DE102012216349A1 - Dachaufbau für ein fahrzeug ohne mittelsäule - Google Patents

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Saied Nusier
Mohamed Ridha Baccouche
Jamel E. Belwafa
Saeed David Barbat
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    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • B62D33/06Drivers' cabs

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Abstract

Es wird ein Fahrzeugdachsystem offenbart, das das Weglassen der B-Säule ermöglicht. Es ist ein besonderes Merkmal der Erfindung, senkrechte Dachlasten auf einen verstärkten hinteren Aufbau des Fahrzeugs zu übertragen. Es ist ein zusätzliches Merkmal der Erfindung, eine Verstärkung der hinteren oberen Abdeckung zu verwenden, um direkt Dacheindrücklasten zu übernehmen, die während des Testens an der Vorderseite des Fahrzeugs angewendet werden. Es wird ein spezifischer Lastübertragungsmechanismus offenbart. Eine nahe der Vorderseite des Fahrzeugs angewendete senkrechte Dacheindrückkraft wird sowohl in eine Torsionslast auf eine hintere obere Querleiste des Fahrzeugs als auch in ein Biegemoment auf die C-Säule des Fahrzeugs übertragen.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf den Dachaufbau einer Fahrzeugkarosserie.
  • Fahrzeugsicherheitsstandards wurden in dem Bestreben weiterentwickelt, sicherere Personenkraftwagen zu liefern. Ein Fahrzeugsicherheitsstandard für die Dacheindrückfestigkeit ist FMVSS Nr. 216. Die Belastungsanforderungen des FMVSS Nr. 216 wurden mit dem Ziel erhöht, einen größeren Schutz für Fahrzeuginsassen beim Überschlagen von Fahrzeugen zu liefern. Der Standard fordert, dass Fahrzeuge eine Dachstärkenanforderung des Dreifachen des Fahrzeuggewichts erfüllen. Diese Erhöhung der Anforderung stellt die Fahrzeughersteller vor große Herausforderungen. Es müssen erhöhte Dachstärkenanforderungen erfüllt und gleichzeitig eine erhöhte Kraftstoffersparnis erreicht werden, die ein geringeres Gewicht und weniger Aufbau erfordern kann.
  • Große Personenkraftfahrzeuge haben oft drei oder mehr Sätze von senkrechten Säulen, die einen Dachaufbau stützen. Die Säulen werden typischerweise von vorne nach hinten als A-, B- und C-Säulen bezeichnet. Manche Fahrzeuge verwenden auch eine vierte, D-Säule. Dagegen haben manche kleinen Fahrzeuge mit nur einer Reihe von Türen nur zwei Säulen. Fahrzeuge mit vorderen und hinteren Seitentüren haben allgemein eine mittlere B-Säule. Die B-Säule definiert die Trennung zwischen getrennten Vorder- und Hecktüröffnungen. Existierende Dachaufbauten stützen sich im Wesentlichen auf eine senkrechte B-Säule in der Mitte des Fahrzeugs, um senkrechte Dacheindrücklasten aufzufangen. Die Größe der Säule, die erforderlich ist, um Dacheindrückanforderungen zu erfüllen, kann den Zugang zum Fahrzeug für Insassen behindern. Sie beschränkt allgemein den für Türöffnungen zur Verfügung stehenden Raum und somit das bequeme Ein- und Aussteigen durch Insassen des Fahrzeugs. Die B-Säule begrenzt auch die Größe von Gegenständen, die durch die Türöffnungen eingeladen werden können. Die B-Säule kann auch das Sichtfeld des Fahrers versperren. Die B-Säule hat auch Einschränkungen für das Design des Fahrzeugs, da ihre Anordnung oft durch funktionale Anforderungen vorgegeben wird. Es wäre vorteilhaft, eine Fahrzeugkarosserie ohne B-Säule zu entwerfen, die mehrere Raumvorteile für den Kunden bietet, aber nach wie vor die erhöhten Dacheindrückanforderungen erfüllt.
