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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugkarosserie.
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Ein Weg, um ständig strenger werdende gesetzliche Vorgaben zum Kraftstoffverbrauch von Fahrzeugen zu erfüllen, ist, das Gewicht der Fahrzeuge zu reduzieren, indem ihre herkömmlicherweise aus Stahl gefertigten Komponenten durch solche aus Leichtmetall oder Kunststoff ersetzt werden. Aus
DE 10 2010 019 999 A1 ist eine Kraftfahrzeugkarosserie bekannt, bei der eine eine Fahrgastzelle umgebende Tragstruktur aus Stahl mit Beplankungsteilen aus Aluminium verkleidet ist. Zu diesen Beplankungsteilen gehört unter anderem ein Außenwandteil, das sich an einer Seite des Fahrzeugs um vordere und hintere Türausschnitte herum erstreckt. Die Wärmeausdehnungskoeffizienten von Aluminium und Stahl unterscheiden sich erheblich, so dass die Längenzunahme eines solchen Außenwandteils, wenn die Karosserie, etwa beim Trocknen des Lacks, einer hohen Temperatur ausgesetzt ist, um mehrere Millimeter größer sein kann als die der darunterliegenden Tragstruktur aus Stahl. Es besteht daher eine erhebliche Gefahr, dass, wenn das Außenhautteil einer hohen Temperatur ausgesetzt ist, es sich stellenweise so stark verbiegt, dass dauerhaft sichtbare Spuren zurückbleiben.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Kraftfahrzeugkarosserie zu schaffen, bei der ohne Abstriche an der Formstabilität der Fahrgastzelle das Gewicht der Karosserie durch Verwendung von Leichtmetall verringert ist, gleichzeitig aber die Gefahr, dass eine thermisch induzierte Verbiegung des Leichtmetalls darauf sichtbare Spuren hinterlässt, minimiert ist.
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Die Aufgabe wird einer Ausgestaltung der Erfindung zufolge gelöst, indem bei einer Kraftfahrzeugkarosserie mit einer eine Fahrgastzelle umgebenden Tragstruktur aus Stahl und einer die Tragstruktur verkleidenden Seitenwand die Seitenwand einen vorderen und einen hinteren Kotflügel, von dem wenigstens einer als Leichtbauteil aus Leichtmetall gefertigt ist, und ein an beide Kotflügel angrenzendes Dachrahmenelement aus Stahl umfasst. Das Dachrahmenelement ist dadurch, dass es die beiden Kotflügel verbindet, in Fahrzeuglängsrichtung lang ausgedehnt und gleichzeitig schmal, und deswegen einerseits in dem Fall, dass sein thermischer Ausdehnungskoeffizient von dem des Stahls der Tragstruktur abweicht, besonders stark beansprucht, und andererseits aufgrund seiner geringen Querausdehnung auch besonders leicht verbiegbar. Indem das Dachrahmenelement aus Stahl gefertigt wird, ist es vor dem Auftreten von thermisch induzierten Spannungen und einer daraus resultierenden Verbiegung geschützt, andererseits ist gerade wegen der geringen Querausdehnung der Anteil des Dachrahmenelements am Gewicht der Karosserie gering, so dass die Frage, ob das Dachrahmenelement aus Stahl oder aus Leichtmetall besteht, für das Gesamtgewicht der Karosserie nur geringe Bedeutung hat. Dass der wenigstens eine Kotflügel aus Leichtmetall gefertigt ist, hat aufgrund von dessen großer Fläche einen größeren Einfluss auf das Karosseriegewicht, gleichzeitig wirkt sich bei diesem aufgrund seiner kompakten Gestalt eine von der Tragstruktur abweichende thermische Ausdehnung relativ wenig aus, so dass die Neigung des Kotflügels, sich unter thermischer Spannung dauerhaft zu verbiegen, gering ist.
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Wenn das Leichtbauteil aus Leichtmetall ein sichtbares und ein verdecktes Blech umfasst, ist vorzugsweise das verdeckte Blech allein an der Tragstruktur verankert ist. Thermische Spannungen, die aus der Verbindung des Leichtmetalls mit dem Stahl der Tragstruktur resultieren, bleiben so im Wesentlichen auf das verdeckte Blech beschränkt, und das sichtbare Blech ist vor einer möglicherweise auffälligen Verformung geschützt.
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Um eine unterschiedliche thermische Ausdehnung der Tragstruktur und des Kotflügels auszugleichen, sollten das Dachrahmenelement und der wenigstens eine Kotflügel durch eine Dehnungsfuge getrennt sein.
