DE102021131018A1

DE102021131018A1 - Lokal verstärkte, schaumstoffgefüllte verbundbauteile für fahrzeugkarosseriestrukturen und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE102021131018A1
Application number: DE102021131018.0A
Authority: DE
Inventors: Bradley A. Newcomb; Julien P. Mourou; Giles D. Bryer; Joung Min Choi; Thomas S. Prevost
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2021-01-12
Filing date: 2021-11-25
Publication date: 2022-07-14
Also published as: US11358647B1; CN114763183B; CN114763183A

Abstract

Vorgestellt werden strukturell verstärkte Bauteile für Fahrzeugkarosserien, Verfahren zur Herstellung/Anwendung solcher Bauteile und Kraftfahrzeuge, die mit solchen Bauteilen ausgestattet sind. Eine Fahrzeugkarosseriestruktur umfasst eine langgestreckte Stützschiene (z.B. ein Paar seitlicher Dachträger) mit einer inneren konturierten Schienenplatte, die mit einer äußeren konturierten Schienenplatte verbunden ist, um einen inneren Schienenhohlraum zu definieren. Eine längliche Stützsäule (z. B. vordere, seitliche und/oder hintere Fahrzeugsäulen) schließt an die Stützschiene an und umfasst eine innere konturierte Säulenplatte, die mit einer äußeren konturierten Säulenplatte verbunden ist, um einen inneren Säulenhohlraum zu definieren, der mit dem inneren Schienenhohlraum verbunden ist. Die innere Schiene und die Säulenplatten können aus einem Stück bestehen, und die äußere Schiene und die Säulenplatten können aus einem Stück bestehen. Ein struktureller Verstärkungseinsatz befindet sich innerhalb der Stützsäule und der Stützschiene und füllt einen diskreten Bereich innerhalb des Schienenhohlraums und des Säulenhohlraums.

Description

EINFÜHRUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf tragende Karosseriestrukturen von Kraftfahrzeugen. Insbesondere beziehen sich Aspekte dieser Offenbarung auf strukturell verstärkte Fahrzeugsäulen und Dachreling zur Verbesserung der Belastbarkeit und des Dachstauchverhaltens.
Die meisten aktuellen Serienfahrzeuge, wie z. B. das moderne Automobil, sind auf einer starren Karosserie aufgebaut - entweder als Body-on-Frame- oder als Unibody-Konstruktion - mit einem Innenraum, der den Insassen Platz und Schutz bietet. Zwischen den vorderen A-Säulen der Fahrzeugkarosserie ist eine Windschutzscheibe angebracht, die ein aerodynamisch geformtes Fenster darstellt, durch das der Fahrer die Fahrbahn sieht und gleichzeitig das unerwünschte Eindringen von Wind, Regen und Fremdkörpern verhindert. Zwischen den A- und B-Säulen (Coupes) bzw. den Bund C-Säulen (Limousinen) sind fahrer- und beifahrerseitige Türbaugruppen beweglich montiert, um einen kontrollierten Zugang zum Fahrgastraum zu ermöglichen und die seitliche Sicht durch die zugehörigen Türfenster zu gewährleisten. Ein Heckfenster oder eine Heckscheibe wird zwischen den C-Säulen (bei Dreikasten-Karosserien) oder den D-Säulen (bei Zweikasten-Karosserien) angebracht, um den hinteren Teil des Fahrgastraums abzudichten und gleichzeitig die Sicht nach hinten zu ermöglichen. Um den Fahrgastraum mit zusätzlichem Sonnenlicht und optionaler Belüftung zu versorgen, kann ein Mond- oder Schiebedach in die Dachstruktur des Fahrzeugs eingebaut werden, z. B. gestützt durch die vorderen und hinteren Dachköpfe und die seitlichen Dachreling.
BESCHREIBUNG
Vorgestellt werden strukturell verstärkte Bauteile für Karosseriestrukturen von Fahrzeugen, Verfahren zur Herstellung und Verwendung solcher Bauteile sowie Kraftfahrzeuge mit lokal verstärkten, schaumgefüllten Verbundstoffsäulen und Dachträgern. Ein Beispiel für eine obere Karosseriestruktur eines Fahrzeugs ist im Allgemeinen eine tragende Dachstruktur, die auf einer Säulenanordnung montiert ist, die eine darunter liegende Abstützung zwischen dem Dach und einem unteren Karosserieteil des Fahrzeugs bietet. Die Säulenanordnung umfasst ein Paar vordere (A) Säulen an einem vorderen Ende des Fahrgastraums, ein Paar hintere (C) Säulen an einem hinteren Ende des Fahrgastraums und, je nach Karosserietyp, ein Paar seitliche (B) Säulen, die zwischen den A- und C-Säulen liegen. Die Dachstruktur besteht im Allgemeinen aus seitlich beabstandeten Dachlängsträgern, die an die oberen Enden der Säulen angrenzen, sowie aus in Längsrichtung beabstandeten vorderen und hinteren Dachholmen, die die oberen Enden der vorderen und hinteren Windschutzscheibenrahmen bilden. Die gegenüberliegenden Enden der Dachholme können an Flanschen oder Innenflächen der Dachseitenholme befestigt werden, um gemeinsam einen Dachrahmen mit einer zentralen Öffnung zu bilden. Auf dem Dachrahmen kann ein transparentes Laminat-Verbunddach montiert werden, um die zentrale Öffnung abzudecken, z. B. für ein Auto mit Panoramadach''.
