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Die Erfindung betrifft eine Rückwand für eine Karosserie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Karosserie mit einer solchen Rückwand nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
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Der vollständige Aufbau eines Kraftfahrzeuges wird gemeinhin als Karosserie, in der Fachsprache der Fahrzeugtechnik auch als Fahrzeugaufbau bezeichnet, weil er auf einem Fahrgestell oder einem Fahrwerk basiert. Neben nicht selbsttragenden Karosserien, wie sie heute etwa noch bei Nutz- oder Geländefahrzeugen Verwendung finden, wurden in Anbetracht des anhaltenden Trends zur Gewichtsreduktion im Fahrzeugbau durch Fortschritte in der Blechverarbeitung sogenannte selbsttragende Karosserien ermöglicht. Bei dieser Konstruktionsart bilden Beplankungen, Verstärkungen, Aufnahmebleche, Profile und andere Karosserieteile gemeinsam die tragende Konstruktion und nehmen in ihrer Gesamtheit die in die Karosserie eingeleiteten Kräfte auf.
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Als wesentliches Qualitätskriterium der verwendeten Anbauteile, um elastische Verformungen an deren Fugen gering zu halten und die Entwicklung knarrender Geräusche im Fahrbetrieb zu vermeiden, erweist sich daher die Steifigkeit der Konstruktion. Insofern erlauben nur besonders steife Karosserien die Realisierung geringer Spaltmaße. Ferner übt die Steifigkeit – insbesondere auf schlechten Straßen oder in Extremsituationen – einen maßgeblichen Einfluss auf das Fahrverhalten des vollständigen Fahrzeugs aus. Um Schwingungsanregungen durch Motor und Fahrwerk zu widerstehen, muss die Eigenfrequenz der Karosserie entsprechend abgestimmt werden. Die als diesbezüglicher Maßstab typischerweise herangezogene sogenannte dynamische Steifigkeit liegt etwa bei Stufenhecklimousinen der oberen Mittelklasse zwischen 35 und 47 Hz.
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Der Stand der Technik umfasst unter diesem Gesichtspunkt unterschiedlichste Karosseriebauteile, welche in Verbindung mit geeigneten Fügetechniken die statische und dynamische Steifigkeit des resultierenden Kraftfahrzeugs maximieren sollen. Verstärkte Karosseriebauteile erhöhen das Karosseriegewicht jedoch oftmals erheblich, sodass aus Gründen der Gewichtseinsparung zunehmend so genannte Hybridkarosserien Anwendung finden, die abschnittsweise aus unterschiedlichen Materialien, wie beispielsweise Stahl und Aluminium, bestehen. Die Werkstoffübergänge fallen dabei zumeist näherungsweise mit den jeweiligen Bauteilgrenzen zusammen, indem etwa Seiten- oder Rückwände aus Aluminium mit Bodengruppen aus Stahl kombiniert werden, um so einerseits ein geringes Gewicht der Gesamtkarosserie zu realisieren, andererseits durch die besonders feste Stahl-Bodengruppe eine crashresistente Fahrgastzelle zu schaffen.
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Das Zusammenfallen von Materialübergängen und Bauteilgrenzen führt jedoch auch zu Problemen. So sind die für die unterschiedlichen Bauteile verwendeten Materialien oftmals nur schwer zu fügen. Dies gilt insbesondere für Stahl und Aluminium, die sich lediglich mittels aufwändiger Schweißverfahren miteinander verbinden lassen. Die alternative Verwendung formschlüssiger Fügelemente wie Nieten, obgleich grundsätzlich möglich, benötigt jedoch deutlich mehr Arbeitsschritte, was zu einer Erhöhung der Stückkosten führt. Aufgrund der unterschiedlichen elektrochemischen Eigenschaften der beteiligten Metalle ist zudem oftmals eine galvanische Trennung zwischen den unterschiedlichen Bauteilen notwendig, um elektrochemische Kontaktkorrosion zu vermeiden.
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DE 10 2010 021 137 A1 schlägt unter diesen Erwägungen ein Karosseriebauteil für einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, aus einem Verbundblech, insbesondere einer maßgeschneiderten Platine, mit wenigstens zwei flächigen Teilbereichen aus unterschiedlichen Metalllegierungen vor, wobei das Karosseriebauteil einen randständigen Teilbereich aus einem Stahl und einen weiteren Teilbereich aus einer Aluminiumlegierung umfasst.
