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Die Erfindung betrifft eine Trennwandstruktur, insbesondere eine Rückwandstruktur, für eine Karosserie eines Personenkraftwagens der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Personenkraftwagens der im Oberbegriff des Patentanspruchs 6 angegebenen Art.
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Eine derartige Trennwandstruktur in Form einer Rückwand für eine Karosserie eines Personenkraftwagens ist beispielsweise bereits aus der
DE 196 42 821 A1 als bekannt zu entnehmen. Die dortige, Versteifungen umfassende Rückwand weist entsprechende Halteelemente auf, an welchen Bauelemente vormontiert werden können. Zudem sind entsprechende Befestigungselemente an der Rückwand vorgesehen, über welche diese an der Karosserie des Kraftwagens befestigt werden kann.
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Eine weitere Trennwandstruktur ist der
DE 10 2006 046 877 A1 als bekannt zu entnehmen, welche ebenfalls eine Mehrzahl von Versteifungen aufweist und an welcher entsprechende Bauelemente vormontiert werden können. Die vormontierte Schottwand wird im Anschluss an die Vormontage der Bauelemente über entsprechende Befestigungselemente an der Karosserie des Kraftwagens befestigt.
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Als problematisch bei derartigen Trennwandstrukturen ist der Umstand anzusehen, dass solche Module aufgrund des Eigengewichts der vormontierten Bauelemente nur begrenzt mit derartigen Anbauteilen ausgerüstet werden können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Trennwandstruktur sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Personenkraftwagens der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchen sich eine günstige Montage von Bauelementen wie Anbauteilen oder dergleichen an der Trennwandstruktur realisieren lässt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Trennwandstruktur, insbesondere eine Rückwandstruktur für eine Karosserie eines Personenkraftwagens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterhin wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellen eines Personenkraftwagens mit einer solchen Trennwandstruktur gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine günstigere Vormontage von Bauelementen oder anderen Anbauteilen an der Trennwandstruktur bzw. Rückwandstruktur der Karosserie des Personenkraftwagens zu gewährleisten, umfasst erfindungsgemäß die Trennwandstruktur einen Profilrahmen, der aus Hohlprofilen, insbesondere aus Rohrprofilen, ausgebildet ist. Hierdurch erhält erfindungsgemäße Trennwandstruktur bzw. Rückwandstruktur eine Versteifungsstruktur, die aufgrund des von einem oder mehreren Rohrprofilen gebildeten Profilrahmens besonders stabil herstellbar ist, so dass dieser nicht wie bislang üblich nur begrenzt mit Geräten vor dem Montieren an der Kraftwagenkarosserie aufgerüstet werden kann, sondern dass nunmehr eine Vielzahl von Steuergeräten, Anbauteilen, Kabeln, Batterien oder dergleichen Bauelemente, welche insgesamt ein weitaus höheres Gewicht als bislang aufweisen können, vormontiert werden können. Ein weiterer Vorteil in der Ausbildung eines Profilrahmens besteht darin, dass eine Zugänglichkeit zu den Anbauteilen sowohl von vorne wie auch von hinten durch den Profilrahmen hindurch möglich ist. Obwohl der Profilrahmen bzw. Rohrrahmen eine hohe Steifigkeit aufweist, ist dieser dennoch aufgrund seiner Rohrkonstruktion äußerst gewichtsgünstig herstellbar. Insbesondere macht sich dabei bemerkbar, dass nur dort Blechmaterial – in Form von Rohrmaterial – bereit gestellt wird, wo es zwingend notwendig ist, wodurch sich eine größere Anzahl von blechmaterialfreien Öffnungen in der Trennwandstruktur ergeben. Des Weiteren sind aufgrund des geschlossenen Querschnitts des rohrförmigen Profilrahmens die Steifigkeit und daher die Stabilität so groß, dass die Wandstärke für eine zusätzliche Gewichtsminimierung verringert werden kann ohne dass die Steifigkeitsanforderungen unterschritten werden. Es ist zudem sowohl denkbar, den Profilrahmen aus lediglich einem Hohlprofil bzw. Rohrprofil, welches entsprechend umgeformt ist, zu gestalten wie auch aus mehreren Profilelementen, welche entsprechend miteinander zusammengesetzt und gefügt werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn an dem Profilrahmen wenigstens ein Flächenelement befestigt ist. Durch dieses Flächenelement kann beispielsweise ein Fach bzw. Zwischenraum zwischen einzelnen Hohlprofilen bzw. Rohrprofilen des Profilrahmens aufgefüllt sein, um hierdurch die Stabilität des Profilrahmens zu erhöhen. Gleichfalls lässt sich ein Befestigungselement an einem derartigen Flächenelement günstig befestigen.
