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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugkarosserie und sieht insbesondere eine verstärkte Schwellerstruktur vor.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Kraftfahrzeugkarosserien haben herkömmlich eine Schwellerstruktur, die sich längs entlang der Fahrzeugkarosserie erstreckt, um den Boden der Vorder- und Hintertüröffnungen zu definieren. Schweller weisen typischerweise einen inneren Schweller auf, der an die A-Säule, B-Säule und C-Säule geschweißt ist. Ein äußerer Schweller ist an den inneren Schweller geschweißt, wobei er eine kastenförmige Struktur bildet. Die Schwellerstruktur muss stark und steif sein, um die notwendigen Belastungen während der Benutzung des Fahrzeugs zu tragen. Es ist bekannt, die Festigkeit der Schwellerstruktur zu verbessern, indem verschiedene geprägte Metallquerwände, Eckenverstärkungen und Bügel vorgesehen sind, die zwischen den inneren Schweller und äußeren Schweller fest eingeschweißt sind. Es ist auch bekannt, die Dicke des Metalls zu erhöhen, das in dem äußeren Schweller und/oder inneren Schweller verwendet wird.
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Es wäre wünschenswert, für eine verbesserte Schwellerstruktur zu schaffen, welche eine größere Festigkeit, größere Steifigkeit, geringere Masse, einen verringerten Montageaufwand, niedrigere Kosten und größere Designflexibilität aufweist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ein innerer Schweller erstreckt sich längs der Fahrzeugkarosserie und weist einen im Wesentlichen C-förmigen Kanal auf, der sich nach außen öffnet. Die C-Form des inneren Schwellers weist eine vertikale Wand mit einer oberen horizontalen Wand und einer unteren horizontalen Wand auf, die sich von der vertikalen Wand erstrecken, und auch einen oberen Schweißflansch, der sich von der oberen horizontalen Wand nach oben erstreckt, und einen unteren Schweißflansch, der sich von der sich horizontal erstreckenden unteren Wand nach unten erstreckt. Ein äußerer Schweller erstreckt sich längs der Fahrzeugkarosserie und weist einen im Wesentlichen C-förmigen Kanal auf, der sich nach innen öffnet, wobei der C-förmige Kanal eine vertikale Wand mit einer oberen horizontalen Wand und einer unteren horizontalen Wand aufweist, die sich von der vertikalen Wand erstrecken. Der äußere Schweller weist auch einen oberen Schweißflansch auf, der sich von der oberen horizontalen Wand nach oben erstreckt, und einen unteren Schweißflansch, der sich von der sich horizontal erstreckenden unteren Wand nach unten erstreckt. Eine Vielzahl von Schweißpunkten wirkt zwischen den oberen und unteren Schweißflanschen des inneren Schwellers und des äußeren Schwellers, sodass die C-förmigen Kanäle des inneren Schwellers und des äußeren Schwellers zusammenwirken, um einen offenen Raum dazwischen zu definieren. Ein extrudiertes Aluminium-Verstärkungsteil mit kastenförmigem Querschnitt ist in dem offenen Raum zwischen dem inneren Schweller und dem äußeren Schweller eingefasst. Das Verstärkungsteil weist eine innere vertikale Wand und eine äußere vertikale Wand auf, die sich. an Ecken des Verstärkungsteils mit einer oberen horizontalen Wand und einer unteren horizontalen Wand kreuzen. Das Verstärkungsteil weist Flanschstrukturen auf, die sich von jeder der Ecken erstrecken und die sich in Eingriff mit dem jeweils benachbarten inneren Schweller bzw. äußeren Schweller erstrecken. Ein strukturelles Haftmittel wirkt zwischen den Flanschstrukturen an den Ecken des Verstärkungsteils und dem jeweils benachbarten inneren Schweller bzw. äußeren Schweller. Ebenso wirken Befestigungsmittel zwischen den Flanschstrukturen an Ecken des Verstärkungsteils und dem jeweils benachbarten inneren Schweller bzw. äußeren Schweller.
