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Die
Erfindung betrifft einen seitlichen Dachrahmen für ein Kraftfahrzeug.
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Die
Dachstruktur eines Fahrzeuges umfasst in der Regel einen vorderen
und einen hinteren Dachrahmen, sowie zwei seitliche Dachrahmen,
die sich jeweils von der A-Säule
des Fahrzeuges zu der C- oder D-Säule erstrecken. Ein solcher
Dachseitenholm ist beispielsweise in der
DE 198 57 565 02 beschrieben. Der
Dachrahmen seitlich wird hierbei durch eine über die Länge durchgehende Struktur gebildet
und besteht vorzugsweise aus einem Strangpressprofil. Durch die
Wahl eines Strangpressprofils kann die erforderliche Steifigkeit
des Dachrahmens gewährleistet
werden. Ein Nachteil einer solchen durchgehenden Struktur besteht
allerdings darin, dass die Steifigkeit des Dachrahmens, die realisiert
werden kann, durch das Erfordernis begrenzt ist, das Gewicht der
Karosserie gering zu halten. Eine große Wandstärke oder ein großer Durchmesser
des Strangpressprofils, der die Festigkeit erhöhen würde, scheidet daher aufgrund
der bei dieser Dimensionierung zu erwartenden Gewichtserhöhung aus.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Dachrahmen seitlich zu
schaffen, der einfach herzustellen ist, insbesondere in beanspruchten
Bereichen eine hohe Festigkeit aufweist und gleichzeitig ein relativ
geringes Gewicht besitzt.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch einen seitlichen Dachrahmen, der über dessen Länge aus
einem Vorderteil und einem Rückteil
zusammengesetzt ist. Der seitliche Dachrahmen wird im Folgenden
auch als Dachrahmen seitlich oder als Dachrahmen bezeichnet.
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Das
Vorderteil und das Rückteil
des Dachrahmens stellen in der Herstellung separate Bauteile dar
und werden erst bei der Montage des Dachrahmens miteinander verbunden.
Sowohl das Vorderteil als auch das Rückteil weisen zumindest einen
im eingebauten Zustand horizontal verlaufenden Längsbe reich auf. Diese Längsbereiche
liegen im montierten Zustand in der Längsrichtung des Fahrzeuges.
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Durch
eine Unterteilung des Dachrahmens seitlich in mindestens zwei Komponenten über dessen
Länge wird
es möglich
einzelnen Bereichen des Dachrahmens unterschiedliche Eigenschaften
zu verleihen, die der Funktion des jeweiligen Bereiches optimal
angepasst sein können.
So kann an Bereichen, in denen eine stärkere Belastung zu befürchten ist,
ein Material oder eine Form für
das Bauteil des Dachrahmens gewählt
werden, durch die das entsprechende Bauteil eine hohe Festigkeit,
insbesondere Biegefestigkeit, erhält.
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Vorzugsweise
weisen das Vorderteil und das Rückteil
unterschiedliche Querschnitte auf, bestehen aus unterschiedlichen
Materialien und/oder sind nach unterschiedlichen Herstellungsverfahren
hergestellt.
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Die
Unterteilung des Dachrahmens in einzelne Bauteile erlaubt eine separate
Herstellung der einzelnen Bauteile. Es ist somit möglich ein
Bauteil aus einem ersten Material beziehungsweise nach einem ersten
Herstellungsverfahren zu fertigen und das zweite Bauteil aus einem
anderen Material und/oder nach einem anderen Herstellungsverfahren
zu fertigen. Besonders bevorzugt wird das Vorderteil des Dachrahmens
so ausgelegt, dass dieses eine größere Biegesteifigkeit als das
Rückteil
aufweist. In Unfallsituationen, insbesondere beim Überrollen
des Fahrzeuges, erfährt
nämlich
der vordere Bereich des Daches eine größere Belastung, so dass dieser
vordere Bereich verstärkt
werden muss. Das Rückteil
kann hingegen unter Gewichtseinsparungsaspekten ausgelegt werden.
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Vorzugsweise
wird die Länge
des Vorderteils des Dachrahmens so gewählt, dass diese größer als der
Abstand der A-Säule
des Fahrzeuges zu der B-Säule des
Fahrzeuges ist. Hierdurch endet das Vorderteil des erfindungsgemäßen Dachrahmens
im montierten Zustand, von vorne aus betrachtet, in Längsrichtung
hinter der B-Säule.
