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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Knoten zur Verbindung von Teilen einer Karosseriestruktur eines Fahrzeugs.
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Eine Art von Kraftfahrzeugkonstruktion ist eine Struktur in "Body-on-Frame"-Bauweise, bei der die Fahrzeugkarosserie an einem getrennten Fahrzeugrahmen geschraubt, geschweißt oder auf andere Weise geeignet befestigt ist. Während der Herstellung solcher Body-on-Frame-Strukturen kann es erforderlich sein, Teile der Fahrzeugkarosserie miteinander zu verbinden. Des Weiteren ist es aufgrund von kosmetischen, Montage- und Fahrzeugbetriebserwägungen (zum Beispiel der Strukturen der zu verbindenden Teile, der Positionen dieser Teile am Fahrzeug und der Spannungen, unter denen die Verbindungen im Fahrzeuggebrauch betrieben werden,) möglicherweise nicht machbar, eine direkte Verbindung zwischen den Karosserieteilen entlang den Außenflächen der Karosserieteile zu bilden.
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Eine Alternative zur Verbindung der Teilaußenseiten besteht darin, einen ersten Fahrzeugkarosserieabschnitt mit einem in einem hohlen Innenraum eines zweiten Fahrzeugkarosserieabschnitts gebildeten inneren Verbindungsmerkmal zu verbinden. Eine in dem zweiten Karosserieabschnitt vorgesehene Öffnung zum Gestatten des Einführens des ersten Karosserieabschnitts darin kann jedoch Eintritt von Lärm, Schmutz und Feuchtigkeit in den Innenraum des zweiten Karosserieabschnitts gestatten. Um dies zu verhindern kann es erforderlich sein, den Abschnitt der Öffnung, der nicht von dem ersten Karosserieabschnitt eingenommen wird, abzudichten. Dies kann jedoch die Montagekosten erhöhen und die zur Montage erforderliche Zeit verlängern. Des Weiteren kann es schwierig sein, den Teil des ersten Karosserieabschnitts, der in dem Innenraum des zweiten Karosserieabschnitts sitzt, zu verschweißen oder zu befestigen. Somit besteht Bedarf an einem Verfahren zur Verbindung von Karosserieabschnitten eines Fahrzeugs, ohne dass eine Öffnung in einem Innenraum eines Karosserieabschnitts vorgesehen werden muss.
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Gemäß einem Aspekt der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein Knoten bereitgestellt, der zur Verbindung von Karosserieabschnitten eines Fahrzeugs konfiguriert ist. Der Knoten enthält einen ersten Abschnitt, der zur Befestigung an einem ersten Fahrzeugkarosserieabschnitt konfiguriert ist, und einen zweiten Abschnitt, der zur Befestigung an einem zweiten Fahrzeugkarosserieabschnitt konfiguriert ist.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird eine Montagegruppe für ein Fahrzeug bereitgestellt. Die Montagegruppe enthält einen ersten Abschnitt der Karosserie des Fahrzeugs und einen an dem ersten Karosserieabschnitt befestigten Knoten, der zur Befestigung an einem zweiten Abschnitt der Karosserie des Fahrzeugs konfiguriert ist.
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Weitere Ausführungen der Erfindung sind in den Figuren gezeigt.
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines Knotens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine Ansicht einer ersten Seite des in 1 gezeigten Knotens.
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3 ist eine Randansicht des in 1 gezeigten Knotens.
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4 ist eine Ansicht einer zweiten Seite des in 1 gezeigten Knotens gegenüber der ersten Seite.
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5 ist eine auseinander gezogene Ansicht einer Fahrzeuganordnung, die einen Knoten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ein Paar Fahrzeugkarosserieabschnitte, die durch den Knoten verbindbar sind, enthält.
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6 ist eine auseinander gezogene Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Fahrzeugmontagegruppe, die einen Verbindungsknoten und einen Fahrzeugkarosserieabschnitt, der mit der Montagegruppe verbindbar ist, enthält.