In Fortsetzung der vorangegangenen Erörterung der repräsentativen Struktur des oberen Fahrzeugkörpers kann jede A-Säule als zweiteilige Konstruktion aus konturierten Innen- und Außenpaneelteilen aus faserverstärktem Kunststoff (FVK) hergestellt werden, die miteinander verbunden sind, z. B. durch Schweißen, Klemmen, Befestigen usw. zusammengefügt werden, um einen länglichen Innenhohlraum zu bilden. Jede Dachreling kann als dreiteilige Konstruktion hergestellt werden, bei der dieselben zwei GFK-Paneelteile mit einem dritten konturierten GFK-Paneelteil verbunden sind, das sich innerhalb der inneren und äußeren Paneelteile befindet. Die offenen hinteren Enden der A-Säulen-Hohlräume sind mit den offenen vorderen Enden der Dachreling-Hohlräume verbunden und teilweise mit einem expandierenden Schaumfüller oder einem Wabenkernfüller gefüllt. Die Füllung kann in einem bestimmten Bereich innerhalb der oberen Karosseriestruktur angebracht werden, z.B. beginnend an einer vorderen Dachecke, wo sich die A-Säule, die Dachreling und der vordere Header kreuzen, sich nach hinten durch die Dachreling erstreckend und in der Nähe der Mitte der B-Säule endend. Der strukturell verstärkende Füllstoff kann einen kontinuierlichen Ausdehnungsdruck auf die Innenflächen der inneren und äußeren GFK-Plattenstücke ausüben.
Zu den Vorteilen, die zumindest einige der offenbarten Konzepte mit sich bringen, gehören lokal verstärkte, schaumgefüllte Verbundwerkstoffkomponenten von Fahrzeugkarosseriestrukturen, die ein verbessertes Geräusch-, Vibrations- und Härteverhalten (NVH) aufweisen. Für Automobilanwendungen bieten hohle Fahrzeugsäulen und Dachträger mit selektiv angeordneten internen Verstärkungsmerkmalen eine lokale Versteifung mit begrenzter zusätzlicher Fahrzeugmasse, um eine Belastung in einer gewünschten Ebene für eine optimale Dachstauchleistung zu ermöglichen. Neben der Verbesserung der Integrität der Fahrzeugkarosserie und der NVH-Eigenschaften können die offenbarten Merkmale auch dazu beitragen, die Gesamtmasse des Fahrzeugs zu reduzieren, indem die Masse der Stützsäulen und -träger verringert wird, was wiederum zu einer Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs und der Fahrzeugreichweite bei HEV- und FEV-Anwendungen führt.
Aspekte dieser Offenbarung beziehen sich auf strukturell verstärkte Komponenten für Fahrzeugkarosseriestrukturen. In einem Beispiel umfasst eine Fahrzeugkarosseriestruktur für ein Kraftfahrzeug eine oder mehrere längliche Stützschienen (z. B. seitliche Dachträger) und eine oder mehrere längliche Stützsäulen (z. B. vertikale oder diagonale vordere, seitliche und/oder hintere Fahrzeugsäulen), die an die Stützschiene(n) angrenzen. Jede Stützschiene umfasst ein inneres (erstes) konturiertes Schienenpaneel, das mit einem äußeren (zweiten) konturierten Schienenpaneel verbunden ist, um dazwischen einen inneren Schienenhohlraum zu bilden. Ebenso umfasst jede Stützsäule eine innere (erste) konturierte Säulenplatte, die mit einer äußeren (zweiten) konturierten Säulenplatte verbunden ist, um dazwischen einen inneren Säulenhohlraum zu bilden. Der innere Säulenhohlraum ist mit dem inneren Schienenhohlraum verbunden, z. B. um gemeinsam einen durchgehenden Kanal zu bilden, der sich durch die Stützsäule und die Stützschiene erstreckt. Eine strukturelle Verstärkungseinsatz ist in jedem angrenzenden Säulen- und Schienensatz befestigt und füllt einen diskreten Bereich innerhalb des Schienenhohlraums und des Säulenhohlraums.
Weitere Aspekte dieser Offenbarung beziehen sich auf Kraftfahrzeuge, die mit tragenden oberen Karosseriestrukturen mit lokal verstärkten, schaumgefüllten Verbundstoffsäulen und Dachträgern ausgestattet sind. Wie hierin verwendet, können die Begriffe „Fahrzeug“ und „Kraftfahrzeug“ austauschbar und synonym verwendet werden, um jede relevante Fahrzeugplattform einzuschließen, wie z. B. Personenkraftwagen (ICE, HEV, FEV, Brennstoffzelle, voll- und teilautonome Fahrzeuge usw.), Nutzfahrzeuge, Industriefahrzeuge, Raupenfahrzeuge, Geländewagen und All-Terrain-Fahrzeuge (ATV), Motorräder, landwirtschaftliche Geräte, Wasserfahrzeuge, Flugzeuge, Elektrofahrräder („E-Bikes“), usw. Ein Kraftfahrzeug umfasst beispielsweise eine Fahrzeugkarosserie mit einer oberen und unteren Karosseriestruktur, die einen Fahrgastraum abgrenzt, mehrere an der Fahrzeugkarosserie montierte Räder und andere Standardausrüstungen. Eine Antriebsmaschine, die in Form einer Motorbaugruppe (z. B. für Verbrennungsmotor-Antriebsstränge), eines elektrischen Fahrmotors (z. B. für vollelektrische Fahrzeug-Antriebsstränge) oder sowohl einer Motorbaugruppe als auch eines Fahrmotors (z. B. für Hybrid-Elektrofahrzeug-Antriebsstränge) ausgeführt sein kann, treibt selektiv eines oder mehrere der Räder an, um das Fahrzeug anzutreiben.
Um die Diskussion des obigen Beispiels fortzusetzen, umfasst das Fahrzeug auch eine starre obere Karosseriestruktur mit einem Paar länglicher Dachschienen, die sich in Längsrichtung über die gesamte Länge des Fahrzeugs erstrecken und auf ein Dachblech stützen. Jede Dachreling umfasst ein Paar konturierte Relingplatten, die miteinander verbunden sind und einen inneren Relinghohlraum bilden. Ein Paar länglicher Stützsäulen ragt von den Dachschienen nach unten und schließt an diese an, um einen Fensterrahmen für ein vorderes, hinteres oder seitliches Fahrzeugfenster zu bilden. Jede Stützsäule umfasst ein Paar konturierter Säulenplatten, die miteinander verbunden sind, um einen inneren Säulenhohlraum zu bilden. Jeder der Säulenhohlräume ist mit einem entsprechenden Schienenhohlraum verbunden, z. B. um gemeinsam einen durchgehenden Kanal zu bilden, der sich von der Stützsäule in die Stützschiene erstreckt. Ein struktureller Verstärkungseinsatz befindet sich innerhalb jeder zusammenpassenden Säulen-Schienen-Kombination und füllt einen diskreten Bereich innerhalb des inneren Schienenhohlraums und des inneren Säulenhohlraums.
