DE102014107770A1

DE102014107770A1 - Frontscheibenrahmen für ein offenes Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102014107770A1
Application number: DE102014107770.9A
Authority: DE
Inventors: Philipp Kellner
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2014-06-03
Filing date: 2014-06-03
Publication date: 2015-12-03

Abstract

Eine Fahrzeugkarosserie eines offenen Fahrzeuges mit A-Säulen, die zumindest zu wesentlichen Teilen aus Stahl bestehen, weist oberhalb einer Frontscheibe, einen im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Querträger auf, der zumindest im Wesentlichen aus Aluminium besteht und welcher über kleine Knotenbleche vorzugsweise aus Stahl mit den A-Säulen verbunden ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Frontscheibenrahmen für ein offenes Kraftfahrzeug ohne Dach, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 10 2010 019 999 A1 ist ein Fahrzeug mit einem vorderen Dachquerträger bekannt geworden, der mit einem Dach verbunden ist und mit diesem eine feste Baueinheit bildet. Weitere Dachquerträger sind mittig und endseitig des Daches vorgesehen. Des Weiteren ist aus der US 2014/0008940 A1 ein Fahrzeug mit einem Frontscheibenrahmen bekannt, der einen Querträger mit mehreren Kammern aufweist, welcher Bestandteil eines festen Daches des Kraftfahrzeuges ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen leichtbauenden Frontscheibenrahmen für ein Kraftfahrzeug ohne Dach, d.h. für ein offenes Fahrzeug, zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.
Die Problematik bei herkömmlichen Frontscheibenrahmen ist, dass bei Leichtbaukarosserien mit A-Säulen sowie längs verlaufenden Dachrahmen aus Stahl auch Dachquerträger aus Stahl und Leichtbaukarosserien mit A-Säulen aus Aluminium auch Dachquerträger aus Aluminium aufweisen können. Zur Erfüllung von hohen Sicherheitsanforderungen (Dacheindrückung, Dachfalltest und Small Overlap) ist zumindest partiell warm umgeformter Stahl in der hoch belasteten A-Säule eines offenen Fahrzeuges erforderlich bzw. stellt dies in bekannter Weise die gewichtsmäßig leichteste mögliche Lösung dar, wobei der Querträger oberhalb der Frontscheibe hierbei jedoch weniger hoch belastet ist.
Daher ist nach der Erfindung vorgesehen, einen leicht bauenden Frontscheibenrahmen für ein offenes Fahrzeug ohne Dach mit einem oberen Querträger zu schaffen, der sich zwischen im Wesentlichen aus Stahl bestehenden A-Säulen des Fahrzeugs erstreckt und mit diesen verbunden ist, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass der Querträger oberhalb einer Frontscheibe verläuft und im Wesentlichen aus Aluminium besteht.
Des Weiteren ist nach der Erfindung vorgesehen, dass der Querträger als gebogenes Aluminium-Strangpressprofil ausgeführt ist und vorzugsweise als Aluminium-Strangpressprofil aus einer hochfesten Aluminium-Legierung besteht. Die Ausführung des Dachquerträgers aus Aluminium ergibt ein gewichtsmäßig deutlich leichteres Bauelement als ein Dachquerträger aus Stahl bei gleicher Leistungsfähigkeit.
Ferner ist nach der Erfindung vorgesehen, dass der Querträger als Aluminium-Strangpressprofil aus einem Zwei- oder Mehrkammerprofil mit mindestens einem vertikal oder schräg verlaufenden inneren Steg besteht, der zwei Kammern im Strangpressprofil bildet. Dieses Mehrkammerprofil weist vorzugsweise einen polygonalen Querschnitt auf, von dem an jeder Seite Aufnahmeflansche- oder Schenkel weggeführt sind, die mit einem Windlaufrahmen, der die Außenhaut bildet, verbindbar sind. Grundsätzlich ist jedoch auch die Ausbildung des Querträgers als Einkammerprofil ohne inneren Steg denkbar.
Der Querträger als Aluminium-Strangpressprofil ist an seinen freien Enden jeweils mit von oben aufgesetzten kleinen Knotenblechen verbunden, die einen sog. Unter-Zusammenbau mit dem Strangpressprofil bilden, der von oben auf einen Flanschbereich der inneren oberen A-Säule gelegt und gefügt wird oder an einem mit der inneren oberen A-Säule verbundenem Knotenblech befestigt ist. Hierdurch entsteht ein sog. steifer Knoten, da das Strangpressprofil von oben über die kleinen Knotenbleche des Unter-Zusammenbaus und von unten durch den Flanschbereich eines Teils der inneren oberen A-Säule oder eines mit der inneren oberen A-Säule verbundenen Knotenblechs durch eine zweischnittige Anbindung eingeschuht ist.
Insbesondere bestehen die kleinen mit dem Strangpressprofil verbundenen Knotenbleche aus Stahl, welche mit den aus Stahl bestehenden Knotenblechen der A-Säule bzw. mit den an der inneren oberen A-Säule befindlichen Flanschbereichen verbunden sind.
Die kleinen oberen Knotenbleche des Aluminium-Strangpressprofils sind mit einem Teil der äußeren A-Säulenstruktur durch mechanisches Fügen oder Verschweißen mit oder ohne Verklebung verbunden. Als Fügetechnik zwischen dem Querträger aus Aluminium und der A-Säule aus Stahl werden mechanische Fügeverfahren wie Clinchen oder Stanznieten oder FDS-Schrauben^® in Verbindung mit einer Klebung verwendet.