  • KURZFASSUNG
  • Fahrzeuggestaltungen können von dem Weglassen der B-Säule und der Erhöhung der Größe der Seitenöffnungen profitieren. Die erhöhte Öffnungsgröße erleichtert es den Fahrgästen, in das Fahrzeug ein- und aus ihm auszusteigen. Größere Gegenstände können zum Transport in das Fahrzeug eingeladen werden. Außerdem gibt es eine größere Flexibilität des Designs des seitlichen Aussehens eines Fahrzeugs, die daher kommt, dass nicht um einen massiven B-Säulen-Aufbau herum gestaltet werden muss. Schließlich gibt es Gewichtsersparnisse und Möglichkeiten der Verbesserung der Kraftstoffersparnis, die durch das Weglassen von Bauteilen erreicht werden können. Obwohl andere Bauteile des Karosserieaufbaus eine Verstärkung erfordern, um die Aufbauanforderungen zu erfüllen, kann eine Möglichkeit der Nettogewichtersparnis erzielt werden.
  • Das gelöste Problem ist die Erfüllung von Anforderungen der Fahrzeugkarosseriestärke, während die Vorteile des Weglassens eines Mittelsäulen-Aufbaus realisiert werden. Durch Verwenden einer Strategie der Übertragung senkrechter Lasten, die an der Vorderseite des Fahrzeugs angewendet werden, auf einen verstärkten hinteren Karosserieaufbau, kann ein großes viertüriges Fahrzeug ohne B-Säule erhalten werden. Der Heckaufbau wird durch die Neukonfiguration von Schlüsselbereichen, um direkt mit einem Dachbelastungsgerät in Verbindung zu stehen, durch Miteinanderkoppeln mehrerer rohrförmiger Verstärkungsglieder, damit sie sich wie ein homogener Aufbau verhalten, und/oder durch Umwandeln von übertragenen Dachlasten in Torsions- und Biegemomente an spezifischen Bauteilen verstärkt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Seitenansicht der Außenseite eines Fahrzeugs.
  • 2 ist eine isometrische Rückansicht eines oberen Karosserie-Unterbaus.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 in 2.
  • 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 4-4 in 2.
  • 5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 5-5 in 2.
  • 6 ist eine schematische Vorderansicht einer Standard-Dachstärketest-Vorrichtung.
  • 7 ist eine schematische Seitenansicht einer Standard-Dachstärketest-Vorrichtung.
  • 8 ist ein freies Karosserieschema, das eine Lastübertragungsstrategie zeigt.
  • 9 ist ein Beispiel einer graphischen Darstellung von Testergebnissen eines simulierten Dachtests, die die Vorteile der Kraftleistung der offenbarten Ausführungsform zeigt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Es werden ausführliche Ausführungsformen offenbart, die Beispiele der vorliegenden Erfindung bilden, die auch in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgerecht, und manche Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details bestimmter Bestandteile zu zeigen. Spezifische offenbarte Aufbau- und Funktionsdetails sind nicht als einschränkend, sondern nur als eine repräsentative Basis zu interpretieren, um einem Fachmann die Durchführung der vorliegenden Erfindung nahezubringen.
  • 1 ist ein Schema einer Außenansicht eines Fahrzeugs 10 mit einem Dach 12. Das Fahrzeug hat eine A-Säule 14, eine B-Säule 16 und eine C-Säule 18, die alle das Dach 12 senkrecht stützen. Der Schwerpunkt der offenbarten Ausführungsform ist der Bereich 20 nahe der C-Säule.
  • 2 ist eine isometrische Ansicht eines oberen Karosserieverstärkungs-Unterbaus, der allgemein durch das Bezugszeichen 40 bezeichnet ist. Die Außenflächen des Fahrzeugs sind nicht gezeigt, um zu veranschaulichen, dass der einzige senkrechte Stützaufbau für das Dach sich an der A-Säule 14 und an der C-Säule 18 befindet. Durchgehende rohrförmige Seitenverstärkungen 42 haben jeweils eine Bogenform mit drei Abschnitten. Ein erster Abschnitt 44 erstreckt sich senkrecht an der Vorderseite des Fahrzeugs und stützt die A-Säule 14. Ein zweiter Abschnitt 46 erstreckt sich quer entlang der Seite des Dachs 12 und weist einen Teil einer Seitendachschiene 48 auf. Ein dritter Abschnitt 50 erstreckt sich senkrecht am Heck des Fahrzeugs und stützt die C-Säule 18. Eine hintere rohrförmige Verstärkung 52 hat eine durchgehende Bogenform mit drei Abschnitten. Ein erster hinterer Abschnitt 54 erstreckt sich senkrecht auf einer Seite und stützt die C-Säule 18. Ein zweiter hinterer Abschnitt 56 erstreckt sich quer entlang der hinteren Kante des Dachs 12 und weist einen Teil einer oberen Querleiste 58 auf. Ein dritter hinterer Abschnitt 60 erstreckt sich senkrecht und trägt die gegenüberliegende C-Säule 18. Die dritten Abschnitte 50 jeder der seitlichen rohrförmigen Verstärkungen 42 sind mit jeweils dem senkrechten ersten hinteren Abschnitt 54 und dem dritten hinteren Abschnitt 60 der hinteren rohrförmigen Verstärkung 52 gekoppelt. Die rohrförmigen Verstärkungen werden durch einander entsprechende Außenflächen gekoppelt und zusammengeschweißt.
