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Die Erfindung betrifft eine Karosserie für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Es ist allgemein bekannt, bei Hohlräumen von Kraftfahrzeugen, in denen sich bei der Herstellung oder während des Betriebs des Kraftfahrzeugs Flüssigkeiten ansammeln können, Austrittsöffnungen vorzusehen. Diese Austrittsöffnungen sind entweder durch einen Stopfen verschließbar oder dauerhaft offen. Von Nachteil ist hierbei die Schwächung des tragenden Querschnitts des Bauteils durch die Austrittsöffnung. Außerdem kann im Fall einer nicht verschlossenen Austrittsöffnung Flüssigkeit während des Betriebs des Kraftfahrzeugs von außen in den Hohlraum gelangen.
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Aufgabe der Erfindung ist, die Nachteile des Stands der Technik zu beseitigen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Karosserie mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Kerngedanke der Erfindung ist, bei einer Karosserie für ein Kraftfahrzeug, mit einem Hohlraum, der von wenigstens zwei miteinander verbundenen Blechen gebildet ist, mit einer Eintrittsöffnung, durch die eine Flüssigkeit eintreten kann sowie mit einer Austrittsöffnung, durch die die Flüssigkeit austreten kann, anstelle einer Austrittsöffnung in einem Wandungsbereich des Hohlraums die Austrittsöffnung im Verbindungsabschnitt der Bleche anzuordnen, und zwar in einem solchen Bereich des Verbindungsabschnitts, der im Bodenbereich des Hohlraums liegt. Damit befindet sich die Austrittsöffnung an einer tiefen, bevorzugt an der tiefsten Stelle des Hohlraums, so dass die Flüssigkeit unter der Wirkung der Schwerkraft selbsttätig aus dem Hohlraum austreten kann. Mit anderen Worten ist der Verbindungsabschnitt der Bleche zumindest an einer Stelle unterbrochen, um an dieser Stelle die Austrittsöffnung zu bilden. Durch die Austrittsöffnung wird der Verbindungsbereich nicht in nennenswertem Maß geschwächt. In jedem Fall ist die Schwächung deutlich geringer aus dies bei den bekannten Austrittsöffnungen der Fall ist, die in der Wandung des Hohlraums liegen und damit den tragenden Querschnitt der Karosserie schwächen.
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Die Erfindung lässt sich in besonders vorteilhafter Weise bei Karosserien von Kraftfahrzeugen einsetzen, bei denen die Bleche, die den Hohlraum bilden, benachbart zum Verbindungsbereich gekrümmt verlaufen. Bei gekrümmt verlaufenden Blechen ist es fertigungstechnisch schwierig, eine Austrittsöffnung einzubringen, beispielsweise durch Stanzen.
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Ein vorteilhafter Anwendungsfall der Erfindung sind seitliche Längsträger von Kraftfahrzeugen, üblicherweise als Schweller bezeichnet. Diese seitlichen Längsträger erstrecken sich in Verlängerung der vorderen Längsträger (üblicherweise als Motorträger bezeichnet) von einer vorderen Karosseriesäule (A-Säule) bis in den Bereich einer hinteren Karosseriesäule (B-, C- oder D-Säule). Zur Bildung eines gegenüber Biegung und/oder Torsion steifen Profils wird dabei auf den seitlichen Längsträger (erstes Blech) ein weiteres Blech aufgesetzt, das sich in Längsrichtung des seitlichen Längsträgers erstreckt. Dieses als Verstärkung wirkende weitere Blech ist beispielsweise C-förmig ausgebildet und schließt zusammen mit dem Blech des seitlichen Längsträgers einen Hohlraum ein. Befindet sich der Verbindungsabschnitt der Bleche im Bodenbereich des Hohlraums, so kann in Ausgestaltung der Erfindung in diesen Verbindungsabschnitt der Bleche eine Austrittsöffnung eingebracht werden.
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Selbstverständlich kann das weitere Blech jede geeignete Form einer Profilierung oder Ausbauchung aufweisen, die geeignet ist, zusammen mit dem ersten Blech einen Hohlraum zu bilden.
