DE102018213721A1

DE102018213721A1 - Schwellerbaugruppe

Info

Publication number: DE102018213721A1
Application number: DE102018213721.8A
Authority: DE
Inventors: Alex Lakic
Original assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Current assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Priority date: 2017-09-08
Filing date: 2018-08-15
Publication date: 2019-03-14
Also published as: GB201714473D0; GB2566301B; GB2566301A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schwellerbaugruppe für ein Fahrzeug, wobei die Schwellerbaugruppe ein inneres stranggepresstes Schwellerelement umfasst, das zur Befestigung an einer Fahrzeugkarosserie ausgestaltet ist, und ein äußeres stranggepresstes Schwellerelement, das an dem inneren stranggepressten Schwellerelement befestigt ist. Aspekte der Erfindung beziehen sich auf ein Fahrzeug, das die Schwellerbaugruppe umfasst, und auf ein Verfahren zur Ausstattung einer Fahrzeugkarosserie mit einer Schwellerbaugruppe.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenlegung betrifft eine Schwellerbaugruppe, insbesondere - aber nicht ausschließlich - eine Schwellerbaugruppe für ein Fahrzeug. In anderen Aspekten betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, das die Schwellerbaugruppe umfasst, und ein Verfahren zur Ausstattung einer Fahrzeugkarosserie mit der Schwellerbaugruppe.
HINTERGRUND
Eine konventionelle Fahrzeugkarosserie umfasst eine Vielzahl unterschiedlicher Bauteile, wie z.B. einen Seitenschweller. Der Schweller ist an der Unterseite der Türöffnungen und zwischen den Radkästen eingefügt. Fahrzeug-Schwellerbaugruppen werden traditionell aus gestanzten Metallplatten hergestellt, die anschließend an der Unterseite der Platten, die den Rest der Seitenrahmenstruktur der Karosserie bilden, und an der Bodenstruktur befestigt werden. Typischerweise besteht der Schwellerkastenabschnitt aus zwei Haupthälften, einer inneren, längsgestreckten Platte und einer äußeren, längsgestreckten Platte. Der Kastenabschnitt kann weitere, kleinere, Längs- und Querplatten enthalten. Bei modernen Autos sind Seitenschweller ein wesentlicher Bestandteil der Überlebenszelle und schaffen einen Fahrgastraum, der die Insassen durch eine Intrusionsbeschränkung schützt, d.h. sich bei hohen Belastungen bei Unfällen in einer kontrollierten, vordefinierten Reihenfolge verformt. Dementsprechend spielen Schweller eine wesentliche Rolle für die Sicherheit der Fahrgäste.
Herkömmlicherweise werden zahlreiche gestanzte Stahlbleche durch Schweißen miteinander verbunden, um die gewünschte Schwellerstruktur zu schaffen. Ein bekanntes Problem bei diesem Ansatz ist, dass die herkömmlichen Schwellerstrukturen aus Stahlblechen vergleichsweise schwer und schwierig herzustellen sind. Vor diesem Hintergrund wurden neuere Schwellerstrukturen vorgeschlagen, die im Strangpressverfahren einteilig gefertigt werden. Der Prozess des Strangpressens einer einteiligen Schwellerstruktur ist z. B. am Stand der Technik in US 8.960.781 B2 beschrieben und führt zu einer leichteren Schwellerstruktur, die sich schnell und einfach herstellen lässt.
Einer der Nachteile von einteiligen, stranggepressten Schwellerstrukturen ist die erhöhte Komplexität bei der Montage am Seitenrahmen und an der Bodenstruktur der Karosserie. In die stranggepresste Schwellerstruktur müssen mehrere Zugangsöffnungen eingebracht werden, um sie an den Seitenrahmen und die Bodenstruktur der Karosserie zu punktschweißen oder zu stanznieten. Diese Zugangsöffnungen schwächen die Struktur. Darüber hinaus wird die übliche Maßvariabilität von Bodenstruktur und Seitenrahmen durch die Verbindung derselben über ein einziges Bauteil erheblich verstärkt. Das Fehlen einer scheinbar ebenen Trennfläche, die normalerweise zwischen den gestanzten Innen- und Außenplatten herkömmlicher Schweller vorhanden ist, reduziert die Toleranz der Karosserie gegenüber Maßabweichungen innerhalb ihrer Bestandteile. Dies führt zu einer weniger reproduzierbaren und präzisen Karosserieform und hinterlässt in der Karosserie eingeschlossene Restmontagespannungen.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die mit dem Stand der Technik verbundenen Nachteile zu beseitigen. Insbesondere ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Schwellerbaugruppe bereitzustellen, die sich schnell und einfach herstellen und an den übrigen Bauteilen der Fahrzeugkarosserie befestigen lässt. Es ist ein weiteres Ziel, eine Schwellerbaugruppe mit erhöhter Steifigkeit und Festigkeit zu erhalten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung schaffen eine Schwellerbaugruppe, ein Fahrzeug und ein Verfahren zur Ausstattung einer Fahrzeugkarosserie mit einer Schwellerbaugruppe wie in den beigefügten Ansprüchen beansprucht.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Schwellerbaugruppe für ein Fahrzeug vorgesehen, wobei die Schwellerbaugruppe ein inneres, stranggepresstes Schwellerelement, das zur Befestigung an einer Fahrzeugkarosserie ausgebildet ist, und ein äußeres stranggepresstes Schwellerelement, das an dem inneren stranggepressten Schwellerelement befestigt ist, umfasst.
Mit anderen Worten, die Schwellerbaugruppe der vorliegenden Erfindung ist eine zweiteilige stranggepresste Schwellerstruktur. Zweiteilige Schwellerstrukturen sind vorteilhaft, da sie es ermöglichen, den Schweller am Fahrzeug zu montieren, ohne dass eine große Anzahl von offenen Zugangslöchern in den Kastenprofilen der Schwellerkonstruktion verbleiben muss. Ein zweiteiliger Aufbau ermöglicht zudem den Ausgleich von Toleranzen in Längs- und Querrichtung des Fahrzeugs. Dies ist besonders vorteilhaft bei batterieelektrischen Fahrzeugen, bei denen der Schweller nicht nur am Seitenblech der Fahrzeugkarosserie befestigt ist, sondern auch den Batteriepack unterstützt.
Wie weiter unten näher erläutert wird, ist das innere stranggepresste Schwellerelement für die Montage an den Platten der Seitenrahmenbaugruppe und der Bodenstruktur der Fahrzeugkarosserie geeignet und kann anschließend am Batteriepack befestigt werden. Anschließend wird der äußere stranggepresste Schweller zunächst mit Platten einer Seitenrahmenverstärkungsbaugruppe (z.B. der A-Säule und / oder B-Säulenverstärkung) verbunden. Diese Verstärkungsplatten sind Bestandteile der Seitenrahmenverstärkungsbaugruppe. Nach der Befestigung der Verstärkungsplatten am äußeren stranggepressten Schwellerelement wird das äußere stranggepresste Schwellerelement mit dem inneren stranggepressten Schwellerelement verbunden, wobei in einem letzten Montageschritt Toleranzen ausgeglichen werden können.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das innere stranggepresste Schwellerelement gegenüberliegende innere und äußere Seitenwände, wobei das innere stranggepresste Schwellerelement entlang seiner Innenwand an der Fahrzeugbodenstruktur befestigt ist, wobei das äußere stranggepresste Schwellerelement an der äußeren Seitenwand des inneren stranggepressten Schwellerelements befestigt ist. Zu diesem Zweck kann die innere Seitenwand des inneren stranggepressten Schwellerelements eine Vielzahl von einstückig stranggepressten Flanschen umfassen, die zur Befestigung des inneren stranggepressten Schwellerelements an der Fahrzeugbodenstruktur ausgelegt sind. Solche Flansche können auch zur Befestigung des inneren stranggepressten Schwellerelements am Seitenrahmen der Karosserie verwendet werden.
