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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schwelleranordnung einer Kraftfahrzeugkarosserie, die zumindest ein Schweller-Außenblech, ein Schweller-Innenblech sowie ein Seitenwand-Außenblech aufweist, wobei Schweller-Innenblech und Schweller-Außenblech mittels wenigstens einem, sich in Schwellerlängsrichtung erstreckenden Verbindungsflansch miteinander verbunden sind.
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Hintergrund
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Im Hinblick auf eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und einer damit einhergehenden Minimierung von Emissionsgasen im Betrieb von Kraftfahrzeugen ist es erstrebenswert, das Fahrzeuggewicht stetig zu minimieren. Neben der Verwendung von Leichtbaumaterialien kommt hierfür im Karosseriebau die Größen- und Teileanzahlreduzierung einzelner Karosseriekomponenten durchaus infrage.
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So zeigen die 1 und 2 eine bekannte Schwelleranordnung 100, bei welcher gemäß dem Querschnitt nach 2 ein Schweller-Innenblech 106 mit einem Schweller-Außenblech 104 eine hohlprofilartige Schwellerstruktur bildet, die nach außen hin von einem Seitenwand-Außenblech 102 weitgehend überdeckt wird. Schweller-Innenblech 106, Schweller-Außenblech 104 als auch das Seitenwand-Außenblech 102 sind hierbei an einer gemeinsamen, jeweils von einem Verbindungsflansch der beteiligten Bauteile gebildeten Fügestelle 108, 110, typischerweise mittels Schweißen miteinander verbunden.
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Das als Verkleidungsteil fungierende Seitenwand-Außenblech 102 erstreckt sich, in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet (x), über das Längsende der dahinterliegenden Schwellerstruktur und weist angrenzend an die Fügestelle 110 einen sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung (y) erstreckenden und im Wesentlichen eben ausgebildeten Bodenabschnitt 112 auf. Im weiteren Fertigungsprozess der Kraftfahrzeugkarosserie dient dieser hinterschneidungsfrei ausgebildete Bodenabschnitt 112 als Aufnahme für ein Abschlussstück 114, welches bereits vorab an einer weiteren Karosserie-Baugruppe, etwa einem Zusammenbau eines für die Fahrzeugtür vorgesehenen Verstärkungsrings vormontiert ist.
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Im Zuge eines modulartigen Zusammenbaus von Verstärkungsring und eines die Schwellerstruktur aufweisenden Seitenwandaufbaus ist es erforderlich, die beiden Karosserieaufbauten im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung (y) zusammenzufügen. Hierbei wird das mit einem unteren Befestigungsflansch 116 versehende Abschlussstück 114 im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung (y) in der Darstellung gemäß 2 von links nach rechts an der Innenseite des Bodenabschnitts 112 des Seitenwand-Außenblechs 102 entlang in eine Endmontageposition verbracht, in welcher das Abschlussstück das von Schweller-Innenblech 106, Schweller-Außenblech 104 und Seitenwand-Außenblech 102 gebildete Hohlprofil im Wesentlichen verschließen kann.
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Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Schwelleranordnung bereitzustellen, die eine Gewichts-, Material- und Kostenreduzierung ermöglicht und die ohne Umstellung des geschilderten Füge- und Fertigungsverfahrens implementierbar ist.
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Diese Aufgabe wird mit einer Schwelleranordnung einer Kraftfahrzeugkarosserie gemäß Patentanspruch 1 sowie mit einer Kraftfahrzeugkarosserie nach Patentanspruch 11, des Weiteren mit einem Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 12 gelöst, wobei einzelne vorteilhafte Ausgestaltungen Gegenstand jeweils abhängiger Ansprüche sind.
