DE102018127375A1

DE102018127375A1 - Schweller einer Fahrzeugkarosserie, Fahrzeugkarosserie und Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugkkarosseriee

Info

Publication number: DE102018127375A1
Application number: DE102018127375.4A
Authority: DE
Inventors: Stefan Grottke; Stefan Schmitz; Rodscha Drabon
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2018-11-02
Filing date: 2018-11-02
Publication date: 2020-05-07
Also published as: CN111137359B; US11124245B2; US20200140021A1; CN111137359A

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schweller einer Fahrzeugkarosserie (1), der einen unteren Schwellerteil (5) und einen oberen Schwellerteil (6) umfasst, der auf den unteren Schwellerteil (5) aufgesetzt und an diesem befestigt ist. Der Schweller ist dadurch gekennzeichnet, dass der obere Schwellerteil (6) Teil eines Fahrzeugaufbaus (3) ist, dass in einer Seite eines ersten Schwellerteils (5, 6), die dem weiteren Schwellerteil (6, 5) zugewandt ist, eine Vertiefung (7) und an einer Seite des weiteren Schwellerteils (6, 5), die dem ersten Schwellerteil (5, 6) zugewandt ist, ein Vorsprung (61) vorgesehen ist, wobei die Form der Vertiefung (7) der Form des Vorsprungs (61) entspricht und der Vorsprung (61) formschlüssig in die Vertiefung (7) eingreift. Zudem betrifft die Erfindung eine Fahrzeugkarosserie (1) mit zwei Schwellern (4) und ein Verfahren zu Herstellung einer solchen Fahrzeugkarosserie (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schweller einer Fahrzeugkarosserie, eine Fahrzeugkarosserie mit einem solchen Schweller und ein Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugkarosserie.
Bei der Herstellung von Fahrzeugen ist es bekannt die Fahrzeugkarosserie in Module einzuteilen. Beispielsweise ist aus der EP 2 463 181 B1 ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeuges bekannt. Hierbei wird ein Fahrgestell verwendet, das den Fahrzeugrahmen, einen Boden sowie Antriebsstrang und Fahrwerk umfasst, an dem Aufbaumodulzusammenbauten aufgebracht werden. Die Aufbaumodulzusammenbauten können Seitenwandrohbauten umfassen. Die Aufbaumodulzusammenbauten können an dem Fahrgestell beispielsweise durch Ankleben oder Anschrauben befestigt werden.
Ein Nachteil dieser Fahrzeugkarosserie besteht darin, dass die Verbindung zwischen dem Fahrgestell und den Aufbaumodulzusammenbauten abhängig von der Ausgestaltung der einzelnen Aufbaumodulzusammenbauten erfolgen muss und Kräfte, die beispielsweise bei einem Seitenaufprall auftreten nur durch den Fahrzeugrahmen aufgenommen werden können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Lösung zu schaffen, mit der auf einfache Weise eine zuverlässige Verbindung zwischen einem Fahrzeugrahmen und dem Fahrzeugaufbau erzeugt werden kann und die dennoch einen zuverlässiger Schutz beim Seitenaufprall, insbesondere Pfahlaufprall, bietet.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass diese Aufgabe gelöst werden kann, indem zumindest der Schweller der Fahrzeugkarosserie zweiteilig aufgebaut ist, aus einem Teil, der Bestandteil des Fahrzeugaufbaus ist, und einem Teil, der Bestandteil des Fahrzeugrahmens ist, besteht und die Schwellerteile über eine definierte Schnittstelle miteinander verbunden sind.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung einen Schweller einer Fahrzeugkarosserie. Der Schweller umfasst einen unteren Schwellerteil und einen oberen Schwellerteil, der auf den unteren Schwellerteil aufgesetzt und an diesem befestigt ist. Der Schweller ist dadurch gekennzeichnet, dass der obere Schwellerteil Teil eines Fahrzeugaufbaus ist, dass in einer Seite eines ersten Schwellerteils, die dem weiteren Schwellerteil zugewandt ist, eine Vertiefung und an einer Seite des weiteren Schwellerteils, die dem ersten Schwellerteil zugewandt ist, ein Vorsprung vorgesehen ist, wobei die Form der Vertiefung der Form des Vorsprungs entspricht und der Vorsprung formschlüssig in die Vertiefung eingreift.
Als Schweller wird insbesondere ein Teil des Unterbaus einer Fahrzeugkarosserie, bezeichnet. Die Fahrzeugkarosserie umfasst erfindungsgemäß zumindest einen Fahrzeugrahmen und einen Fahrzeugaufbau. Der Fahrzeugaufbau kann insbesondere einen Boden mit Sitzquerträgern sowie die Säulenstruktur, wie A-, Bund C-Säule, den Frontaufbau und den Heckaufbau sowie die Dachkonstruktion umfassen. Der Schweller befindet sich im seitlichen Bereich der Fahrgastzelle. Der Schweller kann daher auch als Seitenschweller bezeichnet werden. Der Schweller erstreckt sich in Längsrichtung des Fahrzeuges und damit auch in Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie. Der Schweller wird zumindest bereichsweise durch einen Teil des Fahrzeugrahmens der Fahrzeugkarosserie gebildet. Der Schweller liegt in Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie zwischen der A-Säule und C-Säule des Fahrzeugaufbaus, insbesondere längs unterhalb des Türeinstieges des Fahrzeugaufbaus.
Die Schwellerteile sind vorzugsweise aus geschlossenen Hohlprofilen und besonders bevorzugt aus Mehrkammerprofilen gebildet. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, dass zumindest einer der Schwellerteile aus einer Platte mit nur einer daran angeformten Profilkammer besteht. Weiterhin kann zumindest ein Schwellerteil eine Platte mit eingeprägter Vertiefung darstellen. Die Schwellerteile können beispielsweise Strangpressprofile beziehungsweise Extrusionsprofile darstellen und können beispielsweise aus einer oder mehreren Aluminiumlegierungen bestehen.
Erfindungsgemäß umfasst der Schweller einen unteren Schwellerteil und einen oberen Schwellerteil, der auf den unteren Schwellerteil aufgesetzt und befestigt ist.
Richtungsangaben, wie vertikal, horizontal, oben und unten beziehen sich soweit nicht anders angegeben auf den Schweller beziehungsweise die Fahrzeugkarosserie im montierten Zustand. Im Rahmen der Erfindung ist die Richtungsangabe horizontal so zu verstehen, dass diese in etwa parallel zu der Fahrbahn verläuft, durchaus aber einige Grad dazu geneigt sein kann. Insbesondere bedeutet horizontal eine Neigung zur Fahrbahn von nicht mehr als 10 Grad. Ebenso bedeutet vertikal, dass diese Richtung in etwa lotrecht zur horizontalen Richtung verläuft, aber wiederum um einige Grad, insbesondere nicht mehr als 10 Grad geneigt sein kann.
Als auf den unteren Schwellerteil aufgebracht wird ein oberer Schwellerteil verstanden, dessen Unterseite zumindest bereichsweise auf der Oberseite des unteren Schwellers aufliegt. Vorzugsweise ist die Breite des oberen Schwellerteils zumindest in dem Bereich, in dem dieser auf dem unteren Schwellerteil aufliegt, gleich der Breite des unteren Schwellerteils in dem Bereich, in dem der obere Schwellerteil auf dem unteren Schwellerteil aufliegt.
