DE102004048933A1

DE102004048933A1 - Chassisstruktur für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102004048933A1
Application number: DE102004048933A
Authority: DE
Inventors: Tatsuzo Tomita
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2003-10-08
Filing date: 2004-10-07
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2024-10-08
Also published as: CN1605520A; US7066531B2; JP2005112197A; JP4325351B2; DE102004048933B4; CN1323886C; US20050077754A1

Abstract

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Chassisstruktur für Fahrzeuge bereitzustellen, die einen Stoß effektiv absorbieren kann. Seitenträger (10) erstrecken sich in einer Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie entlang der Seiten der Fahrzeugkarosserie. Die Seitenträger sind dafür ausgeführt, in der Längsrichtung nach der Aufnahme eines Stoßes zu knicken. Ein Querträger (40) erstreckt sich zwischen den Seitenträgern (10) entlang der Breitenrichtung der Fahrzeugkarosserie. Verbindungsstangen (50) werden von den Seitenträgern (10) über Unterstützungselemente (52, 55) unterstützt. Der Querträger (40) ist an Spitzen der Verbindungsstangen (50) mittels Schrauben (51) befestigt. Wenn ein einen vorbestimmten Belastungswert überschreitender Stoß auf den Querträger (40) in der Längsrichtung ausgeübt wird, werden die Unterstützungselemente (52, 55) gebrochen, wodurch der Querträger (40) und die Verbindungsstangen (50) von den Seitenträgern (10) gelöst werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Chassisstruktur für Fahrzeuge, und insbesondere eine Struktur, in welcher ein Querträger an Seitenträgern befestigt ist, die einen Teil eines Chassis bereitstellen.

In Fahrzeugen besteht eine Forderung nach einer effektiven Reduzierung eines darauf ausgeübten Stoßes, wenn eine Kollision auftritt. Um einen auf ein Fahrzeug von vorne ausgeübten Stoß zu absorbieren, sind beispielsweise die vorderen Abschnitte von Seitenträgern, welche in den Chassis des Fahrzeugs enthalten sind und sich in der Längsrichtung des Fahrzeugs erstrecken, so ausgelegt, daß sie leicht bei Aufnahme des Stoßes einknicken. Dieser Einknickabschnitt wird als Knautschzone bezeichnet.

Ferner ist eine Struktur bekannt, in welcher sich ein Querträger, welcher in dem Chassis enthalten und an welchem beispielsweise eine Längsvorrichtung befestigt ist, zwischen den Seitenträgern erstreckt. Die Japanische Patentanmeldung KOKAI, Veröffentlichungs-Nr. 2000-229581 (2) offenbart eine Struktur, in welcher ein Querträger an Seitenträgern mittels Schrauben befestigt ist, die durch in dem unteren Teil der Seitenträger ausgebildete Löcher und die entsprechenden oberen Abschnitte eines Querträgers hindurch eingeführt sind. In diesem Falle werden die Schrauben durch die Löcher hindurch von oberhalb der Seitenträger eingeführt und an den Seitenträgern befestigt, und dann werden die Muttern von unterhalb des Querträgers aus befestigt. Ferner offenbart die Japanische Patentanmeldung KOKAI, Veröffentlichungs-Nr. 2000-10-129522 (2) eine Struktur, in welcher Stützen auf den Seitenträgern vorgesehen sind, und ein Querträger an den Seitenträgern über die Stützen befestigt ist. In diesem Falle werden die Schrauben von oberhalb der Stützen aus eingeführt und die Muttern von unterhalb des Querträgers aus befestigt.

In Fahrzeugen mit Frontmotor/Vorderradantrieb (FF) oder Frontmotor/Hinterradantrieb (FR) ist der Motor vor dem Querträger innerhalb der von den Seitenträgern ausgebildeten Knautschzone angeordnet. In dieser Struktur knicken, wenn ein Stoß auf ein Fahrzeug von vorne bei einer Frontalkollision ausgeübt wird, die Abschnitte der vor dem Motor angeordneten Seitenträger zuerst. Wenn die Knickbewegung der Seitenträger bis zu dem vorderen Ende des Motors fortschreitet, wird der Stoß auf den Motor übertragen. Da der Motor starr ist, wird er ohne Knautschung nach hinten geschoben. Wenn die Knickbewegung des Seitenträgers weiter fortschreitet kollidiert das hintere Ende des Motors mit dem Querträger. Demzufolge wird die Knickbewegung der Seitenträger unterdrückt. Somit unterbricht der Querträger die Knickbewegung der Seitenträger, was bedeutet, daß die Knautschzone der Seitenträger nicht ausreichend ausgenutzt wird. Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehenden Probleme entwickelt und zielt darauf ab, eine Chassisstruktur bereitzustellen, welche in der Lage ist, einen von vorne ausgeübten Stoß effektiv zu absorbieren.

