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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Karosseriestruktursäule mit einem Strukturbauteil und ein Verfahren zum Verbinden eines Strukturbauteils einer Karosseriestruktursäule eines Kraftfahrzeugs mit zumindest einem an die Karosseriestruktursäule angrenzenden Bereich der Karosserie des Kraftfahrzeugs.
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Aus der
DE 10 2007 014 116 A1 ist eine Säule, insbesondere eine A-Säule, als Teil einer Karosseriestruktur eines Kraftwagens bekannt, wobei die A-Säule ein Hohlprofil mit einem geschlossenen Querschnitt aufweist. Mit der Zielsetzung, ein Einbinden der A-Säule in der Karosseriestruktur zu vereinfachen, wird vorgeschlagen, dass das Hohlprofil zum Anschluss an die Karosseriestruktur endabschnittsseitig jeweils mit einem vorgesehenen Anschlussblechteil fest verbunden ist und dass das Anschlussblechteil mit der Karosseriestruktur verbindbar ist.
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Aus der
DE 10 2005 016 993 A1 ist eine Fahrgastzelle für Personenkraftwagen bekannt. Die Fahrgastzelle umfasst eine A-Säule, die sich seitlich der Windschutzscheibe bis zu einem Dachknoten einer B-Säule im mittleren Bereich der Fahrzeugseite erstreckt und die von einem hydrogeformten Profil gebildet ist. Um dieser Fahrgastzelle kostengünstig und gewichtsarm eine hohe Festigkeit und Steifigkeit der A-Säule bei geringem Querschnitt zu verleihen und dennoch eine fertigungstechnisch einfache Verbindung mit weiteren Karosserieteilen zu ermöglichen, weist die A-Säule integrale schweißbare Verbindungselemente zur Schweißverbindung mit weiteren Karosserieteilen auf.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Karosseriestruktursäule mit einem Strukturbauteil mit dem Querschnitt eines geschlossenen Hohlprofils so kostenmäßig weiterzubilden, dass zeit- und kostenaufwändige Verbindungsverfahren zum Anbinden der Karosseriestruktursäule an die Karosserie eines Kraftfahrzeugs nicht notwendig sind. Gleichzeitig soll ein Fertigungs- bzw. Verbindungsverfahren einsetzbar sein, das durch möglichst geringe Wärmeentwicklung ermöglicht, geforderte Maßhaltigkeiten insbesondere für die Karosseriestruktursäule einhalten zu können.
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Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Erfindungsgemäß wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, das eine Karosseriestruktursäule mit einem Strukturbauteil aufweist, wobei das Strukturbauteil als geschlossenes Hohlprofil ausgebildet ist. Das Strukturbauteil weist zumindest eine Ausnehmung auf und ist mit zumindest einem an die Karosseriestruktursäule angrenzenden Bereich der Karosserie des Kraftfahrzeugs über zumindest eine Schweißnaht verbunden. Die zumindest eine Schweißnaht ist auf einer der zumindest einen Ausnehmung gegenüberliegenden Seite des Strukturbauteils angeordnet.
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Dadurch, dass das Strukturbauteil zumindest eine Ausnehmung aufweist, kann an dieser Stelle ein einseitiger Zugang zum Verbinden des Strukturbauteils an die Karosseriestruktur bereitgestellt werden. Über diesen Zugang kann somit das Strukturbauteil mittels der zumindest einen Schweißnaht mit dem zumindest einen an die Karosseriestruktursäule angrenzenden Bereich der Karosserie des Kraftfahrzeugs verbunden werden. Somit kann in vorteilhafter Weise das Strukturbauteil als geschlossenes Hohlprofil ohne zusätzlichen Schweißflansch ausgebildet werden. Dadurch entfallen zeit- und kostenaufwändige Verbindungsverfahren zum Anbinden der Karosseriestruktursäule an die Karosserie. Dadurch wird die Anordnung im Hinblick auf Gewicht, Flexibilität und Kosten verbessert.
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Das Strukturbauteil kann Aluminium und/oder Stahl und/oder einen Kunststoff aufweisen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Karosseriestruktursäule eine A-Säule des Kraftfahrzeugs. Weiterhin ist es möglich, dass die Karosseriestruktursäule eine C-Säule oder eine D-Säule des Kraftfahrzeugs ist.
