DE102016005840A1

DE102016005840A1 - Obere Fahrzeugkarosseriestruktur eines Fahrzeugs und Verfahren zum Verbessern der Steifigkeit einer Fahrzeugkarosserie

Info

Publication number: DE102016005840A1
Application number: DE102016005840.4A
Authority: DE
Inventors: Tomohito OKUYAMA; Tetsunori HADA; Yuki Kodama
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2015-05-15
Filing date: 2016-05-12
Publication date: 2016-11-17
Anticipated expiration: 2036-05-13
Also published as: CN106143636A; CN106143636B; US20160332674A1; JP6187537B2; JP2016215708A; DE102016005840B4; US9545957B2

Abstract

Es werden eine zentrale Säule 1, eine Dachseitenschiene 2, welche mit einem oberen Endabschnitt der zentralen Säule 1 verbunden ist und einen geschlossenen Querschnitt C2 aufweist, welcher sich in einer Fahrzeuglängsrichtung erstreckt, und ein aus einem Kunstharz hergestelltes verstärkendes Glied 3 vorgesehen, welches im Inneren der Dachseitenschiene 2 an einer Position nahe einem oberen Endabschnitt der zentralen Säule 1 vorgesehen ist. Die Dachseitenschiene 2 umfasst ein Dachschienen-Innenteil 22, welches einen Erhebungsabschnitt 22a aufweist, und ein Dachschienen-Außenteil 23, welches den geschlossenen Querschnitt C2 gemeinsam mit dem Dachschienen-Innenteil 22 ausbildet. Das verstärkende Glied 3 ist vorgesehen, um einen Spalt von dem Dachschienen-Außenteil 23 aufzuweisen, und ist integral mit einer auswärts gerichteten Fläche in einer Fahrzeugbreitenrichtung des Dachschienen-Innenteils 22, welches aufgeraut ist, durch einen Ankereffekt verbunden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine obere Fahrzeugkarosseriestruktur eines Fahrzeugs, und sie bezieht sich insbesondere auf die obere Fahrzeugkörper- bzw. Fahrzeugkarosseriestruktur des Fahrzeugs, umfassend ein aus einem Kunstharz hergestelltes verstärkendes Glied, welches im Inneren einer Dachseitenschiene vorgesehen ist. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Verbessern der Starrheit und Steifigkeit einer Fahrzeugkarosserie.
Eine Struktur des Fahrzeugs, in welcher das verstärkende Glied für ein Verbessern der Starrheit bzw. Steifigkeit der Fahrzeugkarosserie in einem im Wesentlichen geschlossenen Querschnitt eines Rahmens vorgesehen ist, ist bekannt, da das Fahrzeug die Kollisionssicherheit, die Manövrierfähigkeit und Stabilität und die Stille bzw. Geräuschlosigkeit erfordert.
JP 2001-191 947 A offenbart eine obere Fahrzeugkarosseriestruktur, welche ein hartes, aus einem synthetischen bzw. Kunstharz hergestelltes erstes verstärkendes Glied, welches im Inneren einer zentralen Säule vorgesehen ist, und ein hartes, aus einem Kunstharz hergestelltes zweites verstärkendes Glied umfasst, welches im Inneren eines Dachseitenabschnitts für den Zweck eines Erhöhens der Stärke bzw. Festigkeit gegenüber einer Fahrzeugseitenkollision vorgesehen ist.
In der oberen Fahrzeugkarosseriestruktur des oben beschriebenen Patentdokuments sind bzw. werden das erste und zweite verstärkende Glied an bestimmten Positionen im Inneren der jeweiligen Rahmen durch ein Füllen eines schäumbaren Harzes bzw. Kunststoffs fixiert. Jedoch weist diese Struktur die folgenden Probleme auf. Zuerst kann nicht bei einem Herstellen bestätigt werden, ob die verstärkenden Glieder und jeweiligen innen liegenden Flächen bzw. Seiten der Rahmen miteinander durch den schäumbaren Kunststoff ohne einen dazwischen ausgebildeten Spalt bzw. Abstand miteinander verbunden sind oder nicht. Zweitens werden, wenn die Rahmen durch eine externe Kraft verformt bzw. deformiert werden, Anhaftungsabschnitte mit dem schäumbaren Kunststoff in einer frühen Stufe zerstört und es werden dadurch getrennte Bewegungen der Rahmen und der verstärkenden Glieder erlaubt, so dass die Leistung der verstärkenden Glieder für ein Unterdrücken einer Verformung bzw. Deformation von Rahmenabschnitten bzw. -querschnitten nicht wie erwartet erhalten werden kann. Drittens blockiert das schäumende Mittel ein sanftes Fließen bzw. Strömen einer Elektroabscheidungsflüssigkeit im Inneren der Rahmen, so dass ein Rosten auf einer inneren Fläche der Rahmen induziert wird.
Ein Gegenstand bzw. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine obere Fahrzeugkarosseriestruktur eines Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen, welche ordnungsgemäß bzw. entsprechend die Festigkeit der Fahrzeugkarosserie verbessern kann, wobei eine Herstellungsqualität sichergestellt wird.
Dieser Gegenstand wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der anderen abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung ist eine obere Fahrzeugkörper- bzw. Fahrzeugkarosseriestruktur eines Fahrzeugs, umfassend ein Säulenglied, welches sich im Wesentlichen in einer vertikalen Richtung erstreckt, eine Dachseitenschiene, welche mit einem oberen Endabschnitt des Säulenglieds verbunden ist und einen im Wesentlichen geschlossenen Querschnitt aufweist, welcher sich im Wesentlichen in einer Fahrzeuglängsrichtung erstreckt, und ein aus einem synthetischen bzw. Kunstharz hergestelltes verstärkendes Glied, welches im Inneren der Dachseitenschiene an einer Position nahe dem oberen Endabschnitt des Säulenglieds vorgesehen ist, wobei die Dachseitenschiene ein aus Metall hergestelltes inneres Glied, welches einen Abschnitt aufweist, welcher in Richtung zu einer Kabine bzw. einem Fahrgastraum vorragt, und ein aus Metall hergestelltes äußeres Glied umfasst, welches den im Wesentlichen geschlossenen Querschnitt gemeinsam mit dem inneren Glied ausbildet, das verstärkende Glied, welches im Inneren des im Wesentlichen geschlossenen Querschnitts vorgesehen ist, welcher durch das innere Glied und das äußere Glied gebildet ist, vorgesehen ist, um einen Spalt bzw. Abstand von dem äußeren Glied aufzuweisen, das verstärkende Glied einen Wandflächenabschnitt auf einer Seite des inneren Glieds davon aufweist und der Wandflächenabschnitt des verstärkenden Glieds integral bzw. einstückig mit einer in einer Fahrzeugbreitenrichtung nach auswärts gerichteten Fläche des inneren Glieds durch einen Ankereffekt (verankernden Effekt) oder einen Formschluss verbunden ist.
