DE19946558B4

DE19946558B4 - Support structure for bodies of motor vehicles

Info

Publication number: DE19946558B4
Application number: DE19946558.4A
Authority: DE
Inventors: Josip Vlahovic
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1999-09-29
Filing date: 1999-09-29
Publication date: 2016-10-27
Anticipated expiration: 2019-09-30
Also published as: DE19946558A1

Abstract

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, wobei 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, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Träger einen kreis- oder ellipsenförmigen Querschnitt aufweist und zumindest der erste Träger (2, 8, 9) in einem gemeinsamen Verbindungsbereich des ersten Trägers (2, 8, 9) und des zweiten Trägers (3, 10, 11) eine größere Wandstärke (Ws1, Ws3, Ws5) aufweist als in einem übrigen Umfangsbereich.Carrier structure for structures of motor vehicles, especially passenger cars, which support structure has at least two mutually angularly arranged tubular support, of which at least one support - seen in cross-section - is provided with different wall thicknesses, preferably a first carrier (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 executed, characterized in that the tubular support is a circle or elliptical cross-section and at least the first carrier (2, 8, 9) in a common connection region of the first carrier (2, 8, 9) and the second carrier (3, 10, 11) has a greater wall thickness (Ws1, Ws3, Ws5) than in a remaining peripheral area.

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 structures of motor vehicles, in particular passenger cars, according to the preamble of patent claim 1.

Es ist ein Stab für Fachwerke bekannt, vgl. 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.There is a rod known for trusses, cf. DE 195 04 399 C1 integrated into a support structure with a plurality of metal carriers. The rod formed as a tubular body with a circular cross-section forms a lower flange in the said support structure and has at its ends greater wall thicknesses than in a lying between these ends rod portion.

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.In the DE 44 39 610 A1 is treated a U-shaped rolled steel profile having a reinforcement in an inner cross-sectional area. This reinforcement is 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 Leichtmetellgußteil ein Knotenelement einer Leichtmetall-Karosserie. Um eine definierte Kraftaufnahme durch das Knotenelement zu erzielen, sind in dem als Hohlkörper ausgebildete Leichtmetallgußteil Verstärkungsrippen vorgesehen.From the DE 42 13 130 A1 is a support structure for a passenger car out, which includes a light metal casting connected to a rocker and a longitudinal member. The sill and the side member - both also made of light metal - together with the Leichtmetellgußteil a node element of a light metal body. In order to achieve a defined force absorption by the node element, reinforcing ribs are provided in the formed as a hollow body light metal casting.

Aus der DE 41 06 501 A1 ist eine Karosserie für Fahrzeuge bekannt, die aus Strangpressprofilen hergestellt wird. Die Strangpressprofile sind dabei zumindest für einen Teil der tragenden Struktur der Karosserie aus zwei zueinander offenen Strangpressprofilen zusammengesetzt, die nach der Verbindung miteinander einen geschlossenen Querschnitt aufweisen, wobei die gewichtsnormierte Steifigkeit der Querschnitte der Strangpressprofile durch die variable Anpassung der Wandstärke des Profilquerschnittes an die geforderte Festigkeit gesteigert wird.From the DE 41 06 501 A1 is known a body for vehicles, which is made of extruded profiles. The extruded profiles are at least for a part of the supporting structure of the body composed of two mutually open extruded profiles having a closed cross-section with each other after the connection, the weight normalized stiffness of the cross sections of the extruded profiles by the variable adaptation of the wall thickness of the profile cross section to the required strength is increased.

In der DE 195 06 160 B4 ist eine Rahmenkonstruktion für Kraftfahrzeuge beschrieben, wobei die Rahmenkonstruktion aus rohrförmigen Rahmenelementen besteht, die zumindest zum Teil durch hydraulisches Innenhochdruck-Umformen querschnittsoptimiert sind.In the DE 195 06 160 B4 a frame construction for motor vehicles is described, wherein the frame construction consists of tubular frame elements, which are cross-section optimized at least in part by hydraulic hydroforming.

