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Diese
Erfindung betrifft ein sich in der Breitenrichtung eines Automobilkörpers erstreckendes Querelement,
welches einen Bodentunnel in dem Boden des Automobilkörpers kreuzt.
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Die
US 4 747 636 offenbart ein
Querelement eines Automobilkörpers,
wobei das Querelement [aus extrudiertem Material geformt ist und]
derart verläuft,
dass es einen Bodentunnel kreuzt, wobei seine beiden Enden mit einem
linken bzw. einem rechten Seitenschweller verbunden sind, wobei
das Querelement umfasst:
einen ersten Abschnitt mit einem geschlossenen
Profil;
einen zweiten Abschnitt, welcher von entweder einer Vorderseite
oder einer Rückseite
des ersten Abschnitts nach unten verläuft; und
einen Ausschnittsabschnitt,
welcher in dem zweiten Abschnitt ausgebildet ist und zu einer Kontur
des Bodentunnels passt, wobei Enden des geschlossenen Profils des
ersten Abschnitts mit Innenseiten der jeweiligen Seitenschweller
verbunden sind. Die
DE 41 383
71 offenbart eine Heckendkonstruktion für ein Fahrzeug mit einem Querelement,
welches als ein Verbundbalken ausgebildet ist.
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Es
ist wünschenswert,
eine Verformung des Fahrgastraumes in einem Fahrzeugkörper zu
verringern, welche nicht nur durch eine Last einer Frontalkollision,
sondern auch durch eine Seitenaufpralllast bewirkt wird. Andererseits
ist es wünschenswert, eine
Automobilkörperstruktur
aus einer Aluminiumlegierung zu bilden, um Gewicht zu verringern.
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Es
ist jedoch nicht einfach, Punktschweißverfahren bei Aluminiumlegierungen
anzuwenden, so dass dann, wenn das herkömmliche Verfahren eines Schweißens von
Stahlblechen zum Schweißen einer Aluminiumlegierung
verwendet wird, die Herstellkosten stark ansteigen.
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Ferner
ist an dem zentralen Abschnitt eines Automobilkörperbodens in dessen Breitenrichtung ein
sogenannter Bodentunnel vorgesehen, welcher eine nach unten öffnende
vertiefte Fläche
aufweist und welcher in der Längsrichtung
des Automobilkörperbodens
durchgehend ist, in welchem eine Antriebswelle und ein Auspuffrohr
vorgesehen sind. Ein den Bodentunnel kreuzendes Querelement verläuft in der
Querrichtung des Bodens. Da der Bodentunnel nach unten öffnet, muss
das geschlossene Profil des den Bodentunnel kreuzenden Querelements
am Kreuzungsabschnitt in Teile unterteilt sein.
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Im
Hinblick auf einen weitestgehenden Erhalt der Biegefestigkeit ist
es wünschenswert,
das Querelement nicht zu unterteilen, da es eine wichtige Rolle
als Verstärkungselement
gegen einen Seitenaufprall spielt und ein Unterteilen in Teile eine
Verringerung seiner Festigkeit bewirkt.
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Um
die Starrheit der Kreuzung des Querelements und des Bodentunnels
zu erhalten, kann dem Querelement ein Verstärkungselement hinzugefügt werden.
Jedoch verkompliziert die Hinzunahme eines solchen Verstärkungselements
den Herstellungsprozess des Kreuzungsabschnitts, was zu einer Zunahme
der Herstellkosten führt.
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Gemäß der Erfindung
ist ein Querelement eines Automobilkörpers vorgesehen, wobei das
Querelement aus extrudiertem Werkstoff gebildet ist und derart verläuft, dass
es einen Bodentunnel kreuzt, wobei seine beiden Enden mit einem
linken bzw. einem rechten Seitenschweller verbunden sind, wobei das
Querelement umfasst:
einen ersten Abschnitt mit einem geschlossenen
Profil;
einen zweiten Abschnitt, welcher von entweder einer Vorderseite
oder
einer Rückseite
des ersten Abschnitts aus nach unten verläuft; und
einen Ausschnittsabschnitt,
welcher in dem zweiten Abschnitt ausgebildet ist und zu einer Kontur
des Bodentunnels passt, wobei eine untere Fläche einer Bodenwand in dem
Querschnitt des ersten Abschnitts mit einer oberen Fläche des
Bodentunnels verbunden ist;
wobei Enden des geschlossenen Profils
des ersten Abschnitts mit Innenseiten der jeweiligen Seitenschweller
verbunden sind.
