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Die Erfindung betrifft ein Dachrahmenteil einer Karosserie eines Personenkraftwagens nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Moderne Personenkraftwagenkarosserien werden stetig bezüglich ihrer Crashstabilität optimiert. Bei einem Seitenaufprall, insbesondere bei einem zu Versuchszwecken durchgeführten Seitenpfahlaufprall, sind neben den Säulen und den Türverstärkungen auch die quer verlaufenden Dachrahmenteile einer sehr starken Belastung ausgesetzt. Aus diesem Grunde ist es nötig, die Dachrahmenteile stets den höchsten Sicherungsanforderungen anzupassen. Üblicherweise wird hierbei ein zusätzliches Blech an besonders belasteten Stellen durch eine Schweißverbindung zusätzlich an dem Dachrahmenteil angebracht. Dies führte jedoch zu technischen Problemen, da das übliche Punktschweißverfahren darauf ausgelegt ist, dass die Bleche an sich gut zu erreichen sind. Unter Umständen müssen dabei Durchgangslöcher für die Punktschweißvorrichtung eingebracht werden, was zusätzliche Kosten verursacht und worunter auch die Qualität der Schweißnaht leidet. Zudem ist ein zusätzlich angebrachtes Querblech an dem Dachrahmenteil mit einem beträchtlichen Gewichtszuwachs verbunden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Dachrahmenteil der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine verbesserte Crashstabilität bei geringem Gewicht aufweist, und vorrichtung- und produktionstechnisch leicht herzustellen ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Dachrahmenteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein Dachrahmenteil zu schaffen, welches eine verbesserte Crashstabilität bei geringem Gewicht aufweist, und vorrichtung- und produktionstechnisch leicht herzustellen ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass in dem Hohlraum zwischen den beiden Schalen des Dachrahmenteils wenigstens eine Verstärkungsstruktur angeordnet ist. Hierbei muss der durch die Schalen ausgebildete Hohlraum sich nicht zwangsläufig über die ganze Länge des Dachrahmenteils erstrecken und auch nicht vollkommen geschlossen sein. Karosseriebleche oder anderen Schalenelemente, welche beispielsweise auch aus einem Kunststoff sein können, sind häufig auch an verschiedenen Stellen geöffnet, beispielsweise einerseits um Gewicht zu sparen, und andererseits um gewisse Schweißvorrichtungen einzuführen.
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Die vorgesehene Verstärkungsstruktur kann zum Beispiel während der Produktion des Dachrahmenteiles zwischen die beiden Schalen eingelegt werden, wobei verschiedene Befestigungsmöglichkeiten eingesetzt werden können. Eine derartige Verstärkungsstruktur kann günstig hergestellt werden und wird so in den Hohlraum eingebracht, dass sie die entsprechende verstärkende Wirkung aufweist. Zusätzliche Durchgangsbohrungen in den Schalen werden hierdurch unnötig. Durch eine geeignete Werkstoffwahl für die Verstärkungsstruktur kann das Bauteilgewicht zudem reduziert werden.
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Besonders vorteilhaft ist das beschriebene Dachrahmenteil dann ausgestaltet, wenn die Verstärkungsstruktur durch eine Klebverbindung zwischen der oberen und der unteren Schale angeordnet ist. Unter Klebverbindung wird hier neben einer klassischen, in der Automobiltechnik verwendeten raupenförmigen Klebverbindung auch ein Einschäumen beispielsweise durch Verwendung eines Polyurethanschaumes verstanden.
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Da das Dachrahmenteil gegebenenfalls bezüglich seines Querschnittes in Querrichtung nicht gleichförmig symmetrisch ausgestaltet ist, können Kleberaupen, die zur Verklebung der Verstärkungsstruktur im Hohlraum dienen, unterschiedlich dick ausgestaltet sein, so dass etwaige Abstandsunterschiede zwischen der Verstärkungsstruktur und der oberen bzw. der unteren Schale ausgeglichen werden können.
