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Für die Anmeldung wird die Priorität der am 10. Januar 2018 eingereichten
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2018-0003192 beansprucht, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin einbezogen ist.
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Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugkarosseriestruktur, und insbesondere eine Fahrzeugkarosseriestruktur, bei welcher eine stabile und starre Fahrzeugkarosserie lediglich durch eine Frontsäule und eine Hecksäule ohne eine Mittelsäule gebildet werden kann.
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Im Allgemeinen kann eine obere Fahrzeugkarosserie ein Dach, welches das Dach des Fahrzeuges bildet, und wenigstens eine Säule aufweisen, die in der Längsrichtung des Fahrzeuges vorn und hinten angeordnet ist, während sie das Dach abstützt.
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Die wenigstens eine Säule kann typischerweise eine Frontsäule, die in der Längsrichtung des Fahrzeuges vorn angeordnet ist, eine Hecksäule, die in der Längsrichtung des Fahrzeuges hinten angeordnet ist, und eine Mittelsäule umfassen, die zwischen der Frontsäule und der Hecksäule angeordnet ist.
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Eine Tür zum Öffnen oder Schließen des Fahrgastraumes ist an der Frontsäule und der Mittelsäule drehbar montiert.
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In letzter Zeit wurde eine Fahrzeugkarosseriestruktur entwickelt und bei einer oberen Fahrzeugkarosserie unter Verwendung lediglich der Frontsäule und der Hecksäule ohne Nutzung der Mittelsäule angewendet, um den Fahrgastraum zu erweitern und den Komfort beim Ein- oder Aussteigen zu erhöhen.
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Jedoch wird bei der oben beschriebenen Fahrzeugkarosseriestruktur, da die Mittelsäule nicht verwendet wird, die Strukturfestigkeit der oberen Fahrzeugkarosserie zwangsläufig geschwächt. Infolgedessen wurden verschiedene Verstärkungsstrukturen geschaffen, um die Schwächung der Festigkeit der Fahrzeugkarosseriestruktur zu kompensieren. Daher war es erforderlich, die Steifigkeit der oberen Fahrzeugkarosserie wirksamer zu verstärken, ohne das Gewicht und die Kosten zu erhöhen.
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Mit der Erfindung wird eine Fahrzeugkarosseriestruktur geschaffen, die derart konfiguriert ist, dass sie eine robustere obere Fahrzeugkarosserie durch die Steifigkeitserhöhung und die richtige Lastverteilung der das Dach bildenden Elemente bildet, ohne die Mittelsäule zu verwenden.
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Eine Fahrzeugkarosseriestruktur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann eine Frontsäule, die sich in der Höhenrichtung des Fahrzeuges erstreckt und in (bzw. entlang) der Längsrichtung des Fahrzeuges vorn positioniert ist, eine Hecksäule, die sich in der Höhenrichtung des Fahrzeuges erstreckt und in (bzw. entlang) der Längsrichtung des Fahrzeuges hinten positioniert ist, einen Dachlängsträger, der sich in (bzw. entlang) der Längsrichtung des Fahrzeuges derart erstreckt, dass er mit der Frontsäule und der Hecksäule gekuppelt ist, und der an sowohl der linken als auch der rechten Seite in (bzw. entlang) der Breitenrichtung des Fahrzeuges angeordnet ist, und wenigstens eine Dachschiene aufweisen, die sich in (bzw. entlang) der Breitenrichtung des Fahrzeuges derart erstreckt, dass sie mit den Dachlängsträgern an der linken und der rechten Seite verbunden ist.
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Die wenigstens eine Dachschiene kann eine vordere Dachschiene, die in (bzw. entlang) der Längsrichtung des Fahrzeuges vorn angeordnet ist, und eine hintere (bzw. mittlere) Dachschiene aufweisen, die in (bzw. entlang) der Längsrichtung des Fahrzeuges hinter der vorderen Dachschiene angeordnet ist.
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Ferner kann ein Stirnwandelement einbezogen sein, das derart ausgebildet ist, dass es sich in (bzw. entlang) der Breitenrichtung des Fahrzeuges erstreckt, und das Stirnwandelement kann über ein erstes Kupplungselement und ein zweites Kupplungselement mit dem Dachlängsträger verbunden sein.
