-
Die
Erfindung betrifft eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges, bei welcher
der seitliche Dachbereich eine Außenhaut, einen äußeren Dachrahmen und
einen inneren Dachrahmen aufweist, wobei der äußere Dachrahmen unterhalb der
Außenhaut
und der innere Dachrahmen unterhalb des äußeren Dachrahmens angeordnet
ist und die Außenhaut,
der äußere Dachrahmen
und der innere Dachrahmen einen gemeinsamen Schweißflansch
aufweisen, über welchen
die Außenhaut,
der äußere und
der innere Dachrahmen miteinander verbunden sind und welcher zur
Aufnahme einer Klebeschicht für
ein Dachmodul mit einem Dachmodulrahmen ausgebildet ist, der äußere Dachrahmen
der Karosserie als Verblockungselement für den Dachmodulrahmen ausgebildet
ist und zumindest ein Teil des äußeren Dachrahmens
der Karosserie sich oberhalb des Schweißflanschs erstreckt, wobei
ein zum Schweißflansch abfallender
Bereich des äußeren Dachrahmens
einen Winkel von mehr als 45° zur
Ebene des Schweißflansches
einnimmt.
-
Über Dachmodule
werden in Kraftfahrzeugen unterschiedliche Funktionen eines Kraftfahrzeugdachs
gewährleistet.
Häufig
ist die Karosserie des Kraftfahrzeugs für die Aufnahme von Dachmodulen
spezifisch ausgebildet. Über
einen Dachmodulrahmen wird die Steifigkeit des Kraftfahrzeugdachs gewährleistet,
obwohl unterschiedlichste Funktionen erfüllt werden. Die Dachmodulrahmen
sind meist über
Klebeverbindungen mit der Karosserie verbunden, so dass die Karosserie
entsprechende Klebestellen zur Verfügung stellen muss. Die Festigkeit
der hier verwendeten Klebeverbindung erreicht im allgemeinen nicht
die einer lasergelöteten
Verbindung. Lasergelötete
Verbindungen werden häufig
bei konventionellen Dächern
verwendet, wobei die Dachaußenhaut
mit der Karosserie lasergelötet
wird. Lasergelötete
Dächer
haben zwar keinen Dachmodulrahmen, aber meistens ein bis drei Querstreben,
um die Steifigkeit zu gewährleisten.
Die Karosserie muss dann zur Aufnahme der Dachquerträger ausgebildet sein.
Bei geklebten Dachmodulen besteht prinzipiell die Gefahr, dass die
Klebenaht des Dachmodulrahmens mit der Karosserie bricht und das
Dachmodul vom Kraftfahrzeug abreißt. Ein Abreißen des
Dachs ist aber zu vermeiden, da dann die Gesamtsteifigkeit der Fahrgastzelle
deutlich sinkt und deren Eigenschaften bei einer Unfall bedingten
Verformung sich deutlich verschlechtert. Um ein Abreißen des
Dachmoduls und damit eine Verringerung der Festigkeit der Fahrgastzelle
im Falle eines Unfalls zu verhindern ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 102 54 773 A1 bekannt,
am Dachmodul ein Sicherungselement vorzusehen, in welches der seitliche Dachrahmen
der Fahrzeugkarosserie im Falle eines seitlichen Aufpralls eintaucht
und ein Abreißen
des Dachmoduls verhindert. Das Anbinden des Sicherungselements an
das Dachmodul ist aber arbeitsaufwendig. Darüber hinaus erschweren die Sicherungselemente
den Einsatz eines zur Versteifung notwendigen Dachmodulrahmens.
Zusätzlich
wäre eine
Steigerung der Flexibilität
des Einsatzes der Karosserie in dem Sinne wünschenswert, dass die Karosserie
unabhängig
davon, ob ein Dachmodul oder ein konventionelles Dach eingesetzt
werden soll, bereits bei der Bestellung des Kraftfahrzeuges feststeht.
Bisher sind die Karosserien spezifisch an den Einsatz konventioneller
Dächer
oder Dachmodule ausgebildet, so dass erst mit Bestellung des Kraftfahrzeugs
der Rohbau beginnen kann.
-
Ferner
ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE102 54 573 A1 eine Kraftfahrzeugkarosserie
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1 bekannt.
