DE102011089175A1

DE102011089175A1 - Fahrzeugkarosserie

Info

Publication number: DE102011089175A1
Application number: DE102011089175A
Authority: DE
Inventors: Ridha Baccouche; Saeed David Barbat; Saied Nusier
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2012-06-28
Also published as: CN202593637U; US8371642B2; RU116450U1; US20120161476A1

Abstract

Eine Fahrzeugkarosserie, die eine verbesserte Dachfestigkeit und verringertes Gewicht hat, wird bereitgestellt. Die Fahrzeugkarosserie umfasst eine erste Dachschiene, eine zweite Dachschiene, eine ersne. Ein Dachquerträger kann die erste Dachschiene und die zweite Dachschiene verbinden. Der Dachquerträger ist im Wesentlichen zu der ersten und der zweiten Dachschiene senkrecht. Eine B-Säule kann für die erste Dachschiene und die zweite Dachschiene bereitgestellt werden. Jede B-Säule definiert ein B-Säulen-Scharniergelenk und jede A-Säule definiert ein A-Säulen-Scharniergelenk zwischen dem Dachende und dem Windlaufende. Ein Windlauf kann auch bereitgestellt werden, der im Wesentlichen senkrecht zu der ersten und der zweiten Dachschiene angeordnet werden kann. Der Windlauf kann mit der ersten und der zweiten Dachschiene über die A-Säule, die der ersten Dachschiene entspricht, und über die A-Säule für die zweite Dachschiene gekoppelt werden.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Fahrzeugkarosserie mit einer erhöhten Festigkeit gegen ein Dacheindrücken.
Automobil- und Fahrzeughersteller sind heute im weltweiten Wettbewerb danach bestrebt, Kosten zu sparen und/oder zu verringern. Um diese Ziele zu verwirklichen, haben die Automobil- und Fahrzeughersteller verschiedene Lösungen erforscht. Unter diesen Lösungen findet man das Verringern der Masse und daher des Gewichts der Fahrzeuge. Wo möglich oder passend, können Lösungen auch folgende umfassen: Verringern der Anzahl neuer Herstellungstechniken, Ersetzen unterschiedlicher Werkstoffe, insbesondere durch leichtere, Neuentwurf von Teilen, um ihr Gewicht zu verringern, Verkleinern des Fahrzeugs in seinen einzelnen Bestandteilen und Anwenden von Konstruktionstechniken, die effizientere Strukturen und effizienteren Gebrauch von Werkstoffen ergeben. Eine dieser Konstruktionstechniken umfasst auch das Verbessern der Aerodynamik des Fahrzeugs und damit die Reduzierung des Fahrwiderstands. Verschiedene Verbesserungen wurden auch an Fahrzeugmotoren und an der Kraftübertragung vorgenommen, die darauf abzielen, Normen zur Kraftstoffeinsparung zu erfüllen.
Die meisten Teile der meisten Fahrzeuge werden aus Stahlwerkstoffen hergestellt. Stahl hat viele bewährte Vorteile, wie zum Beispiel niedrige Kosten, ausgezeichnete Verarbeitbarkeit, Recyclingfähigkeit und Fähigkeit der Energieaufnahme im Crashfall. Das Neukonzipieren von Stahlteilen und die Fähigkeit, Teile aus unterschiedlichen Typen, Stahlstärken und Stahlfestigkeiten herzustellen, haben geholfen, Automobile zu schaffen.
Die Karosserie eines Fahrzeugs (auch „Rohkarosserie” genannt) ist der Rohbau, an welchem anschließend verschiedene Untersysteme angebaut werden. Diese Untersysteme umfassen den Motor und den Antriebsstrang, Aufhängung und Räder, innere Bauteile und externe Karosseriebauteile, wie zum Beispiel Türen, Verglasung, Motorhaube und Kofferraumdeckel. Da die Rohkarosserie (BIW, Body In White) typisch etwa 20 bis 25% des Gesamtgewichts eines Fahrzeugs ausmacht, wurden Bemühungen angestellt, das Gewicht der Rohkarosserie zu verringern. Verringerungen des Gewichts oder der Gebrauch unterschiedlicher Strukturen und Werkstoffe müssen jedoch unter Einhaltung unterschiedlicher Struktur-, Steifigkeits- und Maßhaltigkeitsparameter erfolgen, um ein zufriedenstellendes Fahrzeug zu ergeben.
