DE19949787A1 - Rahmenverbindungsstruktur aus einem extrudierten/stranggepressten Material für ein Fahrzeug - Google Patents

Abstract

Eine Rahmenverbindungsstruktur aus einem extrudierten/stranggepressten Material für ein Fahrzeug umfasst eine Rahmenbaugruppe und eine verstärkende Abdeckung. Die Rahmenbaugruppe ist durch ein erstes extrudiertes/stranggepresstes Teil und ein zweites extrudiertes/stranggepresstes Teil gebildet, die in einem Zustand zusammengebaut sind, in dem sich das erste und das zweite extrudierte/stranggepresste Teil überschneiden, und die an einem Montageabschnitt aneinandergeschweißt sind, um miteinander vereinigt zu sein. Das Verstärkungselement ist in einer solchen Größe ausgebildet, dass das Verstärkungselement den Montageabschnitt zwischen dem ersten und dem zweiten extrudierten/stranggepressten Teil abdeckt und sich derart erstreckt, dass es Abschnitte des ersten und des zweiten extrudierten/stranggepressten Teils abdeckt, wobei das Verstärkungselement an die Rahmenbaugruppe montiert und sowohl an das erste als auch das zweite extrudierte/stranggepresste Teil angeschweißt ist. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, eine Rahmenverbindungsstruktur zu erhalten, in der nicht nur eine notwendige Festigkeit sichergestellt, sondern auch ein thermischer Verzug unterdrückt werden kann.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Technisches Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rahmenverbindungsstruktur aus einem extrudierten/stranggepressten Material für ein Fahrzeug.

2. Stand der Technik

Um das Gewicht eines Fahrzeuges zu reduzieren, wurde in der Vergangenheit die Verwendung eines Aluminiummaterials als Bestandteil eines Fahrzeugkörpers erdacht. Andererseits wird eine Rahmenstruktur, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, in einem Personenfahrzeug verwendet. In dieser Rahmenstruktur sind Seitenschwellen 11 in einem Fahrzeugbodenabschnitt, Vorderpfosten 12, Mittelpfosten 13 usw. aus einem stranggepressten Aluminiummaterial hergestellt, und diese Teile werden kombiniert und integral miteinander verbunden.

In der vorhergenannten Rahmenstruktur können z. B. eine Seitenschwelle und ein Vorderpfosten, die im wesentlichen rechtwinklig zueinander verlaufen müssen, wie folgt miteinander verbunden sein. Wie in Fig. 6 dargestellt, bestehen die Seitenschwelle 11 und der Vorderpfosten 12 aus stranggepressten Aluminiummaterialien und besitzen jeweils unterschiedliche Querschnittsformen. Folglich wurde z. B. daran gedacht, ein gegossenes Verbindungselement 14 in einem Verbindungsabschnitt der zwei Teile 11 und 12 zu verwenden, um die zwei Teile 11 und 12 in das Verbindungselement 14 einzufügen und dadurch die zwei Teile 11 und 12 miteinander zu verbinden.

Bei der vorhergenannten Einfügungsstruktur existieren jedoch die folgenden Probleme. Zum Beispiel kann es schwierig sein, die zwei Teile entsprechend dem infolge der Rahmenform auftretenden Winkel zwischen den zwei Teilen zusammenzubauen. Obwohl die Schweißlängen der zwei Einfügungsabschnitte zur Erhöhung der Festigkeit so groß wie möglich sein müssen, sind die Schweißlängen ferner begrenzt, da der thermische Verzug im Fall eines Aluminiummaterials sehr ausgeprägt ist. Wenn ein Punktschweißverfahren mit einer Vielzahl von Punkten verwendet wird, wird folglich eine Schweißspannung groß.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorhergenannten Probleme zu lösen und eine Rahmenverbindungsstruktur aus einem extrudierten/stranggepressten Material zu schaffen, in der nicht nur eine erforderliche Festigkeit sichergestellt, sondern auch der thermische Verzug unterdrückt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Rahmenverbindungsstruktur aus einem extrudierten/stranggepressten Material für die Verwendung in einem Fahrzeug bereitgestellt, welche folgendes umfasst: eine Rahmenbaugruppe, die durch ein erstes extrudiertes/stranggepresstes Teil und ein zweites extrudiertes/stranggepresstes Teil gebildet ist, die in einem Zustand zusammengebaut sind, in dem sich das erste und das zweite extrudierte/stranggepresste Teil überschneiden, und die an einem Montageabschnitt miteinander verschweißt sind, so dass die Teile miteinander vereinigt sind; und ein Verstärkungselement, das in einer solchen Größe ausgebildet ist, dass das Verstärkungselement den Montageabschnitt zwischen dem ersten und zweiten extrudierten/stranggepressten Teil abdeckt und sich so erstreckt, dass es Abschnitte des ersten und zweiten extrudierten/stranggepressten Teils abdeckt, wobei das Verstärkungselement an die Rahmenbaugruppe montiert und an das erste und zweite extrudierte/stranggepresste Teil angeschweißt ist.

