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TECHNISCHES GEBIET
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Die Offenbarung bezieht sich auf ein Verstärkungsglied einer Längsträgerbaugruppe einer Fahrzeug-Karosseriestruktur im Allgemeinen.
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HINTERGRUND
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Fahrzeuge beinhalten eine Form einer Karosseriestruktur, die oftmals ein Paar seitlich versetzte, sich von einer Zwischenwand nach vorn erstreckende Längsträger beinhaltet. Eine Stoßfängerstruktur, versehen mit einem Lastaufnahmebalken, kann an einem Vorderende der Längsträger befestigt sein. Im Fall einer versetzten frontalen Lasteinwirkung, wobei eine Last auf eine Ecke einer Fahrzeugfront einwirkt, kann die einwirkende Last auf den daneben liegenden Längsträger übertragen oder verteilt werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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In einem Aspekt der Offenbarung wird ein Fahrzeug vorgestellt. Das Fahrzeug beinhaltet eine Karosseriestruktur, die sich entlang einer Längsmittellinie erstreckt. Die Karosseriestruktur beinhaltet eine Trennwand und eine Längsträgerbaugruppe. Die Längsträgerbaugruppe erstreckt sich von der Trennwand nach vorn entlang der Längsmittellinie. Die Längsträgerbaugruppe definiert eine Trägerachse, die in seitlichem Abstand von der Längsmittellinie verläuft. Die Längsträgerbaugruppe beinhaltet einen Längsträger und ein Verstärkungsglied. Der Längsträger definiert einen Rand der entlang der längs zur Trägerachse verläuft. Der Längsträger definiert weiter einen Endabschnitt. Das Verstärkungsglied umgibt den Längsträger und ist am Endabschnitt desselben befestigt, so dass die Steifheit des Längsträgers an dem Endabschnitt verstärkt wird. Das Verstärkungsglied ist konfiguriert, Beanspruchungen am Rand zu begrenzen, die quer zur Trägerachse auftreten und von einer Belastung verursacht werden, die seitlich von der Längsmittellinie versetzt auf den Endabschnitt des Längsträgers einwirkt.
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In einem anderen Aspekt der Offenbarung wird eine Karosseriestruktur für ein Fahrzeug vorgestellt. Die Karosseriestruktur beinhaltet eine Trennwand, eine erste Längsträgerbaugruppe und eine zweite Längsträgerbaugruppe. Die erste und zweite Längsträgerbaugruppe erstrecken sich nach vorn von der Trennwand, entlang einer Längsmittellinie der Karosseriestruktur. Die erste Längsträgerbaugruppe und die zweite Längsträgerbaugruppe definieren zwei Trägerachsen, die auf gegenüberliegenden Seiten der Längsmittellinie verlaufen. Die erste und weite Längsträgerbaugruppe beinhalten jeweils einen Längsträger und ein Verstärkungsglied. Der Längsträger definiert einen Rand, längs zur jeweiligen Trägerachse verläuft. Der Längsträger definiert auch einen Endabschnitt. Das Verstärkungsglied umgibt den Längsträger und ist am Endabschnitt desselben befestigt, so dass die Steifheit des Längsträgers an dem Endabschnitt verstärkt wird. Das Verstärkungsglied von jeder der ersten Längsträgerbaugruppe und der zweiten Längsträgerbaugruppe ist konfiguriert, um Beanspruchungen an dem jeweiligen Rand zu begrenzen, die quer zu der entsprechenden Trägerachse auftreten und von einer Belastung verursacht werden, die seitlich von der Längsmittellinie versetzt auf den Endabschnitt des Längsträgers einwirkt.
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Dementsprechend sind die Verstärkungsglieder der Längsträgerbaugruppen der Karosseriestruktur konfiguriert, um eine Belastung aufzunehmen, die auf eine Ecke der Fahrzeugfront einwirkt. Um einer Längsbelastung zu widerstehen, die durch ein Objekt am vorderen Ende der Karosseriestruktur und seitlich versetzt von der Längsmittellinie der Karosseriestruktur einwirkt, sind die Längsträger so konfiguriert, dass sie ihre Querschnittsform für eine längere Zeit beibehalten, so dass die Länge der Zeit, in der die Längsbelastung entlang der Trägerachse übertragen wird, verlängert wird.
