WO2005056372A1

WO2005056372A1 - Tragrahmenstruktur mit karosseriebauteil aus dünnwandigem stahlguss

Info

Publication number: WO2005056372A1
Application number: PCT/DE2003/004079
Authority: WO
Inventors: Jürgen Bösselmann; Konrad Eipper; Arndt Gerick; Wolfgang KLEINEKATHÖFER
Original assignee: Daimlerchrysler Ag
Priority date: 2003-12-11
Filing date: 2003-12-11
Publication date: 2005-06-23
Also published as: AU2003300491A1; DE10394341D2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tragrahmenstruktur für eine selbsttragende Rohrbaukarosserie eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkarftwagens, mit wenigstens einem als dünnwandiges Stahlgussteil ausgebildeten Karosseriebauteil. Um die Vorteile einer derartigen Bauweise besser ausnutzen können, wird vorgeschlagen, dass das wenigstens eine Karosseriebauteil eine Komponente (2) eines Frontbereichs oder eines Heckbereichs (1) der Tragrahmenstruktur ist.

Description

Tragrahmenstruktur mit Karosseriebauteil aus dünnwandigem Stahlguß

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tragrahmenstruktur für eine selbsttragende Rohbaukarosserie eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Aus der EP 1 138 581 A2 ist es bekannt, bei einer Tragrahmenstruktur der eingangs genannten Art wenigstens ein Karosseriebauteil als dünnwandiges Stahlgußteil auszubilden. Mit einem Karosseriebauteil, das aus dünnwandigem Stahlguß hergestellt und nicht - wie bisher üblich - aus mehreren Blechteilen zusammengebaut ist, kann eine erhebliche Gewichtseinsparung, z.B. in der Größenordnung von etwa 25 %, erreicht werden. Des Weiteren können Wanddicke sowie Formgebung nahezu beliebig an die jeweiligen Festigkeitserfordernisse angepasst werden. Insbesondere lassen sich somit Wandstärken erreichen, die bei vergleichbaren, herkömmlichen Karosseriebauteilen aus Blech auftreten. Ebenso lassen sich sehr komplexe Bauteile in einem einzigen Stück herstellen, so dass der Aufwand für das Zusammenbauen mehrerer einzelner Blechbauteile entfällt.

Gemäß der vorstehend genannten EB 1 138 581 A2 kann das als dünnwandiges Stahlgußteil ausgebildete Karosseriebauteil ein Dachträger oder eine Türsäule, insbesondere eine A-Säule oder eine B-Säule, der Tragrahmenstruktur sein. Des Weiteren kann ein Seitenteilinnenrahmen als dünnwandiges Stahlgußteil ausgebildet sein. Besondere Vorteile werden auch bei einer fachwerkartigen Tragrahmenstruktur erreicht, die eine Vielzahl von Stabelementen umfasst, die über eine entsprechende Anzahl von Knotenelementen miteinander verbunden sind. Bei einem derartigen Fach- werktragrahmen können vorzugsweise die Knotenelemente als dünnwandige Stahlgußteile ausgestaltet sein. Bevorzugt ist dabei eine Ausführungsform, bei welcher ein Stabelement in ein Knotenelement integriert ist. Das jeweilige Karosseriebauteil kann optional mit Schweißbuckeln zur Ankopplung weiterer Bauteile versehen sein.

Aus der WO 03/031252 AI ist es bekannt, ein als dünnwandiges Stahlgußteil ausgebildetes Karosseriebauteil so auszugestalten, dass es eine im wesentlichen fachwerkar- tige Hülle besitzt, die zumindest teilweise durch einen Kern aus Metallschaum oder aus metallischen Hohlkugeln gefüllt und somit verstärkt ist. Das auf diese Weise aufgebaute Karosseriebauteil ist vorzugsweise eine Dachsäule, insbesondere eine A-Säule bei einem Cabriolet.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Tragrahmenstruktur der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch vorteilhafte Anwendungen des dünnwandigen Stahlgußes auszeichnet.

Dieses Problem wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer Tragrahmenstruktur der eingangs genannten Art in einem Frontbereich und/oder in einem Heckbereich der Tragrahmenstruktur wenigstens ein Karosseriebauteil als dünnwandiges Stahlgußteil auszubilden. Auf diese Weise können die Vorteile des dünnwandigen Stahlgu- ßes in vorteilhafter Weise auch in bisher nicht berücksichtigten Bereichen der Tragrahmenstruktur zur Geltung kommen. Durch die erfindungsgemäße Bauweise kann die Tragrahmenstruktur im Frontbereich bzw. im Heckbereich leichter ausgestaltet werden als dies bisher bei der Verwendung von mehreren Blechbauteilen möglich war. Des Weiteren kann auch ein Preisvorteil erzielt werden, wenn die Gußbauteile komplex gestaltet sind und dadurch mehrere einzelne Stahlbleche einer herkömmlichen Konstruktion ersetzen, die miteinander gefügt werden müssen, um die jeweilige Struktur auszubilden. Die Erfindung nutzt somit die Erkenntnis, dass dünnwandige Stahlgußteile nicht nur als stabförmige Säulenelemente wie bei den herkömmlichen Tragrahmenstrukturen, sondern auch andere, quasi beliebig profilierte Bauteile einer selbsttragenden Rohbaukarosserie im Frontbereich und im Heckbereich bilden können. Diese Erkenntnis war aufgrund der unterschiedlichen dynamischen und statischen Belastungen, die einerseits bei Dachträgern oder Säulen und andererseits bei Komponenten des Frontbereichs bzw. des Heckbereichs auftreten, nicht zu erwarten.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann das als dünnwandiges Stahlgußteil ausgebildete Karosseriebauteil ein im Heckbereich angeordneter Längsträger sein, der zur Anbindung einer Hinterradaufhängung ausgebildet ist. Ein derartiger Längsträger ist im Betrieb des Kraftfahrzeugs hohen dynamischen und statischen Belastungen ausgesetzt und muss bei einer herkömmlichen Tragrahmenstruktur aus einer vergleichsweise großen Anzahl einzelner Blechteile zusammengebaut werden, um durch Materialdopplungen und komplexe Formgebung die gewünschte Festigkeit zu erhalten. Dementsprechend ist ein solcher herkömmlicher Längsträger vergleichsweise schwer, so dass ein besonders hoher Gewichtsvorteil erzielbar ist, wenn ein derartiger Längsträger entsprechend dem erfindungsge- mäßen Vorschlag als dünnwandiges Stahlgußteil hergestellt ist .

