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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen einen Kotflügel-Befestigungswinkel für ein Kraftfahrzeug, genauer einen extrudierten Kotflügel-Befestigungswinkel, der den vorderen Kotflügel an der Fahrzeugfrontstruktur befestigt.
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Befestigungstechniken für Karosseriebleche zur Verwendung in Kraftfahrzeugen sind im Stand der Technik im Allgemeinen wohl bekannt. Herkömmlicherweise beinhalten solche Befestigungstechniken Gewindebefestigungselemente, die um den Umfang des Karosserieblechs angeordnet sind und zum Befestigen des Karosserieblechs an den Strukturrahmenelementen des Kraftfahrzeugs verwendet werden, die herkömmlicherweise aus gestanzten und geschweißten Metallkomponenten gebildet wurden.
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In jüngerer Zeit wurden hydrogeformte Metallrahmenstrukturen üblicherweise zur Bildung solcher Strukturrahmenelemente, genauer in der Vorderseite des Kraftfahrzeugs und um den Motor des Kraftfahrzeugs verwendet. Bekanntermaßen wird beim Hydroformen ein Fluid eingesetzt, um Druck gegen ein Metallwerkstück wie ein Blech oder ein Rohr in einer Pressform zum Formen des Metallwerkstücks in eine fertige und gewünschte Form auszuüben. Allerdings erfordern hydrogeformte Rohre im Vergleich zu anderen Formtechniken wie Stanzen relativ große Biegeradien. Daher sind in einigen Anwendungen hydrogeformte Rohre, die als vordere Rahmenstrukturen verwendet werden, zur Bereitstellung einer Befestigungsstelle für Karosseriebleche, insbesondere für Kraftfahrzeug-Vorderkotflügel ungeeignet, da der Kotflügel eine Befestigung in der Nähe der vorderen Fahrzeugnase aufweisen muss, um an der Spitze des Kotflügels eine geeignete Steifigkeit und Maßgenauigkeit bereitzustellen, sodass er mit der Nase der Haube genau zusammenpasst. Hydrogeformte vordere Rahmenelemente waren aufgrund der großen Biegeradien, die zur Herstellung erforderlich sind, bislang nicht dazu in der Lage, eine Kotflügelnasen-Befestigungsoberfläche bereitzustellen. Die Verwendung eines hydrogeformten vorderen Rahmenstrukturelements schränkt auch die Möglichkeiten zur Anordnung eines Haubenstützpuffers in der Nähe der vorderen Ecke der Haube ein. Solche Haubenstützpuffer sind erforderlich, um die Haube im geschlossenen Zustand zu stützen und ein übermäßiges Zuschlagen der Haube beim Schließen der Haube zu verringern.
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In einigen Fällen wurden gestanzte Winkel als Befestigungswinkel benutzt. Allerdings sind solche gestanzten Winkel aufgrund der Form- und Dickeneinschränkungen, die dem Stanzverfahren zugrunde liegen, in sich als Befestigungswinkel schwach. Zum Beispiel kann eine einzige Stanzung nicht in Form eines „T“ mit einem abhängenden Stützschenkel und einem horizontalen Abschnitt geformt werden, der sich von dem vorderen Rahmenstrukturelement zu dem vorderen Kotflügel erstreckt. Der Erhalt einer solchen Winkelkonfiguration würde stattdessen eine mehrstückige Baugruppe erfordern, was die Kosten und Werkzeuganforderungen für den Zusammenbau und die Verbindungsvorgänge erheblich erhöhen würde. Die Dimensionsvariabilität des Winkels erhöht und beeinträchtigt tendenziell auch die Passung der Haube an dem Kotflügel. Daher wären Lösungen zur Verbesserung der Befestigung von vorderen Karosserieblechen wie vorderen Kotflügeln vorteilhaft.
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Die vorliegende Offenbarung nimmt die Nachteile der oben erwähnten Befestigungstechniken zum Befestigen von vorderen Karosserieblechen an vorderen Strukturrahmenelementen aus hydrogeformtem Metall durch die Verwendung eines einstückig extrudierten Kotflügel-Befestigungswinkels, der an dem vorderen Strukturrahmenelement aus hydrogeformtem Metall des Kraftfahrzeugs angebracht wird und eine Befestigungsoberfläche für einen Haubenpuffer bereitstellt, in Angriff.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung befestigt eine Halterung ein distales Ende eines Karosserieblechs an einem benachbarten und beabstandeten distalen Ende eines Strukturrahmenelements eines Kraftfahrzeugs. Die Halterung umfasst einen einstückig extrudierten Kotflügel-Befestigungswinkel mit einer ersten horizontal hervorstehenden Klappe, die an einer ersten Oberfläche des distalen Endes des Strukturrahmenelements befestigt ist, einer zweiten horizontal hervorstehenden Klappe, die an dem distalen Ende des Karosserieblechs befestigt ist, und einer abhängenden hervorstehenden Klappe, die sich senkrecht und benachbart zu der ersten horizontal hervorstehenden Klappe erstreckt, wobei die abhängende hervorstehende Klappe an einer zweiten Oberfläche des distalen Endes des Strukturrahmenelements befestigt ist. Der Befestigungswinkel befestigt das distale Ende des Karosserieblechs steif an dem Strukturrahmenelement.