Der obere Schwellerteil ist erfindungsgemäß an dem unteren Schwellerteil befestigt. Diese Befestigung erfolgt vorzugsweise über die Kontaktfläche der beiden Schwellerteile.
Der erfindungsgemäße Schweller ist dadurch gekennzeichnet, dass der obere Schwellerteil Teil eines Fahrzeugaufbaus ist. Der obere Schwellerteil wird dabei beispielsweise durch den unteren Teil einer Seitenwand des Fahrzeugaufbaus im Bereich der Türeinstiege gebildet. Erfindungsgemäß kann der obere Schwellerteil aber auch ein separates Bauteil darstellen, dass mit einem Teil des Fahrzeugaufbaus, beispielsweise einer Seitenwand verbunden, beispielsweise angeschraubt, angeschweißt oder angeklebt ist.
Darüber hinaus zeichnet sich der erfindungsgemäße Schweller dadurch aus, dass in einer Seite eines ersten Schwellerteils, die dem weiteren Schwellerteil zugewandt ist, eine Vertiefung und an einer Seite des weiteren Schwellerteils, die dem ersten Schwellerteil zugewandt ist, ein Vorsprung vorgesehen ist. Die Vertiefung und der Vorsprung erstrecken sich in vertikaler Richtung. Die Vertiefung und der Vorsprung sind an dem jeweiligen Schwellerteil so angeordnet, dass diese im montierten Zustand miteinander ausgerichtet sind. Der Vorsprung kann daher in die Vertiefung eingreifen, das heißt in diese eingebracht sein. Die Lage der Vertiefung an einem Schwellerteil ist somit in der Horizontalen mit der Lage des Vorsprungs an dem anderen Schwellerteil ausgerichtet. Die Vertiefung und der Vorsprung können beispielsweise jeweils in der Mitte der Breite der Seite des jeweiligen Schwellerteils vorgesehen sein, die dem anderen Schwellerteil zugewandt ist. Die Seite des Schwellerteils, die dem anderen Schwellerteil zugewandt ist und die im montierten Zustand an dem anderen Schwellerteil anliegt, wird im Folgenden auch als Kontaktfläche bezeichnet. Im Folgenden wird die Kontaktfläche auch als Klebefläche bezeichnet.
Erfindungsgemäß entspricht die Form der Vertiefung zudem der Form des Vorsprungs. Vorzugsweise stellt die Form der Vertiefung eine Negativform zu der Form des Vorsprungs dar. Der Vorsprung greift formschlüssig in die Vertiefung ein. Vorzugsweise liegt der Vorsprung dabei mit seiner gesamten Oberfläche an der Oberfläche der Vertiefung an und füllt diese damit aus. Das Eingreifen des Vorsprungs in die Vertiefung kann spannungsfrei sein. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, dass der Vorsprung zusätzlich zu dem Formschluss kraftschlüssig in der Vertiefung gehalten wird, beispielsweise in diese eingepresst ist.
Die Vertiefung kann beispielsweise einen V-förmigen, einen U-förmigen oder einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen oder eine tiefer gefurchte Nut sein.
Erfindungsgemäß können auch mehrere Vorsprünge und mehrere Vertiefungen vorgesehen sein, wobei dann vorzugsweise jeweils ein Vorsprung mit einer Vertiefung ausgerichtet ist und in diese eingreift. Es ist auch möglich, dass an einem Schwellerteil sowohl ein Vorsprung als auch eine Vertiefung vorgesehen ist. In diesem Fall ist dann an dem weiteren Schwellerteil ebenfalls ein Vorsprung und eine Vertiefung vorgesehen. Zum besseren Verständnis werden im Folgenden im Wesentlichen nur Schwellerteile beschrieben, von denen einer eine Vertiefung und einer einen Vorsprung aufweist.
Indem erfindungsgemäß der Schweller aus einem oberen und einem unteren Schwellerteil besteht, von denen der obere Schwellerteil ein Teil des Fahrzeugaufbaus ist und die Schwellerteile über mindestens eine Vertiefung und einen in die Vertiefung formschlüssig eingreifenden Vorsprung verfügen, kann eine Reihe von Vorteilen erzielt werden.
Zum einen wird der Aufbau der Fahrzeugkarosserie vereinfacht. Insbesondere kann durch den Vorsprung und die Vertiefung eine Verbindung oder zumindest Vorfixierung der beiden Schwellerteile erzielt werden. Über diese Verbindung wird auch eine Verbindung zwischen dem Fahrzeugrahmen und dem Fahrzeugaufbau geschaffen. Zumindest bezüglich der Kräfte, die von der Seite auf die Fahrzeugkarosserie einwirken, verhindert die Verbindung mittels Vorsprung und Vertiefung ein horizontales Bewegen des Fahrzeugaufbaus gegenüber dem Fahrzeugrahmen. Darüber hinaus wird durch das gezielte Vorsehen von Vertiefung und Vorsprung an den jeweiligen Schwellerteilen eine definierte Schnittstelle geschaffen, über die der Fahrzeugaufbau mit dem Fahrzeugrahmen verbunden werden kann. Die Form und Ausgestaltung des Fahrzeugaufbaus ist dabei unabhängig von der Schnittstelle. Somit kann beispielsweise ein Fahrzeugaufbau für ein Sport Utility Vehicle (SUV) auf den gleichen Fahrzeugrahmen aufgesetzt werden, wie der Fahrzeugaufbau für einen sogenannten Peoplemover mit tieferem Einstieg. Hierdurch wird die Herstellung der Fahrzeugkarosserie vereinfacht. Zudem wird durch das Vorsehen von Vorsprung und Vertiefung die Fläche, über die der obere Schwellerteil mit dem unteren Schwellerteil in Kontakt steht, vergrößert. Diese Kontaktfläche kann als Befestigungsfläche, beispielsweise als Klebefläche oder als Fläche zur Einbringung von Befestigungselementen, wie beispielsweise Nieten dienen. Indem diese Fläche durch das Vorsehen von Vertiefung und Vorsprung vergrößert ist, ist die Verbindung zwischen dem oberen und unteren Schwellerteil ebenfalls verbessert. Schließlich weist das Vorsehen von Vertiefung mit eingreifendem Vorsprung den Vorteil auf, dass hierdurch die Stabilität des Schwellers gesteigert wird. Insbesondere wird die Biegesteifigkeit des Schwellers in horizontaler Richtung gesteigert. Somit kann dieser einem Seitenaufprall, insbesondere einem Polecrash, besser standhalten.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Vorsprung an dem Schwellerteil durch eine Hohlkammer gebildet. Wie bereits angegeben, können die Schwellerteile Mehrkammerprofile darstellen. Alternativ kann der Schwellerteil aber auch eine Platte mit daran angeformter Hohlkammer darstellen. Wird bei der Herstellung des Schwellerteils, an dem ein Vorsprung gebildet ist, der Vorsprung durch eine Hohlkammer gebildet, so ist zum einen die Herstellung des Schwellerteils vereinfacht. Insbesondere kann die Form des Vorsprungs gezielt eingestellt werden und zudem auch die Wandstärke der Kammer, die den Vorsprung bildet, eingestellt werden. Zum anderen kann auch eine Nachbehandlung des Vorsprungsprungs, beispielsweise durch Kalibrieren erfolgen. Darüber hinaus ist das Gewicht des Schwellerteils, an dem der Vorsprung vorgesehen ist, bei der Ausgestaltung des Vorsprungs als Hohlkammer nicht oder nur geringfügig höher als bei einem Schwellerteil ohne Vorsprung.