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7 ist eine auseinander gezogene Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer FahrzeugMontagegruppe, die einen Verbindungsknoten und einen Fahrzeugkarosserieabschnitt, der mit der Montagegruppe verbindbar ist, enthält.
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Wie hier verwendet, wird der Begriff "Knoten" als ein Element definiert, an dem und durch das zwei oder mehr Fahrzeugkarosserieabschnitte verbunden sind. Ein Knoten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein von irgendeiner der verbundenen Komponenten getrennter Teil.
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Ein Knoten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält allgemein einen ersten Abschnitt, der zur Befestigung an einem ersten Fahrzeugkarosserieabschnitt konfiguriert ist, und einen zweiten Abschnitt, der zur Befestigung an einem zweiten Fahrzeugkarosserieabschnitt konfiguriert ist. Die 1–4 zeigen eine bestimmte Ausführungsform eines Knotens 10, der zur Verbindung von Karosserieabschnitten eines Fahrzeugs konfiguriert ist. Der Knoten 10 enthält einen Basisabschnitt 12, einen ersten Vorsprung 14, der sich von dem Basisabschnitt erstreckt und zur Befestigung an einem ersten Fahrzeugkarosserieabschnitt konfiguriert ist, einen zweiten Vorsprung 18, der sich von dem Basisabschnitt erstreckt und zur Befestigung an einem zweiten Fahrzeugkarosserieabschnitt, der sich vom ersten Karosserieabschnitt unterscheidet, konfiguriert ist, und einen dritten Vorsprung 16, der sich von dem Basisabschnitt erstreckt, auf. Bei der in den 1–4 gezeigten Ausführungsform ist der dritte Vorsprung 16 auch zur Befestigung an dem zweiten Fahrzeugkarosserieabschnitt konfiguriert. Jedoch kann der dritte Vorsprung 16 als Alternative auch zur Befestigung an dem ersten Karosserieabschnitt oder an einem dritten Fahrzeugkarosserieabschnitt, der sich von dem ersten und zweiten Karosserieabschnitt unterscheidet, konfiguriert sein.
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Bei der in den 1–4 gezeigten Ausführungsform erstreckt sich der erste Vorsprung 14 von einer ersten Seite 12a des Basisabschnitts, während sich der zweite und der dritte Vorsprung 18 und 16 von einer zweiten Seite 12b des Basisabschnitts erstrecken. Bei einer bestimmten Ausführungsform sind die erste und die zweite Seite 12a und 12b einander gegenüberliegende Seiten des Basisabschnitts. Der Basisabschnitt 12 kann jedoch eine beliebige Anzahl von Seiten haben, die für eine bestimmte Anwendung erforderlich sind.
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Der zweite Vorsprung 18 weist einen ersten Wandabschnitt 18a, der sich von dem Basisabschnitt 12 erstreckt, einen zweiten Wandabschnitt 18b, der sich von dem Wandabschnitt 18a erstreckt, und einen dritten Wandabschnitt 18c, der sich von dem Wandabschnitt 18a gegenüber dem zweiten Wandabschnitt 18b erstreckt, auf. Wie in den 1–4 zu sehen, können der zweite und dritte Wandabschnitt 18b und 18c auch mit dem Basisabschnitt 12 verbunden sein und sich davon erstrecken. Bei einer bestimmten Ausführungsform sind die Wandabschnitte 18b und 18c allgemein parallel, und die Wandabschnitte 18a, 18b und 18c definieren zusammen einen Hohlraum 18d, der zur Aufnahme eines Abschnitts einer Fahrzeugkarosserie darin konfiguriert ist. Bei der in den 1–4 gezeigten Ausführungsform, erstreckt sich der Hohlraum 18d entlang einer Achse X, die mit einer durch die zweite Seite 12b des Basisabschnitts definierte Ebene P einen Winkel α bildet. Bei einer bestimmten Ausführungsform befindet sich der Winkel α in einem Bereich von 30 bis 90 Grad. Falls gewünscht, kann eine (nicht gezeigte) Positionierstruktur, die zur Aufnahme und Positionierung des mit dem zweiten Vorsprung 18 zu verbindenden Fahrzeugkarosserieabschnitts konfiguriert ist, durch den ersten Wandabschnitt 18a und nur einen der sich von dem Basisabschnitt 12 erstreckenden benachbarten Wandabschnitte 18b oder 18c gebildet werden. Bei alternativen Ausführungsformen könnten ein oder mehrere Wandabschnitte 18a, 18b oder 18c weggelassen werden. Dann würde die Fläche zur Verbindung des Vorsprungs mit einem zugehörigen Fahrzeugkarosserieabschnitt durch den bzw. die verbleibenden Wandabschnitt oder Wandabschnitte bereitgestellt werden.
