DE102015109062A1

DE102015109062A1 - Pickup-koffer mit verstärkten befestigungsstellen

Info

Publication number: DE102015109062A1
Application number: DE102015109062.7A
Authority: DE
Inventors: Bruno M. Barthelemy; Mark Joseph Courtright; Vincent Chimento; Mark Keller
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2015-06-09
Publication date: 2015-12-31
Also published as: RU2686603C2; RU2015125282A3; US20150375801A1; RU2015125282A; US9278717B2; MX360232B; CN105216866A; CN105216866B; MX2015007867A

Abstract

Eine oder mehrere Querträger einer Pickup-Pritschenstruktur umfassen ein Loch in einem Flansch an einer Stelle, die für die Installation von Nachrüstzubehören vorteilhaft ist. Das Loch erstreckt sich nicht durch die Bodenplatte selbst. Wenn Kunden Nachrüstzubehöre installieren, die Löcher durch die Bodenplatte erfordern, wird den Kunden nahegelegt, die neuen Löcher mit den Löchern in den Querträgern auszurichten. Dadurch werden Belastungen, die durch die Nachrüstzubehöre angelegt werden, wirksam zu den Rahmenträgern übertragen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft das Gebiet der Pickup-Wagenstrukturen. Insbesondere betrifft die Offenbarung die Struktur einer Pickup-Pritsche.
HINTERGRUND
Pickup-Wagen sind Kraftfahrzeuge mit einer hinteren, offenen Ladefläche, die oft als Pritsche bezeichnet wird. Pickup-Wagen sind vor allem deshalb beliebt, weil die Pritsche sie vielfältig verwendbar macht einschließlich zum Befördern verschiedener Arten von Ladung und zum Ziehen verschiedener Arten von Anhängern. Traditionell wurden die Karosseriestrukturen von Pickup-Wagen überwiegend aus Stahllegierungen gefertigt. Durch jahrelange Erfahrungen haben Gestalter von Pickup-Wagen gelernt, wie man stählerne Wagenkarosserieteile entwirft, die der Vielzahl anspruchsvoller Pickup-Wagen-Anwendungen standhalten. Das aktuelle gesetzliche und wirtschaftliche Umfeld verstärkt die Wichtigkeit, Pickup-Wagen kraftstoffeffizienter zu machen ebenso wie funktional und langlebig. Ein Weg zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs eines Fahrzeugs, insbesondere wenn es unbeladen ist, ist es, das Gewicht der Fahrzeugstruktur zu reduzieren.
Aluminiumlegierungen weisen typischerweise ein höheres Festigkeit-zu-Gewicht-Verhältnis als Stahllegierungen auf. Folglich bietet Ersetzen von Stahl durch Aluminium das Potential für eine Gewichtsverringerung. Der Elastizitätsmodul von Aluminium ist jedoch im Allgemeinen geringer als der Elastizitätsmodul von Stahl. Ebenso funktionieren möglicherweise Herstellungsverfahren und Verfahren zum Verbinden von Teilen, die für Stahlteile gut funktionieren, nicht gut für das gleiche Aluminiumteil. Aufgrund dieser und anderer Unterschiede erzeugt eine einfache Materialersetzung nicht notwendigerweise einen akzeptablen Entwurf.
Aluminiumlegierungen werden allgemein durch eine vierstellige Zahl identifiziert, von der die erste Ziffer typischerweise das wichtigste Legierungselement angibt. Beim Beschreiben einer Reihe von Aluminiumlegierungen basierend auf dem Hauptlegierungselement können der ersten Nummer drei x (Groß- oder Kleinbuchstaben) oder drei Nullen folgen. Zum Beispiel ist das wichtigste Legierungselement in einer Aluminiumlegierung der 6xxx(oder 6000)-Reihe Magnesium und Silicium, wohingegen das wichtigste Legierungselement der 5xxx-Reihe Magnesium und der 7xxx-Reihe Zink ist. Zusätzliche Ziffern, die in der Reihenbezeichnung durch den Buchstaben „x“ (oder Nullen) dargestellt werden, definieren die genaue Aluminiumlegierung. Beispielsweise hat eine Aluminiumlegierung 6061 eine Zusammensetzung von 0,4–0,8 % Silizium, 0–0,7 % Eisen, 0,15–0,4 % Kupfer, 0–0,15 % Mangan, 0,8–1,2 % Magnesium, 0,04–0,35 % Chrom, 0–0,25 % Zink und 0–0,15 % Titan. Unterschiedliche Legierungen bieten verschiedene Kompromisse hinsichtlich Festigkeit, Härte, Bearbeitbarkeit und anderer Eigenschaften.