Die Vertiefung und der Vorsprung erstrecken sich vorzugsweise in Längsrichtung des Schwellers. Bei dieser Ausführungsform ist vorteilhaft, dass die Kontaktfläche zwischen den beiden Schwellerteilen maximiert werden kann. Vorzugsweise erstrecken sich Vertiefung und Vorsprung über die gesamte Länge des Schwellers. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da die Vertiefung und der Vorsprung somit bei einem Hohlprofil, insbesondere Mehrkammerprofil, bei der Profilherstellung geformt werden können und nicht nachträglich an dem jeweiligen Schwellerteil angearbeitet oder eingebracht werden müssen.
Gemäß einer Ausführungsform liegen die Seiten der Schwellerteile, in der die Vertiefung und an der der Vorsprung vorgesehen sind, in der Horizontalen. Hierdurch kann die jeweilige Seite, beispielsweise die Oberseite des unteren Schwellerteils und die Unterseite des oberen Schwellerteils, die in der Horizontalen liegen, im Seitencrashfall einen gewissen Betrag der auf den Schweller einwirkenden Kraft aufnehmen oder zumindest das Einknicken des Schwellers mit verhindern. Die Seiten, in denen die Vertiefung und der Vorsprung vorgesehen sind, stellen beispielsweise ebene Flächen dar. Hierdurch wird die Herstellung des Schwellers weiter vereinfacht, da die Matrize zur Herstellung eines Schwellerteils durch Strangpressen einen weniger komplexen Querschnitt aufweist.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform erstrecken sich die Vertiefung und der Vorsprung über die gesamte Breite des jeweiligen Schwellerteils. Als Breite des Schwellerteils wird dessen Abmessung in Breitenrichtung des Fahrzeuges im Bereich der Kontaktfläche bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform kann damit beispielsweise die gesamte Oberseite des unteren Schwellerteils eine Vertiefung und die gesamte Unterseite des oberen Schwellerteils einen Vorsprung darstellen. Hierdurch werden die Kontaktflächen durch den Vorsprung und die Vertiefung alleine gebildet und die Größe der Kontaktflächen ist dadurch vergrößert.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Vertiefung in der Oberseite des unteren Schwellerteils vorgesehen und der Vorsprung ist an der Unterseite des oberen Schwellerteils vorgesehen. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass die Höhe des oberen Schwellerteils, der einen Teil des Fahrzeugaufbaus darstellt, gering sein kann. Hierdurch können auch Fahrzeugaufbauten verwendet werden, die eine geringe Einstiegshöhe im Bereich der Türen aufweisen muss, wie beispielsweise ein People Mover, auf den gleichen Fahrzeugrahmen aufgesetzt werden kann, der beispielsweise für ein SUV-Fahrzeug verwendet wird. Zudem liegt bei dieser Ausführungsform die Kontaktfläche zwischen Vorsprung und Vertiefung in dem Bereich des unteren Schwellerteils. Da dieser Schwellerteil in der Regel bei einem Seitenaufprall mit einem Pfahl mit großen Kräften beaufschlagt wird, kann durch den Vorsprung und durch die Form der Vertiefung eine Versteifung in diesem Bereich erzielt werden und die Sicherheit damit weiter gesteigert werden. Allerdings liegt es auch im Rahmen der Erfindung, dass der Vorsprung an dem unteren Schwellerteil ausgebildet ist und die entsprechende Vertiefung an dem oberen Schwellerteil ausgebildet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform liegen der obere und untere Schwellerteil über die gesamte Fläche der Seite, die dem jeweils anderen Schwellerteil zugewandt ist, aneinander an. Bei dieser Ausführungsform ist die Breite der beiden Schwellerteile in dem Bereich der Kontaktfläche gleich.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind der obere und untere Schwellerteil miteinander verklebt. Vorzugsweise ist zwischen dem oberen und unteren Schwellerteil hierzu eine Klebeschicht eingebracht. Diese Klebeschicht kann auf die Seite eines der Schwellerteile, die dem anderen Schwellerteil zugewandt ist, vor dem Aufbringen des weiteren Schwellerteils aufgebracht werden. Alternativ kann die Klebeschicht auch auf beide Seiten der Schwellerteile, die einander zugewandt sind, aufgebracht werden. Gemäß einer Ausführungsform weist bei der Verbindung der Schwellerteile mittels Kleben zumindest ein Schwellerteil mindestens eine Befestigungslasche auf. Die Befestigungslasche(n) sind hierbei vorzugweise zu der Kontaktfläche, über die die Schwellerteile miteinander verklebt werden, beabstandet. Insbesondere kann die Befestigungslasche oder können die Befestigungslaschen an der Außenseite der Schwellerteile vorgesehen sein, die im montierten Zustand des Fahrzeuges nach außen gerichtet ist. Beispielsweise kann eine Befestigungslasche an der Außenseite des unteren Schwellerteils vorgesehen sein und sich in Breitenrichtung des Fahrzeuges erstrecken. Alternativ kann aber auch eine Anordnung der Befestigungslasche an der Innenseite des unteren Schwellerteils sinnvoll sein, wenn dies hinsichtlich Bauraum und Zugänglichkeit möglich ist. Durch das Vorsehen von Befestigungslaschen kann eine Vorfixierung der Schwellerteile aneinander erfolgen. Insbesondere können zumindest während des Aushärtens des Klebstoffes die relative Position der beiden Schwellerteile zueinander fixiert werden. Über die Befestigungslasche(n) können die Schwellerteile miteinander verschraubt werden oder miteinander verrastet werden.
Vorzugsweise stellen die Seiten der Schwellerteile, die einander zugewandt sind, die Klebefläche dar. Besonders bevorzugt ist auch die Fläche, in der Vorsprung und Vertiefung aneinander anliegen, Teil der Klebefläche.
Vorzugsweise erstreckt sich die Klebeschicht über die gesamte Kontaktfläche der beiden Schwellerteile. Somit erstreckt sich die Klebeschicht vorzugsweise auch über die Vertiefung und den Vorsprung. Hierdurch kann durch die Vergrößerung der Kontaktfläche auch die Klebefläche vergrößert werden und dadurch der Halt der beiden Schwellerteile aneinander verbessert werden. Als Klebstoff zum Verkleben der beiden Schwellerteile wird vorzugsweise ein kaltaushärtender Kleber verwendet. Beispielsweise kann ein kaltaushärtender Zwei-Komponenten-Strukturkleber verwendet werden. Indem die Schwellerteile über Klebstoff, insbesondere kaltaushärtendem Klebstoff, miteinander verbunden sind, ist ein Verzug, der sich bei einer Warmverbindung, beispielsweise Schweißen, ergeben kann, nicht zu befürchten. Im Vergleich zu einer Verbindung mittels Nieten oder Schrauben ist die Herstellung einer Klebeschicht einfacher und die Herstellung des Schwellers kann daher schneller erfolgen.
