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Die Erfindung betrifft ein Seitenteil für eine Kraftfahrzeugkarosserie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. ein korrespondierendes Verfahren zum Herstellen eines solchen Seitenteils für eine Kraftfahrzeugkarosserie nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12.
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Die
DE 195 38 844 C2 zeigt einen Seitenschweller eines Kraftfahrzeugs, welcher ein einem Fahrzeugäußeren zugewandtes Außenseitenteil aufweist. Das Außenseitenteil wird von einer dünnen Außenhaut aus Blech oder Kunststoff gebildet und ist an einem einem Fahrzeuginneren zugewandten Innenseitenteil an hakenförmigen Befestigungsstellen gehalten. Das Innenseitenteil ist als Hohlprofil aus Stahl, als Rollprofil oder als Strangpressprofil aus einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung hergestellt. Ein von der Außenhaut des Außenseitenteils begrenzter Hohlraum ist mit einem energieabsorbierenden Schaum ausgefüllt. Bei einem Seitencrash werden zunächst die Außenhaut des Außenseitenteils und der darunter liegende Schaumstoff verformt. Erst anschließend kommt es zu einer Verformung des Innenseitenteils. Damit soll es möglich sein, kleinere Schäden durch relativ einfache Reparaturmaßnahmen beheben zu können. Bei einem Seitencrash werden zuerst das Außenseitenteil mit dem Schaumstoff und dann das Innenseitenteil mit dem Hohlprofil verformt. Diese Abfolge ist jedoch nicht vorteilhaft, da durch den Schaumstoff eine Blockbildung unter geringer Energieaufnahme und dann relativ spät eine plastische Verformung des Innenseitenteils mit dem Hohlprofil mit hoher Energieaufnahme erfolgt. Da außerdem der Schaumstoff nur von einer dünnen Außenhaut bedeckt ist, führt eine jede Verformung der Außenhaut, zum Beispiel bei einem Parkrempler, direkt auch zu einer Strukturschwächung des Seitenschwellers, welche oftmals unerkannt bleibt.
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Die
DE 10 2005 043 698 A1 zeigt einen Seitenschweller, welcher ein aus zwei Teilschalen zusammengesetztes Kastenprofil aufweist, welches im Bereich der Fahrgastzelle durch ein Strukturteil verstärkt ist. Das Strukturteil ist mit dem Kastenprofil fest verbunden und umfasst ein faserverstärktes Kunststoffteil. Die Teilschalen sind aus Metallblech gefertigt. Ein Schaum als energieabsorbierender Füllstoff für Hohlräume des Seitenschwellers ist nicht vorgesehen.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Seitenteil für eine Kraftfahrzeugkarosserie bereitzustellen, welches zu einer verbesserten Karosseriesteifigkeit und zu einem verbesserten Seitencrashverhalten führt.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Bereitstellung eines Seitenteils für eine Kraftfahrzeugkarosserie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Seitenteils für eine Kraftfahrzeugkarosserie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein Seitenteil für eine Kraftfahrzeugkarosserie zur Verfügung, welches ein Außenseitenteil, welches einem Fahrzeugäußeren zugewandt ist, ein am Außenseitenteil befestigtes Innenseitenteil, welches einem Fahrzeuginneren zugewandt ist, und einen Schaum als Füllstoff umfasst. Erfindungsgemäß ist das Außenseitenteil als duktiles Bauteil ausgebildet, und das Innenseitenteil ist zumindest teilweise mit Schaum ausgefüllt.
