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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine kombinierte Struktur und ein Verfahren zum Kombinieren oder
Montieren eines vorderen Teils einer Fahrgastzelle eines Automobils.
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Ein Automobil weist in der Struktur
eines vorderen Teils eine Stirnwand, ein Windlaufseitenblech, eine
Scharniersäule
(eine vordere Säule),
ein Seitenelement und einen Querelement bzw. einen Querträger auf.
Vgl. z.B. 1, 3 und 13 der
japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 2531718. Eine Stirnwand
ist in einem vorderen Teil einer Fahrgastzelle angeordnet und erstreckt
sich in die Breitenrichtung eines Automobils. Eine Windlaufseitenblech
ist mit der linken und der rechten Seite der Stirnwand verbunden
und erstreckt sich nach hinten.
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Eine vordere Säule ist mit dem hinteren Ende eines
Windlaufseitenblechs verbunden, wodurch ein geschlossener Querschnitt
gegen das Windlaufseitenblech gebildet wird. Das linke und das rechte
Seitenelement sind jeweils an einer Position mit der Stirnwand verbunden,
die weiter innen liegt als die vordere Säule und vor der Stirnwand angeordnet
ist. Das Querelement bildet einen geschlossenen Querschnitt gegen
die Stirnwand und erstreckt sich in einer Breitenrichtung einer
Karosserie und ist mit dem hinteren Ende eines Seitenelements verbunden.
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Wenn ein Querelement von der Innenseite der
Fahrgastzelle an der Stirnwand befestigt wird, werden beide Enden
des Querelements entlang der Stirnwand und des Windlaufseitenblechs
nach hinten gebogen und mit der vorderen Säule verbunden. Wenn ein Querelement
von der Außenseite
der Fahrgastzelle an der Stirnwand befestigt wird, werden beide
Enden des Querelements mit dem Seitenelement verbunden. Ein Verstärkungselement
wird entlang der Stirnwand und des Wind laufseitenblechs zwischen
der vorderen Säule
und der Innenseite einer Stirnwand an einer Position befestigt,
an der die Stirnwand am Seitenelement befestigt ist.
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In der vorstehend beschriebenen Struktur
ist ein Flansch, der die Stirnwand und das Windlaufseitenblech kombiniert,
an einer Position ausgebildet, die dem Außenumfang eines Reifens zugewandt
ist. Dadurch müssen
die Stirnwand und das Windlaufseitenblech hinter dem Reifen einen
dem Flansch entsprechenden Raum aufweisen, um zu verhindern, daß der Reifen
mit dem Flansch in Kontakt kommt und platzt. Dadurch wird die Fahrgastzelle
schmaler. Außerdem
wird, weil die Position der vorderen Säule nach hinten versetzt ist,
auch die Position, an der eine Vordertür angeordnet ist, nach hinten
versetzt, so daß es
schwierig ist, in die Fahrgastzelle einzusteigen oder aus der Fahrgastzelle
auszusteigen.
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Wenn das Querelement im Inneren der
Fahrgastzelle angeordnet ist, ist es schwierig, einige Stellen durch
ein Punktschweißgerät zu erreichen,
um einen Bereich zwischen dem Querelement und der Stirnwand zu verbinden,
nachdem das Seitenelement und die Stirnwand aneinander befestigt
worden sind. Ähnlicherweise
ist es, wenn das Querelement außerhalb
der Fahrgastzelle angeordnet ist, schwierig, einige Stellen durch
ein Punktschweißgerät zu erreichen,
um den Bereich zwischen der Stirnwand und dem Verstärkungselement
zu verbinden, nachdem das Seitenelement und die Stirnwand miteinander verbunden
worden sind, und um den Bereich zwischen dem Endabschnitt des Querelements
und dem Seitenelement zu verbinden, nachdem die Stirnwand und das
Verstärkungselement
miteinander verbunden worden sind.
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Daher muß ein Abschnitt in den Elementen ausgeschnitten
werden, um eine Arbeitsöffnung
zum Einführen
eines Schweißgeräts herzustellen.
Dies ist jedoch unerwünscht,
weil, wenn ein Arbeitsloch in einem starren Element ausgebildet
wird, die Steifigkeit oder Stabilität dieses Elements abnimmt.
