-
Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung einer Vorbaustruktur mit einer jeweiligen Seitenwandstruktur einer Karosserie eines Kraftwagens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Im Zuge der Vereinfachung und der Einführung eines Baukastensystems im Rohbau von Kraftwagenkarosserien ist es bereits bekannt, modulartige Konstruktionen wie Vorbaustrukturen und jeweilige Seitenwandstrukturen vorzufertigen und anschließend entlang einer zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung und in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Trennebene miteinander zu verbinden. Derartige Vorbaustrukturen weisen dabei üblicherweise in einem unteren Bereich wenigstens einen Querträger und einen Längsträger mit einem ersten beziehungsweise zweiten Querträgerstrukturteil pro Fahrzeugseite auf, welche im Bereich einer seitlich zugeordneten A-Säule mit der korrespondierenden Seitenwandstruktur verbunden sind. Die Lage der jeweiligen Trennebene beziehungsweise Fügeebene zwischen der Vorbaustruktur und der jeweiligen, zugehörigen Seitenwandstruktur entspricht dabei im Wesentlichen dem Aufbau des Rohbaus von Fahrzeuginnen nach -außen und dem fertigungstechnischen Wunsch nach Schiebeebenen, entlang welchen die beiden modulartigen Strukturteile parallel zur xz-Ebene des Fahrzeugs, also entlang der Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) beziehungsweise der Fahrzeughochrichtung (z-Richtung), verschoben werden können sollen, um hierdurch einen Toleranzausgleich beziehungsweise eine Anpassung der Zusammenbauten vor ihrem Fügen zu erreichen. Demzufolge werden die jeweiligen Vorbaustrukturen mit den jeweils zugehörigen Seitenwandstrukturen im Wesentlichen überlappungsfrei lediglich durch die Verbindungstechnologien, insbesondere durch Fügetechnologien wie Schweißen oder Kleben, miteinander verbunden.
-
Im Zuge neuer Crashanforderungen werden allerdings andere Kraft - beziehungsweise Lastwerte erforderlich, welche zwischen der Vorbaustruktur und der jeweiligen Seitenwandstruktur auftreten beziehungsweise übertragen werden sollen. Insbesondere ist dabei zu berücksichtigen, dass die äußere Fahrzeugstruktur zukünftig stärker belastet wird.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Verbindungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die Vorbaustruktur mit der jeweiligen Seitenwandstruktur insbesondere hinsichtlich deren zu erfüllenden Crasherfordernisse auf verbesserte Weise miteinander ist.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit günstigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
-
Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung weist eine Vorbaustruktur und eine seitlich jeweils zugehörige Seitenwandstruktur auf, welche entlang einer zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung und in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Trennebene beziehungsweise Fügeebene miteinander verbunden sind. Die Vorbaustruktur weist dabei in einem unteren Bereich wenigstens einen Querträger mit einem ersten Querstrukturteil und einen Längsträger mit einem in Fahrzeughochrichtung darunter angeordneten zweiten Querstrukturteil auf, wobei diese beiden jeweiligen, seitlichen Querstrukturteile im Bereich einer seitlich zugehörigen A-Säule mit der Seitenwandstruktur verbunden sind.