Darüber hinaus können für Aluminiumlegierungen fünf grundlegende Bezeichnungen zur Art des Temperns angegeben werden, und zwar: F – wie hergestellt, O – weichgeglüht, H – kaltverfestigt, T – wärmebehandelt und W – wie abgeschreckt (zwischen Lösungsglühen und künstlicher oder natürlicher Alterung). Auf die Bezeichnung des Temper-Verfahrens kann zur weiteren Abgrenzung eine ein- oder zweistellige Zahl folgen. Zum Beispiel wurde Aluminium mit einer T6-Behandlungsbezeichnung lösungsgeglüht und künstlich gealtert, aber nach dem Lösungsglühen nicht kaltbearbeitet (oder so, dass die Kaltbearbeitung in den Materialeigenschaften nicht erkennbar wäre).
KURZDARSTELLUNG
Eine Aluminium-Wagenpritsche umfasst eine gesickte Metallblech-Bodenplatte und mindestens einen Querträger. Der Querträger umfasst einen vorderen und einen hinteren Flansch, die zwischen den Sicken an die Bodenplatte geschweißt sind. Einer der Flansche definiert ein Loch, das an einem flachen Bereich der Bodenplatte zwischen den Sicken anliegt, jedoch nicht in die Bodenplatte hinein verläuft. In einer Ausführungsform ist der Querträger durch Walzprofilieren geformt, was einen Querträger mit konstantem Querschnitt ergibt. In einer anderen Ausführungsform hat der Flansch eine variable Breite, um eine vergrößerte Auflagefläche für ein Befestigungsmittel bereitzustellen. Der Flansch kann in der Umgebung des Lochs verstärkt sein. Eine Versteifung kann an den Querträger genietet sein, um den Querträger in der Nähe des Punkts, an dem der Querträger mit Rahmenträgern verschraubt ist, zu versteifen. Um Lasten im Querträger zu minimieren, kann das Loch innerhalb einer Sicke der Versteifung liegen.
Ein Pickup-Wagen umfasst linke und rechte Rahmenträger, einen Querträger, der mit den Rahmenträgern verschraubt ist, und eine gesickte, an den Querträger geschweißte Bodenplatte. Der Querträger beinhaltet einen Flansch, der ein Loch definiert. Das Loch ist von einem flachen Bereich der Bodenplatte bedeckt. Der Querträger kann einen an eine Versteifung genieteten walzprofilierten Kanal umfassen. Das Loch kann entweder im Kanal oder in der Versteifung liegen. Kunden können bei der Installation von Nachrüstteilen dazu instruiert werden, jedes beliebige Loch durch die Bodenplatte mit dem Loch im Querträger auszurichten.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Wagenpritsche umfasst das Walzprofilieren eines Querträgers, das Stanzen einer Bodenplatte und das Schweißen des Querträgers an die Unterseite der Bodenplatte. Der Querträger umfasst einen vorderen Flansch und einen hinteren Flansch, wovon einer ein Loch definiert. Das Loch kann in das Halbzeug geformt werden, aus dem der Querträger geformt wird. Eine Sickenstruktur wird in die Bodenplatte gestanzt. Die Flansche werden an flache Bereiche der Bodenplatte zwischen den Sicken geschweißt. Das Loch im Flansch wird mit einem Bereich der Bodenplatte ausgerichtet, der kein Loch aufweist. Die Bodenplatte und der Querträger können aus Halbzeug aus Aluminiumlegierung wie z. B. 6xxx geformt werden. Eine Versteifung kann in der Nähe des Lochs an den Querträger genietet werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittdarstellung einer Pickup-Pritsche.
2 ist eine Unteransicht eines Teils der Pickup-Pritsche aus 1.