Die Aufgabe kann durch die in den Ansprüchen definierten Merkmale gelöst werden.

Eine Chassisstruktur für Fahrzeuge gemäß der Erfindung weist auf:
ein Paar von sich in der Längsrichtung einer Fahrzeugkarosserie erstreckenden Seitenträgern, wobei die Seitenträger in der Längsrichtung bei Aufnahme eines Stoßes knicken;
einen sich zwischen den Seitenträgern entlang der Breitenrichtung der Fahrzeugkarosserie erstreckenden Querträger; und
eine Verbindungsstruktur, welche den Querträger mit den Seitenträgern verbindet, wobei die Verbindungsstruktur den Seitenträgern ein Lösen von den Seitenträgern ermöglicht, wenn ein einen bestimmten Belastungswert überschreitender Stoß auf den Querträger in der Längsrichtung ausgeübt wird.

Die Chassisstruktur der Erfindung ist so aufgebaut, daß wenn ein erheblicher Stoß bei einer Kollision auf den Querträger ausgeübt wird, der Querträger von den Seitenträgern gelöst wird. Demzufolge wird die Knickbewegung der Seitenträger nicht durch den Querträger unterbrochen, wodurch die Seitenträger den Stoß ausreichend absorbieren können.

Bevorzugt weist die Verbindungsstruktur auf:
eine Verbindungsstange;
eine Unterstützungseinheit, welche auf jedem von den Seitenträgern befestigt ist, und die Verbindungsstange unterstützt; und
ein Befestigungswerkzeug, welches den Querträger an einer Spitze der Verbindungsstange befestigt,
wobei die Unterstützungseinheit gebrochen wird, wenn der Stoß auf den Querträger ausgeübt wird, und dadurch die Verbindungsstange freigibt und das Lösen des Querträgers von den Seitenträgern ermöglicht.

Aufgrund der wie vorstehend aufgebauten Verbindungsstruktur kann der Belastungswert eines Stoßes, der den Querträger abreißt eingestellt werden, indem die Konfiguration und das Material der Unterstützungseinheit gewählt wird. Das heißt, daß der Querträger ohne Verwendung eines komplexen Lösemechanismus gelöst werden kann.

Bevorzugter weist die Unterstützungseinheit auf:
eine auf jedem von den Seitenträgern angeordnete und die Verbindungsstange in der Nähe des Querträgers haltende erste Unterstützungsplatte, wobei die erste Unterstützungsplatte in Abhängigkeit von einer Änderung in der Lage der Verbindungsstange verformt wird, wenn der Stoß auf den Querträger ausgeübt wird, um dadurch die Verbindungsstange zu lösen; und
eine auf jedem von den Seitenträgern angeordnete und die Verbindungsstange in der Nähe von jedem Seitenträger haltende zweite Unterstützungsplatte, wobei die zweite Unterstützungsplatte in Abhängigkeit von einer Änderung in der Lage der Verbindungsstange verformt wird, wenn der Stoß auf den Querträger ausgeübt wird, um dadurch die Verbindungsstange zu lösen.

Dadurch, daß die Unterstützungseinheit wie vorstehend aufgebaut ist, kann der Querträger zuverlässig von den Seitenträgern unterstützt werden. Ferner kann der Belastungswert eines Stoßes, der den Querträger abreißt eingestellt werden, indem die Konfigurationen und Materialien der ersten und zweiten Unterstützungsplatten ausgewählt werden.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung:
besitzt die Verbindungsstange ein in einem ihrer Enden ausgebildetes Innengewinde;
ist das Befestigungswerkzeug eine Schraube, die mit dem Innengewinde in Eingriff steht; und
ist ein Durchtrittsloch, durch welches sich das Befestigungswerkzeug erstreckt in der ersten Unterstützungsplatte ausgebildet, wodurch das Durchtrittsloch zwangsweise durch die Verbindungsstange oder das Befestigungswerkzeug erweitert wird, wenn der Stoß auf den Querträger ausgeübt wird, und dadurch die Verbindungsstange von der ersten Unterstützungsplatte zu lösen.

