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Die
Erfindung betrifft eine Mittelsäulenstruktur
für eine
Fahrzeugkarosserie.
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Herkömmlich betrachtete
man die Verwendung von Aluminium für Strukturelemente einer Fahrzeugkarosserie
als Möglichkeit,
das Gewicht des Fahrzeugs zu reduzieren. Eine für Personenwagen ausgebildete
Rahmenstruktur ist in 5 gezeigt. Eine
Mittelsäule 11 dieser
Rahmenstruktur ist an ihrem Oberabschnitt in Querrichtung der Fahrzeugkarosserie
nach innen versetzt, so dass sie der Oberfläche einer seitlichen Glasscheibe
entspricht, während ein
unterer Abschnitt der Mittelsäule 11 derart
versetzt ist, dass er in Querrichtung der Fahrzeugkarosserie nach
außen
vorsteht, um eine Sicherheitsgurt-Rückziehvorrichtung aufzunehmen.
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Wenn
man versucht, die Mittelsäule 11 mit einer
extrudierten Aluminium-Rahmenstruktur
auszubilden, kann dies zu Problemen führen, da die oben beschriebene
Konfiguration der Mittelsäule 11 relativ kompliziert
ist. Wenn man daher versucht, einen überschüssigen Abschnitt nach einem
Biegeprozess wegzuschneiden, damit der Verbindungsaschnitt eine
hohe Genauigkeit bekommt, wird der Schneidprozess kompliziert und
es wird schwierig, die Mittelsäule
konstruktionsgemäß auszubilden.
Wenn ferner Aluminiummaterial beispielsweise zu einer Form extrudiert
wird, die einen rechtwinkligen oder viereckigen hohlen Querschnitt
hat, und das so extrudierte Aluminiumelement anschließend einem
Biegeprozess unterzogen wird, wie in 6 gezeigt,
um eine Übereinstimmung
mit der oben genannten Fahrzeugkarosseriekonfiguration zu erreichen,
entsteht das Problem, dass das geschnittene Aluminiumelement während des
Biegens brechen kann.
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Die
DE 41 39 303 A1 offenbart
eine Mittelsäulenstruktur
mit einem oberen extrudierten Element und einem unteren extrudierten
Element, wobei das untere Element in Fahrzeugquernchtung relativ zu
dem oberen Element innen angeordnet ist, und das obere Element gebogen
ist.
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Die
DE 196 48 495 A1 zeigt
in der
1 einen zeichnerischen Querschnitt durch ein zweikammeriges
Strangpressprofil, dass an der Fahrzeuginnenseite zum Anschluss
an den Seitenschweller ausgeklinkt ist.
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Zur
Lösung
der obigen Probleme ist es Aufgabe der Erfindung, die Bearbeitbarkeit
und die Konstruktionsfreiheit einer extrudierten Mittelsäule zu verbessern.
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Zur
Lösung
der Aufgabe wird gemäß Anspruch
1 eine Mittelsäulenstruktur
vorgeschlagen, die in einem Längsmittelbereich
einer Fahrzeugkarosserie nach oben hochsteht. Die Mittelsäule umfasst:
ein extrudiertes oberes Element; undein extrudiertes unteres Element,
wobei ein oberer Endabschnitt des unteren Elements mit einem unteren Endabschnitt
des oberen Elements derart verbunden ist, dass das untere Element
in Querrichtung der Fahrzeugkarosserie relativ zum oberen Element
außen
angeordnet ist, wobei das obere Element und das untere Element jeweils
eine gerade Längsachse aufweisen.
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Bei
der obigen Mittelsäulenstruktur
ist die Mittelsäule
in eine obere und eine untere Hälfte
unterteilt, und die oberen und unteren Elemente sind miteinander
verbunden sind. Das obere Element ist in Querrichtung der Fahrzeugkarosserie
relativ zum unteren Element innen angeordnet.