  • Der Bereich 20, wie in 1 gezeigt, ist mit einer oberen Abdeckung 62 auf jeweils der rechten und der linken Seite des Fahrzeugs 12 versehen. Die oberen Abdeckungen 62 haben drei verlängerte Aufnahmen, die stützende Bauteile aufnehmen. Unter Bezug auf 2 nimmt eine erste Aufnahme 64 die Teile der senkrechten C-Säule 18 auf. Eine zweite Aufnahme 66 nimmt den zweiten Längsabschnitt 46 der seitlichen rohrförmigen Verstärkung 42 auf. Eine dritte Aufnahme 68 nimmt den zweiten hinteren Querabschnitt 56 der hinteren rohrförmigen Verstärkung 52 auf. Die oberen Abdeckungen 62 können an stützenden Bauteilen an den Aufnahmen durch Schweißen, Klebeverbindung oder mechanische Befestigungselemente befestigt werden.
  • 3 ist ein Schema einer Querschnittsansicht 3-3 aus 2. Dieser Teil stellt den Unterbau der C-Säule 18 dar. Diese Ansicht zeigt einen Zustand der strukturellen Übereinstimmung der oberen Abdeckung, der seitlichen rohrförmigen Verstärkung und der hinteren rohrförmigen Verstärkung. Wie oben erörtert, ist der dritte Abschnitt der seitlichen rohrförmigen Verstärkung 50 mit einem senkrechten Abschnitt der hinteren rohrförmigen Verstärkung 52 verbunden. Auf einer Seite des Fahrzeugs ist der erste hintere Abschnitt 54 der hinteren rohrförmigen Verstärkung 52 mit dem dritten Abschnitt 50 der seitlichen rohrförmigen Verstärkung 42 verbunden. Auf der gegenüberliegenden Seite ist der dritte hintere Abschnitt 56 mit dem dritten Abschnitt 60 der gegenüberliegenden seitlichen rohrförmigen Verstärkung 42 verbunden. Der erste Aufnahmeteil der oberen Abdeckung 64 ist mit Außenflächen der senkrechten Abschnitte beider rohrförmiger Verstärkungen verbunden.
  • 4 ist ein Schema einer Querschnittsansicht 4-4 aus 2. Dieser Unterbauteil 40 stellt die hintere obere Querleiste 58 dar. Hier ist ein Zustand der strukturellen Übereinstimmung zwischen der dritten Aufnahme der oberen Abdeckung 68 und dem zweiten Abschnitt 56 der hinteren rohrförmigen Verstärkung 52 gezeigt. Die obere Abdeckung ist mit den Außenflächen der rohrförmigen Verstärkung verbunden.
  • 5 ist ein Schema einer Querschnittsansicht 5-5 aus 2. Dieser Unterbauteil 40 stellt die Dachseitenreling 48 dar. Es gibt einen Zustand der strukturellen Übereinstimmung zwischen der zweiten Aufnahme der oberen Abdeckung 66 und dem zweiten Seitenabschnitt 46 der seitlichen rohrförmigen Verstärkung.