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Die oben genannten Funktionen und Vorteile sowie andere Funktionen und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bestmöglichen praktischen Umsetzung der dargestellten Erfindung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen hervor.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug und ein Objekt, das an einer vorderen Ecke einer Karosseriestruktur angeordnet ist.
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2 ist eine schematische fragmentarische Perspektivansicht einer Front der Karosseriestruktur des Fahrzeugs mit einem Paar von Längsträgern mit einem jeweils an den Längsträgern befestigten Verstärkungsglied.
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3 ist eine schematische perspektivische Explosionsansicht des Verstärkungsglieds im Verhältnis zu einem vorderen Ende eines der Längsträger, worauf das Verstärkungsglied ein Bügelpaar und eine Platte beinhaltet, die vom Längsträger getrennt dargestellt sind.
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4 ist eine schematische perspektivische teilweise explodierte Ansicht des Verstärkungsglieds, worauf das Bügelpaar befestigt an einem vorderen Ende des Längsträgers und die Platte getrennt von dem Bügelpaar dargestellt sind.
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5 ist eine schematische fragmentarische Perspektivansicht eines ersten Längsträgers mit dem am vorderen Ende befestigten Verstärkungsglied.
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6 ist eine schematische fragmentarische Perspektivansicht des ersten Längsträgers mit dem von einer zentralen longitudinalen Mittelachse versetzten Objekt, wobei das Objekt eine Belastung während eines frontalen versetzten Aufpralls überträgt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass Begriffe, wie „oben”, „unten”, „nach oben”, „unten”, „oben”, „unten” usw., beschreibend für die Figuren verwendet werden und keine Einschränkungen des Umfangs der Offenbarung, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert, darstellen. Weiterhin kann die Offenbarung hierin in Bezug auf die funktionalen bzw. logischen Blockkomponenten bzw. verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben sein. Es ist zu beachten, dass derartige Blockkomponenten aus einer beliebigen Anzahl von Hardware, Software- bzw. Firmware-Komponenten aufgebaut sein können, die konfiguriert sind, um die spezifizierten Funktionen auszuführen.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Nummern gleiche Bauteile in den mehreren Ansichten, 1 zeigt ein Fahrzeug 20, das in Relation zu einer Fahrbahnoberfläche 11 in 1 dargestellt ist. Das Fahrzeug 20 kann alle Formen, Größen und/oder Stile von Fahrzeugen 20 aufweisen, die eine Karosseriestruktur 22 beinhalten, wie, jedoch nicht beschränkt auf eine Limousine, ein Geländefahrzeug, einen Truck, einen Van usw.