Gemäß der vorliegenden oberen Fahrzeugkarosseriestruktur des Fahrzeugs können, da das aus einem synthetischen bzw. Kunstharz hergestellte verstärkende bzw. Verstärkungsglied zur Verfügung gestellt bzw. vorgesehen wird, welches im Inneren der Dachseitenschiene an der Position nahe dem oberen Endabschnitt des Säulenglieds vorgesehen wird, ein Verbessern der Starrheit bzw. Steifigkeit der Fahrzeugkarosserie und ein Herstellen des leichten Gewichts des Fahrzeugs kompatibel erzielt werden. Darüber hinaus kann, da der Wandflächenabschnitt des verstärkenden Glieds integral bzw. einstückig mit der nach außen gerichteten Fläche bzw. Seite in der Fahrzeugbreitenrichtung des inneren Glieds der Dachseitenschiene durch den verankernden bzw. Ankereffekt oder einen Formschluss verbunden wird, das verstärkende Glied mechanisch und genau im Inneren der Dachseitenschiene fixiert werden, wobei eine Herstellungstoleranz erlaubt wird. Darüber hinaus ist bzw. wird ein relatives Rutschen bzw. Gleiten des inneren Glieds zu dem verstärkenden Glied reguliert, so dass ein Knicken, welches mit einem Knickausgangspunkt an dem Abschnitt auftritt, welcher in Richtung zu der Kabine vorragt, unterdrückt werden kann.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das innere Glied der Dachseitenschiene den Vorsprungs- bzw. Erhebungsabschnitt auf, welcher in Richtung zu der Kabine relativ zu einer Linie vorragt, welche einen oberen Endabschnitt des inneren Glieds und einen unteren Endabschnitt des inneren Glieds verbindet.
Gemäß dieser Ausführungsform wird ein Bereich bzw. eine Fläche des Querschnitts der Dachseitenschiene so groß gemacht, ohne abgeflacht zu werden, dass die Biegesteifigkeit bzw. -festigkeit der aus Metall hergestellten Dachseitenschiene selbst erhöht werden kann, während ein Knickphänomen, welches durch den Erhebungsabschnitt bewirkt wird, verhindert werden kann.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Erhebungsabschnitt des inneren Glieds der Dachseitenschiene einen Rand- bzw. Kantenlinienabschnitt, welcher sich im Wesentlichen in der Fahrzeuglängsrichtung an einer Spitze bzw. einem Scheitel davon erstreckt, und ein Paar von Abschnitten einer flachen Fläche, welche oberhalb und unterhalb des Kantenlinienabschnitts positioniert sind.
Gemäß dieser Ausführungsform kann die Stärke der Dachseitenschiene effektiv bzw. wirksam durch den Kantenlinienabschnitt (Eckabschnitt) erhöht werden, während das Knickphänomen, welches durch diesen Kantenlinienabschnitt (Eckabschnitt) bewirkt wird, verhindert werden kann. Darüber hinaus kann, da die Abschnitte mit einer flachen Seite bzw. Fläche zur Verfügung gestellt werden, ein größerer Raum für ein Anordnen eines Vorhang-Airbags, einer Verkabelung oder dgl. ordnungsgemäß bzw. entsprechend in einem Raum erzeugt werden, welcher auf der Seite der Kabine angeordnet ist (verglichen mit einem Fall, in welchem die oben beschriebenen Abschnitte mit flacher Fläche in einer runden Form bzw. Gestalt ausgebildet sind).
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das verstärkende Glied darüber hinaus mehrere vertikale Rippen, welche sich im Wesentlichen in der vertikalen Richtung in einem Bereich erstrecken, welcher mit dem Erhebungsabschnitt des inneren Glieds übereinstimmt.
Gemäß dieser Ausführungsform erzeugen diese Rippen eine Kraft gegenüber einem Knicken des aus Metall hergestellten inneren Glieds der Dachseitenschiene, so dass das Knicken effektiv unterdrückt werden kann.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das verstärkende Glied darüber hinaus eine laterale Rippe, welche sich im Wesentlichen in der Fahrzeuglängsrichtung erstreckt, welche die mehreren vertikalen Rippen kreuzt bzw. schneidet und verbindet.
Gemäß dieser Ausführungsform verstärkt die laterale Rippe die vertikalen Rippen, so dass ein Knicken der vertikalen Rippen unterdrückt werden kann.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist bzw. wird eine Behandlung eines Aufrauens der nach außen gerichteten Fläche in der Fahrzeugbreitenrichtung des inneren Glieds der Dachseitenschiene angewandt, wodurch der verankernde bzw. Ankereffekt oder einen Formschluss zur Verfügung gestellt wird.
Gemäß dieser Ausführungsform kann der Ankereffekt (verankernde Effekt) des verstärkenden Glieds und des inneren Glieds der Dachseitenschiene mit einer einfachen Struktur erhöht werden.
Vorzugsweise beinhaltet die Behandlung eines Aufrauens wenigstens eines eines Ätzprozesses, einer Tauchbehandlung, eines Messer- bzw. Rasierbehandelns, eines Laserstrahlbearbeitens, eines Kugelstrahlens und eines Sandstrahlens.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist bzw. wird das verstärkende Glied einstückig durch ein Spritzgießen gebildet, in welchem das innere Glied der Dachseitenschiene aufgenommen ist.
