Karosseriestruktur für ein Fahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Karosseriestruktur für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zum Zusammenbau einer solchen Karosseriestruktur nach dem Anspruch 9.

Die B-Säule eines Kraftfahrzeugs erstreckt sich in vertikaler Richtung zwischen einer

Dachstruktur und einem seitlichen Schweller des Fahrzeugs. Die B-Säule wirkt einerseits eine Versteifung der Seitenstruktur der Fahrzeugkarosserie. Andererseits sind in der B-Säule Anbauteile montiert, etwa einer Gurtreaktor oder dergleichen. Zudem begrenzt die B-Säule einen vorderen Einstieg und gegebenenfalls einen hinteren Einstieg des Kraftfahrzeugs. Zur Erhöhung einer Seitenaufprallfestigkeit im Seitencrashfall ist im Hohlprofil der B-Säule ein Verstärkungsblechteil integriert, das einer unfallbedingten Deformation der B-Säule in den Fahrzeuginnenraum hinein entgegenwirkt.

Eine gattungsgemäße Karosseriesäule, insbesondere B-Säule, ist aus einem fahrzeuginneren Blechinnenteil und aus einem fahrzeugäußeren Blechaußenteil aufgebaut, wodurch ein

Hohlträger mit einem, in der Fahrzeughoch richtung verlaufenden sowie im Querschnitt geschlossenen Hohlprofil gebildet ist. An dem Hohlträger der Karosseriesäule sind

Funktionselemente eines Sicherheitsgurtsystems und/oder eine Säulenverkleidung montierbar.

In einer herkömmlichen Montage-Abfolge wird das fahrzeuginnere Blechinnenteil über Laser und/oder Punktschweißung an Fügeflansche der bereits in der Fahrzeugkarosserie verbauten fahrzeugäußeren Blechaußenteiles verschweißt. Die zusammengebaute Fahrzeugkarosserie wird einem Lackier-Prozessschritt zugeführt. Nach dem Lackier-Prozessschritt wird die

Fahrzeugkarosserie einer Montagelinie zugeführt, die in einer Fertigungsrichtung hintereinander angeordnete, voneinander unabhängige Arbeitsstationen aufweist, in denen jeweils

Komponenten des Sicherheitsgurtsystems, etwa der Gurtreaktor, die Gurtumlenkung, die Gurthöhenverstellung, Gurtendbeschläge und dergleichen, sowie die Säulenverkleidung montiert werden. Die Montage der Gurt-Komponenten erfolgt im Handeinbau. Hierzu befindet sich der Werker in ergonomisch ungünstiger Körperstellung im Fahrzeug-Innenraum der Fahrzeugkarosserie. Von daher ist die Montage für den Werker mit erhöhtem Arbeitsaufwand verbunden sowie ergonomisch ungünstig. Aus der WO 01/70557 A1 ist ein Strukturelement zur Montage an einer Fahrzeugstruktur bekannt, bei der die B-Säule ein lasttragendes Trägerelement aufweist, an dem

Verkleidungsteile sowie Funktionselemente eines Sicherheitsgurtsystems montierbar sind. Aus der EP 1 265 777 B1 ist ein Strukturelement zur Montage an einer Fahrzeugstruktur bekannt. Aus der EP 1 316 484 A1 und aus der EP 0 730 536 B1 sind weitere Karosseriestrukturen für ein Fahrzeug bekannt. Aus der DE 10 2007 045 143 A1 ist eine Bearbeitungs- oder

Fertigungsanlage bekannt. Aus der DE 101 60 885 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugkarosserie bekannt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Karosseriestruktur für ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Karosseriestruktur bereitzustellen, die im Vergleich zum Stand der Technik mit reduzierter Fertigungszeit erfolgt sowie für die Werker im fahrzeugbauenden Werk ergonomisch günstiger ist.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 oder 9 gelöst. Bevorzugte

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 erfolgt die Montage der Komponenten des Sicherheitsgurtsystems sowie der Säulenverkleidung nicht mehr bei bereits fertig zusammengebauter Karosseriestruktur. Vielmehr wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ein Modulträger bereitgestellt, der als eine, von der Fahrzeugkarosserie separate Vormontageeinheit dient, an der die Komponenten des Sicherheitsgurtsystems und/oder die Säulenverkleidung bereits vormontierbar sind. Der Modulträger mit den bereits daran vormontierten Komponenten und/oder der Säulenverkleidung wird in einem Zusammenbau- Prozessschritt an säulenseitige Anbindungsstellen an das Blechinnenteil des Hohlträgers angefügt.

