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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung betreffen allgemein Kraftfahrzeuge und spezieller Verbesserungen der lokal begrenzten Verstärkung einer Fahrzeugkarosserie, bei der die metallischen Komponenten des Fahrzeugs zusammengeschweißt wurden, jedoch bevor andere nachfolgende Teile und Unterbaugruppen hinzugefügt wurden.
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Während der Herstellung eines Fahrzeugs bezeichnet "Karosseriegerippe" (Body In White, BIW) ein Stadium, in dem metallische Komponenten des Fahrzeugs zusammengeschweißt wurden, bevor die anderen nachfolgenden Teile und Unterbaugruppen hinzugefügt werden. Die Aufrechterhaltung der Gesamttorsionssteifigkeit der Karosseriegerippe-Struktur eines Fahrzeugs ist eine äußerst kritische und schwer zu erfüllende Anforderung. Der Bedarf an einer verbesserten Torsionssteifigkeit hat sich im Laufe der Zeit wesentlich erhöht. Ferner ist für Fahrzeuge ohne Ablagekästen die Aufrechterhaltung einer bestimmten minimalen Torsionssteifigkeit eine schwierige Aufgabe.
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Für in jüngster Zeit hergestellte Fahrzeug besteht ein Bedarf an leichten Stützstrukturen, welche die Torsionssteifigkeit erheblich verbessern und mehr Stauvolumen bereitstellen können. Die hauptsächlichen Faktoren, die zur Torsionssteifigkeit beitragen, sind die hinteren Öffnungen, die oberen und unteren hinteren Verbindungen usw., wo geeignete Stützstrukturen positioniert und angebracht werden sollen.
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Es wurden viele Arten von Mechanismen und Stützstrukturen eingesetzt, um die Starrheit (Steifigkeit) und die Lastübertragungsfähigkeit der Seitenstruktur von Fahrzeugen zu verbessern. Einige dieser Strukturen sind in dem oberen Seitenabschnitt des Fahrzeugs angeordnet, zwischen dem Dachpaneel und dem oberen Abschnitt der Seitensäule des Fahrzeugs. Begrenzungen im Montageprozess schränken die Bereiche ein, wo solche Stützstrukturen angeordnet werden können.
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Ferner sind einige dieser Strukturen relativ schwer, was in modernen Fahrzeugen im Allgemeinen nicht wünschenswert ist.
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In Anbetracht dieser Probleme und weiterer Mängel des Standes der Technik wird ein Mechanismus oder eine Struktur benötigt, der bzw. die eine lokal begrenzte Verstärkung bestimmter Abschnitte eines Fahrzeugs gewährleisten und die Torsionssteifigkeit der Karosseriegerippe-Struktur des Fahrzeugs wesentlich verbessern kann.
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Die vorliegende Offenbarung stellt eine hydrogeformte Seitenstützstruktur für ein Fahrzeug bereit, welche die BIW-Torsionssteifigkeit des Fahrzeugs wesentlich verbessert und die Lasten zwischen dem Dach und der karosserieseitigen Struktur des Fahrzeugs effizient trägt.
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Gemäß einem Aspekt stellt die Offenbarung eine hydrogeformte Seitenstützstruktur bereit, die über einem oberen Seitenabschnitt eines Fahrzeugs anbringbar ist. Die Seitenstützstruktur weist einen oberen horizontalen Abschnitt auf, der an einem Abschnitt des Daches des Fahrzeugs befestigt ist. Ein mittlerer bogenförmiger Abschnitt der Seitenstützstruktur ist entlang eines Abschnitts des Fahrzeugs zwischen dem Dachpaneel und einer der Seitensäulen positioniert. Ein unterer vertikaler Abschnitt der Struktur ist an einem oberen Abschnitt der Seitensäule befestigt. Indem sie über dem oberen Seitenabschnitt positioniert ist, trägt die Seitenstützstruktur teilweise die Last und gewährleistet eine lokal begrenzte Verstärkung zwischen dem oberen Seitenabschnitt und der Seitensäule des Fahrzeugs.