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In 1 stützt die Karosseriestruktur 22 des Fahrzeugs 20 die verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs 20, darunter jedoch nicht ausschließlich ein Antriebssystem 24 (Antriebsstrang), Räder, Achsen, Karosseriebleche usw. Die Karosseriestruktur 22 definiert vier Karosserieseiten. Zu den vier Karosserieseiten gehören eine Vorderseite oder Fahrzeugfront 14, eine Rückseite oder Fahrzeugheck 15, eine rechte Seite 16 und eine linke Seite 17, von denen alle durch Außenplatten oder -flächen gekennzeichnet sind. Das Fahrzeugheck 15 ist von der Fahrzeugfront 14 entlang einer Längsachse entfernt. Die Längsachse erstreckt sich entlang einer Längsmittellinie 26 der Karosseriestruktur 22. Wie dargestellt, kann die Fahrzeugfront 14 eine vordere Stoßfängerstruktur 18 beinhalten. Wie hierin definiert, kann die Stoßfängerstruktur 18 innere Strukturen beinhalten, die von der Außenverkleidung der Karosserieseiten 14, 15, 16, 17 bedeckt werden. Die Karosseriestruktur 22 ist in den Figuren schematisch als selbsttragende Karosserie 22 dargestellt, es ist jedoch zu beachten, dass die Karosseriestruktur 22 anders als in den Figuren dargestellt konfiguriert sein kann, wie beispielsweise eine herkömmliche Karosserie auf einer Rahmenstruktur. Die Karosseriestruktur 22 beinhaltet eine Trennwand 28. Eine erste Längsträgerbaugruppe 30 und eine zweite Längsträgerbaugruppe 32 erstrecken sich beide von der Trennwand 28 entlang der Längsmittellinie 26 nach vorn zu ihren jeweiligen vorderen Enden 56. Die erste Längsträgerbaugruppe 30 und die zweite Längsträgerbaugruppe 32 können alternativ als erster Motorträger und zweiter Motorträger beschrieben werden. Die erste Längsträgerbaugruppe 30 ist seitlich versetzt von der zweiten Längsträgerbaugruppe 32 auf gegenüberliegenden Seiten von der Längsmittellinie 26 angeordnet. Die erste Längsträgerbaugruppe 30 und die zweite Längsträgerbaugruppe 32 definieren jeweils eine Trägerachse 46, die in seitlichem Abstand voneinander und im Allgemeinen parallel zur Längsmittellinie 26 des Fahrzeug 20 verlaufen.
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Das Antriebsstrangsystem 24 wird von der Karosseriestruktur 22 getragen und ist an dieser befestigt. Das Antriebsstrangsystem 24 ist vor der Trennwand 28 und seitlich innen liegend von der ersten Längsträgerbaugruppe 30 und der zweiten Längsträgerbaugruppe 32 im Verhältnis zur Längsmittellinie 26 der Karosseriestruktur 22 angeordnet. Der hierin benutzte Ausdruck innen liegend bezieht sich auf eine Anordnung im Verhältnis zur Längsmittellinie 26 der Karosseriestruktur 22. Demzufolge ist eine innen liegende Einrichtung näher an der Längsmittellinie 26 der Karosseriestruktur angeordnet 22 als eine außenliegende Einrichtung. Das Antriebsstrangsystem 24 kann ohne Einschränkung einen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor, einen Getriebekörper, ein Achsgetriebe oder eine Kombination daraus enthalten. Die Komponenten des Antriebsstrangsystems 24, wie die erste Längsträgerbaugruppe 30 und/oder die zweite Längsträgerbaugruppe 32 (ohne Einschränkung), sind starr auf der Karosseriestruktur 22 montiert.
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Wie aus 2 ersichtlich, beinhalten die erste Längsträgerbaugruppe 30 und die zweite Längsträgerbaugruppe 32 jeweils einen ersten Längsträger 30A und einen zweiten Längsträger 30B. Der erste Längsträger 30A und der zweite Längsträger 32A bilden jeweils eine Rohrstruktur, die einen inneren Raum 34 definiert. Der erste Längsträger 30A und der zweite Längsträger 32A beinhalten jeweils einen ersten Trägerabschnitt 35 und einen zweiten Trägerabschnitt 37 die beide von der Trennwand 28 entlang der Längsmittellinie 26 nach vorn zum vorderen Ende 56 verlaufen. Der erste Trägerabschnitt 35 ist mit dem zweiten Trägerabschnitt 37 entlang mindestens einer sich längs erstreckenden Naht verbunden 39. Gemäß 3 und 4 ist der erste Trägerabschnitt 35 mit dem zweiten Trägerabschnitt 37 entlang zweier sich längs erstreckenden Nähte 39A, 39B verunden, die einander gegenüberliegend im inneren Bereich 34 