DE102009015670B4

DE102009015670B4 - Kraftfahrzeug mit einem Motorlängsträger

Info

Publication number: DE102009015670B4
Application number: DE200910015670
Authority: DE
Inventors: Detlev Dengl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2014-01-23
Anticipated expiration: 2029-04-01
Also published as: DE102009015670A1

Abstract

Kraftfahrzeug mit einem Motorlängsträger (1), der aus zwei Blechschalen (3) besteht, die in Schalenbauweise über einen unteren und einen oberen Flansch (4) miteinander verbunden sind und einen Hohlraum umschließen, wobei das hintere Ende des Motorlängsträgers (1) an der Stirnwand oder an einem Karosserieträger (2) im Bereich der Stirnwand endet, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem hinteren Ende des Motorlängsträgers (1) und der Stirnwand bzw. dem Karosserieträger (2) ein Adapter (6) angebracht ist, der als Blechumformteil einen Einschubflansch (7) und einen Kragen (8) aufweist, wobei der Adapter (6) mit dem Einschubflansch (7) formschlüssig in das hintere Ende des Motorlängsträgers (1) eingeschoben ist, und wobei der Einschubflansch (7) flächig an den Blechschalen (3) des Motorlängsträgers (1) anliegt und mit diesen punktverschweißt ist, während der Kragen (8) flächig am Karosserieträger (2) anliegt und mit diesem punktverschweißt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Motorlängsträger nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus den Schriften DE 103 05 388 B3 , US 2004/0195864 A1 , JP 2003-300 481 A , DE 60 2004 006 201 T2 , DE 10 2005 040 718 A1 , DE 10 2004 060 190 B4 , DE 10 2004 041 165 B4 und DE 102 35 382 A1 ist jeweils eine Verbindung zweier Karosseriebauteile eines Kraftfahrzeugs mithilfe eines Adapters bekannt.
Ferner ist aus der DE 699 01 122 T2 bereits Kraftfahrzeug mit einem Motorlängsträger bekannt, dessen hinteres Ende an einem Karosserieträger im Bereich der Stirnwand endet. Der Motorlängsträger besteht aus zwei Blechschalen, die in Schalenbauweise miteinander verbunden sind, und einen Hohlraum umschließen. Die beiden Blechschalen weisen an ihrem hinteren Ende abgestellte Flansche auf, die an dem Karosserieträger flächig anliegen und mit diesem verschweißt sind. Diese Flansche müssen werkzeugbedingt großzügig ausgeklinkt werden und lassen, je nach Auslegung, keine höherfesten Werkstoffe zu. Die Presswerkzeuge müssen zur Herstellung der abgestellten Flansche mit zusätzlichen Presshubstationen ausgelegt werden. Diese zusätzlichen Stationen lassen oftmals keine kostengünstige Fertigung von zusätzlichen Bauteilen in derselben Werkzeugpresse zu, da die Anzahl von Presshubstationen in Fertigungsstraßen nicht beliebig erweitert werden kann. Zudem muss in den meisten Fällen die Bauteilplatine großzügig ausgelegt werden. Somit ist ein ungünstiger Materialnutzungsgrad unumgänglich.
Auch ist die Materialstärke der Flansche automatisch gleich der des Motorlängsträgers. Die Anbindung des Motorlängsträgers an den Karosserieträger im Bereich einer Stirnwand kann somit funktional nicht erschöpfend ausgelegt werden. Bei einem Frontalcrash zeigen die Blechschalen des Motorlängsträgers ein kerbendes Eindringen in die Geometrie der Stirnwand bzw. des Karosserieträgers.
Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Kraftfahrzeug mit einem Motorlängsträger weiterzubilden.
Diese Aufgabe wird mit einem Kraftfahrzeug mit einem Motorlängsträger mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist zwischen dem hinteren Ende eines Motorlängsträgers und einer Stirnwand oder einem Karosserieträger im Bereich der Stirnwand ein Adapter angebracht, der flächig an der Stirnwand oder am Karosserieträger anliegt. Der Adapter leitet in den Motorlängsträger bei einem Frontalcrash eingeleitete Kräfte flächig verteilt in die Stirnwand oder in den Karosserieträger ein. Dazu ist der Adapter entsprechend steif ausgelegt. Die bereits aus dem Stand der Technik bekannten, vom Motorlängsträger abgestellten Flansche können diese Anforderung nicht erfüllen, da sie die gleiche Dicke wie der gesamte Motorlängsträger aufweisen und damit nicht ausreichend steif sind. Dadurch kommt es zu einem kerbenden Eindringen, das durch den Adapter vermieden werden kann. Dies ist möglich, weil der Adapter ausschließlich auf diese Funktion abgestimmt werden kann, während die Gestaltung der bekannten, abgestellten Flansche maßgeblich von der Gestaltung der Blechschalen des Motorlängsträgers bestimmt sind. Zudem erhöht der Adapter die Verwindungs-, Torsions- und Biegesteifigkeit der Anbindung des hinteren Endes des Motorlängsträgers an die Stirnwand bzw. an den Karosserieträger.