In dem vorstehenden Falle ist bevorzugt die zweite Unterstützungsplatte an einer Oberfläche von jedem von den Seitenträgern entfernt von dem Querträger befestigt, wobei die zweite Unterstützungsplatte gebrochen wird, wenn der Stoß auf den Querträger ausgeübt wird, und dadurch die Verbindungsstange von der zweiten Unterstützungsplatte freigegeben wird.

Bevorzugt ist die zweite Unterstützungsplatte aus einem elastisch verformbareren Material als ein Material der Seitenträger ausgebildet.

Bevorzugt ist die Verbindungsstange mit der zweiten Unterstützungsplatte verschweißt.

Bevorzugt weist die Chassisstruktur der Erfindung ferner ein an einer Oberfläche von jedem von den Seitenträgern hinter der Verbindungsstange und entfernt von dem Querträger befestigtes Verstärkungselement auf, wobei das Verstärkungselement jeden von den Seitenträgern verstärkt.

Das an jedem von den Seitenträgern befestigte Verstärkungselement ermöglicht die effektive Übertragung eines Stoßes an die Unterstützungseinheit, um dadurch die Verformung oder den Bruch der Unterstützungseinheit zu beschleunigen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung:
weisen die Seitenträger jeweils einen schrägen Abschnitt auf, der sich nach hinten absenkt; und
ist der Querträger mit den Seitenträgern unter den schrägen Abschnitten verbunden.

Durch einen Aufbau der Seitenträger und des Querträgers wie vorstehend, kann, wenn ein erheblicher Stoß auf dem Quer träger nach einer Korrosion ausgeübt wird, der Querträger sofort von den Seitenträgern gelöst werden.

In diesem Falle besitzen die Seitenträger bevorzugt jeweils einen horizontalen Abschnitt, der sich hinter dem schrägen Abschnitt erstreckt; und das Verstärkungselement verstärkt einen Winkelabschnitt, welcher sich zwischen dem schrägen Abschnitt und dem horizontalen Abschnitt erstreckt. Zusätzliche Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden in der nachstehenden Beschreibung ausgeführt, und sind zum Teil aus der Beschreibung offensichtlich, oder können aus der praktischen Umsetzung der Erfindung erfahren werden. Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung können mittels der im besonderen hierin nachstehend ausgeführten Vorrichtungen und Kombinationen realisiert und erzielt werden.