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Gemäß einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung eine hydrogeformte Seitenstützstruktur für ein Fahrzeug bereit, die einen oberen Abschnitt, einen unteren Abschnitt und einen mittleren bogenförmigen Abschnitt, der den oberen Abschnitt mit dem unteren Abschnitt verbindet, aufweist. Der obere Abschnitt ist in einem Hohlraum innerhalb eines Dachpaneels des Fahrzeugs angebracht. Der untere Abschnitt ist über einem oberen Abschnitt einer Seitensäule des Fahrzeugs angebracht und an ihm befestigt. Der mittlere bogenförmige Abschnitt ist über einem gekrümmten Rand des Fahrzeugs zwischen dem Dachpaneel und dem oberen Abschnitt der Seitensäule positioniert. Ferner überträgt der mittlere bogenförmige Abschnitt Lasten von dem oberen Abschnitt auf den unteren Abschnitt der Seitenstützstruktur.
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Weitere Aspekte, Merkmale, Vorteile und Aufgaben der vorliegenden Offenbarung werden aus den Zeichnungen und der ausführlichen Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen ersichtlich, die in Verbindung mit den beigefügten Ansprüchen zu lesen ist, welche danach folgen.
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1 ist eine perspektivische Rückansicht eines Abschnitts eines Fahrzeugs, das eine zwischen einem oberen Seitenabschnitt und einer Seitensäule des Fahrzeugs angebrachte Seitenstützstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung aufweist.
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2 ist eine Ansicht eines rückseitigen Abschnitts eines Fahrzeugs vom Inneren des Fahrzeugs aus, welche das Fahrzeug zeigt, das die zwischen dem oberen Seitenabschnitt und der Seitensäule positionierte und angebrachte Seitenstützstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung aufweist.
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3 ist eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht eines Abschnitts eines Fahrzeugs, das die verschiedenen Komponenten der Karosseriegerippe-Struktur des Fahrzeugs zeigt, das die Seitenstützstruktur gemäß der vorliegenden Offenbarung aufweist.
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Die folgende detaillierte Beschreibung veranschaulicht Aspekte der beanspruchten Erfindung und die Wege zu ihrer Implementierung. Die Beschreibung ist jedoch nicht dazu gedacht, die Erfindung zu definieren oder einzuschränken, wobei eine solche Definition oder Einschränkung ausschließlich in den beigefügten Ansprüchen enthalten ist. Obwohl nachfolgend die beste Art und Weise der Ausführung der Erfindung umfassend offenbart wird, ist für Fachleute klar, dass andere Ausführungsformen zur Ausführung oder praktischen Realisierung der Erfindung ebenfalls möglich sind.
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Während des Prozesses der Automobilherstellung bezeichnet "Karosseriegerippe" (Body In White, BIW) ein Stadium, in welchem die Karosserieblechkomponenten des Fahrzeugs zusammengeschweißt worden sind. Das Fahrzeug wird lackiert, nachdem die Türen/Anbauteile hinzugefügt wurden, jedoch vor der Hinzufügung/dem Einbau anderer Komponenten wie des Fahrgestells, des Antriebsstranges, des Motors usw. Es sind Computersimulationen von Crashfestigkeit, Herstellbarkeit und Torsionssteifigkeit des Fahrzeugs erforderlich, bevor das Fahrzeug in eine Karosseriegerippe-Struktur verwandelt wird.
