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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugkarosserie mit zwei Seitenwänden und wenigstens einem sich quer zwischen Oberkanten der zwei Seitenwände erstreckenden Dachspriegel. Eine starre Verbindung zwischen dem Dachspriegel und den Seitenwänden ist notwendig, um eine hohe Torsionssteifigkeit der Karosserie zu erzielen.
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Aus
DE 100 11 946 A1 ist eine Karosserie bekannt, bei der ein die Seitenwände verbindender Dachspriegel durch zwei sich in seiner Längsrichtung erstreckende Sicken in mehrere sich auf unterschiedlichen Niveaus erstreckende Abschnitte gegliedert ist. Ein Ende des Dachspriegels liegt auf einem Rand eines T-förmigen Innenblechs der Seitenwand auf, und die unteren dieser Abschnitte sind an der Seitenwand befestigt. Unterhalb der auf höherem Niveau liegenden Abschnitte des Dachspriegels ist der Rand des Innenblechs ausgeschnitten, um ein Schweißwerkzeug an diese Abschnitte von unten heranführen und sie mit einem über den Dachspriegel und das Innenblech gelegten Verstärkungsblech verschweißen zu können. Zwar ist die Biegesteifigkeit des Dachspriegels dank seiner zwei Sicken recht hoch, gleichzeitig ist aber die Torsionssteifigkeit der Anbindung an die Seitenwand begrenzt, da Innen- und Verstärkungsblech einer Schwenkbewegung des Dachspriegels nachgeben können, indem sich die am höheren Niveau des Dachspriegels befestigten Punkte des Verstärkungsblechs und die auf dem niedrigeren Niveau befestigten Punkte des Innenblechs in Fahrzeugquerrichtung gegeneinander verlagern.
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Aus
DE 103 07 633 A1 ist eine Kraftfahrzeugkarosserie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Auch hier ist ein Dachspriegel durch Längssicken versteift und in Abschnitte auf unterschiedlichen Niveaus gegliedert, und Schweißpunkte auf diesen unterschiedlichen Niveaus befestigen den Dachspriegel an einem Verstärkungselement der Seitenwand. Zwar wird auf diese Weise eine gegen Seitenkräfte beständige Verbindung zwischen dem Dachspriegel und dem Verstärkungselement der Seitenwand hergestellt, doch die geringe Breite des Verstärkungselements – das Verstärkungselement endet am oberen Rand einer Fensteröffnung der Seitenwand – verhindert, dass eine hohe Torsionssteifigkeit der Gesamtkarosserie erreicht wird.
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Um diese Torsionssteifigkeit zu verbessern, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, bei einer Kraftfahrzeugkarosserie mit zwei Seitenwänden und wenigstens einem sich quer zwischen den zwei Seitenwänden erstreckenden, im Querschnitt ein Profil mit mehreren sich auf unterschiedlichen Niveaus erstreckenden Abschnitten aufweisenden Dachspriegel und einem komplementär zum Profil des Dachspriegel geformten, an dem Dachspriegel an wenigstens drei die Ecken eines Dreiecks definierenden und auf wenigstens zwei unterschiedliche Niveaus verteilten Punkten befestigten Verstärkungselement der Seitenwand, das Verstärkungselement mit einem sich in eine B-Säule der Seitenwand hinein erstreckenden Arm zu versehen.
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Dieser Arm sollte sich über wenigstens die halbe Hohe einer zu der B-Säule benachbarten Fensteröffnung erstrecken; vorzugsweise reicht er noch weiter herab, insbesondere bis an die Gürtellinie der Karosserie oder noch darüber hinaus.
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Seitliche Ränder des Arms sind vorzugsweise an einem Seitenwandblech der B-Säule verschweißt, um mit diesem ein biegesteifes Hohlprofil zu bilden.
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Um die Torsionssteifigkeit des Arms selber zu verbessern, weist dieser vorzugsweise eine sich entlang der B-Säule erstreckende Sicke auf.
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Um eine hochgradig torsionssteife Verbindung zwischen B-Säulen und Dachspriegel herstellen zu können, ist der Dachspriegel vorzugsweise in Verlängerung der B-Säulen zwischen deren oberen Enden angeordnet.
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Für die Steifigkeit der Verbindung zwischen Dachspriegel und B-Säulen ist es ferner zweckmäßig, wenn der. Dachspriegel und die Verstärkungselemente der beiden Seitenwände einen im Schnitt in Fahrzeugquerrichtung kontinuierlich gekrümmten Bogen bilden.
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Die Punkte, an denen Dachspriegel und Verstärkungselement aneinander befestigt sind, liegen bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung von hinten nach vorn vorzugsweise abwechselnd auf einem hohen und einem niedrigen Niveau.
