DE102017121929A1

DE102017121929A1 - Exoskelett-Fahrzeugkarosseriestruktur

Info

Publication number: DE102017121929A1
Application number: DE102017121929.3A
Authority: DE
Inventors: Richard Daniel Pastrick; Steve William Gallagher
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-09-28
Filing date: 2017-09-21
Publication date: 2018-03-29
Also published as: CN107867337A; US10745055B2; MX2017012412A; US20180244313A1; US9988093B2; US20180086386A1

Abstract

Ein Fahrzeugkarosserie-Exoskelett umfasst eine Vielzahl von Knoten, die jeweils eine Aufnahme definieren. Eine Vielzahl von Röhren weist erste und zweite Endabschnitte auf, die kleiner als ein Hauptabschnitt sind und sich von diesem aus nach innen verjüngen. Jeder Endabschnitt wird in einer der Aufnahmen aufgenommen. Ein Klebstoff wird auf die Endabschnitte aufgetragen und füllt eine zwischen den Aufnahmen und den Endabschnitten definierte Lücke, um die Röhren und die Aufnahmen aneinanderzuhaften.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Fertigen einer Exoskelett-Karosseriestruktur für ein Fahrzeug.
STAND DER TECHNIK
Karosserien in Rahmenbauweise verfügen über eine Karosseriestruktur, die von einem Rahmen getragen wird. Der Rahmen kann ein Paar längsseitig verlaufende Träger oder einen aus einem Stück gefertigten Rahmen umfassen. Aufhängungskomponenten sind mit dem Rahmen verbunden, um den Rahmen über dem Boden zu halten. Der Unterboden der Karosseriestruktur ist an bestimmten Stellen an den Rahmen gebolzt. Karosseriehalterungen sind zwischen der Karosseriestruktur und dem Rahmen angeordnet, um Vibrationen zu absorbieren. Die Karosseriestruktur wird durch das Zusammenschweißen mehrerer Blechstanzteile gebildet, die zunächst als Unterbaugruppen montiert und später zusammenmontiert werden, um ein Karosseriegerippe zu bilden.
Das Formen von Karosseriestrukturen mit Mehrschichtstanzteilen ist ein komplexer und zeitaufwendiger Prozess. Die in diesem Prozess benutzten Stanzteile sind produktspezifisch und allgemein nicht für mehrere Produktlinien nutzbar. Die vorliegende Offenbarung beschreibt einen Prozess des Formens eines Karosseriegerippes, der Gewicht und Komplexität des Karosseriegerippes reduziert sowie Stanzen, gestanzte Teile, Arbeitsaufwand, Werkzeug-Footprint und Investitionsaufwand minimiert, wie im Folgenden näher beschrieben.
KURZDARSTELLUNG
Einer Ausführung gemäß umfasst ein Fahrzeugkarosserie-Exoskelett eine Vielzahl von Knoten, die jeweils eine Aufnahme definieren. Eine Vielzahl von Röhren weist erste und zweite Endabschnitte auf, die kleiner als ein Hauptabschnitt sind und sich von diesem aus verjüngen. Jeder Endabschnitt wird in einer der Aufnahmen aufgenommen. Ein Klebstoff wird auf die Endabschnitte aufgetragen und füllt eine zwischen den Aufnahmen und den Endabschnitten definierte Lücke, um die Röhren an die Aufnahmen haften.
In manchen Ausführungsformen sind die Röhren und Knoten durch ein einseitiges Befestigungselement miteinander verbunden. Das einseitige Befestigungselement kann eine Flow-Drill-Schraube oder eine Blindniete sein. Das einseitige Befestigungselement sichert das Verbindungsstück, bis der Klebstoff aushärtet. Die Knoten können Metallgussteile und die Röhren können Metallstrangpressen sein. Die Knoten und die Röhren können dieselbe Querschnittsform haben. In anderen Ausführungsformen können die Knoten Vorsprünge umfassen, die in den von den Röhren definierten Aufnahmen aufgenommen werden.