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Noch ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Befestigungswinkel für ein Strukturrahmenelement, das aus einer hydrogeformten röhrenförmigen Metallstruktur hergestellt ist.
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Noch ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Befestigungswinkel für ein Kraftfahrzeug, das ein vorderes Ende und eine vordere Haube mit einer offenen und einer geschlossenen Position aufweist, die nahe dem vorderen Ende befestigt ist, wobei das Strukturrahmenelement an dem vorderen Ende des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, das Karosserieblech ein vorderer Kotflügel ist, der an seinem distalen Ende befestigt ist, und der Befestigungswinkel ferner einen Haubenpuffer umfasst, der an einer oberen Oberfläche der zweiten horizontal hervorstehenden Klappe befestigt ist, die zum Stützen der vorderen Haube in der geschlossenen Position und Verringern eines übermäßigen Zuschlagens der vorderen Haube angeordnet ist, wenn die vordere Haube aus der offenen Position geschlossen wird.
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Ein zusätzlicher Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Befestigungswinkel mit einer Öffnung, die sich durch die zweite horizontal hervorstehende Klappe erstreckt, wobei der Haubenpuffer eine elastische Lasche aufweist, die in der Öffnung aufgenommen ist, um den Haubenpuffer an dem Befestigungswinkel zu befestigen.
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Ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Befestigungswinkel, der aus einem Metallbolzen aus Aluminium oder Stahl extrudiert ist.
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Noch ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Befestigungswinkel mit einem geneigten Schenkel, der die zweite horizontal hervorstehende Klappe und die abhängende Klappe miteinander verbindet.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Befestigungswinkel, wobei der geneigte Schenkel, die zweite horizontal hervorstehende Klappe und die abhängende Klappe einen Querhohlraum in dem Winkel bilden.
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Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Befestigungswinkel, wobei jede der ersten horizontal hervorstehenden Klappe, der zweiten horizontal hervorstehenden Klappe und der abhängenden hervorstehenden Klappe eine Befestigungselementöffnung zum Aufnehmen eines Gewindebefestigungselements aufweist, durch welches der Befestigungswinkel lösbar an jedem des Strukturrahmenelements und des Karosserieblechs angebracht und befestigt wird.
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Ein zusätzlicher Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Befestigungswinkel, wobei das Strukturrahmenelement einen innenliegenden hervorstehenden Abschnitt an seinem distalen Ende aufweist und dieses und das distale Ende des Karosserieblechs voneinander beabstandet angeordnet sind.
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Noch ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Halterung zum Befestigen eines vorderen Karosserieblechs an einem Kraftfahrzeug mit einem Strukturrahmenelement, wobei das Karosserieblech ein distales Ende aufweist und das Strukturrahmenelement ein distales Ende aufweist, das nahe zu und beabstandet von dem distalen Ende des Karosserieblechs liegt, wobei die Halterung einen einstückig extrudierten Winkel umfasst, der steif an dem Strukturrahmenelement und dem distalen Ende des Karosserieblechs befestigt ist.
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Noch ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein einstückig extrudierter Winkel, der eine Öffnung aufweist, die sich durch die obere Oberfläche des einstückig extrudierten Winkels erstreckt, wobei ein Haubenpuffer eine elastische Lasche aufweist, die in der Öffnung aufgenommen ist, um den Haubenpuffer an dem Befestigungswinkel zu befestigen.