  • Die oben erwähnten Merkmale dieser Offenbarung sind an viele Fahrzeugtypen ohne B-Säule anwendbar. Die Abdeckungsverstärkungen 62 sind besonders wirksam in Zusammenwirkung mit rohrförmigen Unterbauverstärkungen. Das Hydroformen wird aus verschiedenen Gründen zeitweise bei der Kraftfahrzeugkonstruktion verwendet. Hydrogeformte Rohre können in flexibleren Formen hergestellt werden, als sie mit geprägten Bauteilen machbar sind.
  • Hydrogeformte Rohre haben auch die Tendenz, höhere Querschnittsstärkeneigenschaften zu haben als geprägte und zusammengesetzte Querschnitte gleicher Abmessung bezüglich der Kontinuität der rohrförmigen Querschnitte. Dieser Stärkenvorteil führt zu der Möglichkeit, kleinere Querschnitte mit äquivalenten Eigenschaften zu haben, was weiter Gewichtsersparnisse ermöglicht. Die Kosten der Herstellung von hydrogeformten Rohren mit unterschiedlichen Formen sind allgemein geringer als eine geprägte Einheit aus mehreren Bauteilen. Dementsprechend hat die senkrechte hintere C-Säule 18, die aus mindestens zwei rohrförmigen Aufbauten besteht, höhere Stärkeeigenschaften als ein geprägter, zusammengesetzter Aufbau der gleichen Größe.
  • Die obere Abdeckung 62 funktioniert gut als ein Verbindungsmechanismus für eine Vielzahl von hydrogeformten Rohraufbauten. Wenn Rohraufbauten mit durchgehenden bogenähnlichen Formen konfiguriert sind, sind die Lastübertragungspfade anders als bei einem geprägten und zusammengesetzten Aufbau. Die rohrförmigen Bauteile können durch Schweißen, Klebeverbindung oder mechanische Befestigung verbunden werden. Der Verbindungsmechanismus zwischen den Rohraufbauten kann bei der Belastung beansprucht werden, und die Bauteile können sich trennen und unabhängig reagieren. Die obere Abdeckung 62 kann als eine wirksame Möglichkeit dienen, die seitlichen und hinteren Rohraufbauten zu integrieren, um ein Verhalten eher wie ein einziger durchgehender Aufbau zu erhalten. Es gibt besondere Vorteile dieser Kontinuität, wenn man versucht, Lasten zu Zielbereichen zu steuern und zu lenken. Die hier offenbarten oberen Abdeckungen 62 können als ein wirksames Verfahren der Kopplung einer Vielzahl von Rohraufbauten mit hoher Stärkeintegrität an den Verbindungsstellen arbeiten.
  • Die härtesten Lasten, die ein Fahrzeugdach 12 erfährt, treten meist bei einem Überschlagen des Fahrzeugs auf. Der Federal Motor Vehicle Safety Standard (FMVSS) Nr. 216 soll Lasten simulieren, die auftreten, wenn ein Fahrzeugdach 12 bei einem Überschlag auf dem Boden aufschlägt. Der Standard fordert eine Mindestdachstärke als ein Verhältnis des Fahrzeuggewichts. Zusätzlich veröffentlich das Insurance Institute of Highway Safety (IIHS) seine eigene, strengere Dachstärkenanforderung. Auch wenn sie nicht vorgeschrieben ist, hat diese letztere Anforderung einen großen Einfluss auf die Entscheidungen der Kunden, und es ist vorteilhaft für die Hersteller, eine hohe Bewertung zu haben. Beide Tests werden mit im Wesentlichen der gleichen Prozedur durchgeführt, verlangen aber unterschiedliche Leistungspegel.
  • 6 ist ein Schema einer Vorderansicht einer Standard-Dachstärken-Testvorrichtung. Eine große Stahlplatte 70 einer Testvorrichtung mit vorgeschriebenen Abmessungen und vorgeschriebener Ausrichtung wird in Kontakt mit einer Seite des Dachs 12 des Fahrzeugs 10 angeordnet. Während eines Dachstärkentests wird die Stahlplatte 70 gemäß dem vorgeschriebenen Winkel nach unten gedrückt. Die Testvorrichtung wendet eine stetig zunehmende Kraft, durch den Pfeil 72 angezeigt, an, während die Stahlplatte 70 sich bewegt. Dies simuliert den Kontakt des Dachs 12 mit dem Boden während eines Überschlags des Fahrzeugs. Die Teststandards können erfordern, dass eine Kraft so hoch wie das Vierfache des Leergewichts des Fahrzeugs erreicht werden muss, ehe die Stahlplatte 70 sich 5 Inch (127 Millimeter) vom Anfangskontaktpunkt bewegt. Widerstandslasten nahe 30,000 (brit./amerik.) Pfund (133,446 Newton) können erforderlich sein, abhängig vom Fahrzeuggewicht.
