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HINTERGRUND
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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein eine Fahrzeugdachstruktur und Fahrzeuginsassenschutz. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung eine Fahrzeugstrukturbrücke zur Verstärkung einer B-Säule eines Kraftfahrzeugs zur Ermöglichung einer verbesserten Dachfestigkeit.
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Bei einem herkömmlichen Kraftfahrzeug, wie in 1 gezeigt, funktionieren mehrere auf einer linken Seite und einer rechten Seite eines Fahrzeugaufbaus entlang einer Längsrichtung des Aufbaus angeordnete Säulenanordnungen 1 dahingehend, ein Dach 2 auf einer vorbestimmten Höhe von einem Boden zu stützen und Vordertüren und Hintertüren 3 und 4, die jeweils zwischen zwei Säulenanordnungen 1 installiert sind, zu halten.
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Auf 2 Bezug nehmend, wird unter den mehreren Säulenanordnungen 1 ein Beispiel für eine Mittelsäulenanordnung, die das Dach 2 und den Boden zwischen den Vorder- und Hintertüren 3 und 4 miteinander verbindet, dargestellt.
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Wie aus 2 leicht ersichtlich, enthält die Mittelsäulenanordnung des Stands der Technik eine Außen- und eine Innenverkleidung 6 und 11, die so miteinander verbunden sind, dass sie zwischen sich einen geschlossenen Raum begrenzen und das Dach 2 und den Boden miteinander verbinden, und eine Verstärkungsplatte 8, die so in dem zwischen der Außen- und der Innenverkleidung 6 und 11 definierten Raum angeordnet ist, dass sie die Steifigkeit der Mittelsäulenanordnung verstärkt.
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Die Außenverkleidung 6 weist einen oberen Endteil 7 und einen unteren Endteil auf, die in einem Seitenrahmen des Fahrzeugaufbaus integriert sind. Der obere Endteil 7 der Außenverkleidung 6 ist so geformt, dass er nach außen und nach oben vorragt und so einer Kontur eines oberen Teils des Seitenrahmens entspricht. Ein an einem oberen Ende der Außenverkleidung 6 ausgebildeter Flanschteil ist mit einem Flanschteil einer Dachverkleidung 15 verbunden.
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Die Innenverkleidung 11 ist unter der Dachverkleidung 15 mit einer Fläche eines Dachholmglieds 17 verbunden, die dem oberen Teil des Seitenrahmens gegenüberliegt, um den geschlossenen Raum zu begrenzen, und sich nach unten zu dem Boden erstreckt. Die Innenverkleidung 11 wirkt mit der Außenverkleidung 6 zur Definition des geschlossenen Raums zusammen.
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Wie oben beschrieben, ist die Verstärkungsplatte 8 in dem geschlossenen Raum angeordnet, der durch die Außen- und die Innenplatte 6 und 11 begrenzt wird, um die Steifigkeit der Mittelsäulenanordnung gegen externe Kraft zu verstärken.
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Des Weiteren ist eine Ankermutterplatte 13 zur Befestigung einer Sitzgurtankermutter zwischen der Verstärkungsplatte 8 und der Innenverkleidung 11 neben dem oberen Ende der Mittelsäulenanordnung platziert.
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Bei der wie oben erwähnt konstruierten Mittelsäule wird eine externe Kraft, die an die Mittelsäulenanordnung angelegt wird, durch die Verstärkungsplatte 8 aufgenommen, die in dem zwischen der Außen- und der Innenverkleidung 6 und 11 definierten geschlossenen Raum angeordnet ist.
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Fahrzeughersteller implementieren Aluminium als das für ihre Fahrzeugaufbaustrukturen verwendete Material, um das Fahrzeuggesamtgewicht zu reduzieren. Aluminium hat andere Leistungsmerkmale als der herkömmliche Dualphasenstahl, der bei Fahrzeugstrukturen verwendet wird. Durch Verbesserung der Dachfestigkeit einer Fahrzeugstruktur unter Reduzierung des Fahrzeuggewichts erfordert die Innenverkleidung 11 jedoch bedeutende Unterstützung, wenn Lasten (wie zum Beispiel Dachlasten) an eine Fahrzeugstruktur angelegt werden.
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Demgemäß besteht Bedarf an der Bereitstellung einer adäquaten Unterstützung für die Innenverkleidung 11, wenn sie am Fahrzeugdach entstehende Lasten erfährt, während gleichzeitig ein geringes Fahrzeuggewicht aufrechterhalten oder das Fahrzeuggesamtgewicht reduziert wird.