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Diese Schwelleranordnung einer Kraftfahrzeugkarosserie weist ein Schweller-Außenblech, ein Schweller-Innenblech sowie ein Seitenwand-Außenblech auf. Das Schweller-Innenblech und das Schweller-Außenblech sind dabei mittels wenigstens einem, sich im Wesentlichen in Schwellerlängsrichtung erstreckenden Verbindungsflansch miteinander verbunden. Typischerweise sind das Schweller-Innenblech, als auch das Schweller-Außenblech als Halbschalen ausgebildet, die miteinander korrespondierende Verbindungsflansche aufweisen, an welchen sich die beiden Bleche wechselseitig unter Bildung eines Hohlprofils abstützen.
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Zumindest einer von zwei denkbaren Verbindungsflanschen, bevorzugt der untenliegende Verbindungsflansch wird hierbei jedoch nicht zur Anbindung des Seitenwand-Außenblechs an der von Schweller-Innenblech und Schweller-Außenblech gebildeten Schwellerstruktur verwendet.
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Das Seitenwand-Außenblech ist, in Fahrzeugquerrichtung (y) betrachtet, unter Materialeinsparung verkürzt ausgebildet und ist zumindest bereichsweise unmittelbar an einer Unterseite des Schweller-Außenblechs in einem Abstand vom Schweller-Verbindungsflansch befestigt. Da das Fahrzeugdesign die äußere Erscheinungsform des Seitenwand-Außenblechs vorgibt, bedingt dessen Anbindung an einer Unterseite des Schweller-Außenblechs die Bildung einer Hinterschneidung in Fahrzeugquerrichtung.
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Ein derartiger Hinterschneidungsbereich, welcher in Fahrzeugquerrichtung, ausgehend vom Verbindungsabschnitt mit dem Schweller-Außenblech betrachtet, zunächst nach unten verläuft, verhindert jedoch ein Verschließen eines derartigen von der Schweller-Unterseite nach unten ragenden Hohlprofils des Seitenwand-Außenblechs mittels eines bekannten Abschlussstücks, welches zwingend entlang der Fahrzeugquerrichtung (y) in den Profilquerschnitt von Schweller und/oder Seitenwand einzufügen ist.
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Von daher ist am Seitenwand-Außenblech ein Abschlussstück befestigbar, welches an einem in Längsrichtung des Schwellerprofils liegenden Ende, einen, bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung im Wesentlichen hinterschneidungsfreien und in Fahrzeughochrichtung von der Unterseite des Seitenwand-Außenblechs beabstandeten Bodenabschnitt aufweist. Hierbei ist zumindest die mit der Unterseite des Schweller-Außenblechs zu verbindende Unterseite des Seitenwand-Außenblechs gegenüber dem Stand der Technik verkürzt ausgebildet und zumindest die Unterseite des Seitenwand-Außenblechs ist mit einem modifizierten Abschlussstück zu versehen, welches hinsichtlich seiner Querschnittsgeometrie an die modifizierte Formgebung des Seitenwand-Außenblechs angepasst ist und welches zudem in Fahrzeugquerrichtung in das vom Seitenwand-Außenblech gebildete Querschnittsprofil einsetzbar ist.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung sind das Abschlussstück und das Seitenwand-Außenblech derart ausgebildet, dass das Abschlussstück in einer sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Fügerichtung in das Profil des Seitenwand-Außenblechs einsetzbar ist.
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Daneben ist in einer weiter bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass das Seitenwand-Außenblech an einer Unterseite eine Ausnehmung zur Aufnahme des Abschlussstücks aufweist. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass die Ausnehmung in einem Bereich gebildet ist, mit welchem das Seitenwand-Außenblech über einen Endabschnitt der von Schweller-Außenblech und Schweller-Innenblech gebildeten Schwellerstruktur in Schwellerlängsrichtung zumindest mit einem Seitenwandabschnitt hervorsteht. Eine Unterseite oder ein Bodenabschnitt des Seitenwand-Außenblechs kann hierbei kürzer als die Unterseite eines Schweller-Außenblechs ausgebildet sein.
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Das vorzugsweise außen an der Unterseite des Seitenwand-Außenblechs angeordnete Abschlussstück ragt mit einer Stirnwand jedoch über das Längsende der Schwellerstruktur hinweg und bildet einen Abschluss für diese.
