DE102020131887A1

DE102020131887A1 - Aufgeformte fahrzeugmetallblechstrukturen mit integrierten anbringungen

Info

Publication number: DE102020131887A1
Application number: DE102020131887.1A
Authority: DE
Inventors: Edward Andrew Pleet; Jason Scott Balzer; Todd John Mueller; Rohit Telukunta
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-12-04
Filing date: 2020-12-01
Publication date: 2021-06-10
Also published as: US20210171103A1; US11117627B2; CN112896321A

Abstract

Diese Offenbarung stellt aufgeformte Fahrzeugmetallblechstrukturen mit integrierten Anbringungen bereit. Diese Offenbarung legt detailliert aufgeformte Fahrzeugmetallblechstrukturen dar, die integrierte Anbringungen zum Erreichen einer Teileintegration beinhalten. Eine beispielhafte Metallblechstruktur beinhaltet eine Metallblechplatte, eine an der Metallblechplatte geformte Verstärkungsstruktur und eine einstückig geformte Anbringungsstruktur, die innerhalb der Verstärkungsstruktur gebildet ist. In einigen Ausführungsformen kann die einstückig geformte Anbringungsstruktur eine Mutter, eine Halterung oder beides beinhalten. Eine zusätzliche Fahrzeugkomponente kann über die einstückig geformte Anbringungsstruktur an der Metallblechplatte angebracht sein. Die Metallblechstruktur kann in einem Einzelschuss-Spritzgussprozess gebildet werden.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Diese Offenbarung betrifft verstärkte Fahrzeugkarosseriestrukturen und insbesondere aufgeformte Fahrzeugmetallblechstrukturen, die integrierte Anbringungen zum Erreichen einer Teileintegration beinhalten.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Elemente von Rohkarosserien (body-in-white - BIW) werden herkömmlicherweise aus gestanzten und geschweil ten Metallblechplatten hergestellt. Die BIW-Elemente sind dazu konfiguriert, während Aufprallereignissen eine erhebliche Menge an Aufprallenergie zu absorbieren. Es kann wünschenswert sein, zusätzliche Fahrzeugkomponenten direkt an den BIW-Elementen zu montieren.
KURZDARSTELLUNG
Eine Fahrzeugkarosseriekomponente gemäl einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem eine Metallblechplatte, eine an der Metallblechplatte geformte Verstärkungsstruktur und eine einstückig geformte Anbringungsstruktur, die innerhalb der Verstärkungsstruktur gebildet ist.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform der vorangehenden Fahrzeugkarosseriekomponente ist die Fahrzeugkarosseriekomponente eine Fahrzeugsäule.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der beiden vorangehenden Fahrzeugkarosseriekomponenten beinhaltet die Verstärkungsstruktur ein thermoplastisches Material.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorangehenden Fahrzeugkarosseriekomponenten ist die Verstärkungsstruktur sowohl an einer Innenseite als auch an einer Aul enseite der Metallblechplatte geformt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorangehenden Fahrzeugkarosseriekomponenten ist eine Rippenstruktur der Verstärkungsstruktur an der Innenseite geformt und ein energieabsorbierender Abschnitt der Verstärkungsstruktur an der Aul enseite geformt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorangehenden Fahrzeugkarosseriekomponenten ist die einstückig geformte Anbringungsstruktur eine Schweil mutter, die ein Innengewinde beinhaltet, das dazu konfiguriert ist, ein Befestigungselement aufzunehmen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorangehenden Fahrzeugkarosseriekomponenten ist die einstückig geformte Anbringungsstruktur eine Halterung.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorangehenden Fahrzeugkarosseriekomponenten ist die einstückig geformte Anbringungsstruktur innerhalb einer Rippenstruktur der Verstärkungsstruktur gebildet.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorangehenden Fahrzeugkarosseriekomponenten ist die einstückig geformte Anbringungsstruktur innerhalb eines energieabsorbierenden Abschnitts der Verstärkungsstruktur gebildet.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorangehenden Fahrzeugkarosseriekomponenten ist eine Fahrzeugkomponente über die einstückig geformte Anbringungsstruktur an der Metallblechplatte angebracht.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorangehenden Fahrzeugkarosseriekomponenten ist ein Befestigungselement durch die Fahrzeugkomponente und in ein Innengewinde der einstückig geformten Anbringungsstruktur geführt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorangehenden Fahrzeugkarosseriekomponenten beinhaltet die einstückig geformte Anbringungsstruktur eine Halterung und eine Mutter.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorangehenden Fahrzeugkarosseriekomponenten beinhaltet die Verstärkungsstruktur eine Rippenstruktur, die eines oder mehrere von geraden Rippen, Waben, zellulären Rippen und/oder bionischen Rippen beinhaltet.
