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GEBIET DER TECHNIK
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Diese Offenbarung betrifft ein Kraftfahrzeug und insbesondere eine Fahrzeugkarosseriestruktur für ein Kraftfahrzeug mit einer erweiterten Dachverstärkungsstruktur.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Kraftfahrzeuge beinhalten Türen, die dazu konfiguriert sind, sich relativ zu Öffnungen in einer Karosseriestruktur des Fahrzeugs zu öffnen und zu schließen. Üblicherweise sind Fahrer- und Beifahrertür dazu konfiguriert, sich relativ zu Öffnungen zu öffnen und zu schließen, die durch einen Schweller, eine Scharniersäule, eine A-Säule, einen Dachholm und eine B-Säule begrenzt sind. Einige bekannte Fahrzeuge beinhalten Verstärkungsstrukturen innerhalb eines Dachholms und einer A-Säule.
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KURZDARSTELLUNG
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Ein Kraftfahrzeug gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem eine A-Säule, einen Dachholm, ein Armaturenbrett und eine Verstärkungsstruktur, die sich zumindest teilweise durch den Dachholm und die A-Säule zu einem vorderen Ende vor dem Armaturenbrett erstreckt.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorgenannten Kraftfahrzeugs beinhaltet die Verstärkungsstruktur einen ersten Abschnitt, der sich von einem hinteren Ende entlang einer ersten Achse zu einem gekrümmten Abschnitt erstreckt, und einen zweiten Abschnitt, der sich von dem gekrümmten Abschnitt zu dem vorderen Ende entlang einer zweiten Achse erstreckt, die relativ zu der ersten Achse geneigt ist.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorgenannten Kraftfahrzeuge ist zumindest ein Segment des zweiten Abschnitts gerade.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorgenannten Kraftfahrzeuge befindet sich das vordere Ende vertikal unter einer Oberseite einer Scharniersäule.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorgenannten Kraftfahrzeuge befindet sich das vordere Ende um etwa 95 mm vertikal unter der Oberseite der Scharniersäule.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorgenannten Kraftfahrzeuge ist die Verstärkungsstruktur ein Rohr.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorgenannten Kraftfahrzeuge wird die Verstärkungsstruktur unter Verwendung eines Walzformprozesses hergestellt.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorgenannten Kraftfahrzeuge ist die Verstärkungsstruktur aus einem Stahlmaterial hergestellt.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorgenannten Kraftfahrzeuge ist die Verstärkungsstruktur aus martensitischem Stahl hergestellt.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorgenannten Kraftfahrzeuge befindet sich der erste Abschnitt innerhalb des Dachholms.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorgenannten Kraftfahrzeuge befindet sich der zweite Abschnitt teilweise innerhalb der A-Säule.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorgenannten Kraftfahrzeuge ist die Verstärkungsstruktur an einer Seitenschürze des Kraftfahrzeugs benachbart zu dem vorderen Ende befestigt.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorgenannten Kraftfahrzeuge beinhaltet die Verstärkungsstruktur zumindest eine Öffnung, die hinter dem vorderen Ende beabstandet ist, und die zumindest eine Öffnung ist dazu konfiguriert, einen Schaft eines Befestigungselements aufzunehmen.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorgenannten Kraftfahrzeuge beinhaltet die mindestens eine Öffnung eine Vielzahl von Öffnungen und ist eine vorderste der Vielzahl von Öffnungen über eine Motorhaubenöffnung des Kraftfahrzeugs zugänglich.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorgenannten Kraftfahrzeuge ist die Verstärkungsstruktur eine einstückige Struktur.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorgenannten Kraftfahrzeuge erstreckt sich das Armaturenbrett im Wesentlichen senkrecht zu einer Mittellinie des Kraftfahrzeugs und stellt eine vordere Abgrenzung eines Fahrgastraums bereit.