Gemäß einer Ausführungsform ist an der Seite eines der Schwellerteile, die dem anderen Schwellerteil zugewandt ist, ein Abstandshalter angeformt. Der Abstandshalter stellt eine Erhebung von der Seite des Schwellerteils dar, deren Höhe so gewählt ist, dass das freie Ende der Erhebung in dem Zustand, in dem der Vorsprung in die Vertiefung eingebracht ist, an dem weiteren Schwellerteil anliegt. Insbesondere bei der Verbindung der Schwellerteile durch Kleben kann durch den Abstandshalter der Klebespalt, der zwischen den Schwellerteilen liegt eingestellt und aufrechterhalten werden. Ein Herauspressen des Klebstoffes kann dadurch verhindert werden. Es können mehrere Abstandshalter über die Kontaktfläche und insbesondere die Klebefläche zwischen den Schwellerteilen verteilt vorgesehen sein, so dass die Höhe des Klebespaltes über die gesamte Klebefläche gewährleistet werden kann. Der Abstandshalter oder die Abstandshalter können sich über die gesamte Länge des Schwellerteils erstrecken. Bei dieser Ausführungsform kann der Abstandshalter als extrudierter Fortsatz ausgeformt sein und somit bei der Herstellung des Schwellerteils durch Strangpressen gebildet werden.
Gemäß einer Ausführungsform besteht der untere Schwellerteil aus einem inneren und einem äußeren Schwellerprofil, die vorzugsweise über eine zumindest bereichsweise vertikal verlaufende Klebeverbindung und eine Rastverbindung miteinander verbunden sind. Beispielsweise können an einem der Schwellerprofile Rastarme vorgesehen sein, die mit Rastaufnahmen in Form von Nuten an dem anderen Schwellerprofil eingreifen. Die Rastarme und Rastaufnahmen sind vorzugsweise in der Nähe der Klebefläche, über die die Schwellerprofile miteinander verklebt sind, angeordnet. Ein Vorteil eines zweiteiligen unteren Schwellerteils besteht darin, dass die Schwellerprofile aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt werden können, beispielsweise aus unterschiedlichen Aluminiumlegierungen.
Insbesondere können die Werkstoffe des inneren und des äußeren Schwellerprofils zueinander unterschiedliche Festigkeiten aufweisen. Beispielsweise kann das äußere Schwellerprofil mit geringerer Festigkeit als Deformationszone in Crashfall dienen. Hierbei wird die Aufprallenergie in Umformenergie umgewandelt und so in dem äußeren Schwellerprofil aufgenommen. Das innere Schwellerprofil kann hingegen aufgrund einer höheren Festigkeit ein Einknicken des Schwellers oder auch ein Durchdringen des Schwellers durch einen Gegenstand, wie beispielsweise einen Pfahl, verhindern. Durch die Verbindung der beiden Schwellerprofile, die vorzugsweise sowohl mittels Verkleben als auch mittels Verrasten erfolgt, kann der Halt der Schwellerprofile aneinander sichergestellt werden und der untere Schwellerteil mit den unterschiedlichen Festigkeiten dennoch auf einfache Weise hergestellt werden. Werden die Schwellerprofile nach dem Auftragen des Klebstoffes auf die Verbindungsfläche(en) über die Rastverbindung miteinander verbunden, so kann durch die Rastverbindung die korrekte Ausrichtung der Schwellerprofile zueinander bereits während des Aushärtens des Klebstoffes gewährleistet werden. Zudem wird die Klebeverbindung zwischen den Schwellerprofilen auch im Crashfall durch die Rastverbindung unterstützt. Durch die Verbindung sowohl mittels Rastelementen als auch mittels Klebstoff kann auch bei der Deformation des äußeren Schwellerprofils der Halt der Schwellerprofile aneinander noch gewährleistet werden. Zudem ist die Verwendung von Klebverbindung und Rastverbindung gegenüber eine Verbindung mittels separater Befestigungselemente, wie Schrauben oder Nieten vorteilhaft, da die Teilevielzahl zur Herstellung des unteren Schwellerteils verringert ist. Zudem ist die Herstellungszeit verringert, da der oder die Rastvorsprünge gleichzeitig mit den entsprechenden Rastaufnahmen in Eingriff gebracht werden können und somit zur Herstellung der Rastverbindung nur ein Schritt notwendig ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Vertiefung in dem unteren Schwellerteil durch Schrägen an dem inneren und dem äußeren Schwellerprofil gebildet. Die Schrägen liegen dabei im oberen Bereich des inneren und äußeren Schwellerprofils oberhalb der Verbindungsfläche der beiden Schwellerprofile.
In dieser Ausführungsform weist die Vertiefung eine V-Form oder Trapezform auf. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, da der Querschnitt der beiden Schwellerprofile mit einer Schräge leicht herzustellen ist. Zudem kann die Vertiefung eine große Tiefe aufweisen ohne die einzelnen Schwellerprofile zu schwächen. Durch eine große Tiefe der Vertiefung kann der Halt zwischen dem unteren Schwellerteil und dem oberen Schwellerteil verbessert werden. Diese Verbesserung ergibt sich zum einen durch die größere Überlappung von oberem Schwellerteil und unterem Schwellerteil und zum anderen durch die größer Kontaktfläche, über die der obere Schwellerteil mit dem unteren Schwellerteil verklebt oder anderweitig befestigt werden kann.
Da der Halt zwischen dem ersten und dem zweiten Schwellerprofil vorzugsweise durch sowohl Verkleben als auch durch Verrasten gegeben ist, ist dieser ausreichend um ein Auseinanderdrücken der Schwellerprofile durch das Gewicht des in die Vertiefung eingebrachten oberen Schwellerteils und darauf aufgebrachtem Fahrzeugaufbau zu verhindern.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Fahrzeugkarosserie, die zumindest einen Fahrzeugrahmen und einen Fahrzeugaufbau umfasst. Die Fahrzeugkarosserie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugkarosserie zwei erfindungsgemäße Schweller aufweist. Die Schweller sind im Bereich des Türeinstieges der Fahrzeugkarosserie angeordnet und können auch als Türschweller bezeichnet werden.
Vorzugsweist ist an dem Fahrzeugrahmen zumindest ein Teil des Fahrwerkes des Fahrzeuges befestigt. Auch weitere Komponenten, wie der Antriebsstrang können an dem Fahrzeugrahmen befestigt sein. Der Fahrzeugrahmen, der auch als Leiterrahmen bezeichnet werden kann, mit den angebrachten Komponenten kann bei dieser Ausführungsform auch als Rolling Chassis bezeichnet werden. Besonders bevorzugt stellt die Fahrzeugkarosserie eine E-Mobility-Fahrzeugkarosserie dar.