Gemäß dieser Ausführungsform können das verstärkende Glied und das innere Glied der Dachseitenschiene integral bzw. einstückig mit einer einfachen Struktur ausgebildet sein bzw. werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Verbessern der Steifigkeit bzw. Starrheit einer Fahrzeugkarosserie bzw. eines Fahrzeugkörpers zur Verfügung gestellt, umfassend die Schritte eines:
Bereitstellens eines aus einem synthetischen bzw. Kunstharz hergestellten verstärkenden Glieds im Inneren einer Dachseitenschiene einer Fahrzeugkarosserie an einer Position nahe einem oberen Endabschnitt eines Säulenglieds und
Festlegens des verstärkenden Glieds an einem inneren Glied der Dachseitenschiene durch einen Formschluss.
Der Formschluss stellt einen verankernden bzw. Verankerungseffekt zur Verfügung, durch welchen eine Festlegungsstärke bzw. -festigkeit des verstärkenden Glieds verbessert ist bzw. wird.
Vorzugsweise beinhaltet der Schritt eines Festlegens des verstärkenden Glieds durch einen Formschluss eine Behandlung eines Aufrauens einer Oberfläche des inneren Glieds und eines integralen bzw. einstückigen Ausbildens des verstärkenden Glieds gemeinsam mit dem inneren Glied durch ein Spritzgießen des verstärkenden Glieds auf die aufgeraute Oberfläche des inneren Glieds.
Andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich werden, welche sich auf die beigeschlossenen Zeichnungen bezieht.
1 ist eine Seitenansicht eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform.
2 ist eine Schnittansicht, genommen entlang einer Linie II-II von 1.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Schnittabschnitts, genommen entlang einer Linie II-II von 1, wenn von einem Inneren einer Kabine bzw. eines Fahrgastraums gesehen.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines verstärkenden bzw. Verstärkungsglieds, wenn von links gesehen.
5 ist eine perspektivische Ansicht des verstärkenden Glieds, wenn von rechts gesehen.
6A, 6B und 6C sind erläuternde Diagramme von Herstellungsprozessen des verstärkenden Glieds: 6A ist eine vertikale Schnittansicht eines Dachschienen-Innenteils vor einer Oberflächenbehandlung; 6B ist eine vertikale Schnittansicht des Dachschienen-Innenteils nach der Oberflächenbehandlung; und 6C ist eine vertikale Schnittansicht eines Hauptteils des verstärkenden Glieds und der Dachschiene nach einem Spritzgießen.
7 ist ein vergleichender Graph einer Verbindungskraft in einem Fall, in welchem ein Klebemittel verwendet wird, und einer Verbindungskraft in einem Fall, in welchem ein Ankereffekt verwendet wird.
8 ist ein erläuterndes Diagramm eines Modells M1 vor einer Verformung.
9 ist ein erläuterndes Diagramm eines Modells M2 vor einer Verformung.
10 ist ein erläuterndes Diagramm des Modells M1 nach einer Verformung.
11 ist ein erläuterndes Diagramm des Modells M2 nach einer Verformung.
12 ist ein Graph, welcher Änderungen von jeweiligen Biegemomenten der Modelle M1 und M2 zeigt.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen beschrieben werden. Die folgende Beschreibung stellt beispielhaft die vorliegende Erfindung dar, welche an einem Fahrzeug V angewandt wird, und Anwendungen oder Verwendungen der vorliegenden Erfindung sind nicht zu beschränken. In den Figuren zeigt ein Pfeil F eine Vorwärtsrichtung, zeigt ein Pfeil L eine Richtung nach links und zeigt ein Pfeil U eine Aufwärtsrichtung.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1–12 beschrieben werden. Wie dies in 1–3 gezeigt ist, umfasst das Fahrzeug V ein Paar von rechten und linken zentralen Säulen 1 (Säulenglied), welche sich im Wesentlichen in einer vertikalen Richtung erstrecken, ein Paar von rechten und linken Dachseitenschienen 2, welche an jeweilige obere Endabschnitte des Paars von zentralen Säulen 1 anschließen und sich im Wesentlichen in einer Fahrzeuglängsrichtung erstrecken, ein Paar von rechten und linken aus einem synthetischen bzw. Kunstharz hergestellten verstärkenden bzw. Verstärkungsgliedern 3, welche im Inneren des Paars von Dachseitenschienen 2 vorgesehen sind, und andere. Hierin weist das Fahrzeug V eine symmetrische Struktur auf und daher wird primär ein Teil der linken Seite der Struktur beschrieben werden.
Zuerst wird die zentrale Säule 1 beschrieben werden. Wie dies in 1–3 gezeigt ist, ist die zentrale Säule 1 konfiguriert, um in Längsrichtung eine vordere Türöffnung 4 von einer rückwärtigen Türöffnung 5 zu trennen und sich im Wesentlichen nach oben von einem mittleren Abschnitt eines Seitenschwellers 6, welcher einen im Wesentlichen geschlossenen Querschnitt aufweist, welcher sich im Wesentlichen in der Fahrzeuglängsrichtung erstreckt, bis zu einem mittleren Abschnitt der Dachseitenschiene 2 zu erstrecken. Diese zentrale Säule 1 ist darüber hinaus konfiguriert, um sich nach rechts (in Richtung zu einer Kabine bzw. einem Fahrgastraum) zu neigen (siehe 2). Die zentrale Säule 1 umfasst ein Säulen-Außenpaneel bzw. -blech 11, ein Säulen-Innenpaneel bzw. -blech 12, eine Säulenverstärkung 13 und andere.
