DE10238204A1

DE10238204A1 - Rohbaustruktur einer Fahrzeugkarosserie

Info

Publication number: DE10238204A1
Application number: DE10238204A
Authority: DE
Inventors: Konrad Dipl.-Ing. Eipper
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2002-08-21
Filing date: 2002-08-21
Publication date: 2004-03-25
Also published as: WO2004026666A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rohbaustruktur einer Fahrzeugkarosserie (Fahrzeugrohkarosserie 1), die aus mehreren Hohlprofilen (3, 4, 5) zusammengesetzt ist, wobei aus einem weitgehend geschlossenen Hohlprofilbereich der Rohbaustruktur eine die Festigkeit derselben schwächende Durchtrittsöffnung (6) ausgespart ist. DOLLAR A Um eine besonders gewichtssparende Bauweise der Rohbaustruktur zu ermöglichen, ist zur wenigstens teilweisen Kompensation der Festigkeitsschwächung ein Verstärkungsteil (Verstärkungsschale 8) vorgesehen, das im eingebauten Zustand die Durchtrittsöffnung (6) überspannt und am Öffnungsrand (7) der Durchtrittsöffnung (6) befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohbaustruktur einer Fahrzeugkarosserie der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Aus dem Serienfahrzeug ist z. B. bei Mercedes-Benz-Kraftwagen der E-Klasse bekannt, ein Hohlprofil einer in Schalenbauweise ausgeführten Rohbaustruktur der Karosserie mit einer Durchtrittsöffnungen zu versehen. Über diese Durchtrittsöffnung ist bei der Herstellung der Rohkarosserie z. B. der vom Hohlprofil begrenzte Hohlraum für einen Schenkel einer Punktschweißzange zugänglich.

Die Schwächung des ansonsten weitgehend geschlossenen Hohlprofils an der Durchtrittsöffnung bewirkt eine Verschlechterung der Festigkeit und Steifigkeit der Rohbaustruktur, so dass in der Regel Kompensationsmaßnahmen notwendig sind. Hierzu ist eine Erhöhung der Blechdicken der an die Durchtrittsöffnung angrenzenden Rohbauteile üblich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rohbaustruktur einer Fahrzeugkarosserie der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass eine besonders Gewicht sparende Bauweise der Rohbaustruktur ermöglicht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere die Erfindung in vorteilhafter Weise ausgestaltende Merkmale enthalten die Unteransprüche.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, dass der Querschnitt des Hohlprofils an der Durchtrittsöffnung zumindest bereichsweise durch ein mittragendes Verstärkungsteil geschlossen ist, wodurch auf weitere Kompensationsmaßnahmen verzichtet werden kann.

Das Verstärkungsteil ist besonders zur Verstärkung einer Durchtrittsöffnung geeignet, die in einem sehr stark beanspruchten Bereich nahe eines Knotens der Rohbaustruktur angeordnet ist.

Zur besonders steifen und gleichmäßigen Anbindung kann das Verstärkungsteil mit dem Öffnungsrand der Durchtrittsöffnung durch Klebung verbunden sein. Um dabei das Verstärkungsteil bei der Montage bis zum vollständigen Aushärten der Klebung auf einfache Weise an der Rohbaustruktur zu fixieren, kann zusätzlich zur Klebeverbindung ein Punktbefestigungsmittel vorgesehen sein.

Zur Ermöglichung einer besonders montagefreundlichen Bauweise der Rohbaustruktur können mehrere einander benachbarte Durchtrittsöffnungen von einem gemeinsamen Verstärkungsteil überspannt sein.

Das Verstärkungsteil kann besonders materialsparend auf den Umfang des Öffnungsrands der Durchtrittsöffnung abgestimmt sein.