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Bevorzugt erfolgt das Befestigen eines vorderen Karosserieblechs an einem Kraftfahrzeug mit einem vorderen Strukturrahmenelement, wobei das vordere Karosserieblech ein distales Ende aufweist und das vordere Strukturrahmenelement ein distales Ende benachbart zu und beabstandet von dem distalen Ende des Karosserieblechs aufweist. Bevorzugt umfasst das Befestigen das Installieren des vorderen Strukturrahmenelements in dem Kraftfahrzeug, Anordnens des vorderen Karosserieblechs in der Nähe des vorderen Strukturrahmenelements in seiner installierten Endposition und Befestigens eines Befestigungswinkels jeweils an dem vorderen Karosserieblech und dem vorderen Strukturrahmenelement, sodass sich dieser zwischen dem distalen Ende des vorderen Karosserieblechs und dem distalen Ende des vorderen Strukturrahmenelements erstreckt. Der Befestigungswinkel umfasst einen einstückig extrudierten Kotflügel-Befestigungswinkel mit einer ersten horizontal hervorstehenden Klappe, die an einer ersten Oberfläche des distalen Endes des Strukturrahmenelements befestigt ist, einer zweiten horizontal hervorstehenden Klappe, die an dem distalen Ende des Karosserieblechs befestigt ist, und einer abhängenden hervorstehenden Klappe, die sich senkrecht zu und benachbart zu der ersten horizontal hervorstehenden Klappe erstreckt, wobei die abhängende hervorstehende Klappe an einer zweiten Oberfläche des distalen Endes des Strukturrahmenelements befestigt ist.
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Bevorzugt ist ein Haubenpuffers vorgesehen, um eine vordere Haube in der geschlossenen Position zu stützen und ein übermäßiges Zuschlagen der vorderen Haube zu verringern, wenn die vordere Habe aus einer offenen Position geschlossen wird.
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Bevorzugt erfolgt das Befestigen eines vorderen Karosserieblechs an einem Kraftfahrzeug mit einem vorderen Strukturrahmenelement, wobei jede der ersten horizontal hervorstehenden Klappe, der zweiten horizontal hervorstehenden Klappe und der abhängenden hervorstehenden Klappe eine Befestigungselementöffnung zum Aufnehmen eines Gewindebefestigungselements aufweist, wobei ferner das lösbare Befestigens und Anbringens des Befestigungswinkels an Strukturrahmenelement und des Karosserieblech durch die Gewindebefestigungselemente erfolgt.
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Der Fachmann wird diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Offenbarung nach Prüfen der folgenden Spezifikation, Ansprüche und beiliegenden Zeichnungen verstehen und zu schätzen wissen.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Vorderansicht eines gestanzten vorderen Strukturrahmenelements und einer Vorderkotflügelnase eines Kraftfahrzeugs;
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2 eine perspektivische Vorderansicht eines hydrogeformten oberen vorderen Strukturrahmenelements und einer vorderen Kotflügelnase eines Kraftfahrzeugs;
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3 eine perspektivische Vorderansicht eines hydrogeformten oberen vorderen Strukturrahmenelements eines Kraftfahrzeugs nahe der vorderen Kotflügelnase (wobei der Kotflügelflansch nicht dargestellt ist) und einer ersten Ausführungsform des extrudierten Kotflügel-Befestigungswinkels der vorliegenden Offenbarung;
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4 eine Querschnittsansicht von der Seite der ersten Ausführungsform des extrudierten Kotflügel-Befestigungswinkels der vorliegenden Offenbarung;
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5 eine perspektivische Vorderansicht eines hydrogeformten oberen vorderen Strukturrahmenelements eines Kraftfahrzeugs und einer zweiten Ausführungsform des extrudierten Kotflügel-Befestigungswinkels der vorliegenden Offenbarung, der an der vorderen Kotflügelnase befestigt ist; und
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6 eine Querschnittsansicht von der Seite der zweiten Ausführungsform des extrudierten Kotflügel-Befestigungswinkels der vorliegenden Offenbarung.
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Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung sollen sich die Ausdrücke „oberer“, „unterer“, „rechts“, „links“, „hinten“, „vorne“, „vertikal“, „horizontal“ und Ableitungen davon auf die Erfindung in der Ausrichtung aus 1 beziehen. Man muss jedoch verstehen, dass die Erfindung verschiedene alternative Ausrichtungen und Schrittabfolgen annehmen kann, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben wird. Man wird auch verstehen, dass die spezifischen Vorrichtungen, die in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt und in der folgenden Spezifikation beschrieben sind, lediglich Ausführungsbeispiele der erfinderischen Konzepte sind, die in den beiliegenden Ansprüchen definiert sind. Daher sollen spezifische Abmessungen und andere physikalische Eigenschaften, die sich auf die hierin offenbarten Ausführungsformen beziehen, nicht als einschränkend betrachtet werden, sofern nicht in den Ansprüchen ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.