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Eine Überlappungszone, in der der Dachspriegel und das Versteifungselement aneinander befestigt sind, liegt vorzugsweise in Höhe eines sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Dachrahmenprofils.
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Um eine hohe Stabilität bei ausreichender Kopffreiheit für die Insassen zu gewährleisten, ist an einem am Dachrahmenprofil befestigten Kopfstück des Verstärkungselements vorzugsweise ein Bereich vorgesehen, der stärker gekrümmt ist als der Arm und der Dachspriegel und der beide in einem kontinuierlichen Bogen verbindet.
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Das Dachrahmenprofil kann zweckmäßigerweise als Hohlprofil aus einem äußeren und einem inneren Profilelement zusammengefügt sein, wobei dann die Befestigungspunkte vorzugsweise bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung von hinten nach vorn nacheinander abwechselnd mit dem äußeren und dem inneren Profilelement verbunden sind.
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Um die erforderliche Verbindung des Dachspriegels und des Versteifungselements mit dem Dachrahmenprofil, insbesondere durch Verschweißen, herstellen zu können, ist es hilfreich, wenn das äußere und das innere Profilelement des Dachrahmenprofils jeweils der Mitte der Kraftfahrzeugkarosserie zugewandte Vorsprünge aufweisen, wobei bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung die Vorsprünge des äußeren Profilelements mit denen des inneren Profilelements abwechseln. So muss an jedem der Befestigungspunkte jeweils nur eines der Profilelemente des Dachrahmenprofils mit dem Dachspriegel und/oder dem Versteifungselement verschweißt werden.
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Eine Schweißstelle, an der eine Außenhaut der Seitenwand und/oder des Dachs am Dachrahmenprofil befestigt ist, sollte, ebenfalls um die Zahl von miteinander zu verschweißenden Materiallagen zu begrenzen, zweckmäßigerweise durch eine Öffnung des Verstärkungselements für ein Schweißwerkzeug hindurch zugänglich sein.
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Wenn die Außenhaut am äußeren Profilelement befestigt ist, ist zweckmäßigerweise am inneren Profilelement eine mit der Öffnung des Verstärkungselements fluchtende Öffnung zum Durchführen des Schweißwerkzeugs vorgesehen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Aus dieser Beschreibung und den Figuren gehen auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt. Es zeigen:
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1 eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Karosserie;
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2 eine Teilansicht der Innenseite einer Seitenwand und eines daran befestigten Dachspriegels des Kraftfahrzeugs aus 1;
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3 eine perspektivische Ansicht eines Verstärkungselements der Seitenwand;
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4 eine perspektivische Ansicht von außen der Verbindung zwischen dem Verstärkungselement der 3, dem Dachspriegel und einem das Verstärkungselement kreuzenden inneren Dachrahmenprofil;
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5 einen Schnitt entlang der Linie V-V aus 4;
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6 eine auseinandergezogene Darstellung von verschiedenen Baugruppen der Karosserie zur Erläuterung der Abfolge ihres Zusammenbaus, im Schnitt entlang der Linie VI-VI aus 4;
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7 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI aus 4 nach dem Zusammenbau der in 6 gezeigten Baugruppen; und
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8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII aus 4.
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1 zeigt in einer Seitenansicht ein Kraftfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Dach 1 der Kraftfahrzeugkarosserie ist getragen von A-, B- und C-Säulen 2, 3 bzw. 4, wobei die B-Säule 3 in der Außenansicht der 1 im Wesentlichen von Fensterrahmen zweier Türen 5, 6 verdeckt ist. Die B-Säule 3 erstreckt sich frei über die gesamte Höhe der Türen 5, 6 vom Dach 1 bis zu einem Türschweller 7, trägt ein Scharnier der hinteren Tür 6 und dient als Anschlag für die vordere Tür 5. So ist sie im Betrieb beträchtlichen Biegemomenten ausgesetzt, und eine starre, belastbare Verbindung der B-Säule zum Dach 1 ist wichtig für die Torsionsstabilität der gesamten Karosserie.
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2 zeigt eine Seitenwand der Kraftfahrzeugkarosserie der 1 ohne die Türen 5, 6 in einer Ansicht von innen. Ein sich über die gesamte Höhe der B-Säule 3 erstreckendes Seitenwandblech 8 ist auf etwa drei Viertel seiner Höhe, ausgehend vom Rand des Daches 1 bis weit unter die Gürtellinie der Karosserie, durch ein einteilig aus Blech geformtes Verstärkungselement 9 ausgesteift. Ein sich zwischen den Öffnungen der Türen 5, 6 erstreckender Arm 10 des Verstärkungselements 9 ist z. B. durch an seinen Längsrändern verteilte Schweißpunkte an dem Seitenwandblech 8 befestigt; Angriffspunkte für die Anbringung des Scharniers der Tür 6 wie etwa Schraublöcher 12 können an dem Arm 10 vorgesehen sein.