Aus der DE 196 53 509 B4 ist es bekannt, Trägerelemente einer Rahmenstruktur als Hydroforming-Teil aus einem rohrförmigen geschlossenen Bauteil als Halbzeug herzustellen, wobei am Halbzeug Wandteile unterschiedlicher Wandstärke und/oder Materialqualität vor der Umformung geschlossen aneinander geschweißt sind. Nach der Umformung kann damit ein Trägerelement komplizierter Geometrie vorgefertigt werden, bei dem entsprechend der Belastungen Bereiche mit unterschiedlichen Wandstärken und Materialqualitäten ohne Zwischenschaltung von Knotenelementen oder Anschlussteilen aneinander liegen.From the DE 196 53 509 B4 It is known to produce carrier elements of a frame structure as a hydroforming part of a tubular closed component as a semifinished product, wherein the semifinished wall parts of different wall thickness and / or material quality are welded closed to each other before forming. After forming so that a support element complicated geometry can be prefabricated, in which according to the loads areas with different wall thicknesses and material qualities without the interposition of node elements or connecting parts to each other.

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 structures of motor vehicles, which receives high loads at an advantageous weight and can be produced with reasonable effort.

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 solved by the features of patent claim 1. Further, the invention ausgestaltende features are included in the subclaims.

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 advantages achieved by the invention are to be seen in the fact that the support structure on the one hand contributes to the weight optimization of the structure and on the other hand due to the special design of the carrier, which may consist of steel or light metal, is suitable for absorbing high forces and moments. In this case, said support structure can be readily integrated into design concepts with known design measures. Both extruded and hydroforming technologies can be used to produce the beams. It is also conceivable to assemble the carriers from a plurality of shell-like parts, these parts being connected to one another by welding.

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

Es zeigenShow it

1 eine Ansicht von oben auf eine im Schnitt dargestellte Trägerstruktur; 1 a view from above of a carrier structure shown in section;

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

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

4 eine Ansicht entsprechend 3 mit einer anderen Ausführungsform; 4 a view accordingly 3 with another embodiment;

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

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

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

8 einen Querschnitt eines Trägers der Trägerstruktur; 8th a cross section of a carrier of the support structure;

9 eine Ansicht entsprechend 8 mit einer weiteren Ausführungsform. 9 a view accordingly 8th with a further 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 carrier structure 1 is part of a structure not shown in detail of a passenger car and comprises at right angles to each other arranged carrier 2 . 3 made of light metal, steel or the like and having a tubular shape. The main load directions of the support structure 1 or the first carrier 2 and the second carrier 3 are given as HR and VR, where HR is horizontal direction and VR is 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 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 - designed with different wall thicknesses, a load-oriented dimensioning of the support structure 1 to achieve. The first carrier 2 points to this in a connection area 4 in which the second carrier 3 to the first carrier 2 introduced and both beams are connected by joining, in particular welding, a greater wall thickness than in a remaining area 5 , This is illustrated by the wall thicknesses Ws1 and Ws2, where Ws1> Ws2 and Ws2 at a cross-sectional portion 6 is executed, which a cross-sectional portion 7 opposite. According to 2 have the first carrier 2 and the second carrier 3 circular cross sections with longitudinal central axes DD and EE, on a common longitudinal center plane FF of the support structure 1 lie.

In den 3 und 4 weisen ein erste Träger 8, 9 und ein zweite Träger 10, 11 elliptische Querschnitte auf, die mit Hauptachsen G-G und Nebenachsen H-H versehen sind, wobei die Hauptachsen G-G auf Längsmittelebenen J-J und K-K von Trägerstrukturen 12 und 13 liegen. Gemäß 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 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 the 3 and 4 have a first carrier 8th . 9 and a second carrier 10 . 11 elliptical cross-sections, which are provided with major axes GG and minor axes HH, wherein the major axes GG on longitudinal central planes JJ and KK of support structures 12 and 13 lie. According to 3 are the wall thickness Ws3 on opposite sides 16 . 17 Main axes GG made larger than the wall thicknesses Ws4 on opposite sides 18 . 19 the minor axis HH d. h Ws3> Ws4. The execution after 4 shows that the second carrier 11 has a comparable dimensioning, whereas the first carrier 9 only on the second carrier 11 facing side has a greater wall thickness - Ws5> Ws6 -. The second carrier 11 closes with an open cross-sectional side 20 to the first carrier 9 at, wherein the second carrier 11 in a connection area 21 with a bell-shaped enlargement widening towards its end 22 is provided. The carriers 9 and 11 can be formed by seamless extrusion profiles, and the extension 22 is formed by inflation and / or compression.