Bei einer Belastung von oben auf das Dach kann eine Dacheindrückung somit
gering gehalten werden, da die B-Säule als
Lager für
den seitlichen Dachrahmen, insbesondere für das Vorderteil, dient.
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Zudem
weist eine Verbindungsstelle zwischen dem Vorderteil und dem Rückteil des
seitlichen Dachrahmens, in einem Abstand zu der B-Säule den Vorteil
auf, dass die Verbindungsstelle zwischen dem beiden Teilen des Dachrahmens
sowie die Verbindungsstelle zwischen dem Dachrahmen und der B-Säule räumlich voneinander
getrennt sind. Hierdurch können
ungünstige
Einflüsse
der Verbindungen aufeinander, wie beispielsweise Wärmeeinflüsse auf
eine Schweißnaht
beim Erzeugen einer zweiten Schweißnaht, vermieden werden. Schließlich bietet ein
Vorderteil des Dachrahmens, das sich über die B-Säule hinaus erstreckt auch Vorteile
bei einem Seitencrash. Bei Krafteinwirkung von der Seite auf die B-Säule kann
bei dieser Ausgestaltung des Dachrahmens die Kraft nämlich an
einem unverletzten, das heißt
einem durchgängigen,
Bereich des Dachrahmens in diesen eingeleitet werden.
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Besonders
bevorzugt ist in dem Vorderteil des Dachrahmens die A-Säule integriert.
Durch die Verwendung eines in Längsrichtung
einteiligen Bauteils für
den vorderen Teil des Dachrahmens und die Fahrzeugsäule, wird
die Gefahr der Dacheindrückung
weiter verringert. Eine Verbindungsstelle zwischen dem seitlichen
Dachrahmen und der A-Säule, die
bei Krafteinwirkung von oben auf das Dach zu einem Bruch führen könnte, ist
nicht vorhanden. Zudem wird durch die Integration der A-Säule in das Vorderteil
des Dachrahmens die Anzahl der Bauteile verringert und die Montage
der Karosserie erleichtert.
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Zusätzlich oder
alternativ können
die C-Säule
und/oder die D-Säule
des Fahrzeuges in dem Rückteil
des Dachrahmens integriert sein. Diese Zusammenfassung mindestens
zweier Bauteile bringt erneut eine Vereinfachung der Montage mit
sich und erhöht
die Sicherheit, da auch zwischen dem Rückteil und der C-Säule und/oder
D-Säule
keine Verbindungsstelle vorhanden ist, die bei einer Krafteinwirkung
versagen könnte.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform besteht
das Vorderteil des seitlichen Dachrahmens aus einem Strangpressprofil.
Strangpressprofile besitzen in der Regel eine wesentlich größere Steifigkeit
als Blechschalenstrukturen. Insbesondere gegen Druckbelastungen
des Dachrahmens, die beispielsweise beim Überrollen des Fahrzeuges auftreten, weist
ein Strangpressprofil eine größere Festigkeit auf.
Die Festigkeit des Strangpressprofils wird insbesondere durch die
Wandstärken,
die beim Strangpressen erzeugt werden können, gewährleistet. Selbst bei geringem
Durchmesser können
Strangpressprofile eine größere Festigkeit
als eine entsprechende Blechstruktur aufweisen. Wird nur das Vorderteil
des Dachrahmens aus einem Strangpressprofil gebildet ist, kann das
Gewicht des Dachrahmens insgesamt gering gehalten werden. Das Rückteil des Dachrahmens
ist hingegen vorzugsweise aus einem Blechprofil gebildet. Dieser
Bereich ist beim Überrollen
eines Fahrzeuges in der Regel nicht unmittelbar beziehungsweise
nur mit geringeren Kräften
belastet, so dass die Steifigkeit einer Blechstruktur für diesen
Bereich ausreichend ist. Auf diese Weise kann das Gewicht minimal
gehalten werden.
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Als
Halbzeug für
das Vorderteil des Dachrahmens wird vorzugsweise ein Hohlstrangpressprofil verwendet.
