DE10113539A1

DE10113539A1 - Dachseitenrahmen einer Kraftfahrzeugkarosserie

Info

Publication number: DE10113539A1
Application number: DE2001113539
Authority: DE
Inventors: Rainer Dietrich; Pira Santo Li
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2001-03-20
Filing date: 2001-03-20
Publication date: 2002-10-10
Also published as: GB2373486B; GB0206601D0; GB2373486A

Abstract

Es sind sogenannte Space-frame-Karosserien bekannt, deren tragende Struktur, inklusive einem Dachseitenrahmen, von einem Fachwerk aus Stäben gebildet wird. Diese Stäbe können auch aus Strangpressprofilen gebildet werden. Der erfindungsgemäße Dachseitenrahmen einer Kraftfahrzeugkarosserie soll eine möglichst hohe Steifigkeit aufweisen. DOLLAR A Dazu besteht ein Dachseitenrahmen (5, 6) einer Kraftfahrzeugkarosserie aus zwei Trägern (7, 8) aus gebogenen Strangpressprofilen, die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Die beiden Träger (7, 8) sind zumindest über einen Teil ihrer Längserstreckung mit ihre Profilen ineinander gesteckt und miteinander verbunden. Die Verbindung (13) kann beispielsweise geschweißt, getoxt, geklebt oder geschraubt sein und erfolgt erst, nachdem die beiden Träger (7, 8) ineinander gesteckt sind. Dadurch können Fertigungstoleranzen der einzelnen Träger (7, 8) bei der Montage so ausgeglichen werden, dass der komplette Dachseitenrahmen (5, 6) keine erheblichen Toleranzen mehr aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dachseitenrahmen einer Kraftfahrzeugkarosserie nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Herstellverfahren für eine Kraftfahrzeugkarosserie nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.

Es sind sogenannte Space-frame-Karosserien bekannt, deren tragende Struktur, inklusive einem Dachseitenrahmen, von einem Fachwerk aus Stäben gebildet wird. Diese Stäbe können auch aus Strangpressprofilen gebildet werden. Space-frame- Karosserien weisen meist eine sehr hohe Steifigkeit bei einem relativ geringen Gewicht auf.

So ist in der EP 0 749 892 B1 eine tragende Struktur eines Motorfahrzeuges mit einem Dachseitenrahmen beschrieben, der durch extrudierte Profilelemente gebildet wird, und der mit verbindenden Knotenelementen verschweißt ist, welche durch Gießen gefertigt sind.

Auch in der DE 33 46 986 A1 ist ein Dachseitenrahmen offenbart, der aus einem geraden Abschnitt eines endlos hergestellten Strangpressprofils aus Leichtmetall besteht. Die verbindenden Knotenelemente bestehen gleichfalls aus Leichtmetall und nehmen den Dachseitenrahmen an seinen Enden formschlüssig auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Dachseitenrahmen einer Kraftfahrzeug karosserie zu schaffen, der eine möglichst hohe Steifigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Patent anspruch 8 gibt ein Verfahren zur Herstellung einer Kraftfahrzeugkarosserie, insbesondere unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Dachseitenrahmens, an.

Ein Dachseitenrahmen einer Kraftfahrzeugkarosserie besteht aus einem Träger aus einem gebogenen Strangpressprofil. Kerngedanke der Erfindung ist es, dass dieser erste Träger durch einen zweiten Träger aus einem gebogenen Strangpressprofil verstärkt ist, der im wesentlichen parallel zum ersten Träger verläuft. Der erste und der zweite Träger sind zumindest über einen Teil ihrer Längserstreckung mit ihren Profilen ineinander gesteckt und miteinander verbunden. Die Verbindung kann beispielsweise geschweißt, getoxt, geklebt oder geschraubt sein und erfolgt erst, nachdem die beiden Träger ineinander gesteckt sind. Dadurch können Fertigungstoleranzen der einzelnen Träger bei der Montage so ausgeglichen werden, dass der komplette Dachseitenrahmen keine erheblichen Toleranzen mehr aufweist.

Zur Produktion eines solchen Dachseitenrahmens sind normale Strangpress- und Biegewerkzeuge vollkommen ausreichend. Dies spart die hohen Anschaffungs kosten eines Blechumformwerkzeugs, das für konventionelle Dachseitenrahmen aus Blech erforderlich ist. Für die Strangpressprofile gibt es kaum Einschränkungen in der Gestaltung des Querschnitts. Dadurch lassen sich auf einfache Weise Dachseitenrahmen herstellen, die eine hohe Strukturfestigkeit besitzen.