Bei einer alternativen Ausführungsform kann das als dünnwandiges Stahlgußteil ausgestaltete Karosseriebauteil ein im Heckbereich angeordneter Querträger sein, der sich in oder über oder auf einem Ladeboden des Heckbereichs zwischen Hinterradabstützungen erstreckt. Mit Hilfe eines derartigen Querträgers kann die Verwindungssteifigkeit des Fahrzeugs verbessert werden. Dementsprechend besteht ein solcher Querträger bei herkömmlicher Bauweise aus mehreren zusammengefügten Blechen, um durch eine komplexe Formgebung und durch Materialdopplungen die gewünschten Steifigkeitswerte zu erreichen. Hierdurch wird der herkömmliche Querträger vergleichsweise schwer. Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag, diesen Querträger als dünnwandiges Stahlgußteil auszubilden, lässt sich somit ein besonders großer Gewichtsvorteil erzielen.

Bei einer anderen alternativen Bauweise kann das als dünnwandiges Stahlgußteil ausgebildete Karosseriebauteil eine im Frontbereich angeordnete Stirnwand sein. Über die der Frontbereich nach hinten an eine Fahrgastzelle der Tragrahmenstruktur angeschlossen ist. Eine derartige Stirnwand besitzt üblicherweise mehrere Funktionen. Zum einen dient sie zur Aussteifung von daran angrenzenden äußeren Bereich der Tragrahmenstruktur. Zum anderen dient sie zur Halterung, Lagerung, Fixierung und Anbringung einer Vielzahl von zusätzlichen Komponenten des Fahrzeugs, wie z.B. Pedalanlage, Wischeranlage, Klimaanlage etc.. Um die gewünschte Anzahl an Anbauteilen an der Stirnwand anbringen zu können, benötigt die Stirnwand eine entsprechend komplexe Form, was bei einer herkömmlichen, als Blechteil ausgebildeten Stirnwand dadurch erreicht wird, dass eine entsprechend große Anzahl zusätzlicher Blechteile daran angebracht wird. Die hierzu erforderlichen Fügevorgänge sind zum einen kosten- und zeitintensiv und zum anderen toleranzbehaftet, was den nachfolgenden Anbau der jeweiligen Anbauteile erschwert. Durch den erfin- dungsgemaßen Vorschlag, die Stirnwand als d nnwandiges Stahlgußteil auszubilden, ist es nun möglich, in die Stirnwand mehrere Anbindungsstellen zu integrieren, so dass ein nachtragliches Anbringen von zusatzlichen Blechteilen entfallt. Des Weiteren besitzen die Stahlgußteile eine vergleichsweise große Formtreue, so dass diesbezügliche Toleranzen relativ klein sind, was den nachträglichen Anbau der Anbauteile vereinfacht. Dementsprechend kann bei der komplexen Stirnwand ein Kostenvorteil erzielt werden, wenn diese entsprechend dem Vorschlag als dünnwandiges Stahlgußteil hergestellt wird.

Bei einer weiteren alternativen Ausfuhrungsform kann das als dünnwandiges Stahlgußteil ausgebildete Karosseriebauteil ein im Heck- oder Frontbereich angeordneter Dampferdom sein, der zur Abstutzung eines Feder- und/oder Dampferbeins ausgebildet ist. Ein derartiger Dampferdom ist im Betrieb des Fahrzeugs vergleichsweise hohen dynamischen Belastungen ausgesetzt. Dementsprechend muss der Dampferdom bei herkömmlicher Bauweise mit mehreren Ver- starkungsblechen ausgesteift werden, um durch Materialdopplungen und eine entsprechende Verbindungstechnik die erforderlichen Festigkeitswerte zu erreichen. Dementsprechend ergibt sich auch hier ein relativ hohes Potential für Gewichtseinsparungen, wenn der Dampferdom entsprechend dem erfindungsgemaßen Vorschlag als dünnwandiges Stahlgußteil hergestellt wird.

