DE102011077810A1

DE102011077810A1 - Karosserie eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102011077810A1
Application number: DE102011077810A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Koch; Helmut Gottmann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2011-06-20
Filing date: 2011-06-20
Publication date: 2012-12-20
Anticipated expiration: 2031-06-21
Also published as: DE102011077810B4

Abstract

Es ist ein Träger einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs bekannt, der einen Seitenschweller mit einem Hecklängsträger verbindet. Der Träger ist als Gussbauteil ausgebildet, das einen C-förmigen Querschnitt aufweist, der zur Fahrzeugseite hin offen ist. Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannte Karosserie eines Kraftfahrzeugs mit einem Seitenschweller, der mit einem Träger verbunden ist, der den Seitenschweller mit einem Hecklängsträger verbindet, zu verbessern.
Erfindungsgemäß ist ein Seitenschweller (1) einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs über einen Gussträger (4) mit einem Front- oder Hecklängsträger verbunden. Dabei sind der Seitenschweller (1) und der Gussträger (4) in einer Ebene in Fahrzeuglängsrichtung (x) und Fahrzeughöhenrichtung (z) mittels Schrauben (13, 15) miteinander verbunden. Zusätzlich können der Seitenschweller (1) und der Gussträger (4) miteinander verklebt sein.

Description

Die Erfindung betrifft eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 10 2007 006 722 A1 ist ein Träger einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs bekannt, der einen Seitenschweller mit einem Hecklängsträger verbindet. Der Träger ist als Gussbauteil ausgebildet, das einen C-förmigen Querschnitt aufweist, der zur Fahrzeugseite hin offen ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannte Karosserie eines Kraftfahrzeugs mit einem Seitenschweller, der mit einem Träger verbunden ist, der den Seitenschweller mit einem Hecklängsträger verbindet, zu verbessern.
Diese Aufgabe wird mit einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist ein Seitenschweller einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs über einen Gussträger mit einem Front- oder Hecklängsträger verbunden. Dabei sind der Seitenschweller und der Gussträger in einer Ebene in Fahrzeuglängsrichtung und Fahrzeughöhenrichtung mittels Schrauben miteinander verbunden. Zusätzlich können der Seitenschweller und der Gussträger miteinander verklebt sein.
Ein Frontlängsträger erstreckt sich üblicherweise von einer Stirnwand des Kraftfahrzeugs aus in Fahrtrichtung nach vorne. Er hat tragende Funktion und dient zur Aufnahme von Fahrzeugkomponenten, wie beispielsweise einer Brennkraftmaschine, eines vorderen Stoßfängers und/oder einer Fahrwerkskomponente. Bei einem frontalen Crash überträgt er hohe Kräfte von vorne nach hinten. Diese Kräfte werden erfindungsgemäß zumindest teilweise von dem Gussträger aufgenommen und nach hinten in den Seitenschweller geleitet. Ein Hecklängsträger erstreckt sich üblicherweise hinter der Fahrgastzelle der Karosserie in Fahrtrichtung nach hinten. Er hat ebenfalls tragende Funktion und dient zur Aufnahme von Fahrzeugkomponenten, wie beispielsweise eines hinteren Stoßfängers und 1 oder einer Fahrwerkkomponente. Bei einem Heckcrash überträgt er hohe Kräfte von hinten nach vorne. Diese Kräfte werden zumindest teilweise vom Gussträger aufgenommen und nach vorne in den Seitenschweller geleitet.
Bei einem Seitencrash des Kraftfahrzeugs wird die Verbindung zwischen dem Seitenschweller und dem Gussträger mit hohen Zugkräften beaufschlagt. Im Karosseriebau übliche Punktschweißverbindungen sind zur Aufnahme von Zugkräften aber nicht gut geeignet. Bei einer Verbindung aus einer Reihe von Schweißpunkten besteht insbesondere bei einer Beanspruchung der Verbindung auf Kopfzug die Gefahr, dass die Verbindung Punkt für Punkt ausreißt, und so die gesamte Verbindung versagt. Die erfindungsgemäße Schraubverbindung zwischen dem Seitenschweller und dem Gussträger dagegen ist zur Aufnahme hoher Zugkräfte prädestiniert. Durch eine entsprechende Auslegung über die Größe, Art und Anzahl der Schrauben kann gewährleistet werden, dass die Verbindung zwischen dem Seitenschweller und dem Gussträger auch hohen Belastungen standhalten kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, anhand dessen die Erfindung im Folgenden näher beschrieben wird. Die einzelnen Figuren zeigen in schematischer Darstellungsweise:
1 eine perspektivische Ansicht eines Seitenschwellers, der mit einem Gussträger verbunden ist,
