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Die
Erfindung betrifft eine Seitenwandbaugruppe für eine Kraftfahrzeugkarosserie
eines insbesondere Personenkraftfahrzeuges mit jeweils in Längsrichtung
einer vorderen und hinteren Seitentüröffnung nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Eine
solche Seitenwandbaugruppe ist beispielsweise aus
DE 195 31 874 C1 bekannt.
Bei dieser Seitenwandbaugruppe liegt eine Fügefolge vor, nach der in einem
ersten Schritt das innere Strukturteil mit der Karosserieboden-Plattform
verbunden wird, in einem zweiten Schritt die Verbindung des äußeren Strukturteiles
gegenüber
dem bereits an der Plattform befestigten inneren Strukturteil erfolgt
und in einem abschließenden,
dritten Fügeschritt
die Beplankung auf die zuvor befestigten, inneren und äußeren Strukturteile
aufgebracht wird.
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Aus
DE 102 47 045 A1 ist
eine Seitenwandbaugruppe einer Kraftfahrzeugkarosserie bekannt, bei
der im Dachseitenholmenbereich und zwar insbesondere im Bereich
der A-Säule über die
Höhe der Windschutzscheibe
verlaufend eine Verstärkung durch
ein Hohlprofil vorgesehen ist. Dieses Hohlprofil ist als ein rohrförmiges Verstärkungsprofil
ausgebildet, das durch Hydroforming erzeugt werden kann. Durch dieses
Verstärkungsteil soll
eine ausreichende Steifigkeit des A-Säulenoberteils und des Dachseitenholmes
und insbesondere eine Biegesteifigkeit des A-Säulenoberteils und des Dachseitenholms
gewährleistet
sein. Dieses rohrförmige
Verstärkungsteil stellt
ein Einsatzteil dar, das zwischen einem inneren Seitenwandstrukturteil
und der äußeren Beplankung vorgesehen
ist und zwar mit einer festen Verbindung gegenüber dem inneren Strukturteil.
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Die
Erfindung beschäftigt
sich bei einer gattungsgemäßen Seitenwandbaugruppe
einer Kraftfahrzeugkarosserie mit einem Problemkomplex, der einerseits
gerichtet ist auf die Ausbildung einer im Windschutzscheibenbereich
möglichst
schmalen und dennoch stabilen A-Säule, durch die eine möglichst geringe
Beeinträchtigung
des Sichtfeldes im vorderen Bereich der Fahrzeugfenster bewirkt
wird und andererseits auf eine möglichst
rationelle Herstellbarkeit einer festigkeitsmäßig in allen aufprallkritischen Bereichen
optimal ausgebildeten Fahrzeugseitenwand.
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Gelöst wird
dieser Problemkomplex in erster Linie bereits alternativ durch eine
Ausbildung einer gattungsgemäßen Seitenwandbaugruppe
nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder 2.
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Die
Erfindung beruht bei allen alternativen Ausführungen auf dem allgemeinen
Gedanken, insbesondere den im Bereich der Höhe der Windschutzscheibe liegenden
Bereich der A-Säule
durch ein hochfestes Hohlprofilbauteil auszubilden, wobei dieses
Hohlprofilteil das einzige Tragstrukturteil in diesem Bereich darstellen
soll, das lediglich nach außen von
der Seitenwandbeplankung umfasst wird. Dabei soll die Verbindung
mit der Außenwandbeplanung eine
zusätzliche
Stabilität
bilden können.
Ein weiterer, wesentlicher Bestandteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht
darin, möglichst
viele Bestandteile der Sei tenwandbaugruppe noch vor einer Befestigung
an der Karosserieboden-Plattform zu Anbaumodulen vorzufertigen,
deren Befestigung an der Plattform dann gemeinsam in Form des vorgefertigten
Moduls erfolgen kann. Ein solches erfindungsgemäßes Fügekonzept für die einzelnen Bauteile der Seitenwandbaugruppe
ermöglicht
eine rationelle Herstellung, da es grundsätzlich einfacher ist, Bauteile
noch vor einer Verbindung mit der Karosserieboden-Plattform getrennt
von der Plattform herzustellen als bei einem Fügen bereits an der Plattform
selbst. So trägt
ein Fügen
von Bauteilen noch außerhalb
der Plattform günstig
zu spannungsfrei herstellbaren Baugruppen mit hoher Fertigungsgenauigkeit
in äußerst günstiger
Weise bei.