Einer anderen Ausführungsform gemäß umfasst eine Fahrzeugkarosserie eine Bodenplatte und linke und rechte Seitenschwellerinnenbleche, die mit entgegengesetzten Seiten der Bodenplatte verbunden sind. Linke und rechte Seitenschwelleraußenbleche umfassen eine Innenseite, die jeweils mit dem rechten und linken Seitenschwellerinnenblech verbunden ist. Linke und rechte Exoskelette umfassen jeweils röhrenförmige Elemente, die an Gussknoten montiert sind. Die Exoskelette sind jeweils an eine Außenseite der linken und rechten Seitenschwelleraußenbleche montiert.
In manchen Ausführungsformen kann jedes der röhrenförmigen Elemente ferner einen Hauptabschnitt und einen verjüngten Abschnitt umfassen. Die röhrenförmigen Elemente sind innerhalb der Knoten angeordnet, wobei der Hauptabschnitt an einer Innenwand des Knotens anliegt und der verjüngte Abschnitt von der Innenwand beabstandet ist, um eine Lücke zu definieren. Klebstoff wird in der Lücke angeordnet, um den Knoten und das röhrenförmige Element aneinanderzuhaften. Eine oder mehrere einseitige Befestigungselemente können sich durch jeden der verjüngten Abschnitte und die Gussknoten erstrecken, um das Verbindungsstück zu sichern, bis der Klebstoff ausgehörtet ist. Das einseitige Befestigungselement kann eine Flow-Drill-Schraube sein.
Die Fahrzeugkarosseriestruktur kann ferner eine Dach-Baugruppe mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden Rückgrat und einem lateralen Träger umfassen, der mit dem Rückgrat verbunden ist und sich quer zwischen den Exoskeletten erstreckt. Der laterale Träger kann einen ersten Endabschnitt aufweisen, der in einem der Gussknoten des ersten Exoskeletts angeordnet ist, sowie einen zweiten Endabschnitt, der in einem der Gussknoten des zweiten Exoskeletts angeordnet ist.
Die Fahrzeugkarosseriestruktur kann auch ein Windschutzscheiben-Kopfstück umfassen, das einen ersten Endabschnitt aufweist, der mit einem der Gussknoten des Exoskeletts verbunden ist, sowie einen zweiten Endabschnitt aufweist, der mit einem der Gussknoten des zweiten Exoskeletts verbunden ist. Kopfstück und Knoten können mit einem verjüngten Verbindungsstück miteinander verbunden sein.
Einer weiteren Ausführungsform gemäß wird ein Verfahren zur Fertigung einer Fahrzeugkarosserie präsentiert. Das Verfahren umfasst das Verbinden eines Seitenschwellerinnenblechs mit einer Längsseite einer Bodenplatten-Baugruppe. Das Verfahren umfasst ferner das Montieren eines Exoskeletts einschließlich Knoten, die jeweils eine Aufnahme definieren, und länglicher Elemente, die jeweils eine verjüngte Spitze aufweisen und in einer der Aufnahmen angeordnet sind sowie eine Lücke zwischen den Aufnahmen und den verjüngten Spitzen definieren, wobei Klebstoff in die Lücke gefüllt wird. Das Verfahren umfasst außerdem das Verbinden eines Seitenschwelleraußenblechs mit dem Exoskelett, um eine Exoskelett-Unterbaugruppe zu bilden, sowie das Verbinden des Seitenschwelleraußenblechs mit dem Seitenschwellerinnenblech, um die Exoskelett-Unterbaugruppe an der Bodenplatten-Baugruppe zu befestigen.