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Der Dachlängsträger, die vordere Dachschiene und das Stirnwandelement können durch ein Hydroformverfahren in einer Rohrform geformt sein.
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Die mittlere Dachschiene kann extrudiertes Aluminium mit mehreren geschlossenen Querschnitten aufweisen.
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Die mehreren geschlossenen Querschnitte können drei kontinuierliche geschlossene Querschnitte sein.
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Das erste Kupplungselement kann eine Aufnahmenut aufweisen, die in einer Seitenfläche davon ausgebildet ist, und ein in (bzw. entlang) der Längsrichtung des Fahrzeuges vorderer Endabschnitt des Dachlängsträgers ist in die Aufnahmenut derart eingesetzt, dass diese mit der Frontsäule und dem Dachlängsträger gekuppelt ist (bzw. die Frontsäule mit dem Dachlängsträger gekuppelt ist).
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Ferner kann ein Frontsäuleninnenelement einbezogen sein, und ein in (bzw. entlang) der Längsrichtung des Fahrzeuges vorderer Endabschnitt des Dachlängsträgers kann in eine Seite des Frontsäuleninnenelements derart eingesetzt sein, dass er abgestützt ist.
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Ein Endabschnitt des Stirnwandelements kann mit dem zweiten Kupplungselement gekuppelt sein, und das zweite Kupplungselement kann mit dem ersten Kupplungselement gekuppelt sein.
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Ferner können ein unteres Winkelstück (z.B. auch untere Eckversteifung) und ein oberes Winkelstück (z.B. auch obere Eckversteifung) einbezogen sein, und der Dachlängsträger kann über das untere Winkelstück und das obere Winkelstück mit der vorderen Dachschiene und der mittleren Dachschiene gekuppelt sein.
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Das untere Winkelstück und das obere Winkelstück können derart angeordnet sein, dass sie einander überlappen, und ein Endabschnitt des Dachlängsträgers (bzw. der vorderen Dachschiene) oder der mittleren Dachschiene kann in das obere Winkelstück derart eingesetzt sein, dass er damit gekuppelt ist.
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Ein Ansatz kann an dem unteren Winkelstück ausgebildet sein, wenigstens eine Schraubenbolzenöffnung (oder Schraubenöffnung bzw. Bolzenöffnung) kann in dem Ansatz ausgebildet sein, eine Aufnahmerille, in welche ein Endabschnitt der vorderen Dachschiene oder der mittleren Dachschiene eingesetzt ist, kann in dem oberen Winkelstück ausgebildet sein, und wenigstens eine Schraubenbolzenöffnung (oder Schraubenöffnung bzw. Bolzenöffnung) kann in einer Wandfläche der Aufnahmerille ausgebildet sein.
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Eine Schweißöffnung zum Einsetzen einer Schweißpistole kann in dem Ansatz des unteren Winkelstücks ausgebildet sein.
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Ferner können ein oberes Stirnwandpaneel und ein Stirnwandstützelement, das mit dem oberen Stirnwandpaneel gekuppelt ist, einbezogen sein.
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Ein abgestufter Aufnahmeabschnitt kann in dem Stirnwandstützelement ausgebildet sein, und das Stirnwandelement kann zwischen dem abgestuften Aufnahmeabschnitt und dem oberen Stirnwandpaneel derart angeordnet sein, dass es als eine Einheit (bzw. ganzheitlich oder einstückig) damit gekuppelt ist.
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Bei der Fahrzeugkarosseriestruktur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung sind das Stirnwandelement, der Dachlängsträger und die vordere Dachschiene mittels das Hydroformverfahrens in einer Rohrform hergestellt, und die mittlere Dachschiene ist in einer Form von extrudierten Trägern derart ausgebildet, dass sie miteinander gekuppelt sind, so dass eine Gewichtsreduzierung und eine Steifigkeitserhöhung der oberen Fahrzeugkarosserie erreicht werden können.
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Durch Verwendung der Kupplungselemente an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Stirnwandelement und dem Dachlängsträger kann die Kollisionssteifigkeit der Fahrzeugkarosserie durch wirksame Übertragung und Verteilung der Kollisionslast verbessert werden.
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Es ist möglich, die Steifigkeit und die Trageigenschaft des Daches durch die Konstruktion des doppelt kuppelnden geschlossenen Querschnitts über das obere und das untere Winkelstück an dem Verbindungsabschnitt des Dachlängsträgers und der vorderen Dachschiene zu verbessern.