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KURZDARSTELLUNG
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Es wird eine Fahrzeugstrukturanordnung gemäß der (den) hier offenbarten Ausführungsform(en) bereitgestellt. Die Fahrzeugstrukturanordnung der vorliegenden Offenbarung stellt eine verbesserte Dachfestigkeit und eine gesteuerte Energieaufnahme, wenn eine Last an die Dachstruktur eines Fahrzeugs angelegt wird, bereit. Die Fahrzeugstrukturanordnung enthält eine Innenverkleidung, eine Außenverkleidung und mindestens ein Brückenglied. Das Brückenglied enthält einen ersten Bereich, einen zweiten Bereich und einen mittleren Bereich. Der mittlere Bereich des Brückenglieds kann zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich angeordnet sein. Der mittlere Bereich des Brückenglieds ist weiterhin mit dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich integral. Der erste Bereich des mittleren Teils stößt an die Innenverkleidung an und der zweite Bereich des mittleren Teils stößt an die Außenverkleidung an.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein äußeres Erscheinungsbild eines Kraftfahrzeugs darstellt.
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2 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie H-H von 1, die einen oberen Teil einer herkömmlichen Mittelsäulenanordnung darstellt.
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3 ist eine perspektivische Teilansicht einer Ausführungsform einer Fahrzeugstruktur mit zwei B-Säulen, die jeweils eine Außenverkleidung und eine Innenverkleidung haben.
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4 ist eine erweiterte Ansicht der Innenverkleidung der B-Säule und der Außenverkleidung der B-Säule, wobei die Innen- und die Außenverkleidung der B-Säule voneinander getrennt sind.
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5 ist eine Seitenansicht der erweiterten Innenverkleidung der B-Säule und der Außenverkleidung der B-Säule, wobei die Innen- und die Außenverkleidung der B-Säule voneinander getrennt sind und eine Strukturbrücke zwischen der Innenverkleidung und der Außenverkleidung angeordnet positioniert ist.
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6 ist eine Draufsicht der erweiterten Innenverkleidung der B-Säule und der Außenverkleidung der B-Säule, wobei die Innen- und die Außenverkleidung der B-Säule voneinander getrennt sind und eine Strukturbrücke zwischen der Innenverkleidung und der Außenverkleidung positioniert ist.
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7 ist eine Querschnittansicht entlang den Linien 7-7 in 3, die eine Ausführungsform der Fahrzeugstrukturanordnung der vorliegenden Offenbarung darstellt, wobei eine Version einer Strukturbrücke in einer B-Säule positioniert ist.
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8 ist eine Querschnittansicht entlang den Linien 8-8 in 3, die eine andere Ausführungsform der Fahrzeugstrukturanordnung der vorliegenden Offenbarung darstellt, wobei eine andere Version einer Strukturbrücke in einer B-Säule positioniert ist.
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9 ist eine Querschnittansicht entlang den Linien 9-9 in 3, die eine Ausführungsform der Fahrzeugstrukturanordnung der vorliegenden Offenbarung darstellt, wobei noch eine andere Version einer Strukturbrücke in einer B-Säule positioniert ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Es wird eine Fahrzeugstrukturanordnung 10 bereitgestellt, die eine verbesserte Dachfestigkeit und eine gesteuerte Energieaufnahme, wenn die Dachstruktur mit einer Last beaufschlagt wird, bereitstellt. Die Fahrzeugstrukturanordnung 10 enthält eine Innenverkleidung 12, eine Außenverkleidung 14 und mindestens ein Brückenglied 16 mit einem ersten Bereich 32, einem zweiten Bereich 34 und einem mittleren Bereich 36. Die Innenverkleidung 12 kann an den Flanschen 18, die an den lateralen Seiten sowohl der Innenverkleidung 12 als auch der Außenverkleidung 14 positioniert sind, durch Schweißen (das heißt Punktschweißen), mechanische Befestigungselemente (das heißt Schlagniete) oder dergleichen, an der Außenverkleidung 14 befestigt sein. Ein innerer Hohlraum 40 wird durch die Innenverkleidung 12 und die Außenverkleidung 14 gebildet, wobei mindestens ein Brückenglied 16 in der Fahrzeugsäule 20 angeordnet sein kann. Es versteht sich, dass die Fahrzeugsäule 20 eine A-Säule 26, eine B-Säule 28 oder eine C-Säule 30 sein kann.
