Seitenwandmodul für ein Kraftfahrzeug und Herstellungsverfahren für eine Kraftfahrzeugkarosserie
Die Erfindung betrifft ein Seitenwandmodul für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Cabriolet- oder Coupe-Fahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Kraftfahrzeugkarosserie unter Verwendung eines derartigen Seitenwandmoduls.
Aus der US 6241310 Bl ist eine Spaceframe- Rahmenstruktur für ein Kraftfahrzeug bekannt, die aus Hohlprofilen gebildet ist, welche an ihren Verbindungsstellen durch Hydroforming gebildete Knotenstellen aufweisen.
Aus der DE 19653509 AI ist eine Rahmenstruktur einer Fahrzeugkarosserie bekannt, bei der vorprofilierte Trägerelemente durch Knotenelemente miteinander verbunden sind.
Aus der DE 19538459 AI ist ein Verfahren zur Herstel- lung einer Spaceframe-Rahmenstruktur aus Hohlprofilen bekannt, die leiterförmig aus zwei parallel zur Fahrtrichtung verlaufenden Holmen und diesen verbindenden Sprossen aufgebaut ist. Die Sprossen werden in bestimmter Weise in Aufnahmeoffnungen der Holme eingesteckt, um die Montage zu erleichtern.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein gattungsgemäßes Seitenwandmodul anzugeben, das sich durch ko-
stengünstige Fertigung, günstige Anpaßbarkeit an Fahrzeugplattformen unterschiedlicher Abmessungen sowie durch eine große Stabilität auszeichnet . Außerdem soll ein kostengünstiges Verfahren zum Herstellen einer Kraftfahrzeugkarosserie unter Verwendung eines solchen
Seitenwanάmoduls angegeben werden .
Diese Aufgabe wird erfindungs gemäß durch ein Seitenwandmodul für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Cabriolet- oder Coupe-Fahrzeug gelöst, wobei das Sei- tenwandmodul als selbstragende Spaceframe-Struktur aus vorgefertigten Hohlprofilen gebildet ist , das als Hohlprofile mindestens eine A-Säule, eine B-Säule und einen diese verbindenden Schweller umfaßt , wobei A- und B- Säule mit ihren unteren Endabschnitten formschlüssig in j eweils zwei im wesentlichen miteinander fluchtende , den j eweiligen Endabschnitt formschlüssig umschließende Aufnahmeoffnungen des Schwellers eingesetzt und zusätzlich kraftschlüssig damit verbunden sind.
Im Gegensatz zu bekannten Ausführungen werden demzufol- ge die Hohlprofile nicht nur einseitig ineinander gesteckt bzw. aneinander angesetzt , sondern durch den vollen Profilquerschnitt des aufnehmenden Teils hindurchgesteckt und beiderseits des aufnehmenden Teils zusätzlich durch Kleben, Schweißen o . a . verbunden. Dies ergibt eine große Steifigkeit und hohe Belastbarkeit in allen Richtungen .
Bevorzugt ist vorgesehen, daß mindestens eines der Hohlprofile durch Innenhochdruckumformen, insbesondere
Hydroforming, oder als Rollprofil hergestellt. Eine Herstellung als Rollprofile ergibt Kostenvorteile, während beim Innenhochdruckumformen eine erhöhte Material- f stigkeit durch Kaltverfestigung beim Umformen erzielt wird. Dadurch können auch kostengünstigere Werkstoffe verwendet werden.
Bevorzugt ist weiter vorgesehen, daß A- und B-Säule durch Innenhochdruckumformen und der Schweller als Rollprofil hergestellt sind.
Bevorzugt ist vorgesehen, daß alle Hohlprofile aus Stahl bestehen.
Ferner ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß alle Hohlprofile geschlossene Querschnittsformen aufweisen.
A- und B-Säulen können durch Schweißen, Kleben oder Clinchen mit dem Schweller verbunden sein.
Die Erfindung sieht bevorzugt vor, daß die Aufnahmeoffnungen in dem Schweller durch Laserschneiden mit hoher Präzision hergestellt sind.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß ein als Hohlprofil ausgebildeter hinterer Längsträger mit seinem vorderen Endabschnitt formschlüssig in zwei im wesentlichen miteinander fluchtenden, den Endabschnitt des Längsträgers formschlüssig umschließenden Aufnahmeoffnungen der B-Säule eingesetzt und zu-
sätzlich kraftschlüssig damit verbunden ist. Der Längsträger kann durch Innenhochdruckumformen, insbesondere Hydroforming, oder als Rollprofil hergestellt sein. Der Längsträger kann durch Schweißen, Kleben oder Clinchen mit der B-Säule verbunden sein.
Weiterhin sieht die Erfindung bevorzugt vor, daß unterschiedliche Abmessungen des Seitenwandmoduls für unterschiedliche Fahrzeugtypen durch Anpassung von Länge und/oder Wandstärke und/oder Querschnittsabmessung der Hohlprofile realisierbar sind.
In verfahrensmäßiger Hinsicht wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren zum Herstellen einer Kraftfahrzeugkarosserie, insbesondere für ein Cabrioletoder Coupe-Fahrzeug, gelöst, welches sich dadurch aus- zeichnet, daß zwei erfindungsgemäße Seitenwandmodule in eine vorhandene, keine Seitenwandelemente aufweisende Plattform eingefügt werden.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfüh- rungsbeispiels, wobei auf eine Zeichnung Bezug genommen ist, in der
Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Seitenwandmoduls mit A-Säule, B- Saule, Schweller und hinterem Längsträger zeigt;
Fig. 2 schematisch eine Plattform ohne Seitenwandelemente für ein Cabriolet-Fahrzeug zeigt;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht entlang Linie III-III in Fig. 1 zeigt;
Fig. 4 eine Schnittansicht entlang Linie IV-IV in Fig. 1 zeigt; und
Fig. 5 eine Schnittansicht entlang Linie V-V in Fig. 1 zeigt, und
Fig. 6 eine Schnittansieht entsprechend Fig. 5 in einer anderen Ausführungsform zeigt.