Das Säulen-Außenpaneel 11 ist konfiguriert, um einen ungefähr hutförmigen Querschnitt aufzuweisen und an einen oberen Endabschnitt des Seitenschweller-Außenpaneels 6a anzuschließen. Das Säulen-Außenpaneel 11 bildet einen im Wesentlichen geschlossenen Querschnitt C1, welcher sich im Wesentlichen vertikal erstreckt, gemeinsam mit dem Säulen-Innenpaneel 12. Das Säulen-Innenpaneel 12 ist konfiguriert, um einen ungefähr hutförmigen Querschnitt aufzuweisen und an einen oberen Endabschnitt des Seitenschweller-Innenpaneels 6b anzuschließen. Die Säulenverstärkung 13 ist vorgesehen, um den im Wesentlichen geschlossenen Querschnitt C1 lateral zu unterteilen. Die Säulenverstärkung 13 ist konfiguriert, um sich im Wesentlichen nach unten derart zu erstrecken, dass ihr unterer Endabschnitt zwischen einem unteren Endabschnitt des Seitenschweller-Außenpaneels 6a und einem unteren Endabschnitt des Seitenschweller-Innenpaneels 6b zwischengeschaltet und an diesen fixiert ist.
Als nächstes wird die Dachseitenschiene 2 beschrieben werden. Wie dies in 1–3 gezeigt ist, ist die Dachseitenschiene 2 im Wesentlichen gerade von einem vorderen oberen Endabschnitt der vorderen Türöffnung 4 bis zu einem vorderen oberen Endabschnitt der rückwärtigen Türöffnung 5 ausgebildet. Die Dachseitenschiene 2 umfasst ein Dachseitenschienen-Außenpaneel bzw. -blech 21, ein Dachseitenschienen-Innenpaneel bzw. -blech 22 (inneres Glied), eine Dachseitenschienen-Verstärkung 23 (äußeres Glied) und andere. In der folgenden Beschreibung wird das Dachseitenschienen-Außenpaneel 21 als das Dachschienen-Außenteil 21 bezeichnet, wird das Dachseitenschienen-Innenpaneel 22 als das Dachschienen-Innenteil 22 bezeichnet und wird die Dachseitenschienen-Verstärkung 23 als die Dachschienenverstärkung 23 bezeichnet.
Das Dachschienen-Außenteil 21 ist integral bzw. einstückig mit dem Seitenschweller-Außenpaneel 6a, dem Säulen-Außenpaneel 11 und anderen durch ein Pressen einer Stahlplatte ausgebildet. Das Dachschienen-Außenteil 21 ist konfiguriert, um nach links und nach oben in einer Frontansicht vorzuragen, wobei es einen ungefähr fächerförmigen Querschnitt aufweist. Ein Flanschabschnitt, welcher sich in der Fahrzeuglängsrichtung erstreckt, ist an einem oberen Endabschnitt des Dachschienen-Außenteils 21 ausgebildet, und ein linker Endabschnitt des Dachpaneels bzw. -blechs 7 ist mit einer oberen Fläche des Flanschabschnitts verbunden. Das Dachschienen-Außenteil 21 bildet einen im Wesentlichen geschlossenen Querschnitt, welcher sich im Wesentlichen in der Fahrzeuglängsrichtung erstreckt und an den im Wesentlichen geschlossenen Querschnitt C1 anschließt, gemeinsam mit dem Dachschienen-Innenteil 22.
Das Dachschienen-Innenteil 22 ist bzw. wird durch ein Pressen einer Stahlplatte gebildet. Wie dies in 2 und 3 gezeigt ist, ist ein Flanschabschnitt, welcher sich im Wesentlichen in der Fahrzeuglängsrichtung erstreckt, an einem oberen Endabschnitt des Dachschienen-Innenteils 22 ausgebildet, und dieser Flanschabschnitt ist bzw. wird mit einer unteren Fläche des Flanschabschnitts des Dachschienen-Außenteils 21 über einen Flanschabschnitt am oberen Ende der Dachschienenverstärkung 23 verbunden. Ein linker Endabschnitt eines Dachquerglieds 8 ist mit einer (außen liegenden bzw. nach auswärts gerichteten) Fläche bzw. Seite der rechten Seite des Dachschienen-Innenteils 22 verbunden. An einem mittleren Abschnitt des Dachschienen-Innenteils 22 sind eine Rippen- bzw. Kantenlinie R, welche sich im Wesentlichen in der Fahrzeuglängsrichtung erstreckt, und ein Vorsprungs- bzw. Erhebungsabschnitt 22a ausgebildet, welcher nach rechts vorragt. Der Erhebungsabschnitt 22a ist in einer Frontansicht derart konfiguriert, dass sich ein Teil einer unteren Hälfte des Dachschienen-Innenteils 22 im Uhrzeigersinn um die Rippen- bzw. Kantenlinie R relativ zu einer Verlängerungslinie eines Teils einer oberen Hälfte des Dachschienen-Innenteils 22 biegt, welches sich ungefähr normal erstreckt. Ein Flanschabschnitt ist an einem unteren Endabschnitt des Dachschienen-Innenteils 22 ausgebildet, und dieser Flanschabschnitt ist bzw. wird mit einem Flanschabschnitt verbunden, welcher an einem oberen Endabschnitt des Säulen-Innenpaneels 12 ausgebildet ist und sich im Wesentlichen in der Fahrzeuglängsrichtung erstreckt.
Das Dachschienen-Innenteil 22 ist bzw. wird durch ein Pressen einer Stahlplatte gebildet und konfiguriert, um nach links und nach oben in der Frontansicht vorzuragen, wobei es einen ungefähr hutförmigen Querschnitt aufweist. Ein Flanschabschnitt, welcher sich im Wesentlichen in der Fahrzeuglängsrichtung erstreckt, ist an einem oberen Endabschnitt der Dachschienenverstärkung 23 ausgebildet, und dieser Flanschabschnitt ist zwischen den Flanschabschnitten des Dachschienen-Außenteils 21 und des Dachschienen-Innenteils 22 zwischengeschaltet und an diesen fixiert. Ein Flanschabschnitt, welcher sich im Wesentlichen in der Fahrzeuglängsrichtung erstreckt, ist an einem unteren Endabschnitt der Dachschienenverstärkung 23 ausgebildet, und dieser Flanschabschnitt ist bzw. wird mit dem Flanschabschnitt an der unteren Endseite des Dachschienen-Innenteils 22 über den Flanschabschnitt des Säulen-Innenpaneels 12 verbunden. Dadurch bildet die Dachschienenverstärkung 23 einen im Wesentlichen geschlossenen Querschnitt C2 gemeinsam mit dem Dachschienen-Innenteil 22. Dieser im Wesentlichen geschlossene Querschnitt C2 weist eine ungefähr trapezartige Form bzw. Gestalt auf und erstreckt sich im Wesentlichen in der Fahrzeuglängsrichtung. Ein oberer Endabschnitt der Säulenverstärkung 13 ist bzw. wird mit einem Wandabschnitt an der linken Endseite der Dachschienenverstärkung 23 verbunden.