Nachfolgend wird eine Prozesskette zum Zusammenbau der Karosseriestruktur beschrieben: Demnach erfolgt prozesstechnisch vor dem obigen Zusammenbau-Prozessschritt ein Lackier- Prozessschritt, bei dem die Fahrzeugkarosserie mit noch nicht daran montiertem Modulträger lackiert wird. Davon unabhängig wird der Modulträger in einem Vormontage-Prozessschritt mit den Komponenten des Sicherheitsgurtsystems und/oder mit der Säulenverkleidung bestückt. Der Modulträger mit den daran vormontierten Komponenten bzw. der Säulenverkleidung bildet eine Vormontageeinheit, die im Zusammenbau-Prozessschritt an das karosserieseitige Blechinnenteil der Karosseriesäule gefügt wird. Um bei dem Fügevorgang eine Beschädigung der Lackschicht des Blechinnenteils zu vermeiden, ist es bevorzugt, wenn der Fügevorgang nicht durch eine Schweißverbindung erfolgt, sondern vielmehr durch eine Form Schlußverbindung, und zwar insbesondere eine Schraubverbindung, bei der der Modulträger an das karosserieseitige Blechinnenteil verschraubt wird.

Der Modulträger kann in einer Ausführungsform als ein flächiges Blechteil ausgeführt sein. Alternativ dazu kann der Modulträger in beliebiger anderer Form ausgeführt sein. Beispielhaft kann der Modulträger als ein Hohlträger ausgeführt sein, etwa als ein Vierkant-Rohr oder dergleichen.

Die Bauteil-Geometrie des Blechaußenteils kann wie folgt ausgeführt sein: So kann das Blechaußenteil einen, in der Fahrzeugquerrichtung fahrzeugäußeren Profilboden aufweisen, der an (sich in der Fahrzeughochrichtung erstreckenden) Profilkanten nach fahrzeuginnen in eine vordere Profilflanke und in eine hintere Profilflanke übergeht. Von diesen beiden Profilflanken können jeweils nach fahrzeugvorne und/oder nach fahrzeughinten Fügeflansche abragen. Das Blechinnenteil kann einen fahrzeuginneren Profilboden aufweisen, der das Hohl profil des Blechaußenteils überdeckt und in der Fahrzeuglängsrichtung nach vorne und nach

fahrzeughinten ebenfalls mit Fügeflanschen verlängert ist, die unter Bildung einer

Flanschverbindung an den Blechinnenteil-Fügeflanschen angebunden ist.

Bevorzugt ist der Modulträger über eine erste Schraubverbindung (insbesondere

Doppelverschraubung) am oberen Kopfabschnitt des Blechinnenteils angebunden und über eine zweite Schraubverbindung (insbesondere Doppelverschraubung) am unteren Fußabschnitt des Blechinnenteils angebunden. Zur Realisierung einer solchen Schraubverbindung der Modulträger und des Blechinnenteil mit ihren Schraublöchern in der Fahrzeugquerrichtung in Flucht Übereinanderliegen. Durch die Schraublöcher ist ein Schraubbolzen geführt, dessen Schraubachse bevorzugt in der Fahrzeugquerrichtung ausgerichtet ist. Der Schraubbolzen kann mit einer am Blechinnenteil befestigten Schweißmutter verschraubt sein, sodass der

Modulträger und das Blechinnenteil zwischen einem Bolzenkopf des Schraubbolzens und der Schweißmutter verspannbar sind.

Im Hinblick auf eine Montagevereinfachung können der Modulträger und das Blechinnenteil eine Positionierhilfe aufweisen. Mittels der Positionierhilfe kann während des Montagevorgangs der Modulträger zunächst in einer Schraubposition am Blechinnenteil lagerichtig vorpositioniert werden. Anschließend erfolgt ein Schraubprozess, bei dem der lagerichtig vorpositionierte Modulträger mit dem Blechinnenteil verschraubt wird.

