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Dokumentenidentifikation DE102004002297A1 18.08.2005
Titel Aus einer Aluminiumlegierung hergestelltes Schwellerstrangpressprofil eines Kraftfahrzeugs
Anmelder AUDI AG, 85057 Ingolstadt, DE
Erfinder Holl, Werner, 74196 Neuenstadt, DE;
Beste, Andreas, 71364 Winnenden, DE
DE-Anmeldedatum 16.01.2004
DE-Aktenzeichen 102004002297
Offenlegungstag 18.08.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.08.2005
IPC-Hauptklasse B62D 25/02
IPC-Nebenklasse F16S 3/00   
Zusammenfassung Die Erfindung betrift ein aus einer Aluminiumlegierung hergestelltes Schwellerstrangpressprofil (1) eines Kraftfahrzeugs. Erfindungsgemäß ist zu einer örtlichen Versteifung eines Schwellerlängsbereichs ein zusätzliches aus einer Aluminiumlegierung hergestelltes Versteifungsstrangpressprofil (3; 14) in das Schwellerstrangpressprofil (1) eingebracht, wobei beide Profile zumindest teilweise mit Wandbereichen aneinander liegen und dort mittels eines Rohbauklebers verbunden und/oder mittels Nieten und/oder mittels selbstfurchender Schrauben fixiert sind. Damit können in potentiellen Versteifungsbereichen, insbesondere an Anbindungsstellen einer A-Säule und/oder B-Säule gezielt Versteifungen durchgeführt werden, während andere weniger belastete und insbesondere weniger seitencrashrelevante Bereiche durch das Schwellerstrangpressprofil (1) mit im Vergleich zum Stand der Technik reduzierter Schwellerwandstärke gebildet werden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein aus einer Aluminiumlegierung hergestelltes Schwellerstrangpressprofil eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind allgemein moderne Kraftfahrzeugkarosserien in Rahmenkonstruktion mit Beplankungen bekannt, bei denen die Rahmenträgerteile als Strangpressprofile aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminiumlegierungen hergestellt und über Gussknotenelemente miteinander verbunden sind. Daraus sind auch gattungsgemäße Schwellerstrangpressprofile allgemein bekannt. Solche Schwellerstrangpressprofile weisen regelmäßig mehrere Kammern auf.

Allgemein müssen solche Schwellerstrangpressprofile die Vorgaben für eine ausreichende Rahmenstabilität erfüllen und eine ausreichende Formstabilität in Verbindung mit einem geeigneten Verformungsverhalten bei Seitencrashereignissen aufweisen. Diese Anforderungen werden durch eine mehrkammerige Profilstruktur und durch eine relativ dicke Profilwandstärke erreicht. Dies bedingt einen relativ hohen Materialaufwand bei der Herstellung, was zu entsprechend hohen Herstellkosten und zu einem erhöhten Karosseriegewicht führt.

Es ist bekannt, dass die Stabilitätsanforderungen an einen Schweller über dessen Schwellerlänge nicht konstant sind, wobei höhere Belastungen im Anschlussbereich der A-Säule und B-Säule insbesondere bei Seitencrashereignissen auftreten, die Zwischenbereiche demgegenüber jedoch weniger belastet sind. Bedingt durch das Strangpress-Herstellverfahren sind die Wandstärken der bekannten Schwellerstrangpressprofile über die gesamte Länge gleich, so dass Anpassungen an die über die Schwellerlänge variierenden Stabilitätsanforderungen durch das stranggepresste Schwellerstrangpressprofil selbst nicht möglich sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein aus einer Aluminiumlegierung hergestelltes bekanntes Schwellerstrangpressprofil so weiterzubilden, dass durch Materialeinsparungen eine Reduzierung der Herstellkosten und des Karosseriegewichts möglich sind.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 ist zu einer örtlichen Versteifung eines Schwellerlängsbereichs ein zusätzliches aus einer Aluminiumlegierung hergestelltes Versteifungsstrangpressprofil in das Schwellerstrangpressprofil eingebracht, wobei beide Profile zumindest teilweise mit Wandbereichen aneinander liegen und dort mittels eines Rohbauklebers und/oder mittels Nieten und/oder mittels selbstfurchender Schrauben verbunden und fixiert sind.

