Die Erfindung betrifft Verfahren zum Herstellen eines Karosserieelements, aufweisend Schritte des Bereitstellens eines hohlprofilförmigen Grundkörpers; des Anordnen eines Anbauelements an dem Grundkörper; und des Stauchens des Grundkörpers, um das Anbauelement an dem Grundkörper zu fixieren. Ferner betrifft die Erfindung ein derart hergestelltes Karosserieelement sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen.

Im Automobilbereich steht zunehmend eine Verringerung eines Fahrzeuggewichts zur Reduzierung von Kraftstoffverbrauch im Vordergrund. Daher werden Personenkraftwagen meist mit selbsttragender Karosserie hergestellt. Die Vorteile der selbsttragenden Karosserie sind das geringere Gewicht durch Wegfall des Rahmens, eine höhere Aufprallsicherheit und bessere Raumausnutzung. Hierbei muss die Karosserie alle Kräfte und Momente aufnehmen, woraus sich hohe sicherheitstechnische Anforderungen ergeben.

Zudem kommen neben Stahl verstärkt Werkstoffe wie Aluminium, Magnesium oder Kunststoffe in Mischbauweise zum Einsatz, um weitere Gewichtseinsparungen zu erzielen. Denn durch die Verwendung von leichten Materialien und intelligenten Leichtbau-Konzepten kann das Gesamtgewicht eines Kraftahrzeugs weiter reduziert und dadurch Kraftstoff und Emissionen eingespart werden, wodurch die Belastung der Umwelt sinkt.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Karosserieelements zu verbessern. Insbesondere soll ein solches Verfahren dahingehend verbessert werden, eine Flexibilität in der Auslegung von Karosserieelementen zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Karosserieelements mit den Merkmalen von Anspruch 1. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen eines Karosserieelements angegeben, aufweisend Schritte des Bereitstellens eines hohlprofilförmigen Grundkörpers; des Anordnens eines Anbauelements an dem Grundkörper; des Anordnens eines Gegenelements in dem Grundkörper; und des Stauchens des Grundkörpers, um das Anbauelement an dem Grundkörper zu fixieren.

Durch das Stauchen wird eine, insbesondere definierte, plastische Deformierung des Grundkörpers bewirkt. Diese Deformierung wird durch das Gegenelement, welches innerhalb des hohlen Grundkörpers angeordnet ist, blockiert, sodass der Grundkörper gezwungen ist, nach außen zu kollabieren. Hierdurch kann eine Querschnittsveränderung des Grundkörpers bewirkt werden, wodurch sich eine, insbesondere feste, Klemmverbindung zwischen Grundkörper und Anbauelement ergeben kann. Grundkörper und Anbauelement werden mittels der erwirkten Deformierung miteinander fixiert.

Ein Karosserieelement kann eine, insbesondere tragende, Komponente einer Karosserie, also eines Aufbaus eines Kraftfahrzeugs, auf einem tragenden Fahrgestell oder einer selbsttragenden Karosserie sein, die zugleich das Grundgerüst des Fahrzeugs ist.

Ein hohlprofilförmiger Grundkörper weist eine einen Innenraum umschießende Wandung auf und ist insbesondere ein Hohlprofil. Hierbei weist der Grundkörper eine vorbestimmte Länge, einen inneren Querschnitt und einen äußeren Querschnitt sowie eine Wandstärke auf. Dabei kann der Grundkörper Stahl oder Aluminium aufweisen oder aus Stahl oder Aluminium ausgebildet sein.

Der Grundkörper kann, insbesondere entlang seiner Längserstreckung, wenigstens eine Biegung, einen Versatz, einen Winkel oder einen Radius aufweisen und kann einstückig oder aus wenigstens zwei Teilelementen zusammengesetzt ausgebildet sein. Um unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden, kann der Grundkörper über seine Längserstreckung in Größe und/oder Form unterschiedliche Querschnitte und/oder Wandstärken aufweisen. Insbesondere ist der Grundkörper an jeder Position derart ausgebildet, dass er Steifigkeitsanforderungen erfüllt und gleichzeitig gewichtsoptimiert ausgebildet ist.