Die beigefügten Zeichnungen, welche in die Beschreibung einbezogen sind und einen Teil davon bilden, veranschaulichen eine Ausführungsform der Erfindung und dienen zusammen mit der vorstehend erfolgten allgemeinen Beschreibung und der nachstehend erfolgenden detaillierten Beschreibung zum Erläutern der Prinzipien der Erfindung.
In den Zeichnungen sind:
1 eine perspektivische Ansicht, welche eine Skizze des vorderen Abschnitts einer Chassisstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
2 eine perspektivische Ansicht, welche die in der Ausführungsform verwendete Struktur darstellt, in welcher ein Querträger mit Seitenträgern verbunden ist;
3 eine Schnittansicht entlang der Linie F3 – F3 in 1;
4 eine Schnittansicht, welche einen Zustand des Verbindungsabschnittes des Querträgers darstellt, der angenommen wird, wenn ein erheblicher Stoß auf den Querträger von vorne ausgeübt wird;
5 eine Schnittansicht, die einen Zustand darstellt, in welchem der Querträger von den Seitenträgern zusammen mit einer Verbindungsstange abreißt;
6 eine Seitenansicht, welche einen Zustand darstellt, in welcher ein Motor verschoben wird, bis er mit dem vorderen Ende des Querträgers in Kontakt gebracht wird;
7 eine Seitenansicht, welche einen Zustand darstellt, in welchem der Querträger abreißt und der Motor über das Querträger hinaus verschoben wird;
8A eine Modifikation der Ausführungsform, welche sich von der in 3 dargestellten Struktur in der Konfiguration einer zweiten Unterstützungsplatte unterscheidet;
8B eine weitere Modifikation der Ausführungsform, welche sich von der in 3 dargestellten Struktur in der Konfiguration der zweiten Unterstützungsplatte unterscheidet;
9 eine perspektivische Ansicht, welche einen Teil einer Chassisstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
(Ausführungsform 1)
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 8 wird zuerst eine Chassisstruktur für Fahrzeuge gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben.
1 stellt den vorderen Abschnitt einer Chassisstruktur, beispielsweise für Fahrzeuge mit Frontmotor/Vorderradantrieb (FF) gemäß der ersten Ausführungsform dar. In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 Seitenträger, die sich in der Längsrichtung einer Fahrzeugkarosserie erstrecken. Eine Stirnwand 20 erstreckt sich zwischen den Seitenträgern 10 und ist daran befestigt. Die Seitenträger 10 besitzen jeweils einen nach hinten abgesenkten schrägen Abschnitt 11, auf welchen die Stirnwand 20 montiert ist. Der Abschnitt jedes Seitenträgers 10, der vor dem schrägen Abschnitt 11 angeordnet ist, wird hierin nachstehend als der "vordere Abschnitt 12" bezeichnet, während der Abschnitt jedes Seitenträgers 10, der hinter dem schrägen Abschnitt 11 angeordnet ist, hierin nachstehend als der "hintere Abschnitt 13" bezeichnet wird.
Der vordere Abschnitt 12 weist beispielsweise einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf und ist so angeordnet, daß er bei Aufnahme eines einen vorbestimmten Belastungswert überschreitenden Stoßes, welcher von der Vorderseite ausgeübt wird, einknickt, um dadurch diesen zu absorbieren. Mit anderen Worten, der vordere Abschnitt 12 stellt eine Knautschzone bereit. Ein Motor 30 ist zwischen den vorderen Abschnitten 12 der Seitenträger 10 angeordnet. Der schräge Abschnitt 11 und der hintere Abschnitt 13 besitzen beispielsweise eine Konfiguration mit Flanschen 14, die sich von den oberen Enden entsprechender Seitenwände 15 nach außen erstrecken, und die Stirnwand 20 oder eine (nicht dargestellte) Bodenplatte ist darauf befestigt. In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 17 Vorderräder.
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 40 einen unmittelbar hinter dem Motor 30 angeordneten und mit dem unteren Enden der schrägen Abschnitte 11 der Seitenträger 10 verbundenen Querträger. Somit erstreckt sich der Querträger 40 zwischen den Seitenträgern 10. Der Querträger 40 ist beispielsweise ein Hohlelement und ist beispielsweise an einer (nicht dargestellten) Lenkvorrichtung angebracht.