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Bei einer bestimmten Ausführungsform, bei der die Wandabschnitte 18b und 18c parallel sind, wird die Achse X durch eine Linie definiert, die senkrecht zu einer Linie L1 verläuft, welche senkrecht sowohl zu einer durch den Wandabschnitt 18b definierten Ebene als auch zu einer durch den Wandabschnitt 18c definierten Ebene verläuft. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich die Achse X auch durch einen Mittelpunkt der Linie L1, um die durch die Basisabschnittfläche 12b definierte Ebene P zu schneiden.
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Der dritte Vorsprung 16 weist einen ersten Wandabschnitt 16a, der sich von dem Basisabschnitt 12 erstreckt, einen zweiten Wandabschnitt 16b, der sich von dem Wandabschnitt 16a erstreckt, und einen dritten Wandabschnitt 16c, der sich von dem Wandabschnitt 16a gegenüber dem zweiten Wandabschnitt 16b erstreckt, auf. Wie in den 1–4 zu sehen, können der zweite und der dritte Wandabschnitt 16b und 16c auch mit dem Basisabschnitt 12 verbunden sein und sich davon erstrecken. Bei einer bestimmten Ausführungsform sind die Wandabschnitte 16b und 16c allgemein parallel, und die Wandabschnitte 16a, 16b und 16c definieren zusammen einen Hohlraum 16d, der zur Aufnahme eines Abschnitts einer Fahrzeugkarosserie darin konfiguriert ist. Bei der in den 1–4 gezeigten Ausführungsform erstreckt sich der Hohlraum 16d entlang einer Achse Y, die mit der durch die zweite Seite 12b des Basisabschnitts definierte Ebene P einen Winkel β bildet. Bei einer bestimmten Ausführungsform liegt der Winkel β in einem Bereich von 30 bis 90 Grad. Falls gewünscht, kann eine (nicht gezeigte) Positionierstruktur, die zur Aufnahme und Positionierung des mit dem dritten Vorsprung 16 zu verbindenden Fahrzeugkarosserieabschnitts konfiguriert ist, durch den ersten Wandabschnitt 16a und nur einen benachbarter Wandabschnitte 16b oder 16c, die sich von dem Basisabschnitt 12 erstrecken, gebildet werden. Bei alternativen Ausführungsformen könnten ein oder mehrere Wandabschnitte 16a, 16b oder 16c weggelassen werden. Dann würde die Fläche zur Verbindung des Vorsprungs mit einem zugehörigen Fahrzeugkarosserieabschnitt durch die verbleibenden Wandabschnitte bereitgestellt werden.
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Bei einer bestimmten Ausführungsform, bei der die Wandabschnitte 16b und 16c parallel sind, wird die Achse Y durch eine Linie definiert, die senkrecht zu einer Linie L2 verläuft, welche senkrecht sowohl zu einer durch den Wandabschnitt 16b definierten Ebene als auch zu einer durch den Wandabschnitt 16c definierten Ebene verläuft. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich die Achse Y auch durch einen Mittelpunkt der Linie L2, um die durch die Basisabschnittfläche 12b definierte Ebene P zu schneiden.