Das innere stranggepresste Schwellerelement kann gegenüberliegende obere und untere Wände umfassen, die sich zwischen den inneren und äußeren Seitenwänden erstrecken, um einen ersten Hohlraum zu definieren, der in Längsrichtung durch das innere stranggepresste Schwellerelement verläuft. Mit anderen Worten, das innere Schwellerelement kann ein Kastenprofil definieren, das bei einem Aufprall von vorne oder hinten als Aufprallschutzstrebe wirken kann. Das Kastenprofil kann auch bei einem seitlichen Aufprall als Aufprallschutzstrebe dienen. Das Kastenprofil kann auch als Knautschzonenelement bei seitlichen Einwirkungen dienen. Der erste Hohlraum kann auch für die Aufnahme von elektrischen Leitungen und/oder Fluidleitungen ausgeführt sein. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Schwellerbaugruppe in ein batterieelektrisches Fahrzeug eingebaut wird, wobei das innere stranggepresste Schwellerelement mit dem Batteriepack verbunden ist und neben diesem verläuft.
Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst das innere stranggepresste Schwellerelement eine erste Verstärkungsstruktur, die den ersten Hohlraum in mindestens zwei Hohlräume unterteilt. Die zusätzliche Verstärkungsstruktur erhöht zusätzlich die Steifigkeit des inneren stranggepressten Schwellerelements. Die Verstärkungsstruktur kann auch als Schall- oder Feuchtigkeitssperre zwischen den Hohlräumen des inneren stranggepressten Schwellerelements dienen, die sie trennt.
In einer anderen Ausführungsform umfasst die äußere Seitenwand des inneren Schwellerelements eine erste Vielzahl von Öffnungen. Wie weiter unten näher beschrieben, kann diese erste Vielzahl von Öffnungen dazu genutzt werden, die innere Seitenwand des inneren stranggepressten Schwellerelements an Teilen des Seitenrahmens und der Bodenstruktur des Fahrzeugs zu befestigen. Mit anderen Worten, die erste Vielzahl von Öffnungen ermöglicht den Zugang zu einer Innenfläche der inneren Seitenwand und damit die Verwendung doppelseitiger Fügetechniken (z.B. Punktschweißen oder Stanznieten). Die erste Vielzahl von Öffnungen kann als Bohrungen, Schlitze oder in jeder anderen Form von Öffnung ausgeführt sein, die es ermöglicht, die entsprechenden Werkzeuge in den Hohlraum des inneren stranggepressten Schwellerelements einzusetzen.
Das äußere stranggepresste Schwellerelement kann gegenüberliegende innere und äußere Seitenwände aufweisen, wobei die innere Seitenwand so ausgelegt ist, dass sie an dem inneren stranggepressten Schwellerelement befestigt werden kann. Insbesondere kann die innere Seitenwand des äußeren stranggepressten Schwellerelements an der äußeren Seitenwand des inneren stranggepressten Schwellerelements befestigt werden. Eine Form der äußeren Seitenwand des inneren stranggepressten Schwellerelements kann der Form der inneren Seitenwand des äußeren stranggepressten Schwellerelements entsprechen. Die komplementäre Form der angrenzenden Seitenwände der inneren und äußeren stranggepressten Schwellerelemente vereinfacht die Anordnung der Schwellerbaugruppe an der Fahrzeugkarosserie und die korrekte Ausrichtung der beiden Schwellerelemente.
In einer Ausführungsform sind die äußere Seitenwand des inneren stranggepressten Schwellerelements und die innere Seitenwand des äußeren stranggepressten Schwellerelements im Wesentlichen eben. Alternativ weisen beide stranggepresste Schwellerelemente im Wesentlichen ebene Oberflächen auf, die scheinbar parallel sind. Entsprechend dieser Ausführungsform sind die inneren und äußeren Schwellerelemente in Fahrzeuglängs- und -vertikalrichtung zueinander frei beweglich, um die in den großen mehrteiligen Baugruppen einer Karosserie möglicherweise auftretenden Maßschwankungen auszugleichen und zu eliminieren. Alternativ kann die äußere Seitenwand des inneren stranggepressten Schwellerelements eine erste Stufe und die innere Seitenwand des äußeren stranggepressten Schwellerelements eine zweite Stufe definieren, wobei beispielsweise die erste und die zweite Stufe im Wesentlichen komplementär sind. Der komplementäre Stufenaufbau der Innen- und Außenseitenwände ermöglicht die Realisierung unterschiedlicher Maßanforderungen an den oberen und unteren Bereich der stranggepressten Schwellerelemente. In einigen Ausführungsformen können die erste und die zweite Stufe zueinander vertikal versetzt sein, um eine vertikale Bewegung zwischen den positionierten inneren und äußeren stranggepressten Schwellerelementen zu ermöglichen, so dass vertikale Schwankungen, die in den großen mehrteiligen Baugruppen einer Karosserie auftreten können, ausgeglichen und eliminiert werden.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das äußere stranggepresste Schwellerelement gegenüberliegende obere und untere Wände, die sich zwischen den inneren und äußeren Seitenwänden erstrecken, um einen zweiten Hohlraum zu definieren, der in Längsrichtung durch das äußere stranggepresste Schwellerelement verläuft. Ähnlich wie der erste Hohlraum innerhalb des inneren stranggepressten Schwellerelements kann der zweite Hohlraum zur Führung von elektrischen Drähten oder Fluidleitungen und zur Bereitstellung von Kastenprofilen mit erhöhter Strukturfähigkeit verwendet werden. Die Effizienz der inneren und äußeren Schwellerelemente, die getrennte Kastenprofile bilden, kann, wenn diese als Baugruppe kombiniert sind, bei der Erfüllung der Aufprallschutzfunktionen aufgrund gegenseitiger Stabilisierungs- und Verstärkungseffekte wesentlich höher sein als die der einzelnen Elemente.
Das äußere stranggepresste Schwellerelement umfasst eine zweite Verstärkungsstruktur, wobei die zweite Verstärkungsstruktur den zweiten Hohlraum in mindestens zwei Hohlräume unterteilt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die innere Seitenwand des äußeren stranggepressten Schwellerelements eine zweite Vielzahl von Öffnungen. Die zweite Vielzahl von Öffnungen ermöglicht dem Automobilhersteller den Zugang zum zweiten Hohlraum des äußeren stranggepressten Schwellerelements, um die äußere Seitenwand des äußeren Schwellerelements an der übrigen Fahrzeugkarosserie, insbesondere an der Seitenrahmenverstärkungsbaugruppe, zu befestigen. Ähnlich wie die erste Vielzahl von Öffnungen kann die zweite Vielzahl von Öffnungen eine beliebige Form haben, die den Zugang des Werkzeugs zur Innenfläche der äußeren Seitenwand ermöglicht.