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Der oben beschriebene Hohlraum wird beispielsweise von einem ersten Blech, das den eigentlichen seitlichen Längsträger bildet, sowie einer auf die Innenseite des ersten Blechs aufgesetzten inneren Verstärkung gebildet. Diese innere Verstärkung schließt mit dem ersten Blech einen inneren Hohlraum ein. Alternativ oder zusätzlich kann auf die Außenseite des seitlichen Längsträgers eine äußere Verstärkung aufgesetzt sein. Diese äußere Verstärkung schließt mit dem ersten Blech einen äußeren Hohlraum ein.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist ein Schweller vorgesehen, der sich aus einem ersten Blech (seitlicher Längsträger) und einer inneren sowie einer äußeren Verstärkung zusammensetzt, so dass ein innerer und ein äußerer Hohlraum entstehen. Im seitlichen Längsträger ist dabei wenigstens eine Durchgangsöffnung vorgesehen, durch die die beiden Hohlräume miteinander verbunden sind. Diese Kopplung der beiden Hohlräume ist beispielsweise für eine Beschichtung der innenliegenden Flächen der Bleche bei der Herstellung der Karosserie des Kraftfahrzeugs von Vorteil.
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Bei hochwertigen Audioanlagen in Kraftfahrzeugen wird beispielsweise ein Tieftonlautsprecher an einen Hohlraum in der Struktur des Kraftfahrzeugs angekoppelt. Dieser Hohlraum wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vom seitlichen Längsträger und der aufgesetzten inneren Verstärkung gebildet. Falls am seitlichen Längsträger zusätzlich eine äußere Verstärkung vorgesehen ist, die zusammen mit dem seitlichen Längsträger einen äußeren Hohlraum einschließt, so können die beiden Hohlräume durch wenigstens eine Durchgangsöffnung miteinander sein. Durch die Kopplung der beiden Hohlräume wird ein vergrößertes Resonanzvolumen geschaffen.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Austrittsöffnung dadurch gebildet, dass wenigstens eines der Bleche im Verbindungsabschnitt eine Ausstellung aufweist, also einen Versatz aus derjenigen Fläche heraus, die ohne Austrittsöffnung eine durchgehende Verbindungsfläche darstellen würde. Diese Ausstellung kann bei einem Blech aus einem metallischen Werkstoff beispielsweise durch eine Verprägung erzeugt werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Austrittsöffnung durch einen teilweisen Freischnitt zumindest eines Bleches in seinem Verbindungsabschnitt erzeugt werden, also durch eine partielle Aussparung des Bleches im Verbindungsabschnitt.
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Selbstverständlich kann die Austrittsöffnung auch durch die Kombination einer Ausstellung in einem der Bleche und einer „gegenüberliegenden“ Aussparung am anderen Blech gebildet werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung mündet die Austrittsöffnung nicht „ins Freie“, sondern in einen benachbarten Hohlraum, der seinerseits eine Austrittsöffnung in die Umgebung außerhalb des Kraftfahrzeugs hat. Hierdurch hat der Hohlraum keine direkte Verbindung zur Umgebung des Kraftfahrzeugs, mit Vorteilen hinsichtlich des Eintritts von Flüssigkeit und des Eintrags von Verunreinigungen. Außerdem ergibt sich hierdurch ein geringerer Eintrag von Schall in den Hohlraum und damit eine verbesserte Akustik im Innenraum des Kraftfahrzeugs.
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Der in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendete Begriff „Blech“ bezeichnet ein flächiges Bauteil, mit einer Erstreckung in der Fläche, die deutlich größer ist als die Dicke des Bauteils. Das „Blech“ kann ebenflächig oder gekrümmt sein (zweidimensional oder dreidimensional). Bevorzugt ist das „Blech“ aus einem metallischen Werkstoff, wie beispielsweise Stahl oder Aluminium. Selbstverständlich kann das „Blech“ jedoch auch aus einem Kunststoffmaterial ohne oder mit Faserverstärkung bestehen. In vorteilhafter Weise kann das „Blech“ aus CFK (Carbonfaser verstärkter Kunststoff) bestehen.