-
Um nun eine Verbindungsanordnung zu schaffen, bei welcher die Vorbaustruktur und die jeweilige Seitenwandstruktur einerseits fertigungstechnisch günstig entlang der entsprechenden Trennebene beziehungsweise Fügeebene relativ zueinander in der xz-Ebene, also in Fahrzeuglängsrichtung und in Fahrzeughochrichtung, des Fahrzeugs zueinander ausgerichtet und anschließend miteinander verbunden werden können, und bei welcher andererseits besonders hohe Kräfte von der Vorbaustruktur in die jeweilige Seitenwandstruktur übertragen werden können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Querträgerstrukturteile der Vorbaustruktur die Trennebene mit dem jeweiligen Seitenmodul an dessen vorderem Ende in Fahrzeugquerrichtung seitlich überragen. Im Unterschied zum bisherigen Stand der Technik, bei welchem die jeweiligen Querträgerstrukturteile auf beiden Fahrzeugseiten der Vorbaustruktur an der jeweiligen Trennebene beziehungsweise Fügeebene zur seitlich korrespondierenden Seitenwandstrukturen endeten, ist es demzufolge nunmehr erfindungsgemäß vorgesehen, diese jeweiligen Querstrukturteile in Fahrzeugquerrichtung weiter nach außen hin auskragend auszugestalten und somit jeweilige Überstände zu schaffen, mit welchen die Vorbaustruktur gegenüber der Trennebene der jeweiligen Seitenwandstruktur überstehen und somit an deren jeweiligem vorderen Ende zu überragen beziehungsweise zu übergreifen. Hierdurch entsteht neben der Fügung der Bauteile, welche konventionell durch entsprechende Fügetechnologien erfolgen kann, zusätzliche eine Abstützung der Vorbaustruktur an der jeweiligen Seitenwandstruktur beziehungsweise eine Art Formschluss, sodass bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung Kräfte auf verbesserte Weise aus der Vorbaustruktur in die jeweilige Seitenwandstruktur eingeleitet werden können. Hierdurch kann insbesondere bei den neu geforderten Crashanforderungen, bei welchen die Fahrzeugstruktur an der Fahrzeugaußenseite stärker belastet wird, ein Abtrennen beziehungsweise ein Versagen der jeweiligen Fügverbindung im Bereich der Trennstelle beziehungsweise Fügstelle zwischen Vorbaustruktur und Seitenwandstruktur erreicht werden. Gleichwohl bleibt durch die vorgesehenen erfindungsgemäßen Maßnahmen die fertigungstechnisch erwünschte Möglichkeit erhalten, die Vorbaustruktur und die jeweilige Seitenwandstruktur entlang jeweiligen Trennebene zum Toleranzausgleich gegeneinander zu verschieben und erst dann miteinander zu fügen.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich dabei als vorteilhaft gezeigt, wenn ein vorderes unteres Teilelement der A-Säule an der Vorbaustruktur angeordnet und vorderseitig durch die jeweiligen Querträgerstrukturteile überdeckt ist. Hierdurch kann die Überdeckung der jeweiligen Querträgerstrukturteile mit der seitlich jeweils zugehörigen A-Säule bereits zur Herstellung beziehungsweise Vormontage der Vorbaustruktur erzielt werden, indem die jeweiligen seitlichen Querträgerstrukturteile mit dem vorderen unteren Teilelement der A-Säule gefügt werden, und zwar mit dem gewünschten Überstand der jeweiligen Querstrukturteile bis in den Bereich der A-Säule beziehungsweise vorzugsweise bis an deren äußeren Außenseite hin. Das vordere untere Teilelement der A-Säule wird dann im Zuge der Verbindung der Vorbaustruktur mit der jeweiligen Seitenwandstruktur mit den übrigen Strukturelementen der Seitenwandstruktur, welche die A-Säule bilden, gefügt.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn sich das vordere untere Teilelement der A-Säule in Fahrzeughochrichtung zwischen beiden Querträgerstrukturteilen erstreckt. Hierdurch ergibt sich eine besonders stabile Abstützung der Querträgerstrukturteile an der dahinterliegenden A-Säule der jeweiligen Seitenwandstruktur.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das erste Querträgerstrukturteil etwa auf einer mittleren Höhe eines davor angeordneten Radhauses verläuft. Somit können insbesondere Kräfte im Bereich des Radhauses besonders günstig von der Vorbaustruktur in die jeweilige Seitenwandstruktur eingeleitet werden, beispielsweise bei einer Frontalkollision des Kraftwagens mit einem Hindernis mit geringer Breitenüberdeckung.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weisen die beiden Querträgerstrukturteile zur Verbindung mit der jeweils zugehörigen A-Säule, insbesondere zur Verbindung mit dem jeweiligen vorderen unteren Teilelement, jeweilige, sich in Fahrzeughochrichtung und in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Fügflansche auf. Somit ergibt sich eine besonders günstige und stabile Verbindung der beiden Querträgerstrukturteile der jeweiligen A-Säule beziehungsweise zum jeweiligen vorderen unteren Teilelement dieser A-Säule.
-
Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn ein hinteres, inneres Seitenwandelement vorgesehen ist, welches sich in Fahrzeuglängsrichtung hinter dem vorderen unteren Teilelement der A-Säule erstreckt. Hierdurch ergibt sich eine noch verbesserte Abstützung des vorderen unteren Teilelements der A-Säule durch das übereck angeordnete hintere innere Seitenwandelement, welches ebenfalls auf Seiten der Vorbaustruktur angeordnet ist.