Ein Verfahren gemäl einem anderen beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem Aufformen einer Metallblechplatte mit einer Verstärkungsstruktur, um ein Fahrzeugrohkarosserieelement zu bilden. Die Verstärkungsstruktur beinhaltet eine Rippenstruktur und eine einstückig geformte Anbringungsstruktur, die in der Rippenstruktur gebildet ist.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorangehenden Verfahrens beinhaltet Aufformen der Metallblechplatte mit der Verstärkungsstruktur Bilden der Rippenstruktur der Verstärkungsstruktur auf einer ersten Seite der Metallblechplatte und Bilden einer energieabsorbierenden Struktur der Verstärkungsstruktur auf einer zweiten Seite der Metallblechplatte.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorangehenden Verfahren ist die erste Seite eine Innenseite und die zweite Seite eine Aul enseite.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer beliebigen der vorangehenden Fahrzeugkarosseriekomponenten ist das Verfahren ein Einzelschuss-Spritzgussprozess.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorangehenden Fahrzeugkarosseriekomponenten beinhaltet die Anbringungsstruktur mindestens eines von einer Mutter und einer Halterung.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorangehenden Fahrzeugkarosseriekomponenten beinhaltet die Rippenstruktur eines oder mehrere von geraden Rippen, Waben, zellulären Rippen und/oder bionischen Rippen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorangehenden Fahrzeugkarosseriekomponenten ist das Fahrzeugrohkarosserieelement Teil einer Fahrzeugsäule.
Die Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen der vorhergehenden Abschnitte, die Patentansprüche oder die folgende Beschreibung und die Zeichnungen, einschliel lich jeglicher ihrer verschiedenen Aspekte oder jeweiligen individuellen Merkmale, können unabhängig voneinander oder in beliebiger Kombination betrachtet werden. In Verbindung mit einer Ausführungsform beschriebene Merkmale sind auf alle Ausführungsformen anwendbar, sofern derartige Merkmale nicht unvereinbar sind.
Die verschiedenen Merkmale und Vorteile dieser Offenbarung werden dem Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich. Die der detaillierten Beschreibung beigefügten Zeichnungen lassen sich kurzgefasst wie folgt beschreiben.
Figurenliste

1 ist eine Draufsicht auf ein Fahrzeug.
2 ist eine auseinandergezogene Ansicht eines Elements einer Rohkarosserie (BIW) einer Fahrzeugkarosseriestruktur (z. B. einer Fahrzeugsäule).
3 ist eine Innenseite des BIW-Elements aus 2.
4 ist eine Aul enseite des BIW-Elements aus 2.
5 veranschaulicht einstückig geformte Anbringungsstrukturen eines BIW-Elements.
6 veranschaulicht ein Befestigungselement, das durch eine der einstückig geformten Anbringungsstrukturen aus 5 aufgenommen ist.
7 veranschaulicht ein anderes beispielhaftes BIW-Element.
8 veranschaulicht ein anderes beispielhaftes BIW-Element.
9A und 9B veranschaulichen ein anderes beispielhaftes BIW-Element.
10 veranschaulicht noch ein anderes beispielhaftes BIW-Element.
11, 12A, 12B, 13, 14, 15 und 16 veranschaulichen schematisch ein beispielhaftes Verfahren zum Bilden eines BIW-Elements, das eine aufgeformte Verstärkungsstruktur beinhaltet, die eine einstückig geformte Anbringungsstruktur aufweist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung legt detailliert aufgeformte Fahrzeugmetallblechstrukturen dar, die integrierte Anbringungen zum Erreichen einer Teileintegration beinhalten. Eine beispielhafte Metallblechstruktur beinhaltet eine Metallblechplatte, eine an der Metallblechplatte geformte Verstärkungsstruktur und eine einstückig geformte Anbringungsstruktur, die innerhalb der Verstärkungsstruktur gebildet ist. In einigen Ausführungsformen kann die einstückig geformte Anbringungsstruktur eine Mutter, eine Halterung oder beides beinhalten. Eine zusätzliche Fahrzeugkomponente kann über die einstückig geformte Anbringungsstruktur an der Metallblechplatte angebracht sein. Die Metallblechstruktur kann in einem Einzelschuss-Spritzgussprozess gebildet werden. Diese und andere Merkmale dieser Offenbarung werden nachstehend ausführlicher beschrieben.