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Alle Lageangaben beziehen sich auf die Einbaulage im Kraftfahrzeug in dessen für den Betrieb auf ebener Straße vorgesehenen Normallage.
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Ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:
- 1 einen Abschnitt einer Bodengruppe einer selbsttragenden Karosserie eines Kraftfahrzeugs in perspektivischer Schnittansicht,
- 2 eine der 1 entsprechende Darstellung aus einem anderen Blickwinkel,
- 3 eine der 2 entsprechende Darstellung, mit einem Schnitt, der entgegen der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs nach hinten versetzt ist,
- 4 eine vergrößerte Detaildarstellung des in 3 gekennzeichneten Ausschnitts Z,
- 5 eine Schnittdarstellung in der Schnittebene der Ansicht von 4,
- 6 eine vergrößerte Darstellung des Schnitts von 5,
- 7 eine der 4 entsprechende Darstellung, mit einem Schnitt, der entgegen der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs weiter nach hinten versetzt ist, aus einem anderen Blickwinkel,
- 8 eine perspektivische Draufsicht auf den Gegenstand von 7 und
- 9 eine vergrößerte Darstellung der Ablauföffnung aus 8.
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Die Figuren zeigen einen Abschnitt einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs im seitlichen Bereich der Bodengruppe. Die Raumrichtungen gehen aus dem X-Y-Z-Koordinatensystem hervor, wobei die Längsrichtung X der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs entspricht. Die Querrichtung des Kraftfahrzeugs ist mit Y bezeichnet, die Hochrichtung mit Z.
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Dargestellt ist jeweils die linke Seite der Bodengruppe des Kraftfahrzeugs. Die Bodengruppe weist ein Bodenblech 4 mit einem vorderen sowie einem hinteren Sitzquerträger 6 bzw. 8 sowie einen in seiner Gesamtheit als „Schweller“ 10 bezeichneten seitlichen Strukturträger auf. Der Schweller 10 setzt sich aus einem seitlichen Längsträger 12, einer inneren Verstärkung 14 sowie einer äußeren Verstärkung 16 zusammen. Der Schweller 10 ist außenseitig von einem Seitenrahmen 18 überdeckt. Die oben genannten Komponenten sind durch Punktschweißung (Schweißpunkte P) miteinander verbunden.
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Der seitliche Längsträger 12 ist L-förmig, mit einem etwa in einer X-Z-Ebene verlaufenden vertikalen Abschnitt 12v und einem in Richtung der Fahrzeugaußenseite abgewinkelten horizontalen Abschnitt 12h. Im mittleren Bereich des vertikalen Abschnitts 12v ist der seitliche Längsträger 12 mit einer sich zur Fahrzeugaußenseite wölbenden Profilierung versehen.
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Die innere Verstärkung 14 ist ein in Fahrzeuglängsrichtung X verlaufendes C-förmiges Profil, mit einem oberen sowie einem unteren Schenkel 14o bzw. 14u sowie einem dazwischen liegenden Steg 14s. An die Schenkel 14o und 14u schließen sich Flansche 14f an.
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Die äußere Verstärkung 16 ist ebenfalls ein in Fahrzeuglängsrichtung X verlaufendes C-förmiges Profil, mit einem oberen sowie einem unteren Schenkel 16o bzw. 16u sowie einem dazwischen liegenden Steg 16s. An die Schenkel 16o und 16u schließen sich Flansche 16f an.
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Innere und äußere Verstärkung 14 bzw. 16 sind mit ihren Flanschen 14f bzw. 16f zu beiden Seiten auf den seitlichen Längsträger 12 aufgesetzt, jeweils oberhalb und unterhalb der sich zur Fahrzeugaußenseite wölbenden Profilierung. Somit wird ein innerer Hohlraum in Gestalt einer inneren Kammer 20 sowie ein äußerer Hohlraum in Gestalt einer äußeren Kammer 22 gebildet. Innere und äußere Kammer 20 bzw. 22 sind im Querschnitt rechteckähnlich.
