschnittseite 20 an den ersten. Träger 9 an, wobei der zweite Träger 11 in einem Anschlußbereich 21 mit einer glockenförmigen zu seinem Ende hin vergrößernden Erweiterung 22 versehen ist. Die Träger 9 und 11 können durch nahtlose Strangpreßprofile gebildet werden, und die Erweiterung 22 ist durch Aufblasen und/oder Stauchen angeformt.In FIGS. 3 and 4 have a first support 8, 9 and a second carrier 10, 1l elliptical cross-sections, which are provided with main axes GG and minor axes HN, wherein the main axes GG on the longitudinal center planes JJ and KK of support structures 12 and 13 are . According to FIG. 3, the wall thicknesses Ws3 on opposite sides 16 , 17 of the main axes GG are made larger than the wall thicknesses Ws4 on opposite sides 18 , 19 of the secondary axes HH, ie Ws3 <Ws4. The embodiment according to FIG. 4 shows that the second carrier 11 has a comparable dimension, whereas the first carrier 9 only has a greater wall thickness on the side facing the second carrier 11 - Ws5 <Ws6 -. The second carrier 11 adjoins the first with an open cross-sectional side 20 . Carrier 9 on, wherein the second carrier 11 is provided in a connection region 21 with a bell-shaped extension 22 enlarging towards its end. The carriers 9 and 11 can be formed by seamless extruded profiles, and the extension 22 is molded on by inflation and / or compression.

Die Fig. 8 und 9 zeigen Querschnitte von Trägern 23 bzw. 24, die aus mehreren zu Rohrkörpern zusammengesetzten schalenartigen Teilen bestehen, die durch Fügen, vorzugsweise Schweißen miteinander verbunden sind (Taifored-Blanks-Technologie). Dabei umfaßt der Träger 23 ein erstes Teil 25 und ein zweites Teil 26, die bspw. bezüglich der Hauptachse G-G symmetrisch ausgeführt sind, jedoch ist der Umfang U1 des ersten Teils 25 größer als der Umfang U2 des zweiten Teils 26. Außerdem ist die Wandstärke Ws5 des zweiten Teils 26 größer afs die Wandstärke Ws6 des ersten Teils 24. Der Träger 24 umfaßt erste Teile 27 und 28 sowie zweite Teile 29 und 30 die relativ zur Hauptachse G-G bzw. Nebenachse H-H symmetrisch ausgebildet sind. Schließlich weisen die Teile 27 und 28 größere Wandstärken auf als die Teile 29 und 30; dies ist durch die Beziehung Ws7 < Ws8 verdeutlicht.Consist Figs. 8 and 9 show cross-sections of supports 23 and 24, the cup-like from a plurality of assembled to tubular bodies parts by joining, preferably welding are connected to each other (Taifored blanks technology). The carrier 23 comprises a first part 25 and a second part 26 , which are, for example, symmetrical with respect to the main axis GG, but the circumference U1 of the first part 25 is greater than the circumference U2 of the second part 26 . In addition, the wall thickness Ws5 of the second part 26 is greater than the wall thickness Ws6 of the first part 24 . The carrier 24 comprises first parts 27 and 28 and second parts 29 and 30 which are symmetrical relative to the main axis GG or secondary axis HH. Finally, parts 27 and 28 have larger wall thicknesses than parts 29 and 30 ; this is illustrated by the relationship Ws7 <Ws8.

Claims (14)

