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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeug-Karosserierahmen.
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Ein
Kraftfahrzeug-Karosserierahmen eines Hohlrahmentyps, welcher geschweißte, hohle
Bauteile umfasst, ist üblicherweise
derart ausgebildet, dass sich vordere Seitenrahmen an den jeweiligen Innenseiten
der Vorderräder
erstrecken, Außenlängsträger sich
an den jeweiligen Seiten eines Fahrgastraumbodens erstrecken, und
die hinteren Enden der vorderen Seitenrahmen und die vorderen Enden der
Außenlängsträger alle
mit einem unteren Armaturenbrett-Querbauteil verbunden sind. Bei
einer derartigen Anordnung sind die Kopplungsorte, an welchen die
vorderen Seitenrahmen und die Außenlängsträger mit dem unteren Armaturenbrett-Querbauteil
verbunden sind, jeweils in zueinander versetzten Positionen in der
Breitenrichtung des Kraftfahrzeugs angeordnet. Demzufolge sind,
wenn das Fahrzeug einen Frontalzusammenstoß erfährt, Einwirkungspositionen,
an denen die von den vorderen Seitenrahmen einwirkende Belastung
des Zusammenstoßes
und die von den Außenlängsträgern einwirkende
Gegenbelastung auf das untere Armaturenbrett-Querbauteil einwirken,
bezüglich
einander verschoben.
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Demgemäß neigen
die Kopplungsbereiche, in denen die vorderen Seitenrahmen und das
untere Armaturenbrett-Querbauteil miteinander verbunden sind, dazu,
sich leicht in Richtung auf das Innere des Fahrgastraums zu verbiegen.
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Die
JP 4081372 A (auf
welcher der Oberbegriff von Anspruch 1 basiert) umfasst eine Leichtbau-Autokarosseriestruktur,
welche eine hohe Struktursteifigkeit aufweist.
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Es
ist unerwünscht,
dass irgendeine Verformung der Kraftfahrzeugkarosserie in den Fahrgastraum
eindringt, und die Steifigkeit des Fahrgastraumbodens wurde daher
erhöht,
indem die Querschnittsflächen
des unteren Armaturenbrett-Querbauteils und der Außenlängsträger vergrößert wurden.
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Wenn
allerdings diese Teile vergrößert werden,
wird der Komfort im Fahrgastraum und die Bequemlichkeit des Ein-
und Aussteigens verringert.
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Ferner
tritt ein weiteres Problem im Falle eines Seitenaufpralls auf. Um
einen Fahrgast vor einem Seitenaufprall zu schützen, muss verhindert werden,
dass ein Mittelpfeiler in den Fahrgastraum eindringt. Demzufolge
sollte die Biegesteifigkeit der Kopplung zwischen dem Mittelpfeiler
und einem Außenlängsträger erhöht werden.
Daher wird normalerweise dem Außenlängsträger eine
relativ größere Querschnittsfläche gegeben,
was wiederum zu einer verringerten Bequemlichkeit des Ein- und Aussteigens
führen
kann.
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Ein
Kraftfahrzeug-Karosserierahmen gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst einen Kraftfahrzeug-Karosserierahmen, welcher umfasst:
einen
vorderen Seitenrahmen;
ein hinteres Querbauteil; und
einen
Balken, welcher durch Extrusionsformen aus einem Leichtmetallmaterial
gebildet ist und ein hinteres Ende des vorderen Seitenrahmens an
ein seitliches Ende des hinteren Querbauteils koppelt,
dadurch
gekennzeichnet, dass der Balken hohl ist und der Karosserierahmen
ferner einen Ausleger umfasst, der durch Spritzgießen gebildet
ist, wobei ein hinteres Ende des hohlen Balkens und das seitliche
Ende des hinteren Querbauteils mit dem Ausleger verbunden sind.