angeordnet sind und im Allgemeinen parallel zueinander verlaufen. Insbesondere ist eine Längskante 51 des ersten Trägerabschnitts 35 mit einer Längskante 51 des zweiten Trägerabschnitts 37 verbunden, um die erste Naht 39A zu bilden, und die andere Längskante 51 des ersten Trägerabschnitts 35 ist mit der anderen Längskante 51 des zweiten Trägerabschnitts 37 verbunden, um die zweite Naht 39B zu bilden. Der erste Trägerabschnitt 37 und der zweite Trägerabschnitt 39 sind entlang der Nähte 39 zusammengefügt und bilden eine untere Wand 36, eine obere Wand 38, eine innen liegende Wand 40 und eine außenliegende Wand 42. Die untere Wand 36 und die obere Wand 38 sind einander gegenüberliegend und in einem vertikal Abstand zueinander angeordnet. Weiter laut den 3 und 4 ist eine der Nähte 39 längs der oberen Wand 38 angeordnet, wo der erste Trägerabschnitt 35 mit dem zweiten Trägerabschnitt 37 zusammengefügt ist, und die andere Naht 39 ist längs der unteren Wand 36 angeordnet, wo der erste Trägerabschnitt 35 mit dem zweiten Trägerabschnitt 37 zusammengefügt ist. Der erste Trägerabschnitt 35 und der zweite Trägerabschnitt 37 können so aneinander stoßen, dass ein Bund 41 jeweils rechtwinklig zur oberen Wand 38 und zur unteren Wand 36 angeordnet ist. Die Bünde 41 verlaufen weg voneinander in entgegengesetzten Richtungen. Die Nähte 39 werden längs der entsprechenden Bünde 41 gebildet.
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Der erste Trägerabschnitt 35 erstreckt sich seitlich innen liegend vom zweiten Trägerabschnitt 37 im Verhältnis zur Längsmittellinie 26. Der erste Trägerabschnitt 35 beinhaltet die innen liegende Wand 40 und der zweite Trägerabschnitt 37 beinhaltet die außenliegende Wand 42. Die innen liegende Wand 40 und die außenliegende Wand 42 sind zueinander gegenüberliegend und in seitlichem Abstand voneinander angeordnet, so dass die innen liegende Wand 40 seitlich innen liegend zur außenliegenden Wand 42 verläuft.
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Die untere Wand 36, die obere Wand 38, die innen liegende Wand 40 und die außenliegende Wand 42 des ersten Längsträgers 30A und des zweiten Längsträgers 32A bilden zusammen die Rohrstruktur des ersten Längsträgers 30A und des zweiten Längsträgers 32A. Die Längsträger 30A, 32A werden normalerweise aus Stahl gefertigt, und der erste Trägerabschnitt 35 und der zweite Trägerabschnitt 37 werden mittels Schweißtechnik zusammengefügt, um die Nähte 39 als Schweißnähte auszubilden. Der erste Trägerabschnitt 35 und der zweite Trägerabschnitt 37 sind längs der Nähte 39 zusammengefügt und bilden einen Kastenquerschnitt. Es ist zu beachten, dass der Werkstoff der Längsträger 30A, 32A nicht auf Stahl eingeschränkt ist, sondern es können alle anderen geeigneten Werkstoffe zur Ausbildung der Rohrstruktur zum Einsatz kommen. Außerdem können der erste Trägerabschnitt 35 und der zweite Trägerabschnitt 37 außer mit Schweißtechnik auch mit allen anderen geeigneten Methoden zu dem Kastenquerschnitt zusammengefügt werden, und/oder geeignete Befestigungsmittel zur Anwendung kommen können.
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In 2 sind der erste Längsträger 30A und der zweite Längsträger 32A mit einem daran befestigten Verstärkungsglied 48 versehen. In den 3–6 ist nur der erste Längsträger 30A mit dem daran befestigten Verstärkungsglied 48 dargestellt. Da die 3–6 nur den ersten Längsträger 30A zeigen, wird darauf hingewiesen, dass der zweite Längsträger 32A die gleiche Bauweise wie der erste Längsträger 30A aufweist und im Wesentlichen ein Spiegelbild des ersten Längsträgers 30A darstellt. Demzufolge ist der zweite Längsträger 32A nicht im Detail dargestellt. Die schriftlichen Beschreibungen des ersten Längsträgers 30A und die Ausführung des ersten Längsträgers 30A, wie in 3–6 dargestellt, gelten auch für den zweiten Längsträger 32A. Die Verstärkungsglieder 48 der Längsträger 30A, 32A bilden eine zur Längsmittellinie 26 quergerichtete Verstärkung für die jeweiligen Nähte 39 der Längsträger 30A, 32A während eines frontalen versetzten Belastungsereignisses, das weiter unten im Detail beschrieben wird.
