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.