Mit dieser Konfiguration kann nicht nur der Verbindungsabschnitt der extrudierten/stranggepressten Materialien mit dem Verstärkungselement verstärkt, sondern auch die Festigkeit des Verbindungsabschnitts der extrudierten/stranggepressten Materialien gesteigert werden, und zwar ohne eine Zunahme der Schweißlänge, wenn stranggepresste Aluminiummaterialien als die extrudierten/stranggepressten Materialien verwendet werden.

Vorzugsweise ist der Montageabschnitt zwischen dem ersten und dem zweiten extrudierten/stranggepressten Teil ein Eckabschnitt der Rahmenbaugruppe, und sowohl das erste als auch das zweite extrudierte/stranggepresste Teil ist an dem Eckabschnitt abgeschrägt, und das Verstärkungselement ist an dem Eckabschnitt wie ein kreisförmiger Bogen geformt.

Mit dieser Konfiguration ist es möglich, eine Spannungskonzentration in den Verstärkungselementen zu vermeiden.

Vorzugsweise ist das Verstärkungselement durch ein Paar von halben Teilen gebildet, die zusammenpassende Flächen besitzen, die rechtwinklig zu einer Extrusions-/Strangpressrichtung von dem ersten und dem zweiten extrudierten/stranggepressten Teil sind.

Mit dieser Konfiguration kann auch in dem Fall, bei dem Teile, die unterschiedliche Querschnittsflächen besitzen, die miteinander zu verbinden sind, ein Verstärkungselement an die zu verbindenden Teile montiert werden, so dass ein Verbindungsabschnitt zwischen den Teilen im wesentlichen vollständig in dem Verstärkungselement eingefasst ist.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gegenstand, der in der am 15. Oktober 1998 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. Hei.10-293969 enthalten ist, und der durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit ausdrücklich in die vorliegende Anmeldung eingebunden ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine teilweise vergrößerte, perspektivische Explosionsansicht einer für ein Fahrzeug vorgesehenen Rahmenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem ein Verstärkungselement an die zu verbindenden Teile montiert ist;

Fig. 3 ist eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht, die eine andere Ausführungsform des Verstärkungselementes zeigt;

Fig. 4 ist eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem die vorliegende Erfindung auf die Verbindung von anderen Teilen angewendet ist;

Fig. 5 ist eine schematische Perspektivansicht, die eine Fahrzeugrahmenstruktur darstellt; und

Fig. 6 ist eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht, welche das wesentliche einer Verbindung einer Seitenschwelle und eines Vorderpfostens in der konventionellen Struktur darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend auf der Grundlage der in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen im Detail beschrieben werden. Fig. 1 ist eine teilweise vergrößerte, perspektivische Explosionsansicht einer in einem Fahrzeug verwendeten Rahmenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 zeigt einen Verbindungsabschnitt (einen Eckabschnitt in der Vorderseite eines Bodenabschnitts) zwischen einer Seitenschwelle 1, als ein erstes Teil, und einem Vorderpfosten 2, als ein zweites Teil. Die Seitenschwelle 1 und der Vorderpfosten 2 sind durch extrudierte/stranggepresste Aluminiumelemente gebildet, die durch Extrudieren/Strangpressen aus einem Aluminiummaterial geformt sind, so dass sie jeweils die erforderlichen Querschnittsformen besitzen.