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Wenigstens ein Befestigungselement ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als flächiger Adapter ausgebildet. Hierdurch ergibt sich eine besonders günstige Festlegung der Trennwandstruktur an der Karosserie des Kraftwagens.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Profilrahmen als Hybridstrukturbauteil ausgebildet sein, also entsprechend mit einem Kunststoff versehen sein. Durch eine derartige Umspritzung mit Kunststoff können beispielsweise Halteelemente für vormontierbare Bauelemente oder Befestigungselemente zur Befestigung der Trennwandstruktur an der Karosserie entsprechend durch Kunststoff ausgebildet werden. Natürlich kann der Kunststoff auch zur weiteren Aussteifung der Trennwandstruktur bzw. des Profilrahmens herangezogen werden.
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Der Profilrahmen kann aus einem Rohrrohling oder mehreren Rohrrohlingen oder Rohrhalbzeugen in einem einzigen Werkzeug mittels fluidischem Innenhochdruck konturgerecht umgeformt und währenddessen oder anschließend ohne zwischenzeitliches Öffnen des Werkzeugs mittels eines Spritzgießvorganges mit Kunststoff lokal umspritzt werden, wodurch an diesen Stellen Halter, Konsolen, Befestigungselemente, Adapter, Aufnahmen, Behälter, Anbauteile usw. ausgebildet werden. Es ist auch denkbar, das Hybridstrukturbauteil in einzelne Unterbaugruppen zu zergliedern, welche jeweils für sich hergestellt werden, wobei diese durch aus im gleichen Werkzeug, jedoch in unterschiedlichen Gravuren angeordnet werden. Selbstverständlich ist auch der kostenintensive Einsatz mehrerer separater Werkzeuge für die Herstellung und Umspritzung der Rohrprofile bzw. des Rohrprofils alternativ denkbar. Nach deren Ausbildung können diese miteinander verbunden werden, wofür geläufige Fügetechniken in Frage kommen. Alternativ kann die Verbindung auch durch Spritzgießen erfolgen. Hierbei können die spritzgegossenen Verbindungen recht komplex gestaltet sein, wobei sie eine Doppel- oder Mehrfachfunktion annehmen können, in dem sie zusätzlich zur Verbindungsfunktion als Anbauteil, Adapter und ähnliches ausgebildet sein können.
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Die vorstehend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Trennwandstruktur beschriebenen Vorteile gelten in ebensolcher Weise für das Verfahren zum Herstellen eines Personenkraftwagens gemäß Patentanspruch 6. Dieses Verfahren zeichnet sich des Weiteren dadurch aus, dass die Trennwandstruktur bei entsprechender Ausbildung des Profilrahmens wahlweise bereits im Rohbau oder aber erst beim Innenausbau in der Montagelinie eingefügt werden kann. Bei der Integration der Trennwandstruktur bereits im Rohbau ist beispielsweise darauf zu achten, dass die vormontierten Bauelemente an der kathodischen Tauchlackierung teilnehmen können. Bei einer nachträglichen Anbringung der Trennwandstruktur ist beispielsweise darauf zu achten, in welcher Weise die Trennwandstruktur an der Karosserie des Kraftwagens fixiert wird.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen:
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1 eine Perspektivansicht auf eine als Rückwandstruktur für eine Karosserie eines Personenkraftwagens ausgebildete Trennwandstruktur mit mehreren Halteelementen zur Halterung eines jeweiligen vormontierbaren Bauelements, mit einer Mehrzahl von Befestigungselementen zur Befestigung der Trennwandstruktur an der Karosserie, und mit einem Profilrahmen aus einer Mehrzahl von Rohrprofilen, die zusammen eine Versteifungsstruktur zur Aussteifung der Trennwandstruktur bilden,
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1 eine ausschnittsweise Perspektivansicht auf eine Karosserie eines Personenkraftwagens, an welchem die Trennwandstruktur gemäß 1 auf die durch den Pfeil dargestellte Weise befestigbar ist; und
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3 eine ausschnittsweise Perspektivansicht auf die Kraftwagenkarosserie gemäß 2, wobei an dieser die Rückwandstruktur befestigt ist.