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Der
einzige grundsätzliche
Unterschied der beiden alternativen Ausführungen nach den Ansprüchen 1,
2 und 3 besteht darin, dass ein innerer Bereich des hinteren Radeinbau-Gesamtbereiches bei der
Ausführung
nach Anspruch 2 und 3 von dem bereits in einem ersten Fügeschritt
mit der Plattform verbundenen inneren Strukturteil gebildet wird,
während
dieser Radeinbaubereich bei der Ausführung nach Anspruch 1 Bestandteil
des Außenwandmoduls ist.
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Vorteilhafte
und zweckmäßige Ausgestaltungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Nach
dem, bei den alternativen Ausführungsformen
gemeinsamen, erfindungsgemäßen Fügekonzept
aufgebaute Seitenwandbaugruppen einer Kraftfahrzeugkarosserie ermöglichen
insbesondere bei einer Verbindung der einzelnen Bauteile durch Schweißen in nahezu
sämtlichen
Bereichen ein zweiseitiges Punktschweißen. Lediglich die Verbindung zwischen
dem zweiten äußeren Strukturteil
in der Form eines Hohlprofiles mit den an diesen angebundenen Bauteilen
erfordert die Erzeugung einer Schweiß verbindung von lediglich einer
Bauteilseite aus, das heißt
lediglich in diesen Anbindungsbereichen ist keine zweiseitig erzeugbare
Punktschweißung
möglich.
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Vorteilhafte,
nachstehend erläuterte
Ausführungsbeispiele
sind in der Zeichnung dargestellt.
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In
dieser zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer mit einer Karosserieboden-Plattform
verbundenen Karosserie-Seitenwandbaugruppe
mit angedeuteten Dachquerholmen, (gemeinsame, schematische Darstellung
für beide
alternative Ausführungsformen nach
den Ansprüchen
1 und 2),
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2 die
Verbindung des inneren Strukturteiles der Seitenwandbaugruppe mit
der Plattform in perspektivischer Darstellung (Teil b) und in einer
Explosionsdarstellung vor dem Fügen
des inneren Strukturteiles an die Plattform (Teil a), (Ausführung nach
Anspruch 1),
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3 eine
perspektivische Seitenansicht desjenigen Teils der Seitenwandbaugruppe,
der sich zusammensetzt aus einerseits verschiedenen, äußeren Strukturteilen
sowie der Seitenwandbeplankung in der Form eines vorgefertigten
Anbaumoduls (Teil a) und eine Explosionsdarstellung der zu dem vorgefertigten
Anbaumodul führenden
Fügeschritte
in zwei aufeinanderfolgenden Fügezuständen (Teile
b, c), (Ausführung
nach Anspruch 1),
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4 eine
Darstellung der Seitenwandbaugruppe entsprechend 1 (Teil
a) sowie eine Explosionsdarstellung zur Demonstration des Fügens des Seitenwand-Anbaumoduls nach 3a an die mit dem inneren Strukturteil
bereits verbundene Plattform gemäß der Darstellung
in 2 (Teil b), (Ausführung nach Anspruch 1),
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5 einen
Schnitt durch die A-Säule
nach Linie V-V in 1 (für beide alternativen Ausführungen),
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6 einen
Schnitt durch den Dachseitenholm nach Linie VI-VI in 1 (für beide
alternativen Ausführungsformen),
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7 einen
Schnitt durch die Seitenwandbaugruppe nach Linie VII-VII in 1 (für Ausführung nach
Anspruch 1),
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8 eine
zweite Ausführungsform
in einer Darstellung nach 2,
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9 eine
zweite Ausführungsform
in einer Darstellung nach 3,
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10 eine
zweite Ausführungsform
in einer Darstellung nach 4,
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11 eine
dritte Ausführungsform,
nämlich die
Verbindung des inneren Strukturteiles der Seitenwandbaugruppe mit
der Plattform in perspektivischer Darstellung (Teil b) und in einer
Explosionsdarstellung vor dem Fügen
des inneren Strukturteiles an die Plattform (Teil a), (Ausführung nach
Anspruch 3),
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12 bei
der dritten Ausführungsform
die Verbindung des Strukturteils/Verstärkung mit dem inneren Strukturteil
der Seitenwandbaugruppe in perspektivischer Darstellung,
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13 die
dritte Ausführungsform
in einer Darstellung nach 3,
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14 die
dritte Ausführungsform
in einer Darstellung nach 4.