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Die zumindest eine Ausnehmung kann als eine ellipsenförmige, insbesondere kreisförmige, oder eine rechteckige, insbesondere quadratische, Materialausnehmung ausgebildet sein. Darüber hinaus kann die zumindest eine Ausnehmung als ein schräger Beschnitt eines Endbereiches des Strukturbauteils ausgebildet sein. Für den Fall, dass das Strukturbauteil mehrere Ausnehmungen aufweist, ist auch eine Kombination der genannten Ausführungsformen möglich.
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Die zumindest eine Schweißnaht kann punktförmig oder linienförmig ausgebildet sein. Falls das Strukturbauteil mit mehreren Schweißnähten an den zumindest einen an die Karosseriestruktursäule angrenzenden Bereich der Karosserie des Kraftfahrzeugs verbunden ist, ist auch eine Kombination der beiden genannten Formen möglich.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs ist der zumindest eine an die Karosseriestruktursäule angrenzende Bereich ein Verstärkungsblech eines seitlichen Dachecks bzw. eines seitlichen Dachrahmens des Kraftfahrzeugs. Zudem kann der zumindest eine an die Karosseriestruktursäule angrenzende Bereich ein Verstärkungsblech einer B-Säule des Kraftfahrzeugs sein.
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Besonders bevorzugt ist das Strukturbauteil dabei mit dem Verstärkungsblech des seitlichen Dachecks bzw. des seitlichen Dachrahmens des Kraftfahrzeugs und mit dem Verstärkungsblech der B-Säule des Kraftfahrzeugs verbunden. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das Strukturbauteil dabei mit den beiden Verstärkungsblechen über zumindest eine gemeinsame Schweißnaht verbunden.
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Das Strukturbauteil erstreckt sich dabei bevorzugt im Wesentlichen in einer Längsrichtung des Kraftfahrzeugs und ist einstückig ausgebildet. Dabei kann das Strukturbauteil auf einer ersten Seite eine Auflagefläche für eine Scheibe des Kraftfahrzeugs bereitstellen.
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Zudem kann die Karosseriestruktursäule eine Blende aufweisen, wobei die Blende ein elastisches Material aufweist und in Richtung auf eine Außenseite des Kraftfahrzeugs hin über dem Strukturbauteil angeordnet ist. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Blende lackierfähig ist, wodurch in vorteilhafter Weise eine Anpassung an unterschiedliche Ausgestaltungen möglich wird und somit die Zahl der Freiheitsgrade für die Gestaltung der Karosseriestruktursäule, beispielsweise der optischen Gestaltung, erhöht wird.
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Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Verbinden eines Strukturbauteils einer Karosseriestruktursäule eines Kraftfahrzeugs mit zumindest einem an die Karosseriestruktursäule angrenzenden Bereich der Karosserie des Kraftfahrzeugs, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Es erfolgt ein Bereitstellen des Strukturbauteils, wobei das Strukturbauteil als geschlossenes Hohlprofil ausgebildet ist und wobei das Strukturbauteil zumindest eine Ausnehmung aufweist. Zudem erfolgt ein Verschweißen des Strukturbauteils mit dem zumindest einen an die Karosseriestruktursäule angrenzenden Bereich der Karosserie des Kraftfahrzeugs unter Ausbildung zumindest einer Schweißnaht, wobei die zumindest eine Schweißnaht auf einer der zumindest einen Ausnehmung gegenüberliegenden Seite des Strukturbauteils angeordnet ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren weist die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug genannten Vorteile auf, welche an dieser Stelle zur Vermeidung von Wiederholungen nicht nochmals aufgeführt werden.
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Bevorzugt ist die Karosseriestruktursäule dabei eine A-Säule des Kraftfahrzeugs. Weiterhin ist es möglich, dass die Karosseriestruktursäule eine C-Säule oder eine D-Säule des Kraftfahrzeugs ist.
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Das Verschweißen des Strukturbauteils mit dem zumindest einen an die Karosseriestruktursäule angrenzenden Bereich der Karosserie kann mittels Elektrodenschweißen bzw. Widerstandsschweißen, insbesondere Punktschweißen, und/oder mittels Laserschweißen, insbesondere CO2-Laserschweißen, erfolgen. Dadurch wird in vorteilhafter Weise ein Fertigungsverfahren eingesetzt, das eine geringe Wärmeentwicklung aufweist, wodurch in vorteilhafter Weise geforderte Maßhaltigkeiten, insbesondere der Karosseriestruktursäule und des Strukturbauteils, eingehalten werden können.