Der Motor 30 weist einen Zylinderblock, Zylinderkopf und so weiter auf. Der Motor 30 ist starr ausgebaut und verformt sich daher wenig, selbst wenn das Fahrzeug eine Kollision hat. Demzufolge wird, wenn ein Stoß von vorne auf die Fahrzeugkarosserie ausgeübt wird, der Motor 30 nach hinten verschoben und mit dem Querträger 40 abhängig von der Knickbewegung der Vorderabschnitte 12 der Seitenträger 10 in Kontakt gebracht. Zu diesem Zeitpunkt wird in der herkömmlichen Struktur die Knickbewegung der Seitenträger 10 durch den Motor 30 unterbrochen. Um dieses zu vermeiden, sind in der Chassisstruktur der vorliegenden Erfindung die Verbindungsabschnitte des Querträgers 40 und der Seitenträger 10 so ausgelegt, daß der Querträger 40 von den Seitenträgern 10 gelöst wird, wenn ein einen vorbestimmten Belastungswert überschreitender Stoß von vorne ausgeübt wird.
2 stellt eine Struktur dar, in welcher der Querträger 40 an den schrägen Abschnitten 11 angebracht ist. Gemäß Darstellung ist der Querträger 40 mit den schrägen Abschnitten 11 der Seitenträger 10 über entsprechende Verbindungsstangen 50 und Schrauben 51 (Befestigungswerkzeuge) verbunden. Da dieselbe Verbindungsstruktur für beide Seitenträger 10 verwendet wird, erfolgt nur eine Beschreibung des linken Seitenträgers 10.
Die Verbindungsstange 50 ist ein rohrartiges Element und ein Innengewinde ist in dem unteren Abschnitt von dessen Innenumfangswand ausgebildet. Entsprechende Durchtrittslöcher 40b sind in der unteren und oberen Wand des Querträgers 40 ausgebildet. Die Schraube 51 wird von unten durch den Querträger 40 hindurch durch die Durchtrittslöcher 40b eingeführt und mit dem unteren Abschnitt der Verbindungsstange 50 über ein später beschriebenes Durchtrittsloch 52e verbunden.
Wie es aus 3 zu ersehen ist, ist eine erste Unterstützungsplatte 52 an der Unterseite des unteren Teils 10a des schrägen Abschnittes 11 des Seitenträgers 10 angebracht. Die erste Unterstützungsplatte 52 besitzt ein unteres Teil 52a, das sich horizontal in der Vorwärts-/Rückwärts-Richtung erstreckt und den unteren Teil 50a der Verbindungsstange 50 unterstützt. Die Verbindungsstange 50 ist beispielsweise mit dem unteren Teil 52a der ersten Unterstützungsplatte 52 in einem Grad verschweißt, der es ermöglicht, daß das untere Teil 50a in seiner Position fixiert ist. Das untere Teil 52a weist das vorstehend erwähnte Durchtrittsloch 52e auf, durch welches die Schraube 51 eingeführt wird.
Das hintere Ende 52b des unteren Teils 52a berührt die Unterseite des unteren Teils 10a des schrägen Abschnittes 11. Der Umfangsrand 52d in dem unteren Teil 52a ist beispielsweise rechteckig und besitzt stumpfe Ecken. Die erste Unterstützungsplatte 52 enthält ferner eine Seitenwand 53, welche sich von dem Umfangsrand 52d zu der Unterseite des unteren Teils 10a des schrägen Bereiches 11 erstreckt. Die Seitenwand 53 und das untere Teil 52a besitzen Enden 53a bzw. 52b, welche die Unterseite des unteren Teils 10a berühren und entsprechende Flansche 53b enthalten, die sich über den unteren Teil 10a in der Breitenrichtung des unteren Teils 10a erstrecken. Die Flansche sind an dem unteren Teil 10a beispielsweise durch Schweißung befestigt.
Die erste Unterstützungsplatte 52 ist aus einem Material ausgebildet, das elastisch verformbarer als der Seitenträger 10 ist, so daß es eine Schwingung oder Belastung aufnehmen kann, welche zwischen den Seitenträgern 10 und dem Querträger 40 auftritt. Um jedoch eine ausreichende Haltbarkeit und Längsstabilität sicherzustellen, besitzt die erste Unterstützungsplatte 52 eine vorbestimmte Dicke, welche der Platte eine ausreichende Steifigkeit für den Fahrbetrieb verleiht.
