DE19708215A1 - Schweller eines Kraftfahrzeugs mit einer Verstärkungseinlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schweller eines Kraftfahrzeugs mit einer Ver­ stärkungseinlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Der Schweller eines Kraftfahrzeugs ist ein wesentliches Trag- und Stütz­ element einer Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere soll der Schweller eine stabile Barriere bei einem Seitencrash gegen eine Ein­ drückung der Fahrgastzelle darstellen.

Um diese Anforderungen bei einem günstigen, niedrigen Gewicht zu errei­ chen, ist bereits eine Schwellerausführung bekannt (Patent Abstracts of Japan, Publication No. 05270447 A), die in einer Mischbauweise aus einem Aluminiumstrangprofil und aus einem Stahlrohr aufgebaut ist. Das Alumi­ niumstrangprofil bildet dabei die Außenwände des Schwellers und enthält unter anderem eine zentrale Längskammer, in die formschlüssig das Stahl­ rohr als Verstärkungseinlage eingesteckt ist. Zudem sind am Aluminium­ strangprofil in Längsrichtung durchgehende Seitenflange angeformt, über die eine Anbindung zu einer Bodenkonstruktion des Kraftfahrzeugs erfolgt. Für eine Verbindung sind an sich bekannte, aufwendige Aluminium- Schweißverfahren oder Klebeverfahren möglich. Besonders schwierig ist es, hier eine stabile und dauerhafte Verbindung herzustellen, wenn das Aluminiumstrangprofil an angrenzende Karosserieteile aus Stahlblech an­ geschlossen werden soll. Im Reparaturfall ist das Auswechseln einer sol­ chen Schwellerausführung mit erheblichem Aufwand verbunden, da bei­ spielsweise nach einem Schwelleraustausch Aluminium-Schweißverbin­ dungen an den gleichen Stellen in der Regel nicht zulässig sind.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, einen gattungsgemäßen Schweller eines Kraftfahrzeugs so weiterzubilden, daß die Verbindung zu angrenzenden Karosserieteilen mit einfachen Mitteln stabil und dauerhaft herstellbar ist und im Reparaturfall eine einfache Auswechslung möglich ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 ist die Verstärkungseinlage eine einstückige Baugrup­ pe, die aus einem langen Strangprofil aus Leichtmetall mit angeschlosse­ nen Knotenelementen besteht, wobei diese Verstärkungseinlage im Rohbau in eine Schwellerhohlträger einlegbar und mit ihren Knotenelementen mit angrenzenden weiteren Karosserieteilen verbindbar ist.

Durch Verwendung eines langen Strangprofilteils als Verstärkungseinlage in einen Schwellerhohlträger, wird ein insgesamt gewichtsgünstiger Auf­ bau erreicht, wobei der Schwellerhohlträger in herkömmlicher Weise als Stahlblechkonstruktion ausgeführt sein kann. Die mechanische Abstützung und Anbindung der Verstärkungseinlage erfolgt über die am Strangprofil­ teil angeschlossenen Knotenelemente, so daß bei einem Seitencrash die Stoßenergie unmittelbar in die Tragstruktur eingeleitet wird und nicht nur durch Vermittlung über den umgebenden Schwellerhohlträger wie im Stand der Technik. Durch das in den umgebenden Schwellerhohlträger eingelegte Strangprofilteil aus Leichtmetall mit angeschlossenen Knoten­ elementen werden verschiedene, einfache Verbindungstechniken, insbe­ sondere in Verbindung mit herkömmlichen Stahlblechaufbauten möglich, sowie gezielte Krafteinleitungen in stabile Karosserieabstützpunkte.

Dazu wird mit Anspruch 2 vorgeschlagen, daß in der Einbaulage die Kno­ tenelemente vom Strangprofilteil etwa nach oben abstehen und daß ein vorderes, mittleres und hinteres Knotenelement entsprechend jeweils mit einem unteren Bereich eines A-Pfostens, eines B-Pfostens und eines C-Pfo­ stens einer Fahrzeugkarosserie verbindbar ist. In diesen Bereichen sind üb­ licherweise ohnehin Verstärkungen angebracht und/oder die abstehenden Knotenelemente sind als Verstärkungen verwendbar.