Das Verfahren kann ferner das Verbinden eines Karosserieaußenblechs mit dem Exoskelett umfassen, um eine Class-A-Oberfläche des Fahrzeugs zu bilden. Das Verfahren kann auch das Befestigen des Windschutzscheiben-Kopfstücks an einem der Knoten und das Befestigen eines rückwärtigen Kopfstücks an einem anderen der Knoten umfassen. In manchen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner das Verbinden eines Dachrückgrats mit mindestens einem lateralen Dachträger umfassen, um eine Rückgrat-Baugruppe zu bilden, das Verbinden des lateralen Dachträgers mit einem der Knoten, und das Verbinden des Rückgrats mit dem rückwärtigen Kopfstück oder dem Windschutzscheiben-Kopfstück.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Verfahren das Montieren eines Seitenschwellerinnenblechs an eine Bodenplatte und das Montieren einer Karosserieinnenseiten-Unterbaugruppe einschließlich eines Seitenschwelleraußenblechs. Das Verfahren umfasst ferner das Montieren eines Exoskeletts und das Verbinden der Karosserieinnenseiten-Unterbaugruppe mit dem Exoskelett, um eine längsverlaufende Seitenbaugruppe zu bilden. Das Verfahren umfasst außerdem das Verbinden des Seitenschwelleraußenblechs mit dem Seitenschwellerinnenblech, um die längsverlaufende Seitenbaugruppe mit der Bodenplatte zu verbinden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Seitenansicht eines linken Exoskeletts einer Fahrzeugkarosseriestruktur.
2 ist eine Querschnittsansicht eines Verbindungsstücks zwischen einem länglichen Element und einem Knoten des Exoskeletts.
3 ist eine Seitenansicht einer rechten inneren Karosserieseiten-Baugruppe.
4A ist eine Seitenansicht einer rechten längsverlaufenden Seitenbaugruppe.
4B ist eine teilweise Draufsicht im Querschnitt der rechten längsverlaufenden Seitenbaugruppe entlang Linie 4B-4B.
5 ist eine Ansichtsdarstellung eines teilweisen Karosseriegerippes.
6 ist eine Querschnittsansicht der Bodenplatten-Baugruppe, des Seitenschwellers und des Exoskeletts entlang Linie 6-6.
7 ist eine Querschnittsansicht der Bodenplatten-Baugruppe entlang Linie 6-6.
8 ist eine Rückansicht des zwischen den D-Säulen befestigten rückwärtigen Kopfstücks.
9 ist eine Draufsicht eines Abschnitts des Karosseriegerippes.
10 ist eine Ansichtsdarstellung des Karosseriegerippes mit am Fahrzeug montierten Türen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Wie vorgeschrieben werden hierin detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen nur Beispiele der Erfindung sind, die in verschiedenen und alternative Formen ausgeführt werden können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgerecht; manche Merkmale können übertrieben oder minimiert werden, um Details bestimmter Komponenten aufzuzeigen. Deshalb sollen hierin offenbarte, spezifische strukturelle und funktionale Details nicht als einschränkend ausgelegt werden, sondern vielmehr als repräsentative Grundlage, die Fachleuten den unterschiedlichen Einsatz vorliegenden Erfindung nahelegen soll.
Traditionelle Fahrzeugkarosseriestrukturen sind aus Blechstanzteilen geformt, die zusammengeschweißt werden, um die Struktur zu bilden. Dieses Verfahren kann teuer und zeitaufwendig sein. Um Fertigungseffizienz zu steigern, präsentiert diese Offenbarung ein Verfahren zum Fertigen eines Exoskeletts aus länglichen Elementen und Knoten, die sich ineinander einfügen lassen und durch eine Kombination aus Befestigungselementen und Klebstoff miteinander verbunden werden.
Die Fahrzeugkarosseriestruktur kann aus Unterbaugruppen geformt werden, einschließlich:
einer Bodenplatten-Baugruppe, einem Paar längsverlaufender Seitenbaugruppen und einer Dach-Baugruppe. Die Fahrzeugkarosseriestruktur kann montiert werden, indem zuerst jede der länglichen Seitenbaugruppen montiert wird und dann die Seitenbaugruppen an der Bodenplatten-Baugruppe montiert werden. Zuletzt wird die Dach-Baugruppe an den Seitenbaugruppen montiert. Dieser Prozess wird unten ausführlicher unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 1 beginnt der Fertigungsprozess mit dem Montieren der Exoskelette 20, die jeweils eine Unterbaugruppe einer der längsverlaufenden Seitenbaugruppen sind. Die Exoskelette 20 umfassen eine Vielzahl länglicher Elemente 22 und Knoten 24, die zusammenmontiert werden, um das Exoskelett zu bilden. Die länglichen Elemente 22 können röhrenförmig mit innerem Hohlraum sein. Die länglichen Elemente können Extrusionsteile, profilgewalzte Röhren oder Stangen sein, die aus Stahl, Aluminiumlegierung, einer anderen Metalllegierung oder einem Verbundstoff gefertigt sind. Die länglichen Elemente 22 können hydrogeformt, profilgewalzt oder ein Pressziehteil in gewünschter Form sein. Die Knoten 24 können Metallgusstücke sein (wie zum Beispiel Stahl oder Aluminiumlegierung), die eine oder mehrere Aufnahmen 26 umfassen, die einen Abschnitt eines oder mehrerer länglichen Elemente 22 aufnehmen. Die länglichen Elemente können auch Aufnahmen definieren, die einen Abschnitt des Knotens aufnehmen.