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In Bezug auf 1 weist ein Kraftfahrzeug 10 eine gestanzte vordere Strukturrahmenanordnung 12 auf, die sich vor der Trennwand (nicht dargestellt) in dem Kraftfahrzeug 10, beispielsweise in einem Motorraum 14 erstreckt. Typischerweise ist eine solche gestanzte vordere Rahmenanordnung 12 auf beiden Seiten des Kraftfahrzeugs 10 befestigt, um mehrere Funktionen zu erfüllen, einschließlich des Energiemanagements im Falle von Frontal- oder Seitenaufprallereignissen, Lagerung für Motor und Getriebeanordnung und damit in Zusammenhang stehende Motorkomponenten, Lagerung für Aufhängungskomponenten und eine Befestigungsstelle für eine Vorderkotflügelanordnung 16. Die gestanzte vordere Strukturrahmenanordnung 12 ist typischerweise aus kaltgewalztem Stahl hergestellt, der in eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittskonfiguration gestanzt, geschweißt und geformt wird, die wiederum an gegebenenfalls vorhandenen Biegungen in recht komplizierte Strukturen mit relativ kleinen Biegeradien R geformt werden kann. Zum Beispiel weist die gestanzte vordere Rahmenanordnung, die in 1 dargestellt ist, ein rückseitiges Ende 18, ein unteres Element 20 und ein oberes Element 22 auf. Das untere Element 20 kann in einem rechten Winkel R ausgebildet sein, sodass es sich innenliegend erstreckt, um eine Motorlagerung und eine Befestigungsplattform 24 zu schaffen, wie in 1 dargestellt. Im Gegensatz dazu kann das obere Element 22 derart ausgebildet sein, dass es sich im Wesentlichen längs und im Wesentlichen parallel zu einem Karosserieblech, insbesondere dem vorderen Kotflügelanordnung 16 erstreckt und dann in einem rechten Winkel gebogen ist, so dass es sich innenliegend erstreckt.
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Die vordere Kotflügelanordnung 16 weist typischerweise ein rückseitiges Ende 26 und ein vorderes distales Ende oder Nase 28 auf. Die obere Seitenkante 30 der vorderen Kotflügelanordnung 16 ist typischerweise mit einem gestanzten Flansch 32 bereitgestellt, in dem Befestigungslöcher 34 ausgebildet sind und über dem sich die Haube 35 in der geschlossenen Position befindet. Die Nase 28 des Kotflügels ist auch nahe dem vorderen Kühlergrill und der Vorderlichtanordnung (nicht dargestellt) angeordnet. Daher ist eine genaue und einheitliche Positionierung des Kotflügelflansches 32 und der Kotflügelnase 28 in Bezug auf die Haube 35, den vorderen Kühlergrill und die Vorderlichtanordnung für die Ästhetik des Kraftfahrzeugs wichtig.
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Die genaue und einheitliche Positionierung des Kotflügelflansches 32 und der Kotflügelnase 28 in Bezug auf die Haube 35, den vorderen Kühlergrill und die Vorderlichtanordnung kann ohne Weiteres durch Befestigen des Flansches 32 der Kotflügelanordnung 16 direkt an dem oberen Element 22 über das Befestigungselement 36 erzielt werden, wie in 1 zu sehen ist. Ferner kann ein vorderer Haubenpuffer 38 nahe der Nase 28 der Kotflügelanordnung 16 befestigt sein, um die Haube 35 zu stützen, während diese geschlossen ist, und ein übermäßiges Zuschlagen der Haube beim Schließen der Haube 35 aus der offenen Position zu verringern.
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Der hydrogeformte vordere Strukturrahmen 40 gemäß der vorliegenden Offenbarung ist in 2 dargestellt und weist eine im Wesentlichen ringelförmige röhrenförmige Konfiguration mit einer Anzahl integrierter Seiten 42a–g zur Verstärkung auf, wie in 2 bis 3 und 5 dargestellt, um ein im Allgemeinen sechseckiges Querschnittsprofil zu bilden. Der hydrogeformte vordere Strukturrahmen 40 weist ein vorderes distales Ende 44 auf, das mit einem innenliegenden hervorstehenden Abschnitt 46 bereitgestellt ist. Ein Flansch 48 kann auch bereitgestellt sein, an dem ein anderes Karosserieblech oder eine andere Motorkomponente wie ein Kühler und eine Kühlerlagerung befestigt sein kann. Wie dargestellt, kann zwar ein Mittelabschnitt 50 des Kotflügelflansches 32 an einer Mittellänge 52 des vorderen längs verlaufenden Abschnitts des vorderen Strukturrahmens 40 befestigt sein, aber das distale Ende 44, das sich am nächsten zu der Nase 28 der vorderen Kotflügelanordnung 16 befindet, ist immer noch relativ weit entfernt und ungestützt.