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Weiterhin ist in den 3 und 4 ein vorderer Abschnitt 50 des Längsträgers 30A gezeigt. Das Verstärkungsglied 48 beinhaltet einen Bund 58 und eine Platte 60. Wie in 4, ist der Bund 58 außen an einem Endstück 49 des ersten Längsträgers 30A befestigt. Der Bund 58 umgibt das Endstück 49 des ersten Längsträgers 30A. Gemäß Darstellung in 5 ist die Platte 60 am Bund 58 so befestigt, dass das Verstärkungsglied 48 am Endabschnitt 49 des Längsträgers 30A befestigt ist. Der Bund 58 und die Platte 60 können jeweils an dem Längsträger 30A und dem Bund 58 durch Schweißnähte, Befestigungsmittel und dergleichen befestigt sein.
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Gemäß Darstellung in den 3 und 4 beinhaltet der Bund 58 einen ersten Bügel 58A und einen zweiten Bügel 58B. Der erste Bügel 58A ist dem zweiten Bügel 58B gegenüberligend angeordnet, so dass der erste Bügel 58A und der zweite Bügel 58B zusammenwirken, um das Endstück 49 des ersten Trägerabschnitts 35 und des zweiten Trägerabschnitts 37 zu umgeben. Der erste Bügel 58A und der zweite Bügel 58B können allgemein U-förmig sein, um sich an die äußere Form der Längsträger 30A anzupassen. Der erste Bügel 58A und der zweite Bügel 58B beinhalten jeweils eine Basis 62A, 62B, einen ersten Schenkel 64A, 64B und einen zweiten Schenkel 66A, 66B. Der erste Schenkel 64A, 64B und der zweite Schenkel 66A, 66B erstrecken sich von der Basis 62A, 62B im Abstand und allgemein parallel zueinander. Ein Abschnitt des ersten Schenkels 64A und des zweiten Schenkels 66A des ersten Bügels 58A überlappen sich jeweils mit einem Abschnitt des ersten Schenkels 64B und des zweiten Schenkels 66B dese zweiten Bügels 58B, um den Endabschnitt 49 des ersten Längsträgers 30A zu umschließen (d. h. den ersten Trägerabschnitt 35 und den zweiten Trägerabschnitt 37).
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Eine Lippe 68 erstreckt sich von der Basis 62A, 62B, dem ersten Schenkel 64A, 64B und dem zweiten Schenkel 66A, 66B des ersten Bügels 58A und des zweiten Bügels 58B, zur Längsmittellinie 26 querliegend. Jede Lippe 68 ist im Allgemeinen rechtwinklig zu der jeweiligen Basis 62A, 62B, dem ersten Schenkel 64A, 64B und dem zweiten Schenkel 66A, 66B angeordnet. Die Platte 60 ist an den Lippen 68 jedes Bügels 58A, 58B so befestigt, dass die Platte 60 vertikal im Verhältnis zur Bodenfläche 11 und quer im Verhältnis zur Längsmittellinie 26 gerichtet ist, wie vom Verstärkungsglied 48 in 5 gezeigt.
