DE102008064055B4

DE102008064055B4 - Fahrzeugkarosseriestruktur mit Verbindungsbügel für eine Fahrzeugseitensäule

Info

Publication number: DE102008064055B4
Application number: DE102008064055A
Authority: DE
Inventors: Derek Y. Troy Guo
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-01-07
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2028-12-20
Also published as: DE102008064055A1; CN101480971A; US20090174220A1

Abstract

Fahrzeugkarosseriestruktur (10), welche umfasst:
eine allgemein aufrechte Rahmensäule (40), die einen inneren Hohlraum (15) definiert;
einen Bodenaufbau (32); wobei die Rahmensäule (40) seitlich außen liegend von dem Bodenaufbau (32) positioniert und mit diesem funktionell verbunden ist; und
ein tragendes, im Querschnitt U-förmiges Aussteifungsblech (14), das in dem Hohlraum (15) positioniert ist, um den Hohlraum (15) allgemein auf gleicher Höhe mit dem Bodenaufbau (32) im Wesentlichen seitlich zu überspannen, und das eine den Boden der U-Form bildende Fläche (16) definiert, die von einer außen liegenden Seite der Rahmensäule (40) zu einer innen liegenden Seite der Rahmensäule (40) allgemein ansteigt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugkarosseriestruktur mit einem tragenden Verbindungsbügel für eine Fahrzeugseitensäule.
Hintergrund der Erfindung
Fahrzeugseitensäulen sind derart konzipiert, dass sie teilweise seitliche Aufprallbelastungen absorbieren. Einige Fahrzeugkarosserien besitzen eine B-Säule, die allgemein seitlich mit einem Fahrersitzaufbau ausgerichtet ist, und eine gegenüberliegende B-Säule, die mit einem Fahrgastsitzaufbau ausgerichtet ist. Die B-Säulen sind funktionell mit einem Bodenaufbau verbunden, der die Sitzaufbauten trägt.
In der EP 0 687 617 A1 wird eine Karosseriestruktur beschrieben, bei der dort, wo die B-Säule auf dem Seitenschweller aufsetzt, in dem Schweller ein Aussteifungskasten positioniert ist, um die Lasten aus der B-Säule aufnehmen zu können. Aufpralllasten werden in dieser Druckschrift nicht berücksichtigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine hinsichtlich externer Aufpralllasten im Fußbereich der B-Säule verbesserte Fahrzeugkarosseriestruktur zu schaffen.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird mit einer Fahrzeugkarosseriestruktur gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Es ist eine Fahrzeugkarosseriestruktur vorgesehen, welche eine allgemein aufrechte Rahmensäule wie z. B. eine B-Säule umfasst, die einen Hohlraum definiert. Die Rahmensäule kann ein inneres Säulenelement und ein äußeres Säulenelement, außen liegend von dem inneren Säulenelement und mit diesem verbunden, aufweisen, wobei die verbundenen inneren und äußeren Säulenelemente den Hohlraum dazwischen definieren. Ein tragender Verbindungsbügel, der hier auch als Aussteifungsblech bezeichnet wird, überspannt zumindest teilweise seitlich einen Abschnitt des Hohlraumes. Der Verbindungsbügel weist eine Fläche auf, die allgemein zu dem inneren Säulenelement hin geneigt ist. Die Fahrzeugkarosseriestruktur umfasst auch einen Bodenaufbau und ein allgemein keilförmiges Versteifungsblech, das mit der Rahmensäule in seitlicher Ausrichtung mit dem tragenden Verbindungsbügel funktionell verbunden ist und eine Fläche aufweist, die von der Rahmensäule allgemein zu dem Bodenaufbau abfällt. Ein Sitzaufbau ist an dem Bodenaufbau innen liegend von der Rahmensäule gesichert. Der Verbindungsbügel ist derart ausgebildet, um eine im Wesentlichen seitliche Aufprallkraft zumindest teilweise zu absorbieren, und über die geneigte Fläche ein Kraftmoment auf der B-Säule, dem Versteifungsblech und dem Bodenaufbau in Ansprechen auf den seitlichen Aufprall auf der Rahmensäule bereitzustellen, das einem entgegengesetzten Kraftmoment zumindest teilweise entgegenwirkt, welches durch die Rahmensäule infolge der Aufprallkraft auf dem Versteifungsblech und dem Bodenaufbau bereitgestellt wird.