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Ein im Vergleich zum Arm 10 verbreitertes Kopfstück 11 des Verstärkungselements 9 ist an einem Dachrahmenprofil 13 befestigt, das, sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckend, die oberen Enden der auf einer gleichen Seite der Karosserie liegenden A-, B- und C-Säulen 2, 3 bzw. 4 starr miteinander verbindet. Von dem Dachrahmenprofil 13 aus erstreckt sich ein Dachspriegel 22 in Verlängerung der B-Säule 3 zur gegenüberliegenden Seitenwand.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Verstärkungselements 9, gesehen von seiner in eingebautem Zustand dem Seitenwandblech 8 zugewandten Außenseite. In montiertem Zustand am Seitenwandblech 8 befestigte Randstreifen 14 zeigen einen kontinuierlich geschwungenen Verlauf mit sich zum Dach hin allmählich verstärkender Krümmung und abnehmender Steigung. Zwischen den Randstreifen 14 erstreckt sich eine Sicke 15 in vertikaler Richtung, so dass der Arm 10 im Wesentlichen einen hutförmigen Querschnitt hat. Die Sicke 15 ist zur Außenseite des Fahrzeugs ausgelenkt und ist in zusammengebautem Zustand in einer Nut des Seitenwandblechs 8 aufgenommen. Die Krümmung der Randstreifen 14 setzt sich nach oben hin im Wesentlichen kontinuierlich fort in einem mittleren Bereich 16 des Kopfstücks 11. Der mittlere Bereich 16 ist auf beiden Seiten flankiert von rechteckigen Vorsprüngen 17.
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Eine der Fahrzeugmitte zugewandte Kante 18 des Kopfstücks 11 weist einen mäandernden Verlauf mit abwechselnd auf hohem und niedrigem Niveau liegenden Abschnitten 19 bzw. 20 auf, wobei zwei der auf hohem Niveau liegenden Abschnitte 19 jeweils die Oberseiten der rechtwinkligen Vorsprünge 17 verlängern, die auf niedrigem Niveau liegenden Abschnitte 20 den Abschluss des gleichmäßig gekrümmten mittleren Bereichs 16 bilden, und ein zentraler hoher Abschnitt 19 aus dem mittleren Bereich 16 heraus ausgelenkt ist.
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4 zeigt jeweils Teile des Verstärkungselements 9, eines inneren Profilelements 21, das Teil des sich entlang eines seitlichen Randes des in der Figur nicht gezeigten Dachs 1 erstreckenden Dachrahmenprofils 13 ist, und des sich von einer Seitenwand der Karosserie zur anderen erstreckenden Dachspriegels 22. Der aus einem Blechzuschnitt geformte Dachspriegel 22 weist zwei sich über seine gesamte Länge erstreckende Sicken 23 auf, die ihm einen zum Verlauf der Kante 18 komplementären Querschnitt mit hochgelegenen Abschnitten 24 und tiefer gelegenen Abschnitten 25 verleihen. Die hoch gelegenen Abschnitte 24 liegen unmittelbar auf den Abschnitten 19 des Verstärkungselements 9 auf.
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Des innere Profilelement 21 hat einen im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt, dessen horizontale und vertikal Schenkel 26, 27 an den – in 4 durch das Profilelement 21 verdeckten – rechtwinkligen Vorsprüngen 17 des Kopfstücks 11 anliegen. In dem horizontalen Schenkel 26 sind zwei Vertiefungen 28 gebildet, und in Höhe dieser Vertiefungen 28 zur Fahrzeugmitte hin von dem horizontalen Schenkel 26 abstehende Zungen 29 füllen einen Spalt zwischen den tiefer gelegenen Abschnitten 25 des Dachspriegels 22 und den Abschnitten 20 des Verstärkungselements 9 aus. Dies ist insbesondere in 5 zu erkennen, die einen Schnitt durch den Dachspiegel 22 und das Verstärkungselement 9 entlang der Ebene V-V aus 4 zeigt.
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Die Abschnitte 19, 24 bzw. 20, 25 des Verstärkungselements 9 und des Dachspriegels 22 sind jeweils paarweise miteinander durch Punktschweißungen 30 verbunden. Indem die Anordnung der Punktschweißungen 30 dem Zick-Zack-Profil der Kante 18 und des Dachspriegels 22 folgt, wird eine hochgradig steife, belastbare Verbindung zwischen dem Verstärkungselement 9 und dem Dachspriegel 22 erhalten.