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Ausführungsform nach Anspruch 1
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Eine
in 1 dargestellte, mit einer Kraftfahrzeugboden-Plattform 1 und
einem Dachrahmen 2 verbundene Seitenwandbaugruppe 3 eines
Personenkraftfahrzeuges ist wie folgt aufgebaut und gefügt.
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In
einem ersten Fügeschritt
wird ein inneres Strukturteil 4, das den Schwellerbereich 5 sowie
den unterhalb einer Windschutzscheibe 18 des Fahrzeuges
liegenden Bereich 6 der A-Säule
umfasst, fest mit der Plattform 1 verschweißt und zwar
durch Punktschweißen
(2a, b).
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An
diese Baueinheit wird in einem nachfolgenden Fügeprozess ein vorgefertigtes,
die Seitenwandbaugruppe abschließend komplettierendes Außenwandmodul 11 (3a) angesetzt und zwar wiederum durch
Punktschweißen.
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Dieses
vorgefertigte Außenwandmodul 11 gemäß der Darstellung
in 3a, c setzt sich zusammen aus wiederum
vorgefertigten Einzelbauteilen, nämlich einem ersten äußeren Strukturteil 7,
einem zweiten äußeren Strukturteil 8 sowie
einem dritten äußeren Strukturteil 9.
Diese Strukturteile werden zusammen mit einer Beplankung 10 zu
einem Außenwandmodul 11 durch
Schweißen
gefügt
(3a).
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Das
erste äußere Strukturteil 7 umfasst
die Bereiche eines oberhalb der A-Säule liegenden Dachseitenholmes 12 einschließlich eines
B-Säulen-ersten
Innenbereiches 13 und eines hinteren Radeinbaubereiches 14.
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Das
zweite äußere Strukturteil 8 umfasst
den Höhenbereich
der Karosserie-Öffnung
für die
Windschutzscheibe 18 (1) und ist
als eigenständig festigkeitsoptimiertes
Hohlprofil ausgebildet. Besonders vorteilhaft ist dieses zweite äußere Struk turteil 8 als
ein metallisches Hohlprofilteil durch Hochdruckinnenumformung (IHU)
hergestellt. Derartige Hohlprofilteile lassen sich mit relativ geringen
Querschnittsflächen
als hochfeste Bauteile ausbilden. Während sich bei dem hier beschriebenen
Ausführungsbeispiel
dieses Hohlprofilteil als zweites äußeres Strukturteil 8 lediglich über die
Höhe der Öffnung für die Windschutzscheibe 18 (1)
erstreckt, kann selbstverständlich
auch insbesondere in Fahrzeuglängsrichtung
nach hinten eine Erstreckung über
den Dachholmseitenbereich 12 bis in den Bereich des hinteren
Radeinbaus 14 gegeben sein. Ein besonderer Vorteil einer
Ausbildung der A-Säule
im Bereich der Karosserie-Öffnung
für die
Windschutzscheibe 18 (1) als zweites äußeres Strukturteil 8 in
der Form eines Hohlprofiles besteht darin, in diesem Bereich einerseits
eine möglichst
schmale A-Säule
für gute
Sichtverhältnisse
realisieren zu können
und andererseits in diesem Bereich dennoch eine hohe A-Säulen-Festigkeit
zu besitzen.