1 veranschaulicht schematisch ein Fahrzeug 10. Bei dem Fahrzeug 10 könnte es sich um einen Pkw, einen Lkw, einen Van, eine Geländelimousine oder eine beliebige andere Fahrzeugart handeln. In einer Ausführungsform ist das Fahrzeug 10 ein herkömmliches Fahrzeug, das durch eine Brennkraftmaschine mit Leistung versorgt wird. In einer anderen Ausführungsform ist das Fahrzeug 10 ein Elektrofahrzeug, das durch eine Hochspannungstraktionsbatterie mit Leistung versorgt wird (z. B. ein Batterieelektrofahrzeug (battery electric vehicle - BEV), ein Hybridelektrofahrzeug (hybrid electric vehicle - HEV), ein Plug-in-Hybridfahrzeug (plug-in hybrid electric vehicle - PHEV) usw.). In noch einer anderen Ausführungsform ist das Fahrzeug 10 ein autonomes Fahrzeug, bei dem die Bewegungsfunktionen des Fahrzeugs 10 ohne direkte Eingabe von einem menschlichen Fahrer gesteuert werden.
Obwohl in den Figuren dieser Offenbarung eine konkrete Beziehung der Komponenten veranschaulicht ist, sollen die Veranschaulichungen diese Offenbarung nicht einschränken. Die Platzierung und Ausrichtung der verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs 10 sind schematisch gezeigt und könnten innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung variieren. Zusätzlich sind die verschiedenen dieser Offenbarung beigefügten Figuren nicht zwingend mal stabsgetreu gezeichnet und einige Merkmale können vergröl ert oder verkleinert dargestellt sein, um gewisse Details einer bestimmten Komponente hervorzuheben.
Das Fahrzeug 10 beinhaltet eine Fahrzeugkarosserie 12, die aus einer Vielzahl von Fahrzeugkarosseriestrukturen besteht. Neben anderen Fahrzeugkarosseriestrukturen kann die Fahrzeugkarosserie 12 vordere Seitenplatten 15, hintere Seitenplatten 16, eine Motorhaube 18, einen Kofferraumdeckel/eine Heckklappe 20, eine obere Platte 22, zwei oder mehr Säulen 24 (z. B. A-Säule, B-Säule, C-Säule, D-Säule usw.) und zwei oder mehr Türen 26 beinhalten. Die Fahrzeugkarosserie 12 kann eine selbsttragende Bauweise verkörpern, bei der die Fahrzeugkarosserie 12 und ein Fahrzeugfahrgestell (nicht gezeigt) miteinander integriert sind, oder kann Teil einer Rahmenbauweise sein, bei der die Fahrzeugkarosserie 12 von dem Fahrzeugfahrgestell getrennt ist.
Zahlreiche Fahrzeugkarosseriestrukturen, aus denen die Fahrzeugkarosserie 12 besteht, einschliel lich unter anderem der Säulen 24, können aus einem oder mehreren Rohkarosserieelementen (BIW-Elementen) aufgebaut sein. Die BIW-Elemente sind herkömmlich aus hochfesten metallenen Materialien gefertigt. Es ist wünschenswert, die BIW-Elemente so zu konfigurieren, dass sie sowohl Aufprallenergie während Fahrzeugaufprallereignissen absorbieren als auch eine Montagefläche zum Montieren zusätzlicher Fahrzeugkomponenten in Bezug auf das Fahrzeug 10 bereitstellen. Diese Offenbarung schlägt deshalb Fahrzeug-BIW-Elemente vor, die strukturell durch Verstärkungsstrukturen aus Kunststoff verstärkt sind und ferner einstückig geformte Anbringungsstrukturen beinhalten, die an den Verstärkungsstrukturen gebildet sind.