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Ein
Querelement eines Automobilkörperbodens
gemäß einer
bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung verläuft in einer Richtung, so dass
es einen Bodentunnel kreuzt. Die Enden des Querelements sind mit
einem linken und einem rechten Seitenschweller in einem Längsrichtungs-Zwischenbereich
des Automobilkörperbodens
verbunden. Das Querelement ist aus einem extrudierten Material gebildet
und weist einen ersten Abschnitt mit einem geschlossenen Profil
und einem zweiten Abschnitt in der Form einer Schürze auf,
welcher von entweder der vorderen oder der hinteren Wand des ersten
Abschnitts nach unten erweitert ist. Der zweite Abschnitt ist mit
einem Ausschnittsabschnitt ausgebildet, welcher zu der Kontur des
Bodentunnels passt und die Bodenwand des ersten Abschnitts ist mit
der Oberseite des Bodentunnels verbunden. Die Enden des Abschnitts
mit geschlossenem Profil des ersten Abschnitts sind mit den Innenseiten
der jeweiligen Seitenschweller verbunden. Bei dieser Anordnung verläuft der
Abschnitt mit geschlossenem Profil über seine gesamte Länge in der
Breitenrichtung des Fahrzeugs, wodurch die Biegesteifigkeit des
sich über den
Bodentunnel hinweg erstreckenden Querelements erhöht sein
kann, ohne Komplikationen im Herstellungsprozess hervorzurufen.
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Gleitführungsmittel,
wie etwa T-Schlitze, können
in der Fläche
der Bodenwand des ersten Abschnitts vorgesehen sein und ein Befestigungselement,
wie etwa eine T-Mutter kann in dem Gleitführungsmittel zur Anbringung
eines mechanischen Hilfselements, wie etwa einer Halterung zur Lagerung
eines Bowden-Seils für
eine Handbremse oder eines Kraftstofftank-Befestigungsbandes, bei
einer beliebigen gewünschten
Position an dem Querelement angebracht sein.
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Ferner
ist ein Rahmenelement vorgesehen zur Verwendung beim Ausbilden eines
Querelements, welches einen Bodentunnel in einem Automobilkörper kreuzt.
Ein durchgängiger
Abschnitt mit geschlossenem Profil ist gebildet durch Extrudieren
eines Leichtmetallwerkstoffs, so dass der Abschnitt mit geschlossenem
Profil in der obersten Reihe angeordnet ist. Bei dieser Anordnung
kann das durchgängige geschlossene
Profil in einfacher Weise durch Extrusion gebildet werden.
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Einige
Ausführungsformen
der Erfindung werden nun als Beispiel und unter Bezugnahme auf die
beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es stellt dar:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Automobilkörperrahmens nach Maßgabe einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Vertikalschnittansicht eines hinteren Querelements;
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3 eine
Teilschnittansicht der Verbindung zwischen einem Bodentunnel und
dem hinteren Querelement;
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4 eine
perspektivische Ansicht des benachbarten Bereichs des hinteren Querelements;
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5 eine
Schnittansicht entlang der Linie V-V in 2;
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6 eine
Schnittansicht entlang der Linie VI-VI in 2;
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7 eine
Vertikalschnittansicht eines weiteren Beispiels eines Querelements;
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8 eine
perspektivische Ansicht eines Automobilkörperrahmens nach Maßgabe einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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9 eine
Seitenansicht eines mittleren Querelements in 8;
und
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10 eine
perspektivische Ansicht eines Verbindungsabschnitts in 8,
bei welchem ein Bodentunnel und das mittlere Querelement verbunden sind.
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Es
wird Bezug genommen auf 1. Ein Automobilkörperrahmen
ist gebildet, indem verschiedene Elemente aus einer Aluminiumlegierung
zusammengeschweißt
sind, und umfasst ein Paar von vorderen Seitenrahmen 2,
ein Paar von hinteren Seitenrahmen 4, ein Paar von Seitenschwellern 5,
einen Bodentunnel 6, ein mittleres Querelement 7,
ein Paar von Bodenbalken 8, Blechschienenhalterungen 9 und
einen Ausleger 10.
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Die
vorderen Seitenrahmen 2 verlaufen nach vorne und die hinteren
Enden der Selben sind mit einem unteren Armaturenbrett-Querelement 1 verbunden.
Die hinteren Seitenrahmen 4 verlaufen nach hinten und die
vorderen Enden der Selben sind mit einem hinteren Querelement 3 verbunden.
Die Seitenschweller 5 verlaufen in der Längsrichtung
und verbinden die jeweiligen Enden des unteren Armaturenbrett-Querelement 1 und
des hinteren Querelements 3. Der Bodentunnel 6 verläuft in der
Längsrichtung und
verbindet die zentralen Bereiche des unteren Armaturenbrett-Querelements 1 und
des hinteren Querelements 3. Das mittlere Querelement 7 verbindet die
Seitenschweller 5 in dem Längsmittelbereich eines Fahrgastraums.