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Die zumindest eine Ausnehmung kann bereits bei der Herstellung des Strukturbauteils im Fertigungsverfahren selbst in das Strukturbauteil eingebracht werden.
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In einer Ausführungsform wird die zumindest eine Ausnehmung mittels Hydroformen in das Strukturbauteil eingebracht.
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Weiterhin ist es möglich, dass die zumindest eine Ausnehmung durch nachträgliche Fertigungsverfahren in das Strukturbauteil eingebracht wird.
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In einer Ausführungsform wird die zumindest eine Ausnehmung mittels Laserschneiden in das Strukturbauteil eingebracht.
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Falls das Strukturbauteil mehrere Ausnehmungen aufweist, sind auch Kombinationen aus den genannten Ausführungsformen möglich.
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Die zumindest eine Ausnehmung kann als eine ellipsenförmige, insbesondere kreisförmige, oder rechteckige, insbesondere quadratische, Materialausnehmung ausgebildet werden. Weiterhin kann die zumindest eine Ausnehmung als ein schräger Beschnitt eines Endbereiches des Strukturbauteils ausgebildet werden. Falls das Strukturbauteil mehrere Ausnehmungen aufweist, ist auch eine Kombination der genannten Ausführungsformen möglich.
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Die zumindest eine Schweißnaht kann punktförmig oder linienförmig ausgebildet werden. Falls das Strukturbauteil mit mehreren Schweißnähten mit dem zumindest einen an die Karosseriestruktursäule angrenzenden Bereich der Karosserie des Kraftfahrzeugs verschweißt wird, ist auch eine Kombination der beiden Ausführungsformen möglich.
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In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der zumindest eine an die Karosseriestruktursäule angrenzende Bereich ein Verstärkungsblech eines seitlichen Dachecks bzw. eines seitlichen Dachrahmens des Kraftfahrzeugs.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist der zumindest eine an die Karosseriestruktursäule angrenzende Bereich ein Verstärkungsblech einer B-Säule des Fahrzeugs.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Verschweißen des Strukturbauteils sowohl mit dem Verstärkungsblech des seitlichen Dachecks bzw. seitlichen Dachkanals des Kraftfahrzeugs als auch mit dem Verstärkungsblech der B-Säule des Kraftfahrzeugs. Dabei kann das Verschweißen unter Ausbildung zumindest einer gemeinsamen Schweißnaht zwischen dem Strukturbauteil, dem Verstärkungsblech des seitlichen Dachecks bzw. seitlichen Dachrahmens und dem Verstärkungsblech der B-Säule erfolgen.
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Das Strukturbauteil ist bevorzugt einstückig und wird in einer Ausgestaltung im Wesentlichen in einer Längsrichtung des Kraftfahrzeugs angeordnet. Das Strukturbauteil kann dabei auf einer ersten Seite eine Auflagefläche für eine Scheibe des Kraftfahrzeugs bereitstellen.
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Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
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1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Teilbereichs eines Kraftfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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2 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines weiteren Teilbereichs des Kraftfahrzeugs gemäß 1;
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3 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Teilbereichs eines Kraftfahrzeugs gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
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4A zeigt einen Querschnitt entlang der Linie A-A aus 2;
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4B zeigt einen Querschnitt entlang der Linie B-B aus 2;
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4C zeigt einen Querschnitt entlang der Linie C-C aus 2;
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4D zeigt einen Querschnitt entlang der Linie D-D aus 2.
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1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Teilbereichs eines Kraftfahrzeugs 1 in Form eines Personenkraftwagens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Das Kraftfahrzeug 1 weist eine Karosseriestruktursäule 2 mit einem Strukturbauteil 3 auf. Das Strukturbauteil 3 ist als einstückiges, geschlossenes Hohlprofil ausgebildet. Das Strukturbauteil 3 erstreckt sich dabei in der gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen in einer Längsrichtung des Kraftfahrzeugs 1 seitlich einer nicht dargestellten Windschutzscheibe zwischen einem ebenfalls nicht dargestellten äußeren vorderen Seitenwandteil über einen vorderen Dachknoten bis zu einem mittleren Dachknoten. Der vordere Dachknoten bezeichnet dabei den dachseitigen Bereich der Karosseriestruktursäule 2, bis zu dem sich die Windschutzscheibe erstreckt, und der mittlere Dachknoten das dachseitige Ende einer ebenfalls nicht dargestellten B-Säule des Kraftfahrzeugs 1.