Nach der Montage können die länglichen Mitglieder 22 und die Knoten 24 zusammenwirken, um beispielsweise die A-Säulen 28, die B-Säulen 30, die C-Säulen 32 und die D-Säulen 33 zu formen. Die unteren Abschnitte der A-Säule 28 und der B-Säule 30 sind durch eine untere Schiene 34 miteinander verbunden. Die B-Säule 30 und der C-Säule 32 sind durch eine untere Schiene 36 miteinander verbunden. Die C-Säule 32 und der D-Säule 33 sind durch eine untere Schiene 38 und eine obere Schiene 39 miteinander verbunden. Ein Paar Richtrohr-Röhren 40 sind mit dem Knoten 41 auf der A-Säule 28 verbunden. Die Säulen und unteren Schienen wirken zusammen, um Türöffnungen 42 zu definieren, und die C-Säule, die D-Säule und die obere Schiene 39 definieren eine Rückfensteröffnung 44. Das Exoskelett 20 kann auch an einem zweitürigen Fahrzeug verwendet werden. In dem Fall werden die B-Säule und die zweite Türöffnung eliminiert.
Unter Bezugnahme auf 2 können die länglichen Elemente 22 und die Knoten 24 durch ein verjüngtes Verbindungsstück miteinander verbunden werden. Jedes der länglichen Elemente 22 umfasst einen Hauptabschnitt 46 mit einer Außenseite 48, auch Außendurchmesser genannt (OD), und eine Innenseite 50, auch Innendurchmesser (ID) genannt, das einen hohlen Innenraum 51 definiert. Ein verjüngter Endabschnitt 52 hat ein proximales Ende 56, das mit dem Hauptabschnitt 46 verbunden ist, sowie ein distales Ende 58, das eine Spitze des länglichen Elements 22 formt. Der verjüngte Abschnitt 52 kann kegelstumpfförmig sein, wenn das längliche Element 22 kreisförmig ist, mit einer Schrägfläche 54. In anderen Ausführungsformen hat das längliche Element 22 einen rechteckigen Querschnitt und das verjüngte Ende umfasst mehrere Schrägflächen. Der Knoten 24 hat eine Außenfläche 60 und eine Innenfläche 62, welche die Aufnahme 26 definiert. Das längliche Element 22 ist an dem Knoten 24 durch Einführen eines der verjüngten Enden 52 in die Aufnahme 26 befestigt. Nach Einführen liegt das Außendurchmesser (OD) 48 an der Innenfläche 62 an, und die Schrägfläche 54 und die Innenfläche 62 wirken zusammen, um eine Lücke 66 zu definieren. Der Klebstoff 68 ist in der Lücke 66 angeordnet, um das längliche Element 22 an dem Knoten 24 zu befestigen. Ein oder mehrere Befestigungselemente 70 werden mit dem länglichen Element 22 und dem Knoten 24 verbunden, um die Baugruppe zu sichern, bevor der Klebstoff aushörtet. Der Klebstoff kann hitzeaktiviert sein und bei Erhitzen während des Lackierens aushärten. Das Befestigungsmittel 70 ist ein einseitiges Befestigungsmittel, das nur Zugriff auf die Außenfläche des zu installierenden Verbindungsstücks erfordert. Einseitige Befestigungsmittel 70 umfassen Flow-Drill-Schrauben, Blindnieten u. Ä.