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Etwa auf „gleicher Höhe“ sind im seitlichen Längsträger 12, in der inneren Verstärkung 14 und in der äußeren Verstärkung 16 Öffnungen 30 bzw. 32 bzw. 34 vorgesehen. Die Öffnungen 30, 32 und 34 befinden sich jeweils in einem ebenflächigen Abschnitt der Bauteile 12, 14 und 16. Die Öffnung 30 ist als Durchgangsöffnung ausgebildet und verbindet innere und äußere Kammer 14 und 16. Die Öffnung 32 weist zum Innenraum I des Kraftfahrzeugs. Die Öffnung 34 weist in Richtung des Seitenrahmens 18. Die Öffnungen 30 und 32 sind kreisrund, während die Öffnung 34 als Langloch ausgebildet ist.
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Zusätzlich ist an der inneren Verstärkung 14 eine Öffnung 36 vorgesehen, die sich zwischen vorderem und hinterem Sitzquerträger 6 bzw. 8 befindet. Die Öffnung 36 hat eine deutlich größere lichte Weite als die Öffnung 32.
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Die Öffnungen 32 und 34 dienen dem Eintritt und Austritt von Reinigungsflüssigkeit und von Beschichtungsflüssigkeit während des Lackiervorgangs der Rohkarosserie des Kraftfahrzeugs. Die Lackierung erfolgt üblicherweise durch die so genannte kathodische Tauchlackierung (KTL). Die Öffnungen 32 und 34 werden nach dem Lackieren der Rohkarosserie mit Stopfen verschlossen.
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Auch durch die Öffnung 30 erfolgt ein Durchtritt von Flüssigkeiten während des Lackiervorgangs. Die Öffnung 30 hat jedoch auch im Betrieb des Kraftfahrzeugs eine Funktion und wird deshalb nicht verschlossen.
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Die Öffnung 36 dient der Aufnahme eines nicht dargestellten Tieftonlautsprechers, der mit seiner Rückseite in die innere Kammer 20 ragt. Die innere Kammer 20 dient als Resonanzraum für den Tieftonlautsprecher. Das Resonanzvolumen des Tieftonlautsprechers wird durch die über die Öffnung 30 dauerhaft angekoppelte äußere Kammer 22 vergrößert.
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Die äußere Kammer 22 ist grundsätzlich als „Nassbereich“ ausgelegt, das heißt, in diesen Bereich kann während des Betriebs des Kraftfahrzeugs Wasser eintreten. Dies ist vor allem bei einer so genannten Wasserdurchfahrt der Fall. Kraftfahrzeuge können üblicherweise bis zu einer so genannten Wattiefe W eine Wasserdurchfahrt vornehmen, ohne dass Schäden an der Karosserie und an Aggregaten des Kraftfahrzeugs entstehen. Das hierbei in die äußere Kammer 22 eindringende Wasser muss nach Beendigung der Wasserdurchfahrt wieder aus der Kammer 22 austreten können. Hierzu sind Austrittsöffnungen vorgesehen, die unten stehend näher beschrieben sind.
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Grundsätzlich sind solche Austrittsöffnungen aus dem Stand der Technik bekannt. Sie müssen sich im Unterschied zu Öffnungen, die dem Lackiervorgang dienen, jedoch im Bodenbereich einer als Nassbereich ausgeführten Kammer befinden, damit das eingedrungene Wasser vollständig abfließen kann. Hierdurch wird der tragende Querschnitt der Kammer geschwächt. Außerdem kann durch die Austrittsöffnungen auch während des normalen Betriebs des Kraftfahrzeugs, beispielsweise auf regennasser Fahrbahn, Wasser eindringen, einschließlich damit verbundener Verunreinigungen durch Feststoffpartikel. Die Austrittsöffnungen sind zudem in akustischer Hinsicht unvorteilhaft.
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Gemäß der Erfindung ist im Verbindungsabschnitt zwischen einerseits dem unteren Flansch 14f der inneren Verstärkung 14 und andererseits dem seitlichen Längsträger 12 am unteren Flansch 14f eine Verprägung 40 vorgesehen. Die Verprägung 40 ist als Abstellung a aus der Ebene V (siehe 6) des etwa vertikal verlaufenden Abschnitts 12v der seitlichen Längsträgers 12 ausgebildet, in Richtung der Fahrzeugmitte. Gleichzeitig ist in diesem Bereich eine Aussparung 46 in den seitlichen Längsträger 12 eingebracht. Durch die Verprägung 40 in Verbindung mit der Aussparung 46 entsteht im tiefsten Bereich der inneren und der äußeren Kammer 20 bzw. 22 eine Austrittsöffnung 42, durch die eingetretene Flüssigkeiten wieder austreten können. Die Austrittsöffnung 42 stellt quasi eine kurze Unterbrechung des Verbindungsabschnitts dar.