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Das
dritte äußere Strukturteil 9 umfasst
einen Schwellerbereich 5',
der in etwa mit dem Schwellerbereich 5 des inneren Strukturteiles 4 übereinstimmt,
einen unteren Bereich 15 der A-Säule, einen B-Säulen-zweiten
Innenbereich 16 und einen sich von dem B-Säulen-zweiten
Innenbereich 16 zum Fahrzeugheck hin erstreckenden Dachholmen-Seitenbereich 17,
der sich heckseitig bis in einen Radeinbaubereich 14' erstreckt 3b). Der Schwellerbereich 5' kann alternativ
auch durch die Beplankung 10 gebildet werden.
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Die
vorgenannten Bauteile 7, 8, 9 zusammen mit
der Beplankung 10 werden zu dem in 3a dargestellten
Außenwandmodul 11 zusammengeschweißt und zwar
durch Punktschweißen.
Das Punktschweißen
erfolgt dabei bevorzugt doppelseitig, wobei lediglich die Verbindungen
des zweiten äußeren Strukturteiles 8 mit
den an dieses angrenzenden Anschlussteilen durch einsei tiges Punktschweißen erfolgt
und zwar wegen der Struktur dieses Bauteiles als insbesondere durch
Hochdruckinnenumformung (IHU) hergestelltes Metallprofilteil mit
hohen Festigkeitseigenschaften.
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Das
vorbeschriebene Außenwandmodul 11 nach 3a wird in dieser kompletten Form an die bereits
mit dem inneren Strukturteil 4 verbundene Plattform 1 durch
Schweißen
und zwar insbesondere zumindest im wesentlichen durch Punktschweißen gefügt.
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Wie
das Außenwandmodul 11 zusammen mit
dem Dachrahmen 2 an die Plattform 1 mit dem inneren
Strukturteil 4 gefügt
wird, zeigt 4b. 4a gibt
den fertig gefügten
Zustand wider, wobei dieser Zustand demjenigen entspricht, der in 1 dargestellt
ist.
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Die 5 bis 7 zeigen
Schnitte der Seitenwandgruppe, deren Lage in 1 durch
jeweilige Schnittlinien angegeben ist.
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In
dem in 5 dargestellten Schnitt ist mit der Bezugszahl 18 die
Windschutzscheibe bezeichnet.
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In
sämtlichen
Schnittdarstellungen sind die Fügebereiche
durch jeweilige X-Kreuze angedeutet. Aus 5 lässt sich
entnehmen, dass die Fügebereiche,
in denen das zweite äußere Strukturteil 8 mit
Anschlussteilen verbunden ist, jeweils durch einseitige, insbesondere
Punktschweißung
erzeugt werden müssen.
Alle anderen Fügebereiche
können
durch zweiseitiges Punktschweißen
hergestellt werden.
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Die
Schnittdarstellung in 5 lässt erkennen, in welch vorteilhafter
Form in dem Bereich der Windschutzscheibe 18, das heißt über deren
Höhe, für gute Sichtverhältnisse
vom Fahrzeuginneren nach außen
eine schlanke A-Säule
durch die Verwendung eines zweiten äußeren Strukturteiles 8 in der
Form eines geformten Hohlprofiles erzeugt werden kann.
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Ausführungsform nach Anspruch 2
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Bei
der nachfolgenden Beschreibung dieser Ausführungsform werden in den zugehörigen Zeichnungsfiguren
Teile, die mit der Ausführungsform nach
Anspruch 1 (1 bis 7) übereinstimmen, mit
identischen Bezugszeichen bezeichnet, während abweichende, jedoch im
Prinzip funktionsgleiche oder ähnliche
Teile mit aus drei Ziffern gebildeten Bezugszeichen versehen sind,
bei denen die Folge der zweiten und dritten Ziffern jeweils den
entsprechenden Bezugszeichen bei der ersten Ausführungsform entspricht, während jeweils
eine vorangestellte erste Ziffer „1" die abweichende zweite Ausführung markiert.