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Weitere Gebiete der Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung ersichtlich werden, die nachfolgend zur Verfügung gestellt wird. Die detaillierte Beschreibung und spezifische Beispiele dienen, während sie beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung zeigen, ausschließlich der Illustration und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der Erfindung zu limitieren.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Erfindung wird besser verstanden werden aus der detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen, wobei:
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1 eine Explosionsansicht einer Fahrzeugkarosserie-Schwellerstruktur und einer Verstärkung dafür ist.
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2 eine Explosionsschnittansicht einer Fahrzeugschwellerstruktur und einer Verstärkung dafür ist.
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3 eine Ansicht ähnlich der 2 ist, wobei sie jedoch das Verstärkungsteil zeigt, welches an dem äußeren Schweller befestigt ist.
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4 eine Schnittansicht ähnlich der 2 und 3 ist, wobei sie jedoch den äußeren Schweller und das Verstärkungsteil zeigt, welches an dem inneren Schweller befestigt ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die folgende Beschreibung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu gedacht, die Erfindung, deren Anwendung oder Gebrauch zu limitieren.
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Bezugnehmend auf 1 ist eine Fahrzeugkarosserie, die allgemein mit 10 bezeichnet ist, ein Verbund aus einer Anzahl von geprägten Metallpanelen, die zusammengeschweißt sind. Die Fahrzeugkarosserie 10 weist einen Dachrahmen 12, eine A-Säulenstruktur 14, eine B-Säulenstruktur 16, eine C-Säulenstruktur 18 und einen inneren Schweller 22 auf, der sich im Wesentlichen horizontal über die Länge der Fahrzeugkarosserie zwischen der A-Säule, B-Säule und C-Säule erstreckt.
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Wie am besten in 2 ersichtlich ist, ist der innere Schweller 22 ein C-förmiger Kanal, der nach außen zum Äußeren der Fahrzeugkarosserie hin offen ist. Der innere Schweller 22 ist durch Prägen oder Walzverformung geformt. Der C-förmige Kanal weist eine vertikale Wand 30, eine obere horizontale Wand 32 und eine untere horizontale Wand 34 auf. Ein oberer Schweißflansch 38 erstreckt sich von der oberen horizontalen Wand 32 nach oben, und ein unterer Schweißflansch 40 erstreckt sich von der unteren horizontalen Wand 34 nach unten. Wie am besten in 2 ersichtlich ist, weist die vertikale Wand 30 eine sich längs erstreckende Rippenstruktur 46 auf. Die Rippenstruktur 46 ragt nach außen aus der Fahrzeugkarosserie 10 heraus und weist eine vertikale Rippenwand 52, eine obere Rippenwand 54 und eine untere Rippenwand 56 auf. Die Rippenstruktur 46 fügt dem inneren Schweller 22 Festigkeit und Steifigkeit zu.
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1 und 2 zeigen auch einen äußeren Schweller, der allgemein mit 62 bezeichnet ist. Der äußere Schweller 62 ist ein geprägtes oder walzverformtes Panel, das sich längs der Fahrzeugkarosserie 10 erstreckt, und ist angepasst, um sich mit dem inneren Schweller 22 der Fahrzeugkarosserie 10 zu überlagern und daran befestigt zu sein. Wie am besten in 2 ersichtlich ist, ist der äußere Schweller 62 ein im Wesentlichen C-förmiger Kanal, der nach innen offen ist, und eine vertikale Wand 66, eine obere horizontale Wand 68 und eine untere horizontale Wand 70 aufweist. Ein oberer Schweißflansch 74 erstreckt sich von der oberen horizontalen Wand 68 nach oben und ein unterer Schweißflansch 76 erstreckt sich von der unteren horizontalen Wand 70 nach unten. Der äußere Schweller 62 wird an dem inneren Schweller 22 befestigt, indem die oberen Schweißflansche 38 und 74 zusammengeschweißt werden und auch die unteren Schweißflansche 40 und 76 zusammengeschweißt werden, wie in 4 gezeigt.