Wenn sowohl das innere als auch das äußere stranggepresste Schwellerelement mit Öffnungen versehen sind, kann die erste Vielzahl von Öffnungen des inneren stranggepressten Schwellerelements von der zweiten Vielzahl von Öffnungen des äußeren stranggepressten Schwellerelements versetzt sein. Die erste und zweite Vielzahl von Öffnungen können entlang einer Längs- und/oder Vertikalrichtung der Schwellerbaugruppe versetzt sein. Das Versetzen der ersten und zweiten Vielzahl von Öffnungen zueinander erhöht die Festigkeit und Steifigkeit der Schwellerbaugruppe. Insbesondere wird die äußere Seitenwand des inneren stranggepressten Schwellerelements so an der inneren Seitenwand des äußeren stranggepressten Schwellerelements befestigt, dass jede erste Öffnung an der äußeren Seitenwand des inneren stranggepressten Schwellerelements an einen massiven Teil der inneren Seitenwand des äußeren stranggepressten Schwellerelements angrenzt. Umgekehrt ist jede der zweiten Vielzahl von Öffnungen an der inneren Seitenwand des äußeren stranggepressten Schwellerelements angrenzend an einen massiven Teil der äußeren Seitenwand des inneren stranggepressten Schwellerelements angeordnet. Dementsprechend werden schwächere Teile der äußeren Seitenwand des inneren stranggepressten Schwellerelements mit stärkeren, massiven Teilen der inneren Seitenwand des äußeren stranggepressten Schwellerelements gekoppelt und umgekehrt, insbesondere wenn ein Klebstoff zur Befestigung eines massiven Abschnitts über einer Öffnung verwendet wird.
In einer anderen Ausführungsform umfassen die inneren und äußeren stranggepressten Schwellerelemente gegenüberliegende innere und äußere Seitenwände, wobei das innere stranggepresste Schwellerelement einen ersten Befestigungsflansch aufweist, der sich über oder unter seiner äußeren Seitenwand erstreckt, wobei das äußere stranggepresste Schwellerelement einen zweiten Befestigungsflansch aufweist, der zur Befestigung an dem ersten Befestigungsflansch ausgeführt ist, wobei sich der zweite Befestigungsflansch über oder unter der inneren Seitenwand des äußeren stranggepressten Schwellerelements erstreckt. So können die inneren und äußeren stranggepressten Schwellerelemente zusätzlich zu den Oberflächen ihrer inneren/äußeren Seitenwände entlang ihrer jeweiligen Befestigungsflansche miteinander verbunden werden. Die ersten und zweiten Befestigungsflansche können sich über die entsprechenden Seitenwände der inneren und äußeren stranggepressten Schwellerelemente erstrecken, so dass diese entlang ihrer Ober- und Unterkante miteinander verbunden sind.
Der erste und zweite Befestigungsflansch können durch Kleben, Schweißen, Nieten, Verschrauben oder Kombinationen davon miteinander verbunden werden. Natürlich ist auch jede andere Art der Montage der Flansche möglich, die den gewünschten Verbund zwischen den inneren und äußeren stranggepressten Schwellerelementen erreicht. Die äußere Seitenwand des inneren stranggepressten Schwellerelements kann in gleicher Weise an der inneren Seitenwand des äußeren Schwellerelements befestigt werden. Aufgrund der eingeschränkten Zugänglichkeit zu den inneren/äußeren Seitenwänden der stranggepressten Schwellerelemente bei der Montage kann jedoch das Kleben, Schrauben oder Reibschweißen eine bevorzugte Befestigungsart sein.
In einer anderen Ausführungsform ist das innere stranggepresste Schwellerelement so ausgelegt, dass es an einer Fahrzeugbodenstruktur befestigt werden kann. Das innere stranggepresste Schwellerelement kann an einem Batteriepack eines Fahrzeugs befestigt werden. Das äußere stranggepresste Schwellerelement kann so ausgelegt werden, dass es an den unteren Teilen der Seitenrahmenverstärkungsbaugruppe befestigt werden kann. Wie weiter unten näher beschrieben, bietet diese Anordnung dem Hersteller die Möglichkeit, den Seitenrahmen und die Bodenstruktur der Fahrzeugkarosserie einfach auszurichten, bevor er die endgültige dauerhafte Verbindung zwischen dem äußeren stranggepressten Schwellerelement und dem inneren stranggepressten Schwellerelement der Schwellerbaugruppe herstellt.
Die inneren und äußeren stranggepressten Schwellerelemente können aus Aluminium, Aluminiumlegierungen, Stahl oder einem anderen strangpressfähigen oder ziehbaren Material mit entsprechender Festigkeit und Steifigkeit hergestellt werden.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das innere stranggepresste Schwellerelement gegenüberliegende innere und äußere Seitenwände, wobei das innere stranggepresste Schwellerelement einen Befestigungsflansch umfasst, der sich über oder unter der Innenwand erstreckt, wobei der Befestigungsflansch dazu ausgestaltet ist, das innere stranggepresste Schwellerelement an einer Fahrzeugkarosserie zu befestigen. Ähnlich wie der erste und zweite Befestigungsflansch, kann der Befestigungsflansch mit anderen Teilen des Fahrzeugs verklebt, genietet, verschweißt, verschraubt oder verbolzt werden, sei es mit dem Seitenrahmen, der Bodenstruktur oder dem Batteriepack.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Baugruppe eine Verkleidungsplatte, die so ausgeführt ist, dass sie am äußeren, stranggepressten Schwellerelement befestigt werden kann. Insbesondere kann die Verkleidungsplatte an der äußeren Seitenwand des äußeren stranggepressten Schwellerelements befestigt werden, um das äußere stranggepresste Schwellerelement abzudecken und dem Schwellerelement ein hochwertiges Finish und / oder eine gewünschte Krümmung zu verleihen, die das Schwellerelement allein nicht aufweisen würde.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug vorgesehen, das die oben beschriebene Schwellerbaugruppe umfasst.
In einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren vorgesehen, um eine Fahrzeugkarosserie mit einer Schwellerbaugruppe auszustatten, wobei das Verfahren umfasst:

i) Befestigen eines stranggepressten inneren Schwellerelements an einer Fahrzeugkarosserie;
ii) Befestigen eines stranggepressten äußeren Schwellerelements an dem inneren Schwellerelement.

Zu beachten ist, dass die inneren und äußeren stranggepressten Schwellerelemente in getrennten Schritten stranggepresst und zu unterschiedlichen Zeiten am Fahrzeug bzw. aneinander befestigt werden. Dieser Aspekt reduziert die Herstellungskosten und den Zeitaufwand zur Bereitstellung einer Schwellerbaugruppe an einer Fahrzeugkarosserie erheblich.
Die Schritte i) - ii) können durch Zwischenschritte getrennt werden, bei denen das innere und / oder äußere Schwellerelement an anderen Komponenten befestigt werden (oder solche an ihnen befestigt werden), um entweder die besondere Festigkeit und Qualität der Verbindung in einem isolierten vorherigen Schritt (Teilbaugruppe) oder aus praktischen Gründen zu realisieren.
In einer anderen Ausführungsform wird das innere stranggepresste Schwellerelement an einem unteren Abschnitt eines Fahrzeugkarosserieseitenrahmens und/oder an der Bodenstruktur befestigt. Das äußere stranggepresste Schwellerelement kann an einem unteren Abschnitt einer Seitenrahmenverstärkungsbaugruppe befestigt werden, bevor das äußere stranggepresste Schwellerelement an dem inneren stranggepressten Schwellerelement befestigt wird.
In einer anderen Ausführungsform wird die Seitenrahmenverstärkungsbaugruppe, nachdem das äußere stranggepresste Schwellerelement an der Seitenrahmenverstärkungsbaugruppe befestigt ist, an der Fahrzeugkarosserieseitenrahmenanordnung befestigt, bevor das äußere stranggepresste Schwellerelement am inneren stranggepressten Schwellerelement befestigt wird.