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Bei der in den 1–4 gezeigten Ausführungsform ist ein erster Vorsprung 14 planar. Bei alternativen Ausführungsformen kann der erste Vorsprung 14 jedoch eine Struktur aufweisen, die dem zweiten oder dritten Vorsprung 18 und 16, wie oben beschrieben, ähnelt. Bei solchen Ausführungsformen würde zwischen einer durch die erste Seite 12a des Basisabschnitts definierten Ebene und einer (nicht gezeigten) Achse T eines durch Wandabschnitte des ersten Vorsprungs 14, wie zuvor beschrieben, definierten Hohlraums ein (nicht gezeigter) Winkel θ gebildet werden.
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Alternative Ausführungsformen können gemäß Verbindungsanforderungen einer bestimmten Anwendung mehr als drei Vorsprünge oder weniger als drei Vorsprünge, die sich von dem Basisabschnitt erstrecken, aufweisen. Des Weiteren können die bestimmten Winkelbeziehungen zwischen dem Basisabschnitt 12 und irgendwelchen Vorsprüngen, die sich davon erstrecken, durch solche Faktoren wie die Struktur(en) der durch den Knoten zu verbindenden Fahrzeugkarosserieteile und die räumlichen Beziehungen zwischen den zu verbindenden Fahrzeugkarosserieteilen bestimmt werden.
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Bei der in den 1–4 gezeigten Ausführungsform schneidet der erste Wandabschnitt 18a einen oder mehrere der Wandabschnitte 18b und 18c. Bei einer bestimmten Ausführungsform schneidet der erste Wandabschnitt 18a einen oder mehrere der Wandabschnitte 18b und 18c, um mit dem (den) Wandabschnitt(en) einen rechten Winkel zu bilden. Des Weiteren schneidet der erste Wandabschnitt 16a bei der in den 1–4 gezeigten Ausführungsform einen oder mehrere der Wandabschnitte 16b und 16c. Bei einer bestimmten Ausführungsform schneidet der erste Wandabschnitt 16a einen oder mehrere der Wandabschnitte 16b und 16c, um mit dem (den) Wandabschnitt(en) einen rechten Winkel zu bilden.
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Bei der in den 1–4 gezeigten Ausführungsform sind im ersten Wandabschnitt 18a des zweiten Vorsprungs 18 ein oder mehrere Durchgangslöcher 18e ausgebildet, um die Befestigung des Fahrzeugkarosserieabschnitts an dem zweiten Vorsprung 18 des Knotens 10 unter Verwendung von zum Beispiel Nieten (wenn eine unlösbare Verbindung zwischen dem Knoten und dem Karosserieabschnitt erwünscht ist) oder lösbaren mechanischen Befestigungselementen (bei einer Ausführungsform, bei der der Karosserieabschnitt trennbar oder lösbar mit dem Fahrzeugkarosserieabschnitt verbunden ist) zu erleichtern. Darüber hinaus sind ein oder mehrere Durchgangslöcher 14e in dem ersten Vorsprung 14 ausgebildet, um die Verbindung zwischen dem ersten Vorsprung und einem Abschnitt der Fahrzeugkarosserie auf die oben beschriebene Weise zu erleichtern. Ebenso sind ein oder mehrere Durchgangslöcher 16e in dem dritten Vorsprung 16 ausgebildet, um die Verbindung zwischen dem zweiten Vorsprung und einem Abschnitt der Fahrzeugkarosserie auf die oben beschriebene Weise zu erleichtern. Als Alternative dazu kann der Knoten 10 (und der mit dem Knoten zu verbindende Fahrzeugkarosserieabschnitt) mit Merkmalen versehen sein, die die Befestigung der Teile unter Verwendung anderer Verfahren, wie zum Beispiel Schweißen oder Klebstoffauftrag, erleichtern.