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Die Torsionssteifigkeit der Karosseriegerippe-Struktur ist äußerst wichtig, und sie ist oft schwer erreichbar. Es wurden verschiedene Arten von Stützstrukturen und -mechanismen verwendet, um Torsionssteifigkeit sowie eine effiziente Lastübertragung innerhalb der Karosseriegerippe-Strukturen von Fahrzeugen zu gewährleisten. Zu den gegenwärtigen Anforderungen gehört die Verwendung von Package-Strukturen mit vermindertem Gewicht, und gleichzeitig besteht die Notwendigkeit, mehr Stauvolumen zur Verfügung zu stellen, um den Stauraum für den Kunden zu vergrößern und die Gesamt-Kundenzufriedenheit zu erhöhen.
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Diese Offenbarung stellt eine Stützstruktur bereit, welche die Gesamtsteifigkeit der Karosseriegerippe-Struktur eines Fahrzeugs wesentlich verbessert, und stellt außerdem eine effiziente lokal begrenzte Verstärkung an bestimmten Abschnitten des Fahrzeugs bereit. Die Struktur bewirkt ferner eine effiziente Aufnahme der Last zwischen dem oberen hinteren Abschnitt und der hinteren Seitensäule eines Fahrzeugs sowohl hinsichtlich der Kosten als auch des Gewichts.
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1 ist eine perspektivische Rückansicht eines Fahrzeugs 100, das eine über einem oberen Seitenabschnitt des Fahrzeugs angebrachte Seitenstützstruktur aufweist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Insbesondere ist die Seitenstützstruktur 102 zwischen dem hinteren Dachpaneel 126 und dem oberen Abschnitt einer hinteren Seitensäule 118 des Fahrzeugs angebracht. Indem sie wie dargestellt angebracht ist, ist die Seitenstützstruktur dafür ausgelegt, teilweise die Lasten von dem oberen Seitenabschnitt auf die Seitensäule des Fahrzeugs zu übertragen.
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Die Seitenstützstruktur 102 weist einen oberen Abschnitt auf, welcher ein oberer horizontaler Abschnitt 106 mit einer kontinuierlichen geschlossenen Struktur/einem kontinuierlichen geschlossenen Querschnitt ist. Der obere horizontale Abschnitt 106 ist über dem Rand des Daches des Fahrzeugs auf eine solche Weise positioniert und angebracht, dass er innerhalb eines Hohlraums 122 ruht, der innerhalb des Randes des Dachpaneels 126 vorhanden ist. Der horizontale Abschnitt 106 weist einen ersten Abschnitt 106(a) mit einem im Wesentlichen gleichmäßigen rechteckigen Querschnitt auf. Ein zweiter Abschnitt 106(b) des horizontalen Abschnitts 106 ist bezüglich des ersten Abschnitts 106(a) leicht geneigt ausgerichtet und weist einen sich verjüngenden Querschnitt auf. Ferner geht der zweite Abschnitt 106(b) in einen mittleren bogenförmigen Abschnitt 110 der Seitenstützstruktur 102 über und ist mit diesem einstückig ausgebildet. Obwohl ein rechteckiger Querschnitt dargestellt ist, sind andere geeignete Querschnittsformen für den ersten Abschnitt 106(a) und den zweiten Abschnitt 106(b) des oberen horizontalen Abschnitts 106 ebenfalls denkbar.
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Ein mittlerer bogenförmiger Abschnitt 110 verbindet den oberen horizontalen Abschnitt 106 mit einem vertikalen Abschnitt 114 der Seitenstützstruktur 102. Der mittlere bogenförmige Abschnitt 110 ist über einem Abschnitt des Fahrzeugs 100 zwischen dem hinteren Dachpaneel 126 und der Seitensäule 118 angebracht und positioniert. Ferner weist der bogenförmige Abschnitt 110 eine gebogene Struktur mit einer Krümmung auf, die mit der Krümmung des gebogenen Abschnitts des Fahrzeugs entlang des Randes zwischen dem Dachpaneel 126 und der Seitensäule 118 übereinstimmt. Insbesondere weist die Grundfläche des bogenförmigen Abschnitts 110 ein Oberflächenprofil auf, das im Wesentlichen mit dem Profil der Oberfläche des Abschnitts zwischen dem Dachpaneel 126 und der Seitensäule 118 übereinstimmt. Dies erleichtert die ordnungsgemäße Positionierung des mittleren bogenförmigen Abschnitts 110 über der Fläche zwischen dem Dachpaneel und der Seitensäule. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der mittlere bogenförmige Abschnitt 110 einen rechteckigen Querschnitt auf, obwohl andere geeignete Querschnittsformen ebenfalls denkbar sind. Die Hauptfunktion des mittleren bogenförmigen Abschnitts 110 ist es, Lasten von dem oberen horizontalen Abschnitt 106 aufzunehmen und zu dem vertikalen Abschnitt 114 der Seitenstützstruktur 102 zu übertragen.