Die Länge der Verbindungsstange 50 ist größer als der vertikale Abstand zwischen dem unteren Teil 52a der ersten Unterstützungsplatte 52 und dem unteren Teil 10a des schrägen Bereiches 11. Daher wird ein Durchtrittsloch 54 in dem unteren Teil 10a des schrägen Bereiches 1 ausgebildet, durch welchen der obere Abschnitt 50b der Verbindungsstange 50 eingeführt wird. Wie es nachstehend beschrieben wird, besitzt das Durchtrittsloch 54 eine Größe, welche einen ausreichenden Freiraum zwischen ihren Rändern 54a und der Verbindungsstange 50 bereitstellt.
Eine zweite Unterstützungsplatte 55, die den oberen Abschnitt 50b der Verbindungsstange 50 abstützt, ist an der Oberseite des unteren Teils 10a des schrägen Bereiches 11 befestigt. Die zweite Unterstützungsplatte 55 ist beispielsweise eine Abdeckplatte, welche das Durchtrittsloch 54 von oben abdeckt. Die zweite Unterstützungsplatte 55 besitzt angewinkelte vordere und hintere Enden 55a und 55b und einen nach oben ragenden mittigen Abschnitt. Das vordere Ende 55a enthält einen Flansch 55c, der sich nach vorne entlang der Oberseite des unteren Teils 10a des schrägen Bereiches 11 erstreckt. In gleicher Weise enthält das hintere Ende 55b einen Flansch 55d, der sich entlang der Oberseite des unteren Teils 10a des schrägen Bereiches 11 nach hinten erstreckt. Die Flansche 55c und 55d sind beispielsweise durch Schweißen an der Oberseite des unteren Teils 10a des schrägen Abschnittes 11 befestigt.
Ein Durchtrittsloch 56, das den oberen Abschnitt 50b der Verbindungsstange 50 dadurch hindurch führt, ist in der Unterstützungsplatte 55 an einer dem oberen Abschnitt 50b entsprechenden Stelle ausgebildet. Der Rand 56a des Durchtrittsloches 56 berührt vollständig den Umfang des oberen Abschnittes 50b der Verbindungsstange 50. Der obere Abschnitt 50b der Verbindungsstange 50 ist mit dem Rand 56a des Durchtrittsloches 56 beispielsweise durch Lichtbogenschweißung mit der Folge verbunden, daß die Verbindungsstange 50 von dem Seiten träger 10 über die zweite Unterstützungsplatte 55 unterstützt wird.
In 3 wird, wenn ein erheblicher Stoß auf den Querträger 40 von vorne ausgeübt wird, die erste Unterstützungsplatte 56 verformt, so daß sie die Lage der Verbindungssange 50 ändert. Wenn die Lage der Verbindungsstange 50 stark verändert wird, kann die zweite Unterstützungsplatte 55 die Lagenänderung der Verbindungsstange 50 nicht absorbieren und wird somit gebrochen, d.h., der geschweißte Abschnitt des Randes 56a wird getrennt, wie es in 4 dargestellt ist. Demzufolge wird die Verbindungsstange 50 von der zweiten Unterstützungsplatte 55 gelöst. Der Belastungswert eines Stoßes, der die Verbindungsstange 50 löst, kann eingestellt werden, indem die Festigkeit der zweiten Unterstützungsplatte 55 angepaßt wird. Das Durchtrittsloch 54 des Seitenträgers 10 besitzt eine Größe, die eine bestimmte Änderung in der Lage der Verbindungsstange 50 zuläßt. In 4 stellt eine Kettenlinie mit zwei Punkten die Ausgangslage der Verbindungsstange 50 dar.
Andererseits ist die erste Unterstützungsplatte 52 so aufgebaut, daß, wenn ein erheblicher Stoß auf den Querträger 40 von vorne ausgeübt wird, die Platte 52 verformt wird, um die Schraube 51 zu veranlassen, das Durchtrittsloch 52e in Abhängigkeit von Änderungen in der Lage der Verbindungsstange 50 aufzubrechen. Die Belastung des von der zweiten Unterstützungsplatte 52 gelösten Querträgers wird auf das aufgebrochene Durchtrittsloch 52e ausgeübt, und das Durchtrittsloch 52e wird durch die Verbindungsstange 50 erzwungen gemäß Darstellung in 5 mit der Folge erweitert, daß der Querträger 40 und die Verbindungsstange 50 zusammen nach unten abreißen.
Gemäß Darstellung in 2 und 3 ist ein Verstärkungselement 60 auf dem unteren Teil 10a jedes Seitenträgers 10 von dem schrägen Abschnitt 11 zu dem hinteren Abschnitt 13 hin befestigt. Das Verstärkungselement 60 ist beispielsweise eine Platte, die von dem vorderen Ende zu dem hinteren Ende sanft gekrümmt ist.