Eine Vielzahl erster Öffnungen kann in das innere stranggepresste Schwellerelement zwischen dem Strangpressen des inneren Schwellerelements und dem Befestigen desselben an der Fahrzeugkarosserie eingeführt werden, wobei eine Vielzahl zweiter Öffnungen in das äußere stranggepresste Schwellerelement zwischen dem Strangpressen des äußeren stranggepressten Schwellerelements und dem Befestigen desselben an dem inneren stranggepressten Schwellerelement eingeführt werden kann. Die inneren und äußeren stranggepressten Schwellerelemente werden vor der Befestigung des äußeren stranggepressten Schwellerelements an dem inneren stranggepressten Schwellerelement so ausgerichtet, dass die erste und zweite Vielzahl von Öffnungen zueinander versetzt sind.
Im Rahmen dieser Patentanmeldung ist ausdrücklich vorgesehen, dass die verschiedenen Aspekte, Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen, die in den vorstehenden Absätzen, in den Patentansprüchen und/oder in den nachfolgenden Beschreibungen und Zeichnungen aufgeführt sind, und insbesondere die einzelnen Merkmale davon, unabhängig oder in beliebiger Kombination aufgefasst werden können. Das heißt, alle Ausführungsformen und/oder Merkmale einer Ausführungsform können in beliebiger Weise und/oder Zusammenstellung kombiniert werden, es sei denn, diese Merkmale sind unvereinbar. Der Anmelder behält sich das Recht vor, jeden ursprünglich eingereichten Patentanspruch entsprechend zu ändern oder einen entsprechenden neuen Anspruch einzureichen, einschließlich des Rechts, einen ursprünglich eingereichten Patentanspruch zu ergänzen, um von einem anderen Patentanspruch abhängig zu sein und/oder ein Merkmal eines anderen Anspruchs aufzunehmen, obwohl dieses ursprünglich nicht auf diese Weise geltend gemacht wurde.
Figurenliste
Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung werden nun - allerdings nur beispielhaft - anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben:

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Explosionsdarstellung von Teilen einer Fahrzeugkarosserie, die eine Schwellerbaugruppe nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst;
3 ist eine schematische perspektivische Darstellung der inneren und äußeren stranggepressten Schwellerbaugruppen;
4a und 4b sind schematische Querschnitte der in 3 gezeigten inneren und äußeren stranggepressten Schwellerelemente;
Die 4c und 4d sind schematische Querschnitte einer Ausführungsform der Schwellerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung, die an entsprechenden Karosserieteilen angebracht ist;
5 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Ausführungsform der Schwellerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung, die an entsprechenden Karosserieteilen angebracht ist;
6 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Ausführungsform der Schwellerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung, die an entsprechenden Karosserieteilen angebracht ist;
7 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Ausführungsform der Schwellerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung, die an entsprechenden Karosserieteilen angebracht ist;
8 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Ausführungsform der Schwellerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung, die an entsprechenden Karosserieteilen angebracht ist;
9 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Ausführungsform der Schwellerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung, die an einer Karosserie-Bodenstruktur angebracht ist;
10 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der Schwellerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung;
11 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Ausführungsform der Schwellerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung; und
12 zeigt ein Flussdiagramm bezüglich einer Ausführungsform des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In 1 ist ein Fahrzeug nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Fahrzeug 1 umfasst eine Schwellerbaugruppe 2, die zwischen einem vorderen Radkasten 4 und einem hinteren Radkasten 6 angeordnet ist.
Wie aus 2 ersichtlich, ist die Schwellerbaugruppe als zweiteiliges Strangpressteil ausgebildet. Ein inneres stranggepresstes Schwellerelement 21 ist für die Befestigung an einer Fahrzeugkarosserie-Seitenrahmenbaugruppe 30 ausgelegt. Die Fahrzeugkarosserie-Seitenrahmenbaugruppe 30 kann konventionell aufgebaut sein, z. B. aus Platten, die teilweise oder im Wesentlichen eine A-Säule 32, eine B-Säule 34, eine C-Säule 36 und eine Dachreling 38 definieren. Das innere stranggepresste Schwellerelement 21 ist für die Montage an der A-Säule 32 an seinem vorderen Ende, an der B-Säule an einer zentralen Stelle und an der C-Säule an seinem hinteren Ende ausgelegt.
Ebenfalls unter Bezugnahme auf 2 ist das innere stranggepresste Schwellerelement auch für die Befestigung an einer Fahrzeugkarosserie-Bodenstruktur 70 ausgelegt. Die Fahrzeugkarosserie-Bodenstruktur 70 kann konventionell aufgebaut sein, z.B. mit Platten, die ein vorderes Querträgerelement 72, Sitzbefestigungsquerträger 73 und 74, einen Fersenblechträger 75, ein hinteres Querträgerelement 76 und eine Bodenplatte 77 definieren. Das innere stranggepresste Schwellerelement 21 ist für die Montage am vorderen Querträgerelement 72 an seinem vorderen Ende, an den Sitzquerträgern 73 und 74 an seinem mittleren Teil, am Fersenblechquerträger 75 und hinteren Querträgerelement 76 an seinem hinteren Ende und an der Bodenplatte 77 über den größten Teil seiner Länge ausgelegt.
Ein äußeres, stranggepresstes Schwellerelement 23 ist für die Befestigung an einer Fahrzeugkarosserie-Seitenrahmenverstärkungsbaugruppe 40 ausgelegt. Insbesondere kann das äußere stranggepresste Schwellerelement 23 am unteren Ende der Seitenrahmenverstärkungsbaugruppe 40 befestigt werden. Die Seitenrahmenverstärkungsbaugruppe 40 kann konventionell aufgebaut sein, z.B. aus Platten, die teilweise oder im Wesentlichen eine A-Säule 42, eine B-Säule 44, eine C-Säule 46 und eine Dachreling 48 definieren.
Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird das innere stranggepresste Schwellerelement 21 getrennt vom äußeren stranggepressten Schwellerelement 23 stranggepresst; das innere stranggepresste Schwellerelement 21 wird dann am Karosserieseitenrahmen 30 des Fahrzeugs und/oder an der Bodenstruktur 70 befestigt. Das äußere stranggepresste Schwellerelement 23 wird danach an der Seitenrahmenverstärkungsbaugruppe 40 befestigt, die dann am Karosserieseitenrahmen 30 montiert wird. Nachdem die Verstärkungsbaugruppe 40, die Seitenrahmenbaugruppe 30 und die Bodenstruktur 70 aneinander ausgerichtet und miteinander verbunden sind, kann das äußere stranggepresste Schwellerelement 23 am inneren stranggepressten Schwellerelement 21 befestigt werden. Es ist zu erkennen, dass die Formung der Schwellerbaugruppe als zweiteilige Strangpressstruktur dem Hersteller ermöglicht, die Fahrzeugkarosserie-Seitenrahmenbaugruppe 30 des Fahrzeugs, die Seitenrahmenverstärkungsbaugruppe 40 und die Bodenstruktur leichter auszurichten und eine dimensional konsistentere und besser reproduzierbare Karosserie zu bauen.
In einer alternativen Variante ist das innere stranggepresste Schwellerelement 21 mit keiner der Platten der Fahrzeugkarosserie-Seitenrahmenverstärkungsbaugruppe 30 verbunden. Vielmehr kann das Schwellerelement ausschließlich durch eine Verbindung zur Unterbodenstruktur 70 gehalten werden.
Bild 3 ist eine schematische, perspektivische Darstellung der inneren und äußeren stranggepressten Schwellerelemente 21, 23, die mit den B-Säulen 34, 44 ihrer jeweiligen Seitenrahmenbaugruppe 30 / Verstärkungsplattenbaugruppe 40 verbunden sind. Das innere stranggepresste Schwellerelement 21 umfasst eine innere Seitenwand 211 gegenüber einer äußeren Seitenwand 213. Die innere Seitenwand 211 ist für die Montage an der Fahrzeugseitenrahmenbaugruppe 30, z.B. der B-Säule 34, geeignet. Die äußere Seitenwand 213 ist zur Befestigung am äußeren stranggepressten Schwellerelement 23 ausgeführt.
