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Die Erfindung betrifft eine Karosseriestruktur für ein Nutzfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, eine Fahrzeuggruppe nach dem Patentanspruch 7 sowie ein Verfahren zur Herstellung von Fahrzeugen unterschiedlicher Fahrzeugvarianten nach dem Patentanspruch 8.
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Bei einem Nutzfahrzeug kann in einer ersten Fahrzeugvariante ein Heck- oder Allradantrieb verbaut sein und in einer zweiten Fahrzeugvariante ein Frontantrieb verbaut sein. Bei der heck-/allradbetriebenen Fahrzeugvariante sind zusätzliche Antriebskomponenten (das heißt Kardanwelle und Heckdifferenzial) erforderlich, die Bauraum an der Fahrzeugunterseite einnehmen. Um daher dieselbe Bodenfreiheit wie bei der frontbetriebenen Fahrzeugvariante bereitzustellen, ist bei der heck-/allradbetriebenen Fahrzeugvariante der Fahrzeugboden höher verbaut als bei der frontbetriebenen Fahrzeugvariante.
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Aus der
FR 2 335 389 A1 ist eine Karosseriestruktur für ein solches zweispuriges Nutzfahrzeug bekannt. Die Karosseriestruktur weist eine Boden-Baugruppe und eine Seitenwand-Baugruppe auf, die im Zusammenbauzustand miteinander verschweißt sind. Die Boden-Baugruppe ist zumindest aus einem Bodenblechteil und einem Anschlusselement aufgebaut, das an einer Fügestelle mit der Seitenwand-Baugruppe verbunden ist. Je nach zu fertigender Fahrzeugvariante kann das Bodenblechteil in einer ersten Fahrzeugvariante mit einer ersten Bodenhöhe im Fahrzeug angeordnet sein und in einer zweiten Fahrzeugvariante in einer zweiten Bodenhöhe angeordnet sein, die gegenüber der ersten Bodenhöhe um einen Höhenversatz nach oben höhenverstellt ist. Aus der
EP 0 983 930 B1 ist ebenfalls eine Bodengruppe für ein Kraftfahrzeug bekannt, die in unterschiedlichen Fahrzeugvarianten auf unterschiedlicher Bodenhöhe angeordnet werden kann.
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Aus der
DE 10 2008 055 738 A1 ist eine gattungsgemäße Karosseriestruktur für ein zweispuriges Nutzfahrzeug bekannt. Weitere Karosseriestrukturen sind aus der
FR 2 335 389 A1 und aus der
DE 699 26 186 T2 bekannt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Karosseriestruktur für ein Nutzfahrzeug, eine Fahrzeuggruppe aus Fahrzeugen unterschiedlicher Fahrzeugvarianten sowie ein Verfahren zur Herstellung von Fahrzeugen unterschiedlicher Fahrzeugvarianten bereitzustellen, bei der im Vergleich zum Stand der Technik fertigungstechnisch einfach sowie mit reduziertem Bauteilaufwand die Karosseriestruktur an die erste Fahrzeugvariante oder an die zweite Fahrzeugvariante anpassbar ist.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1, 7 oder 8 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Im Hinblick auf einen reduzierten Bauteilaufwand bei der Fertigung unterschiedlicher Fahrzeugvarianten ist gemäß dem Patentanspruch 1 sowohl in der ersten als auch in der zweiten Fahrzeugvariante das oben erwähnte Anschlusselement (zur Anbindung an der Seitenwand-Baugruppe) der Boden-Baugruppe lageidentisch auf gleicher Höhe an der Seitenwand-Baugruppe angeordnet. In der zweiten Fahrzeugvariante wird in der Boden-Baugruppe zusätzlich ein Adapter verbaut. Mittels des Adapters wird das Bodenblechteil in der Fahrzeughochrichtung betrachtet um den Höhenversatz von dem Anschlusselement der Boden-Baugruppe höhenverstellt wird.
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In einer technischen Umsetzung ist das Anschlusselement der Boden-Baugruppe ein Blech-Winkelprofilteil, das einen Horizontal-Profilschenkel und einen Vertikal-Profilschenkel aufweist. In der ersten Fahrzeugvariante ist das Bodenblechteil unmittelbar auf dem Horizontal-Profilschenkel abgestützt und (zum Beispiel durch Punktschweißung) damit befestigt. Der Horizontal-Profilschenkel des Anschlusselementes ist außerdem im Zusammenbaustand unter Bildung der Fügestelle an der Seitenwand-Baugruppe angebunden. Am Vertikal-Profilschenkel des Anschlusselementes schließt in der ersten Fahrzeugvariante (das heißt tiefes Bodenblech) ein Querträger der Boden-Baugruppe ab.