Vorzugsweise ist der Fahrzeugrahmen zumindest im Bereich des unteren Schwellerteils mit dem Fahrzeugaufbau verklebt. Im Bereich des unteren Schwellerteils ist der Fahrzeugrahmen mit dem oberen Schwellerteil verklebt. Zusätzlich sind vorzugsweise weitere Teile des Fahrzeugaufbaus mit dem Fahrzeugrahmen verklebt. Auf die Oberseite des Fahrzeugrahmens kann dazu eine Klebeschicht aufgebracht sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugkarosserie. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Fahrzeugaufbau auf den Fahrzeugrahmen aufgesetzt wird und der mindestens eine Vorsprung in die mindestens eine Vertiefung eingebracht wird.
Das Einbringen des Vorsprungs in die Vertiefung erfolgt erfindungsgemäß während des Aufsetzens des Fahrzeugaufbaus auf den Fahrzeugrahmen. Insbesondere ist kann bei einer Ausführungsform an der Unterseite des Fahrzeugaufbaus zumindest im Bereich des Schwellers ein Vorsprung vorgesehen sein, der nach unten ragt. Dieser Vorsprung wird mit der Vertiefung in der Oberseite des Fahrzeugrahmens und insbesondere des unteren Schwellerteils ausgerichtet und der Vorsprung durch Absenken des Fahrzeugaufbaus auf den Fahrzeugrahmen in die Vertiefung eingebracht.
Erfindungsgemäß wird vor dem Aufsetzen des Fahrzeugaufbaus auf den Fahrzeugrahmen auf mindestens einen Teil der Kontaktflächen des Fahrzeugaufbaus und/oder des Fahrzeugrahmens Klebstoff aufgebracht. Vorzugsweise wird der Klebstoff zumindest im Bereich des Schwellers aufgebracht. Der Klebstoff wird vorzugsweise über die gesamte Kontaktfläche zwischen Fahrzeugrahmen und Fahrzeugaufbau aufgebracht.
Gemäß einer Ausführungsform wird mindestens einer der Schwellerteile mechanisch kalibriert. Vorzugsweise wird der Schwellerteil im Bereich des Vorsprungs mechanisch kalibriert. Hierdurch können Toleranzen, die bei der Herstellung des Schwellerteils, insbesondere beim Extrudieren, entstehen können, ausgeglichen werden. Beispielsweise kann durch das Kalibrieren eine Außenwandparallelität im Bereich des Vorsprungs hergestellt werden. Weiterhin kann beispielsweise eine gewisse Verdrehung des Schwellerteils behoben werden.
Das Kalibrieren kann unter Verwendung eines Innendorns und eines zweiteiligen Pressformwerkzeugs erfolgen. Hierbei wird der Innendorn in ein Schwellerteil, insbesondere in eine Profilkammer, beispielsweise die Hohlkammer des Vorsprungs eingefahren und zwei Pressformwerkzeughälften von außen um das Schwellerteil zusammengefahren. Das Einfahren des Innendorns und das Zusammenfahren der Pressformwerkzeughälften erfolgt zum Zweck des plastischen Verformens des Schwellerteils während und/oder nach dem Zusammenfahren der Pressformwerkzeughälften.
Gemäß einer Ausführungsform wird zumindest der Vorsprung und /oder die Vertiefung durch Hydroforming geformt. Der so gebildete Vorsprung oder die so gebildete Vertiefung kann zusätzlich durch Kalibrieren, insbesondere mechanisches Kalibrieren behandelt werden. Hierdurch können lokal über die länge und/oder Breite des Schwellerteils Klebeflächen ausgebildet werden.
Vorteile und Merkmale, die bezüglich des erfindungsgemäßen Schwellers beschrieben werden, gelten - soweit anwendbar - entsprechend für die erfindungsgemäße Fahrzeugkarosserie und das erfindungsgemäße Verfahren und jeweils umgekehrt.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden erneut unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1: eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fahrzeugkarosserie;
2: eine schematische Explosionsansicht der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fahrzeugkarosserie nach 1;
3: eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform eines Fahrzeugrahmens für die erfindungsgemäße Fahrzeugkarosserie;
4: eine schematische Schnittansicht durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwellers;
5: eine schematische Detailansicht des unteren Schwellerteils des Schwellers nach der Ausführungsform nach 4;
6: eine schematische Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwellers; und
7: eine schematische Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwellers.

In 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fahrzeugkarosserie 1 gezeigt. Die Fahrzeugkarosserie 1 besteht in der dargestellten Ausführungsform aus einem Fahrzeugrahmen 2 und einem auf den Fahrzeugrahmen 2 aufgebrachten Fahrzeugaufbau 3. Der Fahrzeugaufbau 3 umfasst in der dargestellten Ausführungsform eine Säulenstruktur 30, die eine A-Säule 300, B-Säule 301 und eine C-Säule 302 aufweist. Zudem weist der Fahrzeugaufbau 3 eine Dachstruktur 31 auf, die auf die Säulenstruktur 30 aufgebracht oder mit dieser zusammen ausgebildet ist. Der untere Teil des Fahrzeugaufbaus 3 zwischen der A-Säule 300 und C-Säule 302, das heißt in dem Bereich des Türausschnittes wird im Folgenden als oberer Schwellerteil 6 bezeichnet. Der obere Schwellerteil 6 kann mit den Säulen 300, 301, 302 einteilig ausgebildet sein oder die Säulen 300, 301, 302 können an dem oberen Schwellerteil 6 befestigt werden. Im ersten Fall bilden die Säulen 300, 301, 302 mit den oberen Schwellerteil 6 sowie gegebenenfalls einem Dachlängsträger eine Seitenwand der Fahrzeugkarosserie 1.
Wie sich aus 2 ergibt, umfasst der Fahrzeugaufbau 3 zudem ein Bodenelement 32, das zwischen den oberen Schwellerteilen 6 angeordnet ist. In dem oder auf dem Bodenelement 32 sind Sitzquerträger 33 vorgesehen, die sich senkrecht zu den oberen Schwellerteilen 6 erstrecken.
Der Fahrzeugrahmen 2, der in 3 genauer gezeigt ist, umfasst in der gezeigten Ausführungsform zwei untere Schwellerteile 5, die sich in Längsrichtung des Fahrzeugrahmens 2 erstrecken und im mittleren Bereich der Länge des Fahrzeugrahmens 2 die Seiten des Fahrzeugrahmens 2 bilden. Die unteren Schwellerteile 5 sind an deren vorderen Ende und rückwärtigen Ende jeweils mit weiteren Rahmenteilen des Fahrzeugrahmens 2 für den Frontaufbau und den Heckaufbau des Fahrzeuges verbunden. Die Verbindung ist in der gezeigten Ausführungsform eine Verbindung über Knoten, die beispielsweise Gußknoten sein können.
In der 3 sind zudem an dem unteren Schwellerteil 5 zwei Befestigungslaschen 518 gezeigt. Die Befestigungslaschen 518 ragen von der Außenseite des unteren Schwellerteils 5 nach außen. Über diese Befestigungslaschen 518 kann der Fahrzeugaufbau 3 mit dem Fahrzeugrahmen und insbesondere dem unteren Schwellerteil 5 fixiert werden. Insbesondere können die Befestigungslaschen 518 zur Vorfixierung beispielsweise durch Verschrauben des Fahrzeugaufbaus 3 mit dem Fahrzeugrahmen 2 dienen. Diese Vorfixierung ist insbesondere für die Dauer des Aushärtens von Klebstoff, durch den der Fahrzeugaufbau 3 mit dem Fahrzeugrahmen 2 verbunden wird, vorteilhaft.