-
Die
DE 199 19 505 A1 zeigt
eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs, bei welcher der seitliche
Dachbereich eine Außenhaut,
einen äußeren Dachrahmen
und einen inneren Dachrahmen aufweist. Ein zusätzliches Verblockungselement
ist nicht vorgesehen. Dies gilt auch für der deutschen Patentschrift
DE 43 13 555 C1 und
der deutschen Offenlegungsschrift
DE 103 07 621 A1 bekannten Kraftfahrzeugkarosserien.
-
Hiervon
ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine Unfall-optimierte Kraftfahrzeugkarosserie vorzuschlagen, welche
mit geringem Aufwand ein Abreißen
des Dachmoduls verhindert.
-
Gemäß einer
ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte
Aufgabe dadurch gelöst,
dass der sich über
den Schweißflansch erstreckende
Bereich des äußeren Dachrahmens durch
ein zusätzliches,
mit dem äußeren Dachrahmen
form-, kraft- oder stoffschlüssig
verbundenes Blockelement gebildet wird.
-
Es
hat sich gezeigt, dass der äußere Dachrahmen,
welcher in Verbindung mit dem inneren Dachrahmen häufig als
Seitenholm bezeichnet wird, derart als Verblockungselement genutzt
werden kann, so dass bei einem Aufprall eine Verblockung mit dem
seitlichen Dachmodulrahmen entsteht und ein Abreißen des
Dachmoduls verhindert wird. Da der äußere Dachrahmen der Fahrzeugkarosserie
als Verblockungselement genutzt wird, ist ein Sicherungselement
am Dachmodul nicht mehr notwendig und der Arbeitsaufwand zur Herstellung
einer im Dachbereich Unfall-optimierten Fahrzeugkarosserie wird
deutlich verringert. Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, dass über die
geometrische Querschnittsform des äußeren Dachrahmens das Verhalten
der Karosserie im Falle eines Seitenaufpralls gezielt gesteuert
werden kann.
-
Bei
einer erfindungsgemäßen Karosserie
erstreckt sich ein Teil des äußeren Dachrahmens
der Karosserie oberhalb des Schweißflansches, wobei ein zum Schweißflansch
abfallender Bereich des äußeren Dachrahmens
einen Winkel von mehr als 45° zur
Ebene des Schweißflansches
einnimmt. Diese Ausgestaltung des äußeren Dachrahmens stellt eine besonders
einfache Möglichkeit
dar, den äußeren Dachrahmen
als Verblockungselement auszubilden. Im Falle eines seitlichen Aufpralls
wird durch diese Ausführung
verhindert, dass der äußere Dachrahmen
sich am Dachmodulrahmen vorbeischiebt und die Verbindung Karosserie
und Dachmodulrahmen gelöst
wird. Das Abreißen
des Dachmoduls wird damit verhindert.
-
Gemäß einer
nächsten
weitergebildeten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Karosserie
wird das Unfallverhalten der Karosserie weiter dadurch verbessert,
dass der höchste
Punkt des sich oberhalb des Schweißflansches erstreckenden Teils des äußeren Dachrahmens
einen Vertikalabstand zum Schweißflansch von mindestens 40
des Vertikalabstands zwischen dem höchsten Punkt der Außenhaut
und dem Schweißflansch
aufweist.
-
Die
Verblockung des äußeren Dachrahmens mit
dem Dachmodulträger
kann dadurch verstärkt werden,
dass der Winkel eines zum Schweißflansch abfallenden Bereichs
des äußeren Dachrahmens mehr
als 90° zur
Ebene des Schweißflansches
beträgt
und einen Hinterschnitt mit dem Schweißflansch bildet. Hierdurch
wird erreicht, dass der äußere Dachrahmen
sich bei einer Deformation der Karosserie zusammen mit der Außenhaut
und dem Dachmodulrahmen verkrallt, so dass eine besonders sichere Verblockung
zwischen dem Dachmodulrahmen und der Karosserie erzeugt wird.