Des Weiteren kann bei einer alternativen Ausfuhrungsform das als dünnwandiges Stahlgußteil ausgebildetes Karosseriebauteil ein im Frontbereich angeordneter Langstrager sein, der zur Anbindung einer Vorderradaufhangung ausgebildet ist. Auch ein derartiger Langstrager ist im Betrieb des Fahrzeugs relativ großen dynamischen und statischen Belastungen ausgesetzt, so dass ein herkömmlicher, aus Blechteilen ausgebildeter Längsträger durch Materialdopplungen und komplexe Formgebung die gewünschte Festigkeit erhält. Dementsprechend kann mit einem als dünnwandigem Stahlgußteil ausgebildeten Längsträger hier ein vergleichsweise großer Gewichtsvorteil erzielt werden.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche Bauteile beziehen.

Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Heckbereichs einer erfindungsgemäßen Tragrahmenstruktur zur Erläuterung einer Ausführungsform,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht auf einen Längsträger, Fig. 3 eine perspektivische Ansicht auf einen Heckbereich der Tragrahmenstruktur im zusammengebauten Zustand bei einer besonderen Ausführungsform,

Fig. 4 eine Ansicht wie in Fig. 3, jedoch bei einer anderen Ausführungsform,

Fig. 5 eine Explosionsdarstellung wie in Fig. 1, jedoch zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 6 eine Explosionsdarstellung eines Frontbereichs der Tragrahmenstruktur zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht auf einen einen Stirnwand enthaltenden Abschnitt des Frontbereichs, bei einer anderen Ausführungsform,

Fig. 8 eine Ansicht wie in Fig. 7, jedoch bei einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 9 eine Explosionsdarstellung wie in Fig. 6, jedoch zur Erläuterung einer anderen Ausführungsform,

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht auf einen Dämpferdom nach der Erfindung,

Fig. 11 eine Ansicht wie in Fig. 10, jedoch aus einer anderen Blickrichtung,

Fig. 12 eine Ansicht wie in den Fig. 10 und 11, jedoch bei einer weiteren Blickrichtung, Fig. 13 eine Explosionsdarstellung wie in Fig. 9, jedoch zur Erläuterung einer anderen Ausführungsform.

Entsprechend Fig. 1 besteht ein Heckbereich 1 einer im Übrigen nicht dargestellten Tragrahmenstruktur für eine selbsttragende Rohbaukarosserie eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise eines Personenkraftwagens, in üblicher Weise aus einer Vielzahl einzelner Karosseriebauteile. Während bei einer herkömmlichen Tragrahmenstruktur sämtliche Karosseriebauteile des Heckbereichs 1 als Blechteile ausgebildet sind, ist bei der erfindungsgemäßen Tragrahmenstruktur zumindest eines der Karosseriebauteile im Heckbereich 1 als dünnwandiges Stahlgußteil ausgebildet. Unter einem dünnwandigen Stahlgußteil wird im vorliegenden Zusammenhang ein Stahlgußteil verstanden, das zumindest bereichsweise Wandabschnitte mit einer Wanddicke im Bereich zwischen 1,0 mm und 4,0 mm, insbesondere im Bereich zwischen 1,5 mm und 3,0 mm aufweist. Das jeweilige Stahlgußteil ist üblicherweise mittels einer Sandform und vorzugsweise mit einer verlorenen Form hergestellt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 sind ein linker und ein rechter Längsträger 2 jeweils als dünnwandiges Stahlgußteil ausgestaltet. Ein derartiger Längsträger 2 dient zur Anbindung einer nicht gezeigten Hinterradaufhängung und verfügt über entsprechende Anbindungsstellen. Der Längsträger 2 besitzt hier ein halbschaliges Hohlprofil mit einer komplexen Formgebung. Dabei ist klar, dass der Längsträger 2 bionisch optimiert sein kann. Insbesondere kann der Längsträger 2 zumindest bereichsweise eine Fachwerkstruktur aufweisen, wobei die Positionierung und Dimensionierung von einzelnen Fachwerkträgern, beispielsweise mittels einer FEM-Simulation ermittelt werden können, wobei FEM für Finite Elemente Methode steht. Der Längsträger 2 ist hier ein Bestandteil einer Längsträgerbaugruppe, die unter anderem folgende Elemente kumulativ oder alternativ zumindest einfach aufweisen kann: ein unteres Verstärkungselement 3, das unten am Längsträger 2 angeordnet ist, ein oberes Verstärkungselement 4, das an einem oberen Abschnitt des Längsträgers 2 angeordnet ist, ein inneres Verstärkungselement 5, das an einer der Fahrzeugmitte zugewandten Innenseite des Längsträgers 2 angeordnet ist, ein vorderes Schließelement 6, welches das Hohlprofil des Längsträgers 2 seitlich außen verschließt, ein hinteres Aufnahmeelement 7, welches eine Anbindungsstelle der Hinterradaufhängung verstärkt, ein hinteres äußeres Aufnahmeelement 8, das ebenfalls zur Versteifung der Anbindungsstelle dient, ein vorderes Plattenelement 9, das ebenfalls im Bereich der Anbindung am Längsträger 2 angeordnet ist, ein hinteres unteres Querträgeranschlusselement 10, das hinten am Längsträger 2 angeordnet ist und an einen hinteren mittleren Querträger 11 angeschlossen ist, ein hinteres Plattenelement 12, das hinten am Längsträger 2 angeordnet ist. Die einzelnen Elemente der Längsträgerbaugruppe können - sofern sie nicht in den Längsträger 2 einstückig integriert sind - jeweils als Blechbauteil oder als dünnwandiges Gussbauteil ausgebildet sein. Des Weiteren können zwei oder mehr der Elemente in einem einstückigen dünnwandigen Stahlgußteil integriert sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann bzw. können nun wenigstens eines, vorzugsweise mehrere, insbesondere sämtliche der genannten Elemente einstückig in den jeweiligen Längsträger 2 integriert sein, wodurch der Längsträger 2 eine erhöhte Komplexität und Integrationsstufe erhält. Je mehr Elemente der Längsträgerbaugruppe in den als dünnwandiges Stahlgußteil ausgebildeten Längsträger 2 integriert werden können, desto größer ist die erzielbare Gewichtseinsparung und desto kleiner wird der erforderliche Montageaufwand. Darüber hinaus kann der Längsträger 2 dann besser im Hinblick auf gewünschte Festigkeitswerte, insbesondere bionisch, optimiert werden.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher mehrere der genannten Elemente der Längsträgerbaugruppe in den als Gussteil ausgestalteten Längsträger 2 integriert sind. Insbesondere ist bei dieser Ausführungsform das hintere Schließteil β noch als separates Bauteil ausgestaltet, das mit dem Längsträger 2 verbaut ist.