Fig. 2 zeigt in einer perspektivischen, schematischen Ansicht eine teilweise fertiggestellte FahrzeugkarosSerie, die als Plattform für ein darauf aufzubauendes Cabriolet-Fahrzeug dienen kann. Wie man erkennt, fehlen in der Plattform 1 nach Fig. 2 noch tragende Elemente wie A-Säule, B-Säule und unterer Schweller, die der Karosserie Stabilität und Schutz gegen Seitenaufprall geben.
Herkömmlicherweise werden Seitenwandrahmen von Fahrzeugen aus einem großen gepreßten Blechteil durch z.B. Tiefziehen hergestellt. Hierzu werden aus großen Blechtafeln mittels die Form fest vorgebenden Preßwerkzeugen Teile erstellt. Eine Anpassung ist nur durch aufwendige Werkzeugänderung bzw. Neuerstellung möglich.
Die Erfindung bietet die Möglichkeit, speziell für Cabriolet- bzw. Coupe-Fahrzeuge eine integrierte Space-
frame-Struktur zu schaffen, die an vorhandene oder zu entwickelnde Plattformen mit oder ohne integriertem Seitenaufprallschutz anpaßbar ist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird erfindungsgemäß ein Seitenwandmodul bereitgestellt, das eine A-Säule 2, eine B-Säule 4, einen Schweller 6 sowie einen hinteren Längsträger 8 aufweist. Die genannten Komponenten sind vorgefertigte Hohlprofile mit geschlossener Querschnittsform, die durch Innenhochdruckumformung, insbe- sondere Hydroforming, oder im Roll- bzw. Knetverfahren hergestellt sind. Der Schweller 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Rollprofil, das durch einen seitlich aufgeschweißten, im Querschnitt in etwa C-förmigen Au- ßenschweller 10 verstärkt ist. Im Gegensatz zu dem Schweller 6 sind A-Säule 2, B-Säule 4 und Längsträger 8 als IHU-Teile (durch Innenhochdruckumformen) hergestellt. Hierbei besteht der Vorteil, daß auch bei Verwendung von kostengünstigem Ausgangsmaterial (durchschnittliche Stahlsorten) aufgrund der Kaltverfestigung des Materials hohe Materialfestigkeiten in den fertigen Teilen erzielt werden können.
Wie in Fig. 1 angedeutet ist, sind A- und B-Säulen 2, 4 mit ihren unteren Endabschnitten 2a, 4a vollständig durch das Profil des Schwellers 6 hindurchgesteckt, wobei der Schweller zu diesem Zwecke die Endabschnitte 2a, 4a formschlüssig umschließende Aufnahmeoffnungen 12, 14 und 16, 18 aufweist.
Fig. 3 zeigt beispielhaft das Querschnittsprofil eines oberen Bereichs der B-Säule 4, während Fig. 4 die Befestigung des hinteren Längsträgers 8 an der B-Säule 4 zeigt. Ebenso wie die A- und B-Säulen ist der hintere Längsträger 8 mit seinem vorderen Endabschnitt 8a vollständig durch die B-Säule 4 hindurchgesteckt und auf diese Weise mit dieser zusammengefügt, wobei die B- Säule zwei Aufnahmeoffnungen 20, 22 aufweist, in die der Längsträger 8 eingesteckt und eingeschweißt ist.
Sämtliche Aufnahmeoffnungen 12, 14, 16, 18, 20, 22 sind vorzugsweise gelasert, wodurch sich eine hohe Präzision und formschlüssige Passung der einzelnen Teile ergibt, so daß sich eine große Steifigkeit des Seitenwandmoduls und hohe Belastbarkeit in sämtlichen Richtungen ergibt.
Obwohl die Erfindung bevorzugt vorsieht, daß sämtliche Verbindungen zwischen A- und B-Säulen, Schweller und Längsträger in der erläuterten Weise durch vollständiges Einstecken eines jeweiligen Endabschnitts eines der miteinander zu verbindenden Teile in das andere gebil- det ist, kann auch vorgesehen sein, daß lediglich eine oder einige ausgewählte Verbindungen in der beschriebenen Art und Weise hergestellt sind, während zumindest eine der Verbindungen in an sich bekannter Weise dadurch gebildet ist, daß zwei aneinanderstoßende Teile stumpf aneinandergefügt sind. Bei einer solchen Verbindung kann, insbesondere wenn eines der Teile durch Innenhochdruckumformen hergestellt ist, vorgesehen sein, daß eine verbindungsknotenartige Ausformung an dem IHU- Teil ausgebildet ist, wie dies z.B. aus der US 6241310
bekannt ist. Fig. 6 zeigt schematisch und beispielhaft eine solche Verbindung im Bereich der B-Säule, wobei anstelle eines durchgehenden, mit zwei Aufnahmeoffnungen versehenen Schwellerprofils 6 ein mittleres Schwellerteil 24 und ein hinteres Schwellerteil 26 vorgesehen sind, die beiderseits (von vorn und hinten) an eine mit Ausformungen 28 versehene B-Säule 4' angesetzt und angeschweißt sind.