Als nächstes wird das verstärkende Glied 3 beschrieben werden. Das verstärkende Glied 3 ist bzw. wird an einem mittleren Bereich bzw. einer mittleren Fläche in der Fahrzeuglängsrichtung im Inneren des geschlossenen Querschnitts C2 fixiert. Wie dies in 3–5 gezeigt ist, umfasst das verstärkende bzw. Verstärkungsglied 3 einen oberen Wandabschnitt 31, einen unteren Wandabschnitt 32, einen vorderen Wandabschnitt 33, einen rückwärtigen Wandabschnitt 34, einen lateralen Wandabschnitt 35, welcher sich ungefähr parallel zu dem oberen Wandabschnitt 31 an dem mittleren Abschnitt erstreckt, mehrere vertikale Wandabschnitte 36, welche einen Raum, welcher zwischen dem vorderen Wandabschnitt 33 und dem rückwärtigen Wandabschnitt 34 gebildet ist, in mehrere Abschnitte unterteilen, und einen Bodenwandabschnitt 37, welcher an jeweilige Endabschnitte der Wandabschnitte 31–36 anschließt. Somit ist bzw. wird das verstärkende Glied 3 in einer Honigwabenform mit einem Boden ausgebildet, welche nach links öffnet bzw. offen ist.
Der obere Wandabschnitt 31 erstreckt sich nach links ungefähr horizontal, wobei eine laterale Breite davon eingestellt bzw. festgelegt ist, um geringer als diejenige des lateralen Wandabschnitts 35 zu sein. Der untere Wandabschnitt 32 ist derart konfiguriert, dass ein Abschnitt der rechten Seite davon zunehmend nach oben ansteigt, und seine laterale Breite ist festgelegt, um kleiner als diejenige des oberen Wandabschnitts 31 zu sein. Der Bodenwandabschnitt 37 weist einen sich biegenden bzw. Biegeabschnitt 37a auf, welcher konfiguriert ist, um sich im Wesentlichen in der Fahrzeuglängsrichtung an seinem mittleren Abschnitt zu erstrecken, welcher der Position der oben beschriebenen Kantenlinie R entspricht. Dieser Bodenwandabschnitt 37 weist einen Flächenkontakt mit einer Fläche der linken Seite des Dachschienen-Innenteils 22 auf und ist mit dieser Fläche der linken Seite des Dachschienen-Innenteils 22 durch einen Ankereffekt (einen verankernden Effekt) verbunden. Der Bodenwandabschnitt 37 ist bzw. wird mit einem Abschnitt der oberen Hälfte des Dachschienen-Innenteils 22, welcher oberhalb der Kantenlinie R positioniert ist, und einem Abschnitt der unteren Hälfte des Dachschienen-Innenteils 22 jeweils verbunden, welcher unterhalb der Kantenlinie R positioniert ist. Jeweilige linke Endabschnitte der Wandabschnitte 31–36 sind von der Dachschienenverstärkung 23 beabstandet, so dass das verstärkende Glied 3 vorgesehen ist, um einen Spalt bzw. Abstand von der Dachschienenverstärkung 23 aufzuweisen.
Herstellungsprozesse des verstärkenden Glieds 3 werden unter Bezugnahme auf 6A, 6B und 6C beschrieben werden. Wie dies in 6A gezeigt ist, ist bzw. wird das Dachschienen-Innenteil 22, an welchem ein Pressprozess angewandt wurde, um seine Kontur, die Kantenlinie R und andere Abschnitte zu formen bzw. auszubilden, an einer Werkzeugbasis derart festgelegt, dass seine Fläche der linken Seite auf seiner Seite der externen bzw. äußeren Oberfläche positioniert ist, und eine bestimmte Oberflächenbehandlung (Prozess), d. h. eine Ätzbehandlung (ein Ätzprozess) wird an einem Verbindungsbereich des Dachschienen-Innenteils 22 angewandt, wo der Bodenwandabschnitt 37 in einem Herstellungsschritt verbunden wird, welcher später durchgeführt wird. Wie dies in 6B gezeigt ist, sind bzw. werden einige feine Vertiefungs- bzw. Ausnehmungsabschnitte P an dem Verbindungsbereich des Dachschienen-Innenteils 22 ausgebildet.
Das oberflächenbehandelte Dachschienen-Innenteil 22 wird in einer Spritzgussform (nicht illustriert) ein- bzw. zusammengebaut, um das verstärkende Glied 3 auszubilden, so dass die Vertiefungsabschnitte P zu einer Innenseite eines Hohlraums gerichtet sein können. Dann wird nach einem Klemmen bzw. Schließen der Form ein Spritzgießen durch ein Einspritzen eines geschmolzenen Harz- bzw. Kunststoffmaterials durchgeführt. Wie dies in 6C gezeigt ist, fließt bzw. strömt das geschmolzene Harzmaterial in die Vertiefungsabschnitte P und legt sich in einer Ankerform fest, so dass das verstärkende Glied 3 integral bzw. einstückig mit der Fläche der linken Seite des Dachschienen-Innenteils 22 durch den Ankereffekt verbunden ist bzw. wird. Nachdem das verstärkende Glied 3 und das Dachschienen-Innenteil 22 integral miteinander verbunden sind bzw. werden, werden das Dachschienen-Innenteil 22, die Dachschienenverstärkung 23, das Dachschienen-Außenteil 21 und andere miteinander zusammengebaut. Hierin ist ein Material des verstärkenden Glieds 3 vorzugsweise Glas-verstärkte Kunststoffe (GRP), wie beispielsweise Glasfaser-Verbund-Polyamid-(Nylon-)Kunststoff.