Dabei weist der Adapter einen Flansch auf, mit dem der Adapter formschlüssig in den aus einem geschlossenen Hohlprofil bestehenden Motorlängsträger einschiebbar ist. Der Flansch ist dabei mit dem Motorlängsträger punktverschweißt. Dies ist eine einfache und kostengünstige Möglichkeit, den Adapter form- und stoffschlüssig mit dem Motorlängsträger zu verbinden. Dabei können auch Längentoleranzen des Motorlängsträgers ausgeglichen werden, indem der Adapter unterschiedlich weit in den Motorlängsträger eingelegt wird. Dies erhöht die Verbaubarkeit, da das Längenmaß des Motorlängsträgers im Zusammenbau flexibel ist.
Zudem weist der Adapter einen Kragen zur Anbringung an der Stirnwand oder an dem Karosserieträger auf. Der Kragen liegt dann flächig an der Stirnwand oder am Karosserieträger an und ist mit diesem punktverschweißt. Er stellt sicher, dass bei einem Frontalcrash von vorne in den Motorlängsträger eingeleitete Kräfte flächig in die Stirnwand oder in den Karosserieträger eingeleitet werden.
Dabei ist der Adapter ein Blechumformteil. Dies ist eine einfache und bewährte Möglichkeit, ein derartiges Bauteil herzustellen. Günstigerweise besteht der Adapter aus einem höherfesten Stahl. Dies erhöht die Festigkeit des Adapters deutlich gegenüber einem Adapter aus normalem Stahl, ohne dass das Gesamtgewicht des Adapters sich dadurch erhöht. Derartige höherfeste Stahlbleche lassen sich gerade noch sinnvoll zum gewünschten Adapter umformen. Während des Umformvorgangs erhöht sich sogar noch die Streckgrenze der umgeformten Bereiche.
Bevorzugt besteht der Motorlängsträger aus einem höherfesten Stahl. Dies ist möglich, da die Blechschalen des Motorlängsträgers nun keine Flansche mehr zur Anbindung an die Stirnwand oder an den Karosserieträger im Bereich der Stirnwand aufweisen. Dadurch ist der erforderliche Umformgrad so gering, dass der Einsatz höherfester Stähle möglich ist. Durch den Einsatz solcher Stähle kann die Dicke der Blechschalen bei gleicher Festigkeit und Steifigkeit geringer sein, als bei Blechschalen aus konventionellen Stahlsorten. Dadurch reduziert sich das Gewicht der Karosserie des Kraftfahrzeugs.
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 einer aus dem Stand der Technik bekannten Anbindung eines hinteren Endes eines Motorlängsträgers an einen Karosserieträger im Bereich einer Stirnwand und
2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Anbindung eines hinteren Endes eines Motorlängsträgers an einen Karosserieträger im Bereich einer Stirnwand.
In 1 ist eine bekannte Anbindung eines Motorlängsträgers 1 an einen Karosserieträger 2 dargestellt, der an einer nicht gezeigten Stirnwand anliegt. Der Motorlängsträger 1 verläuft in Fahrzeuglängsrichtung und besteht aus zwei Blechschalen 3, die in Schalenbauweise über einen unteren und einen oberen Flansch 4 miteinander verbunden sind und einen Hohlraum umschließen. Am hinteren Ende des Motorlängsträgers 1 weisen die Blechschalen 3 abgestellte Verbindungsflansche 5 auf, die flächig am Karosserieträger 2 anliegen und mit diesem punktverschweißt sind. Die Herstellung der Blechschalen 3 mit den abgestellten Verbindungsflanschen 5 ist aufwendig und führt zu einem schlechten Materialnutzungsgrad. Zudem weist die Anbindung des Motorlängsträgers 1 an den Karosserieträger 2 über die Verbindungsflansche 5 funktionale Schwächen bezüglich der Steifigkeit der Anbindung auf. Die Verbindungsflansche 5 können keine höhere Blechdicke als die restlichen Blechschalen 3 aufweisen. Der Einsatz höherfester Stähle für die Blechschalen 3 ist nur sehr eingeschränkt möglich, da der für das Abstellen der Verbindungsflansche 5 erforderliche Umformgrad bei höherfesten Stählen im Allgemeinen nicht gegeben ist.