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In der gezeigten Ausführungsform ist die Karosseriestruktursäule 2 eine A-Säule 14, die zur Unterscheidung gegenüber einer A2-Säule 18 des Kraftfahrzeugs 1 auch als A1-Säule bezeichnet wird.
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Das Strukturbauteil 3 der Karosseriestruktursäule 2 ist mit zumindest einem an die Karosseriestruktursäule 2 angrenzenden Bereich 5 der Karosserie 6 des Kraftfahrzeugs 1 verbunden. Dazu ist das Strukturbauteil 3 in der gezeigten Ausführungsform über Schweißnähte 7 mit einem Verstärkungsblech 10 eines seitlichen Dachecks bzw. Dachrahmens des Kraftfahrzeugs 1 verbunden. Die Schweißnähte 7 können punktförmig und/oder linienförmig ausgebildet sein. Weiterhin weist das Strukturbauteil 3 auf einer ersten Seite Ausnehmungen 4 auf. Die Schweißnähte 7 sind auf einer zweiten, der ersten Seite bzw. den Ausnehmungen 4 gegenüberliegenden Seite 8 des Strukturbauteils 3 angeordnet.
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In der gezeigten Ausführungsform sind die Ausnehmungen 4 dabei als im Wesentlichen ellipsenförmige Materialausnehmungen ausgebildet. Die Ausnehmungen 4 können darüber hinaus auch als rechteckige Materialausnehmungen ausgebildet sein. Zudem ist auch eine Kombination der beiden genannten Formen möglich.
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In der gezeigten Ausführungsform weist das Strukturbauteil 3 zwei Ausnehmungen 4 auf. Jedoch ist es auch möglich, dass das Strukturbauteil 3 nur eine Ausnehmung 4 oder auch mehr als zwei Ausnehmungen 4 aufweist. Zudem ist es auch möglich, dass nur eine Schweißnaht 7 vorgesehen ist.
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Das Strukturbauteil 3 kann auf einer Seite eine Auflagefläche für die Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs 1 bereitstellen.
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Weiterhin kann die Karosseriestruktursäule 2 eine Blende aufweisen, wobei die Blende ein elastisches Material aufweist und in Richtung auf eine Außenseite des Kraftfahrzeugs 1 hin über dem Strukturbauteil 3 angeordnet ist. Dabei ist es bevorzugt, dass die Blende lackierfähig ist.
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2 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines weiteren Teilbereichs des Kraftfahrzeugs 1 gemäß 1. Komponenten mit den gleichen Funktionen wie in 1 werden mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und im Folgenden nicht näher erörtert.
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In 2 ist dabei das heckseitige Ende des Strukturbauteils 3 näher dargestellt. Wie in 2 gezeigt ist, erstreckt sich das Strukturbauteil 3 bis zu einem mittleren Dachknoten, also in den Bereich des dachseitigen Endes einer B-Säule 13 des Kraftfahrzeugs 1.
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Wie bereits im Zusammenhang mit 1 erläutert wurde, ist das Strukturbauteil 3 mit dem an die Karosseriestruktursäule 2 angrenzenden Bereich 5 der Karosserie 6 des Kraftfahrzeugs 1 über die Schweißnähte 7 verbunden. Dazu ist das Strukturbauteil 3 über die Schweißnähte 7 sowohl mit dem Verstärkungsblech 10 eines seitlichen Dachrahmens bzw. Dachecks 11 des Kraftfahrzeugs 1 als auch mit einem Verstärkungsblech der B-Säule 13 verbunden. Dies wird im Zusammenhang mit den 4A bis 4D noch näher erläutert.
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3 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Teilbereichs eines Kraftfahrzeugs 1 in Form eines Personenkraftwagens gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Komponenten mit den gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit dem gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und im Folgenden nicht näher erörtert.
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In dieser Ausführungsform der Erfindung weist das Strukturbauteil 3 eine Ausnehmung 4 sowie eine Ausnehmung 15 auf. Die Ausnehmung 4 ist als eine im Wesentlichen ellipsenförmige Materialausnehmung ausgebildet. Die Ausnehmung 15 befindet sich in einem Endbereich 9 des Strukturbauteils 3, der das heckseitige Ende des Strukturbauteils 3 darstellt. Die Ausnehmung 15 erstreckt sich dabei von dem heckseitigen Ende des Strukturbauteils 3.