Unter Bezugnahme auf 3 verbindet eine innere Karosserieseiten-Baugruppe 72 jedes der Exoskelette 20 mit einer der länglichen Seiten der Bodenplatten-Baugruppe. Die Baugruppe 72 kann aus mehreren Blechstanzteilen 74 geformt sein, die zuerst miteinander verschweißt werden, um die Baugruppe 72 zu formen und danach an einer Innenfläche eines der Exoskelette 20 befestigt werden, entweder durch Scheißen, Befestigungsmittel, Klebstoffe oder eine Kombination davon. Jedes der Blechstanzteile 74 kann einer Komponente des Exoskeletts 20 entsprechen. Beispielsweise kann die Baugruppe 72 ein A-Säulenstanzteil 76, ein B-Säulenstanzteil 78, ein C-Säulenstanzteil 80, ein D-Säulenstanzteil 81 und Seitenschwelleraußenblech-Stanzteile 82, 84 und 86 umfassen. Jedes der Stanzteile kann einen Hauptabschnitt 88 umfassen, der mit dem Exoskelett 20 und einem oder mehreren Flanschen 90 verbunden ist (üblicherweise A/B-Flansche genannt).
4A und 4B zeigen die rechte innere Karosserieseiten-Baugruppe 72 (d. h. auf der Beifahrerseite), die mit dem rechten Exoskelett 20 verbunden ist. Die Stanzteile 74 haben eine Außenseite 98, die gegen die Innenseite 94 eines oder mehrerer länglichen Elemente 22 oder die Innenseite 96 eines oder mehrerer Knoten 24 angeordnet ist. Die Außenseite 98 und die Innenseiten 94 oder 96 können durch Verschweißen, Befestigungsmittel, Klebstoff oder eine Kombination davon verbunden sein. Die Baugruppe 72 verschafft der Fahrgastkabine eine Struktur und bietet ein einfaches und effektives Verfahren zum Befestigen der Exoskelette 20 an der Bodenplatten-Baugruppe.
Die längsverlaufenden Seiten-Unterbaugruppen 99 sind vollständig, nachdem die linke und rechte Baugruppe 72 jeweils mit dem linken und rechten Exoskelett 20 verbunden ist. Die beiden längsverlaufenden Seiten-Unterbaugruppen 99, das vordere und rückwärtige Kopfstück und die Bodenplatten-Baugruppe werden dann im Rahmer der Vorklemmlinie fixiert.
Unter Bezugnahme auf 5, 6 und 7 umfasst die Bodenplatten-Baugruppe 100 eine Bodenplatte 101 und einen Querbalken 102, der sich quer über das Fahrzeug zwischen den linken und rechten längsverlaufenden Seiten 103 der Bodenplatte 101 erstreckt. Die Bodenplatte 101 hat einen Flansch 104, der an einem der Seitenschwellerinnenbleche 106 befestigt ist. Die Seitenschwellerinnenbleche 106 umfassen jeweils Flansche 107, die an den Flanschen 109 auf den Seitenschwelleraußenblechen 82, 84 und 86 befestigt sind, welche die Seiten-Unterbaugruppe 99 mit der Bodenplatten-Baugruppe 100 verbinden. Die Seitenschwelleraußenblechen 82, 84, 86 sind an den Seitenschwellerinnenblechen 106 mit Klebstoff 108 befestigt. Eine oder mehr Befestigungselemente (nicht abgebildet) können die Bleche vor dem Aushörten des Klebstoffs verbinden. In manchen Ausführungsformen können die Flansche 107 und 109 zusammengeschweißt sein. Die rechtsseitige längsverlaufende Seiten-Unterbaugruppe ist mit der rechten längsverlaufenden Seite der Bodenplatten-Baugruppe 100 ähnlich verbunden. Nachdem die Seiten-Untergruppen 99 mit der Bodenplatten-Baugruppe 100 verbunden sind, wird das Windschutzscheiben-Kopfstück 110 an den oberen A-Säulenknoten 114 befestigt, und das rückwärtige Kopfstück 112 wird an den oberen D-Säulenknoten 116 befestigt. Die Kopfstücke können an den Knoten mithilfe eines verjüngten Verbindungsstücks befestigt werden. Die Trennwand und die Armaturenplatte können ebenfalls während diesem Schritt des Fertigungsprozesses installiert werden.