Fig. 3 zeigt eine besondere Ausführungsform für den Heckbereich 1 der Tragrahmenstruktur. Bei dieser Variante sind zwei komplexe Längsträger 2 sowie der hintere mittlere Querträger 11 als einstückiges integrales Gussbauteil gestaltet, das komplett in die Tragrahmenstruktur eingesetzt wird. Hierdurch kann ein besonders hoher Integrationsgrad erreicht werden.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist in den jeweiligen Längsträger 2 außerdem ein hinteres Säulenanbindungs- element 13 einstückig integriert, das zweckmäßig zur Anbindung einer Dachsäule, insbesondere einer C-Säule oder einer B-Säule des Fahrzeugs an die Tragrahmenstruktur dient. Insoweit wird auch hier ein besonders komplexes, mehrere Baugruppen umfassendes Karosseriebauteil geschaffen, das komplett als dünnwandiges Stahlgussbauteil herstellbar ist.

Entsprechend Fig. 5 ist im Heckbereich 1 außerdem ein weiterer Querträger 14 im wesentlichen mittig und weiter vorn angeordnet, der vorzugsweise ebenfalls als dünnwandiges Stahlgußteil ausgebildet ist. Dieser Querträger 14 erstreckt sich in bzw. über bzw. auf einem hier nicht erkennbaren Ladeboden des Heckbereichs 1. Dabei ist dieser Querträger 14 zwischen den Längsträgern 2 angeordnet, derart, dass sich der Querträger 14 zwischen den Hinter- radaufhängungen bzw. zwischen Hinterradabstützungen 15 angeordnet ist.

Dieser Querträger 14 bildet hier einen Bestandteil einer Querträgerbaugruppe, die neben dem Querträger 14 zumindest folgende Elemente einfach oder mehrfach enthält: ein seitliches Verstärkungselement 16, das seitlich und unten am Querträger 14 angeordnet ist, ein mittleres Konsolenelement 17, das hinten und unten am Querträger 14 angeordnet ist, ein Schließelement 18, das seitlich am Querträger 14 angeordnet ist und einen Übergang in eine vertikale Richtung bildet, ein seitliches Konsolenelement 19, das sich nach oben an das Schließelement 18 anschließt und seitlich nach außen abgewinkelt ist, ein Winkelelement 20, das am nach außen abgewinkelten seitlichen Konsolenelement 19 angeordnet ist und dieses verstärkt .

Die genannten zusätzlichen Elemente der Querträger können optional jeweils als Blechbauteile oder als dünnwandiges Stahlgussbauteile ausgestaltet sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann bzw. können wenigstens eines, vorzugsweise mehrere, insbesondere sämtliche der genannten Elemente einstückig in den Querträger 14 integriert sein. Auf diese Weise wird der Integrationsgrad des Querträgers 14 und somit dessen Komplexität erhöht, was die Vorteile des dünnwandigen Stahlgussbauteils im Hinblick auf das Gewichteinsparungspotential und eine vereinfachte Fertigung besser ausnutzt. Soweit sie nicht in den Querträger 14 integriert sind, können wenigstens zwei der E- lemente zu einem einstückigen Dünnwandgussteil integriert sein.

Der Querträger 14 bzw. die Querträgerbaugruppe bildet eine Kompensationsverstärkung im Heckbereich 1 der Tragrahmenstruktur und kann beispielsweise die Verwindungsstei- figkeit der Tragrahmenstruktur im Heckbereich 1 verbessern.

Entsprechend Fig. 6 umfasst ein Frontbereich 21 der im Übrigen nicht gezeigten Tragrahmenstruktur zumindest eine Stirnwand 22, die erfindungsgemäß als dünnwandiges Stahlgußteil ausgebildet sein kann. Über diese Stirnwand 22 ist der Frontbereich 21 nach hinten an eine hier nicht gezeigte Fahrgastzelle der Tragrahmenstruktur angeschlossen. Erkennbar besitzt die Stirnwand 22 eine komplexe Form, wobei insbesondere eine Vielzahl von Halterungen, Fixierstellen, Lagerstellen und dgl . an der Stirnwand integral ausgebildet sind. Durch die Ausgestaltung der Stirnwand 22 als Stahlgußteil kann diese insbesondere bi- onisch optimiert werden, so dass es insbesondere möglich ist, die Stirnwand 22 zumindest bereichsweise mit einer hier nicht gezeigten Tragwerkstruktur auszustatten, die einerseits die gewünschte Festigkeit und Steifigkeit für die Stirnwand 22 gewährleistet und andererseits eine erhebliche Gewichtsreduzierung ermöglicht.