Das Versteifungsblech kann allgemein keilförmig und mit der Rahmensäule in seitlicher Ausrichtung mit dem tragenden Verbindungsbügel funktionell verbunden sein, wobei eine Fläche allgemein von der Rahmensäule zu dem Bodenaufbau abfällt.
Die oben stehenden Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und der besten Arten, die Erfindung auszuführen, in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ohne weiteres verständlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische perspektivische Veranschaulichung in fragmentarischer Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Fahrzeugkarosseriestruktur mit einem Verbindungsbügel, der an ein inneres Säulenelement einer B-Säule geschweißt ist, und mit einem Versteifungsblech, das an den Verbindungsbügel geschweißt ist und sich allgemein innen liegend von dem inneren B-Säulenelement befindet;
2 ist eine schematische partielle Querschnittsdarstellung in fragmentarischer Seitenansicht der Fahrzeugkarosseriestruktur von 1, die einen Bodenaufbau und einen Sitzaufbau umfasst und eine verformbare Barriere veranschaulicht; und
3 ist eine schematische partielle Querschnittsdarstellung in fragmentarischer Seitenansicht der Fahrzeugkarosseriestruktur von 2, welche die verformbare Barriere, welche auf die B-Säule aufprallt, um ein Moment durch die B-Säule auf dem Versteifungsblech und dem Bodenaufbau zu erzeugen, und ein durch den Verbindungsbügel erzeugtes entgegengesetztes Moment veranschaulicht.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsziffern gleiche Komponenten bezeichnen, zeigt 1 einen Abschnitt einer Fahrzeugkarosseriestruktur 10, die ein B-Säulen-Innenelement 12 umfasst. Die Fahrzeugkarosseriestruktur 10 bildet teilweise ein Fahrzeug 11. Ein tragender Verbindungsbügel 14 ist außen liegend von dem B-Säulen-Innenelement 12 an verschiedenen Laschenabschnitten 13A, 13B, 13C des Verbindungsbügels 14 geschweißt oder sonst wie befestigt. Wie unten stehend erläutert, absorbiert der Verbindungsbügel 14 eine Aufprallkraft und kompensiert eine Drehung der B-Säule 40 (in den 2 und 3 gezeigt), um ein Eindringen der B-Säule 40 seitlich nach innen oder innen liegend zu reduzieren oder zu verhindern. Wie hierin verwendet, ist eine „innen liegende” Richtung eine Richtung zu der Mitte des Fahrzeuges hin und eine „außen liegende” Richtung ist eine Richtung von der Mitte des Fahrzeuges weg.
Das B-Säulen-Innenelement 12 definiert teilweise einen Hohlraum 15, den der Verbindungsbügel 14 seitlich überspannt. Der Verbindungsbügel 14 weist eine nach oben gewandte, geneigte Fläche 16 auf, die allgemein von einem äußeren oder einem außen liegenden Abschnitt 18 zu einem inneren oder innen liegenden Abschnitt 20 des Verbindungsbügels 14 geneigt ist (d. h. davon ansteigt). Das heißt, die Fläche 16 ist zu dem B-Säulen-Innenelement 12 hin geneigt. Der Verbindungsbügel 14 kann aus jedem beliebigen, allgemein steifen, tragenden Material wie z. B. einer Aluminiumlegierung oder Stahl bestehen. Der Verbindungsbügel 14 definiert eine Öffnung 22 in der geneigten Fläche 16, um das Gewicht des Verbindungsbügels 14 zu reduzieren und gleichzeitig eine entsprechende Komponentenfestigkeit für die hierin beschriebenen Zwecke aufrechtzuerhalten. Das B-Säulen-Innenelement 12 definiert auch eine Öffnung 24 neben dem Verbindungsbügel 14.
Ein allgemein keilförmiges Versteifungsblech 26 ist seitlich mit dem Verbindungsbügel 14 allgemein innen liegend von dem inneren Säulenelement 12 ausgerichtet. Weitere Flansche wie z. B. der Flansch 30 des Versteifungsblechs 26 werden verwendet, um das Versteifungsblech 26 an einen in 2 gezeigten Bodenaufbau 32 zu schweißen oder sonst wie daran zu befestigen. Das Versteifungsblech 26 weist einen Armabschnitt 28 auf, der sich durch die Öffnung 24 hindurch erstreckt und an den Verbindungsbügel 14 geschweißt oder sonst wie daran befestigt ist. Eine gegenüberliegende Seite des Versteifungsblechs 26 gegenüber dem Armabschnitt 28 kann an das innere Säulenelement 12 geschweißt oder sonst wie daran befestigt sein. Das Versteifungsblech 26 weist eine nach oben gewandte, abfallende Fläche 34 auf, die allgemein nach unten in einer Richtung innen liegend von dem inneren B-Säulenelement 12 geneigt ist.