In der 4 ist ein schematischer Querschnitt durch eine Ausführungsform eines Schwellers 4 gezeigt. Der Schweller 4 besteht aus einem oberen Schwellerteil 6 und einem unteren Schwellerteil 5. Der obere Schwellerteil 6 ist Teil des Fahrzeugaufbaus 3. Insbesondere ist der obere Schwellerteil 6 der Teil des Fahrzeugaufbaus 3, der im unteren Bereich zwischen den Säulen 300, 301, 302 des Fahrzeugaufbaus 3 an den Seiten der Fahrzeugkarosserie 1 liegt. Der untere Schwellerteil 5 ist ein Teil des Fahrzeugrahmens 2. Insbesondere stellt der untere Schwellerteil 5 den Teil des Längsträgers des Fahrzeugrahmens 2 dar, der im mittleren Bereich des Längsträgers des Fahrzeugrahmens 2 liegt.
Der obere Schwellerteil 6 stellt in der gezeigten Ausführungsform ein Mehrkammerprofil dar. Der obere Schwellerteil 6 weist einen Grundkörper 60 auf. Im Grundkörper 60 des oberen Schwellerteils 6 liegen in dem oberen Schwellerteil 6 zwei Zwischenwände in der Horizontalen und eine Zwischenwand in der Vertikalen, so dass in der gezeigten Ausführungsform im Grundkörper 60 des oberen Schwellerteils 6 vier Profilkammern gebildet sind. Die Unterseite des Grundkörpers 60 des oberen Schwellerteils 6 stellt in der gezeigten Ausführungsform eine ebene Fläche dar. In der Unterseite des Grundkörpers 60 ist aber ein Vorsprung 61 gebildet. Der Vorsprung 61 ist in der gezeigten Ausführungsform in der Mitte der Breite des Grundkörpers 60 an der Unterseite angeordnet. Der Vorsprung 61 ist durch eine Hohlkammer gebildet, die unterhalb des Grundkörpers 60 an diesen anschließt. In der gezeigten Ausführungsform liegt der Vorsprung 61 unterhalb der vertikal verlaufenden Zwischenwand des Grundkörpers 60. Der Vorsprung 61 weist einen trapezförmigen Querschnitt auf, wobei sich der Querschnitt von der Unterseite des Grundkörpers 60 aus nach unten verjüngt.
In der dargestellten Ausführungsform sind an dem oberen Schwellerteil 6 an der Oberseite weitere Bauteile befestigt. Diese können insbesondere Verblendungsbauteile des Fahrzeugaufbaus 3, wie beispielsweise Blechbauteile darstellen.
Der untere Schwellerteil 5 besteht in der gezeigten Ausführungsform aus zwei Schwellerprofilen 50, 51. Das innere Schwellerprofil 50 ist mit dem äußeren Schwellerprofil 51 unlösbar verbunden.
Der Aufbau des unteren zweiteiligen Schwellerteils 5 ist in 5 genauer gezeigt.
Das innere Schwellerprofil 50 stellt ein Mehrkammerprofil dar. Die Zwischenwände 503 liegen in dem inneren Schwellerprofil 50 in der Horizontalen und stellen ebene Wände dar. In der gezeigten Ausführungsform weist das innere Schwellerprofil 50 zwei Zwischenwände 503 und damit drei Profilkammern 500 auf, die übereinander angeordnet sind. In der unteren Profilkammer 500 des inneren Schwellerprofils 50 ist eine Befestigungsschiene 508 eingebracht. Die Befestigungsschiele 508 liegt auf der Unterwand 506 des inneren Schwellerprofils 50 auf. In der Unterwand 506, die auch als Boden bezeichnet werden kann, ist eine Durchlassöffnung 507 zum Durchlass einer Schraube 8 eingebracht. Die Durchlassöffnung 507 ist mit dem Schraubloch der Befestigungsschiene 508 und einer Schraubhülse 509, die auf der Befestigungsschiene 5 aufgebracht ist, ausgerichtet. Die Unterwand 506 des inneren Schwellerprofils 50 weist eine größere Wandstärke auf als die weiteren Wände und die Zwischenwände 503 des inneren Schwellerprofils 50.
In der 4 ist gezeigt, dass an dem inneren Schwellerprofil 50, das der Mitte des Fahrzeugrahmens 1 zugewandt ist, eine Batteriehalterung 9 befestigt ist. Insbesondere ist die Batteriehalterung 9 über Schrauben 8 an der Befestigungsschiene 508 in dem inneren Schwellerprofil 50 verschraubt. Die Batteriehalterung 9 stellt in der dargestellten Ausführungsform ein Mehrkammerprofil dar. In der 4 ist eine Antriebsbatterie 90, die in die Batteriehalterung 9 eingebracht ist, schematisch gezeigt.
Die Seitenwände 505, 506 des inneren Schwellerprofils 50 weisen in der dargestellten Ausführungsform unterschiedliche Höhen auf. Die Seitenwand 504, die dem äußeren Schwellerprofil 51 abgewandt ist und im montierten Zustand dem Inneren des Fahrzeugrahmens 2 zugewandt ist, weist eine größere Höhe auf, als die zweite Seitenwand 505, die dem zweiten Schwellerprofil 51 zugewandt ist. Diese unterschiedlichen Höhen sind durch eine Abschrägung 502 des inneren Schwellerprofils 50 bedingt, die sich an das obere Ende der Seitenwand 505 über einen nach innen gerichteten Absatz anschließt und zu der ersten Seitenwand 504 geneigt ist.
Die Außenseite der zweiten Seitenwand 505, das heißt der dem zweiten Schwellerprofil 51 zugewandten Seite der Seitenwand 505 bildet bei der gezeigten Ausführungsform eine Verbindungsfläche 501 des inneren Schwellerprofils 50.
In dem Absatz, der sich an das obere Ende der zweiten Seitenwand 505 und damit an die Verbindungsfläche 501 anschließt, ist in der Oberseite eine Nut eingebracht, die sich in Längsrichtung des inneren Schwellerprofils 50 erstreckt. Die Nut stellt eine Rastaufnahme für die Rastverbindung mit dem äußeren Schwellerprofil 51 dar. In der Unterseite der Unterwand 506 ist eine weitere Nut eingebracht. Diese Nut stellt eine weitere Rastaufnahme für die Rastverbindung mit dem äußeren Schwellerprofil 51 dar.
Das äußere Schwellerprofil 51 stellt ebenfalls ein Mehrkammerprofil dar. In der gezeigten Ausführungsform stellt das äußere Schwellerprofil 51 ein Rundhohlprofil dar. Hierbei sind die Zwischenwände 513 des äußeren Schwellerprofils 51 als gekrümmte Wände ausgebildet. Somit werden weitestgehend runde Profilkammern 510 gebildet. Insbesondere stellen die Zwischenwände 513 Teilovale dar.