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Durch
schräges
Schneiden eines Teils eines Verbindungsabschnitts des unteren Elements,
das in Querrichtung der Fahrzeugkarosserie nach außen vorsteht,
kann man nicht nur leicht eine Konfiguration in einer Mittelsäule herstellen,
in der eine untere Hälfte
unter einer sogenannten Gürtellinie
der Fahrzeugkarosserie und eine obere Hälfte jeweils relativ zueinander
in Querrichtung der Fahrzeugkarosserie nach außen bzw. nach innen versetzt
sind, sondern auch die Spannungskonzentration an dem Verbindungsabschnitt
reduzieren, wo die Festigkeit aufgrund der Schweißung stark
erhöht
ist.
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Bevorzugt
ist das obere Element mit dem unteren Element derart verbunden,
dass das obere Element in Längsrichtung
der Fahrzeugkarossere nach hinten geneigt ist. Hierdurch lässt sich
die Mittelsäule leicht
zu einer Konfiguration formen, bei der die Mittelsäule in Längsrichtung
der Fahrzeugkarosserie gebogen ist.
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Bevorzugt
ist ein unterer Endabschnitt des unteren Elements mit einem Seitenschweller
eines Bodenabschnitts der Fahreugkarosserie verbunden, wobei eine
Verstärkungsplatte
an einer Außenseite des
unteren Elements in Querrichtung der Fahrzeugkarosserie befestigt
ist, um den Verbindungsabschnitt des unteren Elements mit dem Seitenschweller
zu verstärken,
und wobei die Verstärkungsplatte einen
unteren Abschnitt des oberen Elements überlappt und dann damit verbunden
ist, wobei der Verbindungsabschnitt der zwei Elemente durch einen Verlängerungsabschnitt
der Verstärkungsplatte
verdeckt sein kann, um den Verbindungsabschnitt des unteren Elements
mit dem Seitenschweller zu verstärken.
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Die
Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis
auf die beigefügten Zeichnungen
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Seitenansicht einer Mittelsäule 1 eines
Fahrzeugs unter Anwendung der Erfindung, gesehen von der Seite einer
Fahrzeugkarosserie;
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2 eine
Perspektivansicht eines unteren Hauptabschnitts der Mittelsäule;
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3 eine
Explosionsansicht des Hauptteils, gesehen in Richtung des Pfeils
III in 2;
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4 eine
Explosionsperspektivansicht eines Verbindungsvorgangs oberer und
unterer Elemente;
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5 eine
schematische Perspektivansicht einer Rahmenstruktur eines Kraftwagens;
und
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6 eine
Perspektivansicht eines Hauptteils einer herkömmlichen Mittelsäule.
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1 ist
eine Seitenansicht mit Darstellung einer Mittelsäule 1 eines Fahrzeugs
in Seitenansicht. Wie in der Figur gezeigt, ist die Mittelsäule 1 an
einem Mittelabschnitt in Längsrichtung
der Fahrzeugkarosserie an linken und rechten Seiten eines Passagierraums
derart vorgesehen, dass sie dort nach oben hochsteht. Diese Mittelsäule 1 kann Öffnungskonfigurationen
für Vorder-
und Hintertüren,
die zum Einsteigen bzw. Aussteigen zu bzw. von Vordersitzen bzw.
Rücksitzen
dienen, Orte zur Anbringung von Scharnieren für die hintere Tür für die Rücksitze
sowie die Konfiguration eines Fensters der hinteren Tür beeinflussen.
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2 ist
eine Perspektivansicht einer unteren Hälfte der erfindungsgemäßen Mittelsäule 1,
und 3 ist eine Explosionsansicht des Hauptteils davon,
gesehen in Richtung des Pfeils III in 2. Wie in
den 1 bis 3 gezeigt, ist die Mittelsäule 1 derart
aufgebaut, dass ein oberes Element 2 und ein unteres Element 3,
die an einem Mittelabschnitt in zwei Hälften unterteilt sind, vertikal
miteinander verbunden sind. Jedes der Elemente 2, 3 umfasst
ein Aluminium-extrudiertes Material, das aus Aluminium zu einer
Form extrudiert ist, die einen im wesentlichen viereckigen oder
rechtwinkligen, hohlen Querschnitt hat. Ein oberer Endabschnitt
des oberen Elements 2 ist fest an eine Dachseitenschiene 4 angeschweißt, während ein
unterer Endabschnitt des unteren Elements 3 fest an einen
Seitenschweller 5 eines Bodenabschnitts geschweißt ist,
wobei ein unterer Abschnitt des oberen Elements 2 und ein
oberer Abschnitt des unteren Elements 3 durch Schweißung miteinander
verbunden sind.