Das innere stranggepresste Schwellerelement 21 umfasst ferner eine obere Wand 215 gegenüber einer unteren Wand 217. Die oberen und unteren Wände 215, 217 erstrecken sich zwischen den inneren und äußeren Seitenwänden 211, 213 und verbinden diese. Die Seitenwände 211, 213 und die oberen und unteren Wände 215, 217 bilden zusammen einen ersten Hohlraum 219, der sich in Längsrichtung des inneren stranggepressten Schwellerelements 21 erstreckt. Der erste Hohlraum 219 kann zur Aufnahme von elektrischen Leitungen und/oder Fluidleitungen des Fahrzeugs verwendet werden.
Eine erste Vielzahl von Öffnungen 218 ist an der äußeren Seitenwand 213 des inneren stranggepressten Schwellerelements 21 vorgesehen. Die erste Vielzahl von Öffnungen 218 ermöglicht den Zugang zu einer Innenfläche der inneren Seitenwand 211, um Befestigungsmittel zur Befestigung des inneren stranggepressten Schwellerelements 21 an der Fahrzeugkarosserie-Seitenrahmenbaugruppe 30 einzuführen. Die Befestigungsmittel können daher jene sein, die einen „beidseitigen Zugang“ erfordern und werden durch die erste Vielzahl von Löchern 218 zusammen mit entsprechenden Befestigungswerkzeugen eingeführt.
Das äußere stranggepresste Schwellerelement 23 umfasst eine innere Seitenwand 231, die gegenüber einer äußeren Seitenwand 233 angeordnet ist. Die innere Seitenwand 231 ist zur Befestigung an der äußeren Seitenwand 213 des inneren stranggepressten Schwellerelements 21 zur Verbindung der zwei stranggepressten Teile des Schwellerelements 2 nach der vorliegenden Erfindung ausgelegt. Die äußere Seitenwand 233 des äußeren stranggepressten Schwellerelements 23 ist für die Montage an der Fahrzeugkarosserie-Seitenrahmenverstärkungsbaugruppe 40 ausgelegt, im Beispiel von 3 an der B-Säule 44.
Das äußere stranggepresste Schwellerelement 23 umfasst ferner eine obere Wand 235 gegenüber einer unteren Wand 237. Die oberen und unteren Wände 235, 237 erstrecken sich zwischen den Seitenwänden 231, 233 und verbinden diese. Gemeinsam definieren die Seitenwände 231, 233 und die oberen und unteren Wände 235, 237 einen zweiten Hohlraum 239, der sich in Längsrichtung des äußeren stranggepressten Schwellerelements 23 erstreckt.
Eine zweite Vielzahl von Öffnungen 238 ist an der inneren Seitenwand 231 vorgesehen. Ähnlich wie die erste Vielzahl von Öffnungen 218 ermöglicht die zweite Vielzahl von Öffnungen 238 den Zugang zur Innenfläche der äußeren Seitenwand 233 zur Montage des äußeren stranggepressten Schwellerelements 23 an der Seitenrahmenverstärkungsbaugruppe 40. Es ist zu erkennen, dass die Anzahl und Lage der ersten und zweiten Vielzahl von Öffnungen 218, 238 abhängig von den Stabilitätsanforderungen der Schwellerbaugruppe und der Anzahl und Lage der Verbindungen zur Seitenrahmenbaugruppe 30 und zur Seitenrahmenverstärkungsbaugruppe 40 variieren kann. Es ist jedoch vorteilhaft, dass die erste Vielzahl von Öffnungen 218 nicht mit der zweiten Vielzahl von Öffnungen 238 zusammenfällt oder sich mit dieser überlappt (die erste und zweite Vielzahl von Öffnungen sollen also versetzt sein), wie im Folgenden näher beschrieben wird.
4a ist eine schematische Querschnittansicht entlang der in 3 dargestellten Linie A-A. Das innere stranggepresste Schwellerelement 21 ist mit der Seitenrahmenbaugruppe 30 des Fahrzeugs durch Befestigungsmittel 51, 52 verbunden, was durch beidseitigen Zugang für das Fügewerkzeug, insbesondere Stanznieten, erreicht wird. Die Nieten werden über die erste Vielzahl von Öffnungen 218 in den ersten Hohlraum 219 des inneren stranggepressten Schwellerelements 21 eingeführt und ragen durch die Innenseitenwand 211 vor und in den jeweiligen Teil der Fahrzeugkarosserie-Seitenrahmenbaugruppe 30 hinein (die wiederum durch den Werkzeugteil des Fügewerkzeugs abgestützt wird). Selbstverständlich können anstelle der in 4a dargestellten Stanznieten auch andere Befestigungsmittel, wie z.B. doppelseitige Punktschweißungen, verwendet werden.
4b zeigt einen schematischen Querschnitt entlang der Linie B-B von 3. Die zweite Vielzahl von Öffnungen 238 dient als Zugangsbohrungen für beidseitige Befestigungsmittel 54 und 55. Die doppelseitigen Befestigungsmittel 54 und 55 befestigen das äußere stranggepresste Schwellerelement 23 an einem entsprechenden Teil der Seitenrahmenverstärkungsbaugruppe 40, in diesem Beispiel an der B-Säule 44. Die zweite Vielzahl von Öffnungen 238 erstreckt sich durch die innere Seitenwand 231 des äußeren stranggepressten Schwellerelements 23 und ermöglicht den Zugang zur Innenfläche der äußeren Seitenwand 233. Dies ermöglicht den Zugang zu den Befestigungsmitteln 54 und 55 und dem benötigten Werkzeug.
Die 4c und 4d zeigen die Querschnitte der inneren und äußeren stranggepressten Schwellerelemente 21, 23 der Ausführungsform in 4a und 4b, die entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Schwellerstruktur gemeinsam montiert sind. 4c zeigt einen Querschnitt entlang der Linie A-A. Die inneren und äußeren stranggepressten Schwellerelemente 21, 23 sind entlang ihrer entsprechenden äußeren/inneren Seitenwände miteinander verbunden. Insbesondere ist die Außenfläche der äußeren Seitenwand 213 des inneren stranggepressten Schwellerelements 21 mit der Außenfläche der inneren Seitenwand 231 des äußeren stranggepressten Schwellerelements 23 verbunden. Die inneren und äußeren stranggepressten Schwellerelemente 21, 23 dieses Beispiels sind mittels einer selbstschneidenden Schraube 61 miteinander verbunden. Alternativ und zusätzlich ist es auch vorstellbar, die inneren und äußeren stranggepressten Schwellerelemente 21, 23 auf andere Weise zu befestigen, z.B. durch Kleben.
Eine dritte Vielzahl von Öffnungen 80 kann in der äußeren Seitenwand 233 des äußeren stranggepressten Schwellerelements 23 vorgesehen sein, um Zugang zu einer Innenfläche der inneren Seitenwand 231 des äußeren stranggepressten Schwellerelements 23 zu ermöglichen. Zu beachten ist, dass die Vielzahl der dritten Öffnungen von der ersten und zweiten Vielzahl der oben beschriebenen Öffnungen 218, 238 versetzt ist. Eine vierte Vielzahl von Öffnungen 82 kann entlang der Seitenrahmenverstärkungsbaugruppe 40 vorgesehen und an der dritten Vielzahl von Öffnungen 80 ausgerichtet sein.