-
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
-
Dabei zeigen:
- 1 eine ausschnittsweise Perspektivansicht auf eine Vorbaustruktur einer Karosserie eines Personenkraftwagens gemäß der Erfindung, welche in einem unteren Bereich einen Querträger mit einem ersten Querträgerstrukturteil pro Fahrzeugseite und einen Längsträger mit einem zweiten Querträgerstrukturteil pro Fahrzeugseite aufweist, welche im Bereich einer A-Säule einem dieser zugeordneten vorderen unteren Teilelement, welches an der Vorbaustruktur angeordnet ist, verbunden sind;
- 2 eine ausschnittsweise Perspektivansicht auf eine Karosserie eines Personenkraftwagens mit der Vorbaustruktur gemäß 1 sowie mit jeweiligen Bauelementen einer seitlich jeweils zugehörigen Seitenwandstruktur, welche entlang einer zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung und in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Trennebene mit der Vorbaustruktur verbunden werden, wobei die jeweiligen Querträgerstrukturteile der Vorbaustruktur die Trennebene mit der jeweiligen Seitenwandstruktur an deren vorderem Ende in Fahrzeugquerrichtung seitlich überragen;
- 3 eine Vorderansicht auf die Karosserie des Personenkraftwagens mit der Vorbaustruktur und der jeweiligen Seitenwandstruktur gemäß den 1 und 2; und
- 4 eine ausschnittsweise perspektivische Seitenansicht auf die beiden Querträgerstrukturteile der entsprechenden Fahrzeugseite sowie jeweilige Dichten im Bereich von sich in Fahrzeuglängsrichtung beziehungsweise in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Schnittebenen auf Höhe der beiden Querträgerstrukturteile und insbesondere im Bereich der jeweiligen Überstandes über die Unebene in der Vorbaustruktur mit der Seitenwandstruktur.
-
In 1 ist in einer Perspektivansicht eine Vorbaustruktur 10 einer Karosserie eines Personenkraftwagens dargestellt. Die Vorbaustruktur 10 wird zunächst separat durch Fügen einzelner Bauteile, insbesondere Blechschalenbauteile und/oder Gußbauteile, vorgefertigt und weist im vorliegenden Fall insbesondere eine vordere Stirnwand 12 auf, welche eine dahinterliegende Fahrgastzelle nach vorne hin begrenzt, und an welcher jeweilige Längsträger 14 einer Hauptlängsträgerebene abgestützt und befestigt sind. Die Längsträger 14 der Hauptlängsträgerebene sind an ihrem vorderen Ende mittels eines in den Figuren nicht dargestellten Biegequerträgers einer Stoßfängeranordnung miteinander verbunden, dessen Anbindung an die Längsträger üblicherweise jeweils mittels eines, auch als Crashbox bezeichneten Energieabsorptionselements erfolgt.
-
Oberhalb der jeweiligen Längsträger 14 sind jeweilige seitliche Strukturbauteile 16 erkennbar, welche den Radhaus-Rohbau der entsprechenden Radhäuser für die Vorderräder bilden. Erkennbar sind hierbei auch jeweilige Federbeinaufnahmen 18 zur Aufnahme der jeweiligen Federbeine der Vorderräder.
-
Zwischen den Längsträgern 14 erstreckt sich in einem unteren Bereich der Vorbaustruktur 10 ein Querträger 20, welcher zur jeweiligen Fahrzeugaußenseite hin ein jeweiliges erstes Querträgerstrukturteil 22 umfasst, welches mit dem Querträger 20 entweder durchgängig ausgebildet ist oder aber durch den jeweiligen Längsträger 14 unterteilt und durch diesen mit Trägern 20 verbunden ist. Des Weiteren umfasst die Vorbaustruktur 10 pro Fahrzeugseite ein jeweiliges zweites Strukturteil 24, welches durch ein jeweiliges hinteres Ende des seitlich zugehörigen Längsträgers 14 gebildet ist beziehungsweise vom jeweiligen hinteren Ende des seitlich zugehörigen Längsträgers 14 zur Fahrzeugaußenseite hin abzweigt.
-
In Zusammenschau mit 2, welche eine ausschnittsweise Perspektivansicht auf eine Karossiere eines Personenkraftwagens mit der Vorbaustruktur gemäß 1 zeigt, wird erkennbar, wie diese mit jeweiligen Strukturbauteilen 26, 28 einer seitlich jeweils zugehörigen Seitenwandstruktur 30 verbunden sind beziehungsweise werden.