Ein oberhalb des Querträgers angeordneter Windlaufrahmen ist einteilig ausgeführt und bildet eine sichtbare Außenhaut im Bereich des Querträgers oberhalb der Frontscheibe sowie im Bereich der oberen A-Säule.
Der Windlaufrahmen kann aus Kunststoff, Faserverbundwerkstoff, Leichtmetall oder Stahl bestehen, wobei vorzugsweise Stahl oder Aluminium zur Herstellung des Windlaufrahmens eingesetzt wird.
Der Windlaufrahmen ist vorzugsweise mit dem Querträger mittels mechanischer Fügeverfahren, insbesondere Stanznieten mit oder ohne Klebung verbunden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Windlaufrahmen aus Stahl und ist mit der A-Säule mittels Schweißen, insbesondere Punktschweißen verbunden.
Alternativ kann der Windlaufrahmen aus Aluminium bestehen und mit der A-Säule mittels Rollfalzen in Kombination mit Verkleben verbunden sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Explosionsansicht auf einen aufgelösten Frontscheibenrahmen für eine Fahrzeugkarosserie ohne Dach,
2 eine perspektivische Ansicht auf den zusammengesetzten Frontscheibenrahmen,
3 einen Schnitt durch einen Querträger des Frontscheibenrahmens nach der Linie III-III der 2,
4 einen Schnitt durch den Querträger des Frontscheibenrahmens nach der Linie IV-IV der 2 und
5 einen Schnitt durch den Querträger des Frontscheibenrahmens nach der Linie V-V der 2.
Ein Frontscheibenrahmen 1 für ein offenes Kraftfahrzeug ohne Dach, umfasst im Wesentlichen einen Querträger 2, der sich zwischen A-Säulen 3, 4 des Fahrzeugs erstreckt und mit diesen jeweils endseitig verbunden ist. Der Querträger 2 ist oberhalb einer Frontscheibe 5 angeordnet und besteht im Wesentlichen aus Aluminium. Die A-Säulen 3 und 4 bestehen vorrangig aus Stahlblech und sind teilweise warm umgeformt und können inliegend ein Verstärkungsrohr oder einen Verstärkungseinleger aufweisen.
Insbesondere ist der Querträger 2 als gebogenes Aluminium-Strangpressprofil ausgeführt und besteht aus einer hochfesten Aluminium-Legierung, vorzugsweise aus C24, N24, C28, N28, C32 oder N32.
Der Querträger 2 als Strangpressprofil ist im Querschnitt polygonal ausgeführt und umfasst ein Ein- oder Mehrkammerprofil vorzugsweise ein Mehrkammerprofil mit mindestens einem vertikal oder schräg verlaufenden inneren Steg 6. Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist der Steg 6 schräg verlaufend im Querträger 2 angeordnet, welcher zwei Kammern 7 und 8 im Inneren des Querträgers bildet. Von den Kammern 7, 8 seitlich weggeführte Schenkel 9, 10 dienen zur Aufnahme eines über den Querträger 2 angeordneten, die Außenhaut bildenden Windlaufrahmens 11.
Der aus Aluminium bestehende Querträger 2 als Strangpressprofil ist an seinen freien Enden jeweils mit von oben auf den Querträger 2 aufgesetzten kleinen Knotenblechen 13 aus Stahl verbunden und bilden einen sog. Unter-Zusammenbau mit dem Strangpressprofil, der von oben auf einen Flanschbereich 12 der inneren oberen A-Säule 14 oder alternativ auf einem mit der inneren oberen A-Säule 14 verbundenem Knotenblech 15 gelegt und anschließend gefügt wird. (2).
Durch diese obere Verbindung des Unter-Zusammenbaus der kleinen Knotenbleche 13 am Strangpressprofil mit dem Flanschbereich 12 und durch die Verbindung dieses Flanschbereichs 12 mit dem unten liegenden Knotenblech 15 der inneren oberen A-Säule 14 oder einem Flanschbereich 12 der inneren oberen A-Säule 14, wird ein sogenannter steifer Knoten gebildet, da der Querträger 2 von oben über die kleinen Knotenbleche 13 des Unter-Zusammenbaus und von unten durch den Flanschbereich 12 eines Teils der inneren oberen A-Säule 14 oder eines mit dieser Säule 14 verbundenen Knotenblechs 15 eingeschuht und damit zweischnittig angebunden wird. Die kleinen Knotenbleche 13 am Querträger 2 werden jeweils mit einem Teil einer äußeren A-Säulenstruktur sowie im seitlichen Flanschbereich 13a mit den seitlichen Flanschen 14a des oberen Endes der inneren oberen Säule 14 und/oder mit den seitlichen Flanschen 15a des mit der Säule 14 verbundenen Knotenblechs 15 gefügt und vorzugsweise verschweißt verbunden.
Als mögliche Fügetechniken zwischen den Bauteilen des Frontscheibenrahmens 1 bzw. des Querträgers 2 aus Aluminium und der A-Säule 3, 4 aus Stahl werden mechanische Fügeverfahren wie beispielsweise Stanznieten, Clinchen oder FDS-Schrauben^® vorzugsweise in Verbindung mit einer Klebung verwendet.
Ein oberhalb des Querträgers 2 angeordnete Windlaufrahmen 11 ist vorzugsweise einteilig ausgeführt und besteht aus Kunststoff, Faserverbundwerkstoff, Magnesium-, Aluminium- oder Stahlblech, vorzugsweise aus Aluminium oder Stahl, und bildet eine sichtbare Außenhaut.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010019999 A1 [0002]
US 2014/0008940 A1 [0002]