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In Weiterbildung hiervon weist das Abschlussstück einen unteren Verbindungsflansch auf, der in Montageposition außen an der Unterseite des Seitenwand-Außenblechs zu liegen kommt.
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Dabei ist weiterhin vorgesehen, dass das Abschlussstück angrenzend an den unteren Verbindungsflansch eine sich in Fahrzeuglängsrichtung (x) und in Fahrzeughochrichtung (z) nach unten ragende Schräge aufweist, die in den Bodenabschnitt des Abschlussstücks übergeht, welcher bekanntlich bezogen auf die Fahrzeughochrichtung beabstandet und unterhalb des Schwelleraußenblechs zu liegen kommt.
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Auf diese Art und Weise kann das Abschlussstück einen nach unten ragenden Fortsatz für das Seitenwand-Außenblech bilden, um eine am Schwellerende vorgesehene Verbindungs- und Fügestelle für weitere Karosseriekomponenten in gewohnter Art und Weise ausbilden zu können. Das Abschlussstück bildet insoweit sozusagen ein Übergangsprofil zwischen einem herkömmlichen Seitenwand-Außenblechprofil und einem im Querschnitt verkürzt bzw. verjüngt ausgebildeten Seitenwand-Querschnittsprofil.
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Da der Bodenabschnitt des Abschlussstücks, in Fahrzeughochrichtung betrachtet, die tiefliegendste Stelle in der Struktur der Seitenwand aufweist, ist in dem Bodenabschnitt von Vorteil eine Wasserablaufeinrichtung integriert. Die Wasserablaufeinrichtung ist dabei bevorzugt als Kunststoff- oder Gummistopfen bzw. -Ventil ausgebildet und erlaubt ein Abführen von in den Hohlprofilabschnitten von Schweller-Außenblech, Schweller-Innenblech und/oder Seitenwand-Außenblech gebildeten Schwitz- oder Kondenswassers.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Abschlussstück mit einem seitlichen Verbindungsflansch an einer Innenseite eines seitlichen Profilabschnitts des Seitenwand-Außenblechs zur Anlage gelangt. Eine derartige wechselseitige Anlageposition der seitlichen Profilabschnitte von Seitenwand-Außenblech und Abschlussstück ist insbesondere für das Zusammenfügen des Seitenwand-Aufbaus und des Tür-Verstärkungsring-Aufbaus von Vorteil.
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Des Weiteren erweist es sich als vorteilhaft, das Seitenwand-Außenblech als ein mittels Biegeumformen gefertigtes Bauteil auszubilden. Dieses kann zum Beispiel mittels Rund-, Schwenk-, Walz-, Knick- und/oder Rollbiege-Umformoperationen gefertigt werden. Ein solches mittels Biegeumformen gefertigtes Bauteil kann von Vorteil kostengünstiger hergestellt werden als ein bislang üblicherweise zu verwendendes Tiefzieh-Bauteil.
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Neben einer vorgesehenen Materialeinsparung kann somit für die Fertigung des Seitenwand-Außenblechs auch ein kostengünstigeres Fertigungsverfahren Anwendung finden. Das Abschlussstück ist hingegen als Guss- oder Tiefzieh-Bauteil, ggf. auch als Prägebauteil auszubilden.
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Das Abschlussstück ist nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung derart ausgebildet und derart an der Schwelleranordnung zu befestigen, dass es ein von Schweller-Außenblech und Schweller-Innenblech gebildetes Hohlprofil in Profillängsrichtung verschließt. Das zum Tür-Verstärkungsring-Aufbau gehörende Abschlussstück fungiert somit in seiner Endmontageposition, in welcher der Verstärkungsring-Aufbau mit dem Seitenwandaufbau verbunden wird, als stirnseitiges Schließblech für die von Schweller-Außenblech und Schweller-Innenblech gebildete Schwellerstruktur.