Die Stirnwand 22 ist Bestandteil einer Stirnwandbaugruppe, die als weitere Elemente unter anderem die folgenden Elemente einfach oder zumindest doppelt aufweisen kann: ein Halteelement 23 für eine Fußfeststellbremse, ein Halteelement 24 für eine Beifahrerfußplatte, ein oberes Halteelement 25 für ein Fahrpedal, ein unteres Halteelement 26 für das Fahrpedal, ein Konsolenelement 27 zur Befestigung einer Heizeinrichtung, ein Rahmenelement 28 für eine Steuergerätebox, ein Stirnwandanschlussträgerelement 29, das mittig nach vorn an die Stirnwand 22 anschließt, ein oberes äußeres Querträgerelement 30, das unten und seitlich außen an der Stirnwand 22 angeordnet ist, ein unteres äußeres Querträgerelement 31, das unten am oberen_, äußeren Querträgerelement 30 angeordnet ist, ein unteres inneres Querträgerelement 32, das nach innen an das untere innere Querträgerelement 32 anschließt, ein mittleres Querträgerelement 33 zur Versteifung im Tunnelbereich, ein Querträgerelement 34 zum Abstützen eines nicht gezeigten Pedalbodens, ein Querträgerelement 35, das unterhalb einer hier nicht gezeigten Windschutzscheibe angeordnet ist, ein Topfelement 36 zur Aufnahme einer Pedalanlage sowie Verstärkungselemente 37 zur Verstärkung wenigstens eines der genannten Querträger. Des Weiteren kann die Stirnwandbaugruppe auch ein unteres Längsträgerelement 38 aufweisen, das seitlich unten an der Stirnwand 22 angeordnet ist.

Auch hier gilt, dass die einzelnen Elemente der Stirnwandbaugruppe jeweils für sich entweder als Blechbauteil oder als dünnwandiges Stahlgussbauteil ausgebildet sein können, wobei das jeweilige Stahlgußteil auch mehrere der Elemente integral enthalten kann. Des Weiteren wird eine Ausführungsform bevorzugt, bei der wenigstens eines oder bei der mehrere, insbesondere sämtliche der genannten E- lemente einstückig in die Stirnwand 22 integriert ist. Auf diese Weise wird auch hier ein sehr komplexes Stahlgussbauteil mit hoher Integrationsstufe erzielt, wobei sich auch hier die Vorteile des dünnwandigen Stahlgusses umso mehr positiv auswirken, je mehr Einzelteile integriert werden können.

Die Fig. 7 und 8 zeigen beispielhafte Ausführungsformen zur Realisierung der als dünnwandiges Stahlgussbauteil ausgestalteten Stirnwand 22, wobei die hier gezeigten Ausführungsformen jeweils einen sehr hohen Integrationsgrad aufweisen. Beispielsweise ist an diese Stirnwände 22 an jeder Fahrzeugseite jeweils eine Konsole 39 angeformt, über die die jeweilige Stirnwand 22 jeweils an einen vorderen unteren oder seitlichen Längsträger 40 angeschlossen ist. Dieser Längsträger 40 kann dabei konventionell aus Blechbauteilen oder erfindungsgemäß als dünnwandiges Stahlgussbauteil ausgestaltet sein. Entsprechend Fig. 9 kann der Frontbereich 21 an jeder Fahrzeugseite einen Dämpferdom 41 aufweisen. Ein derartiger Dämpferdom 41 dient in herkömmlicher Weise zur Ab- stützung eines hier nicht gezeigten Feder- und/oder Dämpferbeins, das an jeder Fahrzeugseite einer jeweiligen Radaufhängung zugeordnet ist. Ein entsprechender Dämpferdom 41 kann selbstverständlich auch im Heckbereich 1 der Tragrahmenstruktur angeordnet sein. Die folgende Beschreibung des Dämpferdoms 41 erfolgt zwar anhand eines im Frontbereich 21 angeordneten Dämpferdoms 41, kann jedoch in entsprechender Weise auf einen im Heckbereich 1 angeordneten Dämpferdom 41 übertragen werden. Erfindungsgemäß kann nun dieser Dämpferdom 41 ebenfalls als dünnwandiges Stahlgußteil ausgestaltet sein, wodurch sich die damit erzielbaren Vorteile, wie z. B. Leichtbau und hoher Integrationsgrad, in diesen Abschnitt des Frontbereichs 21 übertragen lassen. Insbesondere kann der Dämpferdom 41 bionisch optimiert sein und beispielsweise zumindest teilweise mit einer Fachwerkstruktur versehen sein.