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Wie oben erwähnt, ist bei der Realisierung eines Fahrzeugs der zweiten Fahrzeugvariante (hohes Bodenblech) zusätzlich der Adapter in der Boden-Baugruppe verbaut. Der Adapter ist in einer technischen Umsetzung ebenfalls ein Winkelprofilteil, das einen Horizontal-Profilschenkel und einen Vertikal-Profilschenkel aufweist. Der Adapter wirkt im Fahrzeug der zweiten Fahrzeugvariante als eine Abstützbasis für das Bodenblechteil: So wird in der zweiten Fahrzeugvariante das Bodenblechteil nicht unmittelbar auf dem Anschlusselement abgestützt, sondern vielmehr auf dem Horizontal-Profilschenkel des Adapters, der um den Höhenversatz nach oben höhenverstellt ist. Der Horizontal-Profilschenkel des Adapters ist zusätzlich unter Bildung einer weiteren Fügestelle an der Seitenwand-Baugruppe fest angebunden (zum Beispiel durch Punktschweißung). Am Vertikal-Profilschenkel des Adapters schließt in der zweiten Fahrzeugvariante zumindest teilweise oder vollständig ein Querträger der Boden-Baugruppe ab. Zudem ist der Vertikal-Profilschenkel des Adapters so ausgelegt, dass dieser den Vertikal-Profilschenkel des Anschlusselementes in der Fahrzeughochrichtung nach oben in Flucht verlängert. Auf diese Weise ist gewährleitet, dass die von der Karosseriestruktur bereitgestellte Einbaubreite des Querträgers der Boden-Baugruppe sowohl in der ersten als auch in der zweiten Variante identisch bemessen ist. Der Querträger der Boden-Baugruppe kann somit unabhängig von der herzustellenden Fahrzeugvariante in der Karosseriestruktur verbaut werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Bodenblech in der Fahrzeugquerrichtung bis zu seiner Randkante ebenflächig ausgebildet sein, das heißt keinen rechtwinklig abgestellten Verbindungsflansch aufweisen. Bei der Montage des Bodenblechteils auf dem Anschlusselement (erste Fahrzeugvariante) oder auf dem Adapter (zweite Fahrzeugvariante) kann daher in einem ersten Montageschritt das Bodenblechteil schwimmend auf dem Adapter/Anschlusselement gelagert werden. In einem folgenden zweiten Montageschritt kann das Bodenblechteil mit dem Adapter/Anschlusselement punktverschweißt werden. Die Randkante des Bodenblechteils kann bevorzugt in der Fahrzeugquerrichtung über einen freien Montagespalt von der Seitenwand-Baugruppe beabstandet sein. Der Montagespalt dient bei der Fertigung der Karosseriestruktur zum Toleranzausgleich, das heißt zum Ausgleich von Bauteil- und Fertigungstoleranzen.
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Bei der obigen Montageabfolge ist somit das Bodenblechteil nicht unmittelbar an der Seitenwand-Baugruppe angebunden, sondern vielmehr davon beabstandet unter Zwischenschaltung des Anschlusselementes (erste Fahrzeugvariante) oder des Adapters (zweite Fahrzeugvariante).
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Die als Winkelprofilteile ausgeführten Adapter und Anschlusselement sind in der Fahrzeuglängsrichtung langgestreckt realisiert. Im Zusammenbauzustand wird zwischen der Seitenwand-Baugruppe und dem Horizontal-Profilschenkel des Anschlusselementes ein Inneneckbereich aufgespannt. Der Inneneckbereich kann in der zweiten Fahrzeugvariante unter Bildung eines im Querschnitt geschlossenen Hohlprofils von dem Adapter überdeckt sein. Mit dem Hohlprofil wird vorteilhaft die Verbindungssteifigkeit zwischen der Boden-Baugruppe und der Seitenwand-Baugruppe erhöht, und zwar durch die Bereitstellung von Lastpfaden, die im Fahrbetrieb Stoßkräfte von dem Fahrwerk über die Boden-Baugruppe in die Seitenwand-Baugruppe einleiten. Solche Stoßkräfte werden über einen ersten Lastpfad von einer Fahrwerks-Konsole, die an der Unterseite der Boden-Baugruppe befestigt ist, in den Querträger der Boden-Baugruppe eingeleitet. In der ersten Fahrzeugvariante werden die Stoßkräfte vom Querträger in der Fahrzeugquerrichtung nach außen über die Fügestelle (zwischen der Boden-Baugruppe und der Seitenwand-Baugruppe) zur Seitenwand-Baugruppe weitergeleitet.