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EP 1 432 604 B1 indes offenbart eine Trennanordnung für eine selbsttragende Karosserie eines Kraftwagens mit einer am vorderen Ende eines Heckraums angeordneten Abtrennung, die sich in Fahrzeugquerrichtung sowie über einen Teil ihrer Höhe zwischen hinteren Radhäusern des Kraftwagens erstreckt und an Begrenzungswänden des Heckraums befestigt ist, wobei die Trennanordnung als für die Karosserie gegen Verwindung aussteifende Stützeinrichtung ausgebildet ist. Dieser Ansatz zeichnet sich dadurch aus, dass die Trennanordnung bezüglich einer senkrechten Fahrzeugquerebene und einer waagrechten Fahrzeugquerebene gewölbt ist, wobei die Trennanordnung entlang von Kraftflusslinien Verstärkungsstreben in Form höherer Materialdicke aufweist.
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Gerade diese höhere Materialdicke erweist sich jedoch insofern als nachteilig, als die derart ausgeführte Rückwand einen deutlichen Versatz in ihren Übergangsbereichen aufweist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Rückwand für eine Karosserie bereitzustellen, die bei geringem Gewicht eine unkomplizierte und versatzfreie Fügeverbindung mit einer Stahlkarosserie eingehen kann. Die Erfindung stellt sich ferner der Aufgabe, eine möglichst versatzfreie selbsttragende Karosserie geringen Gewichts zu schaffen.
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Diese Aufgaben werden mittels einer Rückwand für eine Karosserie mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mittels einer Karosserie mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.
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Die Erfindung fußt demnach auf dem Grundgedanken, einen geometrischen Ausgleich der zusätzlichen Materialdicke des – für die Fügeverbindung zwischen Rückwand und Trägerstruktur benötigten – randseitigen Verbundelements der Rückwand herbeizuführen, um eine zumindest einseitig weitgehend ebene und versatzfreie Rückwand zu realisieren. Dieser Ausgleich wird erfindungsgemäß durch eine in dem primären Flächenelement der Rückwand selbst gebildete Kontur in Gestalt einer Stufe oder Ausprägung geschaffen, um konstruktive Anpassungen hinsichtlich Trägerstruktur oder Verbundelement zu vermeiden.
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Das Verbundelement ist dabei als walzplattiertes Blech ausgeführt und setzt sich somit aus zwei metallischen Komponenten zusammen: dem als Fügefläche mit der Trägerstruktur der Karosserie gemeinsamen Trägerwerkstoff als Grundmaterial sowie dem als Plattierung verwendeten Leichtbauwerkstoff des Flächenelements der Rückwand. Während als Trägerwerkstoff unter dem Gesichtspunkt der Materialkompatibilität mit gattungsgemäßen Trägerstrukturen sowie seines hohen Elastizitätsmoduls besonders Stahl in Betracht kommt, ist bezüglich der Plattierung vorrangig an das im Leichtbau wegen seiner geringen Dichte bevorzugt eingesetzte Aluminium zu denken. Im Ergebnis bilden Trägerstruktur und Rückwand somit eine Hybridkarosserie, die bei vergleichbarer Steifigkeit gegenüber reinen Stahlkarosserien eine deutliche Verbrauchs- und Emissionsminderung des darauf aufbauenden Fahrzeugs erlaubt.
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Zur weiteren lokalen Versteifung, zur Vermeidung etwaiger Dröhngeräusche im Fahrbetrieb sowie zur optischen Aufwertung des Karosseriedesigns können zusätzlich im Flächenelement der Rückwand gebildete Sicken dienen. Diese mögen bei fachgerechter Auslegung gleichzeitig zum Abbau unvorteilhafter, durch Umformvorgänge im Rahmen der Fertigung hervorgerufener Spannungsspitzen im verwendeten Leichtbauwerkstoff beitragen.