Insbesondere sind Fahrzeughersteller bestrebt, die Dacheindrückfestigkeit einer Fahrzeugkarosserie unter Verminderung des Gewichts zu verbessern. Während das Ersetzen von Werkstoffen das Gewicht des Fahrzeugs verringern kann, soll die Dacheindrückfestigkeit nicht in Frage gestellt werden.
Eine Fahrzeugskarosserie mit verbesserter Dachfestigkeit und verringertem Gewicht wird gemäß der/den hier enthaltenen Ausführungsform(en) bereitgestellt. Die Fahrzeugkarosserie umfasst eine erste Dachschiene, eine zweite Dachschiene, eine erste Schwellerschiene und eine zweite Schwellerschiene. Ein als geschlossenes Kastenprofil ausgebildeter Dachquerträger verbindet die erste Dachschiene und die zweite Dachschiene. Der Dachquerträger kann zur ersten und zweiten Dachschiene im Wesentlichen senkrecht sein. Eine B-Säule kann jeweils mit der ersten Dachschiene und der zweiten Dachschiene verbunden sein. Jede B-Säule definiert ein B-Säulen-Scharniergelenk und jede A-Säule definiert ein A-Säulen-Scharniergelenk. Ein Windlauf kann ebenfalls bereitgestellt werden und im Wesentlichen senkrecht zu der ersten und der zweiten Dachschiene angeordnet werden. Der Windlauf kann mit der ersten und der zweiten Dachschiene über die A-Säule, die der ersten Dachschiene entspricht, und der A-Säule für die zweite Dachschiene verbunden werden.
Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben:
1 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Fahrzeugkarosserie der vorliegenden Offenbarung.
2 veranschaulicht eine teilweise perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Stoßes zwischen der oberen B-Säule und der Dachschiene der Fahrzeugkarosserie der vorliegenden Offenbarung.
3 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der oberen B-Säule der Fahrzeugkarosserie der vorliegenden Offenbarung.
4 veranschaulicht eine teilweise perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Stoßes zwischen der oberen B-Säule und der unteren B-Säule der Fahrzeugkarosserie der vorliegenden Offenbarung.
5 veranschaulicht eine teilweise Seitenansicht einer Ausführungsform des Stoßes zwischen der oberen B-Säule und der Dachschiene der Fahrzeugkarosserie der vorliegenden Offenbarung.
6 veranschaulicht eine teilweise perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Stoßes zwischen der oberen B-Säule und der Kastendachschiene der Fahrzeugkarosserie der vorliegenden Offenbarung.
7 veranschaulicht eine teilweise Vorderansicht einer A-Säule einer Ausführungsform einer Fahrzeugskarosserie der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Fahrzeugskarosserie 10 für die Fahrgastzelle eines Fahrzeugs gezeigt. Die vorliegende Offenbarung umfasst eine Fahrzeugskarosserie 10, die ein verringertes Gewicht und eine erhöhte Dachfestigkeit durch Kontrollieren der Absorption von Energie, wenn Lasten an das Dach, das den Dachquerträger 12 und die erste und die zweite Dachschiene 14, 16 umfasst, angelegt werden.
Unter Bezugnahme auf die 1, 5 und 6 umfasst die vorliegende Offenbarung eine erste Dachschiene 14 und eine zweite Dachschiene 16 und mindestens einen Dachquerträger 12, der die erste Dachschiene 14 und die zweite Dachschiene 16 verbindet. Der Dachquerträger 12 kann ein gestanztes oder ein profilgewalztes Element sein, das an einem Schließelement 22, wie in 6 gezeigt, verbunden werden kann und dadurch ein geschlossene Profile bildet. Der geschlossene Dachquerträger 12 kann im Wesentlichen zu der ersten und der zweiten Dachschiene 14, 16 senkrecht sein.