Als nächstes werden die Betätigungen/Effekte der oberen Fahrzeugkarosseriestruktur des Fahrzeugs V der vorliegenden Ausführungsform beschrieben werden. Zuerst wurden, nachdem das verstärkende Glied 3 und das Dachschienen-Innenteil 22 einzeln bzw. individuell ausgebildet wurden, ein Glied A, welches durch ein Verbinden des verstärkenden Glieds 3 und des Dachschienen-Innenteils 22 mit einem allgemeinen Klebemittel gebildet wurde, und ein Glied B, welches durch ein integrales bzw. einstückiges Verbinden des verstärkenden Glieds 3 und des Dachschienen-Innenteils 22 mit dem Ankereffekt gebildet wurde, jeweils vorbereitet. Dann wurden Experimente für ein Evaluieren bzw. Bewerten einer Verbindungskraft des verstärkenden Glieds 3 und des Dachschienen-Innenteils 22 für diese Glieder bzw. Elemente A, B durchgeführt. Die Resultate dieser Bewertungsexperimente sind in 7 gezeigt. Die Verbindungskraft des Glieds A war 4 MP und die Verbindungskraft des Glieds B war 24 MP. Somit wurde gefunden, dass das integrale Verbinden mit dem Ankereffekt einen Verbindungsbereich bzw. eine Verbindungsfläche sicherstellen könnte, wobei eine Belastungs- bzw. Beanspruchungskonzentration vermieden wird, und auch die Verbindungskraft so stark verglichen mit dem Verbinden durch das Klebemittel erhöhen könnte.
Als nächstes werden die Beurteilungs- bzw. Bewertungsexperimente durch eine Simulation unter Bezugnahme auf 8–12 beschrieben werden. Ein Modell M1 (siehe 8), welches durch ein integrales Verbinden des verstärkenden Glieds 3 und des Dachschienen-Innenteils 22 gebildet wurde, und ein Modell M2 (siehe 9), welches durch ein integrales Verbinden des verstärkenden Glieds 3 und der Dachschienenverstärkung 23 gebildet wurde, wurden jeweils vorbereitet. Dann wurden jeweilige bzw. entsprechende Verformungsbewegungen dieser Modelle M1, M2 durch CAE (Computer Aided Engineering, rechnergestützte Entwicklung) analysiert. In dieser Simulation der Verformungsbewegungen wurde dieselbe Last bzw. Belastung, welche auf die zentrale Säule 1 der Modelle M1, M2 in Richtung zu der Kabine bzw. dem Fahrgastraum wirkt, aufgebracht bzw. angewandt und dann wurden jeweilige Biegemomente (kNm), welche auf die Dachseitenschiene 2 der Modelle M1, M2 wirken, miteinander verglichen. Hierin sind bzw. werden in den Modellen M1, M2 die gleichen Glieder bzw. Elemente wie bei der Ausführungsform durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet.
Die Bewegungen der Modelle M1, M2, wenn die bestimmte Last aufgebracht wurde, sind in 10 und 11 gezeigt, und Änderungen der Biegemomente der Modelle M1, M2 sind in 12 gezeigt. Wie dies in 10 gezeigt ist, bewegte sich das Modell M1 derart, dass die zentrale Säule 1 entgegen dem Uhrzeigersinn um die Dachseitenschiene 2 rotierte, ohne jegliches Knicken bzw. Krümmen an dem Dachschienen-Innenteil 22 zu erzeugen bzw. zu generieren, und es weitete sich der Abstand zwischen dem verstärkenden Glied 3 und der Dachschienenverstärkung 23 gemäß dieser Rotation auf. Darüber hinaus trat eine geringfügige Verformung an dem Erhebungsabschnitt 22a, beinhaltend die Kantenlinie R auf, während eine große Deformation bzw. Verformung an dem unteren Abschnitt auftrat, welcher unterhalb des Erhebungsabschnitts 22a positioniert war. Wie dies in 11 gezeigt ist, bewegte sich das Modell M2 derart, dass die zentrale Säule 1 entgegen dem Uhrzeigersinn um die Dachseitenschiene 2 rotierte, wobei ein Knicken an dem Dachschienen-Innenteil 22 erzeugt wurde, und es weitete sich der Abstand zwischen dem verstärkenden Glied 3 und dem Dachschienen-Innenteil 22 gemäß dieser Rotation auf. Darüber hinaus trat eine geringe Verformung an dem unteren Abschnitt auf, welcher unterhalb des Erhebungsabschnitts 22a positioniert war. Wie dies in 12 gezeigt ist, erhöhte sich das Biegemoment (durchgehende Linie) des Modells M1 ohne ein Knicken proportional zu einer Erhöhung eines Biegewinkels, während jedoch das Biegemoment (durchbrochene Linie) des Modells M2 mit einem Knicken einen abrupten Abfall zeigte, wenn das Knicken auftrat.
Wie dies oben beschrieben ist, erhielt gemäß dem Modell M1 das verstärkende Glied 3 keinerlei Einfluss der Verformung der Dachschienenverstärkung 23, welche durch die Verformung der zentralen Säule 1 bewirkt wird. Daher kann angenommen werden, dass die Steifigkeit bzw. Starrheit des verstärkenden Glieds 3 nicht durch die Verformung der Dachschienenverstärkung 23 verschlechtert wurde, sondern dazu beigetragen hat, ein Knicken des Dachschienen-Innenteils 22 zu verhindern. Darüber hinaus kann berücksichtigt werden, dass, da kein Knicken an dem Dachschienen-Innenteil 22 auftrat, sich die Beanspruchung bzw. Belastung, welche sich nicht auf den Erhebungsabschnitt 22a konzentrierte, verteilte und auf den unteren Abschnitt konzentrierte, welcher unterhalb des Erhebungsabschnitts 22a positioniert war. Es kann in dem Modell M2 angenommen werden, dass, da das verstärkende Glied 3 nicht zu der Verhinderung eines Knickens des Dachschienen-Innenteils 22 mit einem Knick-Ausgangspunkt an dem Erhebungsabschnitt 22a (Kantenlinie R) beigetragen hat, sich die Belastung auf den Erhebungsabschnitt 22a konzentrierte, so dass das Knicken an dem Dachschienen-Innenteil 22 aufgetreten ist.