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In einer ergänzenden oder alternativen Ausgestaltung ist entsprechend vorgesehen, dass das Abschlussstück ein von Schweller-Außenblech und Seitenwand-Außenblech gebildetes Hohlprofil mit Erreichen seiner Endmontageposition verschließt. Insoweit weist das Abschlussstück entsprechend der Querschnittsgeometrie des zu verschließenden Hohlraums einen oder mehrere Verbindungsflansche auf, mittels derer das Abschlussstück jeweils gesondert an den angrenzenden Blechprofilstücken, etwa am Schweller-Außenblech, am Schweller-Innenblech und/oder am Seitenwand-Außenblech bevorzugt mittels einer Schweißoperation oder dergleichen stoffschlüssigen Verbindungstechniken befestigt werden kann.
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Weiterhin sind nach weiteren unabhängigen Aspekten eine Kraftfahrzeugkarosserie bzw. ein Kraftfahrzeug vorgesehen, die zumindest eine zuvor beschriebene Schwelleranordnung aufweisen.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten werden in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung einer Schwelleranordnung nach dem Stand der Technik und
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2 einen Querschnitt durch die Anordnung gemäß 1,
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3 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Schwelleranordnung,
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4 eine perspektivische Darstellung einer zur 3 gehörenden Schwelleranordnung,
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5 eine isolierte perspektivische Darstellung des Abschlussstücks,
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6 einen Querschnitt in der x-z-Ebene entlang dem Querschnitt A-A gemäß 4,
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7 einen Querschnitt in der y-z-Ebene B-B gemäß 4,
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8 einen weiteren Querschnitt C-C gemäß 4,
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9 einen weiteren Querschnitt entlang der Schnittlinie D-D gemäß 4 und
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10 eine der 1 entsprechende perspektivische Darstellung einer Schwelleranordnung mit modifiziertem Abschlussstück und modifiziertem Seitenwand-Außenblech.
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Detaillierte Beschreibung
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Die Schwelleranordnung 10, wie sie im Querschnitt in 3 exemplarisch dargestellt ist, weist ein Schweller-Innenblech 16 und ein Schweller-Außenblech 14 auf, die jeweils in Fahrzeughochrichtung (z) gesehen, oben und unten flanschartig ausgebildete Fügestellen 18, 20 aufweisen, entlang derer die beiden annähernd nach Art eines Hutprofils ausgebildeten Schwellerbleche 14, 16 in Schwellerlängsrichtung (x) miteinander verbunden sind.
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Ferner erstreckt sich über die in 3 rechts liegende Außenseite des Schweller-Außenblechs 14 ein modifiziertes Seitenwand-Außenblech 12, welches mit einem oberen Flanschabschnitt ebenfalls an der gemeinsamen Fügestelle 18 anliegt, aber aus Gründen der Material- und Gewichtseinsparung an seinem unteren Endabschnitt im Vergleich zu einer in 2 dargestellten bekannten Bauform verkürzt ausgebildet ist und insoweit nicht bis an die untere Fügestelle 20 heranreicht, sondern unter Bildung einer in etwa V-förmigen Vertiefung oder Hinterschneidung 52 unmittelbar an einem im Wesentlichen horizontal ausgerichteten Sockel- oder Bodenabschnitt des Schweller-Außenblechs 14 angrenzt.
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Von Vorteil werden das Schweller-Außenblech 14 und das Seitenwand-Außenblech 12 unter Bildung einer Schweißnaht 22 miteinander verschweißt, wobei anstelle einer Schweißverbindung auch weitere kraft- oder stoffschlüssige Fügetechniken, wie etwa Schrauben, Durchsetznieten, Kleben gleichermaßen infrage kommen können.