Aspekte dieser Offenbarung beziehen sich auch auf Fertigungssysteme und -verfahren zur Herstellung beliebiger offenbarter strukturverstärkter Bauteile, tragender Karosseriestrukturen und/oder Kraftfahrzeuge. In einem Beispiel wird ein Verfahren zur Herstellung einer Karosseriestruktur für ein Kraftfahrzeug vorgestellt. Dieses repräsentative Verfahren umfasst, in beliebiger Reihenfolge und in beliebiger Kombination mit einer der oben und unten offenbarten Optionen und Merkmale Ausbilden einer länglichen Stützschiene durch Verbinden einer ersten konturierten Schienenplatte mit einer zweiten konturierten Schienenplatte, um dazwischen einen inneren Schienenhohlraum zu definieren; Ausbilden einer länglichen Stützsäule durch Verbinden einer ersten konturierten Säulenplatte mit einer zweiten konturierten Säulenplatte, um dazwischen einen inneren Säulenhohlraum zu definieren; Befestigen der Stützsäule an der Stützschiene, so dass der innere Schienenhohlraum mit dem inneren Säulenhohlraum verbunden ist; und Anordnen eines strukturellen Verstärkungseinsatzes innerhalb der Stützsäule und der Stützschiene, so dass der strukturelle Verstärkungseinsatz einen diskreten Bereich innerhalb des inneren Schienenhohlraums und des inneren Säulenhohlraums ausfüllt.
Bei allen offenbarten Karosseriestrukturen, Verfahren und Fahrzeugen können die Breite und die Höhe des strukturellen Verstärkungseinsatzes im Wesentlichen gleich der Breite bzw. der Höhe des diskreten Bereichs innerhalb der inneren Schienen- und Säulenhohlräume sein, z. B. so, dass der Einsatz mit Presspassung in die Stützschiene und die Stützsäule eingesetzt wird. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass der diskrete Bereich durch mindestens drei nach innen gerichtete Flächen der Stützsäule und der Stützschiene definiert wird; der strukturelle Verstärkungseinsatz umfasst mindestens drei nach außen gerichtete Flächen, von denen jede im Wesentlichen bündig an einer der nach innen gerichteten Flächen des diskreten Bereichs anliegt. In diesem Fall kann der strukturelle Verstärkungseinsatz einen im Wesentlichen kontinuierlichen Druck nach außen auf die nach innen gerichteten Flächen des diskreten Bereichs ausüben. Um eine lokalisierte strukturelle Verstärkung zu erreichen, ist die Länge des diskreten Bereichs geringer als die kombinierte Länge des Schienenhohlraums und des Säulenhohlraums.
Für jede der offenbarten Karosseriestrukturen, Verfahren und Fahrzeuge kann der strukturelle Verstärkungseinsatz als länglicher Polymereinsatz hergestellt werden. Dieser polymere Einsatz kann ganz oder teilweise aus einem thermisch expandierenden Schaum, einem Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)-Material oder einem Polyurethan-Material oder einer beliebigen Kombination davon bestehen. Als weitere Option kann der strukturelle Verstärkungseinsatz als länglicher Wabeneinsatz hergestellt werden. Dieser Wabeneinsatz kann ganz oder teilweise aus einem metallischen Material, einem Papiermaterial, einem thermoplastischen oder duroplastischen Material oder einer beliebigen Kombination davon hergestellt werden.
Für jede der offenbarten Karosseriestrukturen, Verfahren und Fahrzeuge umfasst jede Stützschiene außerdem ein inneres (drittes) konturiertes Schienenpaneel, das entlang einer Seite mit dem inneren konturierten Schienenpaneel und entlang einer gegenüberliegenden Seite mit dem äußeren konturierten Schienenpaneel verbunden ist. Wie bereits erwähnt, kann es sich bei dem Kraftfahrzeug um ein Automobil mit einer Frontscheibe, gegenüberliegenden vorderen und hinteren Kotflügeln und einer transparenten oder undurchsichtigen Dachplatte handeln. In diesem Fall ist die Stützsäule eine seitliche Dachreling, die die darunter liegende Dachplatte stützt. Darüber hinaus kann die Stützsäule eine A-Säule sein, die mit dem vorderen Kopfteil und einer unteren Motorhaube zusammenwirkt, um zumindest teilweise einen Fensterrahmen zu bilden, der die vordere Windschutzscheibe abstützt.
Bei allen offenbarten Karosseriestrukturen, Verfahren und Fahrzeugen wird die längliche Stützschiene - die inneren, äußeren und inneren Schienenplatten - ganz oder teilweise aus einem FRP-Verbundwerkstoff hergestellt. In gleicher Weise wird die Stützsäule - die inneren und äußeren Säulenplatten - ganz oder teilweise aus einem FVK-Verbundwerkstoff hergestellt. Alternativ können ein oder mehrere oder alle konturierten Plattenstücke aus einem metallischen Werkstoff, wie z. B. gestanztem Aluminiumblech, bestehen. Optional kann das innere konturierte Schienenpaneel mit dem inneren konturierten Säulenpaneel als einteilige Struktur integriert sein, und das äußere konturierte Schienenpaneel kann mit dem äußeren konturierten Säulenblech als eine weitere einteilige Struktur integriert sein. FRP-Verbundwerkstoffe können aus Kohlenstofffasern, Glasfasern, Aramidfasern, Basaltfasern usw. bestehen, die unidirektional, bidirektional oder multidirektional in einer verfestigten Polymermatrix angeordnet sind.
Die obige Zusammenfassung stellt nicht jede Ausführungsform oder jeden Aspekt der vorliegenden Offenbarung dar. Vielmehr werden die obigen Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und damit verbundene Vorteile dieser Offenbarung aus der folgenden detaillierten Beschreibung von anschaulichen Beispielen und Modi zur Durchführung der vorliegenden Offenbarung leicht ersichtlich sein, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Figuren und den beigefügten Ansprüchen betrachtet werden. Darüber hinaus schließt diese Offenbarung ausdrücklich alle Kombinationen und Unterkombinationen der oben und unten dargestellten Elemente und Merkmale ein.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines repräsentativen Kraftfahrzeugs mit einer transparenten Dachplatte, die auf einer oberen Karosseriestruktur mit lokal verstärkten Fahrzeugsäulen und Dachreling gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung montiert ist.
