SE510595C2 - Fordonskaross sammansatt av karossunderdel och karossöverbyggnad - Google Patents

Description

PJ (_11 20 25 30 510 595 2 Ett huvudändamål med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma en ny och lättare typ av fordonskaross, som dessutom erbjuder ett flexiblare byggsätt genom att karossen sammanfogas av en karossunderdel och en karossöverbyggnad med en balkstruktur som ger eñersträvad viktminskning, men samtidigt bidrar till en ökad karosstyrka och -styvhet Uppfinningens grundidé är härvidlag att utnyttja hållfasthetsmässigt effektivare sektioner och material, och därmed lättare konstruktionselement, i karossöverbyggnadens balk- struktur.

Materialrnässigt skall detta ske genom användning av höghållfasta stål eller stållegeringar med väsentligt högre hållfasthet än konventionell stålplåt som vanligen används till form- pressade karossdelar respektive plåt som används för tillverkning av tex. punktsvetsade plåtflänsbalkar.

Ovarmämnda ändamål uppnås vid en fordonskaross av det inledningsvis angivna slaget därigenom att karossen uppvisar de i kravets 1 kärmetecknande del angivna särdragen.

Utmärkande är då att den ovanför delningsytan belägna karosshuvuddelen är en kaross- överbyggnad med en balkstruktur omfattande genom rullformriing 'framställda och genom inbördes hopfogade, tunnväggiga profildelar, vilka har slutna tvärsnitt helt utan flänsar och består av borstål, eller liknande härdbart, höghållfast stål, som härdats före eller efter hopsvetsning till balkstruktur och som efter härdningen har en sträckgräns, vilken uppgår till åtminstone 900-1100 N/mmz och därigenom är 2-3 gånger högre än för normalt, höghållfast stål resp. 4-5 gånger högre än för vid karosstillverkning normalt använd pressplåt. Mate- rialet, som har låg kolhalt, är alltså svetsbart även efter härdning.

Det höghållfasta stålets nämnda sträckgränsvärden skall jämföras med sträckgränserna för mjuk pressplåt, exempelvis 150-180 N/mmz, respektive för specialstål (såsom HSS-stål) för vissa balkar, exempelvis 280-350 N/mmz.

Bland fördelama med en karossöverbyggnad med en balkstruktur enligt uppfinningen, kan nämnas de följande: lO 15 20 25 30 35 3 510 595 Karossöverbyggnadens reducerade vikt medför lägre tyngdpunkt för den kompletta karossen., och därmed bilen.

Genom att exempelvis A-, B-, C-stolparna är utförda som profildelar enligt uppfinningen kan stolparna göras väsentligt slankare utan att deras styrka försämras.

Karossöverbyggnaden kan färdigställas såsom relativt komplett enhet innan den anbringas ovanpå och fastsvetsas eller på annat sätt fästs (exempelvis genom skruvning eller nítning) vid karossunderdelen.

Genom att karossen är sammansatt av karossunderdel och karossöverbyggnad undviks behovet av konventionella, stora karosshelsidor bestående av såväl karossidounderdel som karossidoöverdel. Detta innebär förenklade pressvillkor vilket medför mindre kostnads- krävande pressverktyg och förbättrat materialutnyttjande vid tillverkningen av karossidorna.

Vidare kan dörrarna tillverkas utan dörrbåge och flexibiliteten ökar för tillverkningen av såväl dörrsidor som karossidor.

Karossöverbyggnadens starka balkstmktur bildar tillsammans med karossunderdelen en "säkerhetsbur" kring personutryrnrnet.

Balkstrukturen i karossöverbyggnaden gör att såväl frontkrocklaster som bakkrocklaster och sidokrocklaster kan ledas via karossöverbyggriaden vars förmåga att uppta och motstå exempelvis älgkrocklast och takíntryckslast (vid roll over) blir väsentligt förbättrad.

Genom att balkar och stolpar i karossen är utförda såsom tunnväggiga, flänsfiia profildelar undviks utryrnmeskrävande och viktökande svetsflänsar som återfinns vid konventionella balkar och stolpar som består av en eller flera sammanfogade plåtprofiler av pressplåt med företrädesvis punktsvetsade, längsgående flärrstörband.