-
Gemäß einer
nächsten
weitergebildeten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Karosserie
wird der sich über
den Schweißflansch
erstreckende Bereich des äußeren Dachrahmens
durch ein zusätzliches,
mit dem äußeren Dachrahmen form-,
kraft- oder stoffschlüssig
verbundenes Blockelement gebildet. Dieses Blockelement kann beispielsweise
durch ein entsprechend angepasstes und aufgeschweißtes Blech
realisiert werden. Über das
zusätzliche
Blockelement können
insbesondere Karosserien, welche keine Sicherungsmaßnahmen für ein Dachmodul
aufweisen, in Bezug auf deren Verformungseigenschaften im Falle
eines Unfalls optimiert werden.
-
Vorzugsweise
nimmt die Außenhaut
einer nächsten
weitergebildeten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Karosserie
in einem zum Schweißflansch
abfallenden Bereich einen Winkel zur Senkrechten von 1° bis 10° ein. Dieser
Winkel ermöglicht,
dass die Karosserie sowohl für
ein Dachmodul als auch für
ein lasergelötetes
Dach eingesetzt werden kann. Über
den Winkel wird zusätzlich
gewährleistet,
dass einerseits eine Kante zwischen lasergelötetem Dach und Karosserie entsteht,
die ein Einlaufen des Laserlots zwischen die Kontaktfläche Dachhaut
und Karosserie und ein Entgasen des Laserlots ermöglicht,
so dass eine saubere Laserlotnaht entsteht. Andererseits können bei
dieser Ausgestaltung der Karosserie Dachmodule einfacher während der
Endmontage eingesetzt werden.
-
Um
die geforderten Festigkeiten für
den äußeren und/oder
inneren Dachrahmen bei möglichst geringem
Gewicht zu gewährleisten,
besteht vorzugsweise der äußere und/oder
innere Dachrahmen aus einem hoch- oder höchstfesten Stahl. Insbesondere
eine Stahllegierung vom Typ 22MnB5 (Borstahl) weist besonders herausragende
Festigkeitseigenschaften in Bezug auf die Verwendung für den äußeren und/oder
inneren Dachrahmen der Fahrzeugkarosserie auf.
-
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Karosserie
werden die hohen Anforderungen bezüglich der Steifigkeit der Karosserie
und deren Verformungsstabilität
dadurch erreicht, dass die Blechdicken 0,8 bis 2 mm für den äußeren und/oder
inneren Dachrahmen der Karosserie betragen. Durch die Verwendung
hoch- bzw. höchstfester Stahlguten,
wie beispielsweise 22MnB5, können trotz
der Blechdicken hohe Verformungssteifigkeiten bei geringem Gewicht
erzielt werden.
-
Schließlich kann
die erfindungsgemäße Karosserie
dadurch vorteilhaft ausgestaltet werden, dass der Schweißflansch
mindestens 15 mm breit ist. Diese Mindestbreite gewährleistet
einerseits, dass die Außenhaut,
der äußere Dachrahmen
und der innere Dachrahmen im seitlichen Dachbereich der Karosserie
durch ein konventionelles Punktschweißen miteinander verbunden werden
kann, andererseits wird eine ausreichende Fläche zur Aufbringung der Klebeschicht
für das
Verkleben des Dachmoduls mit der Fahrzeugkarosserie bereitgestellt.
-
Es
gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten die
erfindungsgemäße Karosserie
auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird verwiesen einerseits auf
die dem Patentanspruch 1 nachfolgenden Patentansprüche und
andererseits auf die Beschreibung dreier Ausführungsbeispiele in Verbindung
mit der Zeichnung. Die Zeichnung zeigt in
-
1 ein
erstes nicht erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
einer Karosserie in einer schematischen Schnittansicht,
-
2 ein
zweites nicht erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
in einer schematischen Schnittansicht mit einem Hinterschnitt bildenden äußeren Dachrahmen
und
-
3 ein
drittes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Karosserie
mit einem zusätzlichen Verblockungselement
für den äußeren Dachrahmen in
einer schematischen Schnittansicht.