2 eine andere perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten Anordnung,
3 einen Schnitt durch den in 1 und 2 gezeigten Seitenschweller im Bereich der Verbindung mit dem Gussträger.
In 1 und 2 ist der hintere Endbereich eines Seitenschwellers 1 zu sehen. Der Seitenschweller 1 bildet die seitliche Begrenzung der Bodenstruktur 2 der Fahrzeugkarosserie. In Fahrzeuglängsrichtung x gesehen hinter dem Seitenschweller 1 schließt sich der Bauraum 3 für ein hinteres Radhaus an. Um einen optimalen Kraftfluss bei einem Front- oder Heckcrash zu gewährleisten, ist der Seitenschweller 1 mit einem in den Figuren nicht dargestellten Hecklängsträger verbunden. Der Hecklängsträger dient zur Aufnahme des hinteren Stoßfängers. Die Verbindung zwischen dem Seitenschweller 1 und dem Hecklängsträger erfolgt über einen Gussträger 4 aus einer Leichtmetalllegierung. Der Gussträger 4 erstreckt sich bogenförmig um den Bauraum 3 für das hintere Radhaus herum. Zugleich gleicht der Gussträger 4 aber auch die unterschiedlichen Lagen des Seitenschwellers 1 und des Hecklängsträgers in Fahrzeugquerrichtung y und in Fahrzeughöhenrichtung z aus. Gut zu sehen ist der Gussträger 4 vor allem in der 3, die einen Schnitt durch den Seitenschweller 1 im Bereich der Verbindung mit dem Gussträger 4 zeigt.
Der Gussträger 4 weist im Querschnitt gesehen ein C-förmiges Profil auf, das zur Fahrzeugaußenseite hin offen ist. Das C-förmige Profil ist mit zahlreichen Rippen versteift. in Fahrzeughöhenrichtung z gesehen weist der Gussträger 4 über seine gesamte Längserstreckung einen oberen und einen unteren Flansch 5 und 6 auf. Dabei steht der obere Flansch 5 in Fahrzeughöhenrichtung z gesehen vom C-förmigen Profil nach oben ab, während der untere Flansch 6 nach unten absteht. Diese Flansche 5 und 6 dienen zur Verbindung mit dem Seitenschweller 1 und dem Hecklängsträger.
Der Seitenschweller 1 wird gebildet von einem Längsträger 7 aus einem Stahlblech, der sich über die gesamte Länge des Seitenschwellers 1 erstreckt. Im Querschnitt gesehen weist dieser Längsträger 7 im Wesentlichen eine L-Form auf, wobei der lange Schenkel 7' des „L” sich in Fahrzeughöhenrichtung erstreckt, während der kurze Schenkel 7'' des „L” zur Fahrzeugaußenseite hin absteht. Zur Verbindung des Seitenschwellers 1 mit dem Gussträger 4 ist der Längsträger 7 mit dem oberen und unteren Flansch 5 und 6 des Gussträgers 4 verschraubt. Dazu weist der lange Schenkel 7' des Längsträgers 7 Durchgangslöcher zum Durchstecken der Schraubenschafte auf, und die Flasche 5 und 6 weisen jeweils eine Reihe von angegossene Schraubdorne 8 auf, in die jeweils eine Schraube 13, 15 hinein geschraubt werden kann.
Zur Erhöhung der Steifigkeit des Seitenschwellers 1 ist der Längsträger 7 im hinteren Bereich mit einem Verstärkungsblech 9 aus Stahlblech verstärkt. Dieses Verstärkungsblech 9 weist einen hutförmigen Querschnitt auf und ist über einen oberen und einen unteren Anlageflansch 10 mit dem fangen Schenkel 7 des Längsträgers 7 so verbunden, dass das Verstärkungsblech 9 und der lange Schenkel 7' einen gemeinsamen Hohlraum 11 umschließen. Die Anlageflansche 10 des Verstärkungsblechs 9 liegen genau im Bereich der Verschraubungen mit dem Gussträger 4. Entsprechend weisen auch die Anlageflansche 10 des Verstärkungsblechs 9 Durchgangslöcher für die Schraubenschafte auf. Damit liegen nach der Verschraubung die Schraubenköpfe an den Anlageflanschen 10 des Verstärkungsblechs 9 an. Der in Fahrzeuglängsrichtung x gesehen vordere Bereich des Längsträgers 7 vor dem Verstärkungsblech 9 ist ebenfalls mit einem hutförmigen Blechprofil 14 verstärkt. Dieses ist mit dem Längsträger 7 punktverschweißt.
Durch die Schrauben 13, 15 werden der lange Schenkel 7' des Längsträgers 7 und die die Flansche 5 und 6 des Gussträgers in einer Ebene aneinander gepresst, die sich in Fahrzeuglängsrichtung x und in Fahrzeughöhenrichtung z erstreckt.
Bei einem Seitencrash wirken sehr hohe Kräfte auf die Verbindung zwischen dem Seitenschweller 1 und dem Gussträger 4. Wenn diese Verbindung konventionell durch mehrere Schweißpunkte oder mehrere Niete ausgeführt wäre, bestünde die Gefahr, dass die Schweißpunkte oder Niete von hinten beginnend Stück für Stück aufreißen würden, da beide Verbindungstechniken für eine Kopfzugbeanspruchung nicht perfekt geeignet sind. Schraubverbindungen dagegen sind ideal für eine Kopfzugbeanspruchung. Somit können hier mehrere Schrauben 13, 15 wesentlich höhere Kräfte aufnehmen, als Schweiß- oder Nietverbindungen.