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Das von Schweller-Außenblech 14 und Schweller-Innenblech 16 gebildete Hohlprofil 48 als auch das von Schweller-Außenblech 14 und Seitenwand-Außenblech 12 gebildeten Hohlprofil 50 wird von einem in 5 isoliert dargestellten Abschlussstück 30 stirnseitig verschlossen. Das Abschlussstück 30 ist Bestandteil eines Tür-Verstärkungsring-Aufbaus und wird typischerweise erst im Zuge des Zusammenfügens jenes Aufbaus mit dem die Schwelleranordnung aufweisenden Seitenwand-Aufbau in die hierfür vorgesehene Endmontageposition an der Stirnseite der Schwelleranordnung 10 gebracht.
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Die perspektivische Darstellung gem. 4 zeigt insoweit eine Ansicht der bereits miteinander verbundenen Karosseriemodule, Seitenwand-Aufbau und Tür-Verstärkungsring-Aufbau von schräg unten betrachtet, wobei diese Perspektive der Perspektive gemäß 5 entspricht, welche das Abschlussstück 30 in isolierter Darstellung zeigt. Das Abschlussstück 30 stützt sich ferner mit einem an seine Stirnseite 34 angrenzenden, sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängs- und Fahrzeughochrichtung verlaufenden seitlichen Flansch 32 an einer Scharniersäule 26 ab und ist vorzugsweise dort mit dieser verbunden.
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Die Seitenwand-Außen 12 ist in der Darstellung gemäß 4 mit einer Außenseite 11 und mit einer, im Vergleich zum Stand der Technik, verkürzten Unterseite 15 gezeigt. Die Unterseite 15 ist entsprechend der Querschnittsdarstellungen nach 8 und 9 gegenüber der Horizontalen geneigt ausgebildet, sodass sie ausgehend von einer Unterseite des Schweller-Außenblechs 14 eine Vertiefung oder Hinterschneidung 52 bildet, wie diese in den 3, 8 und 9 angedeutet ist.
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Im Übergangsbereich zum Abschlussstück 30 hin, ist der Bodenabschnitt 15 des Seitenwand-Außenblechs 12 hingegen nicht bis an das Schweller-Außenblech 14 herangeführt. Es ist stattdessen eine Ausnehmung 13 in der Unterseite 15 der Seitenwand-Außen vorgesehen, in die das Abschlussstück 30 eingesetzt wird. Das Abschlussstück 30 weist zur Anbindung an die in Schweller-Längsrichtung verkürzt ausgebildete Unterseite 15 der Seitenwand-Außen 12 einen Anbindungsflansch 38 auf, der außen an der Unterseite 15 der Seitenwand-Außen 12 zur Anlage gelangt, wie dies aus der Zusammenschau der 4 und 8 entnehmbar ist.
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Angrenzend an diesen Anbindungsflansch 38 geht das Abschlussstück 30 in eine nach unten ragende Schräge 36 und weiter angrenzend hieran in einen sich im Wesentlichen parallel zur Fahrzeuglängs- und Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Bodenabschnitt 40 über. Im Bodenabschnitt 40 ist ein Wasserablaufventil 24 eingelassen, wie dies in den 5 bis 7 gezeigt ist. Das Höhenniveau des Bodenabschnitts 40 entspricht in etwa dem vormaligen Höhenniveau des Bodenabschnitts 112, gemäß der in 2 gezeigten Ausgestaltung nach dem Stand der Technik.
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Insoweit bildet das Abschlussstück 30 einen Höhenversatz oder Höhenausgleich für den verkürzt ausgebildeten und nach oben, an die Unterseite des Schweller-Außenblechs angrenzenden Boden 15 des Seitenwand-Außenblechs 12. In 6 ist ferner zu erkennen, dass die Unter- oder Bodenseite 15 des Seitenwand-Außenblechs 12 in Fahrzeuglängsrichtung verkürzt gegenüber dem Schweller-Außenblech 14 ausgebildet ist.
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In 7 ist ferner der von weiteren Karosseriekomponenten vorgegebene und erforderliche vertikale Abstand zwischen der Unterseite des Schweller-Außenblechs 14 und dem Bodenabschnitt 40 des Abschlussstücks 30 zu erkennen. Ferner ist in der Darstellung gemäß 7 ein im unteren Fügebereich 20 von Schweller-Außenblech 14 und Schweller-Innenblech 17 angeordnetes Verstärkungsblech 44 zu erkennen, welches zur Verstärkung eines Wagenheber-Aufnahmebereichs dient.
