DE4138778A1 - Traegerverbindung an einer fahrzeugkarosserie, insbesondere laengstraegerverbindung, und verfahren zum austausch eines traegers - Google Patents
Traegerverbindung an einer fahrzeugkarosserie, insbesondere laengstraegerverbindung, und verfahren zum austausch eines traegersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Trägerverbindung an einer Fahr
zeugkarosserie, insbesondere eine Längsträgerverbindung, und
ein Verfahren zum Austausch eines Aluminiumträgers an einer
Trägerverbindung nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und
2.
Es ist bekannt (EP-PS 01 46 716), die Tragstruktur von Fahr
zeugkarosserien unter Verwendung von Hohlprofilträgern her
zustellen, die durch Knotenelemente miteinander verbunden
sind. Als Hohlprofilträger werden Aluminium-Strangpreßprofile
und als Knotenelemente Aluminium-Gußknotenteile eingesetzt.
Es ist weiter bekannt, als Hohlprofil ausgebildete Längs
träger eines Kraftfahrzeugrahmens aus verformbaren Längs
trägerabschnitten aufzubauen. Diese Längsträgerabschnitte
sind durch in Querrichtung laufende Schweißnähte verbunden
und durch unterschiedliche Wandstärken und/oder Werkstoff
güten so dimensioniert, daß jeder Längsträgerabschnitt zur
Fahrzeugmitte hin eine zunehmend größere Steifigkeit auf
weist. Damit wird eine abgestufte Steifigkeit zur Fahrzeug
mitte hin erreicht, so daß bei leichteren Unfällen nur je
weils einer oder gegebenenfalls je nach Unfallschwere mehrere
Längsträgerabschnitte der Reihe nach deformiert werden ohne
Beschädigung anschließender Abschnitte. Bei einer Reparatur
brauchen nur die verformten Abschnitte ausgewechselt werden.
Damit wird eine unerwünschte Gesamtdeformation des Fahrzeug
rahmens schon bei kleineren Unfällen vermieden. Der darge
stellte Kraftfahrzeugrahmen ist aus Blechteilen aufgebaut, so
daß das Auswechseln durch Abtrennen von Längsträgerabschnit
ten und erneutes Anschweißen neuer Abschnitte keine prinzi
piellen Probleme hervorruft.
Bei einer weiter bekannten Längsträgerausführung eines Fahr
zeugrahmens (DE-OS 37 40 402) sind die Längsträger vor der
Aggregateaufhängung geteilt. Auch hier sind die vorderen
Längsträgerteile als Deformationselemente so ausgebildet, daß
sie gegenüber den hinteren Längsträgerteilen leichter verform
bar sind. Die Verbindung der hintereinander liegenden Längs
trägerteile erfolgt über Anlageflächen, die als in Querrich
tung liegende Rotationsflächen ausgeführt sind und über eine
in Axialrichtung durchgehende, zentrale Verschraubung durch
diese Anlageflächen. Diese Ausführungsform ist insbesondere
bei Verwendung von Aluminium-Strangprofilen als vorteilhaft
herausgestellt. Ein Austausch eines vorderen, verformten
Längsträgerteils nach einem leichteren Aufprall ist aufgrund
der Verschraubung relativ einfach und schnell möglich, wobei
die nachfolgend geschilderten Probleme beim Austausch von
Aluminiumträgern mit Schweißverbindungen nicht auftreten. Die
Kosten für solche Schraubverbindungen sind jedoch relativ
hoch.
Aus dem eingangs erwähnten Stand der Technik (EP-PS 01 46 716)
ist eine Trägerverbindung an einer Fahrzeugkarosserie
bekannt, wobei ein Aluminiumträger als Strangprofil in eine
rohrförmige Aluminiumaufnahme eines Gußteils eingesteckt ist
und am stirnseitigen Rand dieser rohrförmigen Aufnahme um
laufend über eine Schweißnaht verschweißt ist. Eine solche
Verbindung ist stabil und preiswert herstellbar.