Das Strangpressprofil kann mit anderen Halbzeugen kombiniert sein,
das heißt
das Vorderteil kann aus mindestens zwei Teilen bestehen. Beispielsweise
können
Bleche mit dem Strangpressprofil verbunden werden. Hierdurch können auch
bei einem einfachen Querschnitt des Strangpressprofils Geometrien
an dem Vorderteil geschaffen werden, die für die Funktionen des Dachrahmens
und oder der A-Säule
notwendig oder vorteilhaft sind. So können beispielsweise Befestigungsbereiche
zur Befestigung mit dem Türflansch,
eine Auflagefläche
für die Windschutzscheibe
und Befestigungsbereiche für den
Dachrahmen vorne geschaffen werden. Die Anforderungen hinsichtlich
der Stabilität
beziehungsweise der Festigkeit an diesem Bereich sind im Vergleich
zu dem Gesamtbauteil geringer. Daher sind die mechanischen Eigenschaften,
die durch eine Blechanordnung erhalten werden können, für diese Bereiche ausreichend.
Das Strangpressprofil kann aber auch mit anderen Formteilen, Gussteilen
oder weiteren Strangpressprofilen kombiniert sein.
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Das
Rückteil
des seitlichen Dachrahmens ist vorzugsweise aus einem Blechprofil
gefertigt. Gemäß einer
Ausführungsform
besteht das Rückteil
aus mindestens zwei Teilen. Das Blechprofil kann eine Blechsschalenstruktur
sein, die aus mehreren Blechteilen besteht. So kann das Rückteil beispielsweise aus
einer oberen und einer unteren Blechschale bestehen, die über Verbindungsflansche
aneinander befestigt sind. Auch bei dem Rückteil ist eine Kombination
der Blechstruktur mit weiteren Halbzeugen möglich. So können mit der Blechstruktur
Gussteile, Formteile und/oder Strangpressprofile kombiniert werden.
Die weiteren Halbzeuge erstrecken sich hierbei vorzugsweise nur über einen
Teil der Länge des
Rückteils,
beziehungsweise sind nur in einem Teil der Länge des Rückteils eingebracht. Beispielsweise
können
in Rückteilen,
in denen die C-Säule und/oder
die D-Säule
integriert sind, diese Säulenbereiche
zusätzlich
zu der Blechstruktur durch Strangpressprofile verstärkt sein.
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In
dem erfindungsgemäßen Dachrahmen überlappen
vorzugsweise das rückwärtige Ende
des Vorderteils und das vordere Ende des Rückteils. Hierdurch wird die
Kontaktfläche
zwischen den beiden Bauteilen vergrößert. In diesem Überlappbereich können die
Bauteile miteinander verbunden werden, wobei die Verbindung aufgrund
der großen
Kontaktfläche,
gegenüber
beispielsweise einem Stumpfstoß, verbessert
ist. Durch die Vergrößerung der
Kontakt- und Befestigungsfläche
wird weiterhin der Vorteil erzielt, dass bei einer Krafteinleitung
in das Dach von oben Spannungsspitzen an dem Überlappbereich nicht auftreten.
In dem Überlappbereich
können
die Teile verschweißt,
verlötet
oder auf andere Weise, beispielsweise über Formschluss, miteinander
verbunden sein. Gegenüber
einer Verbindung mittels Kopplungselementen weist die Überlappung
der beiden Teile zum einen den Vorteil verringerter Teilezahl und
zum anderen erhöhter
Stabilität
und einfacherer Montage auf.
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Als
Material für
die Teile des erfindungsgemäßen Dachrahmens
können
Aluminium, Magnesium, Stahl und/oder Verbundwerkstoffe aus diesen Materialien
verwendet werden.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen
genauer erläutert.
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Es
zeigen:
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1:
eine schematische Seitenansicht eines Teils der Karosserie eines
Kraftfahrzeuges;
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2:
eine schematische Schnittansicht durch den Dachrahmen in 1 entlang
der Schnittlinie A-A; und
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3:
eine schematische Schnittansicht durch den Dachrahmen in 1 entlang
der Schnittlinie B-B.