2-4 veranschaulichen ein beispielhaftes BIW-Element 30 einer Fahrzeugkarosseriestruktur (z. B. einer Säule oder einer anderen Fahrzeugkarosseriestruktur). Das BIW-Element 30 kann eine äul ere Platte 14 (z. B. eine erste Metallblechplatte), die eine Innenseite 32 und eine Aul enseite 34 aufweist, eine Verstärkungsstruktur 36 und eine innere Platte 48 (z. B. eine zweite Metallblechplatte) beinhalten. Die Verstärkungsstruktur 36 kann an die Innenseite 32 der äul eren Platte 14 geformt sein und kann einen energieabsorbierenden Abschnitt 38 beinhalten, der an die Aul enseite 34 der äul eren Platte 14 geformt ist. Somit können Abschnitte der Verstärkungsstruktur 36 sowohl auf der Innenseite 32 als auch auf der Aul enseite 34 der äul eren Platte 14 angeordnet sein. Die Verstärkungsstruktur 36 auf der Innenseite 32 stellt dem BIW-Element 30 lokale Versteifung bereit und der energieabsorbierende Abschnitt 38 auf der Aul enseite 34 kann die Aufprallenergieabsorption des BIW-Elements 30 insgesamt verbessern und kann ferner Lücken in Bezug auf andere Fahrzeugkarosseriestrukturen reduzieren.
Die Verstärkungsstruktur 36 kann aus einem Kunststoff- oder Verbundmaterial gefertigt sein und kann auf die äul ere Platte 14 aufgeformt sein. Zum Beispiel kann die Verstärkungsstruktur 36 eine Rippenstruktur 40 (gerade, wabenförmiger Kern, zellulär und/oder bionisch) aus Kunststoff beinhalten, die auf die Innenseite 32 und Aul enseite 34 der äul eren Metallblechplatte 14 aufgeformt ist. Die auf der Aul enseite 34 bereitgestellte Rippenstruktur 40 legt eine Aul enfläche 42 (siehe 4) zum Ausfüllen von offenen Bereichen oder Lücken fest, die sich zwischen dem BIW-Element 30 und benachbarten Fahrzeugkarosseriestrukturen (z. B. Karosserieseitenaul enplatten) erstrecken können. Diese Anordnung stellt dadurch die verbesserte Fähigkeit bereit, Aufpralllasten zu absorbieren und die Energieübertragung der absorbierten Lasten entlang eines gewünschten Lastpfads während der Aufprallereignisse besser zu steuern.
Die Rippenstrukturen 40 wirken auf der Aul enseite 34 als der erste Kontaktpunkt und sind die primären Strukturkomponenten, die Aufprallenergie verwalten. Eine derartige Anordnung ermöglicht, dass die metallene äul ere Platte 14 ihre Querschnittseigenschaften während des gesamten Belastungszyklus beibehält, womit Lasten, die das Metallblechstanzteil womöglich knicken könnten, effektiv übertragen werden. Der energieabsorbierende Abschnitt 38 der Verstärkungsstruktur 36 absorbiert die Lasten innerhalb der äul eren Platte 14 durch Abwenden oder Verzögern des Knickens des Grundmetallblechs, womit die Aufpralllast effizient nach oben in Richtung einer Mitte der äul eren Platte 14 entlang eines mehr gewünschten Lastpfads übertragen wird. Zusätzlich stellt die Kombination der Verstärkungsstruktur 36 und des energieabsorbierenden Abschnitts 38 die erforderliche Steifigkeit für das BIW-Element 30 bereit, was eine Herabstufung der Blechdicke und der Güte der Grundmetallblechstanzteile ermöglicht, während die erforderlichen Leistungsniveaus beibehalten werden.
Die Rippenstruktur 40 des energieabsorbierenden Abschnitts 38 kann sich nahe einer Unterseite 44 der äul eren Platte 14 befinden, wie am besten in 4 gezeigt. Die Rippenstruktur 40 für die Verstärkungsstruktur 36 auf der Innenseite 32 kann sich hauptsächlich nahe einer Oberseite 46 der äul eren Platte 14 befinden. Die innere Platte 48 des BIW-Elements 30 kann über der Oberseite dieses Abschnitts der Rippenstruktur 40 auf der Innenseite 32 angeordnet sein, wie in 3 gezeigt. In einer beispielhaften Ausführungsform kann Aufformen des Verbund- oder Kunststoffmaterials sowohl auf die Aul enseite 34 als auch die Innenseite 32 der äul eren Platte 14 in einem Einzelschuss-Spritzgussprozess durchgeführt werden, was zu einer Gewichtsreduzierung führt und eine Herabstufung der Blechdicke, Herabstufung der Güte und Reduzierung der Materialkosten ermöglicht. Zusätzlich ermöglichen die offenbarten Ausführungsformen reduzierte Teilekosten, während die gewünschten Anforderungen an Leistung, Geräusche, Schwingungen und Rauigkeit (noisevibration-harshness - NVH) und Steifigkeit beibehalten werden.
