-
Die Erfindung betrifft ein Rohbauteil für eine Karosserie eines von einem Basisfahrzeug abgeleiteten Derivats, beispielsweise eines Sonderschutzfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Rohbauteils gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.
-
Neben Basisfahrzeugen halten im Automobilbau seit einigen Jahren immer mehr Derivate Einzug in den Fahrzeugmarkt. Bei derartigen Derivaten kann es sich beispielsweise um andere Aufbauformen wie SUV-Fahrzeuge, Cabriolets, sportlich orientierte Fahrzeuge oder auch gepanzerte Sonderschutzfahrzeuge handeln. So werden zivile Sonderschutzfahrzeuge heute üblicherweise auf Basis jeweiliger ungepanzerter Basis-Serienfahrzeuge hergestellt, indem diese mit entsprechenden Panzerungsmaßnahmen ausgestattet werden.
-
Da derartige Fahrzeuge zum Teil ein erheblich höheres Fahrzeuggewicht oder Antriebe mit erheblich höherer Leistung aufweisen, können hierbei gerade bei den Belastungen hinsichtlich der Betriebsfestigkeit erheblich anderer Anforderungen. Beispielsweise sind Panzerungsmaßnahmenbekanntlich relativ schwer, sodass beispielsweise Federbeindome oder andere, unmittelbar mit dem Fahrwerk des Kraftwagens in Kontakt kommende Rohbauteile, insbesondere bei dynamischer Belastung äußerst stark hinsichtlich ihrer Betriebsfestigkeit beansprucht werden. Um hierbei beispielsweise ein Versagen der jeweiligen Rohbauteile in Folge von Materialermüdung oder dergleichen zu vermeiden, wurden bisher derartige Rohbauteile wie beispielsweise Federbeindome speziell für das Sonderschutzfahrzeug neu hergestellt, indem diese beispielsweise aus einem gegenüber dem Serien-Rohbauteil andersartigen Material und/oder in einer andersartigen Materialstärke hergestellt worden sind. Dies bedingt allerdings einen äußerst umfangsreichen Mehraufwand, da beispielsweise Werkzeuge zur Herstellung des Federbeindoms vollkommen neu hergestellt werden müssen.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Rohbauteil für ein von einem Basisfahrzeug abgeleitetes Derivat sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, mittels welchen eine einfachere Herstellbarkeit und eine gewichtsgünstigere Ausgestaltung des jeweiligen Rohbauteils erreicht werden kann.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Rohbauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zu dessen Herstellung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit günstigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Das erfindungsgemäße Rohbauteil für eine Karosserie eines von einem Basisfahrzeug abgeleitetes Derivat, beispielsweise einesSonderschutzfahrzeugs, ist erfindungsgemäß dadurch gebildet, dass zur Schaffung des Rohbauteils für das Derivat/Sonderschutzfahrzeug ein Serien-Rohbauteil, welches auch als Basis-Rohbauteil bezeichnet werden kann, genutzt wird, welches an - anhand einer strukturmechanischen Simulation der Karosserie des Sonderschutzfahrzeugs ermittelten- hochbelasteten oder übermäßig belasteten Stellen durch lokale Verstärkungselemente, welche durch Fügen mit dem Serien-Rohbauteil verbunden sind, verstärkt ist.
-
Im Unterschied zum bisherigen Stand der Technik, bei welchem derartige Rohbauteile für Derivate/Sonderschutzfahrzeuge gegenüber den Rohbauteilen des Basisfahrzeugs/Serienfahrzeugs beispielsweise hinsichtlich des Materials und/oder der Wanddicke neu konstruiert worden sind, ist es demzufolge erfindungsgemäß vorgesehen, auch bei dem Derivat/Sonderschutzfahrzeug das Basis-Rohbauteil/Serien-Rohbauteil der Karosserie des Basisfahrzeugs/Serienfahrzeugs einzusetzen und dieses gezielt an denjenigen Stellen mit lokalen Verstärkungselementen zu versehen, welche zuvor anhand einer strukturmechanischen Simulation der Karosserie des
Derivats/Sonderschutzfahrzeuges als hochbelastete Stellen ermittelt worden sind.