Profildelarna i karossöverbyggnadens balkstruktur utgörs företrädesvis av profildelar till- verkade genom rullforrnning av borstålband. Härigenom erhålles slutna konstanta tvärsnitt genom kontinuerlig svetsning, falsning, etc., i rullforrnningsprocessen. Ihåliga profildelar med varierande tvärsnitt och/eller krökning utmed sin längd kan exempelvis framställas genom sk. hydroformning. Härdningen av profildelarna (för att uppnå önskad sträckgräns) sker efter åstadkommandet av aktuell profilforrn. Härdningen av respektive profildel sker i praktiken först efter det att profildelen, genom exempelvis bockning eller på annat sätt, bibringats önskad konfiguration eller med andra ord önskad slutgiltig totalforrn i profildelens hela längdutsträckriing. Profildelen härdas lärnpligen så att materialets sträckgräns uppnår värden överstigande 900 N/mmz. 10 15 20 25 30 510 595 L.

I de osjälvständiga patentkraven 2-10 anges ytterligare särdrag för en fordonskaross enligt föreliggande uppfinning, och i kraven 11-12 anges en fordonskaross där karossöverbygg- naden utgör en lätt, komplett, förmonterad enhet.

I ett utförande kan alltså profildelama, som skall ingå i karossöverbyggiiaden, först hop- svetsas till den avsedda balkstrukturen, som först därefter undergår erforderlig härdning_ Uppfinningen skall nu beskrivas närmare under hänvisning till på de bifogade ritningama visade utföringsexempel. För ritningarna gäller att: fig. 1 visar perspektiviskt en konventionell självbärande personbilskaross; fig. 2 visar schematiskt en sidovy av en personbilskaross enligt uppfinningen; fig. 3 visar perspektiviskt balkstrukturen till karossöverbyggriaden vid en kaross enligt uppfinningen; fig. 4 visar ett tvärsnitt genom en B-stolpe till en kaross enligt uppfinningen; fig. 5 visar ett tvärsnitt genom en konventionell punktsvetsad plåtflänsstolpe motsvarande den i fig. 4 visade stolpen; fig. 6 visar ett tvärsnitt genom en A-stolpe till karossen enligt fig. 2, och fig. 7 visar ett motsvarande tvärsnitt genom en konventionell A-stolpe av den punkt- svetsade plåtflänstypen.

I fig. 1 visas en kaross 2 till en personbil av känd typ. Karossen, som visas utan dörrar, omfattar ett framparti 4 och ett bakparti 6 utförda såsom deformationszoner avsedda att uppta en stor del av stötenergin vid kollisioner. Frarn- och bakpartierna är inbördes förbundna via en golvplatta 8 och karosshelsidor 10, 12. Karosshelsidoma, som består av hopsvetsade stora pressplåtar med öppningar för fordonets dörrar, sträcker sig i höjdled från respektive bottensvällare 14 upp till samhörande taksvällare 16. Kaross- helsidorna 10, 12 omfattar i detta fall A-, B-, C- och D-stolpar 18, 20, 22 och 24.

Dessa stolpar utgör sammansatta plåtpressade stolpsektioner. I fig. 1 är utritade ett par 10 15 20 25 30 5 5 1 0 5 9 5 inbördes vinkelräta delningslinjer P1 och P2 som har till uppgift att visa läget av en dem innehållande tänkt delningsyta P l-Pz i höjd med glasnederkantema till fönsteröpp- ningar i karossen 2 och dess här icke visade dörrar. Taksvällarna 16 står i förbindelse med varandra via tvärbalkar 26, 28 och 30 samt en här icke visad takplåt.