2 ist eine nach hinten gerichtete Endansicht einer repräsentativen lokal verstärkten A-Säule im Querschnitt entlang der Linie 2-2 in der Inspektionsansicht von 1.
3 ist eine nach hinten gerichtete Endansicht eines repräsentativen lokal verstärkten Dachträgers im Querschnitt entlang der Linie 3-3 in der Inspektionsansicht von 1.
4 ist eine perspektivische Darstellung der A-Säule und des Dachträgers der 2 und 3, wobei ein äußerstes Plattensegment entfernt wurde, um einen repräsentativen Schaumstofffüller deutlicher zu zeigen, der in einem diskreten Bereich innerhalb der oberen Karosseriestruktur lokalisiert ist und diesen ausfüllt.

Repräsentative Ausführungsformen dieser Offenbarung sind als nicht einschränkende Beispiele in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die neuen Aspekte dieser Offenbarung nicht auf die besonderen Formen beschränkt sind, die in den oben aufgezählten Zeichnungen dargestellt sind. Vielmehr soll die Offenbarung alle Modifikationen, Äquivalente, Kombinationen, Unterkombinationen, Permutationen, Gruppierungen und Alternativen abdecken, die in den Anwendungsbereich dieser Offenbarung fallen, wie sie zum Beispiel von den beigefügten Ansprüchen umfasst werden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung kann in vielen verschiedenen Formen verwirklicht werden. Repräsentative Beispiele der Offenbarung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden hier im Detail beschrieben, wobei diese Ausführungsformen als Beispiel für die offenbarten Prinzipien und nicht als Einschränkungen der allgemeinen Aspekte der Offenbarung dienen. Zu diesem Zweck sollten Elemente und Beschränkungen, die z. B. in den Abschnitten „Zusammenfassung“, „Einleitung“, „Beschreibung“, „Beschreibung der Zeichnungen“ und „Detaillierte Beschreibung“ beschrieben, aber nicht ausdrücklich in den Ansprüchen dargelegt sind, nicht in die Ansprüche aufgenommen werden, weder einzeln noch insgesamt, weder durch Implikation noch durch Schlussfolgerung noch auf andere Weise. Darüber hinaus sind die hier besprochenen Figuren möglicherweise nicht maßstabsgetreu und dienen lediglich zu Lehrzwecken. Daher sind die in den Figuren dargestellten spezifischen und relativen Abmessungen nicht als einschränkend zu verstehen.
Für die Zwecke der vorliegenden detaillierten Beschreibung gilt, sofern nicht ausdrücklich ausgeschlossen: Der Singular schließt den Plural ein und umgekehrt; die Wörter „und“ und „oder“ gelten sowohl im Konjunktiv als auch im Disjunktiv; die Wörter „jeder“ und „alle“ bedeuten „jeder und alle“; und die Wörter „einschließlich“, „enthaltend“, „umfassend“, „habend“ und Permutationen davon bedeuten jeweils „einschließlich ohne Einschränkung“. Darüber hinaus können Wörter der Annäherung wie „ungefähr“, „fast“, „im Wesentlichen“, „im Allgemeinen“, „ungefähr“ und dergleichen hier im Sinne von „bei, nahe oder fast bei“ oder „innerhalb von 0-5 % von“ oder „innerhalb akzeptabler Herstellungstoleranzen“ oder einer beliebigen logischen Kombination davon verwendet werden. Schließlich können sich richtungsbezogene Adjektive und Adverbien wie „vorn“, „hinten“, „innen“, „außen“, „steuerbord“, „backbord“, „vertikal“, „horizontal“, „nach oben“, „nach unten“, „vorne“, „hinten“, „links“, „rechts“ usw. auf ein Kraftfahrzeug beziehen, z. B. auf die Vorwärtsfahrt eines Kraftfahrzeugs, wenn das Fahrzeug auf einer horizontalen Fahrfläche betrieben wird.
Unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen sich gleiche Bezugsziffern auf gleiche Merkmale in den verschiedenen Ansichten beziehen, zeigt 1 eine perspektivische Darstellung eines repräsentativen Kraftfahrzeugs, das allgemein mit 10 bezeichnet und hier zu Diskussionszwecken als Limousine mit einem Panoramaglasdach dargestellt wird. Das dargestellte Kraftfahrzeug 10 - hier auch kurz als „Kraftfahrzeug“ oder „Fahrzeug“ bezeichnet - ist lediglich eine beispielhafte Anwendung, mit der neuartige Merkmale der vorliegenden Offenbarung praktiziert werden können. In gleicher Weise sollte die Einbindung der vorliegenden Konzepte in die A-Säulen und die Dachreling der oberen Karosseriestruktur des Fahrzeugs auch als eine beispielhafte Umsetzung einiger der hier offenbarten neuen Konzepte verstanden werden. Es versteht sich von selbst, dass Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung auch auf andere Karosseriekomponenten angewendet werden können, in jeden logisch relevanten Kraftfahrzeugtyp eingebaut werden können und sowohl für automobile als auch nicht-automobile Anwendungen umgesetzt werden können. Außerdem werden hier nur ausgewählte Komponenten des Kraftfahrzeugs und der Karosseriestruktur gezeigt und näher beschrieben. Nichtsdestotrotz können die im Folgenden beschriebenen Fahrzeuge und Fahrzeugkarosserien zahlreiche zusätzliche und alternative Merkmale und andere verfügbare periphere Komponenten enthalten, um die verschiedenen Funktionen dieser Offenbarung auszuführen.