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In
der 1 ist die Seitenansicht eines Teils der Karosserie 2 eines
Fahrzeuges schematisch dargestellt. In dieser Ansicht sind die A-Säule 111,
die B-Säule 21,
die C-Säule 121,
die D-Säule 122 sowie die
Bodengruppe 22 der Karosserie 2 zu erkennen. Der
Dachbereich wird an den Seiten durch den erfindungsgemäßen Dachrahmen
seitlich 1 gebildet. Dieser besteht aus einem Vorderteil 11 und
einem Rückteil 12.
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Das
Vorderteil 11 umfasst in der dargestellten Ausführungsform
die A-Säule 111 und
beginnt somit an der Vorderseite in der Höhe des Windlaufes unterhalb
der Windschutzscheibe (nicht dargestellt). Im horizontalen Bereich,
das heißt
dem eigentlichen Dachbereich, erstreckt sich das Vorderteil 11 des Dachrahmens 1 von
dem oberen Ende der A-Säule 111 in
Längsrichtung
bis über
die B-Säule 21 der
Karosserie 2 hinaus. Der Bereich der A-Säule 111 und der
horizontale Bereich des Vorderteils 11 sind in Längsrichtung
einteilig ausgestaltet. Das Vorderteil 11 des Dachrahmens 1 ist
an dessen Unterseite mit der B-Säule
verbunden. Für
diese Verbindung können
herkömmliche
Verbindungstechniken, wie beispielsweise Schweißen, verwendet werden.
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Der
hintere Teil des Dachrahmens 1 wird durch das Rückteil 12 gebildet.
Dieses Rückteil 12 umfasst
in der dargestellten Ausführungsform
einen horizontalen Bereich, das heißt den eigentlichen Dachbereich.
Weiterhin sind in das Rückteil 12 auch die
C-Säule 121 und
die D-Säule 122 integriert,
das heißt
mit dem horizontalen Dachbereich einteilig ausgestaltet. Das vordere
Ende des Rückteils 12 und das
rückwärtige Ende
des Vorderteils 11 überlappen. Dieser
Bereich 13 liegt von der B-Säule aus nach hinten versetzt.
In dem Überlappbereich 13 ist
je nach dem Querschnitt der beiden Teile (vorne/hinten) 11, 12 des
Dachrahmens 1 entweder das Rückteil 12 in das Vorderteil 11 oder
das Vorderteil 11 in das Rückteil 12 aufgenommen.
Es ist erfindungsgemäß aber auch
möglich,
dass eines der beiden Teile 11, 12 an seinem Endbereich
eine Aufweitung aufweist, um mit dem anderen Teil 11, 12 verbunden
werden zu können.
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Das
Vorderteil 11 besteht im Wesentlichen aus einem Strangpressprofil.
Hierdurch erhält
der Bereich der Karosserie 2 vor der B-Säule 21 eine hohe
Steifigkeit, insbesondere eine hohe Biegesteifigkeit. Wirkt auf
diesen Bereich, beispielsweise beim Überschlagen des Kraftfahrzeuges,
eine Kraft, die in Figur mit dem Pfeil F angedeutet ist, ein, so
wird das Vorderteil 11 dieser Kraft durch die inhärente Steifigkeit
durch das verwendete Halbzeug und die Integration der A-Säule, sowie
durch das Aufliegen auf der B-Säule
weitestgehend ohne Umformung standhalten können.
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In
der 2 ist eine Schnittansicht der A-Säule 111 gezeigt,
die einen integralen Bestandteil des Vorderteils 11 des
Dachrahmens 1 bildet. Die A-Säule 111 besteht
hierbei im Wesentlichen aus einem Strangpressprofil 112.
In der Zeichnung ist der Querschnitt des Profils 112 schematisch
als Rundprofil gezeigt. Es ist aber im Rahmen der Erfindung möglich ein
Profil mit einem anderen Querschnitt zu verwenden. Bevorzugt wird
das Strangpressprofil ein Hohlprofil darstellen, wobei dieses gegebenenfalls auch
mehrere Kammern aufweisen kann.