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Die Seitenwand kann ferner eine ebenfalls als Leichtbauteil, aus Leichtmetall oder Kunststoff, gefertigte B-Säulenverkleidung umfassen.
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Auch eine Schwellerverkleidung der Seitenwand kann als Leichtbauteil ausgeführt sein, wobei hier allerdings Kunststoff gegenüber Leichtmetall bevorzugt ist.
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Zur Befestigung von Teilen der Seitenwand kann die Tragstruktur einen am Rand einer Türöffnung langgestreckten Trägerflansch aufweisen, und wenigstens eines der Leichtbauteile kann einen Anlageflansch aufweisen, der durch ein auf Träger- und Anlageflansch aufgestecktes elastisches Nutprofil in Kontakt mit dem Trägerflansch der Tragstruktur gehalten ist. Ein solches Nutprofil kann einerseits zwar für einen festen Sitz des Leichtbauteils an der Trägerstruktur sorgen, gleichzeitig erlaubt es den Abbau von thermischen Spannungen, indem Träger- und Anlageflansch sich entlang ihrer sich berührenden Oberflächen gegeneinander verschieben können.
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Das Nutprofil kann einen Bügel mit zwei Schenkeln aufweisen, die eine den Trägerflansch und den Anlageflansch aufnehmende Nut beiderseits umgreifen. Um einen festen Sitz der Flansche aneinander zu gewährleisten, kann das Nutprofil ferner ein elastisch komprimiertes Element zwischen einem der Schenkel und dem Trägerflansch und/oder ein elastisch komprimiertes Element zwischen dem anderen Schenkel und dem Anlageflansch umfassen.
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Der Trägerflansch kann über seine Länge hinweg mit Anlageflanschen verschiedener Leichtbauteile in Kontakt sein; so können die Flansche einen sich rund um die Türöffnung erstreckenden Rahmen bilden.
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Einer bevorzugten Ausgestaltung zu Folge ist das oben erwähnte Nutprofil gleichzeitig als ein Türdichtprofil ausgebildet. Das Türdichtprofil erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Länge der sich berührenden Träger- und Anlageflansche rings um die Türöffnung.
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Eines der verschiedenen Leichtbauteile, mit denen der Trägerflansch in Kontakt ist, kann die B-Säulenverkleidung sein. Ein zweiter Anlageflansch der B-Säulenverkleidung ist dann vorzugsweise an einer zweiten Türöffnung durch ein zweites Nutprofil gehalten.
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Wenn das eine Leichtbauteil die Schwellerverkleidung ist, ist ein von der Türöffnung abgewandter zweiter Flansch der Schwellerverkleidung vorzugsweise an der Tragstruktur verklebt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
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1 eine Seitenwand der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugkarosserie;
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2 einen Schnitt durch die Seitenwand und die dahinterliegende Tragstruktur entlang der Ebene II-II aus 1;
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3 einen Schnitt entlang der Ebene III-III;
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4 einen Schnitt entlang der Ebene IV-IV; und
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5 einen Schnitt entlang der Ebene V-V aus 1.
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Die in 1 gezeigte Seitenwand 1 einer Kraftfahrzeugkarosserie umfasst eine Mehrzahl von Bauteilen, die untereinander nicht direkt, sondern lediglich über eine dahinterliegende, in 1 nicht sichtbare Tragstruktur verbunden sind, die in an sich bekannter Weise einen Rahmen rings um eine Fahrgastzelle bildet. Zu den Bauteilen der Seitenwand gehören ein Dachrahmenelement 2, das wie die dahinterliegende Tragstruktur aus Stahl gefertigt ist und sich einteilig durchgehend über die gesamte Länge der Fahrgastzelle, über eine vordere und eine hintere Türöffnung 3 bzw. 4 hinweg, erstreckt. In einem vorderen Bereich 5 bildet das Dachrahmenelement 2 eine Verkleidung des oberen, sich zwischen Front- und Seitenscheibe erstreckenden Teil einer A-Säule der Tragstruktur; ein mittlerer Bereich 6 bildet einen seitlichen Abschluss der Dachfläche, und ein hinterer Bereich 7 eine Verkleidung einer C-Säule.
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Ein hinterer Kotflügel 8 aus Leichtmetall-, insbesondere Aluminiumblech, ist von der Unterkante des hinteren Bereichs 7 durch eine Dehnungsfuge 9 getrennt. Das Dachrahmenelement 2 ist in 1 gegenüber der Stellung, die es an der fertigen Fahrzeugkarosserie einnimmt, leicht nach oben versetzt dargestellt, so dass die Dehnungsfuge 9 in der Figur breiter erscheint als an der fertigen Karosserie und ein am fertig montierten Fahrzeug von dem hinteren Bereich 7 verdeckter oberer Rand des Kotflügels 8 frei liegt. Der hintere Kotflügel 8 ist nach oben durch eine hintere Fensteröffnung 10 und die hintere Türöffnung 4 und nach unten durch einen Hinterradausschnitt 11 begrenzt.