Es ist aber nun allgemein bekannt, daß bei der Verwendung von
aushärtbaren Aluminiumlegierungen eine Schmelzschweißung in
der sog. Wärmeeinflußzone einen Festigkeitsabfall im Material
erzeugt.
Dieses Problem tritt insbesondere bei der Trägerverbindung an
einem geteilten Längsträger auf, da hier von vorneherein vor
gesehen ist, bei einer Reparatur nach einem Unfalll den
vorderen, leichter deformierbaren Längsträgerteil gegebenen
falls sogar öfter während der Lebensdauer eines Fahrzeugs
auszuwechseln. Dabei würde durch die wiederholt notwendigen
Schweißvorgänge die Verbindungsstelle durch einen fortschrei
tenden Strukturwandel in der Wärmeeinflußzone des Aluminium
legierungsmaterials untragbar geschwächt werden.
Es wäre denkbar, von vorneherein die Verbindungsstelle so
stark zu dimensionieren, daß auch der vorstehend genannte
starke, durch nacheinander durchgeführte Schweißungen verur
sachte Festigkeitsabfall zu keiner Bruchgefahr führt. Dies
ist jedoch aus Kostengründen und Gewichtsgründen keine prakti
kable Lösung.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Trägerverbin
dung so zu gestalten, daß auch nach einem Austausch und einer
Reparatur wieder eine feste Verbindung geschaffen wird. Wei
ter ist es Aufgabe der Erfindung, ein geeignetes Verfahren
zum Austausch eines Trägers vorzuschlagen, wobei die Festig
keit der ursprünglichen Verbindung wieder erreicht wird.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 2
gelöst.
Nach Anspruch 1 ist eine Trägerverbindung an einer Fahrzeug
karosserie, insbesondere eine Längsträgerverbindung, dadurch
hergestellt, daß ein Träger, insbesondere als Strangprofil
oder Tiefziehteil, in eine rohrförmige Aufnahme mit ent
sprechendem Querschnitt eingesetzt ist und am stirnseitigen
Rand dieser rohrförmigen Aufnahme umlaufend über eine Schweiß
naht verschweißbar ist. Eine solche Schweißverbindung wird
bei der Erstmontage hergestellt. Bei einem Austausch des Trä
gers kann nicht einfach die Schweißnaht aufgetrennt, ein
neuer Träger eingesetzt und erneut verschweißt werden, da
durch mehrere, aufeinanderfolgende Schweißvorgänge an densel
ben Stellen und denselben Wärmeeinflußzonen durch weitere
Strukturänderungen im Material ein unzulässiger Abfall in der
Materialfestigkeit hervorgerufen würde.
Erfindungsgemäß wird daher eine Trägerverbindung vorgeschla
gen, die nach einem zu Reparaturzwecken ausgetauschten Träger
eine Schraubverbindung aufweist. Dazu wird in den neuen Trä
ger ein zumindest teilweise formschlüssig an dessen Innenwand
anliegender Einsatz als Mutternplatte mit Gewindebohrungen im
Bereich der Aufnahme eingesetzt. In der Aufnahme und im Trä
ger sind mit den Gewindebohrungen fluchtende Bohrungen ange
bracht, durch die die Anordnung aus der Aufnahme, dem Träger
und dem Einsatz mit Schraubbolzen verschraubt ist.
Bei einer solchen Trägerverbindung kann die Erstmontage im
Herstellerwerk schnell und kostengünstig über eine Schweißung
durchgeführt werden. In den Reparaturwerkstätten stehen u. U.
die für eine geeignete Schweißung erforderlichen Geräte nicht
zur Verfügung und gegebenenfalls fehlt dort auch die für eine
stabile Schweißung erforderliche Erfahrung, insbesondere bei
Schweißverbindungen an den kritischen Stellen einer Längsträ
gerverbindung, die sehr hohen Belastungen ausgesetzt sind.