Der Gussträger 4 besteht aus einem Leichtmetallwerkstoff, während der Längsträger 7 aus Stahlblech besteht. Gemäß der elektrochemischen Spannungsreihe sind Leichtmetallwerkstoffe wesentlich unedler als Eisenwerkstoffe. Damit besteht die Gefahr einer Kontaktkorrosion. Zur Vermeidung einer solchen Kontaktkorrosion befindet sich zwischen dem Gussträger 4 und dem Längsträger 7 ein Klebstofffilm. Dieser Klebstofffilm verhindert, dass der Leichtmetallwerkstoff des Gussträgers 4 mit dem Eisenwerkstoff des Längsträgers 7 direkt in Berührung kommen kann. Damit ist die Korrosionsgefahr gebunden. Darüber hinaus erhöht die Klebstoffverbindung die Festigkeit der Verbindung zwischen dem Gussträger 4 und dem Längsträger 7, da auf diese Weise der Gussträger 4 und der Längsträger 7 miteinander verschraubt und verklebt sind. Die für die Verschraubung verwendeten Schrauben 13 sind oberflächenbeschichtet. Besonders geeignet ist dabei eine Beschichtung aus Zink oder Chrom. Die beschichtete Oberfläche der Schrauben 13 stellt sicher, dass es auch zwischen den Schrauben 13 und dem Gussträger 4 zu keiner nennenswerten Korrosion kommen kann.
Der Gussträger 4 muss bei einem Crash hohe Kräfte übertragen können. Daher ist die Steifigkeit des Gussträgers 4 von hoher Bedeutung. Zur Erhöhung der Steifigkeit des Gussträgers 4 wird dessen nach außen hin offenes, C-förmiges Profil im Bereich zwischen den Verbindungen mit dem Seitenschweller 1 und dem Hecklängsträger mit einem Schließblech 11 verschlossen, sodass im Querschnitt ein geschlossenes Profil entsteht. Dieses hat eine wesentlich höhere Steifigkeit als ein offenes Profil. Die Schrauben 13, 15 stellen dabei auch deshalb die optimale Verbindungstechnik dar, weit aufgrund der Anordnung der Verbindungsebene in Fahrzeuglängsrichtung x und Fahrzeughöhenrichtung z zwischen dem Seitenschweller 1 und dem Gussträger 4 fast ausschließlich Zugkräfte auf die Schrauben 13, 15 wirken.
Zum Herstellen der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugkarosserie werden in einem ersten Schritt der Seitenschweller 1 und der Gussträger 4 miteinander verklebt und verschraubt. Anschließend wird dann die Seitenwand 12 gefügt, die die von außen sichtbare Außenhaut des Kraftfahrzeugs bildet und den Seitenschweller 1 verkleidet. Dadurch sind die ganzen Verschraubungen und der gesamte innere Aufbau des Seitenschwellers 1 am komplettierten Fahrzeug nicht mehr sichtbar. Die nur in 3 dargestellte Seitenwand 12 wird dabei mit ihrem unteren Randbereich sowohl mit einem Flansch 15 am freien Ende des kurzen Schenkels 7'' des Längsträgers 7 als auch mit einem Flansch 16 am freien Ende des langen Schenkels 7' des Längsträgers 7 verbunden.
Das Verkleben und Verschrauben des Seitenschwellers 1 mit dem Gussträger 4 erfolgt im Detail folgendermaßen: Zunächst wird der Längsträger 7 mit dem Gussträger 4 verklebt und mit wenigen Schrauben 15 verschraubt, sodass die beiden Bauteile sicher zueinander fixiert sind, auch wenn der Klebstoff noch nicht ausgehärtet ist. Dazu dienen zwei in Fahrzeuglängsrichtung x hintereinander angeordnete, obere Schrauben 15, die den Längsträger 7 mit dem oberen Flansch 5 des Gussträgers 4 verbinden, und eine untere Schraube 15, den Längsträger 7 mit dem unteren Flansch 6 des Gussträgers 4 verbindet. Zusätzlich sind der Längsträger 7 und der Gussträger 4 noch mit zumindest einer größeren Schraube verbunden, die in einen Schraubdom des Gussträgers 4 eingeschraubt ist, der sich in der Mitte des C-förmigen Profils befindet. Der Schraubdom ist dabei über angegossene Versteifungsrippen abgestützt und mit den Wänden des C-förmigen Profils verbunden. Diese größere Schraube ist in den Figuren nicht sichtbar, da sie von dem im nächsten Schritt anzubringenden Verstärkungsblech 9 verdeckt ist. Im nächsten Schritt nun wird des Verstärkungsblech 9 am Längsträger 7 positioniert und mit zahlreichen Schrauben 13 angeschraubt. Die Schrauben 13 werden dabei mit ihren Schäften durch Durchgangslöcher in den Anlageflanschen 10 des Verstärkungsblechs 9 und durch Durchgangslöcher im Längsträger 7 hindurch gesteckt und in den oberen und unteren Flansch 5 und 6 des Gussträgers 4 eingeschraubt. Die Schraubenköpfe der Schrauben 13 liegen nach dem Verschrauben an den Anlageflanschen 10 an. Des Verstärkungsblech 9 weist drei Ausklinkungen für die drei Schrauben 15 auf, sodass diese beim Positionieren des Verstärkungsblechs 9 am Längsträger 7 nicht im Wege sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007006722 A1 [0002]