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Eine Fahrzeugkarosseriestruktur für ein Kraftfahrzeug gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem eine Verstärkungsstruktur, die einen ersten Abschnitt beinhaltet, der sich von einem hinteren Ende zu einem gekrümmten Abschnitt durch einen Dachholm entlang einer ersten Achse erstreckt. Die Verstärkungsstruktur beinhaltet ferner einen zweiten Abschnitt, der sich von dem gekrümmten Abschnitt zu einem vorderen Ende durch eine A-Säule entlang einer zweiten Achse erstreckt, die relativ zu der ersten Achse geneigt ist. Ferner befindet sich das vordere Ende vor einem Armaturenbrett.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform der vorgenannten Karosseriestruktur ist zumindest ein Segment des zweiten Abschnitts gerade.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorgenannten Karosseriestrukturen befindet sich das vordere Ende vertikal unter einer Oberseite einer Scharniersäule.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorgenannten Karosseriestrukturen ist die Verstärkungsstruktur ein einstückiges Rohr, das aus martensitischem Stahl hergestellt ist.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Seitenansicht einer beispielhaften Karosseriestruktur für ein Kraftfahrzeug.
- 2 ist eine Seitenansicht einer beispielhaften Verstärkungsstruktur.
- 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 aus 1 und veranschaulicht eine beispielhafte Art und Weise, in der die Verstärkungsstruktur an der Karosseriestruktur montiert ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Diese Offenbarung betrifft ein Kraftfahrzeug und insbesondere eine Fahrzeugkarosseriestruktur für ein Kraftfahrzeug mit einer erweiterten Dachverstärkungsstruktur. Ein beispielhaftes Fahrzeug beinhaltet eine A-Säule, einen Dachholm, ein Armaturenbrett und eine Verstärkungsstruktur, die sich zumindest teilweise durch den Dachholm und die A-Säule zu einem vorderen Ende vor dem Armaturenbrett erstreckt. Die offenbarte Anordnung verbessert die Säulensteifigkeit und trägt dazu bei, Fahrzeuglasten aufzunehmen, und ist besonders vorteilhaft bei Fahrzeugen mit relativ strengen Verbauungsbeschränkungen, wie etwa Fahrzeugen mit einer relativ kurzen Scharniersäule. Die Verstärkungsstruktur kann auch unter Verwendung herkömmlicher Herstellungstechniken und unter Verwendung von Materialien mit relativ hoher Streckfestigkeit ausgebildet werden. Diese und andere Vorteile erschließen sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
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1 ist eine perspektivische Seitenansicht einer Fahrzeugkarosseriestruktur 10 („Karosseriestruktur 10“) für ein Kraftfahrzeug („Fahrzeug“). Die Karosseriestruktur 10 beinhaltet unter anderem einen Dachholm 12, eine A-Säule 14, eine B-Säule 16, eine Scharniersäule 18 (die manchmal als eine A-Säulenverstärkung bezeichnet wird), die dazu konfiguriert ist, ein Türscharnier und einen Schweller 20 zu verbinden. In 1 umgeben der Dachholm 12, die A-Säule 14, die B-Säule 16, die Scharniersäule 18 und der Schweller 20 eine Öffnung 22. Schließlich wird eine Fahrgasttür an der Scharniersäule 18 montiert und ist dazu konfiguriert, sich relativ zu der Öffnung 22 selektiv zu öffnen und zu schließen. Während die Beifahrerseite der Karosseriestruktur 10 in Bezug auf 1 gezeigt und beschrieben ist, versteht es sich, dass die Karosseriestruktur 10 im Wesentlichen symmetrisch um ihre Mittellinie C ist und dass die Karosseriestruktur 10 auf der Fahrerseite der Karosseriestruktur 10 im Wesentlichen ähnliche Strukturen beinhaltet.