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1 und 2 zeigen auch ein Verstärkungsteil, das allgemein mit 80 bezeichnet wird, zur Befestigung in einem Hohlraum zwischen dem inneren Schweller 22 und dem äußeren Schweller 62. Wie in 1 und 2 ersichtlich, ist das Verstärkungsteil ein extrudiertes Aluminiumteil 80, das eine longitudinale Länge aufweist, die genauso lang ist wie die Länge des inneren Schwellers 22 und des äußeren Schwellers 62. Das extrudierte Aluminium-Verstärkungsteil 80 weist einen im Wesentlichen kastenförmigen Aufbau auf, der eine innere vertikale Wand 84 und eine äußere vertikale Wand 86 umfasst, die durch eine obere horizontale Wand 90 und eine untere horizontale Wand 92 miteinander verbunden sind.
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Eine Flanschstruktur ist an jeder Ecke des im Wesentlichen kastenförmigen Verstärkungsteils 80 vorgesehen. Wie am besten in 2 ersichtlich ist, weist die innere vertikale Wand 84 des Verstärkungsteils 80 eine Flanschstruktur 96 auf, die aus einem Stück mit dem Verstärkungsteil 80 extrudiert ist und eine nach innen abgewinkelte Wand 98, einen vertikalen Abschnitt 100, einen nach außen abgewinkelten Abschnitt 102 und einen horizontalen Abschnitt 104 aufweist. Die innere vertikale Wand 84 weist auch an ihrem unteren Ende eine Flanschstruktur 108 auf, die eine nach innen abgewinkelte Wand 112 und einen vertikalen Abschnitt 114 aufweist. Die äußere vertikale Wand 86 weist eine obere Flanschstruktur 118 auf, welche eine nach innen abgewinkelte Wand 120 und eine horizontale Wand 122 aufweist, die sich nach innen erstreckt. Die äußere vertikale Wand 86 weist auch an ihrem Boden eine Flanschstruktur 126 auf, die einen nach unten abhängigen vertikalen Abschnitt 128 aufweist. Diese Flanschstrukturen 96, 108, 118 und 126, welche an den Ecken des kastenförmigen Verstärkungsteils 80 vorgesehen sind, fügen dem Verstärkungsteil 80 Festigkeit und Steifigkeit hinzu.
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Wie in 2 ersichtlich, weist die innere vertikale Wand 84 eine nach innen eingekerbte Rippe 134, die sich längs entlang der inneren vertikalen Wand 84 erstreckt. Die äußere vertikale Wand 86 weist eine ähnliche eingekerbte Rippe 136 auf, die sich längs entlang der äußeren vertikalen Wand 86 erstreckt. Diese Rippen 134 und 136 fügen dem Verstärkungsteil 80 Festigkeit und Steifigkeit hinzu.
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Bezugnehmend auf 2 und 3 wird die verstärkte Schwellerstruktur dieser Erfindung zusammengebaut, indem zuerst das Verstärkungsteil 80 an dem äußeren Schweller 62 befestigt wird. In 2 wird eine Wulst eines strukturellen Haftmittels 140 entlang der horizontalen Wand 122 der oberen Flanschstruktur 118 angebracht. Eine andere Wulst eines Haftmittels 142 wird an der äußeren vertikalen Wand 86 gerade über der eingekerbten Rippe 136 angebracht. Eine andere Wulst eines Haftmittels 144 wird an der vertikalen Wand 86 unterhalb der eingekerbten Rippe 136 angebracht und erstreckt sich auch bis auf den Abschnitt 128 der Flanschstruktur 126.
