DE4138393A1 - Verstaerkung eines blechteils, insbesondere an einer fahrzeugkarosserie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verstärkung eines Blechteils, insbesondere an einer Fahrzeugkarosserie, nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Beim Aufbau von Fahrzeugkarosserien aus Blechteilen ist es an Stellen, an denen hohe Belastungen auftreten, oft erforder­ lich, die Blechteile zu verstärken. Dazu werden in diesen Bereichen weitere Blechteile als sog. Blechdoppelungen ange­ schweißt und flächige Umgebungen mit Sicken zur Aussteifung versehen.

Beispielsweise treten in einem Kraftfahrzeug an den hinteren Gurtanbindungspunkten im Belastungsfall hohe Spannungsspitzen auf. Diese Gurtanbindungspunkte liegen etwa im Bereich, wo die Bodenwanne zur hinteren Rücksitzschottwand ansteigt und an den hinteren Längsträger angrenzt. Für die erforderliche Verstärkung des einfachen Bodenwannenblechs an diesem Gurt­ anbindungspunkt ist es bekannt, Blechdoppelungen zu verwen­ den, die mit einem Mutternkäfig oder mit Schweißmuttern ver­ bunden sind, an denen das Ende des Sicherheitsgurts bzw. ein Aufwickelautomat befestigt sind. Zusätzlich zu den Blechdoppe­ lungen muß die flächige Umgebung mit Sicken für eine weitere Versteifung versehen werden.

Die Herstellung eines solchen verstärkten Gurtanbindungs­ punktes ist durch die erforderlichen mehreren Blechteile und die erforderlichen mehreren Schweißvorgänge sowie der notwen­ digen Sicken aufwendig. Außer der Verstärkung für die Gurt­ anbindung wird keine wesentliche Verbesserung der Steifigkeit oder des Schwingungsverhaltens der Karosserie an sich im verstärkten Bereich erhalten. Eine zusätzliche Befestigung weiterer Fahrzeugteile ist an den bekannten Blechdoppelungen nicht ohne weiteren Aufwand und weitere Maßnahmen möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verstärkung eines Blech­ teils durch ein zusätzlich damit verbundenes Bauteil zu schaffen, die hohen Belastungen standhält und mit geringerem Aufwand herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Dazu liegt an einem Blechteil, das in einer ersten Raumrich­ tung gerade verläuft und Biegungen nur in den anderen beiden Raumrichtungen aufweist, formschlüssig ein Strangprofilteil an. Dieses ist dem Blechteil entsprechend geformt mit einer Profillängsrichtung entlang der oben genannten ersten Raum­ richtung. Das Blechteil und das Strangprofilteil sind mit­ einander verbunden.

Ein Strangprofilteil kann beispielsweise als Trägerteil steif und hohe Kräfte aufnehmend dimensioniert werden. Durch die flächige und formschlüssige Anlage an dem Blechteil wird dieses großflächig abgestützt, wodurch die Kräfte und Span­ nungsspitzen im Belastungsfall günstig verteilt werden. Sicken in der flächigen Umgebung des Blechteils können damit regelmäßig entfallen, ebenso wie mehrere Blechteile für komp­ lizierte Blechdoppelungen und Blechabstützungen und die dafür erforderlichen Schweißarbeiten.

Damit wird eine Verstärkung eines Blechteils für hohe Be­ lastungen kostengünstiger. Zudem steift das Strangprofil als Träger die aus Flächenteilen bestehende Umgebung des zu ver­ stärkenden Bereiches aus und verbessert, insbesondere bei einer Fahrzeugkarosserie, die lokale Steifigkeit und das Schwingungsverhalten.

Die Verbindung des Blechteils und des Strangprofilteils ist grundsätzlich über eine Schweißung möglich. In einer beson­ ders bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 2 werden jedoch das Blechteil und das Strangprofilteil an den Anlage­ flächen über eine Klebeschicht verbunden. Eine solche Verbin­ dung ist einfach und kostengünstig durchzuführen, wobei hier die für eine feste Verklebung erforderlichen großen Flächen zur Verfügung stehen.

Üblicherweise ist es nur erforderlich, einen kleineren Be­ reich eines größeren Blechteils durch ein Strangprofilteil zu verstärken, wobei nach Anspruch 3 vorgeschlagen wird, dieses an der stark belasteten Stelle von hinten her in Belastungs­ richtung anzubringen. Damit wird eine Belastung bei günstiger Krafteinleitung wirksam aufgefangen.

Ein besonderer Vorteil bei der Verwendung eines Strangprofils für eine Verstärkung liegt nach Anspruch 4 darin, daß bei einer Ausbildung von Längskanälen auf einfache Weise Befesti­ gungen durchführbar sind. Beispielsweise können in einen solchen Längskanal Befestigungsteile, wie Mutternplatten, Sitzführungen, etc., eingeschoben werden. Durch Verprägen der Kanalseitenwände können diese Befestigungsteile in der ge­ wünschten Position gehalten werden. Entlang des Kanalverlaufs besteht zudem eine Flexibilität und Möglichkeit der Einstel­ lung hinsichtlich der Position der Befestigungselemente. Die Wände der Haltekanäle bewirken eine zusätzliche Vergrößerung der Biegesteifigkeit des Strangprofilteils.