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Demzufolge
wird eine als eine Folge eines Frontalzusammenstoßes auf
den vorderen Seitenrahmen einwirkende Belastung durch den hohlen Balken,
welcher sich in Längsrichtung
des Fahrgastraums erstreckt, aufgenommen, so dass das oben erwähnte Eindringen
des unteren Armaturenbrett-Querbauteils in den Fahrgastraum vermieden wird.
Eine gewünschte
Steifigkeit kann erhalten werden, ohne die Dicke des Fahrgastraumbodens
zu erhöhen,
indem der hohle Balken als ein Viereck gebildet wird, welches eine
Querschnittsform aufweist, deren Breite kleiner ist als deren Höhe, und
indem die einander zugewandten Innenflächen von oberen und unteren
Wänden
des hohlen Balkens mit einer Rippe verbunden werden. Ferner kann
die Steifigkeit der Verbindung zwischen dem hohlen Balken und dem hinteren
Querbauteil weiter erhöht
werden, indem das hintere Ende des hohlen Balkens und das seitliche
Ende des hinteren Querbauteils mit einem Ausleger verbunden werden.
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Ein
Kraftfahrzeug-Karosserierahmen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfasst ferner einen Außenlängsträger, eine Blechschienenhalterung,
welche durch Spritzgießen
gebildet ist, und welche einen Mittelpfeiler-Kopplungsbereich des
Außenlängsträgers mit
dem hohlen Balken verbindet. Bei dieser Anordnung kann die Querschnittsfläche des
Außenlängsträgers verringert
werden, da eine auf den Mittelpfeiler einwirkende Belastung sowohl
vom Außenlängsträger als
auch vom hohlen Balken aufgefangen wird.
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Weiterhin
ist kein besonderes, hochsteifes Bauteil als ein Kopplungsbauteil
erforderlich, da der Außenlängsträger und
der hohle Balken miteinander durch die Blechschienenhalterung verbunden
sind.
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Zwei
Ausführungsformen
der Erfindung werden nun exemplarisch und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, wobei:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Kraftfahrzeug-Karosserierahmens gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines Teils des Rahmens ist, welcher die
Verbindung jedes Bauteils mit einem Ausleger zeigt;
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3 eine
Querschnittsansicht eines Bodenbalkens ist;
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4 eine
perspektivische Ansicht eines Auslegers ist;
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5 die
Verbindung eines hinteren Schlepparms mit dem Ausleger zeigt;
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6 eine
perspektivische Ansicht eines Kraftfahrzeug-Karosserierahmens gemäß einer zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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7 eine
Querschnittsansicht entlang Linie II-II in 6 ist; und
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8 eine
vergrößerte Querschnittsansicht der
Anordnung einer Blechschienenhalterung in der Ausführungsform
von 6 ist.
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Mit
Bezug auf 1 ist der Rahmen durch Aneinanderschweißen verschiedener
Bauteile gebildet, welche aus einer Aluminiumlegierung hergestellt sind,
und umfasst ein Paar vordere Seitenrahmen 2, ein Paar hintere
Seitenrahmen 4, ein Paar Außenlängsträger 5, einen Bodentunnel 6,
ein mittleres Querbauteil 7, ein Paar Bodenbalken 8 (welche
hohle Balken sind), Blechschienenhalterungen 9 und einen Ausleger 10.
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Die
vorderen Seitenrahmen 2 erstrecken sich nach vorne und
hintere Enden derselben sind mit einem unteren Armaturenbrett-Querbauteil 1 verbunden.
Die hinteren Seitenrahmen 4 erstrecken sich nach hinten,
und vordere Enden derselben sind mit einem hinteren Querbauteil 3 verbunden.