Die Seitenschwelle 1 ist in der Querschnittsansicht im wesentlichen wie eine Treppenstufen-"L"-Figur geformt, wie in Fig. 1 dargestellt. Ein unterer Endabschnitt des Vorderpfostens 2 ist senkrecht zu einem vorderen Endabschnitt der Seitenschwelle 1 in einem Fahrzeug angeordnet. In dieser Ausführungsform ist der untere Endabschnitt des Vorderpfostens 2 teilweise ausgeschnitten, damit er eine L-förmig ausgeschnittene Fläche besitzt, so dass die L-förmig ausgeschnittene Fläche mit der Treppenstufenform der Seitenschwelle 1 übereinstimmt. Ferner ist der Vorderpfosten 2 durch Strangpressen in der Querschnittsansicht wie eine ""-Figur geformt (mit anderen Worten, wie eine auf einem Sieben-Segment-Display erscheinende Nummer Acht), wie in Fig. 1 gezeigt. Eine Zwischenwandung 2a, die eines der Bestandteile der ""-Querschnittsform ist, ist in dem unteren Endabschnitt freigelegt, der wie oben beschrieben ausgeschnitten ist. Ein freigelegter Abschnitt der Zwischenwandung 2a grenzt an einen stehenden Abschnitt 1c an.

Genauer gesagt, ist der Vorderpfosten 2 durch Schweißen in der nachstehend beschriebenen Art und Weise mit der Seitenschwelle 1 verbunden. Das heißt, das untere Ende des Vorderpfostens 2 liegt auf einem unteren Stufenabschnitt 1a der Treppenstufenform der Seitenschwelle 1 auf, die Zwischenwandung 2a des Vorderpfostens 2 grenzt an den stehenden Abschnitt 1c der Seitenschwelle 1 an, und ein ausgeschnittener Abschnitt des Vorderpfostens 2 liegt auf einem oberen Stufenabschnitt 1b der Seitenschwelle 1 auf. Anschließend wird ein Punktschweißen an geeigneten Stellen an einem Rand 2b des unteren Endabschnitts des Vorderpfostens 2, der an den Stufenabschnitt 1a angrenzt, an einem Rand 2c der Zwischenwandung 2a, der an den stehenden Abschnitt 1c angrenzt, und an einem Rand 2d des ausgeschnittenen Abschnitts, der an den oberen Stufenabschnitt 1b angrenzt, durchgeführt. Da das Punktschweißen an Rändern durchgeführt wird, die treppenstufenartig an die Seitenschwelle 1 angrenzen, kann die gesamte Schweißlänge verlängert werden. Folglich kann eine relativ große Verbindungsfestigkeit erzielt werden, und zwar sogar in dem Fall, bei dem ein vollständiges Schweißen, das die Tendenz besitzt, einen thermischen Verzug zu erzeugen, nicht durchgeführt wird.

Wie auch in Fig. 2 dargestellt, ist ferner in dem vereinigten Zustand ein Verstärkungselement 3 zum Verstärken des Verbindungsabschnitts zwischen der Seitenschwelle 1 und dem Vorderpfosten 2 an einen Eckabschnitt der Rahmenstruktur montiert, wie er in Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Darüber hinaus ist, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, die untere Seite des vorderen Endabschnitts der Seitenschwelle 1 abgeschrägt (C). Folglich ist das Verstärkungselement 3 entsprechend der abgeschrägten Form der Seitenschwelle 1 wie ein kreisförmiger Bogen geformt. Durch die kreisförmige Bogenform des Verstärkungselementes 3 wird eine Spannungskonzentration in dem Verstärkungselement 3 vermieden.

Ferner ist das Verstärkungselement 3 an seinen Randabschnitten 3a vollständig mit den Abschnitten der Seitenschwelle 1 und des Vorderpfostens 2, die als ein Rahmen verwendet werden, verschweißt, so dass das Verstärkungselement 3 mit der Seitenschwelle 1 und dem Vorderpfosten 2 zusammengeschlossen ist. Überdies ist das Verstärkungselement 3 an seinen Randabschnitten 3b, die senkrecht zu der Strangpressrichtung der Seitenschwelle 1 und des Vorderpfostens 2 sind, an diejenigen Abschnitte der Seitenschwelle 1 und des Vorderpfostens 2 geschweißt, die als Randabschnitte verwendet werden.