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Das
Strangpressprofil 112 ist in der dargestellten Ausführungsform
von zwei Blechteilen 113, 114 umgeben, wobei das
eine das Strangpressprofil 112 von oben und das andere
das Strangpressprofil 112 von unten umgreift. Die beiden
Blechteile 113, 114 erstrecken sich seitlich über das
Strangpressprofil 112 hinaus und bilden so einen Flansch,
der beispielsweise für
die Befestigung des Dachrahmens, als Auflager für die Windschutzscheibe oder
zur Verbindung mit weiteren Bestandteilen, wie zum Beispiel dem
Türflansch,
dienen kann. Das Vorderteil kann auch zusätzlich zu dem gezeigten Flansch
einen oder mehrere weitere Flansche aufweisen, die aus den Blechteilen
gebildet werden. Die Stabilität
des Vorderteils 11 wird durch das Strangpressprofil 112 gewährleistet,
wohingegen die Blechteile 113, 114 nur vorgesehen
sind, um in dem Vorderteil 11 die genannten weiteren Funktionen
realisieren zu können. Der
Querschnitt des Vorderteils 11 kann über dessen gesamte Länge, das
heißt über den
Bereich der A-Säule 111 und
den horizontalen Bereich gleich bleiben. Hierdurch wird die Herstellung
vereinfacht. Es ist aber auch möglich,
dass sich der Querschnitt des Vorderteils 11 über dessen
Länge ändert.
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Ein
möglicher
Querschnitt des Rückteils 12 des
Dachrahmens 1 ist schematisch in 3 gezeigt.
Hierbei ist das Rückteil 12 aus
zwei Blechschalen 123, 124 gebildet. Es ist aber
auch möglich
beispielsweise ein Blechteil mit einem offenen Strangpressprofil
zu verbinden. Im Bereich der C-Säule und/oder
der D-Säule
kann zum Beispiel ein Strangpressprofil vorgesehen sein. Dieses
kann im Vergleich zu dem Strangpressprofil 112 des Vorderteils 11 eine
geringere Wandstärke
aufweisen, um das Gewicht des Rückteils 12 zu
begrenzen. Auch der Querschnitt des Rückteils 12 kann über dessen
ge samte Länge,
das heißt über den
Bereich der Säule 121, 122 und
den horizontalen Bereich gleich bleiben. Es ist aber auch möglich, dass
sich der Querschnitt des Rückteils 11 über dessen
Länge ändert.
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Die
beiden Teile 11, 12 des Dachrahmens 1 werden
vorzugsweise vor der Montage des Dachrahmens 1 an der Bodengruppe
miteinander verbunden.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt.
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Insbesondere
können
das Strangpressprofil und die Blechteile andere als die dargestellten
Querschnitte aufweisen. So können
an dem Strangpressprofil, das im Wesentlichen das Vorderteil bildet
bereits Flansche vorgesehen sein, wodurch die Notwendigkeit zusätzlicher
Blechteile entfällt.
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Weiterhin
ist es auch möglich
den Überlappbereich
durch ein Kopplungselement zu realisieren. Hierbei kann das Kopplungselement
auf der einen Seite das rückwärtige Ende
des Vorderteils und auf der anderen Seite das vordere Ende des Rückteils aufnehmen
und diese beiden Teile so miteinander verbinden. An dem Kopplungselement
können
das Vorder- und Rückteil
beispielsweise durch Schweißen
befestigt werden. Als Kopplungselement kann ein Hohlprofil, beispielsweise
ein Strangpressprofil dienen.
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Mit
der vorliegenden Erfindung wird die Möglichkeit geschaffen auf einfache
Weise den Dachrahmenbereich vor der B-Säule besonders steif auszugestalten,
wodurch eine Dacheindrückung
bei einem eventuellen Überschlag
des Fahrzeuges möglichst gering
gehalten wird. Durch die erfindungsgemäße Konstruktion des Dachrahmens
wird eine Erhöhung der
Steifigkeit im vorderen Bereich bei geringem Gewicht und einfacher
sowie kostengünstiger
Herstellung ermöglicht.
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- 1
- Dachrahmen
seitlich
- 11
- Vorderteil
Dachrahmen
- 111
- A-Säule
- 112
- Strangpressprofil
- 113
- Blechunterteil
- 114
- Blechoberteil
- 12
- Rückteil Dachrahmen
- 121
- C-Säule
- 122
- D-Säule
- 123
- Unterschale
- 124
- Oberschale
- 13
- Überlappbereich
- 2
- Karosserie
- 21
- B-Säule
- 22
- Bodengruppe