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In 1 ist in einer Perspektivansicht eine als Rückwandstruktur für eine Karosserie eines Personenkraftwagens ausgebildete Trennwandstruktur dargestellt. Diese Trennwandstruktur umfasst einen Profilrahmen 10, welcher vorliegend eine ausbildet. Dieser Profilrahmen 10 umfasst selbst mehrere in Fahrzeugquerrichtung bzw. vorliegend horizontal verlaufende Hohlprofile 12, 14, 16, 18, welche über eine Mehrzahl von als Rohrprofile 20, 22, 24, 26, 28, 30 miteinander zu dem Profilrahmen 10 verbunden sind. Dabei ist erkennbar, dass sich der Profilrahmen 10 im Bereich zwischen den Rohrprofilen 16 und 18 im Wesentlichen horizontal erstreckt, während sich der Profilrahmen 10 im Wesentlichen zwischen dem Rohrprofil 16 und dem Rohrprofil 12 in Fahrzeughochrichtung erstreckt. Insgesamt ist der Profilrahmen 12 somit – in Seitenansicht betrachtet – im Wesentlichen L-förmig ausgebildet. Weiterhin ist aus 1 erkennbar, dass die einzelnen Rohrprofile 12 bis 30 jeweils in einer Ebene liegen bzw. einander kreuzen. Gleichfalls wäre es natürlich auch denkbar, dass die Rohrprofile 12 bis 30 an den Kreuzungsstellen nicht in einer Ebene liegen, sondern aufeinander angeordnet sind. Die Rohrprofil 12 bis 30 sind dabei im vorliegenden Fall durch Schweißverbindungen miteinander verbunden. Gleichfalls wären natürlich auch andere Fügeverfahren oder mechanische Verbindungsverfahren zur Verbindung der Hohl- bzw. Rohrprofile 12 bis 30 denkbar.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind als Rohrprofile 12 bis 30 jeweilige Halbzeuge aus einer Stahl- oder einer Aluminiumlegierung vorgesehen. Natürlich sind auch andere Werkstoffe denkbar.
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Weiterhin sind an der durch den Profilrahmen 10 gebildeten Versteifungsstruktur zwei Flächenelemente 32 vorgesehen, welche ein durch die entsprechenden Rohrprofile 12 bis 30 gebildetes Fach auffüllen bzw. überdecken. An den Flächenelementen 32 sind entsprechende Aufnahmen 34 eingeformt, so dass die Flächenelemente 32 als flächige Halter und Bauteilaufnahmen ausgebildet sind.
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Seitlich ist an den Profilrahmen 10 jeweils ein flächiger Anschlussadapter 36 angesetzt, welcher entsprechende Befestigungsflansche 38 aufweist, für welchen der Profilrahmen 10 auf im Weiteren noch näher dargestellte Weise an der Karosserie des Personenkraftwagens befestigt werden kann. Auch oberseitig des Profilrahmens 10 ist ein weiteres Befestigungselement 40 vorgesehen, über welchen der Profilrahmen 10 auf im Weiteren noch näher beschriebene Weise an einer Hutablage 40 (2 und 3) bzw. an einem entsprechenden Querträger befestigt werden kann.
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Neben den Aufnahmen 34 im Bereich der Flächenelemente 32 können eine Vielzahl weiterer Halteelemente an dem Profilrahmen 10 vorgesehen sein, an welchen Bauelemente wie Steuergeräte, Anbauteile, Kabel, Batterien oder dergleichen befestigt werden können. Die Besonderheit der vorliegenden Trennwandstruktur liegt dabei darin, dass ein Profilrahmen 10 aus Hohlprofilen bzw. Rohrprofilen 12 bis 30 eingesetzt wird. Diese Rohrprofile 12 bis 30 können im Querschnitt nicht nur kreisrund ausgebildet sein, sondern auch entsprechend eckig oder oval. Insbesondere wäre es beispielsweise denkbar, Einzelrohrprofile durch Innenhochdruckumformen belastungsgerecht auszubilden, wodurch diese entlang ihrer Längserstreckung sich ändernde Querschnittsgrößen und -geometrien erhalten können. Der Profilrahmen 10 bzw. Rohrrahmen, insbesondere in seiner vorliegenden Gitterform ist sehr steif und somit geeignet, hohe Traglasten, welche durch die Anbauteile verursacht werden, aufzunehmen. Gleichzeitig ist vor die Montage aufgrund der vielfältigen großflächigen Öffnungen des Profilsrahmens 10 die Zugänglichkeit bei der Befestigung der Anbauteile, Kabel, Batterien, usw. besonders gut möglich.