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Danach werden das Verstärkungsteil 80 und der äußere Schweller 62 in die Position, die in 3 dargestellt ist, zusammengepresst. Dann wird eine Vielzahl von Befestigungsmitteln, vorzugsweise Schneidschrauben, durch den äußeren Schweller 62 und in das Verstärkungsteil 80 getrieben, um das Verstärkungsteil 80 und den äußeren Schweller 62 eng und permanent zusammenzuhalten. Insbesondere wird eine Schraube 150 zwischen der oberen horizontalen Wand 68 des äußeren Schwellers 62 und der horizontalen Wand 122 der oberen Flanschstruktur 118 montiert. Eine Schraube 152 wird zwischen der vertikalen Wand 66 des äußeren Schwellers 62 und der äußeren vertikalen Wand 86 des Verstärkungsteils 80 montiert. Eine Schraube 156 wird zwischen der vertikalen Wand 66 des äußeren Schwellers 62 und dem vertikalen Abschnitt 128 der Flanschstruktur 126 der äußeren vertikalen Wand 86 des Verstärkungsteils 80 montiert.
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Die Montage der Schrauben 150, 152 und 156 wird das Verstärkungsteil 80 und den äußeren Schweller 62 zusammenklemmen und auch die Wulste der Haftmittel 140, 142, 144 klemmen. In dem Fall, dass überschüssiges Haftmittel an einer Wulst des Haftmittels 140 angebracht wurde, kann der Überschuss in einen Hohlraum 146, der zwischen der abgewinkelten Wand 120 der Flanschstruktur 118 und der vertikalen Wand 66 und der oberen horizontalen Wand 68 des äußeren Schwellers 62 definiert ist, oder in einen Hohlraum 147 fließen. Wenn das überschüssige Haftmittel an der Wulst des Haftmittels 142 angebracht ist, kann dieser Überschuss entweder in den Hohlraum 146 oder nach unten in einen Hohlraum 148 fließen, welcher zwischen der eingekerbten Rippe 136 des Verstärkungsteils 80 und der vertikalen Wand 66 des äußeren Schwellers 62 definiert ist. Wenn ein Überfluss des Haftmittels an der Wulst des Haftmittels 144 angebracht ist, kann dieser Überfluss außerdem nach oben in den Hohlraum 148 fließen oder er kann über den Boden der Flanschstruktur 126 hinaus in einen Hohlraum 149 hinausgepresst werden.
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Als nächstes, wie in 3 ersichtlich, werden mehrere Wulste eines Haftmittels an dem Verstärkungsteil 80 angebracht. Insbesondere wird eine Wulst eines Haftmittels 160 an dem horizontalen Abschnitt 104 der Flanschstruktur 96 angebracht. Eine Wulst des Haftmittels 162 wird entlang des vertikalen Abschnitts 100 des Flansches 96 angebracht und erstreckt sich auch auf die abgewinkelte Wand 98 und teilweise auf die innere vertikale Wand 84. Eine andere Wulst des Haftmittels 164 wird an der inneren vertikalen Wand 84 gerade unterhalb der eingekerbten Rippe 134 angebracht und erstreckt sich auch entlang der abgewinkelten Wand 112 und eines vertikalen Abschnitts 114 der Flanschstrukturen 96 und 108.
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Nach dem Anbringen dieser Wulste des Haftmittels 160, 162 und 164 werden die Schwellerverstärkung 80 und der äußere Schweller 62 von 3 in den inneren Schweller 22 eingepresst, wie in 4 ersichtlich. Wie in 4 ersichtlich, wird die vertikale Rippenwand 52 der Rippenstruktur 46 des inneren Schwellers 22 in die entsprechende Vertiefung in dem Verstärkungsteil 80 genau hineinpassen und mit dieser in Eingriff stehen, welche durch die innere vertikale Wand 84 und die nach innen abgewinkelten Wände 98 und 112 der Flanschstruktur 108 definiert ist.