Außerdem sind für Schmelzschweißungen in diesem Bereich (Mo
torraum) Vorkehrungen, erstens zur Schaffung von Freiraum für
den Schweißbrenner, das heißt evtl. Nebenaggregate- oder
Motordemontage, und zweitens zur Brandverhütung, zu schaffen.
Diese Arbeiten entfallen bei einer Schraubverbindung, so daß
hier ein Zeit- und Kostenvorteil entsteht. Die erfindungsge
mäße Schraubverbindung kann dagegen einfach bei Lieferung
eines entsprechenden Reparatursatzes von jeder Werkstatt
durchgeführt werden. Zudem tritt auch das Problem einer unzu
lässigen Festigkeitsreduzierung durch wiederholte Schweißvor
gänge am Material nicht auf, da an der Aufnahme nur einmal im
Herstellzustand geschweißt wird und diese Maßnahme bei der
Dimensionierung berücksichtig wird.
Vorteilhaft wird nach Anspruch 2 der Träger zylindrisch, ins
besondere als vorderes Längsträgerteil, ausgeführt, so daß
die Aufnahme entsprechend als Kreisring ausgebildet ist. Es
sind jedoch auch andere Profilquerschnitte möglich, die bei
spielsweise einfach im Strangpreßverfahren herstellbar sind.
Zweckmäßig wird der Reparaturfall und Austausch des Trägers
von vornherein vorgesehen und daher die Aufnahme im Bereich
der Bohrungen nach Anspruch 3 durch eine Materialverdickung,
bevorzugt mit planen Auflageflächen für die Schraubenkopf
anlage, verstärkt.
Für eine feste Trägerverbindung, bestehend aus der formschlüs
sigen Abstützung des Trägers in der Aufnahme in Verbindung
mit der Verschraubung, wird nach Anspruch 4 vorgeschlagen,
mehrere Bohrungen bzw. Gewindebohrungen am Umfang verteilt
anzuordnen.
Zweckmäßig sind die Bohrungen nach Anspruch 5 in der Aufnahme
und im Träger, z. B. als Ersatzteil, von vornherein enthalten,
obwohl diese Bohrungen auch erst im Reparaturfall in der Werk
statt angebracht werden könnten.
Aus Gründen der Materialersparnis und eines günstigen Ge
wichts wird mit Anspruch 6 vorgeschlagen, den Einsatz als
quer zur Längsachse verlaufende Platte, bevorzugt aus einem
Strangpreßprofil, auszubilden mit einem freien Durchbruch im
mittleren Bereich und einer umlaufenden Anlagefläche. Diese
Anlagefläche wird zweckmäßig für einen Toleranzausgleich der
Abmessungen des Trägerinnenraums durch einen Längsspalt auf
getrennt.
Für den erforderlichen festen Halt ist es nach Anspruch 7
zweckmäßig, im Bereich der Gewindebohrungen in den freien
Durchbruch hinein Materialverdickungen vorzusehen.
Nach dem Verfahren zum Austausch eines Trägers an einer Trä
gerverbindung gemäß Anspruch 8 erfolgt die Demontage derge
stalt, daß lediglich die Schweißnaht an der Aufnahme aufge
trennt wird und der auszutauschende Träger abgenommen wird.
Anschließend wird in die Aufnahme ein neuer Träger mit einge
setzter Mutternplatte eingesteckt und mit Schraubbolzen ver
schraubt. Diese Arbeiten sind einfach und schnell durchzufüh
ren, so daß eine solche Reparatur kostengünstig auszuführen
ist.
Nach Anspruch 9 ist die erfindungsgemäße Trägerverbindung be
sonders vorteilhaft bei einer Aluminium-Tragstruktur verwend
bar, wobei der Träger und die Aufnahme aus Aluminium herge
stellt sind.