Bei einem Frontalcrash werden hohe Kräfte in Längsrichtung des Motorlängsträgers 1 eingeleitet, die über die Anbindung in den Karosserieträger 2 abgeleitet werden. Dabei wirkt ein Großteil der eingeleiteten Kräfte direkt über die Stirnseite des Motorlängsträgers 1 auf den Karosserieträger 2 ein, sodass es zu Einkerbungen und Deformationen des Karosserieträgers 2 kommt. Die Verbindungsflansche 5 übertragen nur einen kleinen Teil der eingeleiteten Kräfte.
Bei der in 2 gezeigten erfindungsgemäßen Lösung dagegen weist der Motorlängsträger 1 keine abgestellten Verbindungsflansche 5 auf. Dafür ist zwischen dem Karosserieträger 2 und dem hinteren Ende des Motorlängsträgers 1 ein Adapter 6 zwischengeschaltet. Dieser Adapter 6 ist ein Blechumformteil, das einen Einschubflansch 7 und einen Kragen 8 aufweist. Mit dem Einschubflansch 7 ist der Adapter 6 formschlüssig in das hintere Ende des Motorlängsträgers 1 eingeschoben. Dabei liegt der Einschubflansch 7 flächig an den Blechschalen 3 des Motorlängsträgers 1 an und ist mit diesen punktverschweißt. Der Kragen 8 liegt flächig am Karosserieträger 2 an und ist mit diesem punktverschweißt. Der Übergang zwischen dem Einschubflansch 7 und dem Kragen 8 ist mit einem Radius abgerundet.
Der Adapter 6 weist eine deutlich höhere Wandstärke auf als die Verbindungsflansche 5. Zudem kann der Adapter 6 aus einem höherfesten Stahl bestehen. Wenn nun bei einem Frontalcrash hohe Kräfte vorne in den Motorlängsträger 1 eingeleitet werden, werden diese am hinteren Ende auf den Adapter 6 übertragen. Dieser liegt flächig mit dem gesamten Kragen 8 an dem Karosserieträger 2 an und ist so biegesteif, dass die eingeleiteten Kräfte auch gleichmäßig über die gesamte Anlagefläche auf diesen übertragen werden. Dadurch wird es zu einer geringeren einkerbenden Wirkung kommen.
Zudem kann auch der Motorlängsträger 2 aus einem höherfesten Stahl bestehen, da die Blechschalen 3 aufgrund der fehlenden Verbindungsflansche 5 einen deutlich geringeren Umformgrad aufweisen, sodass der der maximal mögliche Umformgrad höherfester Stähle ausreicht. Dadurch können die Blechschalen 3 geringere Blechdicken bei gleichbleibender Festigkeit aufweisen, sodass das Gewicht des Motorlängsträgers 2 geringer ist, als bei einem bekannten Motorlängsträger aus einem konventionellen Stahl. Der Adapter 6 ist aufgrund seiner Blechdicke und des höherfesten Stahls sehr steif. Entsprechend ist auch die Anbindung des Motorlängsträgers 2 über den Adapter 6 an den Karosserieträger 2, der an der Stirnwand anliegt, außerordentlich steif. Es gibt weniger funktionale Abstriche an der Anbindung, da der Adapter 6 ausschließlich dafür genau dimensioniert ist.

Claims

Kraftfahrzeug mit einem Motorlängsträger (1), der aus zwei Blechschalen (3) besteht, die in Schalenbauweise über einen unteren und einen oberen Flansch (4) miteinander verbunden sind und einen Hohlraum umschließen, wobei das hintere Ende des Motorlängsträgers (1) an der Stirnwand oder an einem Karosserieträger (2) im Bereich der Stirnwand endet, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem hinteren Ende des Motorlängsträgers (1) und der Stirnwand bzw. dem Karosserieträger (2) ein Adapter (6) angebracht ist, der als Blechumformteil einen Einschubflansch (7) und einen Kragen (8) aufweist, wobei der Adapter (6) mit dem Einschubflansch (7) formschlüssig in das hintere Ende des Motorlängsträgers (1) eingeschoben ist, und wobei der Einschubflansch (7) flächig an den Blechschalen (3) des Motorlängsträgers (1) anliegt und mit diesen punktverschweißt ist, während der Kragen (8) flächig am Karosserieträger (2) anliegt und mit diesem punktverschweißt ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang zwischen Flansch (7) und Kragen (8) mit einem Radius abgerundet ist.