Mit der erfindungsgemäßen Maßnahme kann insbesondere an den belastungs- und seitencrashrelevanten Anschlussbereichen einer A-Säule und/oder B-Säule (Anspruch 2) eine örtliche Versteifung des Schwellerstrangpressprofils erreicht werden. Damit kann der Schweller insgesamt mit seinem äußeren Schwellerstrangpressprofil und wenigstens einem kürzeren Abschnitt eines inneren Versteifungsstrangpressprofils an über die Schwellerlänge variierende Stabilitäts- und Belastungsanforderungen angepasst werden. Dazu wird das äußere Schwellerstrangpressprofil für weniger belastete und weniger seitencrashrelevante Schwellerbereiche mit relativ geringen Wandstärken ausgelegt. An hochbelasteten, insbesondere seitencrashrelevanten Schwellerbereichen wird dagegen die Schwellerstabilität gezielt durch eingesetzte, geeignet dimensionierte Versteifungsstrangpressprofile erhöht. Geeignete Längen von Versteifungsstrangpressprofilen liegen dazu bei etwa 200 mm.

Während die Wandstärken und damit der Materialeinsatz der bisherigen Schwellerstrangpressprofile wegen der fehlenden Möglichkeit von Wandstärkevariationen im Strangpressverfahren, von vorneherein über die gesamte Länge auf die hochbelasteten und seitencrashrelevanten Bereiche dimensioniert werden musste, kann demgegenüber beim erfindungsgemäßen Schweller Material eingespart werden. Dies führt zu einem bevorzugt leichteren Karosserieaufbau in Verbindung mit einer Reduzierung der Herstellkosten.

Für eine hohe Stabilität weisen Schwellerstrangpressprofile üblicher Weise wenigstens zwei Kammern auf. Gemäß Anspruch 3 soll in einem hochbelasteten, seitencrashrelevanten Bereich zumindest in einer solchen Kammer ein Versteifungsstrangpressprofil eingebracht sein. Je nach den Gegebenheiten können parallel dazu oder längsversetzt auch in weiteren Kammern Versteifungsstrangpressprofile eingebracht sein.

In einer konkreten Ausführungsform nach Anspruch 4 wird das Versteifungsstrangpressprofil von der offenen Stirnseite des Schwellerstrangpressprofils her bis zu einem potentiellen Versteifungsbereich eingeschoben und dort fixiert. Dies ist eine einfache Montagemaßnahme, die insbesondere in den Schwellerendbereichen, wo die Zugänglichkeit von den Stirnseiten her gegeben ist, einfach angewendet werden kann.

Ein dazu in der Form bevorzugt geeignetes Versteifungsstrangpressprofil nach Anspruch 5 ist im Querschnitt dreieckförmig ausgebildet, wobei zwei Dreieckseiten an den Innenseiten von Außenwänden einer Kammer des Schwellerstrangpressprofils anliegen. Die dritte Dreiecksseite bildet dabei eine Diagonale durch die Kammer und trägt damit zu einer besonders hohen Aussteifung bei.

Bei einer alternativen konkreten Ausführungsform nach Anspruch 6 weist eine Außenwand wenigstens einer Kammer des Schwellerstrangpressprofils in einem Versteifungsbereich ein der Länge des Versteifungsstrangpressprofils entsprechendes, längs verlaufendes Einstecklangloch auf. Das Versteifungsstrangpressprofil wird zumindest teilweise durch das Einstecklangloch in die Kammer eingesteckt und fixiert.

Diese alternative Ausführungsform eignet sich insbesondere für mittlere Schwellerbereiche, oder dann wenn wenigstens ein Versteifungsstrangpressprofil bei verschlossenen Stirnseiten des Schwellerstrangpressprofils montiert werden sollen.

Ein dazu in seiner Form besonders gut geeignetes Versteifungsstrangpressprofil ist mit Anspruch 7 beansprucht. Das Versteifungsstrangpressprofil ist dabei im Querschnitt pfeilförmig ausgebildet, wobei die Pfeilspitze an einer Innenecke der Kammer und die Pfeilschenkel an den daran angrenzenden Innenwänden anliegen. Die größte Erstreckung der Pfeilspitze mit den Pfeilschenkeln ist dabei kleiner als die Breite des Einstecklanglochs, so dass die Pfeilspitze mit den Pfeilschenkeln durch das Einstecklangloch in den Innenbereich des Schwellerstrangpressprofils einschiebbar ist.