  • 7 ist ein Schema einer Seitenansicht der Standard-Dachstärken-Testvorrichtung. Die Position einer hintersten Kante 74 der Stahlplatte 70 bezüglich des ganzen Fahrzeugs 10 kann auf der Basis des Testeinstellungsprotokolls geschätzt werden. Die resultierende Position der hintersten Kante 74 der Stahlplatte 70 ist eine Zwischenposition zwischen der B-Säule 16 und der C-Säule 18 für größere Fahrzeuge.
  • Der hintere Teil des Karosserieaufbaus kann verwendet werden, um eine Steifheit zu liefern, die gegenüber Dacheindrücklasten widerstandsfähig ist. An den vorderen Teil des Dachs nahe der Windschutzscheibe angewendete Lasten empfangen allgemein keinen Widerstand vom hinteren Teil des Fahrzeugs. Der Mittenaufbau übernimmt üblicherweise einen großen Teil der Stärkenanforderung durch Säulenbelastung bei Fahrzeugen mit einer B-Säule. Aufgrund der oben kurz dargestellten Vorteile ist es wünschenswert, die B-Säule aus einem Fahrzeug zu entfernen. Es ist aber eine Lastverwaltungsstrategie erforderlich, um strukturelle Anforderungen zu erfüllen.
  • Der hintere Aufbau kann auf verschiedene Weisen beteiligt sein, wenn der vordere Teil des Dachaufbaus belastet wird. Die obere Abdeckung 62 erstreckt sich im Fahrzeug nach vorne, um einen direkten Kontakt mit der Stahlplatte einer Testvorrichtung aufzunehmen. Dieser direkte Kontakt verbessert die Testleistung durch früheres Liefern eines Lastwiderstands bei einem Dachstärkentest. Unterbau-Bauteile können konfiguriert sein, um sich zu überlappen und an einer in Testprotokollen ausgeführten vorhergesagten Grenze der Testvorrichtung einen direkten Kontakt mit der Stahlplatte aufzunehmen.
  • Unter Bezug sowohl auf 2 als auch auf 7 erstreckt sich die zweite verlängerte Aufnahme 66 der oberen Abdeckung 62 entlang der seitlichen Dachreling 48 ausreichend nach vorne, um während der Dachstärkenprüfung in die Stahlplatte 70 einzugreifen und ihrer Bewegung zu widerstehen. Senkrechte Dachlasten werden während eines Dachstärkentests auf den hinteren Aufbau übertragen. Die Konfiguration der drei Aufnahmen, einschließlich der Verlängerung der vorderen Aufnahme 66, vereinfacht diese Lastübertragungsstrategie. Je eher der hintere Aufbau in den Lastwiderstand eingreift, desto mehr Zeit steht für eine Energieabsorption zur Verfügung. Dies führt zu einer besseren Zulassung des Aufbaus von Widerstandskräften bis auf die geforderten Pegel.
  • 8 ist ein freies Karosserieschema einer oberen Ecke einer hinteren C-Säule. Die hintere obere Querleiste 58, wie oben beschrieben, erstreckt sich quer entlang der hinteren Kante des Dachs, die die rechte und die linke C-Säule 18 verbindet. Da der Test an der einen oder der anderen Seite eines Fahrzeugs angewendet wird, ist die distale Seite üblicherweise unbelastet und intakt. Die hintere obere Querleiste 58 kann sich wie ein einfacher freitragender Balken verhalten, befestigt auf der distalen Seite 76 entgegengesetzt dazu, wo die Kraft 72 angewendet wird.