Anhand einer Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfin
dung mit weiteren Einzelheiten, Merkmalen und Vorteilen näher
erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der Tragstruktur eines
vorderen Bereichs einer Fahrzeugkarosserie mit einem
zweiteiligen vorderen Längsträger,
Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht der Trägerver
bindung zwischen einem ersten vorderen Längsträgerteil
und einer Aufnahme an einem Gußteil,
Fig. 3, 4, 5 die erforderlichen Teile für eine Reparatur mit
einer Schraubverbindung,
Fig. 6 eine Ansicht in Axialrichtung einer Trägerverbindung
nach einer Reparatur mit einer Schraubverbindung.
In Fig. 1 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 1 im Schnitt dar
gestellt, wobei in der Seitenansicht der vordere Bereich der
Tragstruktur der Fahrzeugkarosserie 2 zu ersehen ist. Ein vor
derer Längsträger 3 besteht aus einem ersten vorderen Längs
trägerteil 4 und einem anschließenden zweiten Längsträgerteil
5, der über eine seitliche Umlenkung 6 mit dem Fußpunkt 7 des
Pfosten-A 8 und nachfolgend mit dem Schweller 9 verbunden
ist.
Vom vorderen Ende des zweiten Längsträgerteils 5 verläuft ein
Federbeinträger 10 schräg nach oben zur Halterung eines Feder
beintopfs 11, der über einen weiteren, etwa senkrecht stehen
den Träger 12 nach unten auf das zweite Längsträgerteil 5 und
über einen Träger 13 zum mittleren Bereich 14 des Pfosten-A 8
abgestützt ist.
Der erste Längsträgerteil 4 und der zweite Längsträgerteil 5
sind über ein oder mehrere Gußteile 15 miteinander verbunden,
an dem zusätzlich der Federbeinträger 10 angeformt ist. Das
Gußteil 15 kann auch mehrteilig, z. B. in Form von Halbscha
len, ausgeführt sein.
In Fig. 2 ist das Gußteil 15 vergrößert dargestellt, wobei
eine zylindrische, rohrstutzenförmige Aufnahme 16 zu erkennen
ist, in die der erste zylindrische Längsträgerteil 4 form
schlüssig eingesteckt und mit einer Schweißnaht 17 ver
schweißt ist. Diese Anordnung stellt den Erstmontagefall dar,
wo die Verbindung über die Schweißnaht 17 geschaffen ist. Es
wäre aber auch bereits eine Verschraubung bei der Erstmontage
möglich. Schon hier sind aber mehrere, am Umfang versetzt
angeordnete Materialverdickungen 18 mit planen Anlageflächen
und Bohrungen 19 an der Aufnahme 16 vorgesehen.
Nach einem leichteren Unfall, wenn, wie konstruktiv vorge
sehen, nur der erste vordere Längsträgerteil 4 verformt ist,
wird die Schweißnaht 17 aufgetrennt und der verformte Längs
trägerteil 4 abgenommen. Damit ergibt sich die freiliegende
Aufnahme 16 entsprechend Fig. 5.
Nun steht ein Reparatursatz zur Verfügung bestehend aus einem
neuen ersten vorderen Längsträgerteil 4 nach der Fig. 3, der
im Einsteckbereich ebenfalls Bohrungen 20 entsprechend den
Bohrungen 19 an der Aufnahme 16 enthält.
Der Reparatursatz enthält als weiteres Teil einen Einsatz 21
gemäß Fig. 4. Dieser ist als Platte mit einer zylindrischen
Anlagefläche 22 ausgebildet, wobei im mittleren Bereich ein
freier Durchbruch 23 angeordnet ist, der sich über einen
Spalt 24 durch die Anlagefläche 22 fortsetzt. Im Bereich von
Materialverdickungen 25 sind am Umfang versetzt mehrere Gewin
debohrungen 26 angeordnet.
Der Einsatz 21 wird an der Endseite des Längsträgerteils 4
(Fig. 3) so eingesetzt, daß die Gewindebohrungen 26 und die
Bohrungen 20 fluchten. Anschließend wird diese Anordnung in
die Aufnahme 16 so eingesteckt, daß auch hier die Bohrungen
19 fluchtend liegen.
