WO2016075058A1 - Tragstrukturanordnung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Tragstrukturanordnung für ein kraftfahrzeug Download PDF

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WO2016075058A1
WO2016075058A1 PCT/EP2015/076007 EP2015076007W WO2016075058A1 WO 2016075058 A1 WO2016075058 A1 WO 2016075058A1 EP 2015076007 W EP2015076007 W EP 2015076007W WO 2016075058 A1 WO2016075058 A1 WO 2016075058A1
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wall
support structure
structure arrangement
reinforcing
base body
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English (en)
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Inventor
Stefan Mieslinger
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/04—Door pillars ; windshield pillars

Definitions

  • the present invention relates to a support structure arrangement for a motor vehicle according to the preamble of the first claim.
  • Sturkturbauteil which has a different compared to the metal casting metal.
  • a galvanically insulating layer can be arranged between the structural component and the metal casting component.
  • the invention is based on the object, a lighter support structure arrangement with sufficiently high
  • the support structure arrangement comprises a
  • Base body and at least one reinforcing agent.
  • Reinforcing means is arranged on the base body.
  • Under a main body is understood in particular a component whose Volume is greater than the volume of at least one Verstärkungsmitteis. In particular, the volume of the
  • Base body amount to more than 50% of the volume of the support structure arrangement.
  • the main body can essentially determine the shape of the support structure arrangement.
  • the main body may be in one piece or in several parts.
  • the reinforcing means may in particular be designed to increase the bending stiffness and / or flexural strength of the support structure arrangement.
  • the main body comprises a first material and the
  • Reinforcement means comprises a second material.
  • the second material has a greater flexural rigidity and / or bending strength than the first material.
  • This may in particular mean that the reinforcing agent has a greater flexural rigidity and / or flexural strength than the main body.
  • Body can be particularly light, since the reinforcing agent contributes significantly to the bending stiffness / strength. So it does not have to be a material with a particularly high
  • Biegesteif technik / strength can be selected.
  • the base body may be made of a light metal.
  • the main body can be manufactured as a die-cast component.
  • Trag Designanaku is also suitable in this case, for example, as A-pillar, B-pillar or C-pillar in a motor vehicle.
  • Reinforcement medium can be saved by a particularly light material of the body especially a lot of weight.
  • a light metal as a material for the base body results in a further advantage that the support structure arrangement better and easier with other light metal components of the
  • Vehicle body can be connected.
  • the at least one reinforcing means may in particular be positively, positively or materially connected to the base body.
  • the base body and the reinforcing agent for example, by a screw, riveted, welded, glued or positively connected to each other.
  • the reinforcing agent for example, by a screw, riveted, welded, glued or positively connected to each other.
  • Reinforcing means over its entire length the same or a similar cross-section. This may in particular be an approximately U- or C-shaped cross-section. Such a thing
  • Reinforcing means increases the flexural rigidity of
  • the first material may comprise a light metal.
  • a light metal may in particular mean that the base body consists of a light metal and / or an alloy of light metals.
  • An example of a light metal is aluminum.
  • the basic body can be used in particular
  • the base body may have a first cup-shaped section in cross-section.
  • the section comprises a first, a second and a third wall.
  • the first and second walls extend away from the third wall on opposite sides of the third wall.
  • the support structure arrangement is designed as an A-pillar or B-pillar Pillar is used in a motor vehicle.
  • the term "pot-like" is understood here in particular to mean that the first and the second wall can extend away from the third wall parallel to one another or at an angle greater than 90 ° in each case.
  • the intermediate space between the first wall and the second wall is understood here in particular to mean that the first and the second wall can extend away from the third wall parallel to one another or at an angle greater than 90 ° in each case.
  • Wall can therefore be larger, the farther the distance to the third wall.
  • the third wall in particular, mean that at least a portion of the third wall is covered by the reinforcing means. It is also possible that the entire third wall is covered by the reinforcing agent. Also, a part of the first and the second wall can be covered by the reinforcing agent.
  • the encompassing of the third wall particularly increases the flexural rigidity / strength of the support structure arrangement.
  • Support structure assembly comprise a further reinforcing means, which is formed similar to the reinforcing means already described above. All embodiments relating to the reinforcing agent may also apply to the further reinforcing agent.
  • the further reinforcing agent may also comprise the second material.
  • the support structure arrangement may comprise a second section in the form of a pot in cross-section.
  • the second pot-like section comprises a fourth, a fifth and a sixth wall.
  • the fourth and fifth walls extend away from the sixth wall on opposite sides of the sixth wall.