Ein Anbauelement ist insbesondere ein Bauteil oder eine Komponente einer Baugruppe, welche an dem Grundkörper anordenbar bzw. befestigbar ist. Beispielsweise kann ein Anbauelement ein Halterungselement für weitere Fahrzeugkomponenten, wie Interieur- und Bedienelemente, oder ein Verbindungselement zweier Grundkörper sein. Das Anbauelement wird an einem äußeren Umfang des Grundkörpers, insbesondere an einer vorbestimmten Position, angeordnet. Hierzu kann das Anbauelement einen Anbauabschnitt aufweisen, der ausgebildet ist, den Grundkörper in Querschnittsrichtung wenigstens teilweise zu umgreifen. Das Anbauelement kann Stahl, Aluminium oder, insbesondere faserverstärkten, Kunststoff aufweisen oder aus Stahl, Aluminium oder, insbesondere faserverstärktem, Kunststoff ausgebildet sein.

Ein Gegenelement ist insbesondere ein Körper, der in dem Grundelement angeordnet wird, um ein Gegenlager für den Grundkörper beim Stauchen zu bilden und ein Kollabieren des Grundkörpers in Richtung des Gegenelements, also nach innen, zu behindern bzw. zu vermeiden. Dabei kann ein äußerer Querschnitt des Gegenelements mit dem inneren Querschnitt des Grundkörpers derart korrespondieren, dass das Gegenelement, insbesondere umlaufend an diesen angrenzend, in dem Grundkörper anordenbar bzw. platzierbar zu sein. Das Gegenelement kann eine vorbestimmte Steifigkeit aufweisen, um einen Deformieren bzw. Knicken des Grundkörpers in Richtung des Gegenelements zu blockieren bzw. zu vermeiden. Hierbei kann das Gegenelement elastisch verformbar ausgebildet sein, um einer Verformung des Grundkörpers während der durch das Stauchen aufgebrachten Belastung zu folgen und anschließend wieder in seine ursprüngliche Form bzw. Geometrie zu gelangen.

Beim Stauchen kann der Grundkörper einer, insbesondere vorbestimmten, Druckbelastung bzw. Druckkraft, insbesondere im Wesentlichen in seiner Längsrichtung, ausgesetzt werden, wodurch der Grundkörper eine Längenänderung bzw. Verkürzung seiner Länge erfährt. Das Stauchen kann insbesondere ein einseitiges Stauchen sein und mittels einer geeigneten Vorrichtung durchgeführt werden. Hierbei kann der Grundkörper eine, insbesondere vorbestimmte, Querschnittsänderung erfahren, wobei diese Querschnittsänderung erfindungsgemäß eine Querschnittsvergrößerung ist, da eine Verformung nach innen mittels des Gegenelements entgegengewirkt wird. Somit kann sich die Wandung des Grundkörpers nach außen deformieren und insbesondere knicken. Diese Deformierung ist nach innen durch das Gegenelement blockiert und nach außen durch das an dem Grundkörper angeordnete Anbauelement blockiert, wodurch die Wandung des Grundköpers in einem bzw. zwei Bereich(en) angrenzend an das Anbauelement angeordnet ist, eine Verformung erfahren kann, um dieses zu verklemmen.

Durch das vorgeschlagene Herstellungsverfahren können Gefügeveränderungen und/oder Bauteilverzug, die bei Verbindungsverfahren wie Schweißen oder anderen thermischen Fügeverfahren auftreten können vermieden bzw. verhindert werden. Zudem können Grundkörper und Anbauelemente verschiedener Materialen miteinander zu einem Karosserieelement verbunden werden, wodurch Gewichtseinsparungen durch den Einsatz von leichten Kunststoffanbauelementen ermöglicht werden. Durch die Gewichtreduktion eines Kraftfahrzeugs mit einem oder mehreren hierin beschriebenen Karosserieelementen kann ein Kraftstoffverbrauch beim Betrieb verringert werden.

Bei einer Ausführungsform wird das Gegenelement im Bereich des Anbauelement angeordnet. Dabei ist das Gegenelement insbesondere derart ausgebildet, dass es in dem Grundkörper anordenbar bzw. in den durch den Grundkörper gebildeten Hohlraum einführbar ist. Das Gegenelement wird insbesondere in Bezug auf die Wandung des Grundkörper gegenüberliegend zu dem Anbauelement angeordnet, derart, dass das Anbauelement den Grundkörper und das darin angeordnete Gegenelement umgreift. Hierbei ist das Gegenelement insbesondere derart ausgebildet, dass es in Bezug auf eine Längserstreckung des Anbauelements entlang des Grundkörpers, über diesen, insbesondere beidseitig über diesen hinausragt. Somit kann das Gegenelement in beiden, an das Anbauelement angrenzenden Bereichen des Grundkörpers als Gegenlager fungieren, um eine, insbesondere vorbestimmte, Deformation des Grundkörpers in diesen Bereichen zu unterstützen.