Der sich an die Pfeilspitze (im Querschnitt gesehen) anschließende Pfeilschaft, welcher einer Innenlängswand des Versteifungsstrangpressprofils entspricht, erstreckt sich zum Langloch und durch dieses hindurch. Weiter ist am Pfeilschaftende ein Querteil entsprechend einer Außenlängswand des Versteifungsstrangpressprofils angeordnet, welche das Langloch von außen her überdeckt und die an den an das Einstecklangloch angrenzenden Kammerwandbereichen anliegt und dort verbunden ist.

Auch hier stellt die Innenlängswand des Versteifungsstrangpressprofils im Schwellerstrangpressprofil eine Abstützwand für eine hohe Aussteifung dar. Die Außenlängswand des Versteifungsstrangpressprofils ist zudem für Verbindungsmaßnahmen gut zugänglich.

Ein besonders hohes Versteifungspotential wird gemäß Anspruch 8 erreicht, wenn die Innenlängswand eine Diagonale durch eine Kammer des Schwellerstrangpressprofils bildet.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

1 einen Querschnitt durch ein Schwellerstrangpressprofil mit einem eingesetzten Versteifungsstrangpressprofil einer ersten Ausführungsform und

2 einen Querschnitt durch ein Schwellerstrangpressprofil mit eingesetztem Versteifungsstrangpressprofil einer zweiten Ausführungsform.

In 1 ist ein Schwellerstrangpressprofil 1 mit fünf Kammern dargestellt. In einer Kammer 2 ist ein Versteifungsstrangpressprofil 3 eingesetzt. Beiden Strangpressprofilen 1 und 3 sind aus einer Aluminiumlegierung hergestellt.

Die Außenwand 4 der Kammer 3 weist ein in Profillängsrichtung verlaufendes Einstecklangloch 5 auf.

Das Versteifungsstrangpressprofil 3 ist im Querschnitt gesehen pfeilförmig ausgebildet, wobei die Pfeilspitze 6 an einer Innenecke 7 der Kammer 2 und die Pfeilschenkel 8, 9 an den an die Innenecke 7 angrenzenden Inneneckwänden 10, 11 anliegen. Die Pfeilspitzenausbildung mit den Pfeilschenkeln 8, 9 ist ersichtlich kleiner als die Breite des Einstecklanglochs 5, so dass die Pfeilspitzenausbildung durch das Einstecklangloch 5 hindurchsteckbar ist.

An die Pfeilspitze 6 schließt sich (im Querschnitt gesehen) ein Pfeilschaft 12 an, entsprechend einer Innenlängswand des Versteifungsstrangpressprofils 3, welche sich von der Innenecke 7 zum Einstecklangloch 5 und durch dieses hindurch erstreckt. Der Pfeilschaft 12 bzw. die Innenlängswand verläuft als Diagonale durch die Kammer 2.

Am Pfeilschaftende ist ein Querteil 13 entsprechend einer Außenlängswand des Versteifungsstrangpressprofils angeordnet, welche das Einstecklangloch 5 von außen her überdeckt und welche an den an das Einstecklangloch angrenzenden Kammerwandbereichen der Außenwand 4 anliegt.

An den Anlageflächen zwischen dem Schwellerstrangpressprofil 1 und dem Versteifungsstrangpressprofil 3 ist eine stabile Verbindung mittels eines Rohbauklebers hergestellt, wobei eine Fixierung durch wenigstens zwei (nicht dargestellte) Nieten durchführbar ist. Die Länge des Einstecklanglochs 5 entspricht der Länge des Versteifungsstrangpressprofils 3, so dass eine Befestigungs- und Spannfixierung der Lage und Länge des Versteifungsstrangpressprofils 3 durch das Einstecklangloch 5 definiert ist.

In 2 ist eine alternative Ausführungsform dargestellt. Auch hier ist ein Schwellerstrangpressprofil 1 mit fünf Kammern entsprechend dem Schwellerstrangpressprofil aus 1 gezeigt. In der Kammer 2 ist jedoch ein in seiner Gestalt anderes Versteifungsstrangpressprofil 14 von der offenen Stirnseite des Strangpressprofils 1 her bis zu einem potentiellen Versteifungsbereich eingeschoben.

Dieses Versteifungsstrangpressprofil 14 ist im Querschnitt dreieckförmig ausgebildet, wobei zwei Dreiecksseiten 15, 16 an den Innenseiten von Außenwänden 4 und 17 der Kammer 3 anliegen. Die dritte Dreiecksseite 18 bildet eine Diagonale durch die Kammer 2.