Zur weiteren Gewichtsoptimierung der Rohbaustruktur kann das Verstärkungsteil eine Verstärkungsschale aus Faserverbundwerkstoff sein. Um dabei den Ausgleich von Karosserietoleranzen bei der Montage der Verstärkungsschale zu erleichtern, kann die Verstärkungsschale bei ihrer Montage in begrenztem Umfang widerstandsarm verformbar sein.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer zeichnerischen Darstellung näher erläutert.
In der Darstellung zeigen:
1 eine Kraftwagenrohkarosserie im Bereich eines hinteren Dachknotens in einer perspektivischen Ansicht von innen und
2 den vorderen Bereich einer zweiten Kraftwagenrohkarosserie mit zwei vorderen Dachknoten ebenfalls in einer perspektivischen Ansicht von innen.
In 1 ist von der Rohkarosserie 1 eines Kraftwagens nur ein Bereich um einen hinteren linken Dachknoten 2 dargestellt, an dem ein seitlicher Dachholm 3, ein hinterer Dachquerträger 4 sowie eine C-Säule 5 aufeinander stoßen.
Der Dachholm 3, der Dachquerträger 4 und die C-Säule 5 sind als geschlossene Hohlträger ausgebildet und in üblicher Schalenbauweise aus tiefgezogenen Stahlblechteilen hergestellt, die durch Punktschweißen miteinander verbunden sind.
An der Innenseite des Dachknotens 2 ist eine etwa ovale Durchtrittsöffnung 6 ausgebildet, über welche bei Herstellung der Rohkarosserie 1 der vom Dachholm 3, dem Dachquerträger 4 und der C-Säule 5 begrenzte Hohlraum für einen Schenkel einer üblichen Punktschweißzange zugänglich ist, um Blechteile an der Außenseite des Dachknotens 2 zu verschweißen.
Die Durchtrittsöffnung 6 ist von einem Öffnungsrand 7 umschlossen, der von der Innenwand der C-Säule 5 und der Innenwand des Dachquerträgers 4 gebildet ist. Der Öffnungsrand 7 und die Durchtrittsöffnung 6 sind vollständig von einer Verstärkungsschale 8 überdeckt, die mit dem Öffnungsrand 7 vollflächig verklebt ist. Die dünnwandige Verstärkungsschale 8 ist aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt und umfasst eine Kunststoffmatrix mit einer eingelegten Fasermatte, deren Fasern ungerichtet angeordnet sind. Alternativ können die Fasern in Anpassung an die örtlich auftretenden Belastungen in einer Vorzugsrichtung verlaufen sein.
In einer besonders einfachen und kostengünstigen Ausführung kann auch eine Verstärkungsschale aus Stahlblech vorgesehen sein, die mit dem Öffnungsrand 7 der Durchtrittsöffnung 6 z.B. durch Klebung oder Kehlschweißung verbunden ist.
Bei der Herstellung der Rohkarosserie 1 werden zunächst die Blechteile in üblicher Weise durch Punktschweißen miteinander verbunden. Anschließend wird die Verstärkungsschale 8 in einem umfangsnahen Bereich mit einer Kleberschicht versehen und gemäß ihrer Einbaulage am Öffnungsrand 7 der Durchtrittsöffnung 6 ausgerichtet. Die Kunststoffmatrix der Verstärkungsschale 8 ist durch einen Kunststoff gebildet, der zum Zeitpunkt der Montage der Verstärkungsschale 8 noch nicht vollständig ausgehärtet ist, so dass die Verstärkungsschale 8 zum Ausgleich von Karosserietoleranzen in begrenztem Umfang widerstandsarm verformbar ist.
Danach wird die Verstärkungsschale 8 durch Anpressen mit dem Öffnungsrand 7 der Durchtrittsöffnung 6 vollflächig verklebt. Durch die Erwärmung während der anschließenden kathodischen Tauchlackierung der Rohkarosserie 1 härten sowohl die Klebeverbindung als auch die Kunststoffmatrix der Verstärkungsschale 8 aus.
Um bis zum vollständigen Aushärten von Kleber und Kunststoffmatrix eine zuverlässige Fixierung der Verstärkungsschale 8 in ihrer Einbaulage zu gewährleisten, kann diese zusätzlich über Niet-, Clinch oder Schraubverbindungen am Öffnungsrand 7 der Durchtrittsöffnung 6 festgelegt sein.
Falls die Durchtrittsöffnung 6 zum Ablauf des Lacks während der Tauchlackierung freigehalten werden muss, kann die Verstärkungsschale 8 erst nach Lackierung der Rohkarosserie 1 in der oben beschriebenen Weise montiert werden. Dabei kann zur Aushärtung der Klebung und der Kunststoffmatrix der Verstärkungsschale 8 entweder der Lackierung eine Wärmebehandlung der Rohkarosserie 1 in einem Wärmeofen nachgeschaltet sein, oder über eine entsprechende Auswahl des Kleber- und Kunststoffmaterials eine Aushärtung nach der Lackierung bei Raumtemperatur vorgesehen sein.
In 2 ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel von einer Rohkarosserie 101 nur ein vorderer Bereich dargestellt. An zwei vorderen Dachknoten 102 stoßen jeweils eine A-Säule 105, ein seitlicher Dachholm 103 sowie ein vorderer Dachquerträger 104 aufeinander, die jeweils als geschlossene Hohlträger ausgebildet und in üblicher Schalenbauweise aus tiefgezogenen, durch Punktschweißen miteinander verbundenen Stahlblechteilen hergestellt sind.
Der Dachquerträger 104 weist an seiner Innenseite in seinen seitlichen Endabschnitten nahe der Dachknoten 102 jeweils zwei etwa oval ausgebildete Durchtrittsöffnungen 106a und 106b auf, über welche bei Herstellung der Rohkarosserie 101 der vom Dachquerträger 104 begrenzte Hohlraum zugänglich ist, so dass Blechteile auf dessen Außenseite durch Punktschweißen befestigt werden können.
Die jeweils einander benachbarten Durchtrittsöffnungen 106a und 106b sind vollständig von einer zugehörigen Verstärkungsschale 108 überdeckt. Die Verstärkungsschalen 108 sind aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt und im wesentlichen vollflächig dichtend mit der Rohkarosserie 101 verklebt.
Im Überdeckungsbereich mit dem Dachquerträger 104 weist jede der Verstärkungsschalen 108 einen U-förmigen Querschnitt auf und liegt am Öffnungsrand der Durchtrittsöffnungen 106a und 106b sowie an den angrenzenden Wandbereichen des im Querschnitt gesehen etwa rechteckförmigen Dachquerträgers 104 an. Die Verstärkungsschalen 108 sind seitlich über den jeweils zugehörigen Dachknoten 102 verlängert, wobei von jeder Ver stärkungsschale 108 zur Versteifung der Rohkarosserie 101 im Bereich der Dachknotens 102 zwei entgegengesetzte Versteifungsschenkel abgewinkelt sind.
Die im Querschnitt gesehen L-förmig ausgebildeten Versteifungsschenkel jeder Verstärkungsschale 108 überdecken einen Längenbereich der zugehörigen A-Säule 105 bzw. des zugehörigen seitlichen Dachholms 103.