Vorteilhafterweise sind die beiden Träger nach hinten hin weniger tief ineinander gesteckt als im vorderen Bereich. Dadurch nimmt entsprechend dem Bauraum, der im hinteren Bereich des Dachseitenrahmens meist größer als im vorderen Bereich ist, die Querschnittsfläche des kompletten Dachseitenrahmens zu. Mit einer größeren Querschnittsfläche ist zugleich ein größeres Biege- und Torsionswiderstandmoment verbunden. Diese über die Länge veränderliche Querschnittsfläche des Dachseitenrahmens ist nur durch den Aufbau aus zwei Trägern sinnvoll möglich.

Die Träger müssen in ihrer Wölbung der Form des Daches und der A- und C-Säule angepasst werden. Dazu werden die Strangpressprofile gebogen. Besonders prozesssicher und damit mit geringen Toleranzen können solche Strangpressprofile gebogen werden, deren Biegung nur zweidimensional ist. Daher ist mindestens einer der beiden Träger nur in einer Ebene gebogen. Dies vereinfacht den Herstellprozess und senkt die Produktionskosten.

Die Steifigkeit des Dachseitenrahmens kann günstigerweise bei Bedarf noch erhöht werden durch zusätzlich angebrachte Rippen, Sicken oder Stege an den Trägern. Diese Rippen, Sicken oder Stege können zusammen mir den Trägern gleich einteilig extrudiert werden oder aber nachträglich erst angebracht werden.

Im heutigen Automobilbau spielt eine leichte Fahrzeugkarosserie zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und zur Steigerung der Fahrdynamik eine große Rolle. Einen Beitrag zum Leichtbau leistet dabei der Einsatz von Leichtmetallen anstelle von Stahlwerkstoffen. Daher sind die Träger idealerweise aus Leichtmetall, wie beispielsweise Aluminium.

Die Verbindung zwischen Dachseitenrahmen und der A- oder C-Säule erfolgt vorteilhafterweise durch ein Verbindungsteil. In einer besonders geeigneten Ausführung lässt das Verbindungsteil bei der Montage des Dachseitenrahmens einen Toleranzausgleich in Längsrichtung des Dachseitenrahmens zu, bevor die beiden Teile beispielsweise durch Schweißen fest miteinander verbunden werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.

In der Zeichnung ist ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im folgenden näher beschrieben wird. Es zeigen in schematischer Darstellungs weise:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Fahrzeugdach mit erfindungsgemäßem Dach seitenrahmen,

Fig. 2 eine Seitenansicht des in Fig. 1 dargestellten Dachseitenrahmens,

Fig. 3 einen Schnitt durch den Dachseitenrahmen von Fig. 2 entlang der Schnittlinie A-A,

Fig. 4 einen Schnitt durch den Dachseitenrahmen von Fig. 2 entlang der Schnittlinie B-B und

Fig. 5 ein Verbindungsteil zwischen dem Dachseitenrahmen von Fig. 2 und einer A-Säule.

Fig. 1 zeigt ein Fahrzeugdach 1 eines Personenkraftwagens von oben. Dieses Fahrzeugdach 1 wird in Fahrtrichtung gesehen an der Vorderkante von einem oberen Windlauf 3, an der Hinterkante von einem oberen Heckfensterrahmen 4 und dazwischen von zwei Dachspriegeln 2 getragen. Der obere Windlauf 3, der obere Heckfensterrahmen 4 und die beiden Dachspriegel 2 verlaufen quer zur Fahrtrichtung zwischen einem linken und einem rechten Dachseitenrahmen 5 und 6, die das Fahrzeugdach 1 seitlich begrenzen. Die beiden Dachseitenrahmen 5 und 6 bilden die tragende Struktur und erstrecken sich von einer nicht dargestellten A- Säule bis zu einer ebenfalls nicht gezeigten C-Säule einer Karosserie des Personenkraftwagens. Die in diesem Ausführungsbeispiel beschriebene A- und C- Säule erstrecken sich jeweils von einer Bodenbaugruppe nach oben bis nur in etwa zur Türlinie. Die Dachseitenrahmen 5 und 6 erstrecken sich somit seitlich auch über die Bereiche der Front- und Heckscheibe.

In Fig. 2 ist der linke Dachseitenrahmen 5 in einer Seitenansicht dargestellt. Er besteht aus zwei etwa gleich langen, im wesentlichen parallelen Trägern 7 und 8 aus Aluminium. Die beiden Träger 7 und 8 sind zweidimensional gebogene Strangpressprofile, deren Querschnitte so gestaltet sind, dass sie über ihre Länge ineinandergesteckt und miteinander verschweißt werden können. Dazu weist der erste Träger 7 ein rechteckiges Hohlprofil auf, das innen durch einen senkrechten Steg 14 verstärkt ist. Der zweite Träger 8 dagegen hat ein U-förmiges Profil, das mit einer Spielpassung über den rechteckigen ersten Trägers 7 passt.