-
1 zeigt
nun in einer schematischen Schnittansicht den seitlichen Dachbereich 1 eines nicht
erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels
einer Karosserie. Diese weist eine Außenhaut 2, einen äußeren Dachrahmen 3 sowie
einen inneren Dachrahmen 4 auf. Die Außenhaut 2, der äußere Dachrahmen 3 und
der innere Dachrahmen 4 sind über einen Schweißflansch 5 miteinander
verbunden. Die Außenhaut
ist typischerweise ein sehr dünnes
Blech mit einer Wandstärke
von etwa 0,7 mm, wohingegen der äußere Dachrahmen 3 und
der innere Dachrahmen 4 vorwiegend aus hoch- oder höchstfesten
Werkstoffen, beispielsweise einer Stahllegierung vom Typ 22MnB5
hergestellt wird und bei Blechdicken von 0,8 mm bis 2 mm die für die Karosserie
notwendige Festigkeit bereitstellt.
-
Der äußere Dachrahmen 3,
welcher zusammen mit dem inneren Dachrahmen 4 den Seitenholm der
Karosserie bilden, ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Verblockungselement
ausgebildet, welcher bei einer Deformation durch eine Kraft in Pfeilrichtung,
d. h. bei einem seitlichen Aufprall, mit dem Dachmodulrahmen 6 des
Dachmoduls 7 verblockt.
-
Es
gibt eine Vielzahl an Möglichkeiten
den äußeren Dachrahmen 3 als
Verblockungselement auszubilden, wobei insbesondere das Verformungsverhalten
bzw. das Verblockungsverhalten über
die geometrische Form des äußeren Dachrahmens 3 beeinflusst
werden kann. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
erstreckt sich beispielsweise ein Teil des äußeren Dachrahmens 3 oberhalb
des Schweißflansches 5,
insbesondere oberhalb der Klebeschicht 8, mit welchem das
Dachmodul 7 über
den Dachmodulrahmen an der Karosserie befestigt ist. Dieser Teil
des äußeren Dachrahmens 3 weist
einen zum Schweißflansch 5 abfallenden
Bereich 3a auf, welcher mit dem Schweißflansch einen Winkel α von mehr
als 45° einnimmt.
Zusätzlich
ist der Abstand des höchsten
Punkts des äußeren Dachrahmens
so gewählt,
dass der Vertikalabstand zum Schweißflansch 5 mehr als
40% des Vertikalabstands zwischen dem höchsten Punkt der Außenhaut
und dem Schweißflansch
beträgt,
so dass die Verblockung des äußeren Dachrahmens 3 mit
dem Dachmodulrahmen 6 besonders gut abgesichert wird.
-
Um
ein möglichst
flexiblen Einsatz der Fahrzeugkarosserie zu gewährleisten kann der Winkel β zwischen
der Außenhaut
im seitlichen Dachbereich der Karosserie in einem zum Schweißflansch 5 abfallenden
Bereich 2a 1° bis
10° zur
Senkrechten betragen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel β 2° bis 8°. Um ein
Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in den Zwischenbereich zwischen
seitlichem Dachbereich der Karosserie 1 und dem Dachmodulrahmen
zu verhindern, ist eine Dichtung 9 gegebenenfalls in Verbindung
mit einer Dichtmasse vorgesehen, welche zwischen der Außenhaut 2 und
der Außenhaut
des Dachmoduls 7 angebracht ist.
-
In 2 ist
nun ein nicht erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs dargestellt, welche im seitlichen
Dachbereich einen äußeren Dachrahmen 3 aufweist,
welcher im zum Schweißflansch 5 abfallenden
Bereich 3a einen Winkel von mehr als 90° zur Ebene des Schweißflansches
einnimmt und einen Hinterschnitt zum Schweißflansch bildet. Dieser Hinterschnitt
gewährleistet,
wie bereits ausgeführt,
eine weitere Absicherung der Verblockung des Dachmodulrahmens durch
Verkrallen des äußeren Dachrahmens 3 mit dem
Dachmodulrahmen 6 im Falle einer Deformation aufgrund eines
Unfalls.
-
Das
in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Karosserie
weist entgegen dem bisher dargestellten Ausführungsbeispiel ein zusätzliches
Verblockungselement 10 auf, welches die Verblockung bei
der Deformation im Falle eines Unfalls bzw. eines seitlichen Aufpralls
des seitlichen Dachbereichs mit dem Dachmodulrahmen 6 gewährleistet
und ein Abreißen
des Dachmoduls hierdurch wirkungsvoll verhindert wird. Über die
geometrische Form des Verblockungselementes 10 kann sehr
einfach auf die Verformungseigenschaften der Karosserie Einfluss
genommen werden.