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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verstärkungsteil für einen Dachseitenholm eines Kraftfahrzeuges.
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Aus der
DE 102 47 045 A1 ist eine Fahrzeugkarosseriestruktur bekannt geworden, bei der ein Dachseitenholm ein Verstärkungsteil aufweist. Das Verstärkungsteil weist ein geschlossenes Profil auf und ist in einem Dachseitenholms angeordnet. Das Verstärkungsteil ist innerhalb eines geschlossenen Profils des Dachseitenholms befestigt, um so den Dachseitenholm zu verstärken.
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Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen leichten und stabilen Dachseitenholm zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
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Vorgesehen ist demgemäß ein Verstärkungsteil für einen Dachseitenholm eines Kraftfahrzeuges, welches einstückig ausgestaltet ist und in Fahrzeuglängsrichtung variierende, stetig ineinander übergehende Querschnitte aufweist, wobei die Querschnitte am Umfang eine stetige Kontur aufweisen und geschlossen ausgebildet sind.
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Änderungen im Querschnitt sind in Längsrichtung stetig, also frei von Kanten und Übergängen mit kleinen Radien. Die Querschnitte können an die jeweils angrenzenden Bauteile angepasst sein und eine Kontur aus Wölbungen und Einbuchtungen aufweisen, die stetig ist und somit ebenfalls frei von Kanten und Übergängen mit kleinen Radien. Mit kleinen Radien sind hierbei Radien von weniger als zwei Millimetern (2 mm) gemeint. Durch die einstückige Ausgestaltung mit stetig ineinander übergehenden Querschnitten und einer am Umfang stetigen Kontur ergibt sich bei Belastung ein homogener Kräfteverlauf in dem Verstärkungsteil. An scharfen Radien und sprunghaften Änderungen der Kontur kann es ansonsten durch die sogenannte Kerbwirkung zu einer Schwächung des Verstärkungsteils kommen. Durch die stetige Ausgestaltung kann das Verstärkungsteil verhältnismäßig hohe Kräfte aufnehmen, so dass zusätzliche, die geforderte Stabilität bereitstellende Bauteile entfallen können. Dadurch kann ein leichterer Dachseitenholm aufgebaut werden.
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Das Verstärkungsteil kann über ein Innendruckverfahren hergestellt werden. Es kann dadurch ein geschlossenwandiges Verstärkungsteil hergestellt werden. Die Wände des Verstärkungsteils weisen eine im Wesentlichen konstante Dicke auf und sie sind am Umfang vollständig geschlossen. Durch diese Ausgestaltung kann ein Verstärkungsteil hergestellt werden, das so stabil ist, dass weitere, die Stabilität des Dachseitenholms erhöhende Bleche und Stützelemente entfallen können. Dadurch kann also ein leichter und schmaler Dachseitenholm unter Einhaltung geforderter Festigkeitswerte hergestellt werden.
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Bei dem Innendruckverfahren kann es sich in einer Ausgestaltung um ein Blowforming-Verfahren handeln.
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Bei einem Blowforming-Verfahren wird ein röhrenförmiges Teil, aus welchem später das Verstärkungsteil entsteht, erhitzt und in ein Werkzeugnegativ eingelegt. Anschließend wird ein Gas unter Druck eingeleitet, so dass sich die Wände des Rohlings an das Werkzeugnegativ andrücken. Dabei entsteht ein hochfestes Verstärkungsteil. Das röhrenförmige Teil kann aus einem länglichen Blech hergestellt werden, welches hierfür so umgebogen und geschweißt wird, dass es einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
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Bei dem Innendruckverfahren kann es sich auch um ein Hydroforming-Verfahren handeln.
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Bei einem Hydroforming-Verfahren wird der Rohling ebenfalls in ein Werkzeugnegativ eingelegt. Der Rohling wird jedoch nicht notwendigerweise erwärmt und es wird eine Flüssigkeit verwendet, um die Wand des Rohlings an das Werkzeugnegativ zu drücken.
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In einer Ausgestaltung erstreckt sich das Verstärkungsteil an einem Fahrzeug von einer A-Säule bis zu einer D-Säule.
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Dadurch kann das Verstärkungsteil stabil an der Fahrzeugstruktur verankert werden, indem es beispielsweise mit einer C-Säule und der D-Säule verbunden ist. Die genannten, die Stabilität erhöhenden Eigenschaften des Verstärkungsteils kommen somit auch im hinteren Bereich eines Kraftfahrzeuges zum tragen, so dass auch hier eine potentielle Bauteilreduzierung und Gewichtsersparnis vollzogen werden kann.
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In einer Ausgestaltung ist in einem Abschnitt eine Führungsschiene für eine Schiebetüre angeordnet.