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6 zeigt eine auseinandergezogene Darstellung von verschiedenen Baugruppen 31, 32, 35 der Karosserie in einem schematischen Schnitt entlang der Ebene VI-VI von 4. Zusätzlich zu der bereits in 4 gezeigten, durch das Verstärkungselement 9, dem Dachspriegel 22 und das innere Profilelement 21 gebildeten Baugruppe 31 sind in der Figur eine aus einem äußeren Profilelement 33 des Dachrahmenprofils, dem Seitenwandblech 8 und einer Seitenwand-Außen 34 gebildete Baugruppe 32 sowie als dritte Baugruppe 35 ein Dachblech 35 zu sehen. Ein Seitenairbag 36 und eine Dachverkleidung 37, die in der Figur unter dem Dachspriegel 22 und dem Verstärkungselement 9 dargestellt sind, gehören nicht zu derselben Baugruppe 31 wie diese, sondern werden erst später, nach Zusammenfügen mit der Baugruppe 32 und dem Dachblech 35, an der Innenseite der Baugruppe 31 montiert.
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Die Baugruppe 32 wird aus seitlicher Richtung auf die Baugruppe 31 aufgeschoben, so dass ein horizontaler Schenkel 38 des äußeren Profilelements 33 auf dem Schenkel 26 des inneren Profilelements 21 zu liegen kommt und das Seitenwandblech 8 (außerhalb der Schnittebene der 6) die Randstreifen 14 des Verstärkungselements 9 berührt. Drei zur Dachmitte hin vorspringende Zungen 39 des horizontalen Schenkels 38 kommen dabei auf den höher gelegenen Abschnitten 24 des Dachspriegels 22 zu liegen, wie insbesondere in 5 zu erkennen. In diesem Stadium können die in 5 gezeigten Punktschweißungen 30 erzeugt werden, wobei durch die an den hoch gelegenen Abschnitten 24 vorgenommenen Punktschweißungen nicht nur der Dachspriegel 22 am Verstärkungselement 9 befestigt wird, sondern auch das äußere Profilelement 33.
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In einem nächsten Schritt wird das Dachblech 35 aufgelegt, wobei ein seitlicher Randstreifen 40 des Dachblechs 35 sich am äußeren Profilelement 33 über einen dazwischen eingreifenden Randstreifen 41 der Seitenwand-Außen 34 abstützt. Um den Randstreifen 40 trotz der großen Zahl von aufeinanderliegenden Blechen sicher verschweißen zu können, sind, wie in 4 und 8 gezeigt, in einer gegen die Schnittebene der 6, 7 parallel verschobenen, in 4 mit VIII-VIII bezeichneten Schnittebene miteinander fluchtende Öffnungen 42, 43 im Verstärkungselement 9 und in den Vertiefungen 28 des Schenkels 26 gebildet, sodass ein Schweißwerkzeug 44 von unten an den Schenkel 38 herangeführt werden kann, um diesen mit dem Randstreifen 41 und dem Randstreifen 40 des (in 8 nicht gezeigten) Dachblechs 35 zu verbinden. So müssen niemals mehr als drei Bleche gleichzeitig verschweißt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dach
- 2
- A-Säule
- 3
- B-Säule
- 4
- C-Säule
- 5
- Tür
- 6
- Tür
- 7
- Türschwelle
- 8
- Seitenwandblech
- 9
- Verstärkungselement
- 10
- Arm
- 11
- Kopfstück
- 12
- Schraubenloch
- 13
- Dachrahmenprofil
- 14
- Randstreifen
- 15
- Sicke
- 16
- mittlerer Bereich
- 17
- rechteckiger Vorsprung
- 18
- Kante
- 19
- Abschnitt
- 20
- Abschnitt
- 21
- inneres Profilelement
- 22
- Dachspriegel
- 23
- Sicke
- 24
- hochgelegener Abschnitt
- 25
- tiefergelegener Abschnitt
- 26
- horizontaler Schenkel
- 27
- vertikaler Schenkel
- 28
- Vertiefung
- 29
- Zunge
- 30
- Punktschweißung
- 33
- äußeres Profilelement
- 34
- Seitenwand-Außen
- 35
- Dachblech
- 36
- Seitenairbag
- 37
- Dachverkleidung
- 38
- horizontaler Schenkel
- 39
- Zunge
- 40
- Rand
- 41
- Randstreifen
- 42
- Öffnung
- 43
- Öffnung
- 44
- Schweißwerkzeug
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10011946 A1 [0002]
- DE 10307633 A1 [0003]