  • Die hintere Abdeckung 62 soll direkt durch ihre vordere Verlängerungsaufnahme 66 belastet werden und die Kraftübertragung auf die hintere obere Querleiste 58 erlauben. Die belastete Seite des Fahrzeugs kann ein Torsionsmoment weitergeben, das die hintere obere Querleiste 58 verwindet. Ein besonderes Merkmal der offenbarten Ausführungsform ist es, die Dacheindrückkraft 72 in eine Torsionslast auf den hinteren oberen Querleistenaufbau 58 zu übertragen. Ein gegenwirkendes Torsionswiderstandsmoment 80 wird von der hinteren oberen Querleiste 58 geliefert, was den Gesamtdacheindrückwiderstand verbessert.
  • Es ist ein weiteres Merkmal der offenbarten Ausführungsform, zusätzlich die Dacheindrücklasten in eine Biegelast auf den hinteren Säulenaufbau zu übertragen. Der Aufbau der C-Säule 18 ist allgemein senkrecht und verbindet den unteren Fahrzeugaufbau mit dem Dachaufbau. Unter Bezug auf das freie Karosserieschema der 8 hat die C-Säule 18 die Tendenz, sich wie ein einfacher freitragender Balken zu verhalten, wenn die Kraft 72 zur Vorderseite des Fahrzeugs angewendet wird. Der simulierte freitragende Balken ist am unteren Aufbau 78 des Fahrzeugs befestigt. Die C-Säule 18 empfängt aber die Dachkraft 72 anders als die hintere obere Querleiste 58. Die von der Vorderseite des Fahrzeugs durch die hintere Abdeckung 62 übertragene Last aktiviert ein Widerstandsbiegemoment 82 von der C-Säule 18. Die strukturelle Integrität der C-Säule 18 trägt daher zur Dacheindrückleistung unter diesem Lastwegschema bei. Die Strategie der Kombination der zwei oben erwähnten Aufbauten als zusammenwirkende freitragende Balken kann die Dacheindrückleistung ohne das Vorhandensein einer B-Säule dramatisch verbessern.
  • 9 zeigt eine graphische Darstellung der Last verglichen mit der Durchbiegung von einem simulierten Dachstärkentest. Es sind drei Szenarios gezeigt. Die Kurve 200 stellt ein Basismodell des Stands der Technik dar, das eine B-Säule hat und die Dachstärkenanforderung erfüllt. Der Punkt 220 markiert eine Spitzenlast, die für das Basismodell erreicht wird, von etwa 23,000 Pfund-Kraft (102,309 Newton). Die Kurve 204 stellt ein Zwischenmodell dar, bei dem die B-Säule entfernt wurde, mit keinen anderen Verbesserungen. Es trat eine deutliche strukturelle Verschlechterung ein, die nur eine Spitzenlast von etwa 17,000 Pfund-Kraft (75,620 Newton) erreichte. Der Punkt 224 bezeichnet die Spitzenlast, die in dem Zwischenmodell erreicht wird. Eine Reduzierung der Spitzenlast von mehr als 28% zeigt beispielhaft die Rolle, die eine B-Säule typischerweise beim Dacheindrückwiderstand spielt. Die Kurve 202 stellt ein Beispiel der offenbarten Ausführungsform dar, bei der die B-Säule entfernt und der C-Säulen-Aufbau wie oben erläutert erhöht wurde. Die erreichte Spitzenlast ist gleich derjenigen des Basismodells mit einer B-Säule. Der Punkt 222, der die von dieser beispielhaften Ausführungsform erreichte Spitzenlast markiert, überlappt im Wesentlichen den Spitzenlastpunkt 220 des Basismodells. Eine geschätzte Massenersparnis von 11 Pfund (5 Kilogramm) wurde durch die Entfernung des Aufbaus der B-Säule in diesem Beispiel erzeugt.