Die beiden Träger 7 und 8 sind im vorderen Bereich, wie es im Schnitt A-A in Fig. 3 gezeigt ist, weiter ineinander gesteckt, als im hinteren Bereich, wie es im Schnitt B -B in Fig. 4 gezeigt ist. Dies entspricht dem zur Verfügung stehenden Bauraum, der im vorderen Teil des Dachseitenrahmens 5 normalerweise kleiner als im hinteren Bereich des Dachseitenrahmens 5 ist. Die Steifigkeit des Dachseitenrahmens 5 nimmt deutlich mit dem nach hinten größer werdenden Bauraum zu. Die beiden Träger 7 und 8 sind über ihre ganze Länge auf beiden Seiten mit je einer Schweißnaht 13 miteinander verbunden.

In Fig. 5 ist räumlich die Anbindung des in Fig. 2 gezeigten Dachseitenrahmens 5 an die A-Säule 10 mit einem Verbindungsteil 9 dargestellt. Das von der Seite aus gesehen im wesentlichen dreieckige Verbindungsteil 9 besteht aus einem befrästen Strangpressprofil mit einem H-förmigen Querschnitt. Die obere Hälfte des H- förmigen Querschnitts bildet eine formschlüssige Aufnahme für den Dachseitenrahmen 5 in Querrichtung, der parallel zur Ankathede 12 des Verbindungsteils 9 verläuft. Die untere Hälfte wurde schräg befräst, so dass die dreieckige Form des Verbindungsteils 9 entstand. Mit der Hypothenuse 11 liegt es auf der A-Säule 10 auf.

Bei der Montage wird das Verbindungsteil 9 auf den Dachseitenrahmen 5 in Längsrichtung aufgeschoben und auf die A-Säule 10 aufgelegt. Durch ein Verschieben des Verbindungsteils 9 auf der A-Säule 10 in der Auflageebene können noch Toleranzen ausgeglichen werden. Auch Längentoleranzen des Dachseitenrahmens 5 können in der durch das Verbindungsteil 9 gebildeten Aufnahme noch ausgeglichen werden. Erst wenn das Verbindungsteil 9 optimal zur A-Säule 10 und zum Dachseitenrahmen 5 ausgerichtet ist, wird das Verbindungsteil 9 mit der A- Säule 10 und mit dem Dachseitenrahmen 5 verschweißt.

Claims

1. Dachseitenrahmen einer Kraftfahrzeugkarosserie aus einem Träger aus einem gebogenen Strangpressprofil, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (7) durch einen zweiten Träger (8) aus einem gebogenen Strangpressprofil verstärkt ist, der im wesentlichen parallel zum Träger (7) verläuft, wobei die beiden Träger (7, 8) zumindest über einen Teil ihrer Längserstreckung mit ihren Profilen ineinander gesteckt und miteinander verbunden sind.

2. Dachseitenrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Träger (7, 8) im hinteren Bereich des Dachseitenrahmens (5, 6) weniger tief ineinander gesteckt sind als im vorderen Bereich, sodass die Querschnittsfläche des Dachseitenrahmens (5, 6) nach hinten zunimmt.

3. Dachseitenrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der beiden Träger (7, 8) nur in einer Ebene gebogen ist.

4. Dachseitenrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dachseitenrahmen (5, 6) zusätzlich noch mit Rippen und/oder Sicken und/oder Stege (14) verstärkt ist.

5. Dachseitenrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Träger (7, 8) aus einem im wesentlichen U-förmigen Strangpressprofil besteht.

6. Dachseitenrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Träger (7, 8) aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium, bestehen.

7. Dachseitenrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungsteil (9) den Dachseitenrahmen (5, 6) mit einer Säule (10) einer Fahrzeugkarosserie verbindet.

8. Verfahren zur Herstellung einer Kraftfahrzeugkarosserie mit einem Dachseitenrahmen, insbesondere nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Schritte nacheinander durchgeführt werden:

- Ausrichten des Dachseitenrahmens (5, 6) zu einer Säule (10) einer Kraftfahrzeugkarosserie und Einlegen eines Verbindungsteils (9) zwischen Dachseitenrahmen (5, 6) und der Säule (10),
- Ausrichten des Verbindungsteils (9) zum Dachseitenrahmen (5, 6) und zur Säule (10),
- Verschweißen des Verbindungsteils (9) mit dem Dachseitenrahmen (5, 6) und mit der Säule (10).

9. Verfahren zur Herstellung einer Kraftfahrzeugkarosserie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsteil (9) in der Seitenansicht im wesentlichen ein Dreieck darstellt, das mit einer Seite (11) auf der Säule (10) aufliegt und auf einer anderen Seite (12) eine Aufnahme für den Dachseitenrahmen (5, 6) bildet.