1. Trägerstruktur für Aufbauten von Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, welche Trägerstruktur wenigstens zwei im Winkel zueinander angeordnete rohrförmige Träger aufweist, wovon wenigstens ein Träger - im Querschnitt gesehen - mit unterschiedlichen Wandstärken versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise ein erster Träger (2, 8, 9) und ein zweiter Träger (3, 10, 11) der Trägerstruktur (1, 12, 13) mit unterschiedlichen Wandstärken (Ws1, Ws2, Ws3, Ws4, Ws5, Ws6, Ws7, Ws8) ausgeführt sind, dergestalt, daß eine belastungsorientierte Dimensionierung der Wandstärken (Ws1, Ws2, Ws3, Ws4, Ws5, Ws6, Ws7, Ws8) der Trägerstruktur (1, 12, 13) erzielt wird.1. Support structure for superstructures of motor vehicles, in particular passenger cars, which support structure has at least two tubular supports arranged at an angle to one another, of which at least one support - seen in cross section - is provided with different wall thicknesses, characterized in that preferably a first support ( 2 , 8 , 9 ) and a second support ( 3 , 10 , 11 ) of the support structure ( 1 , 12 , 13 ) with different wall thicknesses (Ws1, Ws2, Ws3, Ws4, Ws5, Ws6, Ws7, Ws8) are designed such that a load-oriented dimensioning of the wall thicknesses (Ws1, Ws2, Ws3, Ws4, Ws5, Ws6, Ws7, Ws8) of the support structure ( 1 , 12 , 13 ) is achieved. 2. Trägerstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der erste Träger (9) in einem gemeinsamen Verbindungsbereich des ersten Trägers (9) und des zweiten Trägers (11) größere Wandstärke aufweist als in einem übrigen Bereich.2. Support structure according to claim 1, characterized in that at least the first support ( 9 ) in a common connection area of the first support ( 9 ) and the second support ( 11 ) has greater wall thickness than in a remaining area. 3. Trägerstruktur nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der erste Träger (2) einen kreisförmigen Querschnitte aufweist, wobei Längsmittelachsen (D-D und F-F) der Querschnitte beider Träger (2 und 3) auf einer gemeinsamen Längsmittelebene (F-F) der Trägerstruktur (1) liegen.3. Support structure according to claims 1 and 2, characterized in that at least the first support ( 2 ) has a circular cross-section, with longitudinal central axes (DD and FF) of the cross-sections of both supports ( 2 and 3 ) on a common longitudinal center plane (FF) Support structure ( 1 ) lie. 4. Trägerstruktur nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Träger (8, 9) und der zweite Träger (10, 11) elliptische Querschnitte, vorzugsweise gleicher Größe, aufweisen, wobei Hauptachsen (G-G) der Querschnitte auf einer gemeinsamen Längsmittelebene (F-F) der Trägerstruktur (12, 13) liegen.4. Support structure according to claims 1 and 2, characterized in that the first support ( 8 , 9 ) and the second support ( 10 , 11 ) have elliptical cross sections, preferably of the same size, the main axes (GG) of the cross sections on a common one The longitudinal center plane (FF) of the support structure ( 12 , 13 ) lie. 5. Trägerstruktur nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der erste Träger (8) und der zweite Träger (10) auf gegenüberliegenden Seiten (16, 17) der Hauptachsen (G-G) größere Wandstärke als auf gegenüberliegenden Seiten der (18, 19) Nebenachsen (H-H) aufweisen.5. Support structure according to one or more of the preceding claims, characterized in that the first support ( 8 ) and the second support ( 10 ) on opposite sides ( 16 , 17 ) of the main axes (GG) greater wall thickness than on opposite sides of the ( 18 , 19 ) Have minor axes (HH). 6. Tägerstruktur nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einer offenen Querschnittseite (20) an den ersten Träger (8, 9) anschließende zweite Träger (10, 11) mit einer glockenförmigen Erweiterung (22) versehen ist.6. Support structure according to one or more of the preceding claims, characterized in that the second support ( 10 , 11 ) with an open cross-sectional side ( 20 ) to the first support ( 8 , 9 ) is provided with a bell-shaped extension ( 22 ). 7. Trägerstruktur nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (z. B. 8, 10) durch nahtlose Strangpressprofile gebildet werden.7. Support structure according to one or more of the preceding claims, characterized in that the supports (z. B. 8 , 10 ) are formed by seamless extruded profiles. 8. Trägerstruktur nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die glockenförmige Erweiterung (22) durch Aufblasen und/oder Stauchen gebildet wird.8. Support structure according to one or more of the preceding claims, characterized in that the bell-shaped extension ( 22 ) is formed by inflation and / or compression. 9. Trägerstruktur nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Träger (23, 24) aus mehreren zu Rohrkörpern zusammengesetzten, schalenartigen Teilen (25, 26; 27, 28, 29, 30) besteht, welche Teile (25, 26; 27, 28, 29, 30) durch Schweißen miteinander verbunden sind.9. Support structure according to one or more of the preceding claims, characterized in that at least one support ( 23 , 24 ) consists of a plurality of shell-like parts ( 25 , 26 ; 27 , 28 , 29 , 30 ) assembled to form tubular bodies, which parts ( 25 , 26 ; 27 , 28 , 29 , 30 ) are connected to one another by welding. 10. Trägerstruktur nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (23) aus einem ersten Teil (25) und einem zweiten Teil (26) besteht, die symmetrisch ausgebildet sind.10. Support structure according to one or more of the preceding claims, characterized in that the support ( 23 ) consists of a first part ( 25 ) and a second part ( 26 ) which are symmetrical. 11. Trägerstruktur nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teil (25) einen größeren Umfang aufweist als das zweite Teil (26), wobei beide Teile (25 und 26) symmetrisch bezüglich der Hauptachse (G-G) des Trägers (23) ausgebildet sind. 11. Support structure according to claim 10, characterized in that the first part ( 25 ) has a larger circumference than the second part ( 26 ), both parts ( 25 and 26 ) being formed symmetrically with respect to the main axis (GG) of the support ( 23 ) are. 12. Trägerstruktur nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teil (26) eine größere Wandstärke aufweist als das erste Teil (25).12. Support structure according to claim, characterized in that the second part ( 26 ) has a greater wall thickness than the first part ( 25 ). 13. Trägerstruktur nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (24) aus vier Teilen (27 und 28; 29 und 30) besteht, wovon erste Teile (27, 28) symmetrisch zur Hauptachse (G-G) und zweite Teile (29, 30) symmetrisch zur Nebenachse (H-H) des Trägers (24) ausgebildet sind.13. Support structure according to one or more of the preceding claims, characterized in that the carrier ( 24 ) consists of four parts ( 27 and 28 ; 29 and 30 ), of which first parts ( 27 , 28 ) symmetrical to the main axis (GG) and second Parts ( 29 , 30 ) are formed symmetrically to the minor axis (HH) of the carrier ( 24 ). 14. Trägerstruktur nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Teile (27, 28) eine größere Wandstärke (Ws7 < s8) als die zweiten Teile (29, 30) aufweisen.14. Support structure according to claim 13, characterized in that the first parts ( 27 , 28 ) have a greater wall thickness (Ws7 <s8) than the second parts ( 29 , 30 ).
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