Claims

Rohbaustruktur einer Fahrzeugkarosserie, die aus mehreren Hohlprofilen zusammengesetzt ist, wobei aus einem weitgehend geschlossenen Hohlprofilbereich der Rohbaustruktur eine die Festigkeit derselben schwächende Durchtrittsöffnung ausgespart ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur wenigstens teilweisen Kompensation der Festigkeitsschwächung ein Verstärkungsteil (Verstärkungsschale 8; 108) vorgesehen ist, das im eingebauten Zustand die Durchtrittsöffnung (6; 106a, 106b) überspannt und am Öffnungsrand (7) der Durchtrittsöffnung (6; 106a, 106b) befestigt ist.
Rohbaustruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnung (6; 106a, 106b) nahe eines Knotens (2; 102) der Rohbaustruktur angeordnet ist, an dem mehrere Hohlprofile (3, 4, 5; 103, 104, 105) miteinander verbunden sind.
Rohbaustruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsteil (Verstärkungsschale 8; 108) mit dem Öffnungsrand (7) der Durchtrittsöffnung (6; 106a, 106b) durch Klebung verbunden ist.
Rohbaustruktur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsteil (Verstärkungsschale 8; 108) zusätzlich durch mindestens ein Punktbefestigungsmittel an der Rohbausstruktur fixiert ist.
Rohbaustruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere einander benachbarte Durchtrittsöffnungen (106a, 106b) von einem gemeinsamen Verstärkungsteil (Verstärkungsschale 108) überspannt sind.
Rohbaustruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsteil (Verstärkungsschale 8) auf den Umfang des Öffnungsrands (7) der Durchtrittsöffnung (6) abgestimmt ist .
Rohbaustruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsteil eine aus Faserverbundwerkstoff hergestellte Verstärkungsschale (8; 108) ist.
Rohbaustruktur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsschale (8) bei ihrer Montage in begrenztem Umfang widerstandsarm verformbar ist.
Rohbaustruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohbaustruktur punktverschweißte Schalenbauteile umfasst, wobei die Durchtrittsöffnung (6; 106a, 106b) eine Durchstecköffnung für einen Schenkel einer Punktschweißzange ist.