Die Außenlängsträger 5 erstrecken
sich in der Längsrichtung, so
dass sie die jeweiligen seitlichen Enden des unteren Armaturenbrett-Querbauteils 1 mit
den hinteren Querbauteilen 3 verbinden. Der Bodentunnel 6 erstreckt
sich in der Längsrichtung
und koppelt die Mittelabschnitte des unteren Armaturenbrett-Querbauteils 1 und
des hinteren Querbauteils 3. Das mittlere Querbauteil 7 koppelt
die Außenlängsträger 5 in
dem in Längsrichtung
mittleren Bereich eines Fahrgastraums. Jeder der Bodenbalken 8 koppelt
die Verbindung zwischen dem vorderen Seitenrahmen 2 und dem
unteren Armaturenbrett-Querbauteil 1 an das seitliche Ende
des hinteren Querbauteils 3. Die Bodenbalken 8 sind
so angeordnet, dass sich in der Richtung nach hinten der Abstand
zwischen ihnen allmählich
vergrößert. Die
Blechschienenhalterungen 9 sind hinter dem mittleren Querbauteil 7 angeordnet und
koppeln die Außenlängsträger 5 an
die jeweiligen hohlen Balken 8. Die Blechschienenhalterungen 9 stützen die
hinteren Enden von (nicht gezeigten) Blechschienen. Der Ausleger 10 ist
an jedem Kopplungsort zwischen dem hinteren Querbauteil 3,
dem hinteren Seitenrahmen 4, dem Außenlängsträger 5 und dem Bodenbalken 8 vorgesehen.
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Jedes
dieser Bauteile ist aus einem hohlen Material durch Extrusionsformen
gebildet, außer
dem unteren Armaturenbrett-Querbauteil 1, den Blechschienenhalterungen 9 und
den Auslegern 10, welche durch Spritzgießen gebildet
sind.
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Obwohl
in 1 nicht gezeigt, ist ein Boden, welcher durch
Druckformen eines Aluminiumlegierungsblechs gebildet ist, in einem
Fahrgastraum und einem Kofferraum vorgesehen.
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Das
hintere Querbauteil 3, welches mit dem hinteren Ende des
Bodentunnels 6 verbunden ist, ist durch Extrusionsformen
aus einer Aluminiumlegierung gebildet. Wie in 2 gezeigt,
umfasst die Querschnittsform des hinteren Querbauteils 3 einen ersten
Abschnitt 3a, einen zweiten Abschnitt 3b und einen
Dachvorsprung-ähnlichen
Abschnitt 3c. Der erste Abschnitt 3a ist durch
zwei vertikal aufeinander gestapelte, geschlossene Querschnittsabschnitte C1,
C2 gebildet. Der zweite Abschnitt 3b erstreckt sich nach
unten von der vorderen Wand des ersten Abschnitts 3a, wobei
dessen unterer Randabschnitt sich wie eine Schürze nach vorne erstreckt. Der Dachvorsprung-ähnliche
Abschnitt 3c erstreckt sich vom oberen Ende des ersten
Abschnitts 5a aus nach hinten.
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Beide
Endbereiche des hinteren Querbauteils 3 sind nach hinten
gebogen und ein Abschnitt oberhalb einer Zwischentrennwand 13 zwischen
den beiden geschlossenen Querschnittsabschnitten C1, C2 des ersten
Abschnitts 3a ist in jedem Endbereich des Querbauteils
abgeschnitten. Die Enden des unteren geschlossenen Querschnittsabschnitts
C2 und des zweiten Abschnitts 3b sind durch Kehlnähte an die
Innenseiten des Außenlängsträger 5 geschweißt. Daher
sind die Außenlängsträger 5 mittels
des hinteren Querbauteils 3 aneinander gekoppelt, dessen hohler,
geschlossener Querschnittsabschnitt C2 über dessen gesamte Länge in der
Breitenrichtung des Kraftfahrzeugs durchgehend ist.
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Wie
in 3 gezeigt ist die Querschnittsform des Bodenbalkens 8 ein
invertiertes Trapezoid, dessen Höhe
kleiner ist als dessen Breite und dessen Unterseite schmaler ist
als dessen Oberseite. Die einander zugewandten Innenflächen der
oberen und unteren Wände
sind durch eine vertikale Rippe 17 verbunden, wodurch eine
ausreichende Knickfestigkeit erreicht wird, ohne die Querschnittsfläche zu vergrößern.