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Zwischen der Beifahrer- und Fahrerseite der Karosseriestruktur 10 beinhaltet die Karosseriestruktur 10 ein Armaturenbrett 24, das eine Längenabmessung beinhaltet, die sich im Wesentlichen senkrecht zu der Mittellinie C erstreckt. Das Armaturenbrett 24 ist eine Komponente der Karosseriestruktur 10, die eine vordere Begrenzung eines Fahrgastraums 26 bereitstellt. Zur leichteren Bezugnahme sind in 1 die Richtungen „Heck“ und „Front“ gekennzeichnet. In einem Beispiel trennt das Armaturenbrett 24 den Fahrgastraum 26 von einem Motorraum. In anderen Beispielen, wie etwa, wenn die Karosseriestruktur 10 in Fahrzeugen ohne einen Verbrennungsmotor verwendet wird, trennt das Armaturenbrett 24 den Fahrgastraum 26 von einem Motorraum und/oder einem Frontkofferraum („Frunk“). Eine Instrumententafel kann an dem Armaturenbrett 24 montiert sein.
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Die Karosseriestruktur 10 beinhaltet zumindest eine Dachverstärkungsstruktur, und insbesondere beinhalten sowohl die Beifahrerseite als auch die Fahrerseite der Karosseriestruktur 10 eine Dachverstärkungsstruktur. Eine beispielhafte Verstärkungsstruktur 28 ist in 2 ohne den Rest der Karosseriestruktur 10 gezeigt, um die Bezugnahme zu erleichtern. Der Begriff Verstärkungsstruktur wird in dieser Schrift nicht als generischer Platzhalter verwendet und soll nicht als Ersatz für Mittel dienen. Vielmehr wird der Begriff in dieser Schrift verwendet, um Strukturen zu bezeichnen, die dazu konfiguriert sind, die Karosseriestruktur 10 zu verstärken. Zu diesem Zweck kann die Verstärkungsstruktur 28 einfach als Verstärkung bezeichnet werden. In einem bestimmten Beispiel kann die Verstärkungsstruktur 28 als ein Rohr oder ein Verstärkungsrohr bezeichnet werden.
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In 2 weist die Verstärkungsstruktur 28 eine Längenabmessung auf, die einen ersten Abschnitt 30 beinhaltet, der sich von einem hinteren Ende 32 zu einem gekrümmten Abschnitt 34 erstreckt. Der gekrümmte Abschnitt 34 kann eine im Wesentlichen graduelle Krümmung sein. Der erste Abschnitt 30 ist in dieser Offenbarung innerhalb des Dachholms 12 angeordnet. In einem Beispiel ist der erste Abschnitt 30 unter Verwendung von Befestigungselementen, wie etwa Bolzen, Schrauben, Nieten usw., mit einem anderen Abschnitt der Karosseriestruktur 10 verbunden. Der erste Abschnitt 30 ist im Wesentlichen gerade und erstreckt sich entlang einer ersten Achse A1.
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Die Längenabmessung der Verstärkungsstruktur 28 beinhaltet ferner einen zweiten Abschnitt 36, der sich von dem gekrümmten Abschnitt 34 zu einem vorderen Ende 38 entlang einer zweiten Achse A2 erstreckt, die relativ zu der ersten Achse A1 geneigt ist. In einem Aspekt dieser Offenbarung ist der gesamte zweite Abschnitt 36 gerade. Mit anderen Worten gibt es keine Kurven oder Biegungen in dem zweiten Abschnitt 36 zwischen dem gekrümmten Abschnitt 34 und dem vorderen Ende 38. In einem anderen Aspekt dieser Offenbarung ist der zweite Abschnitt 36 im Wesentlichen gerade und ein Segment des zweiten Abschnitts 36 zwischen dem vorderen Ende 38 und einem Punkt zwischen dem vorderen Ende 38 und dem gekrümmten Abschnitt 34 ist vollständig gerade. In jeder der Anordnungen werden Kräfte, die auf den zweiten Abschnitt 36 ausgeübt werden, effektiver nach hinten entlang der Länge der Verstärkungsstruktur 28 übertragen und von der Karosseriestruktur 10 aufgenommen.