Jeder der Bodenbalken 8 verbindet die Verbindung zwischen
dem frontseitigen Rahmen 2 und dem unteren Armaturenbrett-Querelement 1 mit
dem Ende des Querelements 3. Die Bodenbalken 8 sind
derart angeordnet, dass der Abstand zwischen ihnen zum Heck hin
allmählich
zunimmt. Die Blechschienenhalterungen 9 sind hinter dem
mittleren Querelement 7 angeordnet und verbinden die Seitenschweller 5 mit
den jeweiligen Hohlbalken 8. Die Blechschienenhalterungen 9 tragen
die hinteren Enden der (nicht dargestellten) Blechschienen. Der
Ausleger 10 ist an der Verbindung zwischen dem hinteren
Querelement 3, dem hinteren Seitenrahmen 4, dem
Seitenschweller 5 und dem Bodenbalken 8 vorgesehen,
um einen hinteren Aufhängungsarm
zu lagern.
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Jedes
dieser Elemente ist aus einem hohlen Material durch Extrusionsformen
gebildet, außer
das untere Armaturenbrett-Querelement 1, die Blechschienenhalterungen 9 und
die Ausleger 10, welche durch Druckgießen gebildet sind.
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Obwohl
in 1 nicht dargestellt, ist ein Fußboden F,
welcher durch Pressformen eines Blechs aus Aluminiumlegierung gebildet
ist, in einem Fahrgastraum und im Kofferraum vorgesehen (siehe 10).
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Das
mit dem hinteren Ende des Bodentunnels 6 verbundene hintere
Querelement 3 ist durch Extrusionsformen aus einer Aluminiumlegierung
gebildet. Wie in 2 gezeigt ist, umfasst die Querschnittsgestalt
des hinterem Querelements 3 einen ersten Abschnitt 3a,
einen zweiten Abschnitt 3b und einen traufenartigen Abschnitt 3c.
Der erste Abschnitt 3a ist als zwei in vertikale Richtung
gestapelte Abschnitte C1, C2 mit geschlossenem Profil ausgebildet.
Der zweite Abschnitt 3b verläuft von der vorderen Wand des
ersten Abschnitts 3a nach unten, wobei sein unterer Randabschnitt
wie eine Schürze nach
vorne erweitert ist. Der traufenartige Abschnitt 3c verläuft von
der Oberseite des ersten Abschnitts 3a aus nach hinten.
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Wie
in 3 und 4 gezeigt ist, ist ein Ausschnittsabschnitt 11,
welcher zu der Kontur des Bodentunnels 6 passt, in der
Mitte des zweiten Abschnitts 3b des hinteren Querelements 3 ausgebildet.
Die Unterfläche
einer Bodenwand 12 des ersten Abschnitts 3a ist
in Eingriff mit der ebenen Oberseite 6a des Bodentunnels 6 am
hinteren Endabschnitt des Bodentunnels. Diese Teile sind durch Kehlnahtschweißen dort
verbunden, wo sie in Eingriff sind.
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Beide
Endabschnitte des hinteren Querelements 3 sind nach hinten
gekrümmt
und ein Abschnitt oberhalb der Trennwand 13 zwischen den
zwei Abschnitten C1 und C2 mit geschlossenem Profil des ersten Abschnitts 3a ist
in diesen Bereichen ausgeschnitten. Ferner sind die Enden des unteren Abschnitts
C2 mit geschlossenem Profil und der zweite Abschnitt 3b durch
Kehlnahtverschweißen
auf die Innenseiten der Seitenschweller aufgeschweißt. Somit sind
die Seitenschweller 5 miteinander über das hintere Querelement 3 verbunden,
dessen hohler Abschnitt C2 mit geschlossenem Profil über seine
gesamte Länge
in der Breitenrichtung des Automobils durchgehend ist.
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In
der Fläche
der Bodenwand 12 des ersten Abschnitts 3a des
hinteren Querelements 3 sind T-Schlitze 14 ausgebildet,
wie in 2 gezeigt ist, und ein rechteckiger erweiterter
Abschnitt 15a, welcher an dem Endabschnitt einer T-Mutter 15 ausgebildet
ist, passt mit jedem T-Schlitz zusammen, wie in 5 und 6 gezeigt
ist. U-förmige
geschnittene und erhabene Abschnitte 16, welche mit dem
linken und dem rechten Ende des erweiterten Abschnitts 15a zusammenpassen,
sind an geeigneten Stellen in der Bodenwand 12 ausgebildet,
um jede T-Mutter 15 passend anzuordnen. Da die T-Mutter 15 mit
den T-Schlitzen 15 mittels des rechteckigen erweiterten Abschnitts 15a zusammenpasst,
wird ein Drehen der T-Mutter verhindert, wenn eine Schraube 21 eingeführt wird,
um ein mechanisches Hilfselement zu befestigen, wie etwa ein Band 18 (siehe 2)
zur Befestigung beispielsweise eines Kraftstofftanks 17, oder
einer Halterung 20 (siehe 7) zur Lagerung eines
Bowden-Seils 19 für
eine Handbremse.