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Die Verstärkungsstruktur in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als Strangpressprofil ausgestaltet. Ein Strangpressprofil lässt sich kostengünstig und leicht herstellen. Insbesondere werden dabei Werkstoffe wie Aluminium- oder Magnesiumbasislegierungen oder hochfeste Kunststoffe verwendet, die sich wiederum durch ein niedriges spezifisches Gewicht bei hoher Festigkeit auszeichnen.
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Hierbei weist das Strangpressprofil wiederum bevorzugt eine oder mehrere Kammern auf, die bevorzugt parallel verlaufen. Derartige Kammern führen zu einer höheren Steifigkeit der Verstärkungsstruktur bei gleichzeitig niedrigem Materialeinsatz, was wiederum zu einer weiteren Gewichtsverringerung führt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist die Verstärkungsstruktur genau so lang ausgebildet, wie sie zur Gewährleistung der optimalen Crashstabilität notwendig ist. Es ist somit nicht notwendig, dass die Verstärkungsstruktur zwangsläufig entlang des gesamten Dachrahmenteils verläuft. Sie kann lokal an den hochbelasteten Stellen im Hohlraum zwischen den Schalen eingebracht sein.
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Das Dachrahmenteil, das mit der Verstärkungsstruktur verstärkt ist, ist bevorzugt ein vorderer Dachrahmen bzw. Dachquerträger, der zwischen den beiden A-Säulen in Fahrzeugquerrichtung angeordnet ist. Dieser ist nämlich bei einem Seitenaufprall besonders stark bezüglich Deformation belastet.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Figuren. Dabei zeigen:
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1 eine ausschnittsweise seitliche Perspektivansicht auf einer Karosserie eines Personenkraftwagens mit einem Dachrahmenteil mit wenigstens zwei zusammengesetzten Schalen, welche miteinander verbunden sind und zumindest bereichsweise einen Hohlraum ausbilden;
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2 eine Schnittansicht durch das Dachrahmenteil entlang einer in 1 durch die Linie II-II symbolisierten, in Fahrzeuglängsrichtung bzw. in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Schnittebene, wobei erkennbar ist, dass in dem Hohlraum zwischen den beiden Schalen des Dachrahmenteils wenigstens eine Verstärkungsstruktur angeordnet ist; und in,
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3 eine Draufsicht auf das separat dargestellte Dachrahmenteil gemäß den 1 und 2.
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Anhand von 1 soll der Aufbau einer vorliegenden Personenkraftwagenkarosserie im Bereich von A-Säulen 20 bzw. eines Fahrzeugdachs kurz zusammengefasst werden.
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Die linke A-Säule 20 und die rechte A-Säule 22 begrenzen eine hier nicht dargestellte Windschutzscheibe links und rechts. Die A-Säulen 20, 22 gehen im oberen Bereich bogenförmig in einen linken Dachrahmen 26 bzw. in einen rechten Dachrahmen 28 über. Die Windschutzscheibe wird im oberen Bereich von einem vorderen Dachrahmen bzw. Dachquerträger 24 als Dachrahmenteil 4 begrenzt. Dieser Dachquerträger 24 eignet sich besonders für die im Weiteren noch näher beschriebene Verstärkung; grundsätzlich können jedoch auch andere Dachrahmenteil 4 nach Art des vorderen Dachquerträgers 24 gestaltet sein.
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Der vordere Dachrahmen bzw. Dachquerträger 24 verläuft im Bereich des Überganges zwischen den jeweiligen A-Säulen 20, 22 und den zugehörigen Dachrahmen 26, 28 in Fahrzeugquerrichtung. Als weitere versteifende Bauteile seien eine B-Säule 32 und eine B-Säule 34 genannt, die den linken Dachrahmen 26 bzw. den rechten Dachrahmen 28 entsprechend abstützen. Im Bereich der B-Säulen 32, 34 ist ebenfalls eine Querverstrebung angeordnet, die als Dachspriegel 30 bezeichnet wird. Vorderer Dachrahmen 24, Dachspriegel 30 sowie linker Dachrahmen 26 und rechter Dachrahmen 28 können ganz allgemein als Dachrahmenteile 4 bezeichnet werden.