Hänvisning sker nu till fig. 2 som schematiskt visar en dörrförsedd personbilskaross 52 enligt föreliggande uppfinning. Karossen 52 tänkes i detta fall vara sammansatt av två strukturella karosshuvuddelar som är förbundna med varandra i området av den i fig. 1-2 visade tänkta delningsytan P l-Pz. Den ena karosshuvuddelen, som är belägen under delningsytan Pl-Pz, år en karossunderdel 54 som omfattar en golvplatta (motsvarande golvplattan 8 i fig. l), fram- och bakpartiet 4, 6 samt karossidounderdelar som sträcker sig från respektive bottensvällare 14 upp till delningsytan Pl-Pz. Den andra kaross- huvuddelen, som är belägen ovanför delningsytan Pl-Pz, är en karossöverbyggnad 56 som är den del av karossen 52 som omfattar det för uppfinningen nya och säregna.

För den fortsatta beskrivningen av karossöverbyggnaden 56 hänvisas nu till fig. 3 varav framgår att karossöverbyggnaden har en balkstruktur 58 omfattande med varandra hopsvetsade, ihåliga proñldelar med slutna tvärsnitt. Dessa profildelar är tunnvâggiga och har inga utvändiga eller invändiga svetsflänsar. Materialet som proñldelama är tillverkade av är ett höghållfast stål, företrädesvis borstål. Profildelarna är framställda genom s.k. rullformning av band av borstäl, som är svetsbart också efter härdning.

Genom härdning är det möjligt att höja sträckgränsen för materialet i profildelarna till åtminstone 900-1100 N/mmz, företrädesvis 1050 N/mmz.

Den i fig. 3 visade balkstmkturen 58 omfattar tvâ till bågliknande form bockade ihåliga proñldelar 60 och 62 anordnade vid de längsgående sidokanterna av karossöverbygg- naden 56. För var och en av dessa tvâ proñldelar 60, 62 gäller att den i sin, i karossens längdled sett, främre del bildar karossens ena A-stolpe 60A respektive 62A som nertill är fastsvetsad vid karossunderdelens 54 framparti 4. I sin bakre del bildar proñldelen 60 respektive 62 en C-stolpe 60C respektive 62C som i sin nedre ände är fastsvetsad vid karossunderdelens bakparti 6. I sin centrala övre del utgör vardera proñldelen 60 respektive 62 karossens taksvällare 60B respektive 62B vid vilka de övre ändarna av balkstrukturens 58 B-stolpar 64 och 66 är fastsvetsade. 10 15 20 25 30 510 595 6 I karossöverbyggnadens balkstruktur 58 ingår vidare ett lämpligt antal, företrädesvis 3-5 stycken mellan proñldelarna 60 och 62 inlästa, tunnvåggiga, flänsfria proñldelar av samma allmänna slag som profildelama 60 och 62 respektive B-stolparna 64 och 66.

Dessa tvårbalkar, som i fig. 3 år fem till antalet, är betecknade 68, 70, 72, 74 och 76 och är alltså också de tillverkade av borstål.

Enligt en alternativ utföringsform kan tvärbalkarna 68, 70, 74, 76 utgöras av öppna proñldelar, som har ett profilerat tvärsnitt.

Tvärbalkama 68 och 70 är så placerade i balkstmkturen 58 att de kommer att ligga vid de horisontella under- och överkanterna av öppningen för fordonets vindruta. Tvär- balkarna 74 och 76 i sin tur är belägna vid över- och underkanterna av den för fordo- nets bakruta avsedda öppningen i karossöverbyggnaden 58. Samtliga dessa tvârbalkar 68, 70, 74, 76 är formade med anliggningsytor för fram- respektive balcrutan. Tvârbal- ken 72 vid mitten av karossöverbyggnaden 58 är belägen i ungefär samma vertikala tvärplan till karossöverbyggnaden som det vari B-stolpama 64 och 66 sträcker sig.

Delarna 60, 62, stolparna 64, 66 och balkarna 68-76, vilka tillsammans skall bilda balk- strukturen 58, härdas företrädesvis alla separat innan de svetsas ihop. Alternativt âr det dock möjligt att profildelania 60, 62, B-stolparna 64, 66 samt tvärbalkarna 68, 70, 72, 74 och 76 hopsvetsas till balkstrukturen 58 innan densamma utsättes för den härdnings- process som höjer det ingående materialets, d.v.s. i detta fall borstålets, sträckgräns till önskat värde, såsom exempelvis 1050 N/mmz.