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Wie in den 6–9 gezeigt, wird das Verhältnis von Dicke zu Breite der Struktur durch Hinzufügen des Brückenglieds vergrößert, wodurch die Steifigkeit der Struktur vergrößert wird. Der Vorteil der (in den 6–9 gezeigten) Fahrzeugstrukturanordnung 10 der vorliegenden Offenbarung besteht jedoch darin, dass diese Fahrzeugstrukturanordnung 10 ein verringertes Gewicht bereitstellt, was zu reduzierten Kosten und zu einer verbesserten Fahrzeugkraftstoffeffizienz führt. Im Gegensatz zu herkömmlichen ineinander eingepassten Anordnungen, bei denen eine (nicht gezeigte) Verstärkungsplatte fast die gesamte Oberfläche der Innenverkleidung 12 auskleidet, verwendet die Fahrzeugstrukturanordnung 10 weniger Material und bietet deshalb einen Gewichtsreduzierungsvorteil.
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Wie zuvor angedeutet, enthält das Brückenglied 16 einen ersten Bereich 32, einen mittleren Bereich 36 und einen zweiten Bereich 34. Der mittlere Bereich 36 kann zwischen dem ersten Bereich 32 und dem zweiten Bereich 34 angeordnet sein, wie in den 6–9 gezeigt. Wie in den nicht einschränkenden Beispielen der 6–9 gezeigt, kann weiterhin der mittlere Bereich 36 integral mit dem ersten Bereich 32 und dem zweiten Bereich 34 sein. Wie in den nicht einschränkenden Beispielen der 6–9 gezeigt, stößt der erste Bereich 32 des Brückenglieds 16 an die Innenverkleidung 12, und der zweite Bereich 34 des Brückenglieds 16 stößt an die Außenverkleidung 14.
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Es versteht sich, dass der erste und der zweite Bereich 32, 34 durch einen Schweißvorgang, mechanische Befestigungselemente oder dergleichen gegebenenfalls an der Innenverkleidung 12 und/oder der Außenverkleidung 14 befestigt sein kann. Wie in den nicht einschränkenden Beispielen der 6–9 gezeigt, versteht sich weiterhin, dass der mittlere Bereich 36 des mindestens einen Brückenglieds 16 im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten Bereich 32 und dem zweiten Bereich 34 verlaufen kann.
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Nunmehr auf 7 Bezug nehmend, wird das Brückenglied 16 in einem nicht einschränkenden Beispiel als ein ”I”-förmiges Glied gezeigt. Der erste Bereich 32 stößt an die Innenverkleidung 12 und der zweite Bereich 34 stößt an die Außenverkleidung 14. In diesem nicht einschränkenden Beispiel ist der mittlere Bereich 36 integral mit dem ersten Bereich 32 und dem zweiten Bereich 34 in der mittleren Zone sowohl des ersten Bereichs 32 als auch des zweiten Bereichs 34.
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Auf die 6 und 8 Bezug nehmend, versteht sich, dass 8 eine schematische Darstellung von 6 ist. Wie sowohl in 6 als auch in 8 gezeigt, kann das Brückenglied 16 so konfiguriert sein, dass ein erstes Ende 42 des mittleren Bereichs 36 integral mit einem ersten Bereichsende 44 des ersten Bereichs 32 ist und ein zweites Ende 46 des mittleren Bereichs 36 integral mit einem zweiten Bereichsende 48 des zweiten Bereichs 34 ist. Wie gezeigt, verläuft der mittlere Bereich 36 wieder im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten und dem zweiten Bereich 32, 34.
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Nunmehr auf das nicht einschränkende Beispiel von 9 Bezug nehmend, kann das Brückenglied 16 einen ”T”-förmigen Querschnitt aufweisen. Der erste Bereich 32 kann senkrecht zu dem mittleren Bereich 36 verlaufen, und der zweite Bereich 34 kann in diesem nicht einschränkenden Beispiel aus dem Ende des mittleren Bereichs 36, das sich nahe der Außenverkleidung 14 befindet, bestehen. Wie gezeigt verläuft bei dieser Ausführungsform der mittlere Bereich 36 nicht senkrecht zu dem zweiten Bereich 34. Der zweite Bereich 34 kann jedoch an die Außenverkleidung 14 anstoßen, wie in 9 gezeigt.