  • the further reinforcing means surrounds the sixth wall and is arranged approximately in reverse to the reinforcing means, which surrounds the third wall. If Thus, in the reinforcing means embracing the third wall, two portions extending upwards covering part of the first and second walls extend downwardly, and the portions of the further reinforcing means which cover the fourth and fifth walls extend downwardly.
  • the reinforcing means and the further reinforcing means may be connected together to improve the stability of the
  • the second material may comprise steel. It is especially possible that the second
  • Material is steel.
  • the second material is steel.
  • the second material is steel.
  • the main body can have reinforcing structures.
  • the reinforcing structures may in particular be reinforcing ribs.
  • Reinforcing structures are understood here in particular structures that increase the bending stiffness / strength of the body. According to one embodiment of the invention, the
  • the support structure arrangement comprises a covering means which consists of aluminum or a steel sheet.
  • the covering means may comprise at least a portion of one side of the body and, under certain circumstances, at least one
  • Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of a
  • Fig. 2 is a schematic perspective view of a
  • Fig. 3 is a schematic perspective view of a
  • the supporting structure arrangement 100 shown in FIG. 1 comprises a main body 101 and two reinforcing means 102.
  • the main body 101 substantially determines the shape of the supporting structure arrangement 100. Its volume is many times greater than the volume of the reinforcing means 102.
  • the main body 101 is made of aluminum and was produced by die-casting. Therefore, the support structure assembly 100 is particularly lightweight. The necessary
  • Biegesteif otti / strength is in particular by the
  • Achieved reinforcing means 102 which consist of steel.
  • the main body 101 reinforcing structures 103, which also contribute to increase the bending stiffness / strength.
  • the shape of the reinforcing structures 103 may be referred to as rib-like and is particularly evident in FIGS. 2 and 3.
  • Aluminum sheet - covers one side of the main body 101.
  • the main body 101 has a first section in the form of a pot in cross-section. There, a first wall 105 and a second wall 106 extend at two
  • a similar structure is present in a second cup-shaped portion of the main body 101.
  • a fourth wall 108 and a fifth wall 109 extend away from the sixth wall 110 on two opposite sides of a sixth wall 110.
  • the sixth wall 110, a portion of the fourth wall 108 and a portion of the fifth wall 109 are likewise likewise of another
  • Reinforcement means 102 embraced.
  • the reinforcing structures 103 respectively connect the first wall 105 with the second wall 106 and the fourth wall 108 with the fifth wall 109.
  • Such a support structure assembly 100 is particularly well suited for an A or B pillar in a motor vehicle and is particularly lightweight and rigid.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tragstrukturanordnung (100) für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Grundkörper (101) und zumindest ein Verstärkungsmittel (102), wobei das zumindest eine Verstärkungsmittel (102) an dem Grundkörper (101) angeordnet ist, und wobei der Grundkörper (101) ein erstes Material umfasst und das Verstärkungsmittel (102) ein zweites Material umfasst, wobei das zweite Material eine größere Biegesteifigkeit und/oder Biegefestigkeit als das erste Material aufweist.

Description

Tragstrukturanordnung für ein Kraftfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tragstrukturanordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
Derartige Tragstrukturanordnungen sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Die DE 102009049214 A1 offenbart eine
Tragstrukturanordnung sowie einen Hinterrahmen einer
selbsttragenden Kraftfahrzeugkarosserie mit zumindest einem
Metallgussbauteil und zumindest einem daran befestigten
Sturkturbauteil, welches ein gegenüber dem Metallgussbauteil verschiedenartiges Metall aufweist. Zwischen dem Sturkturbauteil und dem Metallgussbauteil kann eine galvanisch isolierende Schicht angeordnet sein.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine leichtere Tragstrukturanordnung mit ausreichend hoher
Biegesteifigkeit und/oder Biegefestigkeit und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Anordnung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Tragstrukturanordnung gemäß
Anspruch 1 und durch ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 10 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß Anspruch 1 umfasst die Tragstrukturanordnung einen
Grundkörper und zumindest ein Verstärkungsmittel. Das
Verstärkungsmittel ist am Grundkörper angeordnet. Unter einem Grundkörper wird hier insbesondere ein Bauteil verstanden, dessen Volumen größer ist als das Volumen des zumindest einen Verstärkungsmitteis. Insbesondere kann das Volumen des
Grundkörpers mehr als 50% des Volumens der Tragstrukturanordnung betragen. Der Grundkörper kann insbesondere wesentlich die Form der Tragstrukturanordnung bestimmen. Der Grundkörper kann einteilig oder mehrteilig sein. Das Verstärkungsmittel kann insbesondere dazu ausgebildet sein, die Biegesteifigkeit und/oder Biegefestigkeit der Tragstrukturanordnung zu erhöhen. Der Grundkörper umfasst ein erstes Material und das
Verstärkungsmittel umfasst ein zweites Material. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das zweite Material eine größere Biegesteifigkeit und/oder Biegefestigkeit als das erste Material aufweist. Dies kann insbesondere bedeuten, dass das Verstärkungsmittel eine größere Biegesteifigkeit und/oder Biegefestigkeit als der Grundkörper aufweist.