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Die gesamte Verstärkungsstruktur 28 ist in einem Beispiel getrennt von dem Rest der Karosseriestruktur 10 ausgebildet und ist als einstückige Struktur ausgebildet. In einem Beispiel ist die Verstärkungsstruktur 28 einstückig als eine einzige durchgehende Struktur ausgebildet. In einem bestimmten Beispiel beinhaltet die Verstärkungsstruktur 28 keine Fugen oder Nähte, außer in dem Beispiel, in dem die Verstärkungsstruktur 28 walzgeformt ist, einer Längsnaht, die sich entlang der gesamten Länge der Verstärkungsstruktur 28 erstreckt. Diese Anordnungen reduzieren Teile und eliminieren Herstellungsschritte.
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Die Verstärkungsstruktur 28 ist in diesem Beispiel ein hohles Rohr. Im Querschnitt kann die Verstärkungsstruktur 28 kreisförmig oder nicht kreisförmig sein. Beispielsweise kann die Verstärkungsstruktur 28 im Querschnitt elliptisch oder länglich rund sein. Die Verstärkungsstruktur 28 wird durch herkömmliche Herstellungsprozesse, wie etwa Walzformen, ausgebildet. Der gekrümmte Abschnitt 34 kann durch Biegen der Verstärkungsstruktur ausgebildet werden, nachdem diese walzgeformt wurde. Da die Verstärkungsstruktur 28 durch Walzformen und Biegen im Gegensatz zu komplizierteren Herstellungstechniken, wie etwa Hydroforming, ausgebildet wird und da die Biegung des gekrümmten Abschnitts 34 relativ graduell (d. h. nicht abrupt) ist, kann die Verstärkungsstruktur 28 aus Materialien mit hoher Streckfestigkeit hergestellt werden. In einem Beispiel ist die Verstärkungsstruktur 28 aus einem Stahl mit hoher Streckfestigkeit hergestellt. In einem weiteren Beispiel ist die Verstärkungsstruktur aus einem martensitischen Stahl hergestellt.
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Das vordere Ende 38 ist das vorderste Ende der Verstärkungsstruktur 28. In dieser Offenbarung ist die Verstärkungsstruktur 28 relativ zu der bekannten Verstärkungsstruktur derart erweitert, dass, wenn die Verstärkungsstruktur 28 an der Karosseriestruktur 10 montiert ist, sich das vordere Ende 38 vor (d. h. vorgelagert relativ zu der Richtung „Front“) dem Armaturenbrett 24 befindet, wie in 3 gezeigt. Das Segment der Verstärkungsstruktur 28, das sich vor dem Armaturenbrett 24 erstreckt, ist in einem Beispiel vollständig gerade. Insbesondere liegt das vordere Ende 38 in einer Ebene, die vor einer Ebene, die das Armaturenbrett 24 enthält, nach vorne beabstandet ist. Ferner befindet sich das vordere Ende 38 vertikal unter einer Oberseite 40 der Scharniersäule 18. In einem Beispiel befindet sich das vordere Ende 38 um etwa 95 mm (3,74 Zoll) vertikal unter der Oberseite 40.
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Die Platzierung des vorderen Endes 38 vor der dem Armaturenbrett 24 erleichtert die Übertragung von Lasten nach hinten entlang der Verstärkungsstruktur 28. Lasten, die auf die Verstärkungsstruktur 28 benachbart zu dem vorderen Ende 38 aufgebracht werden, werden letztendlich von der Karosseriestruktur 10 benachbart zu dem hinteren Ende 32 aufgenommen. Die Platzierung des vorderen Endes 38 vertikal unter der Oberseite 40 der Scharniersäule 18 stellt eine zusätzliche Steifigkeit der A-Säule 14 bereit und reduziert ein Biegemoment, das sich ansonsten benachbart zu der Oberseite 40 bilden kann (d. h. an einer Verbindungsstelle zwischen der A-Säule 14 und der Scharniersäule 18), die in einigen Situationen keine geeignete Stelle zum Aufnehmen von Lasten ist. Mit der vorliegenden Offenbarung werden Lasten entlang der Verstärkungsstruktur 28 übertragen und von der Karosseriestruktur 10 an geeigneteren Stellen aufgenommen. Das Anordnen des vorderen Endes 38, wie in dieser vorliegenden Offenbarung, erleichtert nicht nur die Lastübertragung und verbessert die Steifigkeit der A-Säule, sondern nimmt auch weniger Platz neben der Scharniersäule 18 ein, was bei Fahrzeugen mit einer kurzen Scharniersäule (mit geringer Höhe) vorteilhaft ist, wie etwa bei Geländelimousinen (Sport Utility Vehicles - SUVs) mit einer relativ hohen Bodenfreiheit.