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An
beliebigen Stellen in den T-Schlitzen können so viele T-Muttern 15 vorgesehen
sein, wie gewünscht
ist. In dieser Ausführungsform
sind T-Muttern symmetrisch
an zwei Stellen auf der linken und der rechten Seite vorgesehen,
zwei von ihnen innen für
Halterungen 20 zur Lagerung eines Bowden-Seils 19 für eine Handbremse
und zwei von ihnen außen für Bänder 18 zur
Befestigung eines Kraftstofftanks 17. In der oben beschriebenen
Ausführungsform kann
eine Verformung des Fahrgastraums aufgrund eines Seitenaufpralls
in effektiver Weise begrenzt werden, ohne eine Zunahme von Herstellkosten
zu verursachen, da ein hochsteifes Querelement in einer vergleichsweise
einfachen Art und Weise bereitgestellt ist. Darüber hinaus sind die Gleitführungsmittel,
wie etwa die T-Schlitze, in der Fläche der Bodenwand des ersten
Abschnitts des Querelements vorgesehen. Da ein Befestigungselement
wie etwa eine T-Mutter, in einfacher Weise in dem Abschnitt mit
geschlossenem Profil bereitgestellt ist, in dem das Befestigungselement
mit dem Gleitführungsmittel
in Gleiteingriff genommen wird, kann ein mechanisches Hilfselement
an jeder beliebigen gegebenen Position des Querelements angebracht
werden, ohne die Festigkeit des Letzteren zu verringern.
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8 bis 10 zeigen
eine zweite Ausführungsform
der Erfindung. Teile, welche jenen der ersten Ausführungsform ähnlich sind,
sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und ihre Erläuterung
wird weggelassen.
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In
dieser Ausführungsform
ist das mittlere Querelement 7, welches den Bodentunnel
bei seiner Längsmitte
kreuzt, als ein Aluminiumlegierungsextrusionsteil ausgebildet, wie
in 9 gezeigt ist. Die Querschnittsgestaltung umfasst
eine Kombination von zwei Abschnitten 7a und 7b mit
geschlossenem Querschnitt, und zwar übereinander, welche eine im Wesentlichen
trapezoide Querschnittskontur aufweisen, sowie einen hutartigen
Querschnittsabschnitt 7c mit Flanschen 23, welche
an seinen jeweiligen Rändern
nach außen
abstehen.
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Wie
in 10 gezeigt ist, ist der Bodentunnel 6 auch
als ein Aluminiumlegierungsextrusionsteil gebildet, und zwar mit
einer vertieften Fläche 6b,
welche nach unten öffnet,
und mit einer ebenen Oberseite.
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Ein
Ausschnittsabschnitt C, welcher mit der äußeren Kontur des Bodentunnels 6 zusammenpasst,
ist in dem Kreuzungsabschnitt des mittleren Querelements 7 ausgebildet.
Jedoch ist die Trennwand 22 zwischen den Abschnitten 7a und 7b mit
geschlossenem Profil in Takt belassen, so dass der oberste Querschnittsabschnitt 7a geschlossen
gehalten ist.
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Mutterelemente 13 mit
Schraubenlöchern 13 zur
Aufnahme von Schrauben sind an geeigneten Stellen an dem mittleren
Querelement 7 befestigt, damit ein solches Element als
eine Blechschienenanbringung dienen kann.
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Da
in Querrichtung durchgehende geschlossene Profile bei einem Querelement
nach Maßgabe der
vorliegenden Erfindung in verhältnismäßig einfacher
Art und Weise bereitgestellt werden können, kann der Fahrgastraum
in dem Automobilkörper
mit ausreichender Biegesteifigkeit bereitgestellt werden, ohne die
Gesamtherstellkosten zu erhöhen.
Daher können
sowohl die NVH-Eigenschaften (NVH = „noise vibration harshness" Geräuschschwingungshärte) des
Automobilkörpers
und eine Verformung des Fahrgastraums aufgrund einer Kollisionslast
verringert werden.
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Es
wird somit erkannt werden, dass die vorliegende Erfindung zumindest
in ihren bevorzugten Ausführungsformen
ein Querelement aus einer Aluminiumlegierung für einen Automobilkörperboden derart
strukturiert bereitstellt, dass er starr genug ist, um eine Verformung
eines Fahrgastraums zur Zeit eines Seitenaufpralls zu begrenzen,
ohne einen starken Anstieg bei den Herstellkosten hervorzurufen, und
darüber
hinaus ein verbessertes Rahmenelement zur Verwendung beim Ausbilden
eines Querelements bereitstellt, bei welchem die Verringerung seiner
Festigkeit minimiert ist.