Karossens taksvällare 60B, 62B samt de tvärbalkar som är belägna vid frarn- respektive bakrutans övre delar, är försedda med anliggningsytor för en takpanel av ett lämpligt material, exempelvis plåt, aluminium eller plast, som svetsas eller limmas på karossen.

Takpanelen kan även utgöra ett komplett tak med taklucka.

Med en karossöverbyggnad 56 och balkstruktur 58 enligt fig. 3 kan man använda fordonsdörrar som saknar dörrbåge. 10 15 7 510 595 I fig. 4 visas ett exempel på tvärsnittsformen (vid S-S) hos en B-stolpe 78 vid en kaross (se fig. 2) enligt uppfinningen. Den främre och bakre dörrutan som ansluter till stolpen 78 är betecknad 80 respektive 82. Stolpen 78, som exempelvis kan ha bibringats sin speciella tvärsnittsproñlforrn genom s.k. hydroformning, utgör som synes en sörnlös, tunnväggig profildel som helt saknar utrymmesstjälande sammansvetsade plåtelement- flänsar. Som jämförelse hänvisas till fig. 5 som visar en konventionell, av tre stycken plåtelement bestående ihålig balk där plåtelementen är sammansvetsade vid flänsområ- dena 84 och 86. Rutan 80 ingår i detta fall i en dörr med dörrbâge 88.

I fig. 6 visas ett tvärsnitt (vid T-T, i fig. 2) genom en A-stolpe 90 vid karossen enligt fig. 2. Vindrutan och framdörrens ruta visas streckade, och är betecknade 92 respektive 94. Stolpen 90 har en anliggningsyta 96 för vindrutan 92 och en ränna 98, som kan användas som kabelkanal.

Pig. 7 visar (på samma sätt som fig. 6) ett tvärsnitt genom en A-stolpe, som dock i detta fall är en konventionell stolpe 100, som är sammansatt av tre stycken vid fläns- områdena 102 och 104 sammansvetsade, profilerade plåtelement med längsgående flänspartier.

Claims (12)

10 15 20 25 510 595 Patentkrav

1. Fordonskaross (52), speciellt för personbil, omfattande ett frarnparti (4) och ett bakparti (6) inbördes förbundna via en golvplatta (8) och karossidor (10, 12) med öppningar för dörrar, samt en takdel som via ihåliga stolpar är strukturellt förbunden med fram- och bakpaniet (4, 6) respektive karossidorna (10, 12), vilken kaross är sammansatt av två strukturella karosshuvuddelar förbundna med varandra i området av en tänkt delningsyta (PI-Pa) i höjd med eller under glasnederkantema till fönster- öppningar i karossen, där den under delningsytan belägna karosshuvuddelen är en karossunderdel (54) omfattande golvplattan (8), fram- och bakpartiet (4, 6) samt karossidounderdelar, kännetecknad av att den ovanför delningsytan belägna kaross- huvuddelen är en karossöverbyggnad (56) med en balkstruktur (58) omfattande genom rullformning framställda och genom svetsning inbördes hopfogade, tunn- väggiga profildelar (60-76), vilka har slutna tvärsnitt helt utan flänsar och består av borstål, eller liknande härdbart, höghållfast stål, som härdats före eller efter hop- svetsning till balkstruktur och som efter härdningen har en sträckgräns, vilken upp- går till åtminstone 900-1100 N/mmz och därigenom är 2-3 gånger högre än för nor- malt, höghållfast stål resp. 4-5 gånger högre än för vid karosstillverkning normalt använd pressplât.

2. Fordonskaross enligt krav 1, kännetecknad av att proñldelama (60-76) i kaross- överbyggnadens balkstruktur (58) utgörs av genom rullfonnning av borstålband framställda profildelar som, sedan de, exempelvis genom bockning, bibringats önskad slutgiltig konfiguration, i därefter åstadkommer härdat tillstånd har en sträck- gräns av storleksordningen 1050 N/mmz.