Claims

Karosserie eines Kraftfahrzeugs mit einem Seitenschweller (1), der über einen Gussträger (4) mit einem Front- oder Hecklängsträger verbunden ist, wobei der Seitenschweller (1) und der Gussträger (4) in einer Ebene in Fahrzeuglängsrichtung (x) und Fahrzeughöhenrichtung (z) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Seitenschweller (1) und der Gussträger (4) miteinander mit mehreren Schrauben (13, 15) verschraubt sind.
Karosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Seitenschweller (1) und der Gussträger (4) zusätzlich miteinander verklebt sind.
Karosserie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Seitenschweller (1) zumindest von einem Längsträger (7) aus Blech gebildet wird.
Karosserie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Fahrzeugquerrichtung (y) gesehen auf der Außenseite des Längsträgers (7) ein Verstärkungsblech (9) angebracht ist.
Karosserie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsblech (9) in Fahrzeughöhenrichtung (z) gesehen über einen unteren und einen oberen Anlageflansch (10) mit dem Längsträger (7) verbunden ist, wobei das Verstärkungsblech (9) und der Längsträger (7) zwischen den beiden Anlageflanschen (10) einen gemeinsamen Hohlraum (11) umschließen.
Karosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Gussträger (4) aus Aluminium, Magnesium oder einer Legierung dieser beiden Metalle besteht.
Karosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsträger (7) und das Verstärkungsblech (9) aus einem Stahl- oder Leichtmetallblech bestehen.
Karosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Seitenschweller (1) und der Gussträger (4) nur im vorderen oder hinteren Drittel des Seitenschwellers (1) aneinander angrenzen und miteinander verbunden sind.
Karosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrauben (13, 15) oberflächenbeschichtet sind.
Fügeverfahren zum Herstellen einer Karosserie nach vorhergehenden Ansprüche umfassend die folgenden Fügeschritte: – Verschrauben und ggfs. verkleben des Seitenschwellers (1) mit dem Gussträger (4), – Fügen einer Seitenwand (12), die die von außen sichtbare Außenhaut des Kraftfahrzeugs bildet und den Seitenschweller (1) verkleidet.
Fügeverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst der Längsträger (7) mit dem Gussträger (4) mit wenigen Schrauben (15) verschraubt wird, und anschließend das Verstärkungsblech (9) und der Längsträger (7) gemeinsam mit weiteren Schrauben (13) mit dem Gussträger (4) verschraubt werden.