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Zwischen dem Hinterradausschnitt 11 und der Türöffnung 4, entlang einer unteren Kante 12, grenzt der Kotflügel 8 an eine aus Kunststoff geformte Türschwellerverkleidung 13. Auf in etwa gleicher Höhe wie die Kante 12 verlaufen Kanten 14, 15, an denen jeweils die Türschwellerverkleidung 13 und eine B-Säulenverkleidung 16 bzw. der Türschweller 13 und eine Verkleidung 17 des unteren Teils der A-Säule aneinandergrenzen.
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Der obere Rand des Türschwellers 13, der an die vordere bzw. hintere Türöffnung 3, 4 angrenzt, ist jeweils durch einen vertikalen, in Fahrzeuglängsrichtung langgestreckten Flansch 18 bzw. 19, im Folgenden als Anlageflansch bezeichnet, gebildet. An den Anlageflansch 18 schließt bündig ein sich am vorderen Rand der B-Säulenverkleidung 16 aufwärts erstreckender Anlageflansch 20 an und dieser wiederum ist an seinem oberen Ende durch einen in 1 verborgenen Flansch des Dachrahmenelements 2 verlängert. Ein Anlageflansch 21 der Verkleidung 17, der wiederum sich bündig zwischen dem Anlageflansch 18 und dem Flansch des Dachrahmenelements 2 erstreckt, ist in der Figur zu einem kleinen Teil sichtbar.
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In entsprechender Weise wie die Anlageflansche 18, 20, 21 bilden der Anlageflansch 19, ein Anlageflansch 22 des hinteren Kotflügels 8, ein Anlageflansch 23 am hinteren Rand der B-Säulenverkleidung 16 und ein wiederum verdeckter Flansch des Dachrahmenelements 2 einen Rahmen um die hintere Türöffnung 4.
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Die Seitenwand umfasst ferner einen in 1 nicht dargestellten vorderen Kotflügel, der wie der hintere Kotflügel 8 aus Aluminiumblech gefertigt ist und sich in üblicher Weise vor den vorderen Enden des Dachrahmenelements 2 und der Türschwellerverkleidung 13 erstreckt und wenigstens von dem Dachrahmenelement 2 durch eine Dehnungsfuge beabstandet ist.
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2 zeigt einen Schnitt durch die B-Säulenverkleidung 16 und die von ihr verdeckte B-Säule 24 der Tragstruktur. Die B-Säule 24 ist aus zwei Wandblechen 25, 26 zusammengesetzt, die entlang ihrer bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung vorderen und hinteren Kanten verschweißt sind, um ein Hohlprofil mit nach vorn und nach hinten abstehenden Trägerflanschen 27 zu bilden. An den Trägerflanschen 27 liegen die Flansche 20 bzw. 23 der B-Säulenverkleidung 16 an. Sie sind an den Trägerflanschen 27 durch zwei Türdichtprofile 28 fixiert, die sich jeweils lückenlos rings um die Türöffnungen 3, 4 erstrecken.
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Die Türdichtprofile 28 umfassen jeweils ein durch eine eingelegte Metallschiene 29 versteiftes Nutprofil 30, von dessen zwei einander gegenüberliegenden Schenkeln 31 jeweils elastische Lippen 32 in die Nut eingreifen. Die Lippen 32 sind in 2 in ihrer entspannten Stellung gezeigt; wenn die Flansche 20, 27 bzw. 23, 27 in das Nutprofil 30 eingesteckt sind, werden sie von den elastisch ausgelenkten Lippen 32 gegeneinander gedrückt, so dass die B-Säulenverkleidung 16 an den Trägerflanschen 27 anliegend festhalten wird, die Flansche 20, 27 bzw. 23, 27 aber weiterhin aneinander entlang gleiten können, um eventuelle thermische Spannungen aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Kunststoffs der B-Säulenverkleidung 16 und des Stahls der B-Säule 24 abzubauen. An einer Außenseite des Nutprofils 30 geformte Hohlprofile 33 sind in an sich bekannter Weise vorgesehen, um entlang der in den Figuren nicht dargestellten, in die Türöffnungen 3 bzw. 4 eingreifenden Türen abzudichten.