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Bei mehrteiligen Verstärkungsteilen mussten bisher in der Regel Zwischenelemente vorgesehen werden, da die Ausgestaltung des Verstärkungsteils Aspekten der Stabilität Rechnung zu tragen hatte. Die Führungsschiene ist weitestgehend gerade ausgebildet und in einem vorderen Abschnitt zum Fahrzeuginneren hin umgelenkt, so dass die Schiebetür an der Außenseite des Kraftfahrzeuges entlang in das Türportal hinein oder aus diesem geführt ist.
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An dem Dachseitenholm kann ein Innenblech angeordnet sein, an welchem eine Ausbuchtung für einen nach innen ragenden Abschnitt einer Führungsschiene für eine Schiebetüre vorgesehen ist, wobei die Ausbuchtung ins Fahrzeuginnere ragt und wobei das Innenblech einstückig ist.
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Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1: schematisch aus einer seitlichen Perspektive einen Teil eines Kraftfahrzeuges mit einem Dachseitenholm, einer A-Säule, einer C-Säule und einer D-Säule,
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2: schematisch den Dachseitenholm mit einem Verstärkungsteil und der daran angebrachten A-Säule,
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3: ein an einer Innenseite des Dachseitenholmes anordbares Innenblech mit einer Ausbuchtung, und
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4: schematisch einen in 1 mit „A” gekennzeichneten Bereichs im Schnitt,
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5: schematisch einen in 1 mit „B” gekennzeichneten Bereich im Schnitt, und
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6: schematisch einen in 1 mit „C” gekennzeichneten Bereichs im Schnitt.
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In den Figuren sind gleiche oder funktional gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt einen Dachseitenholm 1 aus einer seitlichen Perspektive. Der Dachseitenholm 1 bildet eine linke Außenkante eines Fahrzeugdachs. Im Falle eines Seitenaufpralls wirken auf den Dachseitenholm 1 hohe Kräfte, so dass dieser entsprechend stabil auszugestalten ist.
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Zur Erreichung der Stabilität ist in dem Dachseitenholm ein Verstärkungsteil 4 angeordnet, welcher in 2 dargestellt ist. Das Verstärkungsteil 4 versteift die Fahrzeugkarosserie im Dachbereich. Das Verstärkungsteil 4 ist einstückig, also aus einem einzigen Rohling gefertigt, welcher allenfalls je nach Herstellungsprozess eine Lot- oder Schweißnaht aufweisen kann. Bei der Umformung in das Verstärkungsteil 4 wird der Rohling so stark umgeformt und ggf. auch erhitzt, dass sich ein nahezu geschlossenes metallisches Gefüge bildet. Dadurch kann sich bei einer Belastung in dem Verstärkungsteil 4 ein Kraftverlauf ausbilden, welcher im Wesentlichen frei von Kerbwirkungen und Spannungen an örtlichen Verhärtungen homogen und im Wesentlichen gleichmäßig am Verstärkungsteil 4 verteilt auftritt. Das Verstärkungsteil 4 erstreckt sich über die Länge L von der A-Säule 2 bis hin zur D-Säule 3 (siehe 1). Durch die hohe Belastbarkeit des Verstärkungsteils 4 kann ggf. auf eine B-Säule verzichtet werden. Die B-Säule bildet an einem Fahrzeug eine Verbindung zwischen einem Seitenschweller und einem Dachseitenholm aus und bildet ein hinteres Ende eines vorderen Türportals bzw. ein vorderes Ende eines hinteren Türportals. Das Verstärkungsteil 4 weist über der Fahrzeuglängsachse X veränderliche Querschnitte auf, welche im Zusammenhang mit den 4 bis 6 beschrieben werden. Die Querschnitte gehen stetig und nahtlos ineinander über.
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3 zeigt perspektivisch aus einem Fahrzeuginneren ein innenseitig am Dachseitenholm bzw. am Verstärkungsteil 4 anbringbares Innenblech 5, welches eine Ausbuchtung 6 für einen nach innen ragenden Abschnitt einer Führungsschiene aufweist (siehe 5). Die Führungsschiene 7 dient zur Führung einer in den Figuren nicht dargestellten Schiebetüre, wobei die Ausbuchtung 6 ins Fahrzeuginnere ragt.
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4 zeigt bereichsweise einen Schnitt durch den in 1 mit „A” gekennzeichneten Bereich des Dachseitenholms 1. An dem Verstärkungsteil 4 mit dem ersten Querschnitt 13 ist eine Außenhaut 8 angeordnet, welche einen Abschluss des Dachseitenholms 1 nach außen hin darstellt. Der Querschnitt 13 weist eine stetig veränderliche Kontur auf, mit Radien R, welche so bemessen sind, dass es im Verstärkungsteil 4 nicht zur Kerbwirkung kommen kann. Der Querschnitt 13 ist in seiner Kontur an das jeweilige Fahrzeugdesign angepasst. Die Außenhaut 8 weist einen Absatz 9 zur Abstützung einer nicht dargestellten Türdichtung auf und sie erstreckt sich nach unten hin bis zu einem Flansch 10. An dem Flansch 10 ist die Außenhaut 8 mit dem Innenblech 5 verbunden. Die Verbindung kann dabei über ein Punktschweißverfahren hergestellt werden. Auf den Flansch 10 kann im montierten Zustand ein den Flansch 10 schützender, nicht dargestellter Türdichtungsflansch angeordnet werden.