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Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Fahrzeugkarosseriestruktur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
- 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A aus 1;
- 3 einen Schnitt entlang der Linie B-B aus 1;
- 4 einen Schnitt entlang der Linie C-C aus 1;
- 5 eine Darstellung der Verteilung und Übertragung der Last einer Fahrzeugkarosseriestruktur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
- 6 eine perspektivische Explosionsansicht einer Fahrzeugkarosseriestruktur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
- 7 eine Außenansicht, die eine Kupplungsbeziehung zwischen einem Dachlängsträger und einer Frontsäule einer Fahrzeugkarosseriestruktur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt;
- 8 einen Schnitt entlang der Linie D-D aus 7;
- 9 eine Innenansicht, die eine Kupplungsbeziehung zwischen einem Stirnwandelement, einem Dachlängsträger und einer Frontsäule einer Fahrzeugkarosseriestruktur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt;
- 10 einen Schnitt entlang der Linie E-E aus 9;
- 11 eine perspektivische Explosionsansicht eines Dachlängsträgers und einer mittleren Dachschiene einer Fahrzeugkarosseriestruktur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
- 12 eine perspektivische Kupplungsansicht eines Dachlängsträgers und einer mittleren Dachschiene einer Fahrzeugkarosseriestruktur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
- 13 eine andere perspektivische Kupplungsansicht eines Dachlängsträgers und einer mittleren Dachschiene einer Fahrzeugkarosseriestruktur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung; und
- 14 einen Schnitt entlang der Linie F-F aus 12.
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Es versteht sich, dass die angehängten Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener Eigenschaften darstellen, welche die grundlegenden Prinzipien der Erfindung aufzeigen. Die speziellen Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, die zum Beispiel spezielle Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen umfassen, wie sie hierin offenbart sind, werden teilweise durch die jeweils beabsichtigte Anwendung und Nutzungsumgebung bestimmt.
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In den Figuren beziehen sich die Bezugszeichen auf dieselben oder äquivalente Teile der vorliegenden Erfindung durch die einzelnen Figuren der Zeichnung hinweg.
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Nachfolgend wird nun auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und nachstehend beschrieben sind. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben ist, versteht es sich, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu bestimmt ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegenteil ist die Erfindung dazu bestimmt, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen abzudecken, welche im Sinn und Bereich der Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, enthalten sein können.
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Obwohl die Offenbarung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, versteht es sich, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu bestimmt ist, die Offenbarung dieser beispielhaften Ausführungsformen zu begrenzen. Andererseits ist die Offenbarung darauf gerichtet, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung abzudecken, welche im Geist und Bereich der Offenbarung enthalten sein können, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist. Die hierin verwendete Terminologie ist lediglich zum Beschreiben verschiedener beispielhafter Ausführungsformen, und ist nicht dazu bestimmt, die Offenbarung zu beschränken. Wie hierin verwendet, sind die Singularformen „ein“, „eine“ und „die“ dazu bestimmt, auch die Pluralformen zu umfassen, wenn nicht der Zusammenhang deutlich etwas anderes angibt. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „aufweist“ und/oder „aufweisend“, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein der genannten Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Komponenten beschreiben, jedoch nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff „und/oder“ irgendeine und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgelisteten Elemente. Zum Beispiel sind, um die Beschreibung der vorliegenden Erfindung deutlich zu machen, Teile ohne Bezug nicht gezeigt, und die Dicken von Schichten und Bereichen sind zur Deutlichkeit übertrieben. Darüber hinaus kann, wenn angegeben wird, dass eine Schicht „an“ einer anderen Schicht oder einem anderen Substrat ist, die Schicht direkt an einer anderen Schicht oder einem anderen Substrat sein, oder eine dritte Schicht kann dazwischen angeordnet sein. Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-“ oder ein anderer ähnlicher Begriff, wie hierin verwendet wird, allgemeine Kraftfahrzeuge, wie Personenkraftwagen, die Geländewagen (SUV) einschließen, Busse, Lastwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, die eine Vielfalt von Booten und Schiffen einschließen, Luftfahrzeuge, und dergleichen, sowie Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Steckdosen-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit Alternativkraftstoff (z.B. Kraftstoffe, die aus anderen Rohstoffen als Erdöl stammen) umfasst. Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun spezieller mit Bezug auf die begleitende Zeichnung beschrieben.