Die Seitenwände 514, 515 des äußeren Schwellerprofils 51 weisen in der dargestellten Ausführungsform unterschiedliche Höhen auf. Die Seitenwand 514, die dem inneren Schwellerprofil 50 abgewandt ist und im montierten Zustand außen an dem Fahrzeugrahmens 2 liegt, weist eine größere Höhe auf, als die zweite Seitenwand 515, die dem inneren Schwellerprofil 50 zugewandt ist. Diese unterschiedlichen Höhen sind durch eine Abschrägung 512 des äußeren Schwellerprofils 51 bedingt, die sich an das obere Ende der Seitenwand 515 anschließt und zu der ersten Seitenwand 514 geneigt ist.
Am oberen Ende der zweiten Seitenwand 515 ist ein erster Rastvorsprung ausgebildet. Dieser weist einen Steg auf, der sich von der Seitenwand 515 nach außen in die Richtung des inneren Schwellerprofils 50 erstreckt. An der Unterseite des Rastvorsprungs ist an dem freien Ende des Steges eine Rastnase vorgesehen. Im Abstand zu dem ersten Rastvorsprung nach unten versetzt ist an der zweiten Seitenwand 515 des äußeren Schwellerprofils 51 ein weiterer Rastvorsprung vorgesehen. Der Abstand zwischen dem ersten Rastvorsprung und dem zweiten Rastvorsprung entspricht der Höhe der Seitenwand 505 des inneren Schwellerprofils 50. Der zweite Rastvorsprung weist in der gezeigten Ausführungsform ebenfalls einen Steg und eine an dem freien Ende des Steges befindliche Rastnase auf. Die Rastnase des zweiten Rastvorsprungs erstreckt sich von dem Steg nach oben. Der Bereich der Außenseite, das heißt der dem inneren Schwellerprofil 50 zugewandten Seite, der zweiten Seitenwand 515 des zweiten Schwellerprofils 51 zwischen dem oberen und unteren Rastvorsprung bildet die Verbindungsfläche 511 des äußeren Schwellerprofils 51.
Die Rastnasen der Rastvorsprünge greifen in als Rastaufnahmen dienenden Nuten des inneren Schwellerprofils 50 ein. Somit sind das innere Schwellerprofil 50 und das äußere Schwellerprofil 51 über eine Rastverbindung miteinander verbunden.
Zudem liegt in dem zwischen den Verbindungsflächen 511, 501 gebildeten Klebespalt Klebstoff (nicht gezeigt) vor. Der Klebstoff wird auf eine oder auf beide Verbindungsflächen 511, 501 aufgetragen, bevor die Schwellerprofile 50, 51 aneinander angelegt und über die Rastvorsprünge und Rastaufnahmen aneinander fixiert werden.
Durch die Schrägen 502, 512 an dem inneren und dem äußeren Schwellerprofil 50, 51 wird in der Oberseite des unteren Schwellerteils 5 eine Vertiefung 7 gebildet. Die Vertiefung 7 weist einen V-förmigen beziehungsweise trapezförmigen Querschnitt auf.
Der Querschnitt der Vertiefung 7 entspricht dem Querschnitt des Vorsprungs 61 an dem oberen Schwellerteil 6.
An der Oberseite der beiden Schwellerprofile 50, 51 des unteren Schwellerteils 5 sind in der 5 zudem Abstandhalter 5000 und 519 vorgesehen. Die Abstandhalter 5000 und 519 ragen nach oben und sorgen bei der Verbindung zwischen oberem 6 und unterem Schwellerteil 5 dafür, dass der Klebstoff nicht herausgepresst wird.
Wie in 4 angedeutet, liegt zwischen dem unteren Schwellerteil 5 und dem oberen Schwellerteil 6 eine Klebstoffschicht 10. Hierüber werden der obere 6 und der untere Schwellerteil 5 miteinander verbunden und aneinander gehalten.
In 6 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwellers 4 im Querschnitt gezeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in 4 gezeigten Ausführungsform dadurch, dass der untere Schwellerteil 5 einteilig ausgebildet ist. Zudem ist der Teil des Fahrzeugaufbaus 3 auf dem oberen Schwellerteil 6 abweichend von der Ausführungsform nach 4 mit einem weiteren Profilteil auf der Oberseite versehen.
In 7 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwellers 4 im Querschnitt gezeigt. Der Schweller 4 unterscheidet sich von dem Schweller 4 nach 6 durch die Ausgestaltung des oberen Schwellerteils 6. In der Ausführungsform nach 7 weist der obere Schwellerteil 6 einen plattenförmigen Grundkörper 60 auf. An der Unterseite des plattenförmigen Grundkörpers 60 ist der Vorsprung 61 ausgebildet. Auch bei der Ausführungsform nach 7 ist der Vorsprung 61 durch eine Hohlkammer gebildet. Der Vorsprung 61 weist auch bei dieser Ausführungsform einen trapezförmigen Querschnitt auf, der sich nach unten verjüngt. Der Vorsprung 61 ragt in die Vertiefung 7 des unteren Schwellerteils 5 ein, das die gleiche Gestalt, wie der untere Schwellerteil 5 nach 6 aufweist.
Wie sich aus 3 ergibt, ist die Klebstoffschicht 10 nicht ausschließlich auf das untere Schwellerteil 5 des Fahrzeugrahmens 2 aufgebracht. Vielmehr ist in der dargestellten Ausführungsform auch auf der Oberseite der Teile des Längsträgers für den Heckbereich sowie auf die Oberseite der Querträger im Heckbereich Klebstoff aufgebracht. Hierdurch kann zusätzlich zu der Verbindung zwischen unterem Schwellerteil 5 und oberem Schwellerteil 6 auch eine Klebeverbindung zwischen dem Fahrzeugrahmen 2 im Heckbereich und dem Fahrzeugaufbau im Heckbereich erfolgen. Diese Verbindung ist auch in der 1 angedeutet.
Bei der vorliegenden Erfindung wird der Schweller in einen oberen und unteren Schwellerteil aufgeteilt. Die Fahrzeugkarosserie ist dabei beispielsweise aufgeteilt in ein den Leiterrahmen umfassenden Rolling Chassis einer E-Mobility-Fahrzeugstruktur und den Fahrzeugaufbau, der im Wesentlichen die Fahrzeugkarosserie-Säulenstruktur (Seiten und Türen), Dachstruktur, sowie den Insassenraum bereitstellt. Außer dem Schweller sind vorzugsweise auch andere Teile des Leiterrahmens an ihrer Oberseite mittels Klebeschicht mit dem Fahrzeugaufbau verbunden.