In einer konstruktiv einfachen Realisierung kann die Positionierhilfe zumindest eine

schlüssellochartige Positionieröffnung im Blechinnenteil aufweisen. Diese kann aus einem querschnittsgroßen Einsteckbereich und einem daran nach fahrzeugunten anschließenden querschnittskleinen Bereich bestehen. Zudem kann die Positionierhilfe einen mit der schlüssellochartigen Blechinnenteil-Positionieröffnung zusammenwirkenden Positionierbolzen aufweisen. Der Positionierbolzen kann von einer Modulträger-Basisfläche abragen und einen ausgeweiteten Bolzenkopf aufweisen. Dieser kann um einen lichten Ringspalt, der größer als die Blechdicke des Blechinnenteils ist, von der Modulträger-Basisfläche beabstandet sein. Zur Vorpositionierung wird zunächst der Modulträger mit seinem Positionierbolzen in den

Einsteckbereich der Positionieröffnung des Blechinnenteils eingesteckt und anschließend der Modulträger unter Schwerkraftwirkung nach fahrzeugunten verlagert (das heißt in das

Blechinnenteil eingehängt), und zwar so lange, bis der Positionierbolzen auf einer Bodenkante der Blechinnenteil-Positionieröffnung aufliegt und ein Öffnungsrandbereich der

Positionieröffnung formschlüssig in den modulträgerseitigen Ringspalt einragt. In diesem Fall ist der Modulträger in seiner lagerichtigen Schraubposition vorpositioniert, sodass im

nachfolgenden Schraub-Prozessschritt der Modulträger am Blechinnenteil festspannbar ist.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 In einer Seitenansicht mit teilweisem Aufriss ein zweispuriges Fahrzeug;

Fig. 2 eine vergrößerte Seitenschnittansicht auf eine B-Säule mit einer Blickrichtung ausgehend vom Fahrzeuginnenraum;

Fig. 3 eine Vormontageeinheit bestehend aus einem Modulträger mit daran

vormontiertem Sicherheitsgurtsystem;

Fig. 4 einen Hohlträger mit davon noch demontierter Vormontageeinheit;

Fig. 5 und 6 jeweils Schnittdarstellungen durch die B-Säule; Fig. 7 bis 9 jeweils Darstellungen, anhand derer eine Montagefolge zur Montage der B- Säule veranschaulicht ist;

Fig. 10 und 11 jeweils Ansichten einer Positionierhilfe zur Vorpositionierung des Modulträgers am Blechinnenteil der B-Säule

In der Fig. 1 ist ein Kraftfahrzeug gezeigt, bei dem in der Fahrzeuglängsrichtung x im mittleren Fahrzeugbereich in einem teilweisen Aufriss eine Seitenwandbaugruppe einer

Fahrzeugkarosserie hervorgehoben ist. Die Fahrzeugkarosserie weist einen seitlichen

Schweller 1 auf. Eine B-Säule 3 der Seitenwandbaugruppe ist in der Fahrzeuglängsrichtung x hinter einer A-Säule 5 angeordnet und verbindet in der Fahrzeughochrichtung z den Schweller 1 mit einer Dachstruktur 7 der Fahrzeugkarosserie. Die B-Säule 3 dient einerseits der

Versteifung der Fahrzeugkarosserie und andererseits zur Aufnahme von Anbauteilen, etwa einem Gurtaufroller oder dergleichen.

In der Fig. 2 sind an einem gestrichelt dargestellten Hohlträger 12 der B-Säule 3 eine

Säulenverkleidung 17 sowie ein Sicherheitsgurtsystem 19 montiert. Das Sicherheitsgurtsystem 19 weist in der Fig. 2 einen bodenseitigen Gurt-Endbeschlag 21 , einen Gurtaufroller 20, einen nicht gezeigten Gurtumlenker und einen höhenverstellbaren Umlenkbeschlag 23 für einen Sicherheitsgurt 25 auf.

Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die obigen Funktionselemente 20, 21 , 23 des Sicherheitsgurtsystems 19 nicht direkt am Hohlträger 12 montiert sind, sondern an einen Modulträger 12. Wie später noch beschrieben wird, ist der Modulträger 12 im Fertigungsprozess Bestandteil einer, von der Fahrzeugkarosserie separaten Vormontageeinheit VM (Figur 3), an der die Funktionselemente 20, 21 , 23 des Sicherheitsgurtsystems 19 und eine

Säulenverkleidung 17 vormontierbar sind. Die Vormontageeinheit VM wird mit bereits daran vormontierten Funktionselementen 20, 21 , 23 und Säulenverkleidung 17 in einen

Zusammenbau-Prozessschritt ZSB (Figur 9) an einer säulenseitigen oberen

Schraubverbindung S1 (Figur 5) an den Kopfbereich des Blechinnenteils 9 verschraubt und an einer unteren Schraubverbindung S2 (Figur 6) an den Fußbereich des Blechinnenteils 9 der B- Säule 3 verschraubt.

Nachfolgend ist anhand der Figuren 2 bis 6 ist der Aufbau der B-Säule 3 beschrieben.

Demzufolge weist die B-Säule 3 den bereits erwähnten Hohlträger 12 auf. Dieser ist aus einem fahrzeuginneren Blechinnenteil 9 und einem fahrzeugäußeres Blechaußenteil 11 aufgebaut.

Der vom Blechinnenteil 9 und vom Blechaußenteil 11 gebildete Hohlträger 12 begrenzt ein, in der Fahrzeughochrichtung z verlaufendes sowie im Querschnitt geschlossenes Hohlprofil 13. Innerhalb des Hohlprofils 13 erstreckt sich ein Verstärkungsblechteil 15 in der

Fahrzeughochrichtung z. In dem Blechinnenteil 9 sind gemäß der Figur 3 Montageöffnungen 6,

8 ausgebildet, in denen jeweils der Gurtretraktor 20 und der nicht gezeigte Gurtumlenker positionierbar sind.

Wie aus der Fig. 5 oder 6 weiter hervorgeht, ist das Blechaußenteil 1 1 der B-Säule 3 mit einem, in der Fahrzeugquerrichtung y fahrzeugäußeren Profilboden 27 ausgebildet, der an Profilkanten 29 nach fahrzeuginnen jeweils in eine vordere Profilflanke 31 und in eine hintere Profilflanke 33 übergeht. Von den beiden Profilflanken 31 , 33 ragen jeweils nach fahrzeugvorne und nach fahrzeughinten Fügeflansche 35 ab. Das Blechinnenteil 9 weist einen fahrzeuginneren

Profilboden 39 auf, der das Hohl profil 13 überdeckt und der in der Fahrzeuglängsrichtung x nach vorne und fahrzeughinten jeweils mit Fügeflanschen 41 verlängert ist. Die Blechinnenteil- Fügeflansche 41 und die Blechaußenteil-Fügeflansche 35 sind unter Bildung einer

Flanschverbindung 36 (Figuren 5 und 6) miteinander verschweißt.

Zur Realisierung der Schraubverbindungen S1 , S2 sind in der Fig. 5 oder 6 der Modulträger 14 und das Blechinnenteil 9 mit ihren Schraublöchern 43 (Figuren 7 und 8) in der

Fahrzeugquerrichtung y in Flucht übereinander angeordnet. Durch die Schraublöcher 43 ist in der Fig. 5 oder 6 jeweils ein Schraubbolzen 45 geführt, dessen Schraubachse in der

Fahrzeugquerrichtung ausgerichtet ist. Der Schraubbolzen 45 ist jeweils mit einer am

Blechinnenteil befestigten Schweißmutter 47 verschraubt, und zwar so, dass der Modulträger 14 und das Blechinnenteil 9 zwischen einem Bolzenkopf des Schraubbolzens 45 und der Schweißmutter 47 verspannt sind.

In der Fig. 6 ist der fahrzeuginnere Profilboden 39 des Blechinnenteils 9 um einen Querversatz Ay von der Flanschverbindung 36 des Hohlträgers 12 nach fahrzeuginnen versetzt. Auf diese Weise wird ein vergrößerter Bauraum innerhalb des Hohlprofils 13 bereitgestellt, um darin teilweise den Gurtretraktor 20 zu positionieren.