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Mit Bezug auf 1 kann eine Fahrzeugkarosseriestruktur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung eine Frontsäule 1, die sich in der Höhenrichtung des Fahrzeuges erstreckt und in der Längsrichtung des Fahrzeuges vorn positioniert ist, und eine Hecksäule 2 aufweisen, die am Heck angeordnet ist.
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Ein Dach 3, das ein Fahrzeugdach bildet, kann einen Dachlängsträger 31, der sich in der Längsrichtung des Fahrzeuges derart erstreckt, dass er mit der Frontsäule 1 und der Hecksäule 2 gekuppelt ist, und der an der linken und der rechten Seite in der Breitenrichtung des Fahrzeuges angeordnet ist, eine vordere Dachschiene 32, die sich in der Breitenrichtung des Fahrzeuges derart erstreckt, dass sie mit dem linken und dem rechten Dachlängsträger 31 verbunden ist, und die an der Vorderseite in der Längsrichtung des Fahrzeuges angeordnet ist, und eine mittlere Dachschiene 33 aufweisen, die sich in der Breitenrichtung des Fahrzeuges derart erstreckt, dass sie mit dem linken und dem rechten Dachlängsträger 31 verbunden ist, und die in der Längsrichtung des Fahrzeuges hinter der vorderen Dachschiene 32 angeordnet ist.
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Ein in der Längsrichtung des Fahrzeuges vorderer Endabschnitt des Dachlängsträgers 31 kann über ein erstes Kupplungselement 40 mit der Frontsäule 1 verbunden sein, und ein hinterer Abschnitt des Dachlängsträgers 31 kann mit der Hecksäule 2 verbunden sein.
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Ein Stirnwandelement 4, das sich in der Breitenrichtung des Fahrzeuges erstreckt, kann über das erste Kupplungselement 40 und ein zweites Kupplungselement 50 mit dem Dachlängsträger 31 verbunden sein.
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Mit Bezug auf die 2 bis 4 können der Dachlängsträger 31, die vordere Dachschiene 32 und das Stirnwandelement 4 mittels eines Hydroformverfahrens in einer Rohrform ausgebildet sein.
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In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung können der Dachlängsträger 31, die vordere Dachschiene 32 und das Stirnwandelement 4 in einer Rohrform mit einer Mehrzahl von Kanälen 37 darin ausgebildet sein.
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Die mittlere Dachschiene 33 kann Aluminium aufweisen, das derart extrudiert ist, dass es mehrere geschlossene Querschnitte hat, die zum Gewicht und Schwerpunkt des Fahrzeuges beitragen.
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In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung sind drei aufeinanderfolgende geschlossene Querschnitte vorgesehen, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt und kann derart konfiguriert sein, dass sie einen geschlossenen Querschnitt oder zwei oder mehr kontinuierliche geschlossene Querschnitte aufweist.
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Daher können, wie in 5 gezeigt, wenn eine Belastung auf das Fahrzeugdach ausgeübt wird, der Dachlängsträger 31, die vordere Dachschiene 32 und das Stirnwandelement 4, welche in einer Rohrform mit dem geschlossenen Querschnitt ausgebildet sind, Wirkungen einer gleichmäßigen Abstützung und Verteilung der Last in dem Kraftübertragungspfad infolge der Steifigkeitserhöhung zeigen.
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Das heißt, die auf den Dachlängsträger 31 ausgeübte Belastung wird in der Längsrichtung des Fahrzeuges nach vorn und nach hinten übertragen und über das Stirnwandelement 4, die vordere Dachschiene 32 und die mittlere Dachschiene 33 in der Breitenrichtung des Fahrzeuges verteilt.
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In 2 bezeichnet das Bezugszeichen 41 ein oberes Stirnwandpaneel, und das Bezugszeichen 42 bezeichnet ein Stirnwandstützelement, das mit dem oberen Stirnwandpaneel 41 fest gekuppelt ist. Ein abgestufter Aufnahmeabschnitt 422 ist in dem Stirnwandstützelement 42 ausgebildet, so dass das Stirnwandelement 4 zwischen dem abgestuften Aufnahmeabschnitt 422 und dem oberen Stirnwandpaneel 41 derart angeordnet ist, dass es mit diesen gekuppelt ist.