3 ist eine Schnittdarstellung einer Pickup-Pritsche nach der Installation auf eines Nachrüstzubehörs.
4 ist eine Unteransicht der Pickup-Pritsche aus 1, die dazu ausgeführt ist, einen geeigneten Ort zur Installation von Nachrüstzubehören bereitzustellen.
5 ist eine Unteransicht der Pickup-Pritsche von 1 mit einer alternativen Ausführung, um einen geeigneten Ort zur Installation von Nachrüstzubehören zur Pritschenmontage bereitzustellen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind Beispiele, und andere Ausführungsformen können verschiedene und alternative Formen annehmen. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu und einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details von bestimmten Komponenten zu zeigen. Die speziellen strukturellen und funktionalen Details, die hier offenbart werden, sollen deshalb nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, wie die vorliegende Erfindung zu nutzen ist. Verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine beliebige der Figuren dargestellt und beschrieben werden, können mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu schaffen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben werden. Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die den Lehren der vorliegenden Offenbarung entsprechen, können für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen genutzt werden.
1 zeigt eine Schnittansicht eines Pickup-Wagenkoffers und Rahmenträger. Die Kofferstruktur umfasst eine Bodenplatte 10, linke und rechte Seitenwände 12 und eine Stirnwand 14. Die Bodenplatte, Seitenwände und Stirnwand können durch einen Stanzprozess aus Metallblech ausgebildet sein. Eine Anzahl von Querträgern 16 sind an die Bodenplatte 10 geschweißt. Die Querträger können aus Metallblech durch einen Walzprofilierprozess ausgebildet sein. Durch einen Walzprofilierprozess hergestellte Teile weisen eine konstante Querschnittsform auf. Um den Querschnitt eines walzprofilierten Teils zu ändern, muss ein nachfolgender Arbeitsgang wie z. B. Scherschneiden durchgeführt werden. Die Bodenplatte, Stirnwand, Seitenwände und Querträger können aus einer Aluminiumlegierung wie 6111 bestehen. Die Kofferstruktur ist an Rahmenträgern 18 verschraubt.
2 zeigt eine Unteransicht eines Teils der Pickup-Pritsche nahe der Stelle, an der die Bodenplatte 10 an einen der Querträger 16 angebracht ist. Es ist anzumerken, dass eine Anzahl von Längssicken 20 in die Bodenplatte geprägt sind, wodurch einige Bereiche höher sind als andere Bereiche. Jeder Querträger 16 weist einen vorderen und hinteren Flansch 22 auf. Diese Flansche sind an verschiedenen Schweißstellen 24 zwischen den Sicken 20 an die flachen Bereiche des Bodens 10 geschweißt. Eine Versteifung 26 ist bei 28 an den Querträger 16 genietet, um dort, wo der Querträger 16 mit den Rahmenträgern 18 verschraubt ist, die Steifigkeit zu erhöhen.
Im Gebrauch können vielfältige Lasten an verschiedenen Punkten im Koffer und in verschiedenen Richtungen wirken. Die Kofferstruktur ist konzipiert, diese Belastungen bei akzeptablen Durchbiegungsgraden und ohne Schwächen oder Lösen jeglicher Verbindungen oder bleibende Verformung auf die Rahmenträger zu übertragen. Einige Nachrüstzubehöre können an der Bodenplatte 10 befestigt werden. Dieses Zubehör kann große Punktlast am Befestigungspunkt ausüben. 3 zeigt einen Salzstreuer 30, der auf der Pritsche eines Pickup-Wagens installiert ist. Die Installationsanweisung dieses Salzstreuers, wie vieler anderer Nachrüstzubehöre, verlangt das Bohren von Löchern in der Bodenplatte und das Installieren von Befestigungen 32 in den Löchern. Dann werden Spannbänder 34 um den Salzstreuer herum angezogen, um den Streuer sicher am Platz zu halten.