Anschließend wird die Anordnung aus Längsträgerteil 4, Ein
satz 21 und Aufnahme 16 mit Hilfe von mehreren Schraubbolzen
27 verschraubt, so daß sich eine feste und formschlüssige
Verbindung zwischen der Aufnahme 16 und dem Träger 4 ergibt.
Damit wird eine Trägerverbindung und ein Reparaturverfahren
zur Verfügung gestellt, mit dem ohne Festigkeitseinbußen ur
sprünglich über Schweißverbindungen befestigte Träger einfach
und kostengünstig ausgewechselt werden können.
Claims (9)
1. Trägerverbindung an einer Fahrzeugkarosserie, insbesondere
Längsträgerverbindung,
mit einem Träger, insbesondere als Strangprofil oder Tief ziehteil, der in eine dem Querschnitt des Trägers entspre chende rohrförmige Aufnahme, insbesondere an einem Guß teil, eingesteckt und am stirnseitigen Rand dieser rohrför migen Aufnahme umlaufend über eine Schweißnaht verschweiß bar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß zu Reparaturzwecken nach einem Austausch eines Trägers (4) an Stelle einer Schweißung in den Träger (4) ein zumin dest teilweise formschlüssig an dessen Innenwand anliegen der Einsatz (21) als Mutternplatte mit Gewindebohrungen (26) im Bereich der rohrförmigen Aufnahme (16) eingesetzt ist,
daß in der rohrförmigen Aufnahme (16) und im Träger (4) mit den Gewindebohrungen (26) fluchtende Bohrungen (19, 20) angebracht sind, und
daß durch die Bohrungen (19, 20) und Gewindebohrungen (26) die Anordnung aus Aufnahme (16), Träger (4) und Einsatz (21) mit Schraubbolzen (27) verschraubt ist.
mit einem Träger, insbesondere als Strangprofil oder Tief ziehteil, der in eine dem Querschnitt des Trägers entspre chende rohrförmige Aufnahme, insbesondere an einem Guß teil, eingesteckt und am stirnseitigen Rand dieser rohrför migen Aufnahme umlaufend über eine Schweißnaht verschweiß bar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß zu Reparaturzwecken nach einem Austausch eines Trägers (4) an Stelle einer Schweißung in den Träger (4) ein zumin dest teilweise formschlüssig an dessen Innenwand anliegen der Einsatz (21) als Mutternplatte mit Gewindebohrungen (26) im Bereich der rohrförmigen Aufnahme (16) eingesetzt ist,
daß in der rohrförmigen Aufnahme (16) und im Träger (4) mit den Gewindebohrungen (26) fluchtende Bohrungen (19, 20) angebracht sind, und
daß durch die Bohrungen (19, 20) und Gewindebohrungen (26) die Anordnung aus Aufnahme (16), Träger (4) und Einsatz (21) mit Schraubbolzen (27) verschraubt ist.
2. Trägerverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Träger (4) zylindrisch ausgeführt und entsprechend
die Aufnahme (16) als Kreisring ausgebildet ist.
3. Trägerverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß im Bereich der Bohrungen (19) die Aufnahme
(16) durch eine Materialverdickung verstärkt ist.
4. Trägerverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bohrungen (19, 20) bzw. Gewindeboh
rungen (26) am Umfang verteilt angeordnet sind.
5. Trägerverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bohrungen (19) in der Aufnahme
(16) von Anfang an enthalten sind und die Bohrungen (20)
im Träger (4), der als Ersatzteil verwendet wird, enthal
ten sind.
6. Trägerverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Einsatz (21) als quer zur Längs
achse verlaufende Platte ausgebildet ist, mit einem freien
Durchbruch (23) im mittleren Bereich und einer umlaufenden
Anlagefläche (22), die durch einen Längsspalt (24) aufge
trennt ist.
7. Trägerverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß im Bereich der Gewindebohrungen (26) in den freien
Durchbruch (23) hinein Materialverdickungen vorgesehen
sind.