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In der zweiten Fahrzeugvariante kann ein zusätzlicher Lastpfad durch den Adapter bereitgestellt werden. Im zusätzlichen Lastpfad bildet die Anbindung zwischen dem Horizontal-Profilschenkel des Adapters und der Seitenwand-Baugruppe eine Knotenstelle, über die die Stoßkräfte im zusätzlichen Lastpfad zur Seitenwand-Baugruppe weitergeleitet werden.
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Die Seitenwand-Baugruppe und die Boden-Baugruppe können in der Fahrzeugherstellung in zwei voneinander separaten Fertigungslinien als voneinander separate Vormontageeinheiten gefertigt werden, die anschließend in einem Kastenrohbau an der vorgenannten zumindest einen Fügestelle zusammenfügbar sind. Mit der obigen Geometrie der Boden-Baugruppe kann die Seitenwand-Baugruppe sowohl für die erste Fahrzeugvariante als auch für die zweite Fahrzeugvariante jeweils baugleich genutzt werden. Bei der Fertigung der ersten Fahrzeugvariante ist eine erste Boden-Baugruppe ohne Adapter bereitzustellen, während für die Fertigung eines Fahrzeugs der zweiten Fahrzeugvariante eine zweite Boden-Baugruppe bereitstellbar ist, in der zusätzlich der Adapter integriert ist. Ansonsten können die erste und die zweite Boden-Baugruppe mit Ausnahme des Adapters baugleich ausgeführt sein.
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Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 in einer Seitenansicht ein zweispuriges Nutzfahrzeug,
- 2 eine Seitenschnittansicht entlang der Schnittebene A-A aus der 1 einer ersten Fahrzeugvariante des Nutzfahrzeugs;
- 3 bis 5 jeweils Ansichten, die den Montageprozess zur Herstellung der in der 2 gezeigten Karosseriestruktur veranschaulichen;
- 6 eine Ansicht entsprechend der 2 einer Karosseriestruktur der zweiten Fahrzeugvariante;
- 7 bis 9 jeweils Ansichten, die den Montageprozess zur Herstellung der in der 6 gezeigten Karosseriestruktur veranschaulichen.
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In der 1 ist in einer Seitenansicht ein Nutzfahrzeug gezeigt, das einen heckseitigen Laderaum (in der 2 angedeutet) aufweist, der nach unten durch ein Bodenblechteil 3 begrenzt ist. Das Bodenblechteil 3 ist Bestandteil einer Boden-Baugruppe 5 (2), die seitlich außen in eine Seitenwand-Baugruppe 7 übergeht, die den Laderaum 1 in der Fahrzeugquerrichtung y begrenzt. Das in der 1 gezeigte Nutzfahrzeug ist in einer ersten Fahrzeugvariante I hergestellt, bei der das Bodenblechteil 3 mit einer ersten Bodenhöhe h1 von der Fahrbahn 9 beabstandet ist. Wie aus der 2 hervorgeht, ist die Boden-Baugruppe 5 mehrteilig aufgebaut, und zwar mit dem Bodenblechteil 3, an deren Unterseite ein Längsträger-Profil 11 in der Fahrzeuglängsrichtung x verläuft, wobei das Bodenblechteil 3 als ein Deckblech für das Längsträger-Profil 11 wirkt. Zusätzlich ist ein Querträger 13 Bestandteil der Boden-Baugruppe, der ebenfalls ein U-Profil aufweist, bei dem das Bodenblechteil 3 als Deckblech wirkt. Das Querträger-Profil 13 ist an seiner fahrzeugäußeren Stirnseite mit einem abgestellten Schweißflansch 15 an einem inneren Schweller-Schließteil 17 durch Punktschweißung angebunden. Am Profilgrund des Querträgers 13 ist eine Fahrwerks-Konsole 19 befestigt, an der Fahrwerksteile, etwa Blattfedern oder dergleichen gehaltert sind.