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3 zeigt einen Schnitt entlang der in 1 mit III-III bezeichneten Ebenen durch die Türschwellerverkleidung 13 und einen dahinterliegenden Türschweller 34. Wie die B-Säule 24 ist auch der Türschweller 34 aus zwei Blechen 35, 36 zusammengefügt, die entlang von nach oben und nach unten abstehenden Flanschen miteinander verschweißt sind. Der obere dieser beiden Flansche fungiert als Trägerflansch 37, an dem der Flansch 18 bzw. 19 der Schwellerverkleidung 13 anliegt und durch das sich rings um die Türöffnungen 3, 4 erstreckende Türdichtprofil 28 gehalten ist. Ein unterer Flansch 38 der Schwellerverkleidung 13 ist entlang einer Unterseite des äußeren Wandblechs 35 verklebt. Die Klebung erstreckt sich kontinuierlich über die gesamte Länge des Flansches 38, so dass entlang dieser Klebung thermische Spannungen aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten des Wandblechs 35 und der Schwellerverkleidung 13 auftreten können; die im Vergleich zu einem Leichtmetallblech relativ große Elastizität des Kunststoffs ermöglicht es den der Schwellerverkleidung 13, sich entlang des Flansches 35 der Wärmeausdehnung des Wandblechs 36 anzupassen, ohne dabei aufzureißen oder Falten zu werfen.
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Die 4 und 5 zeigen zwei Schnitte entlang unterschiedlicher Ebenen IV-IV und V-V durch den hinteren Kotflügel 8 aus Leichtmetall und dahinterliegende Teile der Tragstruktur, hier einen Radkasten 39. Der Kotflügel 8 ist in ähnlicher Weise wie die B-Säule 24 und der Türschweller 34 aus einem äußeren Wandblech 40 und einem inneren Wandblech 41 aufgebaut, die entlang ihrer Ränder miteinander verbunden sind. An ihren der hinteren Türöffnung 4 zugewandten Rändern bilden die miteinander verschweißten Wandbleche 40, 41 wie in 4 gezeigt, den Anlageflansch 21, ein entsprechender Flansch 42 zieht sich, wie in 5 gezeigt, entlang einer an die hintere Fensteröffnung 10 angrenzenden Oberkante der Wandbleche 40, 41. An seinem an den Hinterradausschnitt 11 angrenzenden unteren Rand ist das äußere Wandblech 40 um die Kante des inneren Wandblechs 41 herum umgebördelt. Nur das innere Wandblech 41 ist an Flanschen 43, 44 des stählernen Radkastens 37 befestigt, so dass thermische Spannungen, die entlang dieser Flansche 43, 44 auftreten, auf das innere Wandblech 41 beschränkt bleiben und zu keiner sichtbaren Verbiegung des äußeren Wandblechs 40 führen können.
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Es versteht sich, dass die obige detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen zwar bestimmte exemplarische Ausgestaltungen der Erfindung darstellen, dass sie aber nur zur Veranschaulichung gedacht sind und nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend ausgelegt werden sollen. Diverse Abwandlungen der beschriebenen Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalenzbereich zu verlassen. Insbesondere gehen aus dieser Beschreibung und den Figuren auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Seitenwand
- 2
- Dachrahmenelement
- 3
- vordere Türöffnung
- 4
- hintere Türöffnung
- 5
- vorderer Bereich
- 6
- mittlerer Bereich
- 7
- hinterer Bereich
- 8
- hinterer Kotflügel
- 9
- Dehnungsfuge
- 10
- Fensteröffnung
- 11
- Hinterradausschnitt
- 12
- untere Kante
- 13
- Türschwellerverkleidung
- 14
- Kante
- 15
- Kante
- 16
- B-Säulenverkleidung
- 17
- Verkleidung
- 18
- Anlageflansch
- 19
- Anlageflansch
- 20
- Anlageflansch
- 21
- Anlageflansch
- 22
- Anlageflansch
- 23
- Anlageflansch
- 24
- B-Säule
- 25
- Wandblech
- 26
- Wandblech
- 27
- Trägerflansch
- 28
- Türdichtprofil
- 29
- Metallschiene
- 30
- Nutprofil
- 31
- Schenkel
- 32
- Lippe
- 33
- Hohlprofil
- 34
- Türschweller
- 35
- Wandblech
- 36
- Wandblech
- 37
- Trägerflansch
- 38
- Flansch
- 39
- Radkasten
- 40
- Wandblech
- 41
- Wandblech
- 42
- Flansch
- 43
- Flansch
- 44
- Flansch
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010019999 A1 [0002]