  • Die Formen der Lastverschiebungskurven zeigen auch die Mechanismen, wie das Eingreifen eines hinteren Säulenaufbaus die Dacheindrückleistung verbessern kann. Die vorgeschlagene Erfindung arbeitet ziemlich ähnlich wie das Zwischenmodell ohne B-Säule während des Anfangsbelastungsbereichs von weniger als 10,000 Pfund-Kraft (44,482 Newton). Dagegen hat das Basismodell mit einer Mittelsäule eine höhere Anfangssteifigkeit aufgrund des frühen Säulenbelastungswiderstands der B-Säule. Wenn die simulierte Stahlplatte in den Aufbau eindringt, nimmt die Last weiter zu, und der Unterschied in der Leistung zwischen dem Zwischenmodell ohne B-Säule und der beispielhaften Ausführungsform wird offensichtlicher. Es wird ein höherer Widerstand geliefert, wenn der hintere Aufbau einzugreifen beginnt, was das Eindringen der Stahlplatte einer Testvorrichtung begrenzt. Die Neigung der Lastablenkkurve 202 ändert sich, wird steiler bei etwa 15,000 Pfund-Kraft (66,723 Newton). Diese Änderung reflektiert die erhöhten Steifheitseigenschaften. Die Kurve 202, die die beispielhafte Ausführungsform darstellt, konvergiert in den höheren Lastbereichen mit der Kurve 220, die den Aufbau mit einer B-Säule gemäß dem Stand der Technik darstellt. Die beispielhafte Ausführungsform erreicht eine gleiche Spitzenlaststärke mit einem geringeren Gesamtaufbau. Es wird gezeigt, dass der verbesserte hintere Aufbau im beispielhaften Modell etwa 9,000 Pfund-Kraft (40,033 Newton), oder 39% der Spitzenlast übernimmt, die vom Karosserieaufbau bei einer Dacheindrückung ausgehalten wird.
  • Eine alternative Verbesserung, um eine weitere Kraftzunahme zu erreichen, ist es, eine zusätzliche innere Abdeckung auf der gegenüberliegenden Innenseite der Rohrabschnitte zu verwenden. Eine innere Abdeckungsverstärkung kann auch ein sogar noch schnelleres Eingreifen des hinteren Aufbaus bei einer Dacheindrückung erlauben. Obwohl einige Kosten- und Gewichtsvorteile durch die Hinzufügung von Bauteilen zunichte gemacht werden, kann eine inkrementelle Stärke erhalten werden, während ein Ziel des Erreichens der Dachstärke ohne eine mittlere B-Säule beibehalten wird.
  • Während oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurden, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Im Gegenteil, die in der Beschreibung verwendeten Worte sind beschreibende Worte und keine Einschränkung, und es ist klar, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Zusätzlich können die Merkmale verschiedener Ausführungen kombiniert werden, um weitere Ausführungen der Erfindung zu formen.

Claims (14)

  1. Dachaufbau für ein Fahrzeug, der Folgendes aufweist: eine Dachverkleidung; linke und rechte durchgehende rohrförmige Träger, die jeweils einen sich senkrecht erstreckenden vorderen Abschnitt, einen sich in Längsrichtung entlang der Dachverkleidung erstreckenden mittleren Abschnitt und einen sich senkrecht erstreckenden hinteren Abschnitt haben, die linke bzw. rechte hintere Säulen definieren; einen durchgehenden hinteren rohrförmigen Träger, der einen sich senkrecht entlang der linken hinteren Säule erstreckenden linken Abschnitt, einen sich quer entlang einer hinteren Kante der Dachverkleidung erstreckenden oberen Abschnitt, der eine hintere obere Querleiste definiert, und einen sich senkrecht entlang der rechten hinteren Säule erstreckenden rechten Abschnitt enthält; eine linke obere Abdeckung, die drei Aufnahmen hat, wobei eine Aufnahme den hinteren Abschnitt des linken rohrförmigen Trägers mit dem linken Abschnitt des hinteren rohrförmigen Trägers koppelt; und eine rechte obere Abdeckung, die drei Aufnahmen hat, wobei eine Aufnahme den hinteren Abschnitt des rechten rohrförmigen Trägers mit dem rechten Abschnitt des hinteren rohrförmigen Trägers koppelt.
  2. Dachaufbau nach Anspruch 1, wobei die linke obere Abdeckung und die rechte obere Abdeckung mit dem oberen Abschnitt des hinteren rohrförmigen Trägers verbunden sind.
  3. Dachaufbau nach Anspruch 1, wobei die linke obere Abdeckung Außenflächen des linken rohrförmigen Trägers und des hinteren rohrförmigen Trägers umgreift, und die rechte obere Abdeckung Außenflächen des rechten rohrförmigen Trägers und des hinteren rohrförmigen Trägers umgreift.