8. Verfahren zum Austausch eines Trägers an einer Trägerver
bindung, insbesondere einer Längsträgerverbindung einer
Fahrzeugkarosserie,
mit einem Träger, insbesondere als Strangprofil oder Tief ziehteil, der in eine dem Querschnitt des Trägers entspre chende rohrförmige Aufnahme, insbesondere an einem Guß teil, eingesteckt und am stirnseitigen Rand dieser rohrför migen Aufnahme umlaufend über eine Schweißnaht verschweißt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß für einen Austausch des Trägers (4) die Demontage so durchgeführt wird, daß die Schweißnaht (17) aufgetrennt und der auszutauschende Träger (4) aus der rohrförmigen Aufnahme (16) abgenommen wird,
daß in die Aufnahme (16) ein neuer Träger (4) eingesteckt wird, in dem im Bereich der Aufnahme (16) ein Einsatz (21) als Mutternplatte eingesetzt ist mit Gewindebohrungen (26) in der Mutternplatte, die sowohl mit Bohrungen (20) im Trä ger (4) als auch mit Bohrungen (19) in der Aufnahme (16) fluchten, und
daß die Anordnung aus Aufnahme (16), Träger (4) und Ein satz (21) mit Schraubbolzen (27) verschraubt wird.
mit einem Träger, insbesondere als Strangprofil oder Tief ziehteil, der in eine dem Querschnitt des Trägers entspre chende rohrförmige Aufnahme, insbesondere an einem Guß teil, eingesteckt und am stirnseitigen Rand dieser rohrför migen Aufnahme umlaufend über eine Schweißnaht verschweißt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß für einen Austausch des Trägers (4) die Demontage so durchgeführt wird, daß die Schweißnaht (17) aufgetrennt und der auszutauschende Träger (4) aus der rohrförmigen Aufnahme (16) abgenommen wird,
daß in die Aufnahme (16) ein neuer Träger (4) eingesteckt wird, in dem im Bereich der Aufnahme (16) ein Einsatz (21) als Mutternplatte eingesetzt ist mit Gewindebohrungen (26) in der Mutternplatte, die sowohl mit Bohrungen (20) im Trä ger (4) als auch mit Bohrungen (19) in der Aufnahme (16) fluchten, und
daß die Anordnung aus Aufnahme (16), Träger (4) und Ein satz (21) mit Schraubbolzen (27) verschraubt wird.
9. Trägerverbindung und Verfahren nach einem der Ansprüche 1
bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (4) und/oder
die Aufnahme (16) aus Aluminium hergestellt sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4138778A DE4138778A1 (de) | 1990-12-20 | 1991-11-26 | Traegerverbindung an einer fahrzeugkarosserie, insbesondere laengstraegerverbindung, und verfahren zum austausch eines traegers |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4041039 | 1990-12-20 | ||
DE4138778A DE4138778A1 (de) | 1990-12-20 | 1991-11-26 | Traegerverbindung an einer fahrzeugkarosserie, insbesondere laengstraegerverbindung, und verfahren zum austausch eines traegers |
Publications (1)
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DE4138778A1 true DE4138778A1 (de) | 1992-06-25 |
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ID=6420940
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE59102669T Expired - Lifetime DE59102669D1 (de) | 1990-12-20 | 1991-11-08 | Trägerverbindung an einer fahrzeugkarosserie, insbesondere längsträgerverbindung, und verfahren zum austausch eines trägers. |
DE4138778A Withdrawn DE4138778A1 (de) | 1990-12-20 | 1991-11-26 | Traegerverbindung an einer fahrzeugkarosserie, insbesondere laengstraegerverbindung, und verfahren zum austausch eines traegers |
Family Applications Before (1)
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DE59102669T Expired - Lifetime DE59102669D1 (de) | 1990-12-20 | 1991-11-08 | Trägerverbindung an einer fahrzeugkarosserie, insbesondere längsträgerverbindung, und verfahren zum austausch eines trägers. |
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EP (1) | EP0561800B1 (de) |
JP (1) | JP3217060B2 (de) |
DE (2) | DE59102669D1 (de) |
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