In einer ersten Alternative nach Anspruch 3 sind die Knotenelemente als Leichtmetallbleche oder Leichtmetallgußteile hergestellt, die mit dem Strangprofil durch an sich bekannte Verbindungstechniken, wie Schweißen oder Verkleben, zu einer Baugruppe verbunden sind. Die Anbindung zu angrenzenden Karosserieteilen erfolgt durch Schraubverbindungen, bevor­ zugt durch eine Doppelnutzung ohnehin vorhandener Schraubpunkte, wie Scharnierschraubpunkte und/oder Sicherheitsgurtschraubpunkte, die im unteren Bereich der Karosseriepfosten angebracht sind. Dadurch ergibt sich eine einfache und schnelle Endmontage der Verstärkungseinlage mit einer stabilen und für hohe Krafteinleitungen geeigneten Anbindung zur Karosserietragstruktur. Da diese Verbindung ohne Schweißtechniken aus­ kommt, ist auch eine Verbindung zu angrenzenden, herkömmlichen Stahl­ blechkonstruktionen unproblematisch. Zudem wird dadurch eine beson­ ders reparaturfreundliche Anordnung geschaffen, bei der eine solche Ver­ stärkungseinlage nur durch Schraubverbindungen auswechselbar ist, wo­ mit insbesondere aufwendige Aluminiumschweißungen im Werkstattbe­ reich vermieden werden.

In einer zweiten Alternative nach Anspruch 4 werden die Knotenelemente als Stahllaschen hergestellt, die mit dem Strangprofil durch Nieten und/oder Kleben oder ggf. durch andere bekannte Verbindungstechniken verbunden sind. Bei einer solchen Mischbauweise tritt zwar das Problem einer Verbindung zwischen dem Leichtmetallstrangprofil und den Knoten­ elementen als Stahllaschen auf, das hier jedoch bei der Vormontage der Verstärkungseinlage durch Verwendung geeigneter Maschinen einfacher als bei der Endmontage oder im Reparaturfall beherrschbar ist. Mit den Stahllaschen kann eine solche Verstärkungseinlage in der vorstehend be­ schriebenen Weise durch Schraubverbindungen montiert werden. Zudem besteht hier auch die Möglichkeit, die Verstärkungseinlage herkömmlich durch Schweißen mit angrenzenden Karosseriebauteilen zu verbinden, wenn diese aus Stahlblech hergestellt sind. Im Reparaturfall kann dabei in herkömmlicher Weise eine Verstärkungseinlage mit angeschlossenen Stahllaschen ausgetauscht und wieder eingeschweißt werden, da keine aufwendigen und kritischen Leichtmetallschweißungen im Werkstattbe­ reich erforderlich sind.

Zur Erhöhung der Steiffigkeit in Verbindung mit einer Gewichtsreduzie­ rung wird nach Anspruch 5 ein Strangprofilteil mit mehreren Kammern vorgeschlagen, die durch Stege abgetrennt sind.

Nach Anspruch 6 werden in das Strangprofilteil an dessen Unter- und/oder Oberseite längsseits durchgehende Schraubkanäle für Schneidschrauben eingeformt. Damit ist eine Anbindung und Fixierung der Verstärkungsein­ lage im umgebenden Schwellerhohlträger auf einfache Weise durchführ­ bar, wobei dieser Schwellerhohlträger sowie weitere angrenzende Karosse­ rieteile auch aus Stahlblech hergestellt sein können.

Anhand einer Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nä­ her erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Seitenansicht einer Verstärkungseinlage für einen Schweller eines Kraftfahrzeugs, und

Fig. 2 einen Querschnitt der Verstärkungseinlage nach Fig. 1 entlang der Linie A-A.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Verstärkungseinlage 1 als einstückige Bau­ gruppe dargestellt, die aus einem langen Strangprofilteil 2 aus Leichtme­ tall, bevorzugt aus einer Aluminiumlegierung mit drei angeschlossenen Knotenelementen 3, 4, 5 besteht.

Das Strangprofilteil 2 enthält drei Kammern 6, 7, 8. Zudem sind an der Un­ terseite und an der Oberseite des Strangprofilteils 2 längsseits durchgehen­ de Schraubkanäle 9, 10 eingeformt.

Die drei Knotenelemente 3, 4, 5 stehen laschenartig in der in Fig. 1 gezeig­ ten Einbaulage nach oben ab. Die Knotenelemente 3 und 5 sind als vorde­ res Knotenelement 3 und hinteres Knotenelement 5 an den Endseiten des Strangprofils 2 angebracht. Ein mittleres Knotenelement 4 ist etwa im mitt­ leren Bereich des Strangprofilteils 2 befestigt.