Die 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 (Tailored-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 als 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.The 8th and 9 show cross sections of carriers 23 respectively. 24 , which consist of several composite to tubular body shell-like parts, which are joined together by joining, preferably welding (tailored blanks technology). In this case, the carrier includes 23 a first part 25 and a second part 26 which, for example, are symmetrical with respect to the main axis GG, but the circumference is U1 of the first part 25 greater than the circumference U2 of the second part 26 , In addition, the wall thickness Ws5 of the second part 26 greater than the wall thickness Ws6 of the first part 24 , The carrier 24 includes first parts 27 and 28 as well as second parts 29 and 30 which are formed symmetrically relative to the main axis GG and minor axis HH. Finally, show the parts 27 and 28 larger wall thicknesses than the parts 29 and 30 ; this is illustrated by the relation Ws7> Ws8.

Claims

Support structure for structures of motor vehicles, in particular passenger cars, which support structure has at least two angularly arranged tubular support, of which at least one support - seen in cross section - is provided with different wall thicknesses, preferably a first support ( 2 . 8th . 9 ) and a second carrier ( 3 . 10 . 11 ) of the support structure ( 1 . 12 . 13 ) having different wall thicknesses (Ws1, Ws2, Ws3, Ws4, Ws5, Ws6, Ws7, Ws8), characterized in that the tubular support has a circular or elliptical cross-section and at least the first support ( 2 . 8th . 9 ) in a common connection region of the first carrier ( 2 . 8th . 9 ) and the second carrier ( 3 . 10 . 11 ) has a larger wall thickness (Ws1, Ws3, Ws5) than in a remaining peripheral area.

Support structure according to claim 1, characterized in that at least the first support ( 2 ) has the circular cross section, wherein longitudinal central axes (DD) and (EE) of the cross sections of both supports ( 2 and 3 ) on a common longitudinal center plane (FF) of the carrier structure ( 1 ) lie.

Support structure according to claim 1, characterized in that the first support ( 8th . 9 ) and the second carrier ( 10 . 11 ) have the elliptical cross sections of the same size, wherein main axes (BG) of the cross sections on a common longitudinal center plane (JJ, KK) of the support structure ( 12 . 13 ) lie.

Support structure according to one or more of the preceding claims, characterized in that the first support ( 8th ) and the second carrier ( 10 ) on opposite sides ( 16 . 17 ) of the main axes (GG) have greater wall thicknesses than on opposite sides ( 18 . 19 ) of the minor axes (HH) have.

Support structure according to one or more of the preceding claims, characterized in that the with an open cross-sectional side ( 20 ) to the first carrier ( 8th . 9 ) subsequent second supports ( 10 . 11 ) with a bell-shaped extension ( 22 ) is provided.

Support structure according to one or more of the preceding claims, characterized in that at least one elliptical support ( 23 . 24 ) of a plurality of shell-like pieces ( 25 . 26 ; 27 . 28 . 29 . 30 ) consists.

Support structure according to one of the preceding claims, characterized in that the first part ( 25 ) has a larger circumference than the second part ( 26 ), both parts ( 25 and 26 ) symmetrical with respect to the main axis (GG) of the carrier ( 3 ) are formed.

Support structure according to one of the preceding claims, characterized in that the support ( 24 ) of four parts ( 27 and 28 ; 29 and 30 ), of which the first parts ( 27 . 28 ) symmetrical to the main axis (GG) and second parts ( 29 . 30 ) symmetrical to the minor axis (HH) of the carrier ( 24 ) are formed.