Zweckmäßig ist auch der Dämpferdom 41 Bestandteil einer Dämpferdombaugruppe, die weitere Elemente enthält, von denen zumindest einige im Folgenden genannt sind: ein Konsolenelement 42, an dem sich das jeweilige Feder- und/oder Dämpferbein direkt oder indirekt im wesentlichen vertikal abstützt, ein Konsolenelement 43 für einen nicht gezeigten Querlenker einen Radaufhängung, ein Verstärkungselement 44 zur Verstärkung des Konsolenelements 42 von innen bzw. unten, ein Verstärkungselement 45 zur weiteren Aussteifung des Konsolenelements 42, ein Halteelement 46 für ein adaptives DämpferSystem (ADS) , ein Halteelement 47 für einen hier nicht gezeigten Fahrzeugkühler, ein oberes Längsträgerelement 48, das seitlich außen an den Dämpferdom 41 anschließt, sowie ein Verstärkungselement 49 für das obere Längsträgerelement 48. Auch hier können die einzelnen Elemente der Dämpferdombaugruppe als separate Blechteile oder als separate dünnwandige Stahl- gussteile ausgebildet sein. Zweckmäßig können mehrere der Elemente zu einem integralen dünnwandigen Stahlbauteil zusammengefasst sein. Bevorzugt wird eine Ausführungsform, bei der wenigstens eines dieser Elemente, vorzugsweise mehrere oder sämtliche Elemente einstückig in den Dämpferdom 41 integriert sind. Auch hier kann das Gewichtseinsparungspotential und die Reduzierung des Herstellungsaufwands umso größer anfallen, je mehr Komponenten in den Dämpferdom 41 integriert werden können.

Die Fig. 10 bis 12 zeigen eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Dämpferdoms 41 in verschiedenen Ansichten. Dieser Dämpferdom 41 besitzt eine Basisplatte 50, die zur Abstützung des jeweiligen Feder- und/oder Dämpferbeins gestaltet ist und dementsprechend mit geeigneten Anschlüssen oder Anbindungsstellen 51 ausgestattet ist. Von dieser Basisplatte 50 gehen außerdem mehrere Stützen 52 nach unten ab, über die der Dämpferdom 41 an anderen, hier nicht gezeigten Karosseriebauteilen der Tragrahmenstruktur abgestützt ist. Beispielsweise ist an den Stützen 52 am jeweiligen freien Ende ein geeigneter, hier nicht näher bezeichneter Flansch ausgebildet, der zur Anbindung an die jeweiligen Karosseriebauteile vorbereitet ist. Bei der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform sind zumindest zwei der Stützen 52 über wenigstens eine integral ausgebildete Strebe 53 aneinander abgestützt, wodurch die Steifigkeit des Dämpferdoms 41 erhöht wird. Insgesamt zeigt der Dämpferdom 41 somit eine Fachwerkstruktur, die hinsichtlich der zu erwartenden Belastungen dahingehend optimiert ist, dass der Dämpferdom 41 ausreichend steif und möglichst leicht baut.

Entsprechend Fig. 13 enthält der Frontbereich 21 an jeder Fahrzeugseite einen Längsträger 54, der erfindungsgemäß als dünnwandiges Stahlgußteil ausgebildet sein kann. Ein derartiger Längsträger 54 dient im Frontbereich 21 zur Anbindung einer Vorderradaufhängung und ist daher mit entsprechenden Anschlußstellen und Lagerstellen ausgebildet.

Jeder dieser Längsträger 54 ist wieder Bestandteil einer Längsträgerbaugruppe, die neben dem Längsträger 54 insbesondere folgende Elemente enthalten kann: ein inneres Längsträgerelement 55 sowie ein äußeres Längsträgerelement 56, die jeweils den Längsträger 54 bilden können o- der eine Aussteifung des jeweiligen Längsträgers 54 durch Ausbildung eines Hohlprofils bewirken, ein unteres Längsträgerelement 57, das nach hinten an den Längsträger 54 anschließt, ein Verstärkungselement 58 für das innere Längsträgerelement 55, ein Verstärkungselement 59 zur Verstärkung des äußeren Längsträgerelements 56, ein Verstärkungselement 60 zur Verstärkung des unteren Längsträgerelements 57, ein vorderes Konsolenelement 61, das vorne und unten an den Längsträger 54 anschließt und für wenigstens eines der Längsträgerelemente 55, 56 vorgesehen ist, ein hinteres Konsolenelement 62, das ebenfalls von unten, jedoch weiter hinten an den Längsträger 54 anschließt und ebenfalls für wenigstens eines der Längsträgerelemente 55, 56 vorgesehen ist, sowie ein Konsolenelement 63, das für einen nicht gezeigten Drehstab vorgesehen ist.

Die genannten Elemente der Längsträgerbaugruppe können wahlweise als Blechbauteile oder als dünnwandige Stahlgussbauteile ausgebildet sein. Vorzugsweise werden wenigstens zwei der Elemente in ein gemeinsames Stahlgussbauteil integriert. Bevorzugt wird eine Ausführungsform, bei der zumindest eines, vorzugsweise jedoch mehrere und insbesondere sämtliche genannte Elemente in den Längsträger 54 einstückig integriert sind. Auf diese Weise wird ein sehr komplexes Stahlgußteil erzeugt, das in besonderer Weise hinsichtlich Gewicht und Steifigkeit optimierbar ist und insbesondere besonders einfach montiert werden kann. In einer Zusammenschau der Fig. 1 und 5 ist erkennbar, dass im Heckbereich 1 der Längsträger 2 bzw. die Längsträger 2 und der Querträger 14 sowie der bzw. die Dämpferdome 41 der Hinterräder aneinander angrenzen, so dass wenigstens zwei dieser Komponenten des Heckbereichs 1 aneinander befestigt sein können. Entsprechend einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass wenigstens zwei der genannten Komponenten (Längsträger 2, Querträger 14, Dämpferdom 41) einstückig integral ausgebildet sind. Hierdurch lässt sich der Integrationsgrad für das jeweilige dünnwandige Stahlgussbauteil weiter erhöhen. Insbesondere können so Elemente der einen Komponentenbaugruppe in eine der anderen Komponenten integriert sein.