In einem konkreten, bevorzugten Anwendungsfall ist nach An­ spruch 5 das Blechteil ein Teil einer Bodenwanne eines Fahr­ zeugs im Bereich der hinteren Gurtanbindungspunkte. Das Strangprofilteil ist insbesondere als Aluminium-Strangpreß­ profil quer zum Fahrzeug als Querträger ausgebildet, der sich von der Innenseite des hinteren Längsträgers bis etwa zur Fahrzeugmitte erstreckt und den Bodenwannenbereich unter­ greift. Damit wird der hintere Gurtanbindungspunkt für die im Belastungsfall hohen Spannungspitzen ausreichend verstärkt. Durch die großflächige Abstützung an der übrigen Blechstruk­ tur werden bei günstiger Krafteinleitung die Spannungsspitzen gesenkt. Durch die Wirkung des Strangprofilteils als Querträ­ ger wird dessen gesamte Umgebung ausgesteift, was das Schwin­ gungsverhalten und die Steifigkeit, insbesondere bei einem Seitenaufprall, verbessert. Zweckmäßig wird die Verbindung zwischen Blechteil und Strangprofilteil auch hier durch Kle­ ben hergestellt, um Spannungsspitzen, die bei Schweißnähten oder Nieten auftreten können, zu vermeiden. Schweißungen bei Aluminium führen zu einem Festigkeitsabfall in der Wärmeein­ flußzone. Diese Bereiche wären im Crashfall stark rißgefähr­ det, so daß das Kleben vorzuziehen ist.

Eine besonders wirksame Verstärkung bei günstiger Kraftein­ leitung wird für einen hinteren Gurtanbindungspunkt mit den Merkmalen des Anspruchs 6 erreicht. Dabei liegt ein etwa waagrechtes, plattenförmiges Profilteil an der Bodenwanne von unten und ein etwa schräg nach oben stehendes, zweites Profil­ teil von hinten her am Anstieg der Bodenwanne zum Rücksitz an. Durch diese winkelige Ausführung des Profilteils wird dessen Biegesteifigkeit erhöht und die Verstärkung und Ab­ stützung erfolgt wirksam über eine Längskante.

Eine noch günstigere Ausführungsform wird mit den Merkmalen des Anspruchs 7 dadurch erreicht, daß eine weitere Abwinke­ lung durch einen dritten, plattenförmigen Profilteil erreicht wird und ein Haltekanal mit steifen Seitenwänden die gesamte Breite des zweiten Profilteils einnimmt. Dort kann eine ent­ sprechend großflächig dimensionierte Mutternplatte einge­ schoben und fixiert werden, wodurch auftretende Belastungen großflächig auf das Profilteil und das Blechteil verteilt werden.

Anhand einer Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung mit weiteren Merkmalen, Einzelheiten und Vorteilen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Verstär­ kung eines Blechteils mit einem Strangprofilteil,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Verstärkung im Be­ reich eines hinteren Gurtanbindungspunkts in einem Kraftfahrzeug.

In Fig. 1 ist eine Verstärkungsanordnung 1 aus einem Blech­ teil 2 und einem Strangprofilteil 3 dargestellt. Fig. 1 stellt einen Ausschnitt aus einem Schnitt entlang der Linie A-A aus Fig. 2 dar. In Fig. 2 ist eine perspektivische Teil­ ansicht eines hinteren, unteren Karosseriebereichs eines Kraftfahrzeugs dargestellt, mit einem hinteren Längsträger 4, einem hinteren Sitzquerträger 5 und einem Teilausschnitt einer Bodenwanne 6 mit einem Anstieg 7 zu einer Schottwand 8 zu einem Kofferraumbereich 9.

Im Bereich 10, wo der hintere Längsträger 4 mit dem Anstieg 7 der Bodenwanne zusammentrifft, liegen etwa die hinteren Anbin­ dungspunkte für einen Sicherheitsgurt.

Dieser Bereich ist wegen der im Belastungsfall hohen Span­ nungsspitzen durch das Strangprofilteil 3 zu verstärken. Dieses liegt von hinten und unten her (siehe Fig. 1) am Blech­ teil 2 bzw. der Bodenwanne 6 an und verläuft als Querträger etwa von der Innenseite der hinteren Längsträger bis zur Fahr­ zeugmitte. In Fig. 2 ist die Lage des Strangprofilteils 3 (liegt von der Rückseite her an) schraffiert eingezeichnet.