Unter Bezugnahme auf 2 sind ein Aufbau 37 eines verformbaren Aufprallelements 39 und das Fahrzeug 11 veranschaulicht. Das verformbare Aufprallelement 39 weist einen vorstehenden Abschnitt 41 bei einer Höhe in Bezug auf die B-Säule 12 auf, um mit dem Verbindungsbügel 14 ausgerichtet zu sein. Zum Beispiel kann das Aufprallelement 39 für Aufpralltestzwecke entworfen sein und kann vorbestimmte Abmessungen aufweisen. Das innere B-Säulenelement 12 ist an ein äußeres B-Säulenelement 38 geschweißt, um eine allgemein aufrechte B-Säule 40 zu bilden, die hierin auch als eine Rahmensäule bezeichnet ist. Es sollte einzusehen sein, dass die B-Säule 40 eine unitäre Komponente wie z. B. ein innenhochdruck-umgeformtes Rohr anstelle von getrennten inneren und äußeren Elementen sein kann. Das äußere B-Säulenelement 38 definiert ferner den Hohlraum 15, der den Verbindungsbügel 14 darin beherbergt. Der Verbindungsbügel 14 muss nicht den gesamten Hohlraum 15 entweder seitlich oder längs überspannen (wie in 1 gezeigt), wenngleich in der Ausführungsform der 1–3 der Verbindungsbügel den gesamten Hohlraum 15 seitlich überspannt. Eine außen liegende Fläche 42 (in 1 gezeigt) des Verbindungsbügels 14 ist an eine innere Fläche des äußeren B-Säulenelements 38 geschweißt oder sonst wie daran befestigt. Die B-Säule 40 ist an einem Schwingarm 44, in Querschnittsansicht gezeigt, geschweißt oder sonst wie damit verbunden, der längs entlang des Fahrzeuges 11 verläuft und auch teilweise den Bodenaufbau 32 trägt. Wie in 1 verdeutlicht, ist der Verbindungsbügel 14 seitlich mit dem Versteifungsblech 26 ausgerichtet. Wie in den 1 und 2 verdeutlicht, sind die jeweiligen Abschnitte des Verbindungsbügels 14 und des Versteifungsblechs 26 neben dem inneren Säulenelement 12 im Wesentlichen miteinander auf gleicher Höhe (d. h. sie befinden sich im Wesentlichen an derselben vertikalen Position in Bezug auf eine Horizontalebene A, in 2 gezeigt). Ein Fahrzeugsitzaufbau 46 ist an dem Bodenaufbau 32 in seitlicher Ausrichtung mit dem Versteifungsblech 26 und dem Verbindungsbügel 14 befestigt.
Unter Bezugnahme auf 3 ist das verformbare Aufprallelement 39 gezeigt, das auf der B-Säule 40 mit einer Aufprallkraft F aufprallt, die über einen weiten vertikalen Bereich der B-Säule 40 verteilt wird, aber als Kraft F dargestellt ist, die auf die B-Säule 40 oberhalb des Verbindungsbügels 14 wirkt. Die Aufprallkraft F beginnt, die B-Säule 40 zu verformen, wie veranschaulicht, aber der Verbindungsbügel 14 und das Versteifungsblech 26, die seitlich ausgerichtet sind, lassen zu, dass eine größere seitliche Belastung absorbiert und das Eindringen der B-Säule 40 und der Barriere 39 seitlich zu dem Sitzaufbau 46 hin minimiert wird. Die Aufprallkraft F bewirkt, dass die B-Säule 40 ein Moment M1 im Uhrzeigersinn um das Versteifungsblech 26 herum erzeugt. Die geneigte Fläche 16 des Verbindungsbügels 14 wirkt als eine Reaktionsfläche, wenn das Aufprallelement 39 damit in Kontakt gelangt, und erzeugt ein Moment M2 gegen den Uhrzeigersinn, das sowohl auf die B-Säule 40 als auch auf das angebrachte Versteifungsblech 26 wirkt. Das entgegengesetzte Moment M2 kompensiert zumindest teilweise das Moment M1, um ein Knicken des Bodenaufbaus 32 und ein Eindringen der B-Säule 40 und des Aufprallelements 39 zu dem Sitzaufbau 46 hin zu reduzieren oder zu verhindern. Es ist zu erwarten, dass der seitliche Abstand des innersten Abschnitts der B-Säule 40 oder des Aufprallelements 39 zu einer Mittellinie 50 des Sitzaufbaus 46 auf Grund des Verbindungsbügels 14 reduziert wird.