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Wie zuvor beschrieben definieren die verschiedenen Wandabschnitte der Vorsprünge 14, 16 und 18 jeweils Hohlräume, die dazu konfiguriert sind, einen zugehörigen Karosserieabschnitt eines Fahrzeugs aufzunehmen und in Eingriff zu nehmen. Der in irgendeinen Hohlraum eingeführte Fahrzeugkarosserieabschnitt kann irgendwelche der Vorsprungswandabschnitte berühren, die den Hohlraum entlang der gesamten Erstreckung des Wandabschnitts oder entlang irgendeinem Teil des Wandabschnitts definieren. Darüber hinaus können irgendwelche der Wandabschnitte Einkerbungen, Rippen oder andere Merkmale aufweisen, die darin enthalten und dazu konfiguriert sind, den zugehörigen Fahrzeugkarosserieabschnitt zu berühren, wenn der Karosserieabschnitt in dem Hohlraum eingesetzt ist. Bei solchen Ausführungsformen kann der Wandabschnitt eine Basis und ein oder mehrere Fahrzeugkarosserieabschnittkontaktelemente enthalten, die sich von der Basis erstrecken oder auf andere Weise damit verbunden sind und dazu konfiguriert sind, den zugehörigen Fahrzeugkarosserieabschnitt zu berühren. In 4 erstreckt sich zum Beispiel eine Rippe 500 entlang einer Innenfläche des Wandabschnitts 18c des zweiten Vorsprungs, um den in dem Hohlraum aufgenommenen Fahrzeugkarosserieabschnitt zu berühren und so den Fahrzeugkarosserieabschnitt von mindestens einem Abschnitt der Basis zu beabstanden. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Rippe 500 weiterhin mit dem Wandabschnitt 18a verbunden und dient zur Verstärkung des Wandabschnitts 18c. Somit enthält der Wandabschnitt 18c bei der in 4 gezeigten bestimmten Ausführungsform eine Basis 18c-1 und ein Fahrzeugkarosserieabschnittkontaktelement (in Form einer Rippe 500), das sich von der Basis 18c-1 erstreckt.
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Der Knoten 10 kann einstückig ausgebildet sein, oder der Knoten kann aus einer oder mehreren Komponenten gebildet sein, die unter Verwendung irgendeines geeigneten Verfahrens, zum Beispiel durch Schweißen oder Nieten, verbunden sind. Bei einer Ausführungsform ist der Knoten 10 einstückig aus einem geeigneten metallischen Material (zum Beispiel der Druckgusslegierung AURAL-2®) gegossen und, wo erforderlich, maschinell fertig bearbeitet. Der Knoten 10 kann jedoch aus irgendeinem geeigneten Material oder irgendwelchen geeigneten Materialien unter Verwendung irgendeines geeigneten Prozesses oder irgendwelcher geeigneten Prozesse hergestellt sein.
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Ausführungsformen des hier beschriebenen Knotens sind dazu konfiguriert, lösbar mit mindestens einem der Fahrzeugkarosserieabschnitte, mit denen sie gekoppelt sind, verbunden zu werden. Eine lösbare Verbindung zwischen dem Knoten und einem komplementären Fahrzeugkarosserieabschnitt kann unter Verwendung lösbarer mechanischer Befestigungselemente oder irgendeines anderen Verfahrens erfolgen, das eine Trennung des Knotens und des verbundenen Karosserieabschnitts gestattet, ohne infolge der Trennung entweder den Knoten oder den Karosserieabschnitt zu zerstören oder zu beschädigen, so dass der Knoten oder der Karosserieabschnitt nicht auf ähnliche Weise an einem anderen komplementären Knoten oder Karosserieabschnitt wieder befestigt werden könnte.
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Bei einer bestimmten Ausführungsform ist der Knoten 10 lösbar mit einem ersten Fahrzeugkarosserieabschnitt verbunden und unlösbar mit einem anderen Fahrzeugkarosserieabschnitt verbunden. Die Verbindung zwischen dem Knoten und dem Karosserieabschnitt gilt als "unlösbar", wenn sie nicht trennbar ist, wie oben beschrieben. Es können verschiedene Arten von bekannten Befestigungsverfahren (zum Beispiel Schweißen) verwendet werden, um solch eine unlösbare Verbindung bereitzustellen.