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Gemäß der Darstellung in 2 umschließen der erste und zweite Bügel 58A, 58B das Endstück 49 des jeweiligen Längsträgers 30A, 32A und sind an diesem befestigt, um den Bund 58 zu bilden, und sind mit der Platte 60 an den Lippen 68 des ersten und zweiten Bügels 58A, 58B befestigt, um des Verstärkungsglied 48 zu bilden. Die Befestigung der Platte 60 am Bund 58 hält den ersten und zweiten Bügel 58A, 58B radial zusammen, da der erste und zweite Bügel 58A, 58B den Umfang des vorderen Endes des jeweiligen Längsträgers 30A, 32A radial umschließen. Auf diese Weise verhindern oder verzögern die Verstärkungsglieder 48 die radiale Trennung des ersten und zweiten Trägerabschnitts 35, 37 voneinander entlang der jeweiligen Nähte 39 in Reaktion auf die Belastung 52 die entlang der Trägerachse 46 des Längsträgers 30A einwirkt, wie in den 5 und 6 dargestellt. Auf diese Weise bleibt der Längsträger 30A zur Aufnahme der Belastung 52 während des frontalen versetzten Belastungsereignisses in einer allgemein zur Längsmittellinie 26 parallelen Richtung.
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Gemäß den 5 und 6 wirkt bei einem frontalen versetzten Belastungsereignis, bei dem ein Objekt 54 auf eine vordere Ecke des Fahrzeugs 20 trifft, eine versetzte Last 52 auf die vordere Ecke des Fahrzeugs 20 ein. Die Belastung 52 wird auf den Längsträger 30A entlang der Trägerachse 46 übertragen. Wie aus 5 ersichtlich, ist das Verstärkungsglied 48 konfiguriert, um den Längsträger 30A am Endstück 49 radial im Verhältnis zur Trägerachse 46 zusammenzuhalten, um die Zeit zu verlängern, in der eine aus dem Ereigins resultierende Belastung 55A entlang der Trägerachse 46 des Längsträgers 30A übertragen wird, durch die Begrenzung der Sekundärbelastung 55B an den Nähten 39A, 39B die quer zur Trägerachse 46 auftritt. Die Sekundärbelastung 55B ist an den Nähten 39A, 39B durch das radiale Zusammenhalten der Längsträger 30A am Endstück 49 so begrenzt, dass die Sekundärbelastung 55B (d.h, Belastungskräfte) entlang der Nähte 39A, 39B begrenzt und die Lastkapazität des Längsträgers 30A entlang der Trägerachse 46 maximiert wird. Da die 5 und 6 nur den ersten Längsträger 30A zeigen, wird darauf hingewiesen, dass der zweite Längsträger 32A, einschließlich des entsprechenden Verstärkungsglieds 48, auf der gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugs 20 in ähnlicher Weise funktioniert.
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Außerdem zeigen die 1 und 2, dass das Verstärkungsglied 48 nicht nur zur Maximierung der Lastkapazität der Längsträger 30A, 32A entlang der Trägerachse 46 konfiguriert ist, sondern dass das Verstärkungsglied 48 auch eine Befestigungsmöglichkeit für die frontale Stoßfängerstruktur 18 bietet. Wie die 2–6 zeigen, kann die Platte 60 mehrere Bohrungen 70 aufweisen, konfiguriert zur Aufnahme von Befestigungsmitteln (nicht dargestellt) für die Befestigung der frontalen Stoßfängerstruktur 18. Daher wird bei einem frontalen versetzten Belastungsereignis bei dem die Stoßfängerstruktur 18 einer vorderen Ecke des Fahrzeugs 20 mit dem Objekt 54 in Kontakt tritt, die versetzt einwirkende Last 52 zuerst von der Stoßfängerstruktur 18 an der vorderen Ecke des Fahrzeugs 20 aufgenommen, die die Belastung 52 durch die Anordnung der frontalen Stoßfängerstruktur 18 vor den Trägern 30A, 32A zu den entsprechenden Trägern 30A, 32A weitergeleitet.
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Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Offenbarung, doch der Umfang der Offenbarung ist einzig und allein durch die Ansprüche definiert. Während ein paar der besten Arten und Weisen und weitere Ausführungsformen der beanspruchten Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Umsetzung der Offenbarung in den angehängten Ansprüchen.