Entsprechendes gilt gemäß einer Zusammenschau der Fig. 6, 9 und 13 dann auch für den Frontbereich 21 und dessen Komponenten, nämlich die Stirnwand 22, die Dämpferdome 41 und die Längsträger 54. Auch hier können zumindest zwei der genannten Komponenten ineinander integriert sein, das heißt durch ein gemeinsames dünnwandiges Stahlgussbauteil ausgebildet sein. Insbesondere können so Elemente der einen Komponentenbaugruppe in eine der anderen Komponenten integriert sein.

Es folgt eine Liste der verwendeten Bezugszeichen. Da für gleiche Karosserieteile in der Praxis häufig unterschiedlichen Begriffe gebräuchlich sind, enthält die Bezugszeichenliste eine Konkordanz der in der Anmeldung verwendeten Bezeichnungen mit anderen, ebenfalls gebräuchlichen Bezeichnungen verknüpft sind. Bezugszeichenliste

Heckbereich Längsträger (Längsträger hinten/außen) unteres Verstärkungselement (Verstärkung) oberes Verstärkungselement (Verstärkung oben) inneres Verstärkungselement (Verstärkung) vorderes Schließelement (Schließteil vorne) hinteres Aufnahmeelement (Aufnahme hinten) hinteres äußeres Aufnahmeelement (Aufnahme hinten außen) vorderes Plattenelement (Platte hinten) hinteres unteres Querträgeranschlusselement (Querträger vorne, unten links/rechts) hinterer mittlerer Querträger (Querträger vorne, unten) hinteres Plattenelement (Platte vorn) hinteres Säulenanbindungselement (B-Säule innen) Querträger (Querträger vorne, oben) Hinterradabstützung (Radeinbau hinten, innen) seitliches Verstärkungselement (Verstärkung Querträger) mittleres Konsolenelement (Konsole Mitte Fondsitze) Schließelement (Schließteil) seitliches Konsolenelement (Konsole) Winkelelement (Winkel oben) Frontbereich (Vorbau) Stirnwand Halteelement für eine Fußfeststellbremse (Halter unten links Fahrpedal) Halteelement für eine Beifahrerfußplatte

(Platte) oberes Halteelement für ein Fahrpedal (Konsole Heizungsbefestigung) unteres Halteelement für das Fahrpedal (Halter Fußfeststellbremse) Konsolenelement zur Heizungsbefestigung (Halter oben links Fahrpedal) Rahmenelement für eine Steuergerätebox (Halter Beifahrerfußplatte) Stirnwandanschlussträgerelement (Anschlussträger Stirnwand) oberes äußeres Querträgerelement (Verstärkung außen) unteres äußeres Querträgerelement (Anschlussträger außen) inneres Querträgerelement (Querträger re/li Stirnwand) mittleres Querträgerelement (Querträger mitte oben) Querträgerelement für einen Pedalboden (Querträger Pedalboden) Querträgerelement unterhalb Windschutzscheibe (Querträger oben unten) Topfelement (Rahmen Steuergerätebox) Verstärkungselement (Querträger unter Windschutzscheibe) unteres Längsträgerelement (Längsträger unten) Konsole seitlicher Längsträger (Längsträger vorne) Dämpferdom (Konsole Dämpferbein) Konsolenelement (Konsole Dämpferbein) Konsolenelement (Konsole Querlenker) Verstärkungselement (Verstärkung) Verstärkungselement (Verstärkung) Halteelement Halter (Halter adaptives Dämpfungssystem) Halteelement (Halter Kühlwasser) oberes Längsträgerelement (Längsträger oben) Verstärkungselement (Verstärkung) Basisplatte (Konsolenplatte) Anbindungsstellen (Verstärkung im Anbindungs- bereich des Dämpferbeins) Stütze Strebe Längsträger (Längsträger innen) inneres Längsträgerelement (Längsträger innen) äußeres Längsträgerelement (Längsträger außen) unteres Längsträgerelement (Längsträger unten) Verstärkungselement (Verstärkung Längsträger) Verstärkungselement (Verstärkung) Verstärkungselement (Verstärkung hinten) vorderes Konsolenelement (Konsole vorne) hinteres Konsolenelement (Konsole hinten) Konsolenelement für einen Drehstab (Konsole Drehstab) Verstärkung hinten Verstärkung außen Verstärkung

Claims

Patentansprüche

1. Tragrahmenstruktur für eine selbsttragende Rohrbaukarosserie eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit wenigstens einem als dünnwandiges Stahlgußteil ausgebildeten Karosseriebauteil, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das wenigstens eine Karosseriebauteil eine Komponente (2, 14, 22, 41, 54) eines Frontbereichs (21) oder eines Heckbereichs (1) der Tragrahmenstruktur ist .

2. Tragrahmenstruktur nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Karosseriebauteil ein im Heckbereich (1) angeordneter Längsträger (2) ist, der zur Anbindung einer Hinterradaufhängung ausgebildet ist.