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Der
Ausleger 10, welcher an jedem Kopplungsort zwischen dem
hinteren Querbauteil 3, dem hinteren Seitenrahmen 4,
dem Außenlängsträger 5 und
dem Bodenbalken 8 vorgesehen ist, ist durch Spritzgießen gebildet,
wie voranstehend erwähnt. Wie
in 4 gezeigt, umfasst der Ausleger die folgenden,
integral miteinander gebildeten Abschnitte: einen stufenförmigen hinteren
Querbauteil-Verbindungsabschnitt 18, einen hinteren Seitenrahmen-Verbindungsabschnitt 19,
einen Außenlängsträger-Verbindungsabschnitt 20,
einen Bodenbalken-Verbindungsabschnitt 21, und einen Seitenhubpunkt 23.
Ferner ist der Ausleger 10 mit Rippen R verstärkt.
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Der
hintere Querbauteil-Verbindungsabschnitt 18 weist eine
gestufte Form auf, so dass er mit der Rückseite und der Unterseite
des ersten Abschnitts 3a im Endbereich des hinteren Querbauteils 3 und
der Rückseite
des zweiten Abschnitts 3b desselben eingreift. Der hintere
Seitenrahmen-Verbindungsabschnitt 19 umfasst
Seitenwände 19a,
welche mit dreieckigen Rippen R verstärkt sind, um mit den Seiten
des vorderen Endbereichs des hinteren Seitenrahmens 4 verbunden
zu werden. Der Abschnitt 19 umfasst ferner eine Bodenwand 19b in
Form eines leichten Bogens, um mit dem Boden des vorderen Endbereichs
des hinteren Seitenrahmens 4 verbunden zu werden. Der Außenlängsträger-Verbindungsabschnitt 20 ist
mit der Innenseite des hinteren Endbereichs des Außenlängsträgers 5 verbunden. Der Bodenbalken-Verbindungsabschnitt 21 ist
mit der oberen Fläche
des hinteren Endbereichs des Bodenbalkens 8 verbunden.
Ein hinterer Schlepparm ist drehbar mit dem Armhalterungsabschnitt 22 verbunden.
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Wie
in 2 gezeigt, sind die Endbereiche der extrudierten
Bauteile, umfassend das hintere Querbauteil 3, den hinteren
Seitenrahmen 4, den Außenlängsträger 5 und
den Bodenbalken 8, an den Ausleger 10 geschweißt, und
wie in 5 gezeigt, ist der hintere Schlepparm 24 drehbar
mit dem Armhalterungsabschnitt 22 verbunden.
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Gemäß der obigen
Ausführungsform
koppelt ein hohler Balken 8, welcher durch Extrusionsformen aus
einem Leichtmetallmaterial gebildet ist, das hintere Ende jedes
vorderen Seitenrahmens 2 linear an das Ende des hinteren
Querbauteils 3. Es wird dadurch möglich, die Biegesteifigkeit
des Fahrgastraumfußbodens
zu erhöhen,
ohne die Querschnittsfläche
des Außenlängsträgers 5 zu
vergrößern. Dies erzielt
die Wirkung, dass eine Verformung der Kraftfahrzeugkarosserie, welche
durch eine Aufprall-Belastung verursacht ist, daran gehindert wird,
sich in den Fahrgastraum zu erstrecken, jedoch ohne eine Verringerung
des Komforts im Fahrgastraum zu bedingen und unter Beibehaltung
eines bequemen Ein- und Aussteigens. Ferner kann eine gewünschte Steifigkeit
erhalten werden, ohne die Dicke des Fahrgastraum-Fußbodens
zu erhöhen,
wenn die Querschnittsform des hohlen Balkens 8 wie in 3 gezeigt
ausgebildet ist. Zusätzlich
ist die Steifigkeit der Verbindung zwischen dem hohlen Balken 8 und
dem hinteren Querbauteil 3 erhöht, indem das hintere Ende
des hohlen Balkens und das Ende des hinteren Querbauteils mit dem
Ausleger 10 verbunden sind.
