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Die Erfindung betrifft eine Karosseriestruktur für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zum Verbau eines solchen Verschlusselements nach dem Oberbegriff des Anspruches 9.
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In einer solchen Karosseriestruktur können Karosserieöffnungen ausgebildet sein, über die beispielhaft in einem KTL-Beschichtungsprozess bei der Fahrzeugherstellung ein flüssiger KTL-Lack abfließen kann, um Lackstörungen in der ausgehärteten KTL-Schicht zu vermeiden.
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In einer gattungsgemäßen Karosseriestruktur für ein Fahrzeug ist ein Karosserieblechteil mit einer Karosserie-Öffnung ausgebildet. Die Karosserieöffnung ist im fertiggestellten Fahrzeug mittels eines Verschlusselements geschlossen. Im Stand der Technik ist das Verschlusselement in gängiger Praxis ein Kunststoffstopfen.
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Besondere Anforderungen an das Verschlusselement ergeben sich insbesondere bei Einsatz in einem Bodenblechteil eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, dass nach fahrzeugunten einen Batteriemontageraum für ein Hochvoltbatteriesystem begrenzt und nach fahrzeugoben einen Fahrzeuginnenraum begrenzt. In diesem Fall muss das Verschlusselement eine feuerfeste Abdichtung der Karosserieöffnung gewährleisten. Im Stand der Technik erfolgt dies durch kostspielige, beschichtete Bauteile.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Karosseriestruktur für ein Fahrzeug bereitzustellen, bei dem ein im Vergleich zum Stand der Technik konstruktiv einfacheres sowie kostengünstigeres Verschlusselement verbaubar ist.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 oder 9 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Die Erfindung betrifft eine Karosseriestruktur für ein Fahrzeug mit einem Karosserieblechteil, in dem fertigungsbedingt zumindest eine Karosserieöffnung ausgebildet ist. Diese ist im fertiggestellten Fahrzeug mit Hilfe eines Verschlusselements geschlossen. Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ist das Verschlusselement ein Metallteil, das in Formschlussverbindung in der Karosserieöffnung einsetzbar ist. Im Hinblick auf einen einfachen Einbauvorgang ist es bevorzugt, wenn die Formschlussverbindung ohne weitere Hilfsfügeelemente durchgeführt wird. Das aus einem Metall hergestellte Verschlusselement ist derart ausgebildet, dass eine feuerfeste, gasdichte sowie flüssigkeitsdichte Abdichtung der Karosserieöffnung bereitgestellt wird.
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Erfindungsgemäß wird daher ein konventioneller Kunststoff-Verschlussstopfen durch einen metallischen Deckel ersetzt, der vergleichbar zu Farbdosendeckel bzw. Gewindedosendeckel ist. Zusätzlich kann auf den Deckel eine Dichtung aufgebracht, die eine Gasdichtigkeit erfüllt. Die Deckel können bevorzugt aus Restblechen der Produktion erstellt werden. Zudem ist auch eine Beschichtung des Deckels mit KTL-Lack möglich.
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Im Hinblick auf eine betriebssichere Halterung kann das erfindungsgemäße Verschlusselement derart ausgebildet sein, dass die erforderlichen Ausdrückkräfte erhöht sind. Zudem kann das Verschlusselement in jeder Fügerichtung verbaut werden. Das Verschlusselement kann vor oder nach dem Setzvorgang hinterschnittig verprägt werden. Dies verbessert die Dichtigkeit und erhöht die Ausdrückkraft. Auf diese Weise kann eine durch die Karosserieöffnung erfolgende thermische Propagation unterbunden werden, da das Verschlusselement eine gasdichte und feuerfeste Abdichtung bereitstellt. Bevorzugt wird das Verschlusselement aus Blechmaterialausschuss hergestellt, der bei der Herstellung der Karosseriestruktur anfällt. Zudem kann bei Einbau des Verschlusselements die Bauteilsteifigkeit des Karosserieblechteils erhöht werden, wodurch sich eine gesteigerte Crashperformance ergeben kann.
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In einer technischen Umsetzung kann das Verschlusselement aus einem querschnittsgroßen Kopfteil und einem Schaft ausgebildet sein. In der Einbaulage kann das Verschlusselement mit seinem Schaft die Karosserieöffnung durchragen, während das Verschlusselement-Kopfteil auf dem Öffnungsrandbereich der Karosserieöffnung abgestützt ist, um eine prozesssichere Positionierung in der Karosserieöffnung zu gewährleisten. Speziell für eine Flüssigkeits- und/oder Gasdichtheit ist es bevorzugt, wenn das Kopfteil unter Zwischenlage eines Dichtmittels auf dem Öffnungsrandbereich der Karosserieöffnung abgestützt ist.