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Dann werden Befestigungsmittel, vorzugsweise Schneidschrauben, zwischen dem inneren Schweller 22 und dem Verstärkungsteil 80 montiert. Insbesondere wird eine Schraube 170 zwischen der oberen horizontalen Wand 32 des inneren Schwellers 22 und dem horizontalen Abschnitt 104 der Flanschstruktur 96 des Schwellerverstärkerteils 80 montiert. Eine andere Schraube 172 wird zwischen der vertikalen Wand 30 des inneren Schwellers 22 und des vertikalen Abschnitts 100 der Flanschstruktur 96 des Verstärkungsteils 80 montiert. Zusätzlich wird eine Schraube 174 zwischen der vertikalen Wand 30 des inneren Schwellers 22 und dem vertikalen Abschnitt 114 der Flanschstruktur 108 montiert.
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Jegliches überschüssige Haftmittel, das an der Wulst des Haftmittels 160 angebracht ist, kann in einen Hohlraum 147 oder einen Hohlraum 176 fließen, welcher zwischen der Flanschstruktur 96 und dem äußeren Schweller 62 definiert ist. Wenn ein Überschuss eines Haftmittels an der Wulst des Haftmittels 162 angebracht ist, kann dieser Überschuss auf gleiche Weise entweder nach oben in den Hohlraum 176 fließen oder nach unten in einen Hohlraum 178, der zwischen der eingekerbten Rippe 134 des Verstärkungsteils 80 und der vertikalen Rippenwand 52 des inneren Schwellers 22 definiert ist. Außerdem kann, wenn ein Überschuss eines Haftmittels an der Wulst eines Haftmittels 164 angebracht ist, dieser Überschuss nach oben in den Hohlraum 178 fließen oder er kann über den Boden der Flanschstruktur 108 hinaus in den Hohlraum 149 hinausgepresst werden.
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Eine Reihe von Schweißpunkten 180 wird entlang der Länge der Struktur zwischen dem oberen Schweißflansch 38 des inneren Schwellers 22 und dem oberen Schweißflansch 74 des äußeren Schwellers 62 hergestellt. Auf die gleiche Weise wird eine Reihe von Schweißpunkten 182 zwischen dem unteren Schweißflansch 40 des inneren Schwellers 22 und dem unteren Schweißflansch 76 des äußeren Schwellers 62 hergestellt.
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Wie in 4 ersichtlich, werden die verschiedenen Schrauben 150, 152, 156, 170, 172 und 174 bevorzugt direkt durch das strukturelle Haftmittel getrieben und sie wirken, um die Teile fest zusammenzuhalten und das strukturelle Haftmittel unter Druck zu setzen. Wenn die Fahrzeugkarosserie durch die Lackaushärtungsöfen befördert wird, werden die Wulste des strukturellen Haftmittels vollständig ausgehärtet. Nach der Aushärtung des Haftmittels wird die Kombination aus dem strukturellen Haftmittel und den Schrauben und den Schweißpunkten das Verstärkungsteil 80 permanent in seiner verstärkenden Position befestigen, fest eingefasst innerhalb der Abgrenzungen des inneren Schwellers 22 und des äußeren Schwellers 62.
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Obwohl die Zeichnungen hierin darstellen, dass das Verstärkungsteil 80 zuerst mit dem äußeren Schweller 62 verbunden wird, versteht es sich, dass die Reihenfolge des Zusammenbaus verändert werden könnte. Wenn gewünscht, würde das Verstärkungsteil 80 an dem inneren Schweller 22 montiert werden und dann, später, würde der äußere Schweller 62 dann an dem vorher zusammengebauten inneren Schweller 22 und Verstärkungsteil 80 angebracht werden. Außerdem kann es wünschenswert sein, dass sich die Länge des Verstärkungsteils weiter über die A-Säule an der Front und/oder die C-Säule an dem Heck hinaus erstreckt. Obwohl die Zeichnungen das Verstärkungsteil als einen einfachen Kasten zeigen, kann die Kastenform zusätzliche innere Wände aufweisen, um dem Kasten Festigkeit hinzuzufügen.
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Demzufolge ist ersichtlich, dass die Erfindung eine neue und verbesserte Schwellerverstärkung für ein Kraftfahrzeug geschaffen hat.