Wie am besten in 3-4 gezeigt, können mechanische Verriegelungen 50 an die äul ere Platte 14 angeformt sein. Löcher 52 an der äul eren Platte 14 (in 2 gezeigt) ermöglichen, dass der Kunststoff auf beiden Seiten 32, 34 fliei t, wodurch ein oder mehrere Kunststoffbänder 54 und mechanische Verriegelungen 56 an der Aul enseite 34 erzeugt werden, die dabei behilflich sind, die Rippenstruktur 40, die auf der Innenseite 32 geformt ist, in Position zu halten. Dies ermöglicht, dass beide Strukturen, d. h. die äul ere Platte 14 aus Metall und die aufgeformte Verstärkungsstruktur 36 aus Kunststoff und der energieabsorbierende Abschnitt 38, als ein Teil wirken. Ferner erfolgt das Aufformen sowohl auf die Innenseite 32 als auch die Aul enseite 34 in einem Einzelschuss unter Verwendung der Durchgangslöcher 52, wodurch vermieden wird, dass jede Seite des Teils separat geformt werden muss.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 5-6 kann das BIW-Element 30 zusätzlich eine oder mehrere einstückig geformte Anbringungsstrukturen 58 beinhalten. Die einstückig geformten Anbringungsstrukturen 58 können in die Verstärkungsstruktur 36 des BIW-Elements 30 eingeformt sein. In einer Ausführungsform sind die einstückig geformten Anbringungsstrukturen 58 in die Rippenstruktur 40 aus Kunststoff der Verstärkungsstruktur 36 eingeformt. Die einstückig geformten Anbringungsstrukturen 58 können Prägungen, Schweil muttern, Halterungen, Klammern, Montagehalter, Verstärkungen usw. oder eine beliebige Kombination dieser oder ähnlicher Strukturen beinhalten. Die einstückig geformten Anbringungsstrukturen 58 dienen als strukturelle Verstärkungen zum Montieren zusätzlicher Fahrzeugkomponenten 59 an dem BIW-Element 30.
In der in 5-6 veranschaulichten Ausführungsform sind die einstückig geformten Anbringungsstrukturen 58 der Verstärkungsstruktur 36 als Schweil muttern konfiguriert. Die Schweil muttern können einstückig geformt sein, um Innengewinde 79 zum Aufnehmen eines Befestigungselements 65, wie zum Beispiel einer Gewindeschraube, zum Anbringen der zusätzlichen Fahrzeugkomponente 59 an dem BIW-Element 30 (siehe z. B. 6) zu beinhalten.
7 veranschaulicht ein anderes beispielhaftes BIW-Element 130. Das BIW-Element 130 kann eine Metallblechplatte 114 und eine auf die Metallblechplatte 114 aufgeformte Verstärkungsstruktur 136 beinhalten. Die Verstärkungsstruktur 136 kann eine Vielzahl von einstückig geformten Anbringungsstrukturen 158 beinhalten. Jede einstückig geformte Anbringungsstruktur 158 legt eine strukturell verstärkte Montagestelle zum Montieren einer zusätzlichen Fahrzeugkomponente, in diesem Fall einer metallenen Verstärkungsplatte 159, an dem BIW-Element 130 fest.
In einer Ausführungsform sind die einstückig geformten Anbringungsstrukturen 158 als Schweil muttern zum Aufnehmen von Befestigungselementen zum Anbringen der metallenen Verstärkungsplatte 159 an dem BIW-Element 130 konfiguriert. Es werden jedoch auch andere Anbringungsstrukturen in Betracht gezogen. In einer anderen Ausführungsform sind die einstückig geformten Anbringungsstrukturen 158 in einen energieabsorbierenden Abschnitt 138 der Verstärkungsstruktur 136 eingeformt.