Nachfolgend wird anhand der Fig. 7 bis 9 eine Prozesskette zum Zusammenbau der in der Fig.

2 gezeigten Karosseriestruktur beschrieben: Demzufolge wird in der Fig. 9 zunächst die Fahrzeugkarosserie 50 mit noch nicht montiertem Modulträger 14 bereitgestellt. Die

Fahrzeugkarosserie 50 wird in einem Lackier-Prozessschritt L lackiert. Davon separat erfolgt ein Vormontage-Prozessschritt V. Im Vormontage-Prozessschritt V wird der Modulträger 14 mit den Funktionselementen 20, 21 , 23 des Sicherheitsgurtsystems 19 mitsamt Säulenverkleidung 17 bestückt, und zwar unter Bildung der in der Fig. 3 gezeigten Vormontageeinheit VM. Die Vormontageeinheit VM wird im Zusammenbau-Prozessschritt ZSB an das Blechinnenteil 9 der B-Säule 3 gefügt, wie es in der Fig. 8 angedeutet ist, und dort verschraubt.

Wie aus der Fig. 10 und 1 1 hervorgeht, weist der Modulträger 14 und das Blechinnenteil 9 eine Positionierhilfe P auf. Mittels der Positionierhilfe P kann während des Zusammenbaus der Modulträger 14 in einer Schraubposition SP (Figur 1 1 ) am Blechinnenteil 9 lagerichtig vorpositioniert werden. In der, in der Fig. 1 1 gezeigten Schraubposition SP kann der

Modulträger 14 über die obere Schraubverbindung S1 und über die untere Schraubverbindung S2 am Blechinnenteil 9 verschraubt werden.

Gemäß den Fig. 10 und 11 ist die Positionierhilfe P durch jeweils eine schlüssellochartige Positionieröffnung 49 im Blechinnenteil 9 realisiert. Die schlüssellochartige Positionieröffnung 49 weist einen querschnittsgroßen Einsteckbereich 51 und einen daran nach fahrzeugunten anschließenden querschnittskleinen Bereich 53 auf. Zudem weist die Positionierhilfe P einen mit der Blechinnenteil-Positionieröffnung zusammenwirkenden Positionierbolzen 55 auf, der von einer Basisfläche des Modulträgers abragt und einen aufgeweiteten Bolzenkopf 57 aufweist. Dieser ist um einen lichten Ringspalt r von der Montagefläche des Modulträgers 14

beabstandet.

Bei einer Vorpositionierung wird der Modulträger 14 mit seinem Positionierbolzen 55 zunächst in den Einsteckbereich 51 der Positionieröffnung 49 des Blechinnenteils 9 eingesteckt.

Anschließend wird der Modulträger 14 unter Schwerkraftwirkung nach fahrzeugunten verlagert, bis der Positionierbolzen 55 auf einem Lochboden 59 (Fig. 10) der Positionieröffnung 49 aufliegt und ein Öffnungsrandbereich der Positionieröffnung 49 formschlüssig in den

modulträgerseitigen Ringspalt r einragt. Bezugszeichenliste Schweller

B-Säule

A-Säule

Montageöffnung für Gurtumlenker

Dachstruktur

Montageöffnung für Gurtretraktor

Blechinnenteil

Blechaußenteil

Hohlprofil

Montageträger

Verstärkungsblechteil

Säulenverkleidung

Sicherheitsgurtsystem

Gurtrektraktor

Endbeschlag

höhenverstellbarer Umlenkbeschlag

Sicherheitsgurt

Profilboden

Profilkanten

vordere Profilflanke

hintere Profilflanke

Fügeflansche

Flanschverbindung

Profilboden des Blechinnenteils

Fügeflansch

Schraublöcher

Schraubbolzen

Schweißmutter

Positionieröffnung

querschnittsgroßer Einsteckbereich

querschnittskleiner Bereich

Positionierbolzen

Positionierkopf

Bodenkante Ay Querversatz

r Ringspalt

S1 , S2 Schraubverbindungen

C Clipsverbindungen

L Lackier-Prozessschritt

ZSB Zusammenbau-Prozessschritt

V Vormontage-Prozessschritt

FR Fahrtrichtung

VM Vormontageeinheit

P Positionierhilfe

SP Schraubposition