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Voraussetzung für die Bildung einer Austrittsöffnung 42 ist, dass die Aussparung 46 im seitlichen Längsträger 12 nicht (oder zumindest nicht vollständig) durch den Flansch 16f der äußeren Verstärkung überdeckt ist. Wie aus 3 hervorgeht, weist der Flansch 16f mehrere Aussparungen 49 auf, unter anderem eine Aussparung 49, die der Aussparung 46 gegenüberliegt.
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Die 4 bis 9 zeigen mit ihren vergrößerten Darstellungen anschaulich, wie die Austrittsöffnung 42 aus dem Zusammenspiel von Verprägung 40 und den Aussparungen 46 und 49 gebildet wird. In der vergrößerten Draufsicht der 9 auf die Austrittsöffnung 42 ist deren Durchtrittsquerschnitt Q (siehe Schraffur) gut zu erkennen.
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In der in den 1 bis 9 dargestellten Ausführungsform der Erfindung mündet die Austrittsöffnung 42 nicht „ins Freie“, sondern in einen Hohlraum 44 zwischen der äußeren Verstärkung 16 und dem Seitenrahmen 18. Der Hohlraum 44 ist als Nassbereich ausgelegt und hat wenigstens eine nach unten „ins Freie“ führende Austrittsöffnung 48.
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Abweichend von dem in den 1 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Austrittsöffnung 42 eine Verbindung zur außenliegenden Umgebung des Kraftfahrzeugs herstellen, so dass die Flüssigkeit unmittelbar in den einer Fahrbahn benachbarten Bereich unterhalb des Bodenblechs 4 „ins Freie“ austreten kann.
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Grundsätzlich besteht kein Erfordernis, die innere Kammer 20 als Nassbereich auszulegen. Dieser Weg wird jedoch beim dargestellten Ausführungsbeispiel gewählt, um das Resonanzvolumen für den Tieftonlautsprecher zu vergrößern. Normalerweise besteht das Resonanzvolumen nur aus der inneren Kammer 20. Durch die Ankopplung der äußeren Kammer 22 über die Öffnung 30 wird das Resonanzvolumen deutlich vergrößert. Durch die Öffnung 30 tritt jedoch auch Wasser aus dem Nassbereich (gebildet vom Hohlraum 44 und der äußeren Kammer 22) in die innere Kammer 20 ein. Der Ablauf von Wasser aus der inneren Kammer 20 und der äußeren Kammer 22 erfolgt durch die Austrittsöffnung 42.
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Zur Erläuterung der mit der Erfindung verbundenen Vorteile ist in 1 mit strichpunktierten Linien eine „fiktive“ Austrittsöffnung 50 dargestellt, als Alternative zu der in den 1 bis 9 dargestellten Austrittsöffnung 42 gemäß der Erfindung. Die Austrittsöffnung 50 ist im Bodenbereich B der inneren und der äußeren Kammer 20 bzw. 22 angeordnet, um einen möglichst vollständigen Ablauf von eingedrungenem Wasser zu ermöglichen. Dazu muss die Austrittsöffnung 50 möglichst nahe am Verbindungsabschnitt zwischen dem unteren Flansch 14f der inneren Verstärkung 14 und dem seitlichen Längsträger 12 angebracht sein, nämlich im Bereich einer sich entlang des Längsträgers 12 in Fahrzeuglängsrichtung X verlaufenden Kante 52.