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Das innere Schweller-Schließteil 17 begrenzt zusammen mit einem oberen Schweller-Schließteil 21 und einem seitlich äußeren Schweller-Schließteil 23 einen Schweller-Hohlraum 25, in dem ein Schweller-Hohlprofil 27 in der Fahrzeuglängsrichtung x verläuft. Zudem schließt sich in der Fahrzeughochrichtung z nach oben die doppelwandige Seitenwand-Baugruppe 7 an, die aus einer Blech-Außenhaut 31 und einer inneren Seitenwand 33 aufgebaut ist, die dem Laderaum 1 zugewandt ist. Das Bodenblechteil 3 ist in der 2 auf einer ersten Bodenhöhe h1 angeordnet. Die in der 2 gezeigte Karosseriestruktur ist mit Bezug auf die Fahrzeugmittellängsebene E (2) spiegelbildlich, das heißt in etwa baugleich, auf der gegenüberliegenden Fahrzeugseite ausgeführt.
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Wie aus der 2 weiter hervorgeht, ist das innere Schweller-Schließteil 17 ein Winkelprofilteil, das einen Horizontal-Profilschenkel 41 und einen Vertikal-Profilschenkel 43 aufweist. Auf dem Horizontal-Profilschenkel 41 des inneren Schweller-Schließteils 17 ist das Bodenblechteil 3 randseitig abgestützt und damit verschweißt. Das Bodenblechteil 3 ist dabei im Randbereich bis zur Randkante 45 ebenflächig ausgebildet, das heißt ohne rechtwinklig abgestelltem Schweißflansch. Zudem ist in der 2 die Randkante 45 über einen Montagespalt m von der inneren Seitenwand 33 der Seitenwand-Baugruppe 7 beabstandet. Der Horizontal-Profilschenkel 41 des inneren Schweller-Schließteils 17 ist mit einem nach unten abgestellten Schweißflansch unter Bildung einer Fügestelle F1 mit der inneren Seitenwand 33 der Seitenwand-Baugruppe 7 verbunden.
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Der Vertikal-Profilschenkel 43 des Schweller-Schließteils 17 ist an seinem unteren Ende an einem Innen-Profilteil 35 des Schwellerprofils 27 verschweißt. Das Innen-Profilteil 35 des Schweller-Profils 27 ist über ein Stegblech 39 an der Fahrwerks-Konsole 19 abgestützt. Außerdem ist das Innen-Profilteil 35 des Schweller-Profils 27 an zweiten Fügestellen F2 in Flanschverbindung mit einem Außen-Profilteil 37 des Schweller-Profils 27.
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Nachfolgend wird anhand der 3 bis 5 der Montageprozess zum Zusammenbau der in der 2 gezeigten Karosseriestruktur beschrieben: Demzufolge werden in der 3 die Boden-Baugruppe 5 und die Seitenwand-Baugruppe 7 als voneinander separate Vormontageeinheiten bereitgestellt. Wie aus der 3 hervorgeht, ist das Innen-Profilteil 35 des Schweller-Profils 27 zusammen mit dem inneren Schweller-Schließteil 17 sowie dem Querträger 13, dem Längsträger 11 und dem Bodenblechteil 3 sowie dem Stegblech 39 und der Fahrwerks-Konsole 19 Bestandteil der Boden-Baugruppe 5. Demgegenüber sind die Außenhaut 31, die innere Seitenwand 33, das obere Schweller-Schließteil 21 sowie das äußere Schweller-Schließteil 23 und das Außen-Profilteil 37 des Schweller-Profils 27 jeweils Bestandteil der Seitenwand-Baugruppe 7. In einem folgenden Fügeschritt werden die Seitenwand-Baugruppe 7 und die Boden-Baugruppe 5 unter Punktschweißung an den ersten und zweiten Fügestellen F1 und F2 aneinandergefügt, und zwar mit Ausnahme des seitlich äußeren Schweller-Schließteils 23. Bei diesem Fügevorgang wirkt das innere Schweller-Schließteil 17 als ein Anschlußelement, mit dem die Boden-Baugruppe 5 an die Seitenwand-Baugruppe 7 angebunden wird. Das äußere Schweller-Schließteil 23 wird erst nach dem Fügevorgang über Punktschweißung an korrespondierende Randflansche des Schweller-Profils 27 und der Außenhaut 31 verschweißt (5).
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In der 6 ist in einer Ansicht entsprechend der 2 die Karosseriestruktur einer zweiten Fahrzeugvariante II gezeigt, in der das Bodenblechteil 3 um einen Höhenversatz Δh von der ersten Bodenhöhe h1 auf eine zweite Bodenhöhe h2 nach oben höhenverstellt ist. Der Höhenversatz Δh wird durch einen zusätzlichen Adapter 47 bereitgestellt, der Bestandteil der Boden-Baugruppe 5 ist. Ansonsten sind sowohl die Boden-Baugruppe 5 als auch die Seitenwand-Baugruppe 7 baugleich ausgeführt wie in der Karosseriestruktur der ersten Fahrzeugvariante I.