8 veranschaulicht ein anderes beispielhaftes BIW-Element 230. Das BIW-Element 230 kann eine Metallblechplatte 214 und eine auf die Metallblechplatte 214 aufgeformte Verstärkungsstruktur 236 beinhalten. Die Verstärkungsstruktur 236 kann eine einstückig geformte Anbringungsstruktur 258A beinhalten, die eine strukturell verstärkte Montagestelle zum Montieren einer zusätzlichen Fahrzeugkomponente an dem BIW-Element 130 festlegt.
In einer Ausführungsform ist die einstückig geformte Anbringungsstruktur 258A eine Halterung. Das BIW-Element 230 kann optional eine oder mehrere zusätzliche einstückig geformte Anbringungsstrukturen 258B (z. B. Muttern) beinhalten, die anders als die einstückig geformte Anbringungsstruktur 258A konfiguriert sind, die dazu konfiguriert sind, zusätzliche Montagestellen bereitzustellen. In einer Ausführungsform ist die einstückig geformte Anbringungsstruktur 258 in eine Rippenstruktur 240 aus Kunststoff der Verstärkungsstruktur 236 eingeformt.
9A und 9B veranschaulichen ein anderes beispielhaftes BIW-Element 330. 9A ist eine Aul enansicht des BIW-Elements 330 und 9B ist eine Innenansicht des BIW-Elements 330.
Das BIW-Element 330 kann eine Metallblechplatte 314 und eine auf die Metallblechplatte 314 aufgeformte Verstärkungsstruktur 336 beinhalten. Die Verstärkungsstruktur 336 kann einstückig geformte Anbringungsstrukturen 358A, 358B beinhalten, die jeweils eine strukturell verstärkte Montagestelle zum Montieren einer zusätzlichen Fahrzeugkomponente, wie etwa einer metallenen Mulde 359, an dem BIW-Element 330 festlegen.
In einer Ausführungsform ist die einstückig geformte Anbringungsstruktur 358A eine Halterung und die einstückig geformten Anbringungsstrukturen 358B sind Schweil muttern. In einer anderen Ausführungsform sind die einstückig geformten Anbringungsstrukturen 358A, 358B in eine Rippenstruktur 340 aus Kunststoff der Verstärkungsstruktur 336 eingeformt.
10 veranschaulicht noch ein anderes beispielhaftes BIW-Element 430. Das BIW-Element 430 kann eine Metallblechplatte 414 und eine auf die Metallblechplatte 414 aufgeformte Verstärkungsstruktur 436 beinhalten. Die Verstärkungsstruktur 436 kann eine oder mehrere einstückig geformte Anbringungsstrukturen 458 beinhalten. Die einstückig geformte Anbringungsstruktur 458 legt eine strukturell verstärkte Montagestelle zum Montieren einer zusätzlichen Fahrzeugkomponente, in diesem Fall eines Verkleidungsstücks 459, an dem BIW-Element 430 fest.
In einer Ausführungsform ist die einstückig geformte Anbringungsstruktur 458 eine Verkleidungsklammer. Es werden jedoch auch andere Anbringungsstrukturen in Betracht gezogen.
Aufformen ist der Prozess des Hinzufügens einer zweiten/zusätzlichen Materialschicht über einem bereits vorhandenen Teil. Ein Beispiel für diesen Prozess/dieses Verfahren zum Bilden des BIW-Elements 30 aus 2-6 ist in 11-16 gezeigt. Ein ähnliches Verfahren wie das nachstehend beschriebene könnte ebenfalls verwendet werden, um beliebige der in 7-10 gezeigten BIW-Elemente zu bilden.
Ein gestanztes/geformtes Metallblechteil, z. B. die äul ere Platte 14 des BIW-Elements 30, ist in 11 allein und vor dem Aufformprozess gezeigt. Die äul ere Platte 14 kann in eine Spritzgussmatrize 60 übertragen und geladen werden, wie in 12A gezeigt. Die Spritzgussmatrize 60 kann einen oberen Abschnitt 62 mit einem Hohlraum 64, der die äul ere Platte 14 aufnimmt, und einen Kern 66 beinhalten, der wie bei 68 angegeben geformt ist, um die Rippenstruktur 40 der Verstärkungsstruktur 36 zu definieren. Der Kern 66 kann innerhalb des Hohlraums 64 positioniert werden und die Matrize 60 wird dann geschlossen, wie in 13 gezeigt.