Aus der vergrößerten Darstellung der Fig. 1 ist zu ersehen, daß das Strangprofilteil 3 im Querschnitt etwa einen ersten geraden, plattenförmigen Profilteil 11 aufweist, der etwa waagrecht unter dem Blechteil 2 bzw. der Bodenwanne 6 an­ liegt. Mit einem zweiten Profilteil 12 liegt das Strang­ profilteil 3 am Anstieg 7 der Bodenwanne 6 an, ebenso mit einem weiteren dritten Profilteil 13, der demgegenüber etwas in Richtung auf die Horizontale abgewinkelt ist. Am zweiten Profilteil 12 ist durch zwei Klauenprofile 14, 15 ein offener Haltekanal 16 gebildet, der die gesamte Breite des zweiten Profilteils 12 einnimmt.

In diesen Haltekanal 16 können eine (strichliert eingezeichne­ te) Mutternplatte 17 zur Befestigung des Sicherheitsgurtes und/oder andere Befestigungsmittel, beispielsweise für eine Tankbefestigung, eingeschoben und fixiert werden.

Durch die abgewinkelte Profilstruktur des Strangprofilteils 3 und die Klauenprofile 14, 15 wird eine hohe Biegesteifigkeit erreicht, so daß das Strangprofilteil im Fahrzeug als Quer­ träger wirkt. Der Querträger kann bevorzugt über die gesamte Fahrzeugbreite von links nach rechts einstückig verlaufen; ggfs. ist jedoch auch eine Teilung etwa an einem mittleren Träger oder Tunnel möglich.

Ein solcher Querträger steift die aus Flächenteilen bestehen­ de Umgebung aus (siehe Fig. 2), verbessert dadurch die lokale Steifigkeit und das Schwingungsverhalten. Die großflächige Kontaktfläche und die bevorzugte Verbindung durch Kleben sen­ ken auftretende Spanungsspitzen im Belastungsfall bei einer günstigen Krafteinleitung. Zudem wird bei der vorzugsweisen Verwendung von Aluminium-Strangprofilen der Korrosionsschutz verbessert. Durch integrierte Klauenprofile 14, 15 zu Halte­ kanälen 16 werden einfache Befestigungsmöglichkeiten für die Anbringung von Teilen, wie Sicherheitsgurten, Tankhalterun­ gen, Sitzhalterungen, etc., zur Verfügung gestellt.

Claims (7)

1. Verstärkung eines Blechteils, insbesondere an einer Fahr­ zeugkarosserie, durch ein zusätzlich damit verbundenes Bauteil, dadurch gekennzeichnet,
daß das Blechteil (2) in einer ersten Raumrichtung gerade verläuft und Biegungen nur in den anderen beiden Raum­ richtungen aufweist,
daß an dem Blechteil (2) formschlüssig ein mit der Profil­ längsrichtung in der ersten Raumrichtung verlaufendes, dem Blechteil (2) entsprechend geformtes Strangprofilteil (3) anliegt und
daß das Blechteil (2) und das Strangprofilteil (3) verbunden sind.

2. Verstärkung eines Blechteils nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Blechteil (2) und das Strangprofil­ teil (3) an der Anlagefläche über eine Klebeschicht ver­ klebt sind.

3. Verstärkung eines Blechteils nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß das Blechteil (2) größer als das Strangprofilteil (3) ist und an einer stark belasteten Stelle des Blechteils (2) von hinten her in Belastungs­ richtung anliegt.

4. Verstärkung eines Blechteils nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Strangprofil (3) wenigstens einen der Anlagefläche gegenüberliegenden Längskanal (16) zur Aufnahme von Befestigungsteilen, wie Mutternplatten (17), Sitzführungen, etc., aufweist.

5. Verstärkung eines Blechteils nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Blechteil (2) ein Teil einer Bodenwanne (6) eines Fahrzeugs im Bereich eines hinteren Gurtanbindungspunkts (10) ist und daß das Strangprofilteil (3) als quer zum Fahrzeug verlau­ fender Querträger ausgebildet ist, der sich von der Innen­ seite des hinteren Längsträgers bis etwa zur Fahrzeugmitte erstreckt und den Bodenwannenbereich untergreift.

6. Verstärkung eines Blechteils nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Strangprofilteil (3) als Quer­ träger im Querschnitt einen ersten geraden, plattenförmi­ gen Profilteil (11) aufweist, der etwa waagrecht unter dem Blechteil (2) der Bodenwanne (6) anliegt, daß das Strangprofilteil (3) einen im Querschnitt nach oben abstehenden, zweiten Profilteil (12) aufweist, der am Anstieg (7) der Bodenwanne (6) zum Rücksitz bzw. zum Kof­ ferraum anliegt, und an dessen Rückseite durch zwei gegen­ überliegende Klauenprofile (14, 15) ein offener Haltekanal (16) gebildet ist.

7. Verstärkung eines Blechteils nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an dem zweiten Profilteil (12) ein weiterer dritter, plattenförmiger Profilteil (13) an­ schließt, der gegebenenfalls in Richtung auf die Hori­ zontale abgewinkelt ist, und daß der Haltekanal (16) die gesamte Breite des zweiten Profilteils (12) einnimmt.