  4. Dachaufbau nach Anspruch 3, wobei die linke obere Abdeckung haftend mit dem linken rohrförmigen Träger und dem hinteren rohrförmigen Träger verbunden ist, und die rechte obere Abdeckung haftend mit dem rechten rohrförmigen Träger und dem hinteren rohrförmigen Träger verbunden ist.
  5. Dachaufbau nach Anspruch 3, wobei die linke obere Abdeckung an den linken rohrförmigen Träger und den hinteren rohrförmigen Träger geschweißt ist, und die rechte obere Abdeckung an den rechten rohrförmigen Träger und den hinteren rohrförmigen Träger geschweißt ist.
  6. Dachaufbau nach Anspruch 1, die in einer Dachtestvorrichtung getestet wird, die eine Lastplatte hat, die in einen vorderen Teil des Dachaufbaus eingreift, und wobei die Lastplatte sich über das Dach zu einer Zwischenposition erstreckt, wobei der Dachaufbau weiter aufweist, dass die linke und die rechte obere Abdeckung sich jeweils nach vorne im Fahrzeug mindestens zur Zwischenposition erstrecken, um Lasten direkt von der Lastplatte aufzunehmen.
  7. Dachaufbau nach Anspruch 1, wobei an einen vorderen Teil der Dachverkleidung angewendete Abwärtskräfte in eine Torsionsmomentlast auf der hinteren oberen Querleiste übertragen werden.
  8. Dachaufbau nach Anspruch 1, wobei an den vorderen Teil der Dachverkleidung angewendete Abwärtskräfte in eine Biegemomentlast auf der linken hinteren Säule und/oder der rechten hinteren Säule übertragen werden.
  9. Dachaufbau für ein Fahrzeug, der Folgendes aufweist: eine rohrförmige linke hintere Säule and eine rohrförmige rechte hintere Säule; eine rohrförmige linke vordere Säule und eine rohrförmige rechte vordere Säule; eine rohrförmige hintere obere Querleiste, die die linke hintere Säule mit der rechten hinteren Säule verbindet; eine rohrförmige erste Dachseitenreling, die die linke vordere Säule mit der linken hinteren Säule verbindet; eine rohrförmige zweite Dachseitenreling, die die rechte vordere Säule mit der rechten hinteren Säule verbindet; eine linke obere Abdeckung, die drei verlängerte Aufnahmen definiert, die jeweils eine der hinteren oberen Querleiste, der ersten seitlichen Dachreling und der linken hinteren Säule aufnehmen; eine rechte obere Abdeckung, die drei verlängerte Aufnahmen definiert, die jeweils eine der hinteren oberen Querleiste, der zweiten seitlichen Dachreling und der rechten hinteren Säule aufnehmen; und wobei eine auf einen vorderen Teil des Dachaufbaus angewendete senkrechte Abwärtslast von der rechten oberen Abdeckung und/oder der linken oberen Abdeckung aufgenommen und zu sowohl der rohrförmigen hinteren oberen Querleiste als auch der rechten und linken hinteren Säule übertragen wird.
  10. Dachaufbau nach Anspruch 9, wobei die linke vordere Säule, die erste seitliche Dachreling und die linke hintere Säule alle Teile eines einzigen durchgehenden Rohraufbaus sind.
  11. Dachaufbau nach Anspruch 9, wobei die rechte vordere Säule, die zweite seitliche Dachreling und die rechte hintere Säule alle Teile eines einzigen durchgehenden Rohraufbaus sind.
  12. Dachaufbau nach Anspruch 9, wobei die linke hintere Säule, die hintere obere Querleiste und die rechte hintere Säule alle Teile eines einzigen durchgehenden Rohraufbaus sind.
  13. Dachaufbau nach Anspruch 9, wobei auf einen vorderen Teil des Fahrzeug-Dachaufbaus angewendete Abwärtskräfte in eine Torsionsmomentlast auf der hinteren oberen Querleiste übertragen werden.
  14. Dachaufbau nach Anspruch 9, wobei an den vorderen Teil des Fahrzeug-Dachaufbaus angewendete Abwärtskräfte in eine Biegemomentlast auf der linken hinteren Säule und/oder der rechten hinteren Säule übertragen werden.
DE102012216349A 2011-09-19 2012-09-14 Dachaufbau für ein fahrzeug ohne mittelsäule Withdrawn DE102012216349A1 (de)

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