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Das
untere Element 3 ist im wesentlichen orthogonal zum Seitenschweller 5 angeordnet,
während
das obere Element 2 relativ zum oberen Abschnitt des unteren
Elements 3 in Längsrichtung
der Fahrzeugkarosserie nach hinten geneigt ist. Das obere ist mit
dem unteren Element derart verbunden, dass der Verbindungsabschnitt
in Querrichtung der Fahrzeugkarosserie innerhalb des unteren Elements 3 liegt.
Dann werden, wie oben beschrieben, das obere Element 2 und
das untere Element 3 dort aneinander geschweißt, wo der
obere Abschnitt des ersteren und der untere Abschnitt des letzteren
miteinander überlappen.
Durch Integrieren der zwei Elemente 2, 3 miteinander
wird die Mittelsäule 1 gebildet.
Wie am besten in 1 zu sehen, bekommt die erfindungsgemäße Mittelsäule 1 eine
Form, bei der die Mittelsäule 1 an
ihrem Mittelabschnitt (in der Nähe
der Gürtellinie
der Fahrzeugkarosserie) so gebogen ist, dass sie angenähert V-förmig wird,
insbesondere mit einer V-Form, die um 90° im Uhrzeigersinn gedreht ist.
Mit der Erfindung lässt
sich auch eine solche Form leicht herstellen.
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Wenn
man ferner die oberen und unteren Elemente 2, 3 wie
oben beschrieben derart miteinander verbindet, dass sie einander
schneiden, steht ein Teil des unteren Endabschnitts des oberen Elements 2 von
dort vor, wo das obere Element 2 das untere Element 3 überlappt
(d.h. dort, wo sie aneinander geschweißt sind), wie in 4 strichpunktiert
gezeigt. Erfindungsgemäß wird der
vorstehende Abschnitt 2a weggeschnitten. Obwohl dies an
dieser Stelle die Festigkeit mindert, ist die Gesamtfestigkeit auch
in einem Zustand ausgeglichen, in dem der vorstehende Abschnitt 2a weggeschnitten
ist, da die Festigkeit des Abschnitts dort, wo die zwei Elemente 2, 3 fest
aneinander geschweißt
sind, im Vergleich zu den anderen Abschnitten stark erhöht ist.
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Eine
umgekehrt T-förmige
Verstärkungsplatte 6 ist
in Bezug auf die Querrichtung der Fahrzeugkarosserie an der Außenseite
des unteren Abschnitts der Mittelsäule 1 angebracht,
um den Verbindungsabschnitt dort zu verstärken, wo das untere Element 3 mit
dem Seitenschweller 5 verbunden ist, derart, dass sie das
untere Element 3 überdeckt
und sich über
entsprechende Abschnitte des Seitenschwellers 5 hinweg
erstreckt. Ferner ist eine obere Endseite 3a des unteren
Elements 3 gemäß 4 quer
nach außen
und unten schräg
geschnitten, wodurch eine Spannungskonzentration dort vermieden
wird, wo die zwei Elemente 2, 3 miteinander verbunden
sind.
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Ferner
erstreckt sich ein oberer Endabschnitt der Verstärkungsplatte 6 so, dass
er die obere Endseite 3a des unteren Elements 3 abdeckt,
und erreicht dann den unteren Abschnitt des oberen Elements 2 dort,
wo der obere Endabschnitt der Platte 6 fest an das obere
Element 2 angeschweißt
ist. Somit verstärkt
die Verstärkungsplatte 6 nicht
nur die Festigkeit dort, wo das untere Element 3 mit dem
Seitenschweller 5 verbunden ist, sondern verstärkt auch
die Verbindungsfestigkeit zwischen dem unteren Element 3 und
dem oberen Element 2. Da ferner die Verbindungsabschnitte
dort, wo das untere Element 3 mit dem Seitenschweller 5 bzw.
dem oberen Element 2 verbunden ist, überdeckt sind, wird das ästhetische Erscheinungsbild
verbessert. An das untere Element 3 sind ein Paar oberer
und unterer Türscharniere 9a, 9b für eine hintere
Tür 8 geschraubt.