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Das Säulenscharniergelenk 50, das sowohl über als auch unter dem Säulenscharniergelenk 50 befestigte mindestens eine Brückenglied 16, die Innenverkleidung 12 und die Außenverkleidung 14 sind dahingehend funktionell konfiguriert, den Zusammenbruch der Innenverkleidung 12 in mehreren vorbestimmten Bereichen zu verhindern, während sie eine gesteuerte Energieaufnahme an dem Säulenscharniergelenk 50 gewährleisten. Die Innenverkleidung 12, die Außenverkleidung 14 und das mindestens eine Brückenglied 16 sind aus Aluminium hergestellt.
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Es versteht sich, dass mehr als ein Brückenglied 16 entlang der Säule 20 implementiert sein kann. Zur Steuerung der Zonen, an denen die Fahrzeugaufbaustruktur 54 Energie aufnehmen wird, können die Brückenglieder 16 um ein (in den 4 und 5 gezeigtes) Säulenscharniergelenk 50 implementiert sein, damit die Energieaufnahme an dem Säulenscharniergelenk 50 erfolgt. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das Säulenscharniergelenk 50 aus einem Biegen der Innenverkleidung 12 und/oder der Außenverkleidung 14 bestehen. Ein anderes nicht einschränkendes Beispiel eines Säulenscharniergelenks 50 kann eine Öffnung sein, wie in den 4 und 5 gezeigt. Unabhängig von der Form des Säulenscharniergelenks 50 ist das Säulenscharniergelenk 50 dahingehend funktionell konfiguriert, als eine Art Quetschinitiator zu fungieren.
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Durch Implementieren eines Brückenglieds 16 um das Säulenscharniergelenk 50 herum, wird Energieaufnahme so gesteuert, dass die Säule 20 Energie an dem Säulenscharniergelenk 50 aufnimmt. Die Brückenglieder 16 sind dahingehend funktionell konfiguriert, die das Säulenscharniergelenk 50 umgebenden Zonen zu verstärken, so dass die Energie lediglich auf die gewünschte Zone der Säule 20 (in diesem Fall das Säulenscharniergelenk 50) zur Aufnahme übertragen wird.
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Deshalb können mehrere Brückenglieder 16 an der Säule 20 befestigt sein. Zum Beispiel kann ein (in 6 in Durchsicht gezeigtes) Brückenglied 16 unter einem Säulenscharniergelenk 50 an der Innenverkleidung 12 befestigt sein, während ein anderes Brückenglied 16 über dem Säulenscharniergelenk 50 an der Innenverkleidung 12 befestigt sein kann. Die Brückenglieder 16 können an mehreren Stellen um das Säulenscharniergelenk 50 und/oder die Gürtellinie platziert sein, so dass sich das Brückenglied 16 sowohl unter als auch über dem Säulenscharniergelenk 50 und/oder der Gürtellinienbiegescharnierzone erstreckt. Diese Anordnung wird in 5 gezeigt. Die in 5 gezeigte Ausführungsform der Fahrzeugstrukturanordnung 10 stellt eine Säule 20 mit Selbststabilität durch ihre Mehrformquerschnittsverbindungsfähigkeit sowohl mit der Innen- als auch mit der Außenverkleidung der Säule 20 bereit. Die Befestigung an der abknickenden Innenverkleidung 12 sorgt für eine größere Dicke der Innenverkleidungsbreite. Dieses Verhältnis von Dicke zu Breite gestattet höhere kritische Spannungen, wodurch die Festigkeit der Fahrzeugdachstruktur verbessert wird.
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Die Fahrzeugstrukturanordnung stellt weiterhin Stabilität für die Innenverkleidung 12 der Säule 20 (die leichter abknickt, wenn eine Dachlast angelegt ist) bereit. Die verbesserte Stabilität wird dadurch der Innenverkleidung bereitgestellt, dass die Steifigkeit der Außenverkleidung 14 der Säule 20 der Innenverkleidung 12 der Säule in der und um die Knickzone der Säule 20 verliehen wird.
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In den Zeichnungen und in der Beschreibung sind typische bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung offenbart worden, und obgleich bestimmte Begriffe verwendet werden, werden sie in einem allgemeinen und veranschaulichenden Sinne und nicht für Einschränkungszwecke verwendet, wobei der Schutzbereich der Erfindung in den folgenden Ansprüchen angeführt wird.