-
Erkennbar ist dabei insbesondere, dass das innere Strukturbauteil 26 der Seitenwandstruktur 30 entlang einer sich zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung beziehungsweise in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Trennebene T verbunden wird, welche sich beispielsweise auf im Weiteren noch näher beschriebene Weise seitlich jeweils zugeordnetes hinteres inneres Seitenwandelement 32 erstreckt, welches - wie dies aus 1 erkennbar ist - im Bereich der Vorbaustruktur 10 senkrecht zur Stirnwand 12 angesetzt ist. Mit anderen Worten kann die Seitenwandstruktur 30 beziehungsweise können deren jeweilige Strukturbauteile 26, 28 relativ zur Vorbaustruktur 10 entlang der sich zumindest im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung beziehungsweise in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Trennebene verschoben und hierdurch insgesamt die Seitenwandstruktur 30 relativ zur Vorbaustruktur 10 ausgerichtet werden, bevor die beiden modulartigen Zusammenbauten beispielsweise durch übliche Fügetechnologien wie ein Kleben oder Schweißen miteinander verbunden werden.
-
Es ist in 2 eine Bodenstruktur 34 erkennbar, welche mit der Vorbaustruktur 10 gefügt ist und entlang welcher die jeweilige Seitenwandstruktur 10 ebenfalls in Richtung der Trennebene T verschoben und ausgerichtet werden kann, bevor auch hier ein Fügen zwischen der Bodenstruktur 34 und der jeweiligen Seitenwandstruktur 30 erfolgt.
-
3 zeigt in einer Vorderansicht die hierdurch geschaffene Karosserie des Personenkraftwagens nach dem Fügen der jeweiligen Seitenwandstrukturen 30 mit der Vorbaustruktur 10.
-
Hierbei wird insbesondere der Verlauf des Querträgers 20 mit den jeweiligen ersten Trägerstrukturteilen 22 deutlich sowie die Anordnung der jeweiligen zweiten Querträgerstrukturteile 24 unterhalb der ersten Querträgerstrukturteile 22, welche sich ausgehend über dem hinteren Ende des jeweiligen Längsträgers 14 zur Fahrzeugaußenseite hin erstrecken.
-
In Zusammenschau mit 1 ist dabei erkennbar, dass sich die jeweiligen Querträgerstrukturteile 22, 24 in Fahrzeugquerrichtung über die jeweilige seitliche Trennebene T zwischen der Vorbaustruktur und der zugehörigen Seitenwandstruktur 30 - welche sich im Wesentlichen durch den Verlauf des Seitenwandelements 32 (1) erkennen lässt - hinaus in Fahrzeugquerrichtung erstreckt. Mit anderen Worten überragen die beiden Querträgerstrukturteile 22, 24 die jeweilige Trennebene T zwischen der Vorbaustruktur 10 und der jeweiligen Seitenwandstruktur 30 am unteren Ende in Fahrzeugquerrichtung nach außen. Dies ergibt sich beispielsweise durch den in 1 erkennbaren Überstand der beiden Querträgerstrukturteile 22, 24 gegenüber dem sich in Fahrzeuglängsrichtung beziehungsweise Fahrzeughochrichtung Bereich der Trennebene T erstreckenden Seitenwandelement 32. Dieser Überstand ü ist in den 1, 3 und 4 erkennbar.