Die Fahrzeugkarosserie 10 der vorliegenden Offenbarung kann ferner eine erste Schwellerschiene 18 und eine zweite Schwellerschiene 20 aufweisen, wobei die zweite Schwellerschiene 20 im Wesentlichen parallel zu der ersten Schwellerschiene 18 angeordnet werden kann. Eine erste B-Säule 24 für die erste Dachschiene 14 kann bereitgestellt werden, sowie eine zweite B-Säule 26, die der zweiten Dachschiene 16 entspricht. Sowohl die erste B-Säule 24 als auch die zweite B-Säule 26 umfassen ein oberes Ende 28 und ein unteres Ende 30. Sowohl die erste B-Säule 24 als auch die zweite B-Säule 26 definieren ein B-Säulen-Scharniergelenk 52 zwischen dem oberen Ende 28 und dem unteren Ende 30. Das B-Säulen-Scharniergelenk 52 kann ein Versagensauslöser in der Form einer Biegung in dem Blech sein, wie in dem nicht einschränkenden Beispiel in 3 und 4 gezeigt. Es ist auch klar, dass der Versagensauslöser im B-Säulen-Scharniergelenk 52 andere Formen annehmen kann, wie zum Beispiel eine Öffnung oder dergleichen.
Das obere Ende 28 jeder B-Säule kann mit der Dachschiene, die der B-Säule entspricht, verbunden sein, die entweder die erste Dachschiene 14 oder die zweite Dachschiene 16 ist. Das obere Ende 28 einer ersten B-Säule 24 kann daher mit der ersten Dachschiene 14, wie in 1 gezeigt, verbunden werden. Ebenso kann das obere Ende 28 der zweiten B-Säule 26 mit der zweiten Dachschiene 16, wie in 1 gezeigt, verbunden werden.
Unter Bezugnahme auf die 1, 3 und 4, können die erste B-Säule 24 und die zweite B-Säule 26 jeweils aus einem oberen Ende 28 und aus einem unteren Ende 30 gebildet sein. Unter Bezugnahme auf 1, 3 und 4 kann das untere Ende 30 der ersten B-Säule 24 fester Bestandteil der ersten Schwellerschiene 18 sein. Ebenso kann das untere Ende 30 der zweiten B-Säule 26 fester Bestandteil der zweiten Schwellerschiene 20 sein. Wie in 3 und 4 gezeigt, ist jedes der unteren Enden 30 funktional konfiguriert, um mit jedem der oberen Enden 28 sowohl der ersten B-Säule 24 als auch der zweiten B-Säule 26 ineinander zu greifen. Dementsprechend greift das untere Ende 30 der ersten B-Säule 24 in das obere Ende 28 ein, wie in dem nicht einschränkenden Beispiel, das in 3 und 4 veranschaulicht ist, gezeigt.
Wie in 1 gezeigt, umfassen sowohl die erste als auch die zweite B-Säule 24, 26 ein unteres Ende 30, das aus gestanztem Blech ausgebildet werden kann. Das untere Ende 30 kann auch anhand eines Profilwalzverfahrens oder dergleichen ausgebildet werden. Unter Bezugnahme auf das nicht einschränkende Beispiel, das in 3 und 4 gezeigt ist, können die erste und die zweite B-Säule 24, 26 jeweils aus dem unteren Ende 30 gebildet werden, das mit dem oberen Ende 28 überzogen oder ineinander gepasst wird. Das untere Ende 30 und das obere Ende 28 können auch aneinander anhand eines Schweißverfahrens oder dergleichen befestigt werden.