Bei einer Ausführungsform kommt das Anbauelement mittels, insbesondere zweier, sich beim Stauchen bildenden radialen bzw. umfangsseitig umlaufenden Querschnittsvergrößerungen des Grundkörpers, insbesondere fest, mit dem Grundkörper in Eingriff. In anderen Worten wird das Anbauelement von einer ersten durch das Stauchen gebildeten, insbesondere axial, an das Anbauelement angrenzenden Verformung bzw. Querschnittsvergrößerung und einer zweiten, der ersten Verformung gegenüberliegenden, insbesondere axial, an das Anbauelement angrenzenden Verformung bzw. Querschnittsvergrößerung, insbesondere zwischen diesen, fixiert.

Diese Fixierung kann derart ausgebildet sein, dass eine Halterung in axialer Richtung des Grundkörpers wirksam ist und/oder in einer Umfangsrichtung des Grundkörpers wirksam ist. Hierdurch kann eine feste Verbindung zwischen dem Anbauelement und dem Grundkörper bereitgestellt werden, die auf einen Temperatureintrag, wie er beispielsweise bei einem Schweißen entsteht, verzichten kann. Hierdurch können thermisch bedingte Gefügeveränderungen und Verzüge der Komponenten vermieden werden.

Bei einer Ausführungsform wird der Grundkörper axial zu einer Längsachse des Grundkörpers gestaucht. Durch ein axiales Stauchen kann die aufzubringende Druckkraft gleichmäßig über den Querschnitt des Grundkörpers eingebracht werden, um eine möglichst umlaufend gleichmäßige Deformation und damit Querschnittsvergrößerung zu bewirken. Hierdurch kann eine Deformation umlaufend gleichmäßig ausgebildet werden, wodurch eine umlaufend stabile Fixierung des Anbauelements an dem Grundkörper bewirkt werden kann. Bei einer Ausführungsform umschließt das Anbauelement den Grundkörper, insbesondere umlaufend. Insbesondere weist das Anbauelement hierzu einen hohlzylinderförmigen Anbauabschnitt auf, der eingerichtet ist, an bzw. um den Grundkörper angeordnet zu werden. Beispielsweise kann dieser Anbauabschnitt ausgebildet sein, den Grundkörper anliegend zu umgreifen, sodass eine Verbindung zwischen Abbauelement und Grundkörper umlaufend ermöglicht ist. Dadurch, dass das Anbauelement den gesamten äußeren Umfang des Grundkörpers umgreift, ist eine stabile Fixierung mittels der Stauchbedingten Verformung(en) des Anbauelements an dem Grundkörper ermöglicht. Bei anderen Ausführungsformen kann es zweckmäßig sein, dass das Anbauelement den Grundkörper teilweise umgreift, beispielsweise falls eine Grundkörpergeometrie ein Aufschieben des Anbauelements in Längsrichtung nicht erlaubt und das Anbauelement daher seitlich bzw. in Querrichtung auf den Grundkörper aufgeschoben werden muss und hierzu, insbesondere an einem Anbauabschnitt, eine Öffnung aufweist.

Bei einer Ausführungsform ist der Grundkörper ein Rohr. Das Rohr kann dabei ein rotationssymmetrisches Rohr sein und weist einen Innendurchmesser, einen Außendurchmesser und ein Wandstärke auf. Dabei kann das Rohr über seine Längserstreckung unterschiedliche Innen- und/oder Außendurchmesser aufweisen. Bei einem Rohr ist eine gleichmäßige Verformung entlang des Umfangs des Grundkörpers begünstigt, wodurch eine gleichmäßige Ausformung von Querschnittsvergrößerungen ermöglicht und somit eine gleichmäßige Verklemmung zwischen Grundkörper und Anbauelement erzielt werden kann.