Claims

Fahrzeugkarosseriestruktur (10), welche umfasst: eine allgemein aufrechte Rahmensäule (40), die einen inneren Hohlraum (15) definiert; einen Bodenaufbau (32); wobei die Rahmensäule (40) seitlich außen liegend von dem Bodenaufbau (32) positioniert und mit diesem funktionell verbunden ist; und ein tragendes, im Querschnitt U-förmiges Aussteifungsblech (14), das in dem Hohlraum (15) positioniert ist, um den Hohlraum (15) allgemein auf gleicher Höhe mit dem Bodenaufbau (32) im Wesentlichen seitlich zu überspannen, und das eine den Boden der U-Form bildende Fläche (16) definiert, die von einer außen liegenden Seite der Rahmensäule (40) zu einer innen liegenden Seite der Rahmensäule (40) allgemein ansteigt.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 1, wobei das Aussteifungsblech (14) derart ausgebildet ist, um ein Kraftmoment (M2) in Ansprechen auf einen allgemein seitlichen Aufprall (F) auf der Rahmensäule (40) bereitzustellen, um einem entgegengesetzten Kraftmoment (M1) durch die Rahmensäule (40) infolge des Aufpralls (F) zumindest teilweise entgegenzuwirken.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 1, welche ferner umfasst: ein allgemein keilförmiges Versteifungsblech (26), das mit einem inneren Säulenelement (12) in seitlicher Ausrichtung mit dem tragenden Aussteifungsblech (14) funktionell verbunden ist und eine Fläche (34) aufweist, die allgemein von der Rahmensäule (40) zu dem Bodenaufbau (32) abfällt.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 3, wobei das innere Säulenelement (12) eine Öffnung (24) definiert; wobei ein Abschnitt des Versteifungsblechs (26) sich durch die Öffnung (24) hindurch erstreckt; und wobei der Abschnitt des Versteifungsblechs (26) starr mit dem Aussteifungsblech (14) verbunden ist.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 3, wobei das Aussteifungsblech (14) und das Versteifungsblech (26) derart ausgebildet sind, dass die Fläche (16) des Aussteifungsblechs, die allgemein von einem äußeren Säulenelement (38) zu dem inneren Säulenelement (12) geneigt ist, und die Fläche (34) des Versteifungsblechs, die allgemein von der Rahmensäule (40) zu dem Bodenaufbau (32) abfällt, im Wesentlichen miteinander auf gleicher Höhe an dem inneren Säulenelement (12) sind.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 1, wobei das Aussteifungsblech (14) eine Öffnung (22) in der Fläche (16) definiert.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 1, wobei die Rahmensäule (40) eine B-Säule ist.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 1, welche ferner umfasst: ein Versteifungsblech (26), das funktionell mit der Rahmensäule (40) und dem Bodenaufbau (32) in seitlicher Ausrichtung mit dem tragenden Aussteifungsblech (14) verbunden ist; wobei das Aussteifungsblech (14) ein erstes Moment (M2) an dem Versteifungsblech (26) bereitstellt, das einem zweiten Moment (M1) an dem Versteifungsblech (26) entgegengesetzt ist, das durch die Rahmensäule (40) bereitgestellt ist, wobei beide Momente (M1, M2) in Ansprechen auf einen allgemein seitlichen Aufprall (F) auf der Rahmensäule (40) bereitgestellt sind.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 1, welche ferner umfasst: einen Sitzaufbau (46), der mit dem Bodenaufbau (32) innen liegend von der Rahmensäule (40) und in seitlicher Ausrichtung mit dem Aussteifungsblech (14) verbunden ist; wobei die allgemein ansteigende Fläche des Aussteifungsblechs (14) das Kraftmoment (M1) auf dem Versteifungsblech (26) in Ansprechen auf den seitlichen Aufprall (F) auf der Rahmensäule (40) bereitstellt, um dem entgegengesetzten Kraftmoment (M1) durch die Rahmensäule (40) auf dem Versteifungsblech (26) zumindest teilweise entgegenzuwirken und dadurch eine Verformung der Rahmensäule (40) nach innen zu dem Sitzaufbau (46) hin zu steuern.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 1, welche ferner umfasst: einen Sitzaufbau (46), der mit dem Bodenaufbau (32) innen liegend von der Rahmensäule (40) und in seitlicher Ausrichtung mit dem Aussteifungsblech (14) verbunden ist; wobei das Aussteifungsblech (14) eine seitliche Aufprallbelastung (F) auf der Rahmensäule (40) zumindest teilweise absorbiert, um eine Verformung der Rahmensäule (40) nach innen zu dem Sitzaufbau (46) hin zu steuern.