Es wird eine Tragstrukturanordnung geschaffen, bei der der
Grundkörper besonders leicht sein kann, da das Verstärkungsmittel wesentlich zur Biegesteifigkeit/-festigkeit beiträgt. Es muss also beim Grundkörper nicht ein Material mit einer besonders hohen
Biegesteif igkeit/-festigkeit gewählt werden. Beispielsweise kann der Grundkörper aus einem Leichtmetall gefertigt sein. Zum Beispiel kann der Grundkörper als Druckgussbauteil gefertigt sein. Die
Tragstrukturanordnung eignet sich auch in diesem Fall beispielsweise als A-Säule, B-Säule oder C-Säule in einem Kraftfahrzeug.
Da das Volumen des Grundkörpers größer ist als das des
Verstärkungsmitteis, kann durch ein besonders leichtes Material des Grundkörpers besonders viel Gewicht eingespart werden. Bei der Verwendung eines Leichtmetalls als Material für den Grundkörper ergibt sich als weiterer Vorteil, dass die Tragstrukturanordnung besser und einfacher mit anderen Leichtmetallbauteilen der
Fahrzeugkarosserie verbunden werden kann.
Das zumindest eine Verstärkungsmittel kann insbesondere kraft-, form- oder stoffschlüssig mit dem Grundkörper verbunden sein. So können der Grundkörper und das Verstärkungsmittel beispielsweise durch eine Schraub-, Niet-, Schweiß-, Klebeverbindung oder formschlüssig miteinander verbunden sein. Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das
Verstärkungsmittel profilartig ausgebildet sein. Unter dem Begriff „profilartig" wird hier insbesondere verstanden, dass das
Verstärkungsmittel über seine gesamte Länge den gleichen oder einen ähnlichen Querschnitt aufweist. Dies kann insbesondere ein in etwa U- oder C-förmiger Querschnitt sein. Ein derartiges
Verstärkungsmittel erhöht die Biegesteifigkeit der
Tragstrukturanordnung.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das erste Material ein Leichtmetall umfassen. Dies kann insbesondere bedeuten, dass der Grundkörper aus einem Leichtmetall und/oder aus einer Legierung von Leichtmetallen besteht. Ein Beispiel für ein Leichtmetall ist Aluminium. Der Grundkörper kann insbesondere im
Druckgussverfahren gefertigt sein.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Grundkörper einen ersten im Querschnitt topfartig ausgebildeten Abschnitt aufweisen. Der Abschnitt umfasst eine erste, eine zweite und eine dritte Wandung. Die erste und die zweite Wandung erstrecken sich an einander gegenüberliegenden Seiten der dritten Wandung von der dritten Wandung weg. Ein derartiger Grundkörper eignet sich
besonders gut, wenn die Tragstrukturanordnung als A-Säule oder B- Säule in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird. Unter dem Begriff „topfartig" wird hier insbesondere verstanden, dass sich die erste und die zweite Wandung parallel zueinander oder jeweils in einem Winkel größer als 90° von der dritten Wandung weg erstrecken können. Der Zwischenraum zwischen der ersten Wandung und der zweiten
Wandung kann also größer werden, je weiter der Abstand zur dritten Wandung ist.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das
Verstärkungsmittel die dritte Wandung umgreifen. Dies kann
insbesondere bedeuten, dass zumindest ein Abschnitt der dritten Wandung von dem Verstärkungsmittel verdeckt wird. Es ist auch möglich, dass die gesamte dritte Wandung vom Verstärkungsmittel verdeckt wird. Auch ein Teil der ersten und der zweiten Wandung kann vom Verstärkungsmittel verdeckt werden. Das Umgreifen der dritten Wandung erhöht besonders die Biegesteif igkeit/-festigkeit der Tragstrukturanordnung.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die
Tragstrukturanordnung ein weiteres Verstärkungsmittel umfassen, das ähnlich ausgebildet ist wie das bereits weiter oben beschriebene Verstärkungsmittel. Alle Ausführungen, die das Verstärkungsmittel betreffen, können auch für das weitere Verstärkungsmittel zutreffen. Insbesondere kann das weitere Verstärkungsmittel ebenfalls das zweite Material umfassen. Die Tragstrukturanordnung kann einen zweiten im Querschnitt topfartig ausgebildeten Abschnitt umfassen. Der zweite topfartige Abschnitt umfasst eine vierte, eine fünfte und eine sechste Wandung. Die vierte und die fünfte Wandung erstrecken sich an einander gegenüberliegenden Seiten der sechsten Wandung von der sechsten Wandung weg. Das weitere Verstärkungsmittel umgreift die sechste Wandung und ist dabei in etwa umgekehrt zum Verstärkungsmittel angeordnet, das die dritte Wandung umgreift. Falls sich also beim die dritte Wandung umgreifenden Verstärkungsmittel zwei Abschnitte nach oben erstrecken, die einen Teil der ersten und zweiten Wandung abdecken, dann erstrecken sich die Abschnitte des weiteren Verstärkungsmitteis, die die vierte und fünfte Wandung abdecken, nach unten.