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Durch die vorliegende Erfindung wird
eine kombinierte Struktur eines vorderen Teils einer Fahrgastzelle
eines Au tomobils bereitgestellt, die eine ausreichende Steifigkeit
besitzt, während
ein Fahrgastzellenraum erhalten bleibt.
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Eine erfindungsgemäße kombinierte
Struktur eines vorderen Teils einer Fahrgastzelle eines Automobils
weist eine Stirnwand, ein Stirnblech bzw. eine Wand zum Armaturenbrett
und eine vordere Säule auf.
Die Stirnwand ist in einem vorderen Teil der Fahrgastzelle angeordnet
und erstreckt sich in die Breitenrichtung des Fahrzeugs und bildet
ein Radgehäuse,
das an der linken und an der rechten Seite zur Innenseite einer
Fahrgastzelle hin gewölbt
ist. Die Stirnwand weist einen Wandflansch auf, der sich vom proximalen
Ende beider Ränder
bezüglich
der Fahrzeugrichtung nach hinten erstreckt. Die vordere Säule wird
durch ein Innenteil und ein Außenteil
der vorderen Säule
gebildet, die an einem Säulenflansch,
an dem die beiden Säulenteile
in der Breitenrichtung einander zugewandt sind, miteinander verbunden sind.
Ein bezüglich
der Fahrzeugrichtung vorne angeordneter Säulenflansch der vorderen Säule ist
mit dem Wandflansch verbunden. Das vordere Ende des Säulenflanschs
ist bezüglich
der Fahrzeugrichtung weiter hinten angeordnet als das proximale
Ende.
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Die erfindungsgemäße kombinierte Struktur eines
vorderen Teils einer Fahrgastzelle eines Automobils weist ferner
ein Verstärkungselement
auf, das an der Stirnwand und dem Innenteil der vorderen Säule angeordnet
ist. In diesem Fall weist die kombinierte Struktur eines vorderen
Teils einer Fahrgastzelle ferner ein Seitenelement auf, das sich
bezüglich der
Fahrzeugrichtung nach vorne und hinten erstreckt und ein mit der
Stirnwand verbundenes hinteres Ende aufweist, und das Verstärkungselement
ist mit der Innenseite der Stirnwand verbunden, die von der Außenseite
der Fahrgastzelle am Seitenelement befestigt worden ist. Das Innenteil
der vorderen Säule
weist eine innenseitige Wand und eine vordere Wand auf, die vom
vorderen Ende der innenseitigen Wand bezüglich der Fahrzeugrichtung
nach außen gebogen
ist und mit der hinteren Wand des Verstärkungselements in Kontakt steht,
wobei durch die innenseitige Wand und die vorde re Wand eine Ecke gebildet
wird. Außerdem
weist die kombinierte Struktur eines vorderen Teils einer Fahrgastzelle
eines Automobils ein Querelement auf, das sich in die Breitenrichtung
des Automobils erstreckt und mit der Vorderseite der Stirnwand verbunden
ist, während
das hintere Ende des Seitenelements mit dem Querelement verbunden
ist. In diesem Fall wird der Wandflansch von der Innenseite der
Fahrgastzelle mit dem Säulenflansch
verbunden. In der kombinierten Struktur eines vorderen Teils einer
Fahrgastzelle eines Automobils wird hinsichtlich der Abdichtung
der Fahrgastzelle der Wandflansch zwischen dem Säulenflansch des Innenteils
der vorderen Säule
und dem Säulenflansch
des Außenteils
der vorderen Säule
eingesetzt und verbunden.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Kombinieren
eines vorderen Teils einer Fahrgastzelle eines Automobils weist
die Schritte auf: Verbinden eines Wandflanschs, der sich bezüglich der
Fahrzeugrichtung vom proximalen Ende beider Seitenränder einer
Stirnwand nach hinten erstreckt, mit einem Säulenflansch, der sich bezüglich der
Fahrzeugrichtung von einem Innenteil einer vorderen Säule nach vorne
erstreckt, an einer Position, wo das vordere Ende des Säulenflanschs
bezüglich
der Fahrzeugrichtung weiter hinten angeordnet ist als das proximale
Ende; Verbinden eines Verstärkungselements
mit der Stirnwand und dem Innenteil der vorderen Säule; Verbinden
beider Enden eines sich in die Breitenrichtung des Automobils erstreckenden
Querelements mit dem hinteren Ende eines sich bezüglich der
Fahrzeugrichtung nach vorne und hinten erstreckenden Seitenelements;
Verbinden des Querelements und des Seitenelements, die miteinander
verbunden worden sind, mit der Stirnwand; und Verbinden eines Säulenflanschs
eines Innenteils der vorderen Säule und
eines Säulenflanschs
eines Außenteils
der vorderen Säule.