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Durch diese erfindungsgemäße Anordnung lässt sich ein verbessertes Seitencrashverhalten des Fahrzeugs erzielen, da bei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Seitenteils für eine Kraftfahrzeugkarosserie bei einem Seitencrash zunächst die Verformung des als duktiles Bauteil ausgeführten Außenseitenteils und erst dann eine Verformung des mit dem Schaum ausgefüllten Innenseitenteils erfolgt. Das Außenseitenteil kann beispielsweise als Hohlprofil und/oder als Profil aus Schalen und/oder als monolithischer Träger ausgebildet werden. Bei zunehmender Verformung absorbiert der Schaum weitere Energie bis zur Blockbildung. Durch die Blockbildung des Verbundes wird ein Zugband angesprochen, welches durch das Innenseitenteil gebildet wird. Dieses erschwert bzw. stoppt ein weiteres Eindringen eines Impaktors bzw. Eindringkörpers bei einem Seitencrashfall. Außerdem kann das Risiko von unerkannten Schäden, wie Parkrempler, welche eine Schwächung der inneren Struktur des Seitenteils bewirken können, vermieden werden sowie eine einfache, kostengünstige Reparatur im Kundendienst ermöglicht werden.
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Ein korrespondierendes erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Seitenteils für eine Kraftfahrzeugkarosserie, welches beispielsweise als Seitenschweller oder A-Säule, B-Säule oder C-Säule eines Kraftfahrzeugs ausgeführt werden kann, gibt an, dass das Außenseitenteil als duktiles Bauteil ausgeführt wird, wobei das Innenseitenteil erst nach einem Verbindungsprozess von Außenseitenteil und Innenseitenteil zumindest teilweise mit Schaum ausgefüllt wird. Dadurch lässt sich das Ausschäumen des Innenseitenteils prozesssicher und einfach bewerkstelligen.
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In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Seitenteils für eine Kraftfahrzeugkarosserie ist das Innenseitenteil als in Richtung Außenseitenteil offene Schale ausgebildet. Vorzugsweise sind das Außenseitenteil und das Innenseitenteil mittels einer kraft-, form- und/oder stoffschlüssigen Verbindung miteinander verbunden, was sich besonders einfach und prozesssicher beispielsweise durch eine Klebeverbindung oder eine mechanische Verbindungstechnik gestalten lässt. Zusätzlich oder alternativ können auch andere geeignete Verbindungstechniken eingesetzt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Seitenteils für eine Kraftfahrzeugkarosserie sind das Außenseitenteil aus Metall und das Innenseitenteil aus einem Faser-Kunststoff-Verbund hergestellt, was zu einer hohen Steifigkeit und einer guten Energieaufnahme im Seitencrashfall führt. Durch Ausführung des Innenseitenteils als Faser-Kunststoff-Verbund kann aufgrund der hohen Zugfestigkeit die Wirkung des Innenseitenteils als Zugband bei der Blockbildung des Verbundes in vorteilhafter Weise verbessert werden. Sehr vorteilhaft ist es dabei, den Faser-Kunststoff-Verbund des Innenseitenteils monolithisch auszubilden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Seitenteils für eine Kraftfahrzeugkarosserie weist das Innenseitenteil zwei Hohlräume auf, wobei ein erster dem Außenseitenteil zugewandter Hohlraum zumindest teilweise mit dem Schaum ausgefüllt und ein dem Fahrzeuginneren zugewandter zweiter Hohlraum ohne Schaum verbleibt, was insgesamt zu einer weiteren Verbesserung der Steifigkeit des Innenseitenteils führt.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Seitenteils für eine Kraftfahrzeugkarosserie ist das Innenseitenteil in einfacher Art und Weise einteilig oder zweiteilig ausgebildet. Bei einer zweiteiligen Ausführung des erfindungsgemäßen Seitenteils für eine Kraftfahrzeugkarosserie sind in einfacher Art und Weise ein erster Teil und ein zweiter Teil des Innenseitenteils mittels einer kraft-, form- und/oder stoffschlüssigen Verbindung, wie beispielsweise einer Klebeverbindung, einer mechanischen Verbindung usw., miteinander verbunden.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
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Dabei zeigt:
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1 eine schematische Schnittdarstellung eines als Schweller ausgeführten erfindungsgemäßen Seitenteils für eine Kraftfahrzeugkarosserie.