Claims

Frontscheibenrahmen (1) für ein offenes Fahrzeug ohne Dach mit einem oberen Querträger (2), der sich zwischen im Wesentlichen aus Stahl bestehenden A-Säulen (3, 4) des Fahrzeugs erstreckt und mit diesen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (2) oberhalb einer Frontscheibe (5) verläuft und im Wesentlichen aus Aluminium besteht.
Frontscheibenrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (2) als gebogenes Aluminium-Strangpressprofil ausgeführt ist.
Frontscheibenrahmen nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (2) als Aluminium-Strangpressprofil aus einer hochfesten Aluminium-Legierung besteht.
Frontscheibenrahmen nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (2) als Aluminium-Strangpressprofil aus einem Zwei- oder Mehrkammerprofil mit mindestens einem vertikal oder schräg verlaufenden Steg (6) besteht, der zwei Kammern (7, 8) innerhalb des Profils bildet.
Frontscheibenrahmen nach den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (2) als Aluminium-Strangpressprofil an freien Enden jeweils mit von oben aufgesetzten kleinen Knotenblechen (13) verbunden ist, die einen Unter-Zusammenbau mit dem Strangpressprofil bilden, der von oben auf einen Flanschbereich (12) der inneren oberen A-Säule (14) oder eines mit der inneren oberen A-Säule (14) verbundenen Knotenblechs (15) gelegt und gefügt ist.
Frontscheibenrahmen nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die kleinen Knotenbleche (13) des aus dem Aluminium-Strangpressprofils gebildeten Querträgers (2) aus Stahl bestehen.
Frontscheibenrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kleinen oberen Knotenbleche (13) des Aluminium-Strangpressprofils mit einem Teil der äußeren A-Säulenstruktur durch mechanisches Fügen oder Verschweißen mit oder ohne Verklebung verbunden sind.
Frontscheibenrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Fügetechnik zwischen dem Querträger (2) aus Aluminium und der A-Säule (3, 4) aus Stahl mechanische Fügeverfahren wie Clinchen oder Stanznieten oder FDS-Schrauben^® in Verbindung mit einer Klebung verwendet wird.
Frontscheibenrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Windlaufrahmen (11) einteilig ausgeführt ist und eine sichtbare Außenhaut im Bereich des Querträgers (2) oberhalb der Frontscheibe (5) sowie im Bereich der oberen A-Säule (3, 4) bildet.
Frontscheibenrahmen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Windlaufrahmen (11) aus Kunststoff, Faserverbundwerkstoff, Leichtmetall oder Stahl besteht.
Frontscheibenrahmen nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Windlaufrahmen (11) mit dem Querträger (2) mittels mechanischer Fügeverfahren, insbesondere Stanznieten mit oder ohne Klebung verbunden ist.
Frontscheibenrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Windlaufrahmen (11) aus Stahl besteht und mit der A-Säule (3, 4) mittels Schweißen, insbesondere Punktschweißen verbunden ist.
Frontscheibenrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Windlaufrahmen (11) aus Aluminium besteht und mit der A-Säule (3, 4) mittels Rollfalzen in Kombination mit Verkleben verbunden ist.