Der obere Abschnitt 62 der Spritzgussmatrize beinhaltet einen Einlass 70, durch den ein Verbund- oder Kunststoffmaterial in den Hohlraum 64 eingebracht werden kann. In einer Ausführungsform, wie in 14 gezeigt, wird ein Einzelschuss des Materials 72, z. B. eines thermoplastischen Materials, über den Einlass 70 eingebracht und dann über das Metallmaterial der äul eren Platte 14 geformt, um das endgültige Formteil 74 zu erzeugen.
Die Löcher 52 an der äul eren Platte 14 ermöglichen, dass der geschmolzene Kunststoff auf beiden Seiten des Metallblechs 14 flielßt, um die mechanischen Verriegelungen 50 zu bilden, wobei das Metallblech dadurch die Struktur als ein Stück herstellt. Die Form 68 des Kerns 66 kann Schlitze 69 zum Bilden der Rippenstruktur 40 beinhalten. Mindestens einer der Schlitze 69 kann eine Formation 71 (siehe 12B) zum Bilden der einstückig geformten Anbringungsstruktur 58 beinhalten.
Als Nächstes wird die Matrize 60 geöffnet und das endgültige Formteil 74 wird dann entfernt, wie in 15 gezeigt. Der Aufformprozess stellt starke/feste mechanische Bindung/Verriegelungen zwischen den zusammengebauten Einsätzen sicher, womit die Verwendung von Klebstoffen oder anderen Verbindungsprozessen (Nieten, Bolzen, Schrauben usw.) beseitigt wird, um einen höheren Knickwiderstand und eine höhere Steifigkeit zu erreichen. 15 zeigt das endgültige Formteil 74 mit der Rippenstruktur 40 auf einer Seite und einschliel lich einer einzelnen einstückig geformten Anbringungsstruktur 58. 16 zeigt ein Beispiel für ein endgültiges Formteil 76 mit der Rippenstruktur 40 auf beiden Seiten, wie es mit der offenbarten äul eren Platte 14 verwendet würde, und einschliel lich mehrerer einstückig geformter Anbringungsstrukturen 58.
Die vorliegende Offenbarung verwendet Aufformtechnik, um ein(e) in die BIW integrierte(s) Platte/Element bereitzustellen, wobei Verbund- oder Kunststoffmaterial, das auf eine Metallblechplatte aufgeformt wird, dazu verwendet wird, die Platzierung von verstärkenden, energieabsorbierenden und der Anbringung dienenden Strukturen an Stellen, an denen sie am effektivsten sind, individuell zuzuschneiden. Die Rippenstrukturen (Wabenzelle/Rippe/bionisch) der verstärkenden und energieabsorbierenden Strukturen dienen als strukturelle Verstärkungen und Aufprallabsorber für Aufprallereignisse und die Anbringungsstrukturen dienen als strukturell verstärkte Anbringungsstellen zum Sichern zusätzlicher Komponenten an der BIW-Platte. Dies ermöglicht eine Teileintegration und erreicht Gewichts- und Kostenreduzierungen für die BIW-Struktur sowie die Möglichkeit, Bearbeitung und Bauteile und Verbindungen zu beseitigen.
Der Aufformprozess, der die Rippen- und Anbringungsstrukturen für eine Metallplatte bereitstellt, kann in vielfältigen BIW-Anwendungen in Fahrzeugbereichen verwendet werden, die Aufprallbelastungen ausgesetzt sind und Anbringungsflächen zum Anbringen anderer Fahrzeugteile bereitstellen müssen. Einige beispielhafte Strukturen beinhalten Boden-/Sitzquerträger, Spriegel, Stol fänger, A-/B-/C-/D-Säulen, Scharniersäule, Schweller, Türträger usw.
Obwohl die unterschiedlichen nicht einschränkenden Ausführungsformen als konkrete Komponenten oder Schritte aufweisend veranschaulicht sind, sind die Ausführungsformen dieser Offenbarung nicht auf diese bestimmten Kombinationen beschränkt. Es ist möglich, einige der Komponenten oder Merkmale aus einer beliebigen der nicht einschränkenden Ausführungsformen in Kombination mit Merkmalen oder Komponenten aus einer beliebigen der anderen nicht einschränkenden Ausführungsformen zu verwenden.