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1 zeigt einen in Fahrzeughochrichtung z und in Fahrzeugquerrichtung y verlaufenden Querschnitt eines erfindungsgemäßen Seitenteils 1 für eine Kraftfahrzeugkarosserie.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, ist das dargestellte erfindungsgemäße Seitenteil 1 für eine Kraftfahrzeugkarosserie in Form eines Seitenschwellers 1 ausgeführt, welcher aus zwei Teilen, einem Außenseitenteil 2, welches einem Fahrzeugäußeren 20 zugewandt ist, und einem Innenseitenteil 3 aufgebaut ist, welches einem Fahrzeuginneren 21 zugewandt ist. Das Außenseitenteil 2 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Hohlprofil aus Metall ausgebildet und weist beispielsweise zwei, durch eine Strebe 4 getrennte Hohlräume 5, 6 auf. Alternativ kann das Außenseitenteil 2 als Profil aus Schalen und/oder als monolithischer Träger ausgebildet werden. Mit dem Außenseitenteil 2 ist das Innenseitenteil 3 verbunden, wofür vorzugsweise eine Klebeverbindung 10 vorgesehen ist. Zusätzlich oder alternativ können auch andere Verbindungstechniken, wie beispielsweise mechanische Verbindungen eingesetzt werden. Das Innenseitenteil 3 ist als in Richtung Außenseitenteil 2 offene Schale in Form eines schalen bzw. rinnenförmigen Längsträgers in Fahrzeuglängsrichtung x ausgebildet und aus einem Faser-Kunststoff-Verbund aufgebaut. Bei einer Verwendung als A-, B- oder C-Säule ist das Innenseitenteil 3 als in Richtung Außenseitenteil 2 offene Schale in Form eines schalen bzw. rinnenförmigen Längsträgers in Fahrzeughochrichtung z ausgebildet und aus einem Faser-Kunststoff-Verbund aufgebaut. Vorzugsweise ist der Faser-Kunststoff-Verbund dabei monolithisch, das heißt aus einem Stück ausgebildet. Eine Wandung 12 der Schale bzw. des Innenseitenteils 3 begrenzt zusammen mit einer Außenfläche 7 des Außenseitenteils 2 einen Innenseitenteilhohlraum 14, welcher nach dem Verbindungsvorgang, welcher vorzugsweise als Klebevorgang mittels eines geeigneten Klebstoffs ausgeführt wird, nachträglich zumindest teilweise mit einem Schaum 16 ausgeschäumt wird. Das Außenseitenteil 2 ist beispielsweise als Strangpressprofil aus Aluminium ausgebildet, welches ein geschlossenes Mehrkammerprofil bildet, auf welches dann die Schale bzw. das Innenseitenteil 3 aus Faser-Kunststoff-Verbund aufgebracht wird. Nach dem Ausschäumen des Hohlraums 14 des Innenseitenteils 3 liegt dann eine so genannte Hybridschwellerstruktur vor, welche einerseits aus dem Metall des Außenseitenteils 2 und anderseits aus dem Faser-Kunststoff-Verbund des Innenseitenteils 3 gebildet wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Seitenteils 1 für eine Kraftfahrzeugkarosserie wird erst nach dem Verbindungsprozess von Außenseitenteil 2 und Innenseitenteil 3 ein zumindest teilweises Ausschäumen des Innenseitenteils 3 durchgeführt. Durch das Verbinden des Innenseitenteils 3 mit der Außenfläche 7 des metallischen Hohlprofils des Außenseitenteils 2 entsteht der Innenseitenteilhohlraum 14 und somit insgesamt ein differenziell gebautes Hybridprofil. Der entstandene Innenseitenteilhohlraum 14 wird nach dem Verbindungsvorgang nachträglich mit einem geeigneten Material, zum Beispiel mit einem metallischen Schaum oder einem Polymerschaum 16, ausgeschäumt, um so eine Anhaftung des Schaums 16 an jeder Profilwand, wie der Außenfläche 7 des Außenseitenteils 2 und einer Innenfläche 8 des Innenseitenteils 3 zu ermöglichen. Dadurch entsteht insgesamt ein kompakter, biegesteifer Hybrid-Sandwich.