Das Kraftfahrzeug 10 von 1 weist eine Fahrzeugkarosserie 12 auf, die auf einem starren Fahrzeugrahmen 20 aufgebaut ist, z.B. als Body-on-Frame oder als Unibody-Konstruktion in einer Drei-Box-Konfiguration. Die vorderen und hinteren Räder 11 sind mit dem Fahrzeugrahmen 20 verbunden, z. B. über einzelne Eckbaugruppen. Um das Fahrzeug anzutreiben, werden die Laufräder 11 von einer Antriebsmaschine 18 angetrieben, bei der es sich um eine Verbrennungsmotorbaugruppe und/oder einen oder mehrere elektrische Traktionsmotoren handeln kann. Hinter einem vorderen Abteil (z. B. Motorraum) und vor einem hinteren Abteil (z. B. Kofferraum) befindet sich ein Fahrgastraum 16 der Fahrzeugkarosserie 12, in dem die Fahrzeuginsassen Platz finden und geschützt sind. Obwohl es sich bei dem gezeigten Fahrzeug um eine Limousine mit einer Drei-Box-Konfiguration handelt, kann das Fahrzeug 10 unzählige Fahrzeugtypen und Karosseriekonfigurationen annehmen.
Eine starre Dachstruktur 14 begrenzt im Allgemeinen den oberen Bereich des Fahrgastraums 16 und schützt den Fahrer und die Fahrgäste vor Regen, Schnee, ultraviolettem (UV-)Licht und anderen Elementen. Gemäß dem gezeigten Beispiel besteht die Dachstruktur 14 im Allgemeinen aus seitlich beabstandeten Dachträgern 22, die mit in Längsrichtung beabstandeten Dachsockeln 38 und 40 verbunden sind (siehe Inspektionsansicht). Die Dachschienen 22 und die Dachsockel 38, 40 bieten gemeinsam eine darunter liegende Stütze für eine Dachplatte 24, die optisch transparent, lichtdurchlässig, undurchsichtig oder eine Kombination davon sein kann. Die Dachstruktur 14, einschließlich der Schienen 22, der Kopfstücke 38, 40 und der Dachplatte 24, erstreckt sich über die obere Begrenzung des Fahrgastraums 16 und quer dazu. Wie in der Figur dargestellt, ist das transparente Dachpaneel 24 „panoramisch“ gestaltet, da es sich über die gesamte Länge des Fahrzeugdachs in Längsrichtung erstreckt und somit den Fahrzeuginsassen eine weitgehend ungehinderte Sicht durch das Dach des Fahrzeugs 10 ermöglicht.
In 1 ist eine vergrößerte Seitenansicht eines fahrerseitigen Teils der Fahrgastzelle 16 dargestellt, wobei die Fahrzeugtüren entfernt wurden, um einen detaillierteren Blick auf einen Abschnitt der tragenden oberen Karosseriestruktur 30 des Fahrzeugs zu ermöglichen. Die obere Karosseriestruktur 30 wird in 1 durch eine nach hinten vorstehende vordere (A) Säule 32 an einem vorderen Ende des Fahrgastraums 16, eine nach vorne geneigte hintere (C) Säule 36 an einem hinteren Ende des Fahrgastraums 16 und eine im Allgemeinen vertikale seitliche (B) Säule 34 dargestellt, die zwischen der A-Säule 32 und der C-Säule 36 angeordnet ist. Obwohl in den dargestellten Ansichten nicht sichtbar, umfasst jede Säule 32, 34, 36 ein spiegelbildliches Gegenstück, das sich auf der Steuerbordseite des Fahrzeuginnenraums 16 befindet, so dass die Karosseriestruktur 30 sechs Stützsäulen umfasst. Diese Fahrzeugsäulen 32, 34, 36 stützen die Dachstruktur 14 an einem unteren Karosserieteil des Fahrzeugs 10 ab (z. B. Schweller, Scharniersäulen, Stirnwand, Seitenwände usw.). Bei alternativen Karosserieformen kann auf die B-Säulen 34 verzichtet werden (z. B. bei coupeartigen Personenkraftwagen) oder es können mehrere seitliche Säulen (z. B. B1, B2 usw. bei Limousinen) oder eine D-Säule (z. B. bei Geländewagen und Kombis) vorhanden sein.
Zusätzlich zu der rechteckigen Anordnung der Stützsäulen 32, 34, 36 ist die obere Karosseriestruktur 30 von 1 durch seitlich beabstandete Dachträger 22 und in Längsrichtung beabstandete Kopfstücke 38 und 40 gekennzeichnet. Der Dachträger 22 befindet sich an der Back- und Steuerbordseite des Fahrgastraums 16 und erstreckt sich in Längsrichtung über die gesamte Länge des Fahrzeugs 10. Am vorderen und hinteren Ende der Dachstruktur 14 befinden sich die vorderen bzw. hinteren Kopfstücke 38 und 40, die sich quer über die seitliche Breite des Daches 14 erstrecken. Optionale, quer verlaufende Verstärkungsbügel (nicht abgebildet) können zur Abstützung eines Standard-Dachpaneels vorgesehen werden, oder umgekehrt kann die Dachstruktur 14 zur Abstützung eines Panoramadachpaneels entfallen. Der vordere Kopfteil 38 bildet zusammen mit den beiden A-Säulen 32 und einer vorderen Verkleidungsplatte (nicht abgebildet) einen vorderen Fensterrahmen, auf dem eine vordere Windschutzscheibe 42 angebracht ist. Am gegenüberliegenden Ende des Fahrgastraums 16 bildet der hintere Kopfteil 40 zusammen mit den beiden C-Säulen 36 und einer hinteren Verkleidung (nicht dargestellt) einen hinteren Fensterrahmen, an dem eine hintere Windschutzscheibe 44 befestigt werden kann.