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Erfindungsgemäß wird das
obere Element 2 mit dem unteren Element 3 derart
verbunden, dass das obere Element 2 relativ zum unteren
Element 3 schräg
nach hinten zurücksteht,
und dies gestattet eine Verlängerung
des oberen hinteren Abschnitts einer vorderen Seitenscheibe 10 für den Vordersitz
zur Rückseite
der Fahrzeugkarosserie, wodurch man nicht nur den Einstieg und Ausstieg
des Fahrers und des Beifahrers erleichtern kann, sondern auch die Glasfläche der
vorderen Seitenscheibe 10 vergrößern kann. Da ferner das untere
Element 3 relativ weit vorne angeordnet ist, ist auch die
Wahl des Montageorts für
die Türscharniere 9a, 9b verbessert.
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Da
erfindungsgemäß die Mittelsäule vertikal in
zwei Elemente unterteilt ist und die oberen und unteren Elemente
miteinander verbunden sind, wobei das obere Element in Querrichtung
der Fahrzeugkarosserie relativ zum unteren Element innen angeordnet
ist, lässt
sich leicht eine Konfiguration in einer Mittelsäule herstellen, deren unter
der Gürtellinie
der Fahrzeugkarosserie liegender unterer Abschnitt und deren über dieser
liegender oberer Abschnitt jeweils relativ zueinander in Querrichtung
nach außen
bzw. innen versetzt sind. Da ferner der Abschnitt des unteren Elements
schräg
geschnitten ist, der von dem Verbindungsabschnitt quer nach außen vorsteht,
um eine Spannungskonzentration des Verbindungsabschnitts dort zu
verhin dern, wo die Festigkeit aufgrund der Schweißung stark
erhöht
ist, lässt
sich problemlos eine Rahmenstruktur unter Verwendung extrudierter
Elemente aufbauen.
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Da
ferner die Mittelsäule
leicht so konfiguriert werden kann, dass die Mittelsäule in Längsrichtung der
Fahrzeugkarosserie gebogen bzw. geknickt ist, und zwar durch Verbindung
des oberen Elements mit dem unteren Element derart, dass das obere
Element relativ zum unteren Element in Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie
geneigt ist, ist es möglich, nicht
nur den Einstieg und Ausstieg des Fahrers und der anderen Passagiere
zu erleichtern, sondern auch den Öffnungsraum für die Glasfläche der
vorderen Seitenscheibe zu vergrößern. Da
ferner die Verwendung eines extrudierten Materials, beispielsweise
mit viereckigem oder rechtwinkligem, hohlem Querschnitt, die Stabilität der Struktur
im Vergleich zur Verwendung eines Presselements derselben Konfiguration
erhöhen
kann, lässt
sich die Auswahl eines Orts zur Montage der Türscharniere verbessern. Die Verlängerung
des oberen Abschnitts der Verstärkungsplatte,
die an dem unteren Element und dem Seitenschweller angebracht ist,
kann ferner den Verbindungsabschnitt zwischen den zwei Elementen überdecken,
wodurch sich das ästhetische
Erscheinungsbild verbessern lässt.
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Eine
Mittelsäule
einer Fahrzeugkarosserie ist in ein oberes Element 2 und
ein unteres Element 3 unterteilt, wobei das obere Element 2 mit
dem unteren Element 3 derart verschweißt ist, dass das obere Element 2 in
Querrichtung der Fahrzeugkarosserie relativ zum unteren Element 3 innen
angeordnet ist und relativ zum unteren Element 3 in Längsrichtung der
Fahrzeugkarosserie nach hinten geneigt ist. Ferner ist ein oberer
Endabschnitt des unteren Elements 3 in Richtung quer nach
außen
und unten schräg
geschnitten, und eine Verstärkungsplatte 6 ist
derart angeordnet, dass sie einen oberen Endabschnitt 3a des oberen
Elements 3 erreicht und dort mit dem oberen Element 2 zur
Verstärkung
eines Zustands verbunden ist, in dem das untere Element 3 mit
einem Seitenschweller 5 verbunden ist.