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Bei einer anderen bestimmten Ausführungsform ist der Knoten 10 mit allen der daran befestigten Fahrzeugkarosserieabschnitte lösbar verbunden.
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Auf die 5–7 Bezug nehmend, verbindet der Knoten 10 bei der gezeigten bestimmten Ausführungsform eine (allgemein mit 40 bezeichnete) röhrenförmige Fahrzeugvorbaustruktur mit einer anderen Komponente der Fahrzeugkarosserie. Bei einer bestimmten Ausführungsform ist die Vorbaustruktur 40 über den Knoten 10 mit einer Scharniersäule 50 für eine Tür des Fahrzeugs verbunden. Somit gestattet diese Ausführungsform des Knotens die Verbindung einer röhrenförmigen Komponente oder Struktur (in diesem Fall der Fahrzeugvorbaustruktur) mit einer gestanzten Komponente oder Struktur (in diesem Fall der Türscharniersäule). Ausführungsformen des Knotens ermöglichen die Verbindung zwischen Fahrzeugkarosserieabschnitten entlang Außenflächen der Karosserieabschnitte.
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Auf die 5–7 Bezug nehmend, ist der Knoten bei einer bestimmten Ausführungsform weiterhin dazu konfiguriert, als eine Strukturverstärkung für die Fahrzeugtürscharniersäule 50 zu dienen, wodurch das Erfordernis einer von dem Knoten und der Scharniersäule getrennten Verstärkungskomponente vermieden wird. Bei dieser Konfiguration umfasst die Scharniersäule 50 eine Innenverkleidung 50a und eine Außenverkleidung 50b, die an der Innenverkleidung 50a befestigt ist. Die Innenund die Außenverkleidung 50a und 50b sind so geformt, dass ein Abschnitt 50h der Innenverkleidung 50a einen benachbarten Abschnitt der Außenverkleidung 50b überlappt, um zwischen den Verkleidungen eine Tasche oder einen Hohlraum 50c zu bilden, wenn die Verkleidungen aneinander befestigt sind. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich der erste Vorsprung 14 des Knotens in den Hohlraum 50c und ist unter Verwendung von Nieten (für eine unlösbare Verbindung), lösbaren Gewindebefestigungselementen (für eine lösbare Verbindung) oder irgendeines anderen geeigneten Verfahrens an der Innen- und/oder Außenverkleidung befestigt. Bei einer bestimmten Ausführungsform ist der Knoten 10 unter Verwendung von Nieten unlösbar in dem Hohlraum 50c angebracht. Der in dem Hohlraum 50c sitzende und an der Verkleidung 50a und/oder 50b befestigte erste Vorsprung 14 des Knotens vergrößert die effektive Querschnittsfläche der Scharniersäule, wodurch der Widerstand der Scharniersäule gegen Verformung aufgrund von bei Aufprall- und Überschlagereignissen angelegten Kräften erhöht wird.
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Auf 6 Bezug nehmend, kann eine Ausführungsform des Knotens 10 an der Scharniersäule 50 befestigt sein, um eine Fahrzeugmontagegruppe 60 zu bilden, die den Knoten 10 und die Scharniersäule 50 enthält.
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Auf 7 Bezug nehmend, kann eine Ausführungsform des Knotens 10 an der röhrenförmigen Vorbaustruktur 40 befestigt sein, um eine Fahrzeugmontagegruppe 70 zu bilden, die den Knoten 10 und die Vorbaustruktur 40 enthält.
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Es versteht sich, dass die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung nur der Veranschaulichung dient und dass die verschiedenen hier offenbarten Struktur- und Betriebsmerkmale verschiedensten Modifikationen unterliegen können, von denen keine von dem Gedanken und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abweicht. Die vorhergehende Beschreibung soll deshalb den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränken. Stattdessen soll der Schutzbereich der Erfindung nur durch die angehängten Ansprüche und ihre Äquivalente bestimmt werden.