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Der vertikale Abschnitt 114 wirkt als ein unterer Abschnitt der Seitenstützstruktur 102 und ist über dem oberen Abschnitt der Seitensäule 118 des Fahrzeugs positioniert und angebracht. Insbesondere ist ein unteres Ende des vertikalen Abschnitts 114 an einem oberen Abschnitt der Seitensäule 118 befestigt. Ferner verschmilzt der vertikale Abschnitt 114 mit einem Ende des mittleren bogenförmigen Abschnitts 110, und somit weist er ein Ausrichtungsende mit einer Querschnittsform auf, die mit der Querschnittsform des mittleren bogenförmigen Abschnitts 110 übereinstimmt. Da er mit einer im Wesentlichen vertikalen Ausrichtung positioniert ist, ist der vertikale Abschnitt 114 dafür ausgelegt, beliebige Lasten, die von der Seitenstützstruktur 102 aufgenommen werden, auf die unteren Abschnitte des Fahrzeugs, wie etwa die Unterbodenstruktur und die Seitenschwellerstruktur des Fahrzeugs, über die Seitensäule 118 zu übertragen.
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Vorzugsweise weist der vertikale Abschnitt 114 einen rechteckigen und, verglichen mit dem Querschnitt des oberen horizontalen Abschnitts 106, abgeflachten Querschnitt auf. Andere geeignete alternative Querschnittsformen für den vertikalen Abschnitt 114 sind ebenfalls denkbar, und daher ist mit der dargestellten Form nicht beabsichtigt, den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Seitenstützstruktur 102 an mehreren Stellen durch Punktschweißen mit dem oberen Seitenabschnitt des Fahrzeugs verbunden (nicht dargestellt). Die Seitenstützstruktur 102 kann jedoch auch an den oberen Seitenabschnitt des Fahrzeugs gelötet oder hartgelötet oder mechanisch an ihm befestigt sein.
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Die Seitenstützstruktur 102 weist eine hohle rohrförmige Struktur auf und wird durch eine herkömmliche Hydroformtechnik geformt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Seitenstützstruktur aus einem metallischen Material oder einer Metalllegierung ausgebildet. Jedoch sind auch andere geeignete Materialien für die Herstellung der Seitenstützstruktur 102 denkbar. Ferner verleihen der obere horizontale Abschnitt 106, der mittlere bogenförmige Abschnitt 110 und der untere vertikale Abschnitt 114 der Seitenstützstruktur eine L-Form, wobei der horizontale Abschnitt 106 und der vertikale Abschnitt 114 die Schenkel der L-förmigen Struktur bilden.
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In der dargestellten Art und Weise positioniert, nimmt die Seitenstützstruktur 102 die Last zwischen dem oberen Seitenabschnitt und dem oberen Abschnitt der Seitensäule 118 des Fahrzeugs auf und erhöht die Torsionssteifigkeit des oberen Seitenabschnitts des Fahrzeugs.