Bei einer Ausführungsform weist das Gegenelement eine vorbestimmte Steifigkeit und/oder eine vorbestimmte Formbarkeit, Härte, Elastizität bzw. Bruchfestigkeit auf. Insbesondere weist das Gegenelement hierbei eine elastische Verformbarkeit auf, um ein Entfernen des Gegenelements aus dem Grundkörper nach der mittels des Stauchvorgangs erzeugten Umformung zu ermöglichen. Hierbei kann das Gegenelement ein Elastomer, insbesondere Kautschuk, aufweisen bzw. aus diesem ausgebildet sein, um nach Beendigung einer Formänderung durch Druck und/oder Dehnung, wieder seine ursprüngliche Form annehmen zu können. Eine Entformung und/oder Entfernung des Gegenelements kann hierdurch begünstigt werden.

Bei einer Ausführungsform weist das Verfahren einen zusätzlichen Schritt des Entfernens des Gegenelements auf. Hierbei kann das Gegenelement mittels einer Rückholeinrichtung, beispielsweise mittels eines, insbesondere an dem Gegenelement befestigten, Seils oder eines Stabs, aus dem Grundkörper ausgeführt werden. Hierdurch kann das Gegenelement zu einen wiederverwendet werden und zum anderen bleiben die ursprünglichen Material- und/oder Gewichtseigenschaften des Grundkörpers wenigstens im Wesentlichen unbeeinflusst.

Gemäß eines weiteren Aspekts wird ein Karosserieelement vorgeschlagen, welches mittels eines hierin beschriebenen Verfahrens hergestellt ist. Es ist durch das hierin beschriebene Verfahren ermöglicht, ein Karosserieelement aus einer Kombination unterschiedlicher Werkstoffe zur Verfügung zu stellen. Ein solches Karosserieelement kann beispielsweise einen metallischen Grundkörper und wenigstens ein Anbauelement aus einem Kunststoff bzw. Verbundmaterial aufweisen.

Ferner ist ermöglicht, Anbauelemente unterschiedlicher Materialien und/oder Eigenschaften an dem Grundkörper zu fixieren bzw. zu befestigen. Somit ist es möglich, das Karosserieelement flexibel an unterschiedliche Anforderungen anzupassen. Zudem können Verbindungen, welche durch das hierin beschriebene Verfahren erzeugt wurden, wieder gelöst werden, was sich positive auf eine Wieder- bzw. Weiterverwertung der Einzelkomponenten bzw. derer Werkstoffe auswirken kann.

Bei einer Ausführungsform ist das Karosserieelement ein Tragrohr, insbesondere ein Tragrohr für eine Instrumententafel, eines Kraftfahrzeugs. Ein Tragrohr kann ein Querträger für die Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs sein, der beispielsweise zwischen den beiden A- Säulen im Bereich unterhalb einer Windschutzscheibe angeordnet sein kann. Dieses Tragrohr bzw. dessen Anbauelement(e) kann/können zur Befestigung der Instrumententafel eingerichtet sein. Hierzu kann das oder die Anbauelemente als Halterung(en) ausgebildet sein, an denen die Instrumententafel sowie ggf. weitere Funktionsteile, wie z. B. eine Mittelkonsole und/oder eine Lenkeinrichtung, befestigt werden können.

Derartige Tragrohre weisen oftmals einen über die Länge des Tragrohrs ungleichmäßigen Profilquerschnitt auf und sind aus wenigstens zwei in Tragrohrlängsrich- tung gesehen hintereinander angeordneten Abschnitten aufgebaut, um eine optimale Anpassung des Tragrohrs im Rahmen der Festigkeits- und Gewichtsoptimierung im fahrerseitigen und im beifahrerseitigen Bereich zu erreichen.

Gemäß eines weiteren Aspekts wird ein Kraftfahrzeug, aufweisend wenigstens ein hierin beschriebenes Karosserieelement, vorgeschlagen. Ein derart ausgebildetes Kraftfahrzeug kann die oben erwähnten Vorteile kombinieren bzw. zur Nutzung bringen.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Karosserieelements.

Fig. 2a) bis 2c) zeigen verschiedene beispielhafte Ausführungsformen eines erfindungsgemäß hergestellten Karosserieelements für ein Kraftfahrzeug in einer schematischen Ansicht.