Um das Geräusch- und Schwingungsverhalten des Fahrzeugs zu verbessern und gleichzeitig das Dachstauchverhalten des Kraftfahrzeugs 10 zu optimieren, kann die obere Karosseriestruktur 30 aus hohlen FVK-Verbundbauteilen hergestellt werden, die mit lokalisierten Polymerschaum- oder Wabenkerneinsätzen strukturell verstärkt sind. 2 zeigt zum Beispiel eine Endansicht einer der A-Säulen 32 im Querschnitt entlang der Linie 2-2 in der Inspektionsansicht von 1. Die A-Säule 32 (hier auch als „Stützsäule“ bezeichnet) ist aus zwei einzelnen, nicht ebenen Teilen zusammengesetzt: einer inneren konturierten Platte 50 (hier auch als „erste konturierte Säulenplatte“ bezeichnet) und einer äußeren konturierten Platte 52 (hier auch als „zweite konturierte Säulenplatte“ bezeichnet), die sich außerhalb der inneren konturierten Platte 50 befindet. Gegenüberliegende Seiten der länglichen Konturplatten 50, 52 sind miteinander verbunden, um dazwischen einen fünfseitigen Innenhohlraum 54 (hier auch als „Innensäulenhohlraum“ bezeichnet) zu bilden. Beide konturierten Platten 50, 52 können aus einem faserverstärkten Polymer-Verbundwerkstoff (FVK) geformt, aus einem Stahl- oder Aluminiumblech geschnitten und gestanzt oder aus anderen geeigneten starren Materialien und Verfahren hergestellt werden. Obwohl die A-Säule 32 als zweiteilige Konstruktion dargestellt ist, kann sie auch als einteilige Rohrstruktur mit einem ähnlich geformten polygonalen Querschnitt hergestellt werden.
3 zeigt eine Endansicht eines der Dachträger 22 im Querschnitt entlang der Linie 3-3 in der Inspektionsansicht von 1. Der Dachträger 22 (hier auch als „Stützreling“ bezeichnet) besteht aus drei einzelnen, nicht ebenen Teilen: einer inneren Konturplatte 56 (hier auch als „erste Konturplatte“ bezeichnet); einer äußeren Konturplatte 58 (hier auch als „zweite Konturplatte“ bezeichnet), die sich außerhalb der inneren Konturplatte 56 befindet; und einer inneren Konturplatte 60 (hier auch als „dritte Konturplatte“ bezeichnet), die sich innerhalb der inneren Konturplatte 56 befindet. Die einander gegenüberliegenden Seiten der länglichen inneren und äußeren konturierten Platten 56, 58 sind miteinander verbunden, um dazwischen einen fünfseitigen inneren Haupthohlraum 62 (hier auch als „innerer Schienenhohlraum“ bezeichnet) zu bilden. Ebenso sind gegenüberliegende Seiten der Innenplatte 60 mit den inneren und äußeren Schienenplatten 56, 58 verbunden, um einen vierseitigen Nebenhohlraum 64 zu bilden, der an den inneren Haupthohlraum 62 angrenzt. Ähnlich wie die Paneele 50, 52 in 2 können die drei konturierten Paneele 56, 58, 60 in 3 aus einem FVK-Verbundmaterial, einem metallischen Material oder einem anderen geeigneten tragenden Material hergestellt werden. Ähnlich wie die A-Säule 32 kann auch die Dachreling 22 ein-, zwei- oder dreiteilig ausgeführt sein oder aus mehr als den in 3 dargestellten drei Einzelteilen bestehen. Darüber hinaus können die Säule 32 und die Reling 22 andere Querschnittsgeometrien und alternative Abmessungen aufweisen.
Ein nach vorne weisendes Ende der Dachreling 22 schließt an ein nach hinten weisendes Ende der A-Säule 32 an, so dass der innere Plattenhohlraum 54 mit dem inneren Schienenhohlraum 62 verbunden ist. Bei Anwendungen, bei denen die Dachreling 22 und die A-Säulen 32 aus GFK-Verbundwerkstoffen bestehen, kann die innere Konturplatte 50 der A-Säule 32 integral mit der inneren Konturplatte 56 der Dachreling 22 als einheitliche, einteilige Struktur ausgebildet sein. In ähnlicher Weise kann die äußere Konturplatte 52 der A-Säule 32 mit der äußeren Konturplatte 58 der Dachreling 22 als einheitliche, einteilige Struktur integriert sein. Auf diese Weise können die inneren Hohlräume 54, 62 gemeinsam einen durchgehenden Kanal bilden, der sich über die gesamte Länge der Dachreling 22 und der A-Säule 32 erstreckt. Obwohl hierin in Bezug auf die Fahrzeugsäulen 32, 34, 36 und die Dachreling 22 einer oberen Karosseriestruktur des Fahrzeugs 30 beschrieben, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass viele der lokalisierten Verstärkungseinsätze und zugehörigen Merkmale dieser Offenbarung auch auf andere Fahrzeugkomponenten an anderen Stellen des Fahrzeugs angewendet werden können.
Innerhalb der A-Säule 32 und der Dachreling 22 befindet sich ein struktureller Verstärkungseinsatz 66, der auf einen diskreten Bereich - dargestellt durch das diskrete Bereichsvolumen V_reg - innerhalb der inneren Hohlräume 54, 62 beschränkt ist und diesen ausfüllt. Wie in 4 am besten zu sehen ist, beginnt der örtliche Verstärkungseinsatz 66 an einem hinteren Ende der A-Säule 32 innerhalb des inneren Hohlraums 54, erstreckt sich nach hinten durch eine Kreuzungsecke der Karosseriestruktur 30, an der sich die A-Säule 32, die Dachreling 22 und der vordere Kopfteil 38 kreuzen, und endet innerhalb des Haupthohlraums 62 der Dachreling 22 etwa auf halber Strecke zwischen der A-Säule 32 und der B-Säule 34. Dementsprechend ist die Länge L_reg des von der strukturellen Verstärkungseinsatz 66 ausgefüllten diskreten Bereichs V_reg in Längsrichtung kleiner als die kombinierte Länge L_pil der A-Säule und der Länge L_rail der Dachreling. Es ist jedoch zu beachten, dass die dargestellte Lage und Länge L_reg des von der Einlage 66 ausgefüllten diskreten Bereichs V_reg geändert werden kann, ohne den beabsichtigten Anwendungsbereich dieser Offenbarung zu verlassen.