Die Knotenelemente 3, 4, 5 sind bevorzugt als Leichtmetallbleche oder Leichtmetallgußteile hergestellt, können jedoch auch Stahllaschen sein. Die Verbindung zwischen dem Strangprofilteil 2 und den Knotenelementen 3, 4, 5 kann je nach den verwendeten Materialien der Knotenelemente durch Schweißen, Verkleben oder Nieten erfolgen, wodurch in einer Vor­ montage die in Fig. 1 dargestellte, vormontierte Baugruppe erhalten wird. Die Knotenelemente 3, 4, 5 sind so ausgebildet, daß sie mit jeweils einem unteren Bereich eines (nicht dargestellten) A-Pfostens, B-Pfostens und C- Pfostens einer Fahrzeugkarosserie verbindbar sind. Dazu sind an jedem Knotenelement 3, 4, 5 Bohrungen 11, 12, 13 vorgesehen, die zumindest teilweise mit ohnehin vorhandenen Bohrungen und Aufnahmen für Tür­ scharniere und/oder Sicherheitsgurtbefestigungen fluchten. Bei der An­ bringung von Verschraubungen werden damit solche ohnehin vorhan­ denen Befestigungspunkte doppelt genutzt.

Bei einer Ausbildung der Knotenelemente 3, 4, 5 als Stahllaschen ist auch eine herkömmliche Schweißverbindung mit angrenzenden Karosserieteilen aus Stahlblech einfach durchführbar.

Im fertig montierten Zustand ist die Verstärkungseinlage bzw. der Strang­ profilteil 2 in einen umgebenden Schwellerhohlträger 14 eingelegt, wie dies strichliert in Fig. 2 dargestellt ist. Die Knotenelemente 3, 4, 5 sind mit den unteren Bereichen der zugeordneten Pfosten verbunden. Zudem sind die Bleche des Schwellerhohlträgers 14 und/oder weitere Anbauteile über Schneidschrauben 15, 16 (schematisch durch strichpunktierte Linien dar­ gestellt) mit dem Strangprofilteil 2 über die Schraubkanäle 9, 10 verbun­ den.

Damit wird mit einfachen Mitteln und geringem Gewichtseinsatz eine wirk­ same Verstärkung bei einem Seitencrash im Schweller, insbesondere einer Stahlkarosserie geschaffen.

Claims (7)

1. Schweller eines Kraftfahrzeugs mit einer Verstärkungseinlage (1), die sich über die Länge des Schwellers (14) erstreckt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verstärkungseinlage (1) eine einstückige Baugruppe ist, die aus einem langen Strangprofilteil (2) aus Leichtmetall mit angeschlos­ senen Knotenelementen (3, 4, 5) besteht, und
daß die Verstärkungseinlage (1) im Rohbau einlegbar und mit den Knotenelementen (3, 4, 5) mit angrenzenden Karosserieteilen verbind­ bar ist.

2. Schweller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Einbaulage die Knotenelemente (3, 4, 5) vom Strangprofil­ teil (2) etwa nach oben abstehen, und
daß ein vorderes, mittleres und hinteres Knotenelement (3, 4, 5) ent­ sprechend jeweils mit einem unteren Bereich eines A-Pfostens, eines B-Pfostens und eines C-Pfostens einer Fahrzeugkarosserie verbindbar sind.

3. Schweller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Knotenelemente (3, 4, 5) als Leichtmetallbleche oder Leicht­ metallgußteile hergestellt sind, die mit dem Strangprofilteil (2) durch Schweißen oder Verkleben verbunden sind, und
daß die Anbindung zu angrenzenden Karosserieteilen durch Schraub­ verbindungen (11, 12, 13) erfolgt, bevorzugt durch Doppelnutzung ohnehin vorhandener Schraubpunkte, wie Scharnierschraubpunkte und/oder Sicherheitsgurtschraubpunkte.

4. Schweller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Knotenelemente (3, 4, 5) als Stahllaschen hergestellt sind, die mit dem Strangprofilteil (2) durch Nieten und/oder Kleben verbunden sind, und
daß die Anbindung zu angrenzenden Karosserieteilen durch Schweiß­ verbindungen erfolgt, und/oder
daß die Anbindung durch Schraubverbindungen (11, 12, 14) erfolgt, bevorzugt durch Doppelnutzung ohnehin vorhandener Schraubpunk­ te, wie Scharnierschraubpunkte und/oder Sicherheitsgurtschraub­ punkte.

5. Schweller nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Strangprofilteil (2) mehrere Kammern (6, 7, 8) enthält.

6. Schweller nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß an der Unter- und/oder Oberseite des Strangprofilteils (2) ein längsseitig durchgehender Schraubkanal (9, 10) für Schneidschrauben (15, 16) eingeformt ist.

7. Schweller nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die angrenzenden Karosserieteile Stahlblechteile sind.