Aus 4c ist zudem erkenntlich, dass die Vielzahl der ersten Öffnungen 218 von der Vielzahl der zweiten Öffnungen 238 versetzt ist. 4c zeigt, dass einige der ersten Vielzahl von Öffnungen 218 neben einem massiven Teil (d.h. einem Teil ohne Öffnungen) der inneren Seitenwand 231 des äußeren stranggepressten Schwellerelements 23 angeordnet sind. Diese Anordnung verleiht der Schwellerbaugruppe der vorliegenden Erfindung eine erhöhte Festigkeit und Steifigkeit.
4d zeigt einen Querschnitt der Schwellerbaugruppe entlang der Linie B-B. Ähnlich wie in 4c dargestellt, ist zwischen der äußeren Seitenwand 213 des inneren stranggepressten Schwellerelements 21 und der inneren Seitenwand 231 des äußeren stranggepressten Schwellerelements 23 eine selbstschneidende Schraube 62 dargestellt. Es versteht sich, dass zwischen den inneren und äußeren stranggepressten Schwellerelementen 21, 23 in Längsrichtung der Schwellerbaugruppe eine Anzahl selbstschneidender Schrauben vorgesehen sind.
4d zeigt zwei der zweiten Vielzahl von Öffnungen 238, die neben einem massiven Abschnitt der äußeren Seitenwand 213 des inneren stranggepressten Schwellerelements 21 angeordnet sind. Mit anderen Worten, die Vielzahl der ersten und zweiten Öffnungen 218, 238 der in den 4c und 4d gezeigten Ausführungsform sind in Längsrichtung der Schwellerbaugruppe zueinander versetzt. Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, die erste und zweite Vielzahl von Öffnungen in vertikaler Richtung zu versetzen.
Es ist zu beachten, dass die inneren und äußeren stranggepressten Schwellerelemente 21, 23 an ihren jeweiligen Karosserieteilen montiert werden, bevor sie aneinander befestigt werden. Dies trägt dazu bei, die in früheren Montageschritten bei der Herstellung der Karosserieseitenrahmenbaugruppe 30, der Bodenstruktur 70 bzw. der Seitenrahmenverstärkungsbaugruppe 40 akkumulierte Maßvariabilität auszugleichen.
5 zeigt eine Ausführungsform der Schwellerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung. Teile der Schwellerbaugruppe in 5, die den in den 4c und 4d gezeigten Teilen der Schwellerbaugruppe entsprechen, sind mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Schwellerbaugruppe nach der Ausführungsform der 5 unterscheidet sich von der in 4c gezeigten Ausführungsform dadurch, dass die Schwellerbaugruppe Befestigungsflansche umfasst, die aus den oberen Wänden 215, 235 der inneren und äußeren stranggepressten Schwellerelemente 21, 23 vorstehen. Insbesondere ragt ein erster Befestigungsflansch 212a aus der oberen Wand 215 des inneren stranggepressten Schwellerelements 21 heraus, insbesondere entlang der äußeren Seitenwand 213. Der Befestigungsflansch 212a ist also eine Verlängerung der Seitenwand 213, die über die obere Wand 215 des inneren stranggepressten Schwellerelements 21 hinausragt. Ein entsprechender zweiter Befestigungsflansch 232a ragt aus der oberen Wand 235 des äußeren stranggepressten Schwellerelements 23 entlang der inneren Seitenwand 231 heraus. Der zweite Befestigungsflansch 232a ist eine Verlängerung der inneren Seitenwand 231 des äußeren stranggepressten Schwellerelements 23 und ragt über die obere Wand 235 hinaus. In dieser Ausführungsform haben die ersten und zweiten Befestigungsflansche 212a, 232a eine ähnliche Höhe und Dicke, um das Punktschweißen 63 oder andere dazwischen anzuwendende Fügeverfahren zu erleichtern.
6 zeigt eine Ausführungsform der Schwellerbaugruppe, die der in 5 gezeigten Ausführungsform ähnlich ist. Teile der 6, die den in 5 gezeigten Teilen entsprechen, sind mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Gegensatz zur Ausführungsform in 5 zeigt die Ausführungsform in 6 erste und zweite Befestigungsflansche 212b, 232b, die über die unteren Wände 217, 237 der inneren und äußeren stranggepressten Schwellerelemente 21, 23 vorstehen. Die ersten und zweiten Befestigungsflansche 212b, 232b sind Verlängerungen der Seitenwände 213, 231 und erstrecken sich unterhalb der unteren Wände 217, 237. Auch hier haben die ersten und zweiten Befestigungsflansche 212b, 232b entsprechende Formen und Abmessungen, um das Punktschweißen 64 oder andere Fügeverfahren dazwischen zu erleichtern.
In einer anderen Ausführungsform, die in keiner der Zeichnungen dargestellt ist, kann eine Kombination der ersten und zweiten Befestigungsflansche 212a, 232a, 212b, 232b in den 5 und 6 vorgesehen werden, um die Stabilität der Verbindung zwischen den inneren und äußeren stranggepressten Schwellerelementen 21, 23 zu verbessern.
7 zeigt eine Ausführungsform, die dazu beiträgt, die Verbindung zwischen den inneren und äußeren stranggepressten Schwellerelementen 21, 23 und ihren jeweiligen Teilen der Fahrzeugkarosserie zu verbessern. Teile der 7, die Teilen der vorherigen Figuren entsprechen, sind mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet. Bei dieser Ausführungsform umfassen die inneren und äußeren stranggepressten Schwellerelemente 21, 23 jeweils Befestigungsflansche, die sich über die oberen Wände 215, 235 der jeweiligen stranggepressten Schwellerelemente erstrecken. Ein erster Befestigungsflansch 214 ist eine Verlängerung der inneren Seitenwand 211 des inneren stranggepressten Schwellerelements 21 und ragt über die obere Wand 215 hinaus. Der erste Befestigungsflansch 214 ermöglicht das Punktschweißen 65 zwischen dem inneren stranggepressten Schwellerelement 21 und dem entsprechenden Karosserieseitenrahmen 30 des Fahrzeugs.
Ein zweiter Befestigungsflansch 234 erstreckt sich über die obere Wand 235 des äußeren stranggepressten Schwellerelements 23. Der zweite Befestigungsflansch 234 ist eine Verlängerung der äußeren Seitenwand 233 des äußeren stranggepressten Schwellerelements 23 und ragt aus der oberen Wand 235 desselben heraus. Der zweite Befestigungsflansch 234 ermöglicht das Punktschweißen 66 zwischen einer Außenfläche des äußeren stranggepressten Schwellerelements 23 und der zugehörigen Seitenrahmenverstärkungsplatte 40. In einer Ausführungsform, die in keiner der Zeichnungen dargestellt ist, können Befestigungsflansche alternativ oder zusätzlich unterhalb der unteren Wand 217, 237 der inneren und äußeren stranggepressten Schwellerelemente 21, 23 angeordnet werden.
Zu beachten ist, dass die Punktschweißungen 63, 64, 65 und 66 nur beispielhaft beschrieben sind und jede andere geeignete Fügetechnik, wie Stanznieten, Kleben usw. gleichwertig ist.