Bei dieser Ausführungsform ist kein Einstecklangloch in der Außenwand 4 erforderlich. Zudem ist gegenüber der Ausführungsform nach 1 kein Querteil 13 erforderlich, so dass die Außenkontur der Außenwand 4 über die Länge gerade durchläuft. Dadurch kann ggf. in potentiellen Aussteifungsbereichen eine A-Säule und/oder B-Säule einfacher angebunden werden. Zur Fixierung des eingeschobenen Versteifungsstrangpressprofils 14 werden in das Schwellerstrangpressprofil 1 (nicht dargestellte) selbstfurchende Schrauben eingebracht. Das eingeschobene Versteifungsstrangpressprofil 14 wird mittels Rohbaukleber an den Anlageflächen mit dem Schwellerstrangpressprofil 1 verbunden und durch wenigstens zwei (nicht dargestellte) Nieten fixiert.


Anspruch[de]
  1. Aus einer Aluminiumlegierung hergestelltes Schwellerstrangpressprofil eines Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass zu einer örtlichen Versteifung eines Schwellerlängsbereichs ein zusätzliches aus einer Aluminiumlegierung hergestelltes Versteifungsstrangpressprofil (3; 14) in das Schwellerstrangpressprofil (1) eingebracht ist, wobei beide Profile zumindest teilweise mit Wandbereichen aneinanderliegen und dort mittels eines Rohbauklebers verbunden und/oder mittels Nieten und/oder mittels selbstfurchender Schrauben fixiert sind.
  2. Schwellerstrangpressprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Versteifungsstrangpressprofil (3; 14) im Anschlussbereich einer A-Säule und/oder B-Säule angeordnet ist.
  3. Schwellerstrangpressprofil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwellerstrangpressprofil (1) wenigstens zwei Kammern aufweist und zumindest in einer Kammer (2) ein Versteifungsstrangpressprofil (3; 14) eingebracht ist.
  4. Schwellerstrangpressprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungsstrangpressprofil (14) von einer offenen Stirnseite des Schwellerstrangpressprofils (1) her bis zu einem Versteifungsbereich eingeschoben ist.
  5. Schwellerstrangpressprofil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungsstrangpressprofil (14) im Querschnitt dreieckförmig ausgebildet ist, wobei zwei Dreieckseiten (15, 16) an den Innenseiten von Außenwänden (4, 17) einer Kammer (2) des Schwellerstrangpressprofils (1) anliegen und die dritte Dreieckseite (18) eine Diagonale durch die Kammer (2) bildet.
  6. Schwellerstrangpressprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

    dass eine Außenwand (4) wenigstens einer Kammer (2) des Schwellerstrangpressprofils (1) im Versteifungsbereich ein der Länge des Versteifungsstrangpressprofils (3) entsprechendes längsverlaufendes Einstecklangloch (5) aufweist, und

    dass das Versteifungsstrangpressprofil (3) zumindest teilweise durch das Einstecklangloch (5) in die Kammer (2) eingesteckt und fixiert ist.
  7. Schwellerstrangpressprofil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

    dass das Versteifungsstrangpressprofil (3) im Querschnitt pfeilförmig ausgebildet ist, wobei die Pfeilspitze (6) an einer Innenecke (7) der Kammer (2) und die Pfeilschenkel (8, 9) an den angrenzenden Inneneckwänden (10, 11) anliegen,

    dass die größte Erstreckung der Pfeilspitze (6) mit den Pfeilschenkeln (8, 9) kleiner als die Breite des Einstecklanglochs (5) ist,

    dass sich der an die Pfeilspitze (6) im Querschnitt gesehen anschließende Pfeilschaft (12) entsprechend einer Innenlängswand des Versteifungsstrangpressprofils (3) zum Einstecklangloch (5) und durch dieses hindurch erstreckt, und

    dass am Pfeilschaftende ein Querteil (13) entsprechend einer Außenlängswand des Versteifungsstrangpressprofils (3) angeformt ist, welche das Einstecklangloch (5) überdeckt und die an den an das Einstecklangloch (5) angrenzenden Kammerwandbereichen von außen her anliegt und dort verbunden ist.
  8. Schwellerstrangpressprofil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Querschnitt der Pfeilschaft (12) entsprechend der Innenlängswand des Versteifungsstrangpressprofils (3) eine Diagonale durch die Kammer (2) bildet.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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