Auf diese Art und Weise sind die Seitenschwelle und der Vorderpfosten 2 direkt miteinander verschweißt, und die Außenseite des Verbindungsabschnitts zwischen der Seitenschwelle 1 und dem Vorderpfosten 2 ist ferner an das Verstärkungselement 3 geschweißt, um von dem Verstärkungselement 3 abgedeckt zu werden, das als ein Verbindungselement oder Kupplungsstück dient, um dadurch die jeweiligen Teile zusammenzuschließen. Folglich ist es möglich, die hohe Festigkeit des Verbindungsabschnitts zwischen den Teilen sicherzustellen, die unterschiedliche Querschnittsformen besitzen, wie z. B. die Seitenschwelle 1 und der Vorderpfosten 2. Der Grat der Freiheit bei der Konstruktion einer Rahmenstruktur, die extrudierte/stranggepresste Teile verwendet, ist hoch.

Wie in Fig. 3 gezeigt, kann ferner ein Gegenstück- Verstärkungselement 4, das so ausgebildet ist, dass es an das Verstärkungselement 3 anbringbar ist, verwendet werden, so dass der Verbindungsabschnitt zwischen der Seitenschwelle 1 und dem Vorderpfosten 2 zwischen den zwei Verstärkungselementen 3 und 4, die als ein Paar von halben Hälften fungieren, aufgenommen ist. Wenn z. B. die Dicke der Seitenschwelle 1 von der Dicke des Vorderpfostens 2 verschieden ist, wie in Fig. 3 gezeigt, können deshalb die zwei Verstärkungselemente 3 und 4 bereitgestellt werden, so dass das kleinere der extrudierten/stranggepressten Teile auf gegenüberliegenden Seiten sandwichartig zwischen den zwei Verstärkungselementen 3 und 4 aufgenommen wird. Folglich kann die Festigkeit noch weiter erhöht werden.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Verbindungsstruktur zwischen der Seitenschwelle 1 und den Vorderpfosten 2 beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann auch auf eine Verbindungsstruktur zwischen der Seitenschwelle 1 und einem Mittelpfosten 5 angewendet werden, wie in Fig. 4 dargestellt.

Wie in Fig. 4 gezeigt, ist der untere Endabschnitt des Mittelpfostens 5 entsprechend der Treppenstufenform der Seitenschwelle 1 ausgeschnitten. Eine Zwischenwandung 5a, die eine der Bestandteile einer ""-Querschnittsform ist, ist durch das Beschneiden des Mittelpfostens 5 freigelegt. Ein freigelegter Abschnitt der Zwischenwandung 5a grenzt an einen stehenden Abschnitt 1c der Seitenschwelle 1 an. Dann wird eine Schweißung an einem Rand 5b, welcher der untere Endabschnitt des Mittelpfostens 5 ist, und welcher an die jeweiligen Stufenabschnitte 1a und 1b angrenzt, und an einem Rand der Zwischenwandung 5a, der an den stehenden Abschnitt 1c der Seitenschwelle 1 angrenzt, durchgeführt. Als Folge davon wird der Mittelpfosten 5 mit der Seitenschwelle 1 verbunden.

Ferner ist ein Verstärkungselement 6, das entsprechend der Außenform des Verbindungsabschnitts zwischen der Seitenschwelle 1 und dem Mittelpfosten 5 ähnlich wie ein umgekehrtes T geformt ist, in der gleichen Art und Weise, wie oben beschrieben, befestigt. Folglich kann auch in diesem Fall eine erforderliche Festigkeit sichergestellt werden, und zwar sogar dann, wenn eine vollständige Schweißung an der Gesamtheit der Kontaktränder zwischen der Seitenschwelle 1 und dem Mittelpfosten 5 nicht gegeben ist, weil eine Punkschweißung an geeigneten Stellen vorgenommen und das Verstärkungselement 5 an die jeweiligen extrudierten/stranggepressten Teile geschweißt ist.