3. Fordonskaross enligt krav 1 eller 2, kännetecknar! av att åtminstone vissa pro- fildelar (60,76), som skall förbindas med karossunderdelen (54), har bibringats slutgiltig form med varierande tvärsnitt och/eller krökning utmed sin längd genom kompletterande formning, exempelvis s.k. hydroformning. 10 15 20 30 510 595 9

4. Fordonskaross enligt något av kraven 1-3, kännetecknad av att karossöver- byggnadens balkstruktur (58) omfattar till önskad karossform bockade eller formade, tunnväggiga, flänsfria, slutna tvärsnitt uppvisande proñldelar (60, 62) vid de längs- gående sidokanterna av karossöverbyggnaden (56).

5. Fordonskaross enligt krav 4, kännetecknad av att de bockade proñldelarna (60, 62) vid karossöverbyggnadens (56) längsgående sidokanter bildar vardera i sin, i karossens lângdled sett, främre del en A-stolpe (60A, 62A) som nertill är fast före- nad med karossunderdelens (54) framparti (4), och i sin bakre del en C-stolpe (60C, 62C) som nertill är fast förenad med karossunderdelens bakparti (6).

6. Fordonskaross enligt krav 4 eller 5, kännetecknad av att i karossöverbyggnadens balkstruktur (58) också ingår tvärbalkar (68-76) i form av tunnväggiga, flänsfria, slutna tvärsnitt uppvisande proflldelar, vilka sträcker sig på tvären mellan de båglikt bockade profildelarna (60, 62) vid karossöverbyggnadens längsgående sidokanter och har sina ändar fastsvetsade i dessa båda profildelar (60, 62).

7. Fordonskaross enligt krav 4 eller 5, kännetecknad av att i karossöverbyggnadens balkstruktur (58) också ingår tvärbalkar (68-76) i form av tunnväggiga, proñlerade, öppna tvärsnitt uppvisande proñldelar, vilka sträcker sig på tvären mellan de båglikt bockade profildelama (60, 62) vid karossöverbyggnadens längsgående sidokanter och har sina ändar fastsvetsade i dessa båda profildelar (60, 62).

8. Fordonskaross enligt krav 6 eller 7, kännetecknad av att tvårbalkarna omfattar tvärgående profildelar (68, 70, 74, 76) anordnade åtminstone vid de horisontella under- och över-kanterna av för fordonets vindruta respektive bakruta avsedda öpp- ningar i karossöverbyggnaden (56), varvid profilema är utformade med anliggnings- ytor (96) för vindruta respektive bakruta.

9. Fordonskaross enligt något av föregående krav, kännetecknad av att en/flera av de ingående profildelama är utformad/e med en längsgående ränna (98) på utsidan 10 15 20 510 595 4 av proñldelsvâggen, vilken ränna bildar längsförstyvning i väggen och exempelvis kan användas såsom kabelkanal. 10

10. Fordonskaross enligt krav 6, 7 eller 8, kännetecknad av att karossens taksvällare (60B, 62B) samt de tvärbalkar som är belägna vid vindrutans respektive bakrutans övre delar har anliggningsytor för en takpanel.

11. ll. Fordonskaross enligt något av föregående krav, kännetecknad av att kaross- överbyggnaden (56) utgör en lätt, komplett, fönnonterad enhet vars struktur (58) är sammansatt av ett antal balkar i form av slutna profiler som definierar dess yttre konturer och tak, varvid de profiler som år placerade i anslutning till i fordonskarossen ingående öppningar för glasrutor och takets yttre begränsningsytor är försedda med anliggningsytor (exempelvis 96) för glasrutor respektive takpanel för underlättande av montering och/eller fastsättning av dessa enheter.

12. Fordonskaross enligt krav 11, kännetecknad av att karossöverbyggriaden (56) är försedd med dels takpanel, som kan innefatta taklucka, dels glasrutor, inre beklädnad och annan kompletterande utrustning, varigenom karossöverbyggnaden såsom en komplett, fårdigställd enhet är monterbar på den karossunderdel (54) som tillsammans med överbyggnaden bildar det aktuella fordonets kaross.