Unter Bezugnahme auf 8 wird das rückwärtige Kopfstück 112 zwischen einem Paar D-Säulenknoten 116 befestigt. Jeder der Knoten 116 kann einen ersten Vorsprung 117 umfassen, der von der D-Säulenröhre 35 aufgenommen wird, sowie einen zweiten Vorsprung 119, der sich nach innen erstreckt. Das rückwärtige Kopfstück 112 kann ein umgekehrtes U-Profil mit einem offenen Hohlraum sein. In anderen Ausführungsformen ist das Kopfstück 112 ein geschlossener Abschnitt mit Ausschnitten, die in der unteren Seitenwand an den Enden definiert sind. Die Ausschnitte ermöglichen, dass das Kopfstück auf den Vorsprüngen 119 von oben aufgenommen wird. Das rückwärtige Kopfstück 112 wird mit den Knoten 116 verbunden, indem der obere Hohlraum auf die Vorsprünge 119 platziert wird. Dies ermöglicht, dass das Kopfstück von der Oberseite des Fahrzeugs installiert wird. Eine Installation von oben ist vorzuziehen, weil die längsverlaufenden Seiten-Unterbaugruppen 99 vor Montierung der Kopfstücke an die Bodenplatten-Baugruppe 100 montiert werden. Das Windschutzscheiben-Kopfstück 110 kann auf ähnliche Weise montiert werden.
Unter Bezugnahme auf 8 und 9 umfasst eine Dach-Baugruppe (auch Rückgrat-Baugruppe genannt) 120 ein längsverlaufendes Rückgrat 122, das sich entlang des gesamten oder eines Teils des Dachs erstreckt. Das Rückgrat 122 kann auf der längsverlaufenden Mittellinie des Fahrzeugs angeordnet sein. Das Rückgrat 122 hat ein Vorderende 124, das mit dem Windschutzscheiben-Kopfstück 110 verbunden ist, und ein rückwärtiges Ende 126, das mit dem rückwärtigen Kopfstück 112 verbunden ist. In manchen Ausführungsformen kann das Rückgrat 122 nur mit einem der Kopfstücke verbunden sein. Das rückwärtige Kopfstück 112 definiert eine Aussparung 132, die in eine Oberseite des rückwärtigen Kopfstücks eingelassen ist. Das rückwärtige Ende 126 des Rückgrats sitzt in der Aussparung 132, wobei das Rückgrat 122 und das rückwärtige Kopfstück 112 entlang der oberen Oberfläche des Kopfstücks und des Rückgrats bündig zueinander angeordnet sind. Windschutzscheiben-Kopfstück 110 kann eine ähnliche Aussparung definieren, die das Vorderende 124 aufnimmt. Die lateralen Träger 128 und 130 verlaufen jeweils quer zwischen den B-Säulenknoten 123 und den C-Säulenknoten 125, um die Karosseriestruktur lateral zu stützen. Die B-Säulenknoten 123 und die C-Säulenknoten 125 können dieselben sein wie die D-Säulenknoten 116 oder diesen ähneln. Das Rückgrat 122 ist auf einer Oberseite jedes der lateralen Träger befestigt. Die lateralen Träger 128, 130 können Aussparungen definieren, die einen Abschnitt des Rückgrats aufnehmen. In einer alternativen Ausführungsform können die lateralen Träger nicht vollständig über das Fahrzeug hinweg verlaufen. Stattdessen könnten die lateralen Träger von einer jeweiligen Säule zum Rückgrat verlaufen.
Die Dach-Baugruppe 120 kann an den Exoskeletten 20 befestigt werden, nachdem die Seiten-Unterbaugruppen 99 mit der Bodenplatten-Baugruppe 100 verbunden sind. Die Dach-Baugruppe 120 wird dann auf den Exoskeletten 20 von oben installiert, da die laterale Breite der Exoskelette nach Installation auf der Bodenplatte fixiert ist. Die Dach-Baugruppe 120 kann an dem Fahrzeug dadurch montiert werden, dass zuerst die lateralen Träger 128, 130 an dem Rückgrat 122 befestigt werden, um eine vollständige Unterbaugruppe zu bilden, und dann die lateralen Träger 128 und 130 an ihren jeweiligen Knoten und das Rückgrat an einem oder beiden Kopfstücken befestigt werden.