-
Bei einer derartigen strukturmechanischen Simulation kann es sich insbesondere um ein Verfahren unter Zuhilfenahme einer finiten Elemente-Berechnung handeln, wobei auch andere Simulationsverfahren denkbar sind. Die beispielsweise aufgrund ihrer Panzerung mit einem höheren Gewicht versehene Karosserie des Sonderschutzfahrzeuges wird dabei insbesondere in den für die Betriebsfestigkeit relevanten Bereichen einer entsprechenden Simulation unterzogen, um zunächst anhand des Serien-Rohbauteils zu erkennen, wo hochbelastete Stellen beispielsweise und insbesondere bei einer dynamischen Belastung auftreten. Diese hochbelasteten Stellen des Serien-Rohbauteils des Serienfahrzeugs, welches nunmehr auch als Rohbauteil des Sonderschutzfahrzeugs zum Einsatz kommen soll, wird erfindungsgemäß anhand der durchgeführten Simulation an den ermittelten, hochbelasteten Stellen mit entsprechenden lokalen Verstärkungselementen versehen, um somit sämtliche Anforderungen an die Betriebsfestigkeit, die an das Rohbauteil des Sonderschutzfahrzeugs gestellt werden, erfüllen zu können. Im Ergebnis wird somit das Serien-Rohbauteil (Basis-Rohbauteil) derart durch lokale Verstärkungselemente verstärkt und versteift, dass dieses auch die bei der Karosserie des Derivats/Sonderschutzfahrzeuges mit deren erhöhten Eingangslasten zum Einsatz kommen kann. Durch die numerische Simulation werden somit die am Serienbauteil identifizierten lokalen Schwachstellen im Anschluss mit den lokalen Verstärkungsbauteilen versteift. Dadurch wird der kritische Lastpfad entschärft und großflächig über das mehr modifizierte Serienbauteil verteilt. Das vorliegend beschriebene Rohbauteil beziehungsweise das zugehörige Verfahren können dabei bei sämtlichen Rohbauteilen des Sonderschutzfahrzeugs oder eines anderen Derivats angewendet werden, welche in Folge des erhöhten Fahrzeuggewichts und/oder aufgrund anderer Randbedingungen wie beispielsweise einer erhöhten Fahrzeugantriebsleistung hinsichtlich der Betriebssteifigkeit Versteifungsmaßnahmen bedürfen.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Serien-Rohbauteil mit einer vor dem Fügen der Verstärkungselemente aufgebrachten Beschichtung, insbesondere einer kathodischen Tauchlackierung, versehen. Die Verstärkungselemente können hierbei durch ein Fügeverfahren wie Kleben mit dem Serien-Rohbauteil verbunden sein, um das Rohbauteil für das Derivat/Sonderschutzfahrzeug zu bilden. Hierdurch ergibt sich eine kostengünstig besonders einfache Herstellung dieses modifizierten Rohbauteils.
-
Das Serien-Rohbauteil (Basis-Rohbauteil), welches als Basis für das Rohbauteil des Derivats/Sonderschutzfahrzeugs dient, ist insbesondere als Blechumformteil oder Metallgussbauteil ausgebildet. Natürlich sind auch andere Werkstoffe denkbar. Derartige Metallwerkstoffe haben insbesondere den Vorteil einer entsprechend hohen Betriebsfestigkeit und lassen sich auf günstige Weise mit den lokalen Verstärkungselementen verbinden.
-
Die Verstärkungselemente sind ebenfalls entweder als Blechumformteile oder Metallgussbauteile ausgebildet, und hierbei vorzugsweise auf das Material des Serien-Rohbauteils abgestimmt, um Korrosionsprobleme zu vermeiden.
-
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das jeweilige lokale Verstärkungselement zumindest im Wesentlichen als flächiges Element ausgebildet ist. Derartige, laschenartige, ebene oder gekrümmte Elemente sind äußert einfach herstellbar und am Serien-Rohbauteil befestigbar, um das Rohbauteil des Derivats/Sonderschutzfahrzeugs zu bilden.
-
An entsprechenden Eckbereichen oder zur Verstärkung von Rippen oder dergleichen kann es zudem vorgesehen sein, dass das jeweilige lokale Verstärkungselement zumindest im Wesentlichen als dreidimensionales Gebilde gestaltet ist. So können beispielsweise entsprechend u-förmige Gestaltungen, Eckverstärkungen oder dergleichen vorgesehen sein.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass auch die lokalen Verstärkungselemente mit einer vor dem Fügen an dem Serien-Rohbauteil aufgebrachten Beschichtung, insbesondere einer kathodischen Tauchlackierung, versehen sind. Hierdurch wird insbesondere eine einfache und dennoch hochwirksame Beschichtung des gesamten Rohbauteils des Derivats/Sonderschutzfahrzeugs erreicht.
-
Im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Rohbauteil vorstehend genannten Vorteile gelten in ebensolcher Weise für das Verfahren gemäß Patentanspruch 9.