Das Verstärkungsmittel und das weitere Verstärkungsmittel können miteinander verbunden sein, um die Stabilität der
Tragstrukturanordnung noch weiter zu erhöhen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das zweite Material Stahl umfassen. Es ist insbesondere möglich, dass das zweite
Material Stahl ist. Beispielsweise kann das zweite Material
hochfester, höchstfester und/oder WU-Stahl sein. Derartige Stähle sind besonders gut für das Verstärkungsmittel geeignet, um die
Biegesteif igkeit/-festigkeit der Tragstrukturanordnung zu erhöhen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Grundkörper Verstärkungsstrukturen aufweisen. Die Verstärkungsstrukturen können insbesondere Verstärkungsrippen sein. Unter
Verstärkungsstrukturen werden hier insbesondere Strukturen verstanden, die die Biegesteifigkeit/-festigkeit des Grundkörpers erhöhen. Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die
Verstärkungsstrukturen die erste und die zweite Wandung des topfartig ausgebildeten Abschnitts miteinander verbinden. Alternativ oder zusätzlich können die Verstärkungsstrukturen die vierte und die fünfte Wandung des zweiten topfartig ausgebildeten Abschnitts verbinden. Auf diese Weise kann die Biegesteifig ke it/-f esti g keit der Tagstrukturanordnung erheblich gesteigert werden. Außerdem ist es auch möglich, dass die Tragstrukturanordnung ein Abdeckmittel umfasst, das aus Aluminium oder einem Stahlblech besteht. Das Abdeckmittel kann zumindest einen Abschnitt einer Seite des Grundkörpers und unter Umständen auch zumindest einen
Abschnitt einer Seite des Verstärkungsmitteis abdecken.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Abbildungen. Dabei werden für gleiche oder ähnliche Bauteile und für Bauteile mit gleichen oder ähnlichen Funktionen dieselben
Bezugszeichen verwendet. Darin zeigen:
Fig. 1 eine schematische Querschnittansicht einer
Tragstrukturanordnung nach einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht einer
Tragstrukturanordnung nach einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 eine schematische perspektivische Ansicht einer
alternativen Tragstrukturanordnung nach einer
Ausführungsform der Erfindung; und
Fig.4 eine schematische Querschnittansicht einer B-Säule mit der
Tragstrukturanordnung aus Fig. 1.
Die in Figur 1 dargestellte Tragstrukturanordnung 100 umfasst einen Grundkörper 101 und zwei Verstärkungsmittel 102. Der Grundkörper 101 bestimmt im Wesentlichen die Form der Tragstrukturanordnung 100. Sein Volumen ist um ein Vielfaches größer als das Volumen der Verstärkungsmittel 102. Der Grundkörper 101 besteht aus Aluminium und wurde im Druckgussverfahren hergestellt. Daher ist die Tragstrukturanordnung 100 besonders leicht. Die nötige
Biegesteif igkeit/-festigkeit wird insbesondere durch die
Verstärkungsmittel 102 erreicht, die aus Stahl bestehen.