Fig. 1 zeigt Schritte a) bis e) eines Verfahren 100 zum Herstellen eines Karosserieelements 10 gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels sowie ein erstes Ausführungsbeispiel eines Karosserieelements 10 welches mittels des hierin offenbarten Verfahrens 100 hergestellt wurde in einer schematischen Schnittdarstellung. ln der Darstellung der Fig.1 wird in einem ersten Schritt a) ein hohlprofilförmiger Grundkörper 11 in Form eines rotationssymmetrischen Rohrs bereitgestellt. In einem weiteren Schritt b) ein Anbauelement 12 um den Grundkörper angeordnet wird. Hierbei kann das das Rohr 10 umschießende Anbauelement 12 von einem freien Ende auf das Rohr 11 aufgefädelt und an einer vorbestimmten Position platziert werden.

In einem weiteren Schritt c) wird ein Gegenelement 13 in dem Rohr 11 in einem Bereich des Anbauelements 12 angeordnet. Das Gegenelement 13 weist dabei eine vorbestimmte Elastizität bzw. Steifigkeit auf, um zum einen ein Kollabieren der Rohrwandung nach innen zu blockieren, und zum anderen nach einer Deformation wieder in seine Ausgangsgeometrie zurückzukehren, um aus dem Rohr 11 entfernbar zu sein. Die Schritte b) und c) können in ihrer Reihenfolge vertauscht werden.

In einem weiteren Schritt d) wird, insbesondere in seine Längsrichtung, eine Druckkraft F auf den Grundkörper 11 ausgeübt, um den Grundkörper 11 zu stauchen und damit das Anbauelement 12 an dem Grundkörper 11 zu fixieren. Durch das Stauchen wird das Rohrs 11 gezwungen sich zu deformieren, wobei diese Deformierung durch innere Kräfte (symbolisiert durch Pfeilanordnung) des Gegenelements 13 nach rohrinnen blockiert sein, wodurch und eine Querschnittsveränderung der Rohrwandung nach außen erfolgt. Es bilden sich zwei radiale Querschnittsvergrößerungen 14, 15 des Grundkörpers 11 mittels welcher das Anbauelement 12 fest mit dem Grundkörper 11 in Eingriff steht.

In einem weiteren Schritt e) wird das Gegenelement 12 aus dem Rohr 11 über eine Öffnung des Rohrs oder Hohlprofils entfernt, was durch einen Pfeil angedeutet ist. Es wird damit ein, im untersten rechten Bildabschnitt dargestelltes, Karosserieelement 10 zur Verfügung gestellt, welches ein mittels zweier einander gegenüberliegender Querschnittsvergrößerungen 14, 15 des Rohrs 11 fixiertes Anbauelement 12 aufweist. Fig. 2a) bis 2c) zeigen verschiedene beispielhafte Ausführungsformen eines erfindungsgemäß hergestellten Karosserieelements 10 für ein Kraftfahrzeug.

Fig. 2a) zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Karosserieelements 10 aufweisend ein Anbauelement 12, welches in Längsrichtung des rohrförmigen Grundkör- pers 11 beidseitig mittels einer ersten Querschnittsvergrößerung 14 und einer zweiten Querschnittsvergrößerung 15 an dem Grundkörper 11 fixiert ist.

Fig. 2b) zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Karosserieelements 10 aufweisend ein erstes Anbauelement 12 und ein zweites Anbauelement, welche jeweils beidseitig mittels einer ersten Querschnittsvergrößerung 14 und einer zweiten Querschnittsvergrößerung 15 an dem Grundkörper 11 fixiert sind. Der Grundkörper 12 dieses Ausführungsbeispiels weist einen Versatz auf.

Fig. 2c) zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines Karosserieelements 10 aufweisend ein Anbauelement 12, welches einen ersten Grundkörper 11 und einen zweiten Grundkörper 111 miteinander verbindet. Hierbei ist das Anbauelement 12 je- weils an einem Rohr 11 beidseitig mittels einer ersten Querschnittsvergrößerung 14 und einer zweiten Querschnittsvergrößerung 15 fixiert.

BEZUGSZEICHENLISTE

10 Karosserieelement

11 Grundkörper 12 Anbauelement

13 Gegenelement

14, 15 Querschnittsvergrößerung a) bis e) Schritte