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In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann die Ausnehmung 15 dabei auch als ein schräger Beschnitt des Endbereiches 9 des Strukturbauteils 3 ausgebildet sein.
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Wie in 3 zu erkennen ist, ist das Strukturbauteil 3 über die Schweißnähte 7 sowohl mit dem Verstärkungsblech 10 des seitlichen Dachecks bzw. Dachrahmens als auch mit dem Verstärkungsblech 12 der B-Säule 13 verbunden.
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Ein Verfahren zum Verbinden des Strukturbauteils 3 der Karosseriestruktursäule 2 des Kraftfahrzeugs 1 mit dem zumindest einen an die Karosseriestruktursäule 2 angrenzenden Bereich 5 der Karosserie 6 des Kraftfahrzeugs 1 kann dabei für die in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsformen folgende Schritte aufweisen. Zunächst wird das Strukturbauteil 3 bereitgestellt, wobei das Strukturbauteil 3 als geschlossenes Hohlprofil ausgebildet ist und zumindest eine Ausnehmung 4 und/oder 15 aufweist. Die Ausnehmungen 4 bzw. 15 können dabei bei der Erstellung des Strukturbauteils 3 entweder im Fertigungsverfahren selbst, beispielsweise mittels Hydroformen, oder durch nachträgliche Fertigungsverfahren, beispielsweise Laserschneiden, in Form von Materialaussparungen an den Stellen, an denen später einseitiger Zugang, beispielsweise beim Punktschweißen, zum Verbinden an die Karosseriestruktur notwendig ist, bereitgestellt werden. Dieser Zugang kann zum Beispiel auch an den Enden des Strukturbauteils 3 durch Schrägbeschnitt im Fertigungsverfahren des Hohlprofils in Form des Strukturbauteils 3 oder nachträglich eingebracht werden.
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Weiterhin erfolgt ein Verschweißen des Strukturbauteils 3 mit dem zumindest einen an die Karosseriestruktursäule 2 angrenzenden Bereich 5 der Karosserie 6 unter Ausbildung der Schweißnähte 7, wobei die Schweißnähte 7 auf einer der zumindest einen Ausnehmung 4 bzw. 15 gegenüberliegenden Seite 8 des Strukturbauteils 3 angeordnet sind.
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Das Verschweißen des Strukturbauteils 3 mit dem zumindest einen an die Karosseriestruktursäule 2 angrenzenden Bereich der Karosserie 6 kann dabei mittels Elektrodenschweißen, insbesondere Punktschweißen, und/oder mittels Laserschweißen, insbesondere CO2-Laserschweißen, erfolgen. Dabei wird in den Ausführungsformen gemäß den 1 bis 3 das Strukturbauteil 3 über die Schweißnähte 7 sowohl mit dem Verstärkungsblech 10 des seitlichen Dachrahmens bzw. Dachecks 11 als auch mit dem Verstärkungsblech 12 der B-Säule 13 verschweißt.
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4A bis 4D zeigten jeweils Querschnitte von Teilbereichen des in 2 gezeigten Kraftfahrzeugs 1. Dazu zeigt 4A einen Querschnitt entlang der Linie A-A, 4B einen Querschnitt entlang der Linie B-B, 4C einen Querschnitt entlang der Linie C-C und 4D einen Querschnitt entlang der Linie D-D aus 2. Komponenten mit den gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und im Folgenden nicht näher erörtert.
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Wie in den 4A bis 4D zu erkennen ist, ist das Strukturbauteil 3 über dreilagige Schweißpunkte bzw. Schweißnähte 7 mit dem Verstärkungsblech 10 des seitlichen Dachecks bzw. Dachrahmens und dem Verstärkungsblech 12 der B-Säule verbunden. Weiterhin sind in den 4A bis 4D eine äußere Seitenwand 16 und eine innere Seitenwand 17 des Kraftfahrzeugs gezeigt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Karosseriestruktursäule
- 3
- Strukturbauteil
- 4
- Ausnehmung
- 5
- Bereich
- 6
- Karosserie
- 7
- Schweißnaht
- 8
- Seite
- 9
- Endbereich
- 10
- Verstärkungsblech
- 11
- Dacheck
- 12
- Verstärkungsblech
- 13
- B-Säule
- 14
- A-Säule
- 15
- Ausnehmung
- 16
- Seitenwand
- 17
- Seitenwand
- 18
- A2-Säule
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007014116 A1 [0002]
- DE 102005016993 A1 [0003]