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen kombinierten
Struktur eines vorderen Teils einer Fahrgastzelle eines Automobils
betrachtet vom Inneren der Fahrgastzelle;
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2 zeigt
eine Querschnittansicht der kombinierten Struktur an einer Position,
wo ein Verstärkungselement
sich entlang einer Linie F2-F2 in 1 erstreckt;
und
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3 zeigt
eine vergrößerte perspektivische Ansicht
des in 1 dargestellten
Teils F3 zum Darstellen einer Kombination aus einer vorderen Säule, einer
Stirnwand und dem Verstärkungselement.
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Nachstehend wird eine bevorzugte
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen kombinierten Struktur
eines vorderen Teils einer Fahrgastzelle eines Automobils unter
Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben. Die Positionsbezeichnungen "vorne", "hinten", "links" und "rechts" beziehen sich auf
die Fahrtrichtung F eines Automobils, und die Richtung zur Mitte
des Automobils hin wird als Innenseite und die Richtung von der
Mitte des Automobils weg als Außenseite
betrachtet. 1 zeigt
einen Zustand in der Nähe
eines kombinierten Teils aus einer Stirnwand 1 und einer
vorderen Säule 2 an
der vorderen linken Seite eines Automobils betrachtet von der Innenseite
einer Fahrgastzelle. Wie in 1 dargestellt
ist, weist die kombinierte Struktur eines vorderen Teils einer Fahrgastzelle
eines Automobils eine Stirnwand 1, eine vordere Säule 2,
ein Seitenelement 3, ein Querelement 4 und ein
Verstärkungselement 5 auf.
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Die Stirnwand 1 ist in einem
vorderen Teil einer Fahrgastzelle angeordnet und erstreckt sich
in die Breitenrichtung eines Automobils. Das untere Ende der Stirnwand 1 erstreckt
sich nach hinten zum Bodenblech der Fahrgastzelle. An der linken
und rechten Seite der Stirnwand 1 ist ein Radgehäuse 11 ausgebildet,
das zur Innenseite der Fahrgastzelle hin gewölbt ist, um zu vermeiden, daß es mit
einem Vorderrad in Kontakt kommt. Die vordere Säule 2 ist an der linken
und an der rechten Seite der Stirnwand 1 angeordnet und
erstreckt sich gekrümmt
entlang beiden Enden der Stirnwand 1. Die vordere Säule 2 weist
ein der Fahrgastzelle zugewandtes Innenteil 21 und ein
von der Fahrgastzelle abgewandtes Außenteil 22 auf. Das
Innenteil 21 und das Außenteil 22 der vorderen
Säule weisen
Säulenflansche 23 bzw. 24 auf,
die vom Außenumfang
der vorderen Säule 2 hervorstehen,
und durch Verbinden dieser Säulenflansche 23 und 24 wird
die vordere Säule 2 gebildet.
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Wie in 2 dargestellt
ist, ist am linken und am rechten Seitenrand der Stirnwand 1 jeweils
ein Wandflansch 12 ausgebildet, der sich von einem proximalen
Ende 13 bezüglich
der Fahrzeugrichtung nach hinten erstreckt. Die vordere Säule 2 und
die Stirnwand 1 sind an einer Position verbunden, wo die vorderen
Enden 25 und 26 der Säulenflansche 23 und 24 der
vorderen Säule 2 hinter
dem proximalen Ende 13 des Wandflanschs 12 der
Stirnwand 1 angeordnet sind.