Unter Bezugnahme auf 1 und 7 können eine erste A-Säule 32 für die erste Dachschiene 14 und eine zweite A-Säule 34 für die zweite Dachschiene 16 bereitgestellt werden. Die erste A-Säule 32 und die zweite A-Säule 34 umfassen jeweils ein Dachende 36 und ein Windlaufende 38. Wie in 7 gezeigt, kann das Dachende 30 für jede A-Säule (die erste A-Säule 32 und die zweite A-Säule 34) an einer entsprechenden Dachschiene (der ersten Dachschiene 14 und der zweiten Dachschiene 16) befestigt werden. Entsprechend kann das Dachende 36 der ersten A-Säule 32 an der ersten Dachschiene 14 befestigt werden. Ferner kann das Dachende 36 der zweiten A-Säule 34 an der zweiten Dachschiene 16 befestigt werden. Die erste und die zweite A-Säule 32, 34 definieren jeweils ein A-Säulen-Scharniergelenk 50 zwischen dem Dachende 36 und dem Windlaufende 38. Das A-Säulen-Scharniergelenk 50, das jeweils in der ersten und in der zweiten A-Säule 32, 34 definiert ist, kann ein Quetschinitiator in der Form des nicht einschränkenden Beispiels einer Biegung in der ersten A-Säulenstruktur, wie in 7 gezeigt, sein. Weitere nicht einschränkende Beispiele des A-Säulen-Scharniergelenks 50 können Öffnungen oder Vertiefungen oder dergleichen, die in der A-Säulenstruktur ausgebildet werden, sein.
Wie in 1 gezeigt, ist auch ein Windlauf 40 bereitgestellt, wobei der Windlauf 40 ein erstes Ende 42 und ein zweites Ende 44 aufweist. Der Windlauf 40 kann quer zu dem Fahrzeug angeordnet werden und kann im Wesentlichen zu der ersten Dachschiene 14 und der zweiten Dachschiene 16 senkrecht sein. Wie gezeigt, ist der Windlauf 40 mit der ersten A-Säule 32 am ersten Ende 42 des Windlaufs 40 verbunden. Ferner ist der Windlauf 40 mit der zweiten A-Säule 34 am zweiten Ende 44 des Windlaufs 40 verbunden.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 6 umfasst der Dachquerträger 12 ein erstes Dachquerträgerende 46 und ein zweites Dachquerträgerende 48. Das erste Dachquerträgerende 46 des Dachquerträgers 12 kann mit der ersten B-Säule 24 über die erste Dachschiene 14 gekoppelt werden. Das zweite Dachquerträgerende 48 des Dachquerträgers 12 kann mit der zweiten B-Säule 26 über die zweite Dachschiene 16, wie in 1 gezeigt, gekoppelt werden. In dem nicht einschränkenden Beispiel von 1 kann der Dachquerträger 12 ein Schließelement und ein profilgewalztes Element, das an dem Schließelement über mechanische Befestigungen, Punktschweißen oder dergleichen befestigt ist, haben. Es ist klar, dass bei einem weiteren nicht einschränkenden Beispiel der Dachquerträger 12 auch ein einzelnes Element sein kann, das anhand eines Profilwalzverfahrens, Hydroforming-Verfahrens, Extrusionsverfahrens oder dergleichen hergestellt werden kann.
Die erste Dachschiene 14 und die zweite Dachschiene 16 können jeweils aus einem einzigen Bauteil gebildet werden. Alternativ können die erste Dachschiene 14 und die zweite Dachschiene 16 aus mehreren Bauteilen ausgebildet werden. Die 1, 5 und 6 veranschaulichen ein nicht einschränkendes Beispiel, bei dem die erste Dachschiene 14 und die zweite Dachschiene 16 jeweils aus einer äußeren Dachschiene 62 und einer inneren Dachschiene 60 ausgebildet sind. Die erste Dachschiene 14 und die zweite Dachschiene 16 können daher jeweils aus einer äußeren Dachschiene 62 und einer inneren Dachschiene 60 ausgebildet sein. Wie gezeigt, kann die innere Dachschiene 60 an einer äußeren Dachschiene 62 befestigt werden. Es ist auch klar, dass die zweite Dachschiene 16 aus einer inneren Dachschiene 60, die an einer äußeren Dachschiene 62 befestigt ist, ausgebildet werden kann.