3. Tragrahmenstruktur nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in den Längsträger (2) wenigstens ein Element aus folgender Gruppe einstückig integriert ist: unteres Verstärkungselement (3) , oberes Verstärkungselement (4) , inneres Verstärkungselement (5) , vorderes Schließelement (6), hinteres Aufnahmeelement (7), hinteres äußeres Aufnahmeelement (8), vorderes Plattenelement (9), hinteres unteres Querträgeranschlusselement (10), hinteres Plattenelement (12), hinteres Säulenanbindungsele ent (13) , hinterer mittlerer Querträger (11) .

4. Tragrahmenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwei Längsträger (2) und ein Querträger (11) des Heckbereichs (1) in das Karosseriebauteil einstückig integriert sind.

5. Tragrahmenstruktur nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Karosseriebauteil ein im Heckbereich (1) angeordneter Querträger (14) ist, der sich in oder über oder auf einem Ladeboden des Heckbereichs (1) zwischen Hinterradabstützungen (15) erstreckt.

6. Tragrahmenstruktur nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in den Querträger (14) wenigstens ein Element aus folgender Gruppe einstückig integriert ist: seitliches Verstärkungselement (16), mittleres Konsolenelement (17), Schließelement (18), seitliches Konsolenelement (19), Winkelelement (20).

7. Tragrahmenstruktur nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Karosseriebauteil eine im Frontbereich (21) angeordnete Stirnwand (22) ist, über die der Frontbereich (21) nach hinten an eine Fahrgastzelle der Tragrahmenstruktur angeschlossen ist.

8. Tragrahmenstruktur nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in die Stirnwand (22) wenigstens ein Element aus folgender Gruppe einstückig integriert ist: Halteelement (23) für eine Fußfeststellbremse, Halteelement (24) für eine Beifahrerfußplatte, oberes Halteelement (25) für ein Fahrpedal, unteres Halteelement (26) für das Fahrpedal, Konsolenelement (37) zur Heizungsbefestigung, Rahmenelement (28) für eine Steuergerätebox, Stirnwandanschlussträgerelement (29) , oberes äußeres Querträgerelement (30) , unteres äußeres Querträgerelement (31), inneres Querträgerelement (32), unterhalb einer Windschutzscheibe angeordnetes Querträgerelement (35), Querträgerelement (34) für einen Pedalboden, mittleres Querträgerelement (33) zur Versteifung im Tunnelbereich, Halteelement für einen der Querträger, Verstärkungselement (37) für einen der Querträger, Topfelement (36) zur Aufnahme einer Pedalanlage, unteres Längsträgerelement (38).

9. Tragrahmenstruktur nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass an der Stirnwand (22) auf jeder Fahrzeugseite eine Konsole (39) ausgeformt ist, an die jeweils ein vorderer unterer seitlicher Längsträger (40) des Frontbereichs (21) angeschlossen ist.

10. Tragrahmenstruktur nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Karosseriebauteil ein im Heckbereich (1) o- der im Frontbereich (21) angeordneter Dämpferdom (41) ist, der zur Abstützung eines Feder- und/oder Dämpferbeins ausgebildet ist.

11. Tragrahmenstruktur nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in den Dämpferdom (41) wenigstens ein Element aus folgender Gruppe einstückig integriert ist: Konsolenelement (42) für das Feder- und/oder Dämpferbein, Konsolenelement (43) für einen Querlenker einer Radaufhängung, Verstärkungselement (44, 45), Halteelement (46) für ein adaptives Dämpfungssystem (ADS) , Halteelement (47) für einen Fahrzeugkühler, oberes Längsträgerelement (48), Verstärkungselement (49) für das obere Längsträgerelement (48) .

12. Tragrahmenstruktur nach Anspruch 10 oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Dämpferdom (41) eine Basisplatte (50) zur Abstützung des Feder- und/oder Dämpferbeins aufweist, von der integral mehrere Stützen (52) abgehen, über die der Dämpferdom (41) an andere Karosseriebauteile der Tragrahmenstruktur angeschlossen ist.

13. Tragrahmenstruktur nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass wenigstens zwei der Stützen (52) über wenigstens eine integrierte Strebe (53) aneinander abgestützt sind.

14. Tragrahmenstruktur nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Karosseriebauteil ein im Frontbereich (21) angeordneter Längsträger (54) ist, der zur Anbindung einer Vorderradaufhängung ausgebildet ist.

15. Tragrahmenstruktur nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in den Längsträger (54) wenigstens ein Element aus folgender Gruppe einstückig integriert ist: inneres Längsträgerelement (55), Verstärkungselement (58) für das innere Längsträgerelement (55) , äußeres Längsträgerelement (56) , Verstärkungselement (59) für das äußere Längsträgerelement (56), unteres Längsträgerelement (57), Verstärkungselement (60) für das untere Längsträgerelement (57) , vorderes Konsolenelement (61) für wenigstens eines der Längsträgerelemente, hinteres Konsolenelement (62) für wenigstens ei- nes der Längsträgerelemente, Konsolenelement (63) für einen Drehstab.

16. Tragrahmenstruktur nach Anspruch 10 oder 11 sowie nach Anspruch 14 oder 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Dämpferdom (41) und der Längsträger (54) einstückig integral ausgebildet sind.