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Die Anordnung der Verstärkungsstruktur 28 erleichtert auch das Anbringen der Verstärkungsstruktur 28 an der Karosseriestruktur 10. Wie in 3 gezeigt, ist die Verstärkungsstruktur 28 benachbart zu dem vorderen Ende 38 an der Seitenschürze 42 der Karosseriestruktur 10 angebracht. Die Verstärkungsstruktur 28 beinhaltet zumindest eine Öffnung und beinhaltet in diesem Beispiel eine erste und eine zweite Öffnung 44, 46, die nach hinten (das heißt in die Richtung „Heck“) von dem vorderen Ende 38 beabstandet und dazu konfiguriert sind, einen Schaft eines jeweiligen Befestigungselements 48, 50 aufzunehmen. Die Befestigungselemente 48, 50 können Bolzen, Schrauben, Nieten usw. sein.
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In dem Beispiel aus 3 ist zumindest die vorderste Öffnung 44 vor dem Armaturenbrett 24 über eine Motorhaubenöffnung des Fahrzeugs zugänglich, was die Installation der Verstärkungsstruktur 28 erleichtert, und zwar indem zumindest das Installieren des Befestigungselements 48 erleichtert wird. In 3 ist die zweite Öffnung 46 hinter dem Armaturenbrett 24 zugänglich. Diese Offenbarung erstreckt sich auf andere Öffnungsanordnungen. Ferner könnte die Verstärkungsstruktur 28 durch andere Techniken, wie etwa Schweißen, an der Karosseriestruktur 10 angebracht sein.
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Es versteht sich, dass Ausdrücke wie „etwa“, „im Wesentlichen“ und „im Allgemeinen“ nicht unbegrenzte Ausdrücke sein sollen und im Einklang damit interpretiert werden sollten, wie der Fachmann diese Ausdrücke interpretieren würde. Es versteht sich zudem, dass Richtungsausdrücke wie etwa „vorne“, „hinten“, „seitlich“ usw. in dieser Schrift in Bezug auf die normale Betriebslage eines Fahrzeugs lediglich zu Erläuterungszwecken verwendet werden und nicht als einschränkend angesehen werden sollten.
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Wenngleich die unterschiedlichen Beispiele die in den Veranschaulichungen gezeigten konkreten Komponenten aufweisen, sind Ausführungsformen dieser Offenbarung nicht auf diese konkreten Kombinationen beschränkt. Es ist möglich, einige der Komponenten oder Merkmale von einem der Beispiele in Kombination mit Merkmalen oder Komponenten von einem anderen der Beispiele zu verwenden. Darüber hinaus sind die verschiedenen Figuren, die dieser Offenbarung beigefügt sind, nicht zwingend maßstabsgetreu und einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um bestimmte Details einer bestimmten Komponente oder Anordnung zu zeigen.
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Der Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft und nicht einschränkend sind. Das heißt, Modifikationen dieser Offenbarung würden in den Schutzumfang der Patentansprüche fallen. Dementsprechend sollten die folgenden Patentansprüche genau gelesen werden, um ihren eigentlichen Umfang und Inhalt zu bestimmen.