Unter Bezugnahme auf 10 werden nach der Montage der Dach-Baugruppe an den Kopfstücken und Säulen die Außenwände 138 und Türen 140 installiert, um eine komplette Karosseriegerippe-Aufsatzstruktur 142 zu bilden. Die Außenwände 138 werden an dem Exoskelett 20, der inneren Karosserie-Baugruppe 72 oder beiden befestigt. Manche der Außenwände 138 umfassen A/B-Flansche, die an den A/B-Flanschen 90 der inneren Karosserie-Baugruppe 72 befestigt sind. Nach kompletter Montage wird die Karosseriegerippe-Struktur 142 dann elektrobeschichtet, lackiert und in einem oder mehreren Öfen erhitzt. Der Klebstoff wird durch die Hitze aktiviert und härtet im Ofen aus. Die Karosseriegerippe-Struktur wird nach Montage und Lackierung auf dem Fahrgestell installiert.
Die Rahmenschienen des Fahrgestells können an einen oder mehrere der Querbalken 102 der Bodenplatten-Baugruppe 100 montiert werden.
Während die Lehren dieser Offenbarung im Kontext einer Rahmenbauweise für Fahrzeuge beschrieben wurden, lassen sie sich jedoch ebenfalls auf aus einem Stück gefertigte Karosserien anwenden. Es ist nicht beabsichtigt, dass die veranschaulichten beispielhaften Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr handelt es sich bei den Begriffen in dieser Patentschrift eher um beschreibende als einschränkende Begriffe, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Außerdem können die Merkmale verschiedener implementierender Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.

Claims

Fahrzeugkarosserie-Exoskelett, Folgendes umfassend: eine Vielzahl von Knoten, die jeweils eine Aufnahme definieren; eine Vielzahl von Röhren, die erste und zweite Endabschnitte aufweisen, die kleiner als ein Hauptabschnitt sind und sich von diesem aus nach innen verjüngen, wobei jeder Endabschnitt in einer der Aufnahmen aufgenommen wird; und ein auf die Endabschnitte aufgetragener Klebstoff, der eine zwischen den Aufnahmen und den Endabschnitten definierte Lücke füllt, um die Röhren und die Aufnahmen aneinanderzuhaften.
Fahrzeugkarosserie-Exoskelett nach Anspruch 1, ferner ein einseitiges Befestigungselement umfassend, das sich durch den ersten Endabschnitt, einen entsprechenden der Knoten und den Klebstoff erstreckt.
Fahrzeugkarosserie-Exoskelett nach Anspruch 2, wobei das einseitige Befestigungselement eine Flow-Drill-Schraube ist.
Fahrzeugkarosserie-Exoskelett nach Anspruch 1, wobei die Knoten Metallgussteile und die Röhren Metallstrangpressen sind.
Fahrzeugkarosserie-Exoskelett nach Anspruch 1, wobei der Hauptabschnitt an einer Innenfläche einer der Aufnahmen anliegt.
Fahrzeugkarosserie-Exoskelett nach Anspruch 1, wobei der Hauptabschnitt und die Endabschnitte dieselbe Querschnittsform haben.