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Das Seitenelement 3 ist
in der Breitenrichtung des Automobils weiter innen verbunden als
die vordere Säule 2 und
die Außenseite
der Stirnwand 1. Das Seitenelement 3 erstreckt
sich von der Stirnwand 1 nach vorne und von der Unterseite
der Stirnwand 1 entlang des Bodenblechs nach hinten.
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Das Querelement 4 ist in
der Breitenrichtung des Automobils angeordnet, wie in 2 dargestellt, und beide
Enden 4a sind mit dem hinteren Ende 3a des linken
und des rechten Seitenelements 3 verbunden. Das Querelement 4 ist
mit der Stirnwand 1 verbunden und bildet einen geschlossenen
Raum, d.h. einen sogenannten geschlossenen Querschnitt, der durch
die Stirnwand 1 und das Querelement 4 geschlossen
ist.
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Das Verstärkungselement 5 wird
so verbunden, daß das
Innenteil 21 der vorderen Säule 2 mit dem Teil 14 der
Stirnwand 1 von der Innenseite der Fahrgastzelle verbunden
wird, nachdem die Stirnwand 1 von der Außenseite
der Fahrgastzelle am Seitenelement 3 befestigt worden ist.
Das Verstärkungselement 5 bildet
einen geschlossenen Querschnitt gegen den Radgehäuseabschnitt 11 der
Stirnwand 1. Die hintere Wand 5a des Verstärkungselements 5 kommt
mit einer Ecke 21c in Kontakt, die durch die vordere Wand 21a und
die innenseitige Wand 21b des Innenteils 21 der
vorderen Säule 2 gebildet
wird.
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Nachstehend wird ein Beispiel eines
Verfahrens zum Verbinden der einzelnen Elemente erläutert. Zunächst werden
die Stirnwand 1 und das Innenteil 21 der vorderen
Säule verbunden.
In diesem Fall müssen
die Stirnwand 1 und das Innenteil 21 der vorderen
Säule mindestens
in einem Bereich miteinander verbunden werden, der durch das Verstärkungselement 5 abgedeckt
wird. Nachdem das Innenteil 21 der vorderen Säule an der
Stirnwand 1 befestigt ist, wird das Verstärkungselement 5 mit
der Stirnwand 1 und dem Innenteil 21 der vorderen
Säule verbunden. Die
hinteren Enden 3a des linken und des rechten Seitenelements 3 werden
mit beiden Enden 4a des Querelements 4 verbunden.
Das Querelement 4 und das Seitenelement 3, die
miteinander verbunden worden sind, werden mit der Stirnwand 1 verbunden, die
mit dem Verstärkungselement 5 verbunden
worden ist.
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Das Außenteil 22 der vorderen
Säule wird mit
dem Innenteil 21 der vorderen Säule und mit der Stirnwand 1 verbunden,
die mit dem Verstärkungselement 5 verbunden
worden ist. In diesem Fall kann das Außenteil 22 der vorderen
Säule befestigt
werden bevor oder nachdem das Querelement 4 und das Seitenelement 3 mit
der Stirnwand 1 verbunden worden sind. Im Bereich, in dem
das Verstärkungselement 5 befestigt
ist, kann kein Punktschweißgerät eingeführt werden.
Daher können
das vordere Ende 26 des Flanschs 24 des Außenteils 22 der
vorderen Säule
und das vordere Ende des Flanschs 23 des Innenteils 21 der
vorderen Säule
durch MIG- oder TIG-Schweißen ähnlich wie
bei einer Kantenverbindung verbunden werden. Das vorstehende Verbindungsverfahren
dient lediglich als Beispiel, und es können andere Montageverfahren
verwendet werden. Außerdem
kann der Säulenflansch 23 des
Innenteils 21 der vorderen Säule von der Innenseite des
Wandflanschs 12 der Stirnwand 1 her verbunden werden
und kann der Flansch 24 des Außenteils 22 der vorderen
Säule von
der Außenseite
des Wandflanschs 12 der Stirnwand 1 her verbunden
werden, so daß der
Wandflansch 12 der Stirnwand 1 sandwichartig zwischen
den Säulenflanschen 23 und 24 der
vorderen Säule 2 angeordnet
ist.