Gemäß der vorliegenden oberen Fahrzeugkarosseriestruktur des Fahrzeugs V können, da das aus dem synthetischen bzw. Kunstharz hergestellte verstärkende Glied 3 vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt wird, welches im Inneren der Dachseitenschiene 2 an der Position nahe dem oberen Endabschnitt der zentralen Säule 1 vorgesehen ist, ein Verbessern der Starrheit bzw. Steifigkeit der Fahrzeugkarosserie und ein Herstellen des geringen Gewichts des Fahrzeugs kompatibel erzielt werden. Darüber hinaus kann, da das verstärkende Glied 3 integral bzw. einstückig mit der nach auswärts gerichteten Fläche in der Fahrzeugbreitenrichtung des Dachschienen-Innenteils 22 der Dachseitenschiene 2 durch den Ankereffekt verbunden ist, das verstärkende Glied 3 mechanisch und genau im Inneren der Dachseitenschiene 2 fixiert werden, wobei dies eine Herstellungstoleranz erlaubt. Darüber hinaus ist bzw. wird ein relatives Rutschen des Dachschienen-Innenteils 22 zu dem verstärkenden Glied 3 reguliert, so dass das Knicken, welches mit dem Knick-Ausgangspunkt an dem Erhebungsabschnitt 22a auftritt, unterdrückt werden kann.
Der Spalt bzw. Abstand ist bzw. wird zwischen dem verstärkenden Glied 3 und der Dachschienenverstärkung 23 ausgebildet. Dadurch kann, da die Kollisionsenergie, welche auf die Dachschienenverstärkung 23 in der Fahrzeugseitenkollision wirkt, nicht auf das verstärkende Glied 3 direkt übertragen wird, die Starrheit des verstärkenden Glieds 3 veranlasst werden, zu dem Verhindern eines Knickens des Dachschienen-Innenteils 22 intensiv beizutragen.
Da der Ankereffekt durch ein Aufrauen der Oberfläche der nach auswärts gerichteten Fläche in der Fahrzeugbreitenrichtung des Dachschienen-Innenteils 22 zur Verfügung gestellt wird, kann der Ankereffekt des verstärkenden Glieds 2 und des Dachschienen-Innenteils 22 mit einer einfachen Struktur verstärkt bzw. verbessert werden. Da das verstärkende Glied 3 integral bzw. einstückig durch ein Spritzgießen gebildet wird, wobei das Dachschienen-Innenteil 22 aufgenommen wird, können das verstärkende Glied 3 und das Dachschienen-Innenteil 22 integral mit einer einfachen Struktur verbunden werden.
Nachfolgend werden Modifikationen der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben werden.

1] Während die oben beschriebene Ausführungsform das Beispiel der zentralen Säule als das Säulenglied zeigte, ist eine vordere Säule oder eine rückwärtige Säule anwendbar, solange sie diejenige ist, welche an die Dachseitenschiene anschließt bzw. mit dieser verbunden ist. Darüber hinaus ist, während das Beispiel des aus einer Stahlplatte hergestellten Säulenglieds beschrieben wurde, jegliches Material, beinhaltend dasjenige, welches für eine übliche Fahrzeugkarosseriestruktur verwendet wird, wie beispielsweise ein Aluminiumlegierungsmaterial anwendbar, solange es integral mit einem synthetischen bzw. Kunstharz bzw. Kunststoff durch den Ankereffekt verbunden werden kann.
2] Während die oben beschriebene Ausführungsform das Beispiel zeigte, in welchem der durch ein Biegen geformte Erhebungsabschnitt, welcher mit der Rippen- bzw. Kantenlinie ausgerüstet ist, an dem Dachschienen-Innenteil ausgebildet ist, kann der Erhebungsabschnitt jeglichen bearbeitenden bzw. Bearbeitungsabschnitt beinhalten, welcher ein Biegeausgangspunkt aufgrund der Beanspruchungskonzentration werden kann, wenn die Kraft auf das Säulenglied in Richtung zu der Kabine bzw. dem Fahrgastraum wirkt. Spezifisch entspricht ein Abschnitt, welcher in der Frontansicht konfiguriert ist, um in Richtung zu der Kabine relativ zu einer Linie vorzuragen, welche einen oberen Endabschnitt des Dachschienen-Innenteils und einen unteren Endabschnitt des Dachschienen-Innenteils verbindet, dem Erhebungsabschnitt, und eine Form bzw. Gestalt dieses Erhebungsabschnitts kann eine Kurvenform oder eine sich biegende bzw. Biegeform bzw. -gestalt sein.
3] Während die oben beschriebene Ausführungsform das Beispiel der Ätzbehandlung (den Ätzprozess) als die Oberflächenbehandlung (das Oberflächenverfahren) zeigte, kann jegliche andere Behandlung, wie beispielsweise eine Tauchbehandlung (T Behandlung), ein Messer- bzw. Rasierbearbeiten, ein Laserstrahlbearbeiten, ein Kugelstrahlen und ein Sandstrahlen eingesetzt werden, solange eine feine Unebenheit an der Oberfläche des Verbindungsbereichs des Dachschienen-Innenteils ausgebildet werden kann. Darüber hinaus kann ein elektrischer Film mit feinen Löchern an der Oberfläche des Verbindungsbereichs des Dachschienen-Innenteils ausgebildet sein bzw. werden.
4] Während die oben beschriebene Ausführungsform das Beispiel zeigte, in welchem das verstärkende Glied aus einem thermoplastischen Polyamidharz hergestellt ist, kann ein Polyesterharz, wie beispielsweise Polykarbonat oder PBT angewandt werden. Darüber hinaus kann ein thermoplastisches Harz, wie beispielsweise ein Epoxyharz oder ein nicht gesättigtes Polyesterharz angewandt werden. Während die oben beschriebene Ausführungsform das Beispiel des Glasfaserverbund-Kunstharzes zeigte, ist irgendeine einer Kohlenstofffaser, Aramidfaser, Polyethylenfaser und dgl. gewünschtenfalls auswählbar.