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Die Kante 52 ist für die Steifigkeit des Längsträgers von entscheidender Bedeutung. Dem Schweller 10 kommt die Aufgabe zu, im Fall eines Frontalzusammenstoßes die Crashkräfte nach hinten in die Karosserie einzuleiten und/oder zu verteilen. Eine Austrittsöffnung 50 im Längsträger 12 im Bereich der Kante 52 hätte zur Folge, dass die Fähigkeit des Längsträgers 12, die Crashkräfte weiterzuleiten, an dieser Stelle unterbrochen wäre. Durch diese Schwächung des Längsträgers 12 könnte der Längsträger 12 und damit der Schweller 10 an der durch die Austrittsöffnung 50 gebildeten Schwachstelle in ungewollter Weise einknicken. Auch bei einem Zusammenstoß unter einem von der Längsrichtung X des Kraftfahrzeugs abweichenden Winkel wirkt sich die Schwächung des Längsträgers 12 nachteilig aus. Dies gilt in gleicher Weise auch bei einer Beaufschlagung des Längsträgers 12 in Querrichtung Y des Kraftfahrzeugs.
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Somit kann zusammengefasst werden, dass die Funktion eines Schwellers 10 mit einer Austrittsöffnung 50 im Bereich einer tragenden Kante des Längsträgers 12 im Crashfall, bei Längs- und/oder bei Querbeaufschlagung, bei entsprechend großen auftretenden Crashkräften nicht mehr vollständig gewährleistet wäre.
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Hinzu kommt, dass die Herstellung einer gemäß der Darstellung in 1 positionierten Austrittsöffnung 50 fertigungstechnisch in der Regel aufwändiger ist als die Gestaltung der Austrittsöffnung 42 gemäß der Erfindung.
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Die Öffnungen 30, 32, 34, 36, 46 und 49 sind beim erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel in fertigungstechnisch vorteilhafter Weise ausnahmslos in ebenflächig verlaufenden Blechabschnitten eingebracht, wie gut ersichtlich aus der Zeichnung hervorgeht.
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Die Erfindung lässt sich wie folgt zusammenfassen: Eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs hat einen von wenigstens zwei Blechen 12, 14 bzw. 16 umschlossenen Hohlraum 20 bzw. 22, in den bei Betrieb des Kraftfahrzeugs Flüssigkeit eintreten kann. Erfindungsgemäß ist in einem Verbindungsabschnitt der Bleche 12, 14 bzw. 16, der sich im Bodenbereich B des Hohlraums 20 bzw. 22 befindet, wenigstens eine Austrittsöffnung 42 vorgesehen. Durch die Anordnung der Austrittsöffnung 42 im Verbindungsabschnitt wird die tragende Struktur der Karosserie nur in geringem Maß geschwächt. Hierdurch wird im Vergleich zur Einbringung einer Austrittsöffnung in eine Wandung des Hohlraums 20 bzw. 22 der tragende Querschnitt der Karosserie deutlich weniger geschwächt.
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Bezugszeichenliste
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- 4
- Bodenblech
- 6
- vorderer Sitzquerträger
- 8
- hinterer Sitzquerträger
- 10
- Schweller
- 12
- seitlicher Längsträger
- 12h
- horizontaler Abschnitt
- 12v
- vertikaler Abschnitt
- 14
- innere Verstärkung
- 14f
- Flansch
- 14o
- oberer Schenkel
- 14s
- Steg
- 14u
- unterer Schenkel
- 16
- äußere Verstärkung
- 16f
- Flansch
- 16o
- oberer Schenkel
- 16s
- Steg
- 16u
- unterer Schenkel
- 18
- Seitenrahmen
- 20
- innere Kammer
- 22
- äußere Kammer
- 30
- Durchgangsöffnung
- 32
- Öffnung
- 34
- Öffnung
- 36
- Öffnung
- 40
- Verprägung
- 42
- Austrittsöffnung
- 44
- Hohlraum
- 46
- Aussparung
- 48
- Austrittsöffnung
- 49
- Aussparung
- 50
- „fiktive“ Austrittsöffnung
- 52
- Kante
- a
- Abstellung
- B
- Bodenbereich
- I
- Innenraum
- P
- Schweißpunkt
- Q
- Durchtrittsquerschnitt
- W
- Wattiefe
- X
- Längsrichtung
- Y
- Querrichtung
- Z
- Hochrichtung