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5 zeigt einen etwas nach hinten versetzt angesetzten Schnitt durch den in 1 mit „B” gekennzeichneten Bereich. Man erkennt, dass das Verstärkungsteil 4 im zweiten Querschnitt 15 anders geformt ist, jedoch an seinem Umfang vollständig geschlossen ist. Geschlossen meint in diesem Zusammenhang, dass sich am Umfang bzw. am Perimeter keine Öffnungen und Schlitze und auch keine nach dem Umformverfahren eingebrachten Schweißnähte befinden. Unten an dem Verstärkungsteil 4 ist die zuvor bereits beschriebene Führungsschiene 7 angeordnet. An ihr kann ein nicht dargestellter Arm einer ebenfalls nicht dargestellten Schiebetüre geführt werden. Die Führungsschiene 7 ist nach rechts versetzt angeordnet, also zum Fahrzeuginneren hin versetzt, um ein Einfahren der Schiebetüre in das Türportal in der unmittelbaren Nähe der vollständig geschlossenen Position zu ermöglichen. In der Außenhaut 8 ist eine Öffnung 11 zum Hindurchführen des besagten Armes vorgesehen.
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6 zeigt einen Schnitt durch den in 1 mit „C” gekennzeichneten Bereich. Die Führungsschiene 7 ist nun weiter links angeordnet, also von dem Fahrzeuginneren weiter beabstandet als in dem in 5 dargestellten Schnitt. Das Verstärkungsteil 4 weist in diesem Bereich in der Fahrzeughochachse Z eine größere Höhe h auf als in dem in 5 dargestellten Schnitt. Die Flächenträgheitsmomente, welche ein Maß für die Torsions- und Biegesteifigkeiten darstellen, werden dadurch so groß gehalten, wie es das Package und der Bauraum eben zulassen, wobei mit Package die geometrische und funktionale Anordnung von Bauteilen und unterschiedlichen Ausstattungsvarianten gemeint ist.
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Das Verstärkungsteil 4 kann im sogenannten Blow-forming Verfahren hergestellt werden. Dadurch kann ein nahtloser geschlossenes Verstärkungsteil mit über der Länge L variablen Querschnitten hergestellt werden. Die Festigkeit eines im Blowforming Verfahren hergestellten Bauteil ist verhältnismäßig hoch. Eine Umformung im Hydroforming-Verfahren ist ebenfalls möglich. Auch wenn sich die Figurenbeschreibung auf den Dachseitenholm eines Fahrzeuges mit einer Schiebetüre bezog, so kann das Verstärkungsteil 4 auch bei einem Fahrzeug mit konventionellen Schwenktüren eingesetzt werden. Durch die hohen erzielbaren Festigkeitswerte des Verstärkungsteils 4 kann ggf. sogar die B-Säule entfallen.
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Gleichwohl in der vorangegangenen Beschreibung einige mögliche Ausführungen der Erfindung offenbart wurden, versteht es sich, dass zahlreiche weitere Varianten von Ausführungen durch Kombinationsmöglichkeiten aller genannten und ferner aller dem Fachmann naheliegenden technischen Merkmale und Ausführungsformen existieren. Es versteht sich ferner, dass die Ausführungsbeispiele lediglich als Beispiele zu verstehen sind, die den Schutzbereich, die Anwendbarkeit und die Konfiguration in keiner Weise beschränken. Vielmehr möchte die vorangegangene Beschreibung dem Fachmann einen geeigneten Weg aufzeigen, um zumindest eine beispielhafte Ausführungsform zu realisieren. Es versteht sich, dass bei einer beispielhaften Ausführungsform zahlreiche Änderungen bezüglich Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne den in den Ansprüchen offenbarten Schutzbereich und dessen Äquivalente zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dachseitenholm
- 2
- A-Säule
- 3
- D-Säule
- 4
- Verstärkungsteil
- 5
- Innenblech
- 8
- Ausbuchtung
- 7
- Führungsschiene
- 8
- Außenhaut
- 9
- Absatz
- 10
- Flansch
- 11
- Öffnung
- 12
- Querschnitt
- 13
- Querschnitt
- 14
- Querschnitt
- h
- Höhe
- L
- Länge
- R
- Radius
- K
- Fahrzeuglängsrichtung
- Y
- Fahrzeugquerrichtung
- Z
- Fahrzeughochachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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