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Erfindungsgemäß liegt das Absorptionsmaterial bzw. der Schaum 16 in dem vom Innenseitenteil 3 gebildeten Hohlraum 14 zumindest teilweise vor, welcher von einer Außenfläche 7 des Außenseitenteils 2 aus Strangpressprofil und von der Wandung 12 bzw. Schale des Innenseitenteils 3 aus Faserverbundkunststoff gebildet wird. Das Innenseitenteil 3 ist in Fahrzeugquerrichtung y gesehen dem Fahrzeuginneren 21 zugewandt. Dadurch wirkt bei einem Seitencrash erst das Aluminiumprofil 2 energieabsorbierend und erst in einem zweiten Schritt wird das als Schaum 16 ausgebildete Absorptionsmaterial im Innenseitenteilhohlraum 14 angesprochen bzw. komprimiert. Dieser Hybridschweller 1 trägt zur Karosseriesteifigkeit des Fahrzeugs bei und kann im Falle eines Seitencrashs primär die entstehenden Lasten aufnehmen. Dabei baut in einem ersten Verformungsschritt das metallische Profil des Außenseitenteils 2 durch eine stattfindende plastische Verformung einen großen Teil der Crashenergie ab. In einem zweiten Verformungsschritt wird durch Kompaktieren bzw. Komprimieren des Schaums 16 bis hin zur Blockbildung zwischen der Wandung 12 bzw. dem Schaum 16 des Innenseitenteils 3 und dem Außenseitenteil 2 weitere Energie abgebaut. In einem dritten Verformungsschritt wird durch die Blockbildung des Verbundes ein Zugband angesprochen, welches durch das Innenseitenteil 3 ausgebildet wird und ein weiteres Eindringen eines Impaktors bzw. Eindringkörpers bei einem Seitencrashfall erschwert und bestenfalls stoppt.
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In 1 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung gestrichelt dargestellt. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform weist das Innenseitenteil 3 einen zweiten Innenseitenteilhohlraum 15 auf, der von einer zweiten Schale bzw. Wandung 12' gebildet wird. Die bisherige Wandung 12 wird dann in Fahrzeuglängsrichtung x zu einem Innensteg 25.
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Dadurch weist das Innenseitenteil 3 zwei Innenseitenteilhohlräume 14, 15 auf, wobei der erste dem Außenseitenteil 2 zugewandte Hohlraum 14 mit dem Schaum 16 ausgefüllt ist und der dem Fahrzeuginneren 21 zugewandte zweite Hohlraum 15 ohne Schaum verbleibt. Der Hohlquerschnitt bzw. das Innenseitenteil 3 kann integral, d. h. einstückig aus den Schalen bzw. Wandungen 12, 12' aufgebaut werden.
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Möglich ist auch ein differentialer Aufbau, indem die zweite Schale bzw. Wandung 12' auf die erste Schale bzw. Wandung 12 aufgeklebt ist, wofür zum Beispiel eine zweite Klebeverbindung 11 vorzusehen wäre. Das Innenseitenteil 3 ist dann mit der ersten Schale bzw. Wandung 12 und der zweiten Schale bzw. Wandung 12' zweiteilig aufgebaut, wobei die beiden Wandungen 12, 12' durch die zweite Klebeverbindung 11 miteinander verbunden sind.
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Die Erfindung ist nicht wie dargestellt auf einen Schweller beschränkt. So ist es auch möglich, den erfindungsgemäßen Aufbau bzw. die erfindungsgemäße Struktur bei einer A-Säule, B-Säule oder C-Säule eines Kraftfahrzeugs gleichermaßen vorzusehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Seitenschweller
- 2
- Außenseitenteil
- 3
- Innenseitenteil
- 4
- Strebe
- 5, 6
- Hohlräume
- 7
- Außenfläche
- 8
- Innenfläche
- 10, 11
- Klebverbindung
- 12, 12'
- Wandung
- 14, 15
- Innenseitenteilhohlraum
- 16
- Schaum
- 20
- Fahrzeugäußeren
- 21
- Fahrzeuginneren
- 25
- Innensteg
- X
- Fahrzeuglängsrichtung
- y
- Fahrzeugquerrichtung
- z
- Fahrzeughochrichtung
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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 19538844 C2 [0002]
- DE 102005043698 A1 [0003]