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Insbesondere ist es denkbar, die Rohrprofile 12 bis 30 aus einzelnen Halbzeugen zu erzeugen, die beispielsweise durch bekannte Fügetechniken miteinander verbunden sind. Hier ist es denkbar, die Einzelrohre einem Innenhochdruckumformprozess zu unterwerfen, wodurch Befestigungsflächen für die Adapter 36 und Befestigungsflansche 38 oder dergleichen geschaffen werden können. Des Weiteren ist es denkbar, die Einzelrohre einem Innenhochdruckumform- und Spritzgießvorgang zu unterziehen, wobei sämtliche Einzelrohre in das Werkzeug eingelegt, durch Innenhochdruckumformen geformt und anschließend oder währenddessen zumindest partiell mit einem Kunststoff umspritzt werden. Der Kunststoff bildet hierbei nicht nur Halter und Adapter oder Versteifungen aus, sondern er kann auch die Einzelrohre bzw. Rohrprofile 12 bis 30 untereinander befestigen. Zudem ist es denkbar, die Hutablage 40 aus Kunststoff zu bilden und diese als Anbauteil an den Profilrahmen 10, vorzugsweise an das Rohrprofil 12 anzuspritzen bzw. dieses lokal zu so umspritzen, dass der Halt der Hutablage 40 an dem Profilrahmen 10 ausreichend gegeben ist.
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Weiterhin wäre es denkbar, den Profilrahmen lösbar am Rohbau anzubinden, so dass bei Bedarf eine andere Bestückung nachträglich von einer Werkstatt durchgeführt werden kann. Der einfache Austausch ganzer Profilrahmen 10 bei fehlerhaften Komponenten ist ebenso von Vorteil, da die Reparaturzeit verkürzt wird und das Fahrzeug dem Halter in sehr kurzer Zeit wieder zur Verfügung gestellt werden kann.
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In den 2 und 3 ist das Verfahren zum Herstellen des Personenkraftwagens im Bereich der Trennwandstruktur dargestellt. Insbesondere ist dabei gemäß 2 die Karosserie des Personenkraftwagens im hinteren Bereich ausschnittsweise in einer Perspektivansicht erkennbar, wobei mittels des Pfeils 42 dargestellt ist, in welcher Weise der Profilrahmen 10 in die hierfür vorgesehene Öffnung eingesetzt werden kann. Für die entsprechenden Adapter 36 und Befestigungsflansche 38 kann dabei der Profilrahmen 10 gemäß 3 an der Kraftwagenkarosserie befestigt werden.
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Wie bereits erläutert, wird der Profilrahmen 10 vorzugsweise vor der Montage mit entsprechenden Anbauteilen, technischen Geräten oder dergleichen Bauelementen bestückt und anschließend an der Kraftwagenkarosserie als Rückwandstruktur befestigt.
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Dabei ist es zudem denkbar, dass der Profilrahmen als Ganzes oder ein Teil davon schwenkbar ausgestaltet bzw. an der Kraftwagenkarosserie angeordnet ist. Dies schafft völlig neue Möglichkeiten einer variablen Durchladung von einem Kofferraum 44 zu einer Fahrgastzelle 46 bzw. umgekehrt. Zudem ist es denkbar, insbesondere in Fahrzeughochrichtung verlaufende Abschnitte des Profilrahmens 10 bzw. der Rohrprofile 20 bis 30 teleskopierbar zu gestalten, so dass mit Abnahme der Hutablage ein sicherer vergrößerter Stauraum geschaffen werden kann. Hierzu sind die einzelnen Rohrprofile 20 bis 30 in Fahrzeughochrichtung entsprechend ausziehbar. Dies ist beispielsweise für den Transport von Tieren oder sperrigen Gütern von Vorteil. Auch ist es denkbar, in Öffnungen, die im Profilrahmen 10 vorzusehen sind, die Holme der Kopfstützen einzusetzen.
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Als im Rahmen der Erfindung mit umfasst ist zu betrachten, dass der Profilrahmen 10 zusätzlich mit flächigen Verkleidungsteilen versehen sein kann, welche beispielsweise aus Blech oder Kunststoff gestaltet sind. Natürlich sind hier auch andere Werkstoffe denkbar.
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Die in den 2 und 3 dargestellte Montage des Profilrahmens 10 kann sowohl im Rohbau als auch im Innenausbau der Karosserie möglich sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19642821 A1 [0002]
- DE 102006046877 A1 [0003]