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Für eine betriebssichere Halterung des Verschlusselements ist es bevorzugt, wenn im Schaft zumindest ein Rastvorsprung ausgebildet ist. Dieser bildet einen Hinterschnitt, in den der Öffnungsrand der Karosserieöffnung formschlüssig einragen kann. In einer bevorzugten Ausführungsvariante kann der Rastvorsprung als ein Schaft-Außengewinde realisiert sein, etwa als ein Großgewinde. In diesem Fall wird im Setzvorgang das Verschlusselement durch eine Schraubbewegung in die Karosserieöffnung eingesetzt.
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Das Verschlusselement kann in einem Tiefziehvorgang hergestellt werden. In diesem Fall kann das Verschlusselement einen geschlossenen Boden mit davon hochgezogener Seitenwandung aufweisen, von der ein Seitenflansch nach außen abgewinkelt ist. In diesem Fall bildet der Seitenflansch das Verschlusselement-Kopfteil, während der Boden mit hochgezogener Seitenwandung den Verschlusselement-Schaft bildet.
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In einer ersten Ausführungsvariante kann der Rastvorsprung vor dem Setzvorgang als eine elastisch nachgiebige Rastkontur in den Verschlusselement-Schaft eingebracht werden. Bei Durchführung des Setzvorgangs wird die elastisch nachgiebige Rastkontur unter Querschnittsreduzierung sowie unter Aufbau einer Rückstellkraft verformt, und zwar bis Erreichen der Einbaulage, in der die Rastkontur unter Querschnittserweiterung sowie unter Abbau der Rückstellkraft in Richtung unverformtem Zustand zurückkehrt.
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Um einen prozesssicheren Setzvorgang zu gewährleisten, muss daher die Setzkraft ausreichend groß sein, um damit die elastisch nachgiebige Rastkontur des Verschlusselements den Öffnungsrand der Karosserieöffnung überwinden kann. Alternativ dazu kann in einer zweiten Ausführungsform der Rastvorsprung erst nach dem Setzvorgang im Verschlusselement-Schaft ausgebildet werden. In diesem Fall kann das Verschlusselement mit reduzierter Setzkraft in die Karosserieöffnung eingebaut werden, und zwar insbesondere ohne elastische Verformung und/oder mit Bewegungsspiel. Nach dem Setzvorgang wird ein Umformprozess durchgeführt, in dem der Rastvorsprung ausgebildet wird.
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In einer speziellen Ausführungsvariante kann das Karosserieblechteil ein Bodenblechteil sein, das nach fahrzeugunten einen Batteriemontageraum für ein Hochvoltbatteriesystem begrenzt und nach fahrzeugoben einen Fahrzeuginnenraum begrenzt. In diesem Fall kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verschlusselements prozesssicher eine thermische Propagation bei einem Havariefall des Hochvoltbatteriesystems vermieden werden.
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Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 eine Halbschnittdarstellung einer Karosserie-Bodengruppe eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs; und
- 2 bis 10 unterschiedliche Ausführungsbeispiele der Erfindung.
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In der 1 ist in einer Halbschnittdarstellung eine Karosserie-Bodengruppe eines elektrisch betriebenen, zweispurigen Fahrzeugs insoweit dargestellt, als es für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist. Die Karosserie-Bodengruppe weist zwei seitliche Schweller 1 auf, von denen in der 1 nur einer gezeigt ist. Zwischen den beiden Schwellern 1 erstreckt sich in der Fahrzeugquerrichtung y ein Bodenblechteil 2, das nach fahrzeugunten einen Batteriemontageraum 3 begrenzt, und nach fahrzeugoben einen Fahrzeuginnenraum begrenzt. Im Batteriemontageraum 3 ist ein Hochvoltbatteriesystem 5 angeordnet.
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In dem Bodenblechteil 2 ist fertigungsbedingt eine Karosserieöffnung 7 ( 2) ausgebildet, die mit einem Verschlusselement 9 feuerfest geschlossen ist. Auf diese Weise kann in einem Batterie-Havariefall eine thermische Propagation durch die Karosserieöffnung 7 verhindert werden.