Unter Bezugnahme auf 6, ist eine teilweise Ansicht eines nicht einschränkenden Beispiels einer Ausführungsform des Dachquerträgers 12 gezeigt. Der Dachquerträger 12 kann aus einem gestanzten unteren Element 21 und einem Schließelement 22 hergestellt werden. Der Dachquerträger 12 kann an der ersten Dachschiene 14 oder an der zweiten Dachschiene 16 durch Schweißen oder mechanische Befestigungen 58 oder dergleichen befestigt werden. Wie in dem nicht einschränkenden Beispiel von 6 gezeigt, kann die erste B-Säule 24 die erste Dachschiene 14 erreichen, wo der Dachquerträger 12 die erste Dachschiene 14 erreicht.
Es ist für den Fachmann klar, dass, obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf eine oder mehrere bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, die Erfindung nicht auf diese offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, und dass verschiedene alternative Ausführungsformen oder Änderungen an den offenbarten Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne den Geltungsbereich der Erfindung zu verlassen.

Claims

Fahrzeugkarosserie, Folgendes aufweisend: eine erste Dachschiene und eine zweite Dachschiene; einen Dachquerträger, der die erste Dachschiene und die zweite Dachschiene verbindet, wobei der Dachquerträger im Wesentlichen zur ersten und der zweiten Dachschiene senkrecht ist; eine erste Schwellerschiene und eine zweite Schwellerschiene, die im Wesentlichen parallel zu der ersten Schwellerschiene angeordnet ist; eine erste B-Säule, die an der ersten Dachschiene befestigt ist, und eine zweite B-Säule, die an der zweiten Dachschiene befestigt ist, wobei die erste und die zweite B-Säule jeweils ein B-Säulen-Scharniergelenk definieren und jeweils ein oberes Ende und ein unteres Ende haben, wobei das obere Ende der ersten B-Säule an der ersten Dachschiene befestigt ist, und das obere Ende der zweiten B-Säule an der zweiten Dachschiene befestigt ist, wobei das untere Ende der ersten B-Säule an der ersten Schwellerschiene und das untere Ende der zweiten B-Säule an der zweiten Schwellerschiene befestigt ist; eine erste A-Säule, die an der ersten Dachschiene befestigt ist, und eine zweite A-Säule, die an der zweiten Dachschiene befestigt ist, wobei die erste und die zweite A-Säule jeweils ein Dachende und ein Windlaufende haben und jeweils ein A-Säulen-Scharniergelenk zwischen dem Dachende und dem Windlaufende definieren; und einen Windlauf, der die A-Säule der ersten Dachschiene mit der A-Säule der zweiten Dachschiene verbindet.
Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 1, wobei die B-Säule ein inneres Element und ein äußeres Element umfasst.
Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 2, wobei das innere Element und das äußere Element beide das B-Säulenscharnier definieren.
Fahrzeugkarosserie nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das B-Säulen-Scharniergelenk ein Versagensauslöser ist.
Fahrzeugkarosserie nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei des A-Säulen-Scharniergelenk ein Versagensauslöser ist.
Fahrzeugkarosserie nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Dachquerträger ein erstes Dachquerträgerende und ein zweites Dachquerträgerende umfasst, und das erste Dachquerträgerende des Dachquerträgers mit der ersten B-Säule über die erste Dachschiene und das zweite Dachquerträgerende des Dachquerträgers mit der zweiten B-Säule über die zweite Dachschiene gekoppelt ist.
Fahrzeugkarosserie nach der A-Säule, die an der ersten Dachschiene befestigt ist, befestigt ist.
Fahrzeugkarosserie nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das zweite Ende des Windlaufs an der A-Säule, die an der zweiten Dachschiene befestigt ist, befestigt ist.
Fahrzeugkarosserie nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Dachquerträger ferner ein Schließelement und ein profilgewalztes Element, das mit dem Schließelement verbunden ist, umfasst.
Fahrzeugkarosserie nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Dachschiene aus einer inneren Dachschiene, die an einer äußeren Dachschiene befestigt ist, ausgebildet sein kann.
Fahrzeugkarosserie nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zweite Dachschiene aus einer inneren Dachschiene, die an einer äußeren Dachschiene befestigt ist, ausgebildet sein kann.