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Wie in 3 dargestellt, wird vorzugsweise ein einstückig extrudierter Winkel 54 aus einem Metallbolzen aus Aluminium oder Stahl durch Verfahren, die im Stand der Technik wohl bekannt sind, warmextrudiert und auf die gewünschte Dicke T geschnitten. Der Winkel 54 weist eine erste horizontal hervorstehende Klappe 56 auf, die durch eine Öffnung 58 und ein Befestigungselement 60 an der Seite 42b des vorderen Strukturrahmens 52 befestigt ist, wobei eine zweite horizontal hervorstehende Klappe 62 durch eine andere Öffnung 64 und ein anders Befestigungselement 66 an dem Kotflügelflansch 32 nahe der Nase 28 der Kotflügelanordnung 16 befestigt ist. Der Winkel 54 weist auch eine abhängende hervorstehende Klappe 68 auf, die sich senkrecht und benachbart zu der ersten horizontal hervorstehenden Klappe 56 erstreckt und durch die Öffnung 70 und das Befestigungselement 72 an einer Seite 42d des vorderen Strukturrahmens 40 befestigt ist. Vorzugsweise ist der Winkel 54 an dem Rahmen 40 an beiden Stellen durch Schweißmuttern 74, 76 verschraubt, die an dem vorderen Strukturrahmen 40 installiert sind, und an dem Kotflügelflansch über ein Gewindeelement 66 verschraubt. Allerdings kann der Winkel 54 auch an dem vorderen Strukturrahmen 40 verschweißt sein.
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Der Winkel 54 ist auch mit einem Haubenpuffer 78 bereitgestellt, der typischerweise aus einem elastischen Material gebildet ist. Eine Öffnung 80 in der zweiten horizontal hervorstehenden Klappe 62 ist bereitgestellt, durch die eine elastische Lasche 82 des Haubenpuffers 78 in der Öffnung 80 zur Befestigung des Haubenpuffers 78 an dem Winkel 54 aufgenommen ist. Daher ist der Haubenpuffer 78 im Wesentlichen auf einer oberen Oberfläche 84 des Winkels 54 angeordnet und ist zur Lagerung der Haube 35, während diese geschlossen ist, und zur Verringerung eines übermäßigen Zuschlagens der Haube beim Schließen der Haube 35 aus der offenen Position angeordnet.
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Der Winkel 54 kann auch mit einem geneigten Schenkel 86 bereitgestellt sein, der die zweite horizontal hervorstehende Klappe 62 und die abhängende Klappe 68 miteinander verbindet, um eine verbesserte strukturelle Lagerung bereitzustellen. In einer ersten Ausführungsform des Winkels 54 ist der geneigte Schenkel vollständig in den Winkel 54 integriert, wie in 3 und 5 dargestellt. In einer anderen Ausführungsform des Winkels 54, die in 4 und 6 dargestellt ist, bilden der geneigte Schenkel 86, die zweite horizontal hervorstehende Klappe 62 und die abhängende Klappe 68 einen Querhohlraum 88 in dem Winkel 54, um den Winkel 54 leichter zu machen. Der Querhohlraum 88 kann während des Extrusionsverfahrens gebildet werden oder kann separat maschinell bearbeitet werden, nachdem der Winkel 54 extrudiert und auf die gewünschte Dicke T geschnitten wurde.
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Es wird in Betracht gezogen, dass der vorliegend offenbarte Winkel nicht nur an einem hydrogeformten vorderen Strukturrahmen 40 verwendet werden kann, sondern an einem beliebigen Fahrzeug, das nach einer Struktur strebt, um eine Brücke zwischen einem vorhandenen Kraftfahrzeug-Strukturrahmenelement und einem äußeren Karosserieblech zu bilden. Wenngleich hierin beispielsweise das vordere Ende des Kraftfahrzeugs behandelt wird, kann der offenbarte Winkel 54 auch an der Rückseite eines Kraftfahrzeugs nahe der Kofferraumöffnung und der Kofferraumhaube verwendet werden.
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Man wird verstehen, dass Variationen und Modifikationen an der oben erwähnten Struktur vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und man wird verstehen, dass solche Konzepte durch die folgenden Ansprüche abgedeckt sein sollen, sofern diese Ansprüche durch ihre Sprache nicht ausdrücklich etwas anderes aussagen.