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8 zeigt
bereits deutlich den wesentlichen Unterschied der zweiten Ausführung gegenüber derjenigen
nach der ersten Ausführung,
nämlich bei
der zweiten Ausführungsform
einen inneren Bereich des hinteren Radeinbaubereiches 114 als
Bestandteil des inneren Strukturteiles 104. Der in das
innere Strukturteil 104 aufgenommene Radeinbaubereich 114 fehlt
bei der zweiten Ausführungsform
konsequenterweise bei dem ersten und dritten äußeren Strukturteil 107; 109 im
Gegensatz zu der ersten Ausführung
(9a). Im übrigen setzt sich das Außenwandmodul 111 gemäß 9a in gleicher Weise wie bei der ersten
Ausführung
aus entsprechenden Bauteilen 104, 107, 108, 109 und
der Beplankung 10 zusammen. Auch der Fügeprozess unterscheidet sich
nicht von demjenigen nach der ersten Ausführungsform (8, 9, 10).
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Ausführungsform nach Anspruch 3
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Bei
der nachfolgenden Beschreibung dieser Ausführungsform werden in den zugehörigen Zeichnungsfiguren
Teile, die mit der Ausführungsform nach
Anspruch 2 (8 bis 10) übereinstimmen,
mit identischen Bezugszeichen nach Anspruch 2 bezeichnet, während abweichende,
durch die vorangestellte erste Ziffer „2" die abweichende dritte Ausführung markieren.
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11 zeigt
den wesentlichen Unterschied der dritten Ausführung gegenüber derjenigen nach der zweiten
Ausführung,
nämlich
bei der dritten Ausführungsform
einen geänderten
hinteren Radeinbaubereiches 214 als Bestandteil des inneren
Strukturteiles 204. Der hintere Radeinbaubereich 214 wird durch
ein Verstärkungsteil 215 in 12 in
einer eigenständigen
Fügeoperation
verstärkt
bzw. ergänzt, welches
in Ausführungsform
2 bereits Bestandteil des hinteren Radeinbaubereiches ist. Im übrigen setzt
sich das Außenwandmodul 111 gemäß 13 in
gleicher Weise wie bei der zweiten Ausführung aus entsprechenden Bauteilen 104, 107, 108, 109 und der
Beplankung 10 zusammen. Auch der Fügeprozess unterscheidet sich
nicht von demjenigen nach der ersten und zweiten Ausführungsform
(8, 9, 10).
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Zu den Ausführungsvarianten
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Ein
besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Fügekonzeptes besteht darin,
den größten Teil der
Seitenwandbaugruppe außerhalb
der Plattform 1 als Außenwandmodul 11 vorzufertigen.
Dieser Vorteil ergibt sich daraus, dass grundsätzlich ein Fügen von Bauteilen
in einem Zustand, in dem diese noch nicht mit der Plattform 1 verbunden
sind, einfacher und rationeller durchführbar ist als bei einem Fügen bereits an
der Plattform 1.
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Grundsätzlich sei
nochmals darauf hingewiesen, dass bei der erfindungsgemäß aufgebauten
und hergestellten Seitenwandbaugruppe sich das zweite äußere Strukturteil über die
gesamte Länge
des Dachseitenholmes bis in den hinteren Radeinbaubereich erstrecken
kann, auch wenn bei dem Ausführungsbeispiel
lediglich ein geringerer Längenbereich verwirklicht
ist und zwar ausschließlich
derjenige im Höhenbereich
der Windschutzscheibe 18.
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Alle
in der Beschreibung und in den nachfolgenden Ansprüchen dargestellten
Merkmale können sowohl
einzeln als auch in beliebiger Form miteinander kombiniert erfindungswesentlich
sein.