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In 3 bezeichnet das Bezugszeichen 34 ein Dachinnenseitenelement, und das Bezugszeichen 35 bezeichnet ein Außenseitenelement.
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Das Dachinnenseitenelement 34 und das Außenseitenelement 35 können derart miteinander gekuppelt sein, dass sie einen geschlossenen Querschnitt bilden, und der Dachlängsträger 31 kann in den geschlossenen Querschnitt eingesetzt sein und mit dem Dachinnenseitenelement 34 gekuppelt sein.
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Mit Bezug auf die 6 bis 8 kann ein in der Längsrichtung des Fahrzeuges vorderer Endabschnitt des Dachlängsträgers 31 über das erste Kupplungselement 40 mit der Frontsäule 1 verbunden sein.
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Das erste Kupplungselement 40 kann in einer im Wesentlichen dreieckigen Form ausgebildet sein. Eine Aufnahmenut 401 kann in einer Fläche des Kupplungselements 40 ausgebildet sein. Der in der Längsrichtung des Fahrzeuges vordere Endabschnitt des Dachlängsträgers 31 kann in die Aufnahmenut 401 eingesetzt sein und über Schraubenbolzen B mit der Frontsäule 1 und dem ersten Kupplungselement 40 im Eingriff stehen.
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Der in der Längsrichtung des Fahrzeuges vordere Endabschnitt des Dachlängsträgers 31 kann in eine Seitenfläche eines Frontsäuleninnenelements 10 derart eingesetzt sein, dass er abgestützt ist.
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Mit Bezug auf die 9 und 10 können beide Endabschnitte des Stirnwandelements 4 über Schraubenbolzen B mit dem zweiten Kupplungselement 50 im Eingriff stehen, und das zweite Kupplungselement 50 kann über Schraubenbolzen B mit dem ersten Kupplungselement 40 im Eingriff stehen.
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Dementsprechend ist das Stirnwandelement 4 über das erste Kupplungselement 40 und das zweite Kupplungselement 50 mit dem Dachlängsträger 31 verbunden, wodurch eine gleichmäßige Übertragung und Verteilung der Last erreicht wird.
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Mit Bezug auf die 6 und 11 bis 14 kann der Dachlängsträger 31 über ein unteres Winkelstück (z.B. auch untere Eckversteifung) 60 und ein oberes Winkelstück (z.B. auch obere Eckversteifung) 70 mit der vorderen Dachschiene 32 und der mittleren Dachschiene 33 gekuppelt sein.
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Das untere Winkelstück 60 und das obere Winkelstück 70 können derart angeordnet sein, dass sie einander überlappen. Ein Endabschnitt der vorderen Dachschiene 32 oder der mittleren Dachschiene 33 kann in das obere Winkelstück 70 eingesetzt sein, und Schraubenbolzen B durchdringen das untere Winkelstück 60 und das obere Winkelstück 70 derart, dass diese befestigt sind.
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Ein Ansatz 61 kann an dem unteren Winkelstück 60 ausgebildet sein. Wenigstens eine Schraubenbolzenöffnung 62 und eine Schweißöffnung 63 können in dem Ansatz 61 ausgebildet sein. Ein Endabschnitt der vorderen Dachschiene 32 oder der mittleren Dachschiene 33 kann in eine Aufnahmerille 71 eingesetzt sein, die in dem oberen Winkelstück 70 ausgebildet ist, und wenigstens eine Schraubenbolzenöffnung 72 kann in einer Wandfläche der Aufnahmerille 71 ausgebildet sein.
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Darüber hinaus können das untere Winkelstück 60 und das obere Winkelstück 70 durch Laserschweißen W mit dem Dachlängsträger 31 gekuppelt sein.
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Dementsprechend ist der Dachlängsträger 31 über Winkelstücke als eine Einheit mit der vorderen Dachschiene 32 und der mittleren Dachschiene 33 verbunden, wodurch eine gleichmäßige Übertragung und Verteilung der Last erreicht wird.
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Zur Vereinfachung der Erläuterung und genauen Definition in den beigefügten Ansprüchen werden die Begriffe „oben“, „unten“, „innen“, „außen“, „vorn“, „hinten“ usw. verwendet, um die Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen in Bezug auf die Positionen dieser Merkmale, wie in den Figuren gezeigt, zu beschreiben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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