- 1 eine in Perspektivansicht auf Rohbauteil einer Karosserie eines Basisfahrzeugs/Serienfahrzeugs, anhand einer strukturmechanischen Simulation die Belastungen beim Einsatz bei einer Karosserie eines von dem Basisfahrzeug/Serienfahrzeug abgeleiteten Derivats in Form eines Sonderschutzfahrzeugs ermittelt und hierdurch hochbelastete Stellen erkennbar sind, und
- 2 eine Perspektivansicht auf das Serien-Rohbauteil gemäß 1, welches an den anhand der strukturmechanischen Simulation des Serien-Rohbauteils ermittelten hochbelasteten Stellen durch lokale Verstärkungselemente verstärkt ist, von welchen in 2 außerdem in einer ausschnittsweisen und vergrößerten Perspektivansicht zwei Verstärkungselemente hervorgehoben sind.
-
1 zeigt in einer Perspektivansicht ein Basisrohbauteil in Form eines Serien-Rohbauteils 1 für eine Karosserie eines ungepanzerten Basisfahrzeugs/Serienfahrzeugs in Form eines Personenkraftwagens. Dieses Basisrohbauteil/Serien-Rohbauteil 1 ist vorliegend als Federbeindombauteil ausgebildet beziehungsweise umfasst einen derartigen Federbeindom 2. Dieses Basisrohbauteil/Serien-Rohbauteil 1 beziehungsweise der Federbeindom 2 ist mittels jeweiliger Flansche 3 beispielsweise an einem nicht dargestellten Radlauf-Rohbauteil, welches einen Radlauf für ein jeweiliges Fahrzeugrad rohbauseitig begrenzt, befestigt. Der Federbeindom 2 ist im vorliegenden Fall durch jeweilige, im Wesentlichen außenumfangsseitige Wandbereiche 4, 5, 6 sowie durch eine Stirnseite 7 oberseitig begrenzt.
-
Im vorliegenden Fall ist nun vorgesehen, dass auf Basis des ungepanzerten Basisfahrzeugs/Serienfahrzeugs ein Derivat/Sonderschutzfahrzeug hergestellt wird, welches in bekannter Weise durch eine Panzerung verstärkt ist. Beispielhaft kann es sich dabei um ein Fahrzeug der BMW 7er-Baureihe handeln, zu welchem im vorliegenden Fall ein Sonderschutzfahrzeug, welches gelegentlich auch als gepanzertes Fahrzeug bezeichnet wird, mit gleichen Außenabmessungen hergestellt werden soll. Es ist klar, dass auch Rohbauteile für Karosserien anderer Derivate wie beispielsweise SUV-Fahrzeuge oder mit einem einen besonders leistungsstarken Antrieb aufweisenden Fahrzeugen anstelle des hier vorliegenden Rohbauteils auf identische Weise geschaffen werden können-
-
Aufgrund des Umstandes, dass derartige Sonderschutzfahrzeuge gegenüber dem Serienfahrzeug ein erhebliches Mehrgewicht aufweisen, welches insbesondere auf Panzerungsmaßnahmen wie verstärkte Fahrzeugscheiben, Panzerungsmaßnahmen im Bereich der Außenbeblankungsteile oder vergrößerten Aggregaten, beispielsweise Antriebskomponenten, zurückzuführen ist, werden insbesondere Rohbauteile, welche beispielsweise mit Fahrwerkskomponenten des Sonderschutzfahrzeugs verbunden sind, hinsichtlich ihrer Betriebsfestigkeit deutlich mehr belastet als die jeweiligen Serien-Rohbauteile 1.
-
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird demzufolge unter Berücksichtigung des Mehrgewichts und sonstiger Dimensionierungen oder dergleichen der Karosserie des Sonderschutzfahrzeugs am jeweiligen Serien-Rohbauteil 1, im vorliegenden Fall also am Federbeindomteil 2, eine strukturmechanische Simulationen durchgeführt und somit werden hochbelastete Stellen des Serien-Rohbauteils 1 ermittelt. In 1 sind demzufolge beispielhaft mehrere dieser hochbelasteten Stellen 8, 9, 10, 11, 12 dargestellt, an welchen das Serien-Rohbauteil 1 beim Einsatz bei der Karosserie des Sonderschutzfahrzeugs hinsichtlich der Betriebsfestigkeit anhand der durchgeführten strukturmechanischen Simulation übermäßig belastet werden würde. Bei der strukturmechanischen Simulation kann es sich insbesondere um eine solche auf Basis einer finite Elemente-Berechnung handeln, wobei auch andere Simulationen denkbar sind.