5] Die vorliegende Erfindung sollte nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt bzw. begrenzt werden, und jegliche andere Modifikationen oder Verbesserungen können innerhalb des Rahmens bzw. Geltungsbereichs der vorliegenden Erfindung angewandt werden, wie sie durch die beigeschlossenen Ansprüche definiert wird.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2001-191947 A [0003]

Claims

Obere Fahrzeugkarosseriestruktur eines Fahrzeugs, umfassend: ein Säulenglied (1), welches sich im Wesentlichen in einer vertikalen Richtung erstreckt; eine Dachseitenschiene (2), welche mit einem oberen Endabschnitt des Säulenglieds (1) verbunden ist und einen im Wesentlichen geschlossenen Querschnitt (C1) aufweist, welcher sich im Wesentlichen in einer Fahrzeuglängsrichtung erstreckt; und ein aus einem Kunstharz hergestelltes verstärkendes Glied (3), welches im Inneren der Dachseitenschiene (2) an einer Position nahe dem oberen Endabschnitt des Säulenglieds (1) vorgesehen ist, wobei die Dachseitenschiene (2) ein aus Metall hergestelltes inneres Glied (22), welches einen Erhebungsabschnitt (22a) aufweist, welcher in Richtung zu einer Kabine bzw. einem Fahrgastraum vorragt, und ein aus Metall hergestelltes äußeres Glied (21) umfasst, welches den im Wesentlichen geschlossenen Querschnitt (C1) gemeinsam mit dem inneren Glied (22) ausbildet, das verstärkende Glied (3), welches im Inneren des im Wesentlichen geschlossenen Querschnitts (C1) vorgesehen ist, welcher durch das innere Glied (22) und das äußere Glied (21) gebildet ist, vorgesehen ist, um einen Spalt bzw. Abstand von dem äußeren Glied (21) aufzuweisen, das verstärkende Glied (3) einen Wandflächenabschnitt auf einer Seite des inneren Glieds davon aufweist und der Wandflächenabschnitt des verstärkenden Glieds (3) einstückig mit einer in einer Fahrzeugbreitenrichtung nach auswärts gerichteten Fläche des inneren Glieds (22) durch einen Ankereffekt verbunden ist.
Obere Fahrzeugkarosseriestruktur des Fahrzeugs nach Anspruch 1, wobei das innere Glied (22) der Dachseitenschiene (2) den Erhebungsabschnitt (22a) aufweist, welcher in Richtung zu der Kabine relativ zu einer Linie vorragt, welche einen oberen Endabschnitt des inneren Glieds (22) und einen unteren Endabschnitt des inneren Glieds (22) verbindet.
Obere Fahrzeugkarosseriestruktur des Fahrzeugs nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Erhebungsabschnitt (22a) des inneren Glieds (22) der Dachseitenschiene (2) einen Kantenlinienabschnitt (R), welcher sich im Wesentlichen in der Fahrzeuglängsrichtung an einer Spitze bzw. einem Scheitel davon erstreckt, und ein Paar von Abschnitten einer flachen Fläche umfasst, welche oberhalb und unterhalb des Kantenlinienabschnitts (R) positioniert sind.
Obere Fahrzeugkarosseriestruktur des Fahrzeugs nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das verstärkende Glied (3) darüber hinaus mehrere vertikale Rippen (36) umfasst, welche sich im Wesentlichen in der vertikalen Richtung in einem Bereich erstrecken, welcher mit dem Erhebungsabschnitt (22a) des inneren Glieds (22) übereinstimmt.
Obere Fahrzeugkarosseriestruktur des Fahrzeugs nach Anspruch 4, wobei das verstärkende Glied (3) darüber hinaus eine laterale Rippe (35) umfasst, welche sich im Wesentlichen in der Fahrzeuglängsrichtung erstreckt, welche die mehreren vertikalen Rippen (36) kreuzt bzw. schneidet und verbindet.
Obere Fahrzeugkarosseriestruktur des Fahrzeugs nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Behandlung eines Aufrauens der nach außen gerichteten Fläche in der Fahrzeugbreitenrichtung des inneren Glieds (22) der Dachseitenschiene (2) angewandt wird, wodurch der Ankereffekt zur Verfügung gestellt wird.
Obere Fahrzeugkarosseriestruktur des Fahrzeugs nach Anspruch 6, wobei die Behandlung eines Aufrauens wenigstens eines eines Ätzprozesses, einer Tauchbehandlung, eines Messer- bzw. Rasierbehandelns, eines Laserstrahlbearbeitens, eines Kugelstrahlens und eines Sandstrahlens beinhaltet.
Obere Fahrzeugkarosseriestruktur des Fahrzeugs nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das verstärkende Glied (3) einstückig durch ein Spritzgießen gebildet ist, in welchem das innere Glied (22) der Dachseitenschiene (2) aufgenommen ist bzw. wird.
Verfahren zum Verbessern der Starrheit einer Fahrzeugkarosserie, umfassend die Schritte eines: Bereitstellens eines aus einem Kunstharz hergestellten verstärkenden Glieds (3) im Inneren einer Dachseitenschiene (2) einer Fahrzeugkarosserie an einer Position nahe einem oberen Endabschnitt eines Säulenglieds (1) und Festlegens des verstärkenden Glieds (3) an einem inneren Glied (22) der Dachseitenschiene (2) durch einen Formschluss.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt eines Festlegens des verstärkenden Glieds (3) durch einen Formschluss eine Behandlung eines Aufrauens einer Oberfläche des inneren Glieds (22) und eines integralen Ausbildens des verstärkenden Glieds (3) gemeinsam mit dem inneren Glied (22) durch ein Spritzgießen des verstärkenden Glieds (3) auf die aufgeraute Oberfläche des inneren Glieds (22) beinhaltet.