Es versteht sich, dass gleiche Bezugszeichen einander entsprechende oder ähnliche Elemente in den mehreren Zeichnungen kennzeichnen. Es versteht sich, dass in diesen beispielhaften Ausführungsformen zwar eine bestimmte Komponentenanordnung offenbart und veranschaulicht ist, andere Anordnungen aber ebenfalls von den Lehren dieser Offenbarung profitieren könnten.
Die vorstehende Beschreibung soll als veranschaulichend und nicht in einschränkendem Sinne ausgelegt werden. Für den Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass bestimmte Modifikationen in den Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen könnten. Aus diesen Gründen sollten die folgenden Patentansprüche genau gelesen werden, um den wahren Umfang und Inhalt dieser Offenbarung zu bestimmen.

Claims

Fahrzeugkarosseriekomponente, umfassend: eine Metallblechplatte; eine an der Metallblechplatte geformte Verstärkungsstruktur; und eine einstückig geformte Anbringungsstruktur, die innerhalb der Verstärkungsstruktur gebildet ist.
Fahrzeugkarosseriekomponente nach Anspruch 1, wobei die Fahrzeugkarosseriekomponente eine Fahrzeugsäule ist.
Fahrzeugkarosseriekomponente nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verstärkungsstruktur aus einem thermoplastischen Material besteht.
Fahrzeugkarosseriekomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verstärkungsstruktur sowohl an einer Innenseite als auch an einer Aul enseite der Metallblechplatte geformt ist, und wobei optional eine Rippenstruktur der Verstärkungsstruktur an der Innenseite geformt ist und ein energieabsorbierender Abschnitt der Verstärkungsstruktur an der Aul enseite geformt ist.
Fahrzeugkarosseriekomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die einstückig geformte Anbringungsstruktur eine Schweil mutter ist, die ein Innengewinde beinhaltet, das dazu konfiguriert ist, ein Befestigungselement aufzunehmen, oder die einstückig geformte Anbringungsstruktur eine Halterung ist.
Fahrzeugkarosseriekomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die einstückig geformte Anbringungsstruktur innerhalb einer Rippenstruktur der Verstärkungsstruktur oder innerhalb eines energieabsorbierenden Abschnitts der Verstärkungsstruktur gebildet ist.
Fahrzeugkarosseriekomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Fahrzeugkomponente, die über die einstückig geformte Anbringungsstruktur an der Metallblechplatte angebracht ist, und optional umfassend ein Befestigungselement, das durch die Fahrzeugkomponente und in ein Innengewinde der einstückig geformten Anbringungsstruktur geführt ist.
Fahrzeugkarosseriekomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die einstückig geformte Anbringungsstruktur eine Halterung und eine Mutter beinhaltet.
Fahrzeugkarosseriekomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verstärkungsstruktur eine Rippenstruktur beinhaltet, die eines oder mehrere von geraden Rippen, Waben, zellulären Rippen und/oder bionischen Rippen beinhaltet.
Verfahren, umfassend: Aufformen einer Metallblechplatte mit einer Verstärkungsstruktur, um ein Fahrzeugrohkarosserieelement zu bilden, wobei die Verstärkungsstruktur eine Rippenstruktur und eine einstückig geformte Anbringungsstruktur, die in der Rippenstruktur gebildet ist, beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei Aufformen der Metallblechplatte mit der Verstärkungsstruktur Folgendes beinhaltet: Bilden der Rippenstruktur der Verstärkungsstruktur auf einer ersten Seite der Metallblechplatte; und Bilden einer energieabsorbierenden Struktur der Verstärkungsstruktur auf einer zweiten Seite der Metallblechplatte, und wobei optional die erste Seite eine Innenseite ist und die zweite Seite eine Aul enseite ist.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Verfahren ein Einzelschuss-Spritzgussprozess ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Anbringungsstruktur mindestens eines von einer Mutter und einer Halterung beinhaltet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Rippenstruktur eines oder mehrere von geraden Rippen, Waben, zellulären Rippen und/oder bionischen Rippen beinhaltet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei das Fahrzeugrohkarosserieelement Teil einer Fahrzeugsäule ist.