-
Um nun ein für das Sonderschutzfahrzeug beziehungsweise gepanzerte Fahrzeug geeignetes, in 2 in einer Perspektivansicht analog zu 1 dargestelltes Rohbauteil 19 zu erhalten, welches den erhöhten Eingangslasten Stand hält, ist das Serien-Rohbauteil 1 gemäß 1 an den entsprechend hochbelasteten beziehungsweise übermäßig belasteten, durch die numerischen Sensoren ermittelten Stellen 8 bis 12 durch jeweilige Verstärkungsbauteile 20, 21, 22, 23, 24 verstärkt und versteift worden. Im Unterschied zum bislang bekannten Stand der Technik, bei welchem üblicherweise ein gänzlich neues Rohbauteil mit gegenüber dem Serien-Rohbauteil 1 andersartigen Werkstoff und/oder entsprechend größeren Materialdicken zum Einsatz gekommen ist, ist es demzufolge nunmehr vorgesehen, dass zur Schaffung des für das Sonderschutzfahrzeug geeignete Rohbauteils 19 ein Serien-Rohbauteil 1 herangezogen wird, welches an den durch die numerische Simulation ermittelten kritischen Stellen 8 bis 12 durch die jeweiligen Verstärkungselemente 20 bis 24 versehen und ausgesteift ist. Hierdurch kann das Serien-Rohbauteil 1 auch bei der Karosserie für das Sonderschutzfahrzeug zum Einsatz kommen und es muss beispielsweise kein neues Werkzeug hergestellt werden, um ein andersartiges Rohbauteil zu schaffen. Außerdem entfallen natürlich auch Entwicklungskosten und zusätzliche Materialkosten.
-
Vorzugsweise ist das Serien-Rohbauteil 1 bereits vor dem Fügen der Verstärkungselemente 20 bis 24 mit einer Beschichtung, beispielsweise einer kathodischen Tauchlackierung, versehen. Auch eine andere Beschichtung oder Lackierung oder dergleichen ist hierbei denkbar. Demzufolge sind die Serien-Rohbauteile 1 insbesondere als Blechumformteile oder Metallgussbauteile, beispielsweise aus einer Aluminiumdruckgusslegierung, ausgebildet.
-
Die lokalen Verstärkungselemente 20 bis 24 sind ebenfalls beispielsweise als Blechumformteile oder Metallgussbauteile ausgebildet und beispielsweise von im Wesentlichen flächiger Form, wie dies anhand des Elements 22 erkennbar ist, oder aber von im Wesentlichen dreidimensionaler Gestalt, wie dies beispielsweise anhand der Verstärkungselemente 20, 21, 23, 24 erkennbar ist. Diese können dabei - wie dies in 2 in einer Ausschnittsweise und vergrößerten Perspektivansicht erkennbar ist - zur endseitigen Verstärkung jeweilige Rippen 25 U-förmig umgreifen, oder - wie im Falle des Verstärkungselements 24 - winkelförmig ausgebildet sein. Auch die beiden Verstärkungselemente 21 und 23 dienen zum U-förmigen Umgreifen jeweiliger Rippen 25.
-
Hierbei können auch die Verstärkungselemente 20 bis 24 bereits vor dem Fügen mit dem Serien-Rohbauteil 1 mit einer entsprechenden Beschichtung wie einer kathodischen Tauchlackierung, einer andersartigen Lackierung oder dergleichen versehen sein.
-
Die Verstärkungselemente 20 bis 24 werden dabei durch Fügen, insbesondere durch Kleben, mit dem Serien-Rohbauteil 1 verbunden und an denjenigen Stellen 8 bis 12 angebracht, an welchen sich bei der zuvor durchgeführten numerischen Simulation jeweilige Schwachstellen des Serien-Rohbauteils 1 beim Einsatz in der Karosserie des Sonderschutzfahrzeugs ergeben haben. Die jeweiligen Verstärkungselemente 20 bis 24 sind dabei äußerst individuell auf die Größe und Belastung der jeweiligen, hochbelasteten beziehungsweise übermäßig belasteten Stellen 8 bis 12 angepasst, um hierdurch das für die Karosserie des Sonderschutzfahrzeugs geeignete Rohbauteil 19 zu schaffen. Dabei zeichnen sich die Verstärkungselemente 20 bis 24 insbesondere dadurch aus, dass diese lediglich an den lokal ermittelten Stellen 8 bis 12 angeordnet sind und äußerst klein dimensioniert sind, sodass also nicht etwa gesamte Wandbereiche 4, 5, 6 des Federbeindoms 2 verstärkt oder gedoppelt werden, sondernd lediglich punktuell die durch numerische Simulation ermittelten, hochbelasteten Stellen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Serien-Rohbauteil
- 2
- Federbeindom
- 3
- Flansche
- 4
- Wandbereiche
- 5
- Wandbereiche
- 6
- Wandbereiche
- 7
- Stirnseite
- 8
- Stelle
- 9
- Stelle
- 10
- Stelle
- 11
- Stelle
- 12
- Stelle
- 19
- Rohbauteil
- 20
- Verstärkungselement
- 21
- Verstärkungselement
- 22
- Verstärkungselement
- 23
- Verstärkungselement
- 24
- Verstärkungselement
- 25
- Rippe