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6 bis 8 zeigen
eine zweite Ausführungsform
der Erfindung. Gleiche Teile wie bei der ersten Ausführungsform
werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und eine Erklärung derselben
wird ausgelassen.
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Bei
dieser Ausführungsform
weist die Blechschienenhalterung 9, wie in 7 und 8 gezeigt, eine
vertikale Fläche 11,
welche beispielsweise durch Schweißen mit der Innenseite des
Außenlängsträgers 5 im
Bereich des Mittelpfeiler-Verbindungsabschnitts des Außenlängsträgers und
des Bodenbalkens 8 verbunden ist, eine horizontale Fläche 12,
welche beispielsweise durch Schweißen mit der Oberfläche des
Fußbodens
F, welcher sich oberhalb des Bodenbalkens 8 erstreckt,
verbunden ist, und einen Eckverstärkungsabschnitt 25,
welcher die beiden voranstehend erwähnten Flächen verbindet, wobei alle
diese Komponentenelemente der Blechschienenhalterung durch Spritzgießen aus
einer Aluminiumlegierung integral gebildet sind.
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Der
Eckverstärkungsabschnitt 25 hat
die Form eines Kastens, dessen Innenseite durch eine Mehrzahl von
Rippen 14 überspannt
wird, um eine größere Steifigkeit
zu erreichen, und weist ebenfalls einen Anbringungsabschnitt 15 an
seiner schrägen Fläche auf.
Der Anbringungsabschnitt 15 wird zum Anbringen des hinteren
Endes der Blechschiene verwendet, und ist mit einem runden Vorsprung 26 versehen,
welcher ein Schraubenloch 16 zum Aufnehmen eines Bolzens
zum Befestigen der Blechschiene aufweist.
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Daher
sind zwei Bauteile, der Außenlängsträger 5 und
der Bodenbalken 8, welche sich in der Längsrichtung erstrecken, seitlich
mittels eines sehr steifen Bauteils, der Blechschienenhalterung 9,
nahe am Mittelpfeiler 27 miteinander verbunden, wobei der Außenlängsträger 5 und
der Bodenbalken 8 beide eine auf den Mittelpfeiler einwirkende
Belastung aufnehmen. Demzufolge kann die Biegesteifigkeit der Verbindung
zwischen dem Mittelpfeiler 27 und dem Außenlängsträger 5 erhöht werden,
ohne die Bequemlichkeit des Ein- und Aussteigens zu verringern, was
aus der Verwendung eines Außenlängsträgers mit
einer großen
Querschnittsfläche
resultieren würde,
und ohne ein besonderes hochsteifes Bauteil als eine Verstärkung zu
verwenden, was eine wesentliche Erhöhung der Produktionskosten
mit sich bringen könnte.
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Daher
kann gemäß der obigen
Ausführungsform
die Biegesteifigkeit der Verbindung zwischen dem Mittelpfeiler und
dem Außenlängsträger erhöht werden,
ohne eine wesentliche Erhöhung
der Größe des Außenlängsträgers, und
damit der Produktionskosten, zu bewirken, mit dem Ergebnis, dass
eine Verformung des Mittelpfeilers aufgrund eines Seitenaufpralls
eine verringerte Wirkung im Fahrgastraum aufweist.
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Es
ist daher offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung, zumindest
in ihren bevorzugten Ausführungsformen,
einen Kraftfahrzeug-Karosserierahmen bereitstellt, der so ausgelegt
ist, dass die Steifigkeit in der Längsrichtung des Fußbodens
erhöht
ist, ohne dass der Komfort im Fahrgastraum oder die Bequemlichkeit
des Ein- und Aussteigens verringert ist, und ebenfalls so, dass
die Biegesteifigkeit der Kopplung zwischen einem Mittelpfeiler und einem
Außenlängsträger erhöht ist,
ohne dass dies eine Vergrößerung des
Außenlängsträgers nach
sich zieht.