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Die erfindungsgemäße Ausführung einer Rückwand gestattet es insbesondere, Letztere im Bereich ihres randseitigen Blechstreifens stoffschlüssig mit der Trägerstruktur zu verbinden, um die atomaren oder molekularen Kräfte des Trägerwerkstoffs für einen besonders starken Zusammenhalt der Karosserie zu nutzen. Neben unterschiedlichsten Löt-, Klebe- und Vulkanisierungstechniken empfiehlt sich angesichts der metallischen Beschaffenheit des Trägerwerkstoffs dabei vor allem das dem Fachmann vertraute Schweißen.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch:
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1 eine Draufsicht der Rückwand einer erfindungsgemäßen Fahrzeugkarosserie,
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2 die Schnittdarstellung eines Verbundelements der Rückwand der 1 und
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3 die Schnittdarstellung eines das Verbundelement umfassenden Randbereichs der Rückwand.
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Die Draufsicht der 1 illustriert den prinzipiellen Aufbau der Rückwand 4 einer Karosserie 5 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung, welche auf einem die Rückwand 4 dominierenden, im Wesentlichen zur abbildungsgemäßen Hochachse spiegelsymmetrischen Flächenelement 6 aus Aluminium (Al) basiert. Als herkömmliche Versteifungsmaßnahme wurden mittels einer geeigneten Sickenmaschine in zentralen Bereichen des Flächenelements 6 zwei näherungsweise diagonal verlaufende rinnenförmige Vertiefungen in Gestalt von Sicken 3 in das Aluminium gedrückt.
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Als charakteristisch indes erweist sich die Ausführung der paarweise gegenüberliegenden, in etwa parallel ausgerichteten Randbereiche des Flächenelements 6, welche sich durch sechs breite Ausgleichsstufen 1, 2 von jenen konventioneller Karosserie-Rückwände unterscheiden. Während die Ausgleichsstufen 1, 2 dabei eine untereinander vergleichbare Höhe aufweisen, welche der Dicke eines mit Aluminium walzschweißplattierten Stahlblechs entspricht, unterscheiden sie sich geringfügig durch ihre seitlichen Begrenzungskonturen bezüglich des Flächenelements 6. So sind die Ausgleichsstufen 1 lediglich über eine hinter der Gesamtbreite der jeweiligen Randseite des Flächenelements 6 zurückbleibende Teilbreite in das Aluminium geprägt, während die Ausgleichsstufen 2 sich über das volle Gesamtmaß der mit ihnen versehenen Ränder erstrecken.
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Die Motivation für die beschriebene Formgebung sei nun anhand der 2 und 3 erläutert, welche in einander entsprechenden Schnittdarstellungen den Schichtaufbau eines randseitigen Verbundelements 7 der Rückwand in Alleinstellung sowie in seinem Zusammenwirken mit dem oben erläuterten Flächenelement 6 zeigen. Hierbei wird vor allem die hybride Beschaffenheit des Verbundelements 7 deutlich, welches auf einem walzplattierten Blechstreifen 8 aus Stahl basiert. Von der Materialbezeichnung „Stahl” sei in diesem Zusammenhang – mangels einer metallurgisch einheitlichen Begriffsbestimmung – jegliche metallische Legierung erfasst, deren Hauptbestandteil Eisen ist und die, etwa im Unterschied zu Gusseisen, umformtechnisch verarbeitet werden kann.
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Der besagte Blechstreifen 8 fungiert, wie vor allem 2 erkennen lässt, als Platine einer bereichsweisen Walzplattierung 9 aus Aluminium, deren Funktion die 3 veranschaulicht. So lässt der dem Flächenelement 6 und der Walzplattierung 9 gemeinsame Leichtbauwerkstoff Aluminium angesichts seiner elektrischen Leitfähigkeit und resultierenden Schweißeignung eine Widerstandspunktschweißung beider Bauteile zu, wie sie dem Fachmann zum Fügen von Stahlblech geläufig ist. Einen geeigneten Schweißpunkt 10 für diese Fügeverbindung markiert 3. Die durch Blechstreifen 8 und Walzplattierung 9 erhöhte Materialdicke des solchermaßen mit dem Flächenelement 6 verschweißten Verbundelements 7 wird durch die dem Schweißpunkt vorgelagerte Ausgleichsstufe 2 der Rückwand 4 im Wesentlichen ausgeglichen, sodass der zur Befestigung an der Trägerstruktur dienende Blechstreifen 8 gegenüber dem zentralen (in 3 links dargestellten) Bereich des Flächenelements 6 keinen nennenswerten vertikalen Versatz erkennen lässt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010021137 A1 [0006]
- EP 1432604 B1 [0007]