Die Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf und kann in unterschiedlichen Ausführungsformen realisiert werden. Durch die Vertiefung und den Vorsprung an den Schwellerteilen entsteht eine Abstufung und damit eine Klebeflächenvergrößerung, so dass beim seitlichen Pfahlaufprall das eine Schwellerteil sich am anderen abstützt und die vorzugsweise zwischen den Schwellerteilen vorgesehene Klebeverbindung unterstützt beziehungsweise entlastet. Vorzugsweise ist die Kontaktierung der Schwellerteile und die Klebeverbindung vollflächig. Gemäß einer Ausführungsform können durch mechanische Kalibrierung der beiden Schwellerteile die Klebeflächen von Extrusionstoleranzen (Außenwandparallelität, Verdrehung, Höhe, Breite) befreit werden. Zudem ist es auch möglich zum Beispiel durch Hydroforming oder mechanische Kalibrierung der Schwellerprofile können lokal über die Länge und/oder Breite definierte Klebeflächen herauszuformen. Obwohl die Erfindung im Wesentlichen unter Bezugnahme auf einen Schweller beschrieben wurde, bei dem der Vorsprung an dem oberen Schwellerteil vorgesehen ist und die Vertiefung in dem unteren Schwellerteil vorgesehen ist, liegt es auch im Rahmen der Erfindung statt dessen den Vorsprung an dem unteren Schwellerteil und die Vertiefung an dem oberen Schwellerteil vorzusehen. Die Verbindung zwischen den beiden Schwellerteilen ist bevorzugt eine spannungsfreie Verbindung von Ausnehmung und Hohlkammer (Nut-Feder). Zudem können klebspaltdefinierende Erhebungen, die beispielsweise eine Höhe von 0,5mm aufweisen können, an einem oder beiden Schwellerteilen in den Klebeflächen vorgesehen sein. Optional kann an dem Schweller eine Batteriebefestigung angebracht werden, über die Batterien des Fahrzeuges, beispielsweise eines Elektrofahrzeuges über die Unterseite des Schwellers befestigt werden können.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugkarosserie
10: Klebstoffschicht
2: Fahrzeugrahmen
20: Längsträger
21: Querträger
22: Längsträger Heckbereich
23: Längsträger Frontbereich
3: Fahrzeugaufbau
30: Säulenstruktur
300: A-Säule
301: B-Säule
302: C-Säule
31: Dachstruktur
32: Bodenelement
33: Sitzquerträger
4: Schweller
5: unteres Schwellerteil
50: inneres Schwellerprofil
500: Profilkammer
501: Verbindungsfläche
502: Abschrägung
503: Zwischenwand
504: Seitenwand
505: Seitenwand
506: Unterwand
507: Durchlassöffnung
508: Befestigungsschiene
509: Schraubhülse
5000: Abstandhalter
51: äußeres Schwellerprofil
510: Profilkammer
511: Verbindungsfläche
512: Abschrägung
513: Zwischenwand
514: Seitenwand
515: Seitenwand
516: Unterwand
517: Strebe
518: Befestigungslasche
519: Abstandhalter
6: oberes Schwellerteil
60: Grundkörper
61: Vorsprung
7: Vertiefung
8: Schraube
9: Batteriehalter
90: Batterie

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2463181 B1 [0002]

Claims

Schweller einer Fahrzeugkarosserie (1), der einen unteren Schwellerteil (5) und einen oberen Schwellerteil (6) umfasst, der auf den unteren Schwellerteil (5) aufgesetzt und an diesem befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Schwellerteil (6) Teil eines Fahrzeugaufbaus (3) ist, dass in einer Seite eines ersten Schwellerteils (5, 6), die dem weiteren Schwellerteil (6, 5) zugewandt ist, eine Vertiefung (7) und an einer Seite des weiteren Schwellerteils (6, 5), die dem ersten Schwellerteil (5, 6) zugewandt ist, ein Vorsprung (61) vorgesehen ist, wobei die Form der Vertiefung (7) der Form des Vorsprungs (61) entspricht und der Vorsprung (61) formschlüssig in die Vertiefung (7) eingreift.
Schweller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (61) durch eine Hohlkammer gebildet ist.
Schweller nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (7) und der Vorsprung (61) sich in Längsrichtung des Schwellers (4) erstrecken und sich vorzugsweise zumindest die Vertiefung (7) über die gesamte Länge des Schwellers (4) erstreckt.
Schweller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiten der Schwellerteile (5, 6), in der die Vertiefung (5) und an der der Vorsprung (61) vorgesehen sind, in der Horizontalen liegen und vorzugsweise ebene Flächen darstellen.
Schweller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Vertiefung (7) und der Vorsprung (61) über die gesamte Breite der Seite des jeweiligen Schwellerteils (5, 6) erstrecken.
Schweller nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (7) in der Oberseite des unteren Schwellerteils (5) vorgesehen ist und der Vorsprung (61) an der Unterseite des oberen Schwellerteils (6) vorgesehen ist.
Schweller nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der obere und untere Schwellerteil (5, 6) über die gesamte Fläche der Seite, die dem jeweils anderen Schwellerteil (6, 5) zugewandt ist, aneinander anliegen.
Schweller nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der obere und untere Schwellerteil (5, 6) miteinander verklebt sind.
Schweller nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiten der Schwellerteile (5, 6), die einander zugewandt sind, die Klebefläche darstellen und vorzugsweise auch die Kontaktfläche zwischen Vorsprung (61) und Vertiefung (7) Teil der Klebefläche ist.
Schweller nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der Seite eines der Schwellerteile (5, 6), die dem anderen Schwellerteil (6, 5) zugewandt ist, ein Abstandshalter (5000, 519) angeformt ist.
.Schweller nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Schwellerteil (5) aus einem inneren (50) und einem äußeren Schwellerprofil (51) besteht, die vorzugsweise über eine zumindest bereichsweise vertikal verlaufende Klebeverbindung und eine Rastverbindung miteinander verbunden sind.
Schweller nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (7) durch Schrägen (502, 512) an dem inneren und dem äußeren Schwellerprofil (50, 51) gebildet ist.
Schweller nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem unteren Schwellerteil (5) eine Befestigungslasche (34) zum Fahrzeug weisend oder vom Fahrzeug weg weisend ausgebildet ist, die vorzugsweise zur Befestigung des Fahrzeugaufbaus (3) dient.
Fahrzeugkarosserie für ein Kraftfahrzeug, die zumindest umfasst einen Fahrzeugrahmen (2) und einen Fahrzeugaufbau (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugkarosserie (1) zwei Schweller (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 umfasst.
Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugrahmen (2) zumindest im Bereich des unteren Schwellerteils (5) mit dem Fahrzeugaufbau (3) verklebt ist.
Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugaufbau (3) auf den Fahrzeugrahmen (2) aufgesetzt wird, wobei vor dem Aufsetzen des Fahrzeugaufbaus (3) auf den Fahrzeugrahmen (2) Klebstoff auf zumindest einen Teil einer Kontaktfläche zwischen dem oberen und unteren Schwellerteil (5, 6) aufgebracht wird und der mindestens eine Vorsprung (61) beim Aufsetzen des Fahrzeugaufbaus (3) auf den Fahrzeugrahmen (2) in die mindestens eine Vertiefung (7) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Schwellerteile (5, 6) mechanisch kalibriert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innendorn in ein Schwellerteil (5, 6) eingefahren wird und zwei Pressformwerkzeughälften von außen um das Schwellerteil (5, 6) zusammengefahren werden, wobei das Einfahren zwecks plastischer Verformung des Schwellerteils (5, 6) während und/oder nach dem Zusammenfahren der Pressformwerkzeughälften erfolgt.