Wenn eine vertikale Kraft auf Bodenplatte 10 an einer Stelle zwischen Querträgern oder nach dem hinteren Querträger wirkt, wird die Bodenplatte 10 biegebelastet. Zum Beispiel belastet eine Aufwärtskraft, hinter dem hinteren Querträger ausgeübt, die durch Sicken 20 gebildeten erhöhten Teile auf Druck und die nicht erhöhten Teile auf Zug. Eine Aufwärtskraft, zwischen Querträgern ausgeübt, belastet die erhöhten Abschnitte auf Zug und die nicht erhöhten Abschnitte auf Druck. Die Größe der Zug- und Druckbeanspruchung und die Durchbiegungen nehmen mit der Entfernung zwischen der Kraft und dem Querträger zu. Diese Lasten werden von der Bodenplatte 10 durch Querträger 16 auf die Rahmenträger 18 übertragen. Die Größe der Beanspruchung im Querträger und die Durchbiegungen nehmen mit der Entfernung zwischen der Last und dem Rahmenträger zu.
Die Wagenhersteller können nicht steuern, wo Endbenutzer Nachrüstteile anbringen, jedoch kann Benutzern nahegelegt werden, Nachrüstteile an bevorzugten Stellen anzubringen. Wie in 4 gezeigt, ist in einem Flansch des Querträgers 16 in der Nähe der Versteifung 26 ein Loch 36 gebohrt. Dieses Loch kann in dem Halbzeug geformt sein, aus dem der Querträger geformt wird. Alternativ, kann es nach der Ausbildung des Querträgers gebohrt oder gestanzt werden. Wenn das Fahrzeug hergestellt wird, ist der Metallblechboden 10 über dem Loch 36 unperforiert. Mit anderen Worten, die Bodenplatte weist kein Loch auf, das mit dem Loch 36 ausgerichtet ist, auch wenn die Stelle zum Beispiel auf der Oberseite durch eine leichte Vertiefung markiert sein kann. Einem Kunden, der ein Zubehör installiert, das ein Loch erfordert, wird nahegelegt, an dieser Stelle das Loch zu bohren. Zum Beispiel kann ein Text in der Betriebsanleitung, auf einem Aufkleber nahe dem Loch oder in die Unterseite des Bodens 10 eingestanzt, angeben, dass diese Stelle bevorzugt wird. Eine Last, die durch eine Befestigung ausgeübt wird, die sich durch dieses Loch erstreckt, wird direkt auf den Flansch ausgeübt und verursacht keine Beanspruchung des Bodens 10. Da die Last nahe an der Stelle liegt, an welcher der Querträger 16 mit dem Rahmenträger 18 verschraubt ist, wird die Last bei minimaler Durchbiegung wirksam zum Rahmenträger übertragen. Der Querträger 16 kann in der Umgebung des Lochs 36 verstärkt sein, um lokale Belastungen zu verringern und um irgendwelche Quetschkräfte zu absorbieren, die durch die Installation einer Befestigung 32 ausgeübt werden. Zum Beispiel kann das Material in dieser Region dicker sein, oder eine zusätzliche Versteifung kann in der Umgebung des Lochs am Flansch angebracht sein. Die Versteifung kann sich vom Querträger 16 nach außen erstrecken, um eine größere Fläche zur Installation der Befestigung bereitzustellen.
5 stellt eine weitere Ausführungsform dar. In dieser Ausführungsform erstreckt sich die Versteifung 26 über die Schweißstellen 24 hinaus und ist geformt, um eine geeignete Befestigungsstelle bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen kann die Versteifung sich bis zum erhöhten Abschnitt einer oder mehrerer Sicken 20 erstrecken. Ein Loch ist durch die Versteifung gebohrt, um die bevorzugte Befestigungsstelle zu markieren, das Loch erstreckt sich jedoch nicht durch die Bodenplatte 10. Der Endbenutzer vervollständigt das Loch als Teil der Installation eines Nachrüstzubehörs.
Obgleich oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die von den Ansprüchen mit umfasst werden. Die in der Beschreibung verwendeten Wörter haben einen beschreibenden und keinen einschränkenden Charakter. Es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen und die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden können, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. Während verschiedene Ausführungsformen zwar als Vorteile bietend oder bevorzugt gegenüber weiteren Ausführungsformen oder Umsetzungen des Stands der Technik beschrieben werden, versteht der Durchschnittsfachmann, dass zwischen einem oder mehreren Merkmalen oder einer oder mehreren Eigenschaften Kompromisse geschlossen werden, um die gewünschten Gesamtsystemmerkmale zu erreichen, die von der besonderen Anwendung und Implementierung abhängig sind.