Außerdem weist der Grundkörper 101 Verstärkungsstrukturen 103 auf, die ebenfalls zur Erhöhung der Biegesteif igkeit/-festigkeit beitragen. Die Form der Verstärkungsstrukturen 103 kann als rippenartig bezeichnet werden und ist insbesondere in den Figuren 2 und 3 gut zu erkennen. Ein Abdeckmittel 104 - beispielsweise ein Stahl- oder
Aluminiumblech - deckt eine Seite des Grundkörpers 101 ab. So kann die Tragstrukturanordnung 100 vor Feuchtigkeit und Schmutz
geschützt werden. Der Grundkörper 101 weist einen ersten im Querschnitt topfartig ausgebildeten Abschnitt auf. Dort erstrecken sich eine erste Wandung 105 und eine zweite Wandung 106 an zwei einander
gegenüberliegenden Seiten einer dritten Wandung 107 von der dritten Wandung 107 weg. Die dritte Wandung 107, ein Abschnitt der ersten Wandung 105 und ein Abschnitt der zweiten Wandung 106 werden dabei von dem Verstärkungsmittel 102 umgriffen.
Eine ähnliche Struktur liegt in einem zweiten topfartig ausgebildeten Abschnitt des Grundkörpers 101 vor. Dort erstrecken sich eine vierte Wandung 108 und eine fünfte Wandung 109 an zwei einander gegenüberliegenden Seiten einer sechsten Wandung 110 von der sechsten Wandung 110 weg. Die sechste Wandung 110, ein Abschnitt der vierten Wandung 108 und ein Abschnitt der fünften Wandung 109 werden dabei ebenfalls in ähnlicher Weise von einem weiteren
Verstärkungsmittel 102 umgriffen. Die Verstärkungsstrukturen 103 verbinden jeweils die erste Wandung 105 mit der zweiten Wandung 106 und die vierte Wandung 108 mit der fünften Wandung 109.
Eine derartige Tragstrukturanordnung 100 ist besonders gut für eine A- oder B-Säule in einem Kraftfahrzeug geeignet und ist besonders leicht und biegesteif/-fest.
Bezugszeichen liste
100 Tragstrukturanordnung
101 Grundkörper
102 Verstärkungsmittel
103 Verstärkungsstruktur
104 Abdeckmittel
05 . Wandung
106 2. Wandung
107 3. Wandung
108 4. Wandung
109 5. Wandung
110 6. Wandung

Claims

Patentansprüche:
Tragstrukturanordnung (100) für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Grundkörper (101) und zumindest ein Verstarkungsmittel (102), wobei das zumindest eine Verstarkungsmittel (102) an dem Grundkörper (101) angeordnet ist, und wobei der
Grundkörper (101) ein erstes Material umfasst und das
Verstarkungsmittel (102) ein zweites Material umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass
das zweite Material eine größere Biegesteifigkeit und/oder Biegefestigkeit als das erste Material aufweist.
Tragstrukturanordnung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstarkungsmittel (102) profilartig ausgebildet ist.
Tragstrukturanordnung (100) nach einem der vorherigen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material ein Leichtmetall umfasst.
Tragstrukturanordnung (100) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (101) einen ersten im Querschnitt topfartig ausgebildeten Abschnitt mit einer ersten (105), einer zweiten (106) und einer dritten Wandung (107) umfasst, wobei sich die erste (105) und die zweite Wandung (106) an einander gegenüberliegenden Seiten der dritten Wandung (107) von der dritten Wandung (107) weg erstrecken.
Tragstrukturanordnung (100) nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstarkungsmittel die dritte Wandung (107) umgreift. Tragstrukturanordnung (100) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, umfassend ein weiteres
Verstärkungsmittel (102), dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (101) einen zweiten im Querschnitt topfartig ausgebildeten Abschnitt mit einer vierten (108), einer fünften (109) und einer sechsten Wandung (110) umfasst, wobei sich die vierte (108) und die fünfte Wandung (109) an einander gegenüberliegenden Seiten der sechsten Wandung (110) von der sechsten Wandung (110) weg erstrecken, wobei das weitere Verstärkungsmittel (102) die sechste Wandung (110) umgreift, und wobei das weitere Verstärkungsmittel (102) in etwa umgekehrt zum Verstärkungsmittel (102), das die dritte
Wandung (107) umgreift, angeordnet ist.
Tragstrukturanordnung (100) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material Stahl umfasst.
Tragstrukturanordnung (100) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (101) Verstärkungsstrukturen (103), insbesondere Verstärkungsrippen, aufweist.
Tragstrukturanordnung (100) nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstrukturen (103) die erste (105) und die zweite Wandung (106) des topfartig ausgebildeten Abschnitts miteinander verbinden.
Kraftfahrzeug, umfassend eine Tragstrukturanordnung (100) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche.
PCT/EP2015/076007 2014-11-10 2015-11-09 Tragstrukturanordnung für ein kraftfahrzeug WO2016075058A1 (de)

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