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In den 1 und 2 ist das Verschlusselement 9 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt. Demzufolge ist das Verschlusselement 9 ein Tiefzieh-Blechteil mit einem geschlossenen Boden 9 sowie mit davon hochgezogener Seitenwandung 11. Das Verschlusselement 9 ist mit Bezug auf eine Mittelachse M rotationssymmetrisch ausgebildet. Von der Seitenwandung 11 ist ein umlaufender Seitenflansch 13 abgewinkelt. Die Seitenwandung 11 ist mit einer umlaufenden Ausbauchung ausgebildet, die als Rastvorsprung 15 wirkt. Die Ausbauchung 15 bildet zusammen mit der Unterseite des Seitenflansches 13 einen Hinterschnitt 17, in den in der Einbaulage ( 3) ein Öffnungsrand 19 der Karosserieöffnung 7 formschlüssig einragt. In den 2 und 3 ist die Ausbauchung 15 beispielhaft elastisch nachgiebig ausgeführt. Die Ausbauchung kann sich daher im Setzvorgang unter Querschnittsreduzierung sowie unter Aufbau einer Rückstellkraft elastisch verformen, und zwar bis Erreichen der Einbaulage (3), in der die Ausbauchung unter Querschnittserweiterung sowie unter Abbau der Rückstellkraft in Richtung unverformten Zustand zurückspringt.
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In den 4 bis 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Demzufolge ist das Verschlusselement 9 im Wesentlichen baugleich wie im ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt, mit Ausnahme der seitlichen Ausbauchung 15 in der Seitenwand 11. Auf diese Weise kann das Verschlusselement 9 ohne elastische Verformung sowie mit Bewegungsspiel leichtgängig in die Karosserieöffnung 7 eingesetzt werden (5). Nach erfolgtem Setzvorgang wird mit einem Werkzeug 27 (6) ein Umformprozess durchgeführt, in dem der Rastvorsprung 15 ausgebildet wird. Beispielhaft kann der Umformprozess als ein Rolliervorgang realisiert sein, bei dem der Inneneckbereich zwischen dem Verschlusselement-Boden 10 und der davon hochgezogenen Seitenwandung 11 seitlich ausgebaucht wird. Der so gebildete Rastvorsprung 15 (6) kann in Umfangsrichtung durchgängig, das heißt unterbrechungsfrei, ausgebildet sein. Alternativ dazu können mehrere, in Umfangsrichtung voneinander beabstandete einzelne Rastvorsprünge eingebracht werden.
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In den 7 und 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, in denen das Verschlusselement 9 beispielhaft ein Metall-Druckgussteil ist. Dessen grundsätzlicher konstruktiver Aufbau entspricht dem Verschlusselement 9 der vorangegangenen Ausführungsbeispiele. Wie aus der 7 hervorgeht, weist das Verschlusselement 9 außenseitig an der Seitenwandung 11 zumindest einen Rastvorsprung 15 auf, der zwei Seitenflanken 21, 23 aufweist, die an einer seitlich äußeren Scheitelstelle 25 zusammenlaufen. Die Seitenflanke 21 ist als eine Anlaufschräge realisiert, die sich in Richtung Verschlusselement-Boden 10 verjüngt. Die Seitenflanke 23 ist dagegen in etwa rechtwinklig zur Verschlusselement-Mittelachse M ausgerichtet und bildet zusammen mit der Unterseite des Verschlusselement-Seitenflansches 13 einen Hinterschnitt 17, in den in Einbaulage (8) der Öffnungsrand 19 der Karosserieöffnung 7 formschlüssig einragt.
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In den 9 und 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem der Rastvorsprung 15 als ein Grobgewinde außenseitig an der Verschlusselement-Seitenwandung 11 ausgebildet ist. In diesem Fall kann das Verschlusselement 9 im Setzvorgang durch eine Schraubbewegung in die Karosserieöffnung 7 eingesetzt werden. Das Verschlusselement-Kopfteil 13 weist in den 9 und 10 eine geschlossene Deckwand 16 auf, die über den Verschlußelement-Schaft 12 hinaus mit dem Seitenflansch verlängert ist. Der von der Seitenwandung 11 begrenzte Innenraum ist auf der vom Kopfteil 3 gegenüberliegenden Seite, das heißt an der Verschlußelement-Spitze, offen gestaltet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schweller
- 2
- Bodenblechteil
- 3
- Batteriemontageraum
- 5
- Hochvoltbatteriesystem
- 7
- Karosserieöffnung
- 8
- Dichtmittel
- 9
- Verschlusselement
- 10
- Verschlusselement-Boden
- 11
- Verschlusselement-Seitenwandung
- 12
- Verschlusselement-Schaft
- 13
- Verschlusselement-Seitenflansch
- 15
- Rastvorsprung
- 17
- Hinterschnitt
- 19
- Öffnungsrand
- 21, 23
- Seitenflanken
- 25
- Flanken-Scheitel
- 27
- Werkzeug
- M
- Mittelachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4242154 C2 [0005]
- DE 202009003473 U1 [0005]
- DE 102017201298 A1 [0005]
- DE 8437046 U1 [0005]
- DE 102013216778 A1 [0005]