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In der vorstehend beschriebenen kombinierten
Struktur eines vorderen Teils einer Fahrgastzelle eines Automobils stehen
der Wandflansch 12 und die Säulenflansche 23, 24 nicht
zum Vorderrad im Radgehäuse 11 hin
hervor. Dadurch besteht nicht die Gefahr, daß das Vorderrad durch einen
Kontakt mit dem Wandflansch 12 und den Säulenflanschen 23, 24 beschädigt wird.
Dadurch kann die vordere Säule 2 in der
Nähe des
Schwenkbereichs S des Vorderrades angeordnet werden.
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Der Wandflansch 12 ist bezüglich der
Fahrzeugrichtung hinter dem proximalen Ende 13 an beiden
Enden der Stirnwand 1 angeordnet, und die vordere Säule 2 und
die Stirnwand 1 sind so verbunden, daß die vorderen Enden 25 und 26 der
Säulenflansche 23 und 24 der
vorderen Säule 2 weiter
hinten angeordnet sind als das proximale Ende 13 des Wandflanschs 12 der
Stirnwand 1. D.h., der Abstand von der Ecke 21c des
Innenteils 21 der vorderen Säule zum proximalen Ende 13 des
Wandflanschs 12 der Stirnwand 1 kann um eine Strecke
vergrößert werden,
die den Säulenflanschen 23, 24 der
vorderen Säule 2 entspricht.
D.h., es kann ein großer
Abstand von der hinteren Wand 5a des Verstärkungselements 5 bis
zum Radgehäuse 11 bereitgestellt
werden, und der geschlossene Querschnitt zwischen dem Verstärkungselement 5 und
dem Radgehäuse 11 kann
groß gemacht
werden. Dadurch kann die Steifigkeit und Stabilität des Verstärkungselements 5 erhöht werden.
Außerdem
kann die Belastung bei einem Aufprall vom Seitenelement 3 über das
Verstärkungselement 5 zur
vorderen Säule 2 übertragen werden.
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Weil die vordere Säule 2 näher zum
Vorderrad hin angeordnet werden kann, kann der Querschnitt der vorderen
Säule 2 vergrößert werden,
ohne daß die
vordere Säule 2 nach
hinten versetzt wird. Dadurch kann die Steifigkeit und Stabilität der vorderen
Säule 2 erhöht werden.
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Außerdem kann durch Montieren
jedes Elements gemäß der vorstehenden
Beschreibung in der kombinierten Struktur eines vorderen Teils einer Fahrgastzelle
eines Automobils jedes Element durch eine Anzahl von Schweißpunkten
geschweißt
werden, die ausreichend ist, um die Formfestigkeit jedes Teils zu
gewährleisten,
ohne daß in
jedem Element ein Fenster oder eine Öffnung für ein Punktschweißgerät ausgebildet
sein muß.
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In der erfindungsgemäßen kombinierten Struktur
eines vorderen Teils einer Fahrgastzelle eines Automobils steht
der Flansch, der die vordere Säule
und die Stirnwand verbindet, nicht zum Vorderrad hin hervor. Dadurch
können
die vordere Säule und
die Stirnwand in der Nähe
des Vorderrades angeordnet werden. Infolgedessen können der
geschlossene Querschnitt der vorderen Säule und der durch das Verstärkungselement
und die Stirnwand umschlossene Querschnitt vergrößert werden. Dadurch kann die
Steifigkeit bzw. Stabilität
erhöht
werden, und die bei einem Aufprall auf die Seitenelemente ausgeübte Belastung
kann effizient zur vorderen Säule übertragen
werden. Außerdem
kann, weil die Stirnwand und die vordere Säule an der Vorderseite verbunden
werden können,
der Fahrgastzellenraum verbreitert werden.
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Wie vorstehend beschrieben wurde,
kann erfindungsgemäß eine kombinierte
Struktur eines vorderen Teils einer Fahrgastzelle eines Automobils
mit einer ausreichenden Steifigkeit bereitgestellt werden, während ein
Fahrgastzellenraum erhalten bleibt.