Der örtlich begrenzte Verstärkungseinsatz 66 ist zwar auf eine isolierte Länge der A-Säule 32 und der Dachreling 22 beschränkt, hat aber einen ausreichenden Umfang, um den oder die diskretisierten Abschnitte des inneren Hohlraums 54 und des Haupthohlraums 62 auszufüllen, die von dem Einsatz 66 eingenommen werden. Zurück zu 3: Der strukturelle Verstärkungseinsatz 66 hat eine seitliche Einsatzbreite W_ins und eine vertikale Einsatzhöhe H_ins, die im Wesentlichen einer seitlichen Hohlraumbreite W_cav bzw. einer vertikalen Hohlraumhöhe H_cav des diskreten Bereichs V_reg innerhalb der inneren Hohlräume 54, 62 entsprechen. Mit diesen komplementären Abmessungen verschließt der Verstärkungseinsatz 66 die inneren Hohlräume 54, 62 der A-Säule 32 und der Dachreling 22. In diesem Zusammenhang wird der äußerste Umfang des diskreten Bereichs V_reg durch mehrere nach innen gerichtete Flächen der A-Säule 32 und des Dachholms 22 begrenzt. In 2 sind beispielsweise die fünf nach innen gerichteten Flächen S1-S5 der A-Säule 22 und in 3 die fünf nach innen gerichteten Flächen S6-S10 der Dachreling 22 gekennzeichnet. Um den diskreten Bereich V_reg innerhalb des Innen- und Haupthohlraums 54, 62 auszufüllen, liegt jede der fünf nach außen gerichteten Flächen (nicht gekennzeichnet) des strukturellen Verstärkungseinsatzes 66 im Wesentlichen bündig an einer oder mehreren nach innen gerichteten Flächen S1-S10 der Säule 32 und der Schiene 22 an. Je nach Art des verwendeten Einsatzes kann der strukturelle Verstärkungseinsatz 66 einen im Wesentlichen kontinuierlichen Druck nach außen (d. h. eine Expansionskraft) auf die nach innen gerichteten Flächen S1-S10 ausüben, die den äußeren Umfang des diskreten Bereichs V_reg definieren. Mit diesen Merkmalen ist die Querschnittsgeometrie des Einsatzes 66 im Wesentlichen identisch mit der Querschnittsgeometrie oder den Querschnittsgeometrien der Abschnitte der inneren Hohlräume 54, 62, die von dem Einsatz 66 eingenommen werden.
Abhängig von der beabsichtigten Anwendung und den entsprechenden konstruktiven Einschränkungen für das lokal verstärkte Karosserieteil kann der strukturelle Verstärkungseinsatz 66 jede geeignete Kombination aus Form, Größe, Lage und Ausrichtung annehmen. Beispielsweise ist der strukturelle Verstärkungseinsatz 66 in 4 als länglicher, polyedrisch geformter Polymereinsatz 66A dargestellt. Der polymere Einsatz 66A kann aus einem thermisch expandierenden Schaumstoff, einem Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)-Material oder einem Polyurethan-Material oder einer beliebigen Kombination davon bestehen. Zumindest bei einigen gewünschten Ausführungen wird der Verstärkungseinsatz 66A in situ aus einem thermisch expandierenden Schaum geformt, der aus einem duroplastischen Matrixmaterial besteht, das sich ausdehnt, wenn es mit thermisch expandierenden Mikrokugeln gemischt und einer vordefinierten Expansionstemperatur ausgesetzt wird. Die Epoxid- oder Duroplastmatrix in dem expandierenden Schaum vernetzt und bildet einen strukturellen Schaumeinsatz. Andere geeignete Schaumstoffe können aus einer Liste ausgewählt werden, die Folgendes umfasst: Thermoplastische ABS-Schaumstoffe, Polycarbonat-Schaumstoffe, PolystyrolSchaumstoffe, Polypropylen-Schaumstoffe und Poly(vinylchlorid)-Schaumstoffe.
Ein Verfahren zur Herstellung eines polymeren Einsatzes 66A kann das Einbringen einer Epoxidmischung, die aus einem thermisch gehärteten Epoxidsystem und thermisch expandierenden Mikrokugeln besteht, zwischen mindestens zwei gegenüberliegende Komponentenoberflächen mit einem konstanten Spalt dazwischen umfassen. Die Epoxidmischung wird dann so erhitzt, dass der expandierende Schaum einen Druck nach außen auf die Innenflächen der beiden Bauteile ausübt. In einem nicht einschränkenden Beispiel umfasst das Verfahren: (1) Anordnen der inneren konturierten Platte(n) 50, 56 in einem Ofen und Erhitzen der Platte(n) 50, 56 auf eine Expansionsstarttemperatur (T_s): (2) Mischen eines Epoxids mit etwa 0,1 bis etwa 5.0 Gew.-% expandierender Mikrokugeln; (3) Aufbringen der Epoxidmischung auf die Oberfläche der Platte(n) 50, 56; (4) Befestigen der Platte(n) 52, 58 und der Platte 60; (5) Aufrechterhalten einer Expansionstemperatur (T_exp) für eine vordefinierte Expansionszeit (t_c), um die Expansion der Epoxidmischung abzuschließen (z.B., etwa 20 Sekunden bis etwa 10 Minuten); und (6) Ermöglichen, dass der Schaum die Expansion abschließt und aushärtet. Es kann wünschenswert sein, dass während der Schritte (1)-(5) kein äußerer Druck auf die Platte(n) 50, 56 und 52, 58 ausgeübt wird, während die erhöhte Expansionstemperatur zur Bildung des Schaumeinsatzes angewendet wird. Der Expansionsschaum kann während des Expansionsprozesses einen kontinuierlichen Druck auf die nach innen gerichteten Oberflächen der Platte(n) 50, 56 und 52, 58 ausüben.