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Der Adapter 47 der Boden-Baugruppe 5 ist als ein Winkelprofilteil ausgeführt, das einen Horizontal-Profilschenkel 49 und einen Vertikal-Profilschenkel 51 aufweist. Der Vertikal-Profilschenkel 51 des Adapters 47 ist in der 6 an seinem unteren Ende mit dem Vertikal-Profilschenkel 43 des inneren Schweller-Schließteils 17 verschweißt. Hierzu weist der Vertikal-Profilschenkel des inneren Schweller-Schließteils 17 einen stufenartig um die Materialstärke des Vertikal-Profilschenkels 51 des Adapters 47 zurückgesetzten Abschnitt 53 (3) auf, der mit dem Adapter 47 verschweißt ist. Die Vertikal-Profilschenkel 51, 43 des Adapters 47 und des inneren Schweller-Schließteils 17 sind daher in der Fahrzeughochrichtung z in Flucht hintereinander angeordnet. Gemäß der 6 ist der Adapter 47 so ausgelegt, dass dessen Horizontal-Profilschenkel 49 um den Höhenversatz Δh nach oben versetzt ist und eine Abstützbasis für den Rand des Bodenblechteils 3 bildet. Der Horizontal-Profilschenkel 49 des Adapters 47 weist zudem einen nach oben abgestellten Schweißflansch 55 (7) auf, der unter Bildung einer Fügestelle F3 (6, 8 oder 9) mit der Seitenwand-Baugruppe 7 verschweißt ist.
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Wie aus der 6 weiter hervorgeht, ist der Querträger 13 mit seinem stirnseitigen Schweißflansch 15 nicht mehr unmittelbar am inneren Schweller-Schließteil 17 verschweißt, sondern vielmehr an dem Vertikal-Profilschenkel 51 des Adapters 47. Das Stegblechteil 39 ist in der 6 nicht mehr (wie in der 2) mit dem Schweller-Profil 27 verschweißt, sondern vielmehr mit dem Vertikal-Profilschenkel 43 des inneren Schweller-Schließteils.
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Nachfolgend wird anhand der 7 bis 9 die Montageabfolge zum Zusammenbau der in der 6 gezeigten Karosseriestruktur beschrieben: Demzufolge werden analog zur ersten Fahrzeugvariante I zunächst die zwei voneinander separaten Boden- und Seitenwand-Baugruppen 5, 7 bereitgestellt. Die Seitenwand-Baugruppe 7 ist sowohl für die erste als auch für die zweite Fahrzeugvariante I, II identisch ausgeführt. Die Boden-Baugruppe 5 ist mit Ausnahme des zusätzlichen Adapters 47 ebenfalls mit identischen Gleichteilen ausgeführt. Wie aus der 8 hervorgeht, wird durch den Adapter 47 die zusätzliche Fügestelle F3 bereitgestellt. Der Adapter 47 bildet zusammen mit einem Inneneckbereich 57 (9), der zwischen der Seitenwand-Baugruppe 7 und dem Horizontal-Profilschenkel 41 aufgespannt ist, ein im Querschnitt geschlossenes Hohlprofil 59, mit dem die Verbindungssteifigkeit zwischen der Boden-Baugruppe 5 und der Seitenwand-Baugruppe 7 erhöht wird. Nach erfolgtem Fügen an den Fügestellen F1, F2, F3 erfolgt gemäß der 9 der Anbau des äußeren Schweller-Schließteils 23 an die Karosseriestruktur.
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Im Fahrzeugbetrieb werden Stoßkräfte vom Fahrwerk über die Fahrwerks-Konsole 19 in den Querträger 13 der Boden-Baugruppe 5 eingeleitet und von dort in die Seitenwand-Baugruppe 7 weitergeleitet. In der ersten Fahrzeugvariante I werden die Stoßkräfte über einen Lastpfad L1 (2) zur Seitenwand-Baugruppe 7 weitergeleitet, und zwar im Wesentlichen über die Fügestelle F1. Demgegenüber wird in der zweiten Fahrzeugvariante II mittels des Adapters 47 ein zusätzlicher Lastpfad L2 (9) bereitgestellt. Mittels des zusätzlichen Lastpfads L2 werden die Stoßkräfte von der Boden-Baugruppe 5 über den Horizontal-Profilschenkel 49 des Adapters 47 sowie über die dritte Fügestelle F3 zur Seitenwand-Baugruppe 7 weitergeleitet.