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2 ist eine perspektivische Ansicht eines inneren Abschnitts des Fahrzeugs 100, wobei die Seitenstützstruktur 102 von 1 über einem oberen hinteren Seitenabschnitt des Fahrzeugs angebracht ist. Wie bereits erwähnt, wird während der Anbringung der untere vertikale Abschnitt 114 der Seitenstützstruktur 102 über dem oberen Abschnitt der Seitensäule 118 positioniert, und der obere horizontale Abschnitt 106 wird über dem hinteren Rand des Fahrzeugs, über dem Dachpaneel 126 angebracht. Obwohl sie als zwischen der hintersten Seitensäule (d. h. der D-Säule) und dem hinteren Rand des Dachpaneels 126 positioniert dargestellt ist, kann die Seitenstützstruktur 102 auch zwischen dem oberen Seitenabschnitt des Fahrzeugs und einer beliebigen anderen Seitensäule, wie etwa der A-Säule oder der B-Säule des Fahrzeugs, positioniert und angebracht werden, um Lasten von dem oberen Seitenabschnitt auf die betreffende Seitensäule zu übertragen und um die Torsionssteifigkeit des oberen Seitenabschnitts zu erhöhen.
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3 ist eine auseinandergezogene Ansicht, welche die verschiedenen Komponenten der Karosseriegerippe-Struktur eines Fahrzeugs zeigt. Die Seitenstützstruktur 102, die nun isoliert und von dem Fahrzeug gelöst dargestellt ist, ist dafür ausgelegt, über einem oberen Seitenabschnitt 138 des Fahrzeugs angebracht zu werden. Die entworfene Struktur und Form der Seitenstützstruktur ermöglicht, sie in den Hohlraum 122 innerhalb des oberen Seitenabschnitts 138 einzupassen. Nach der Anbringung der Seitenstützstruktur 102 wird das Element 142 über der Struktur positioniert, um die Struktur teilweise zu bedecken.
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Die Halterung 130 stellt eine der herkömmlichen hydrogeformten Verstärkungsstrukturen dar, die nur zum Vergleich mit der Seitenstützstruktur der vorliegenden Offenbarung abgebildet ist. Die Halterung 130 wurde früher in einigen Fahrzeugen verwendet, um eine lokal begrenzte Verstärkung der Karosseriegerippe-Struktur zu gewährleisten. Wie deutlich sichtbar ist, ist die Seitenstützstruktur 102 im Vergleich dazu kompakter und schafft mehr Stauraum, wenn sie innerhalb der Karosseriegerippe-Struktur des Fahrzeugs positioniert wird.
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Die Seitenstützstruktur 102 der vorliegenden Offenbarung, wie sie in Verbindung mit den vorhergehenden Figuren beschrieben wurde, ist eine kontinuierliche geschlossene Struktur, welche wirksam Lasten von dem Dachpaneel zu der Seitensäule und letztendlich zu der Unterbodenstruktur des Fahrzeugs überträgt. Die Struktur verleiht der Karosseriegerippe-Struktur des Fahrzeugs eine beträchtliche Torsionssteifigkeit. Ferner ist die Seitenstützstruktur, da sie durch Hydroform geformt wird, leicht im Vergleich zu den herkömmlichen lokal begrenzten Verstärkungsstrukturen und vergrößert, wie bereits erwähnt, den Stauraum erheblich.
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Obwohl die vorliegende Erfindung umfassend und recht ausführlich beschrieben wurde, um die möglichen Aspekte und Ausführungsformen abzudecken, werden Fachleute erkennen, dass andere Varianten der Erfindung ebenfalls möglich sein können. Ferner sind, obwohl verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung oben dargelegt wurden und verschiedene Konstruktionen der Erfindung in den beigefügten Zeichnungen abgebildet wurden, die offenbarten Ausführungsformen jedoch nicht dazu bestimmt, den Schutzbereich der Offenbarung zu definieren oder einzuschränken, wobei eine solche Einschränkung ausschließlich in den beigefügten Ansprüchen enthalten ist und daher andere Ausführungsformen zur Realisierung der Erfindung ebenfalls möglich sind.