8 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Ausführungsform der Schwellerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung. Die Ausführungsform von 8 entspricht weitgehend der Ausführungsform in 4c. Teile in 8, die den Teilen in 4c entsprechen, sind mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet. Zusätzlich zu den in 4c gezeigten Teilen zeigt die Ausführungsform von 8 Verstärkungsstrukturen in jedem der inneren und äußeren stranggepressten Schwellerelemente 21, 23. Eine erste Verstärkungsstruktur 216 ist im ersten Hohlraum 219 des inneren stranggepressten Schwellerelements 21 angeordnet. Die erste Verstärkungsstruktur 216 erstreckt sich zwischen den oberen und unteren Wänden 215, 217 und teilt den inneren Hohlraum 219 in zwei im Wesentlichen getrennte Kammern. Die Verstärkungsstruktur 216 erhöht außerdem zusätzlich die strukturelle Stabilität des inneren stranggepressten Schwellerelements 21. Innerhalb der Verstärkungsstruktur 216 ist eine Vielzahl von Öffnungen 218a vorgesehen. Die Vielzahl der Öffnungen 218a entspricht der Vielzahl der ersten Öffnungen 218 des inneren stranggepressten Schwellerelements 21 und ist an diesen ausgerichtet. Dadurch wird erneut das Einführen der Befestigungsmittel 51, 52 erleichtert, wenn das innere stranggepresste Schwellerelement 21 an der Fahrzeugkarosserie-Seitenplatte 30 und / oder der Bodenstruktur 70 montiert wird.
Eine zweite Verstärkungsstruktur 236 ist im zweiten Hohlraum 239 des äußeren stranggepressten Schwellerelements 23 vorgesehen. Die zweite Verstärkungsstruktur 236 erstreckt sich zwischen der oberen und unteren Wand 235, 237 des äußeren stranggepressten Schwellerelements 23 und teilt den zweiten Hohlraum 239 in zwei im Wesentlichen getrennte Kammern. Obwohl in 8 nicht dargestellt, umfasst die zweite Verstärkungsstruktur 236 auch Öffnungen, die an der zweiten Vielzahl von Öffnungen 238 des äußeren stranggepressten Schwellerelements 23 ausgerichtet sind. Der einschlägig bewanderte Fachmann erkennt, dass die Form und Ausrichtung der Verstärkungsstrukturen 216, 236 nicht auf die in 8 gezeigte vertikale Wandgestaltung beschränkt ist. Vielmehr ist es auch möglich, zusätzliche oder alternative Verstärkungsstrukturen zu konstruieren, die sich in jede andere Richtung erstrecken oder eine geschwungene/wellige Form aufweisen.
In 9 ist ein schematischer Querschnitt einer Ausführungsform der Schwellerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Ausführungsform von 9 entspricht weitgehend der Ausführungsform in 4c. Teile in 9, die den Teilen in 4c entsprechen, sind mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet. Zusätzlich zu den in 4c gezeigten Teilen enthält das innere stranggepresste Schwellerelement 21 der Ausführungsform von 9 einen seitlich vorstehenden Flanschabschnitt 211a. Der seitlich vorstehende Flanschabschnitt 211a erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zur inneren Seitenwand 211 des inneren stranggepressten Schwellerelements 21. Der seitlich vorstehende Flanschabschnitt 211a erstreckt sich von einer Außenfläche der inneren Seitenwand und ist so angeordnet, dass er das innere stranggepresste Schwellerelement 21 mit einem entsprechenden Teil der Bodenstruktur 70 verbindet. In diesem besonderen Beispiel ist der seitlich vorstehende Flanschabschnitt 211a mit der Bodenstruktur mittels Punktschweißung 67 verbunden; andere Befestigungsmittel wie Kleben oder Nieten sind jedoch gleichermaßen möglich.
In der Ausführungsform der 9 ist ein weiterer Teil der inneren Seitenwand 211 direkt mit dem Sitzbefestigungsquerträger 73 der Bodenstruktur 70 verbunden. Die innere Seitenwand 211 ist über Befestigungsmittel 54, insbesondere Stanznieten, mit dem Sitzbefestigungsquerträger 73 verbunden. Die Nieten werden über die erste Vielzahl von Öffnungen 218 in den ersten Hohlraum 219 des inneren stranggepressten Schwellerelements 21 eingeführt und ragen durch die innere Seitenwand 211 vor und in einen Flanschabschnitt des Sitzbefestigungsquerträgers 73 hinein. Somit ist das innere stranggepresste Schwellerelement 21 dieser Ausführungsform ausschließlich mit der Bodenstruktur 70 verbunden. Die Seitenrahmenbaugruppe 30 des Fahrzeugs und die Seitenrahmenverstärkungsbaugruppe 40 können daher beide am äußeren stranggepressten Schwellerelement 23 befestigt werden, bevor dieses am inneren stranggepressten Schwellerelement 21 befestigt wird.
Eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der Schwellerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung ist in 10 dargestellt. Teile der 10, die den zuvor beschriebenen Teilen entsprechen, sind mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet. Das innere stranggepresste Schwellerelement 21 umfasst die inneren und äußeren Seitenwände 211, 213 und zwei sich dazwischen erstreckende Verstärkungsstrukturen 216 (vertikale Verstärkung), 216-1 (horizontale Verstärkung), die den ersten Hohlraum 219 in drei im Wesentlichen getrennte Hohlräume aufteilen. Der Hohlraum 240 kann dazu verwendet werden, das innere stranggepresste Schwellerelement 21 und damit die Schwellerbaugruppe 2 an einem Batteriepack eines Elektrofahrzeugs zu befestigen.
Ein Befestigungsflansch 214 erstreckt sich über der oberen Wand 215 des inneren stranggepressten Schwellerelements 21. Der Befestigungsflansch 214 ist also eine Verlängerung der inneren Seitenwand 211 des inneren stranggepressten Schwellerelements 21. Die Innenwand 211 und der Befestigungsflansch 214 sind für die Verbindung mit einem Fahrzeugkarosserieseitenrahmen wie oben beschrieben ausgelegt.
Auf der gegenüberliegenden, äußeren Seitenwand 213 erstrecken sich die Befestigungsflansche 212a und 212b über und unter der oberen und unteren Wand 215, 217 des inneren stranggepressten Schwellerelements 21. Entsprechende zweite Befestigungsflansche 232a, 232b erstrecken sich oberhalb und unterhalb der oberen und unteren Wände 235, 237 des äußeren stranggepressten Schwellerelements 23 und sind eine Verlängerung der inneren Seitenwand 231. Die ersten Befestigungsflansche 212a, 212b werden durch Stanznieten, Punktschweißen oder Kleben an den zweiten Befestigungsflanschen 232a, 232b befestigt. Der obere Befestigungsflansch 212a des inneren stranggepressten Schwellerelements 21 umfasst in der Ausführungsform der 9 eine Vielzahl von zapfenartigen Flanschabschnitten oder Zinnen, die an einem durchgehenden oberen Befestigungsflansch 232a des äußeren stranggepressten Schwellerelements 23 befestigt sind.
Das äußere stranggepresste Schwellerelement 23 umfasst zwei Verstärkungsstrukturen 236 (vertikale Verstärkung), 236-1 (horizontale Verstärkung), die sich zwischen den inneren und äußeren Seitenwänden 231, 233 desselben erstrecken und den zweiten Hohlraum 239 in drei im Wesentlichen getrennte Hohlräume unterteilen.
11 zeigt einen Querschnitt einer Ausführungsform der Schwellerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung. Teile der 11, die den zuvor beschriebenen Teilen entsprechen, sind mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die in 11 gezeigte Variante umfasst ähnlich wie in 10 verschiedene horizontale und vertikale Verstärkungsstrukturen 216-1, 216-2, 216-3, 236-1 und 236-2. Die Verstärkungsstrukturen 216-1, 216-2 und 216-3 des inneren stranggepressten Schwellerelements 21 teilen den ersten Hohlraum in vier im Wesentlichen getrennte Hohlräume. Die Verstärkungsstrukturen 236-1 und 236-2 unterteilen das äußere stranggepresste Schwellerelement 23 in drei im Wesentlichen getrennte Hohlräume.