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Das Schweller-Innenblech 16 grenzt nach oben an eine seitliche Stirnwand 42 der Fahrzeugkarosserie an, während im Querschnitt gemäß 7 ein nach oben ragender Flanschabschnitt der Seitenwand-Außen 12 an einer in Verlängerung der A-Säule der Karosserie vorgesehenen Scharniersäule 26 angrenzt und dort mit dieser verbunden ist.
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Aus der Zusammenschau der 5 und 10 geht ferner hervor, dass eine sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung (y) und Fahrzeughochrichtung (z) erstreckende Stirnseite 34 des Abschlussstücks 30 das Schweller-Hohlprofil 48 abschließt, während ein schräg hierzu verlaufender und mit einem gesonderten seitlichen Anbindungsflansch 37 versehener Seitenabschnitt 39 zum Verschließen des von dem Seitenwand-Außenblech 12 gebildeten Hohlraums 50 vorgesehen ist. Im Querschnitt gemäß der 7 liegt der seitliche Flanschabschnitt 37 innen an der Seitenwand 11 des Seitenwand-Außenblechs 12 an. Der Seitenabschnitt 39 erstreckt sich zudem unter einem Winkel zur Stirnfläche 34 des Abschlussstücks 30.
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In 10 sind an einer nach innen ragenden Oberseite des Seitenwand-Außenblechs 12 zwei voneinander beabstandete Befestigungsöffnungen 46 vorgesehen, mittels derer zum Beispiel weitere Karosseriekomponenten, zum Beispiel ein Kotflügel an dem Seitenwand-Außenblech 12 und/oder am darunterliegenden strukturverstärkenden Abschlussstück 30 befestigbar ist.
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Die dargestellten Ausführungsformen zeigen lediglich mögliche Ausgestaltung der Erfindung zu welcher weitere zahlreiche Varianten denkbar und im Rahmen der Erfindung sind. Die exemplarisch gezeigten Ausführungsbeispiele sind in keiner Weise hinsichtlich des Umfangs, der Anwendbarkeit oder der Konfigurationsmöglichkeiten der Erfindung als einschränkend auszulegen. Die vorliegende Beschreibung zeigt dem Fachmann lediglich eine mögliche Implementierung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels auf. So können an der Funktion und Anordnung von beschriebenen Elementen vielfältigste Modifikationen vorgenommen werden, ohne hierbei den durch die nachfolgenden Patentansprüche definierten Schutzbereich oder dessen äquivalente zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schwelleranordnung
- 11
- Seitenwand
- 12
- Seitenwand-Außenblech
- 13
- Ausnehmung
- 14
- Schweller-Außenblech
- 15
- Unterseite
- 16
- Schweller-Innenblech
- 18
- Fügestelle
- 20
- Fügestelle
- 22
- Schweißnaht
- 24
- Ablaufventil
- 26
- Scharniersäule
- 30
- Abschlussstück
- 32
- Flansch
- 34
- Stirnseite
- 36
- Schräge
- 37
- Flanschabschnitt
- 38
- Flanschabschnitt
- 39
- Seitenabschnitt
- 40
- Bodenabschnitt
- 42
- Stirnwand seitlich
- 44
- Verstärkungsblech
- 46
- Befestigungsöffnung
- 48
- Hohlprofil
- 50
- Hohlprofil
- 52
- Vertiefung/Hinterschneidung
- 100
- Schwelleranordnung
- 102
- Seitenwand-Außenblech
- 104
- Schweller-Außenblech
- 106
- Schweller-Innenblech
- 108
- Fügestelle
- 110
- Fügestelle
- 112
- Bodenabschnitt
- 114
- Abschlussstück
- 116
- Flansch