Wie oben beschrieben, kann entsprechend der vorliegenden Erfindung ein Verbindungsabschnitt von extrudierten/stranggepressten Teilen mit einem Verstärkungselement verstärkt sein. Insbesondere im Falle von stranggepressten Aluminiumteilen kann ein thermischer Verzug auftreten, wenn die Schweißlänge groß wird. Die Festigkeit eines Verbindungsabschnitts zwischen den stranggepressten Teilen kann jedoch sogar dann erhöht werden, wenn eine vollständige Schweißung nicht vorliegt. Folglich können stranggepresste Aluminiummaterialien in einer Fahrzeugrahmenstruktur verwendet werden. Ferner kann auf der Grundlage der Verbindung von extrudierten/stranggepressten Teilen, die unterschiedliche Querschnittsformen besitzen, eine Rahmenstruktur bereitgestellt werden, die hinsichtlich ihrer Konstruktion einen großen Grad an Freiheit besitzt. Falls das Verstärkungselement wie ein kreisförmiger Bogen geformt ist, kann ferner eine Spannungskonzentration in dem Verstärkungselement vermieden werden. Wenn das Verstärkungselement durch ein Paar von halben Teilen gebildet ist, kann das Verstärkungselement darüber hinaus an extrudierte/stranggepresste Teile, die unterschiedliche Querschnittsflächen besitzen, montiert werden, so dass der Verbindungsabschnitt zwischen den extrudierten/stranggepressten Teilen vollständig von dem Verstärkungselement umhüllt ist. Folglich kann mit dem Verstärkungselement der Verbindungsabschnitt zwischen den extrudierten/stranggepressten Teilen, die unterschiedliche Querschnittsformen besitzen, verstärkt werden.

Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, ist es für einen Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne dabei von der Erfindung abzuweichen, und dass die Erfindung deshalb darauf abzielt, in den beigefügten Ansprüchen alle derartigen Änderungen und Modifikationen abzudecken, die in den Kerngedanken und den Schutzumfang der Erfindung fallen.

Claims (6)

1. Rahmenverbindungsstruktur aus einem extrudierten/stranggepressten Material für ein Fahrzeug, umfassend:
eine Rahmenbaugruppe, die durch ein erstes extrudiertes/stranggepresstes Teil und ein zweites extrudiertes/stranggepresstes Teil gebildet ist, die in einem Zustand zusammengebaut sind, in dem sich das erste und das zweite extrudierte/stranggepresste Teil überschneiden, und die an einem Montageabschnitt miteinander verschweißt sind, so dass sie miteinander vereinigt sind; und
ein Verstärkungselement, das in einer solchen Größe ausgebildet ist, dass das Verstärkungselement den Montageabschnitt zwischen dem ersten und zweiten extrudierten/stranggepressten Teil abdeckt und sich so erstreckt, dass es Abschnitte des ersten und zweiten extrudierten/stranggepressten Teils abdeckt, wobei das Verstärkungselement an die Rahmenbaugruppe montiert und an das erste und zweite extrudierte/stranggepresste Teil angeschweißt ist.

2. Rahmenverbindungsstruktur aus einem extrudierten/stranggepressten Material für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 1, worin der Montageabschnitt zwischen dem ersten und zweiten extrudierten/stranggepressten Teil ein Eckabschnitt der Rahmenbaugruppe ist.

3. Rahmenverbindungsstruktur aus einem extrudierten/stranggepressten Material für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 2, worin von dem ersten und zweiten extrudierten/stranggepressten Teil zumindest ein Teil an dem Eckabschnitt abgeschrägt ist, und das Verstärkungselement einen kreisförmigen Bogenabschnitt besitzt.

4. Rahmenverbindungsstruktur aus einem extrudierten/stranggepressten Material für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 1, worin das Verstärkungselement durch ein Paar von halben Teilen gebildet ist, die aneinanderpassende Flächen besitzen, die senkrecht zu einer Extrusions-/Strangpressrichtung von sowohl dem ersten als auch dem zweiten extrudierten/stranggepressten Teil sind.

5. Rahmenverbindungsstruktur aus einem extrudierten/stranggepressten Material für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 2, worin das Verstärkungselement durch ein Paär von halben Teilen gebildet ist, die aneinanderpassende Flächen besitzen, die senkrecht zu einer Extrusions-/Strangpressrichtung von sowohl dem ersten als auch dem zweiten extrudierten/stranggepressten Teil sind.

6. Rahmenverbindungsstruktur aus einem extrudierten/stranggepressten Material für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 3, worin das Verstärkungselement durch ein Paar von halben Teilen gebildet ist, die aneinanderpassende Flächen besitzen, die senkrecht zu einer Extrusions-/Strangpressrichtung von sowohl dem ersten als auch dem zweiten extrudierten/stranggepressten Teil sind.