Die äußere Seitenwand 213 des inneren stranggepressten Schwellerelements 21 definiert eine erste Stufe 213a. Die innere Seitenwand 231 des äußeren stranggepressten Schwellerelements 23 definiert eine zweite Stufe 231a. Das heißt, die äußere Seitenwand 213 des inneren stranggepressten Schwellerelements 21 und die innere Seitenwand 231 des inneren stranggepressten Schwellerelements 23 sind stufenförmig. Die erste und zweite Stufe 213a, 231a haben komplementäre Formen, so dass letztere in Eingriff gebracht werden können, wenn die inneren und äußeren stranggepressten Schwellerelemente 21, 23 miteinander verbunden sind. Wie in 11 dargestellt, können die ersten und zweiten Stufen 213a, 231a vertikal voneinander versetzt sein, um - sobald sie in Position sind - dort einen Spalt zu schaffen, der eine vertikale Bewegung zwischen den inneren und äußeren stranggepressten Schwellerelementen erlaubt, um vertikale Abweichungen auszugleichen und zu beseitigen, die sich in den großen mehrteiligen Unterbaugruppen einer Karosserie ansammeln können. Eine solche komplementäre Stufenstruktur der inneren und äußeren Seitenwände ermöglicht es, unterschiedliche Maßanforderungen an die oberen und unteren Bereiche der stranggepressten Schwellerelemente zu erfüllen und gleichzeitig die vertikale Variabilität auszugleichen.
In 12 ist ein Flussdiagramm dargestellt, das eine Ausführungsform des Verfahrens zeigt, wie eine Fahrzeugkarosserie mit einer Schwellerbaugruppe versehen wird. In einem ersten Schritt S101 wird das innere stranggepresste Schwellerelement 21 an einem unteren Abschnitt der Fahrzeugkarosserie-Seitenrahmenbaugruppe 30 und/oder der Fahrzeugbodenstruktur 70 befestigt. Im Schritt S102 wird das äußere stranggepresste Schwellerelement 23 an einem unteren Abschnitt der Seitenrahmenverstärkungsbaugruppe 40 befestigt. Die Schritte S101 und S102 können im Wesentlichen gleichzeitig (wie in 12 dargestellt) oder zu unterschiedlichen Zeitpunkten durchgeführt werden. Nach Abschluss der Schritte S101 und S102 wird die Seitenrahmenverstärkungsbaugruppe 40 mit der Fahrzeugseitenrahmenbaugruppe 30 in Kontakt gebracht und kann in Schritt S103 an der Seitenrahmenbaugruppe des Fahrzeugs befestigt werden. An dieser Stelle sind die ersten und zweiten stranggepressten Schwellerelemente 21 und 23 ausgerichtet, aber noch nicht miteinander verbunden.
In einem letzten Schritt, S104, wird das äußere stranggepresste Schwellerelement 23 am inneren Schwellerelement 21 befestigt. Insbesondere ist die innere Seitenwand 231 des äußeren stranggepressten Schwellerelements 23 an der äußeren Seitenwand 213 des inneren stranggepressten Schwellerelements 21 befestigt. Durch die Verbindung der inneren und äußeren stranggepressten Schwellerelemente 21 und 23 in einem letzten Schritt können Toleranzen der Seitenrahmenbaugruppe 30 und der Seitenrahmenverstärkungsbaugruppe 40 ausgeglichen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 8960781 B2 [0003]

Claims

Schwellerbaugruppe für ein Fahrzeug, wobei die Schwellerbaugruppe Folgendes umfasst: Ein inneres stranggepresstes Schwellerelement, das zur Befestigung an einer Fahrzeugkarosserie ausgestaltet ist, wobei das innere stranggepresste Schwellerelement gegenüberliegende innere und äußere Seitenwände umfasst, wobei das innere stranggepresste Schwellerelement entlang seiner inneren Seitenwand an der Fahrzeugkarosserie befestigt ist; und ein äußeres stranggepresstes Schwellerelement, das gegenüberliegende innere und äußere Seitenwände umfasst, wobei die innere Seitenwand dazu ausgestaltet ist, an der äußeren Seitenwand des inneren stranggepressten Schwellerelements befestigt zu werden, wobei die äußere Seitenwand des inneren stranggepressten Schwellerelements eine erste Vielzahl von Öffnungen umfasst; die innere Seitenwand des äußeren Schwellerelements eine zweite Vielzahl von Öffnungen umfasst; und die erste Vielzahl von Öffnungen von der zweiten Vielzahl von Öffnungen versetzt ist.
Schwellerbaugruppe nach Anspruch 1, wobei eine Form der äußeren Seitenwand des inneren stranggepressten Schwellerelements der Form der inneren Seitenwand des äußeren stranggepressten Schwellerelements entspricht.
Schwellerbaugruppe nach Anspruch 2, wobei die äußere Seitenwand des inneren stranggepressten Schwellerelements eine erste Stufe und die innere Seitenwand des äußeren stranggepressten Schwellerelements eine zweite Stufe definiert.
Schwellerbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und zweite Vielzahl von Öffnungen entlang einer Längsrichtung der Schwellerbaugruppe gegeneinander versetzt sind.
Schwellerbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und zweite Vielzahl von Öffnungen entlang einer vertikalen Richtung der Schwellerbaugruppe gegeneinander versetzt sind.
Schwellerbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das innere und das äußere stranggepresste Schwellerelement gegenüberliegende innere und äußere Seitenwände umfassen, wobei das innere stranggepresste Schwellerelement einen ersten Befestigungsflansch umfasst, der sich über und/oder unter seiner äußeren Seitenwand erstreckt, wobei das äußere stranggepresste Schwellerelement einen zweiten Befestigungsflansch umfasst, der zur Befestigung an dem ersten Befestigungsflansch ausgestaltet ist, wobei sich der zweite Befestigungsflansch über und/oder unter der inneren Seitenwand des äußeren stranggepressten Schwellerelements erstreckt.
Schwellerbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das innere stranggepresste Schwellerelement dazu ausgestaltet ist, an einem Batteriepack eines Fahrzeugs befestigt zu werden.
Schwellerbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das innere stranggepresste Schwellerelement gegenüberliegende innere und äußere Seitenwände umfasst, wobei das innere stranggepresste Schwellerelement einen Befestigungsflansch umfasst, der sich über oder unter der inneren Seitenwand erstreckt, wobei der Befestigungsflansch dazu ausgestaltet ist, das innere stranggepresste Schwellerelement an einer Fahrzeugkarosserie zu befestigen.
Fahrzeug, das die Schwellerbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche umfasst.
Verfahren zur Bereitstellung einer Schwellerbaugruppe für eine Fahrzeugkarosserie, wobei das Verfahren umfasst: i) Befestigen eines stranggepressten inneren Schwellerelements an einer Fahrzeugkarosserie; ii) Befestigen eines stranggepressten äußeren Schwellerelements an einem unteren Abschnitt einer Seitenrahmenverstärkungsbaugruppe; iii) Ausrichten der inneren und äußeren Schwellerelemente; und iv) Befestigen des stranggepressten äußeren Schwellerelements am inneren Schwellerelement, wobei eine Vielzahl von ersten Öffnungen vor dem Schritt i) in das innere Schwellerelement eingeführt werden, um die Befestigung des stranggepressten inneren Schwellerelements an der Fahrzeugkarosserie zu ermöglichen, und wobei eine Vielzahl von zweiten Öffnungen vor dem Schritt ii) in das äußere Schwellerelement eingeführt werden, um die Befestigung des stranggepressten äußeren Schwellerelements an dem unteren Abschnitt der Seitenrahmenverstärkungsbaugruppe zu ermöglichen, und wobei die inneren und äußeren Schwellerelemente in Schritt iii) so ausgerichtet werden, dass die erste und die zweite Vielzahl von Öffnungen voneinander versetzt sind.