Ausführungsformen, die bezüglich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder als Umsetzungen des Stands der Technik beschrieben werden, liegen nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

Aluminium-Wagenpritsche, umfassend: eine gesickte Metallblech-Bodenplatte (10), einen allgemein flachen unperforierten Bereich aufweisend; und einen Querträger (16) mit einem vorderen Flansch (22), der an die Bodenplatte (10) geschweißt ist, und einem hinteren Flansch (22), der an die Bodenplatte (10) geschweißt ist, wobei der vordere Flansch (22) oder hintere Flansch (22) ein erstes Loch (36) definiert, das am flachen unperforierten Bereich der Bodenplatte (10) anliegt.
Aluminium-Wagenpritsche nach Anspruch 1, wobei der Querträger (16) einen konstanten Querschnitt aufweist.
Aluminium-Wagenpritsche nach Anspruch 1, außerdem umfassend eine Verstärkung (26), die am Querträger (16) befestigt ist und ein zweites Loch definiert, das mit dem ersten Loch (36) ausgerichtet ist.
Aluminium-Wagenpritsche nach Anspruch 1, außerdem umfassend eine Versteifung (26), die am Querträger (16) befestigt ist und zur Befestigung an einem Rahmenträger (18) ausgeführt ist.
Aluminium-Wagenpritsche nach Anspruch 4, wobei in der Bodenplatte (10) zwischen dem ersten Loch (36) und der Versteifung (26) nicht mehr als eine Sicke (20) ausgebildet ist.
Pickup-Wagen, umfassend: linke und rechte Rahmenträger (18); einen Querträger (16), der mit dem linken und rechten Rahmenträger (18) verschraubt ist, der Querträger (16) einen ein erstes Loch (36) definierenden Flansch (22) aufweisend; und eine gesickte Bodenplatte (10), angeschweißt an den Querträgerflansch (22), die Bodenplatte (10) einen allgemein flachen unperforierten Bereich das erste Loch (36) bedeckend aufweisend.
Pickup-Wagen nach Anspruch 6, wobei der Querträger (16) umfasst: einen walzprofilierten Kanal; und eine Versteifung (26), angenietet an den walzprofilierten Kanal.
Pickup-Wagen nach Anspruch 7, wobei das erste Loch (36) im walzprofilierten Kanal ist.
Pickup-Wagen nach Anspruch 7, wobei das erste Loch in der Versteifung (26) ist.
Pickup-Wagen nach Anspruch 6, wobei weiterhin die Bodenplatte (10) Hinweiszeichen von Instruktionen die, wenn die Installation eines Zubehörs das zweite Loch erforderlich macht, Kunden die Ausrichtung eines zweiten Lochs mit dem ersten Loch nahelegen, aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Wagenpritsche, umfassend: Walzprofilieren eines Querträgers (16), vordere und hintere Flansche (22) aufweisend, der vordere Flansch (22) oder hintere Flansch (22) ein Loch (36) definierend; Stanzen einer Bodenplatte (10), um mehrere Hochsicken (20) und einen unperforierten Bereich zwischen den Sicken (20) zu auszubilden; und Schweißen des Querträgers (16) an eine Unterseite der Bodenplatte (10) derart, dass das Loch (36) mit dem unperforierten Bereich ausgerichtet ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Querträger (16) und die Bodenplatte (10) aus Halbzeug aus Aluminiumlegierung geformt werden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Aluminiumlegierung eine Legierung der 6xxx-Reihe ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Querträger (16) aus Halbzeug walzprofiliert wird, das mit dem Loch (36) vorgeformt ist.
Verfahren nach Anspruch 11, außerdem umfassend Schneiden des Querträgers (16) nach dem Walzprofilieren derart, dass der Flansch (22) in der Umgebung des Lochs (36) breiter ist.
Verfahren nach Anspruch 11, außerdem umfassend Nieten einer Versteifung (26) an den Querträger (16).
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Versteifung (26) ein Loch definiert und die Versteifung (26) in einer derartigen Position an den Querträger (16) angeschweißt wird, dass das Loch in der Versteifung (26) an das Loch (36) im Flansch (22) angrenzt.