Fahrzeugkarosseriestruktur, Folgendes umfassend: eine Bodenplatte; linke und rechte Seitenschwellerinnenbleche, die mit entgegengesetzten Seiten der Bodenplatte verbunden sind; linke und rechte Seitenschwelleraußenbleche mit einer Innenseite, die jeweils mit dem rechten bzw. linken Seitenschwellerinnenblech verbunden ist; und linke und rechte Exoskelette, die jeweils röhrenförmige Elemente umfassen, die an Gussknoten montiert sind, wobei die Exoskelette jeweils an eine Außenseite der linken bzw. rechten Seitenschwelleraußenbleche montiert sind.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 7, wobei jedes der röhrenförmigen Elemente ferner einen Hauptabschnitt und einen verjüngten Abschnitt umfasst, und die röhrenförmigen Elemente innerhalb der Knoten angeordnet sind, wobei der Hauptabschnitt an einer Innenwand des Knotens anliegt und der verjüngte Abschnitt von der Innenwand beabstandet ist, um eine Lücke zu definieren, und wobei Klebstoff in der Lücke angeordnet wird, um den Knoten und das röhrenförmige Element aneinanderzuhaften.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 8, ferner ein einseitiges Befestigungselement umfassend, das sich durch die verjüngten Abschnitte und einen der Knoten erstreckt.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 9, wobei das einseitige Befestigungselement eine Flow-Drill-Schraube ist.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 7, ferner eine Dach-Baugruppe mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden Rückgrat und einem lateralen Träger umfassend, der mit dem Rückgrat verbunden ist und sich quer zwischen den Exoskeletten erstreckt, wobei der laterale Träger einen ersten Endabschnitt, der in einem der Gussknoten des linken Exoskeletts angeordnet ist, sowie einen zweiten Endabschnitt aufweist, der in einem der Gussknoten des rechten Exoskeletts angeordnet ist.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 10, ferner ein Windschutzscheiben-Kopfstück umfassend, das einen ersten Endabschnitt, der mit einem der Gussknoten des Exoskeletts verbunden ist, sowie einen zweiten Endabschnitt aufweist, der mit einem der Gussknoten des zweiten Exoskeletts verbunden ist.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 12, wobei der erste und zweite Endabschnitt des Windschutzscheiben-Kopfstücks jeweils eine Aufnahme definieren, die einen Abschnitt eines entsprechenden der Knoten aufnehmen.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 7, ferner ein Karosserieaußenblech umfassend, das mit dem Exoskelett verbunden ist.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 7, ferner ein Säuleninnenblech umfassend, das mit dem Seitenschwelleraußenblech und dem Exoskelett verbunden ist.
Verfahren zum Fertigen einer Fahrzeugkarosseriestruktur, Folgendes umfassend: Verbinden eines Seitenschwellerinnenblechs mit einer Längsseite einer Bodenplatten-Baugruppe; Montieren eines Exoskeletts einschließlich Knoten, die jeweils eine Aufnahme definieren, und länglicher Elemente, die jeweils eine verjüngte Spitze aufweisen und in einer der Aufnahmen angeordnet sind sowie eine Lücke zwischen den Aufnahmen und den verjüngten Spitzen definieren, wobei Klebstoff in die Lücke aufgetragen wird; Verbinden eines Seitenschwelleraußenblechs mit dem Exoskelett, um eine Exoskelett-Unterbaugruppe zu bilden; und Verbinden des Seitenschwelleraußenblechs mit dem Seitenschwellerinnenblech, um die Exoskelett-Unterbaugruppe an der Bodenplatten-Baugruppe zu befestigen.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend: Verbinden eines Karosserieaußenblechs mit dem Exoskelett.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend: Befestigen des Windschutzscheiben-Kopfstücks an einem der Knoten; und Befestigen eines rückwärtigen Kopfstücks an einem anderen der Knoten.
Verfahren nach Anspruch 18, ferner umfassend: Verbinden eines Dachrückgrats mit mindestens einem lateralen Dachträger, um eine Rückgrat-Baugruppe zu bilden; Verbinden des lateralen Dachträgers mit einem der Knoten; und Verbinden des Dachrückgrats mit dem rückwärtigen Kopfstück oder dem Windschutzscheiben-Kopfstück.
Verfahren, umfassend: Montieren eines inneren Seitenschwellers an einer Bodenplatte; Montieren einer Karosserieinnenseiten-Unterbaugruppe einschließlich eines äußeren Seitenschwellers; Montieren eines Exoskeletts; Verbinden der Karosserieinnenseiten-Unterbaugruppe mit dem Exoskelett, um eine längsverlaufende Seitenbaugruppe zu bilden; und Verbinden des äußeren Seitenschwellers mit dem inneren Seitenschweller, um die längsverlaufende Seitenbaugruppe mit der Bodenplatte zu verbinden.