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Bei einem Seitenaufprall werden der linke Dachrahmen 26 und der rechte Dachrahmen 28 durch den vorderen Dachrahmen 24 gegen Einknicken und Deformation abgestützt. Aus diesem Grund muss insbesondere der vordere Dachrahmen 24 besonders fest ausgestaltet sein.
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Die 2 zeigt eine Schnittansicht durch das Dachrahmenteil 4 in Form des vorderen Dachrahmens 24 entlang einer in 1 durch die Linie II-II symbolisierten, in Fahrzeuglängsrichtung bzw. in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Schnittebene. Das Dachrahmenteil 4 weist hierbei eine obere Schale 6, sowie eine untere Schale 8 auf. Die obere Schale 6 und die untere Schale 8 sind an Flanschverbindungen 9 durch Punktschweißnähte miteinander verbunden. Hierbei handelt sich um eine stoffschlüssige Verbindung im Bereich der Schweißpunkte. Die obere Schale 6 und die untere Schale 8 sind in der Art ausgestaltet, dass sie im gefügten Zustand zumindest teilweise einen Hohlraum 10 umschließen.
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In dem Hohlraum 10 ist nun eine Verstärkungsstruktur 12 angeordnet, die in Form eines Strangpressprofiles ausgestaltet ist. Die Verstärkungsstruktur 12 weist mehrere Kammern 16 auf, die durch Stege 17 voneinander getrennt sind. Die Verstärkungsstruktur 12 ist über eine Klebverbindung 14 mit einer Mehrzahl von Kleberaupen 18 mit der oberen Schale 6 bzw. mit der unteren Schale 8 verklebt. Anstelle der Kleberaupen 18 wären jedoch auch andere Füg- bzw. Klebverfahren denkbar. Grundsätzlich kann die Verstärkungsstruktur 12 beispielsweise auch durch ein Schaummaterial im Hohlraum 10 des vorderen Dachrahmens 24 fixiert und stabilisiert sein. Die Kleberaupen 18 können je nach topografischer Ausgestaltung des Dachrahmens 24 bzw. der oberen und unteren Schale 6, 8 unterschiedliche Dicken aufweisen, so dass Höhenunterschiede ausgeglichen werden können und die Verstärkungsstruktur 12 dennoch eine ebene bzw. gleichmäßige Oberflächengeometrie behalten kann. Eine einfache Geometrie des Strangpressprofiles bzw. der Verstärkungsstruktur 12 führt zu geringeren Kosten und zu einem geringeren Gewicht.
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Die Verstärkungsstruktur 12 kann besonders vorteilhaft in Form eines Aluminiumstrangpressprofiles ausgestaltet sein. Die Kleberaupen 18 verhindern dabei einen direkten Kontakt zwischen der Verstärkungsstruktur 12 und den Schalen 6, 8. Dies hat den Vorteil, dass zwischen den unterschiedlichen Metallen, nämlich Aluminium oder Magnesium der Verstärkungsstärkungsstruktur 12, und Stahlblech, das üblicherweise für den vorderen Dachrahmen 24 eingesetzt wird, es nicht zu einer Kontaktkorrosion kommt. Das Problem der Kontaktkorrosion besteht bei der Verwendung von Kunststoffen für die Verstärkungsstruktur 12 nicht. Grundsätzlich kann es auch zweckmäßig sein, insbesondere mit Kurzfasern verstärkte Kunststoffe, die eine hohe Steifigkeit aufweisen, für die Verstärkungsstruktur zu verwenden. Derartige kurzfaserverstärkte Kunststoffe können ebenfalls gut im Strangpressverfahren verarbeitet werden.
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In 3 ist eine Draufsicht auf den vorderen Dachrahmen 24 gezeigt, in dem die Verstärkungsstruktur 12 gestrichelt veranschaulicht ist. Es sei darauf hingewiesen, dass die Verstärkungsstruktur 12 nur dort im Hohlraum 10 des vorderen Dachrahmens 24 angeordnet ist, wo eine hohe Gefahr des Einknickens bei einem Seitenaufprall gegeben ist. Die Verstärkungsstruktur 12 muss nicht notwendiger Weise entlang der gesamten Längserstreckung des Dachrahmens 24 verlaufen, was zusätzliches Gewicht und Kosten einspart.