3 zeigt den strukturellen Verstärkungseinsatz 66 in Form eines länglichen, polyedrischen Wabeneinsatzes 66B. Der Wabeneinsatz 66B kann aus einem metallischen Material, einem Papiermaterial, einem thermoplastischen Material oder einer beliebigen Kombination davon bestehen. Zumindest bei einigen gewünschten Ausführungsformen ist der strukturelle Verstärkungswabeneinsatz 66B eine massive Struktur mit einer Anordnung von Hohlzellen, die zwischen einem Gitter aus dünnen, miteinander verbundenen Wänden gebildet werden. Die Zellen des Wabeneinsatzes 66B können säulenförmig und sechseckig sein. Aufgrund dieser Wabenform kann der Einsatz 66B wie eine Auxetic-Struktur wirken. Wenn der Wabeneinsatz 66B einer Druckbelastung ausgesetzt ist (z. B. in vertikaler Richtung nach unten in 1), verringert sich die Größe des durch den Einsatz 66B ausgefüllten diskreten Bereichs gleichzeitig. Dies wiederum führt dazu, dass der Wabeneinsatz 66B steifer wird, wenn er weiter zusammengedrückt wird, weil mehr Material der Druckbelastung „im Weg“ steht. Um diese Hilfskonstruktion funktionell vorteilhaft zu gestalten, kann die Extrusionsrichtung eines Wabeneinsatzes 66B mit der erwarteten Richtung einer Dachstauchkraft ausgerichtet werden. Als nicht einschränkendes Beispiel kann eine „wahre Ausrichtung“ der Quetschkraft etwa 25 Grad in Bezug auf eine globale x-Achse (vorne-hinten) und etwa 5 Grad in Bezug auf die globale y-Achse (quer zum Fahrzeug) betragen.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Wabeneinsatzes 66B kann das Anbringen eines Wabenmaterials auf Papier-, Thermoplast- oder Aluminiumbasis zwischen mindestens zwei gegenüberliegenden Bauteiloberflächen umfassen. Während es auf einer vordefinierten erhöhten Temperatur gehalten wird, wird ein Druck nach innen auf die äußersten Oberflächen der beiden gegenüberliegenden Komponenten ausgeübt, so dass das Wabenmaterial in einem interessierenden lokalen Bereich komprimiert oder kollabiert. In einem nicht einschränkenden Beispiel umfasst das Verfahren: (1) Anordnen der inneren konturierten Platte(n) 50, 56 in einer Form; (2) Erwärmen der Form auf eine vordefinierte Formtemperatur (T_m); (3) Anordnen eines festen Wabenkerns auf einer Oberfläche der Platte(n) 50, 56 innerhalb der Form; (4) Befestigen der Platte(n) 52, 58 an Ort und Stelle; (5) Schließen der Form; (6) Ausüben eines vorbestimmten Drucks auf die Wabe, um sie an eine gewünschte Form anzupassen; (7) Aufrechterhalten einer erhöhten Temperatur (z.B., (7) Aufrechterhaltung einer erhöhten Temperatur (z.B. Formtemperatur (T_m)) für eine vorbestimmte Aushärtungszeit (z.B. etwa 20 Sekunden bis etwa 10 Minuten); und (8) Beendigung des Formprozesses. In diesem Beispiel werden ein konstanter Druck und eine erhöhte Temperatur auf die Werkstücke im Inneren der Form ausgeübt. Auf diese Weise nimmt der Wabenkern die Form des ungleichmäßigen Hohlraums innerhalb des betreffenden Bereichs an. Während des Formprozesses kann eine Klebeverbindung zwischen den Werkstücken gebildet werden. Während des Formprozesses kann eine Klebeverbindung zwischen den Werkstücken gebildet werden.
Aspekte der vorliegenden Offenbarung wurden ausführlich unter Bezugnahme auf die abgebildeten Ausführungsformen beschrieben; der Fachmann wird jedoch erkennen, dass viele Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die genaue Konstruktion und die hierin offenbarten Zusammensetzungen beschränkt; alle Modifikationen, Änderungen und Variationen, die aus den vorstehenden Beschreibungen ersichtlich sind, liegen im Rahmen der Offenbarung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist. Darüber hinaus schließen die vorliegenden Konzepte ausdrücklich alle Kombinationen und Unterkombinationen der vorangehenden Elemente und Merkmale ein.

Claims

Fahrzeugkarosseriestruktur für ein Kraftfahrzeug, wobei die Fahrzeugkarosseriestruktur umfasst: eine langgestreckte Stützschiene mit einer ersten konturierten Schienenplatte, die mit einer zweiten konturierten Schienenplatte verbunden ist, um dazwischen einen inneren Schienenhohlraum zu bilden; eine langgestreckte Stützsäule, die an die Stützschiene angrenzt und eine erste konturierte Säulenplatte aufweist, die mit einer zweiten konturierten Säulenplatte verbunden ist, um dazwischen einen inneren Säulenhohlraum zu bilden, der mit dem inneren Schienenhohlraum verbunden ist, und einen strukturelle Verstärkungseinsatz, der sich innerhalb der Stützsäule und der Stützschiene befindet und einen diskreten Bereich innerhalb des inneren Schienenhohlraums und des inneren Säulenhohlraums ausfüllt.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 1, wobei der strukturelle Verstärkungseinsatz eine Einsatzbreite und eine Einsatzhöhe aufweist, die der Hohlraumbreite bzw. der Hohlraumhöhe des diskreten Bereichs innerhalb des inneren Schienenhohlraums und des inneren Säulenhohlraums entsprechen.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 1, wobei der diskrete Bereich durch mindestens drei nach innen weisende Flächen der Stützsäule und der Stützschiene definiert ist und der strukturelle Verstärkungseinsatz mindestens drei nach außen weisende Flächen umfasst, die jeweils im Wesentlichen bündig an einer oder mehreren der mindestens drei nach innen weisenden Flächen anliegen.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 3, wobei der strukturelle Verstärkungseinsatz einen im Wesentlichen kontinuierlichen Druck nach außen auf die mindestens drei nach innen gerichteten Flächen ausübt.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 1, wobei eine Bereichslänge des diskreten Bereichs kleiner ist als eine kombinierte Länge der Stützschiene und der Stützsäule.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 1, wobei der strukturelle Verstärkungseinsatz einen langgestreckten Polymereinsatz enthält.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 6, wobei der Polymereinsatz aus einem thermisch expandierenden Schaum, einem Acrylnitril-Butadien-Styrol, ABS,-Material oder einem Polyurethanmaterial oder einer beliebigen Kombination davon gebildet ist.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 1, wobei der strukturelle Verstärkungseinsatz einen langgestreckten Wabeneinsatz enthält.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 8, wobei der Wabeneinsatz aus einem metallischen Material, einem Papiermaterial, einem thermoplastischen Material oder einer beliebigen Kombination davon gebildet ist.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 1, wobei die Stützschiene ferner eine dritte konturierte Schienenplatte umfasst, die entlang einer ersten Seite mit der ersten konturierten Schienenplatte und entlang einer zweiten Seite mit der zweiten konturierten Schienenplatte verbunden ist.