-
Außerdem ist erkennbar, dass ein vorderes unteres Teilelement 36 einer A-Säule 38 auf Seiten der Vorbaustruktur 10 angeordnet ist und sich im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung und in Fahrzeugquerrichtung erstreckt. Dieses vordere untere Teilelement 36 bildet dann mit weiteren Teilelementen 40, 42, welche allerdings auf Seiten der jeweiligen Strukturbauteile 26, 28 der Seitenwandstruktur 30 angeordnet sind, insgesamt die A-Säule 38. Wie erkennbar ist, wird dieses Teilelement 36 der A-Säule 38, welches auf Seiten der Vorwahlstruktur 10 angeordnet ist, vorderseitig durch die jeweils seitlich zugehörigen Querträgerstrukturteile 22, 24 überdeckt. Somit ergibt sich insgesamt die Erstreckung der Querträgerstrukturteile 22, 24 über die Trennebene T der Vorbaustruktur 10 mit der jeweiligen Seitenwandstruktur 30 hinaus bis vor die jeweilige A-Säule 38, wodurch sich eine Art Formschluss beziehungsweise eine Abstützung in Fahrzeuglängsrichtung der Querträgerstrukturteile 22, 24 vorderseitig an der jeweiligen Seitenwandstruktur 30 ergibt. Diese Abstützung der Vorbaustruktur 10 an der jeweiligen Seitenwandstruktur 30, welche durch den Überstand ü der jeweiligen Querträgerstrukturteile 22, 24 gegenüber der Trennebene T der Vorbaustruktur 10 mit der jeweiligen Seitenwandstruktur 30 erreicht wird, bewirkt bei einer Frontalkollision und insbesondere einer Belastung der äußeren Fahrzeugstrukturen, dass die Vorbaustruktur 10 im Bereich der jeweiligen Trennstelle T weitaus besser mit der jeweiligen Seitenwandstruktur 30 verbunden beziehungsweise nach hinten hin an dieser abgestützt ist. Hierdurch kann auch bei erheblichen unfallbedingten Kraftbeaufschlagungen ein Versagen der jeweiligen Fügeverbindungen im Bereich der entsprechenden Trennstelle T zwischen Vorbaustruktur 10 und jeweiliger Seitenwandstruktur 30 vermieden werden. Gleichwohl kann nach wie vor die fertigungstechnische günstige Trennung der Vorbaustruktur 10 zur jeweiligen Seitenwandstruktur 30 hin im Bereich der jeweiligen Trennstelle T beibehalten werden, um beispielsweise vor dem Fügen dieser Module eine jeweilige Ausrichtung zum Toleranzausgleich zu ermöglichen.
-
Die beiden Querträgerstrukturteile 22, 24 weisen zur Verbindung mit der zugeordneten A-Säule 38, insbesondere dem vorderen unteren Teilelement 36, jeweilige, sich in Fahrzeugquerrichtung und in Fahrzeughochrichtung erstreckende Fügflansche 44, 46 auf.
-
4 zeigt schließlich nochmals in einer ausschnittsweisen und perspektivischen Seitenansicht die beiden Querträgerstrukturteile 22, 24, welche in unterschiedlichen Höhenlagen an der dahinterliegenden A-Säule 38 der Seitenwandstruktur 30 abgestützt sind. Im Bereich der beiden Querträgerstrukturteile 22, 24 sind dabei jeweilige Schnittebenen S1 und S2 beziehungsweise zugehörige ausschnittsweise Schnittansichten der Schnittebenen S1 und S2 dargestellt, welche beide in Fahrzeuglängsrichtung beziehungsweise in Fahrzeugquerrichtung in unterschiedlichen Höhenlagen verlaufen. Demzufolge wird in der oberen Schnittansicht entlang der Schnittebene S1 ein Horizontalschnitt im Bereich des ersten Querträgerstrukturteils 22 und in der unteren Schnittansicht entlang der Schnittebene S2 ein Horizontalschnitt des zweiten Querträgerstrukturteils 24 deutlich. Hierbei lässt sich nochmals der jeweilige Überstand ü der beiden Querträgerstrukturteile 22, 24 gegenüber der Trennebene T zwischen der Vorbaustruktur 10 und der jeweiligen Seitenwandstruktur 30 erkennen. Oder mit anderen Worten gesagt: Es ist erkennbar, dass die beiden Querträgerstrukturteile 22, 24 sich mit ihren jeweiligen äußeren Enden über die Trennstelle T hinaus bis in den Bereich der A-Säule 38 erstrecken, welche sich zumindest im Wesentlichen im Bereich der Seitenwandstruktur 30 befindet. Um dabei eine fertigungstechnisch besonders günstige Lösung zu schaffen, ist das vordere untere Teilelement 36 dieser A-Säule 38 jedoch nicht auf Seiten der Seitenwandstruktur 30, sondern vielmehr auf Seiten der Vorbaustruktur 10 angeordnet.
-
Durch die Auflösung der A-Säule 38 können somit die Querstrukturteile 22, 24 besonders günstig zur Fahrzeugaußenseite hin verlängert werden. Der Überstand ü beziehungsweise Formschluss der Vorbaustruktur 10 mit der Seitenwand 30 kann somit insbesondere im Crashfall als Lastpfad genutzt werden.