Das vordere Ende 61 des Verstärkungselementes 60 berührt die Oberseite des unteren Teils 10a des schrägen Abschnittes 11 und enthält einen Flansch 61a, welcher sich nach vorne entlang der Oberseite des unteren Teils 10a erstreckt. Beide Seiten 62 des in der Breitenrichtung der Fahrzeugkarosserie angeordneten Verstärkungselementes 60 berühren die entsprechenden Innenoberflächen der Seitenwände 15 des Seitenträgers 10. Beide Seiten 62 enthalten entsprechende Flansche 62a, die sich entlang der Innenoberflächen der Seitenwände 15 nach oben erstrecken. Das hintere Ende 64 des Verstärkungselementes 60 berührt die Oberseite des unteren Teils 10 des hinteren Abschnittes 13 und enthält einen Flansch 64, der sich entlang der Oberseite des unteren Teils 10a nach hinten erstreckt. Die Flansche 61a, 62a und 64a sind an den entsprechenden Kontaktabschnitten jedes Seitenträgers 10 beispielsweise mittels Schweißung befestigt. Da dieses so ist, besitzt der zwischen dem schrägen Abschnitt 11 und dem hinteren Abschnitt 13 angeordnete Winkelabschnitt 11b jedes Seitenträgers 10 eine hohe Steifigkeit. Demzufolge wird der auf dem Querträger 40 ausgeübte Stoß auf die ersten und zweiten Unterstützungsplatten 53 und 55 statt auf den Winkelabschnitt 11b konzentriert.
Es erfolgt nun eine Beschreibung des Zustands der Verformung und des Bruches des Chassis, der angenommen wird, wenn das Fahrzeug frontal kollidiert.
Wenn ein starker Stoß auf die Seitenträger 10 von vorne ausgeübt wird, werden die vor dem vorderen Ende 30a des Motors 30 angeordneten vorderen Abschnitte 12 des Seitenträgers 10 zum Knicken bis zu dem vorderen Ende 30a des Motors 30 gebracht. Der Stoß wird auch auf den Motor 30 ausgeübt, wodurch der Motor 30 nach hinten verschoben wird. Wenn das hintere Ende 30b des Motors 30 das vordere Ende 40a des Querträgers 40 gemäß Darstellung in 6 erreicht hat, wird der auf den Motor 30 ausgeübte Stoß auf den Querträger 40 übertragen.
Zu diesem Zeitpunkt wird, wenn der auf den Querträger 30 übertragene Stoß einen vorbestimmten Belastungswert überschreitet, der Querträger 40 gemäß Darstellung in 4 nach hinten geschoben, und dadurch die Lage der Verbindungsstange 50 geändert. Die zweite Unterstützungsplatte 55 kann keine Änderung in der Lage der Verbindungsstange 50 absorbieren und wird daher gebrochen und damit der geschweißte Abschnitt in dem Durchtrittsloch 56 gebrochen. Gleichzeitig wird der geschweißte Abschnitt der ersten Unterstützungsplatte 52 gebrochen. Anschließend wird das Durchtrittsloch 52e in Abhängig von der Lageveränderung von der Schraube 51 gebrochen, welche durch eine Lageveränderung der Verbindungsstange 50 bewirkt wird, und wird zwangsweise durch das Gewicht des Querträgers 40 erweitert. Demzufolge wird die Verbindungsstange 50 von den ersten und zweiten Unterstützungsplatten 55 und 52 gemäß Darstellung in 5 gelöst und der Querträger 40 und die Verbindungsstange 50 reißen zusammen nach unten ab.
Nachdem der Querträger 40 nach unten abreißt, wird der Motor 30 nach hinten geschoben und die Knickbewegung der Seitenträger 10 setzt sich weiter fort. Der Motor 30 wird bewegt, bis das hintere Ende 30b mit der Stirnwand 20 gemäß Darstellung in 7 in Kontakt gebracht ist. Da damit der Knickanteil des vorderen Abschnittes 12 erhöht wird, kann die Energie eines Stoßes einer Kollision ausreichend absorbiert werden.
8A und 8B stellen Modifikationen der in den 2 und 3 dargestellten ersten Ausführungsform dar. Diese Modifikationen unterscheiden sich von den Strukturen von 3 in der Konfiguration der zweiten Unterstützungsplatte. In der Modifikation von 8A hängt der zentrale Abschnitt der zweiten Unterstützungsplatte 55 unter dem Durchtrittsloch 54 nach unten und ist an der Verbindungsstange 50 unter der Seitenplatte 10 befestigt. In der Modifikation von 8B ist die zweite ünterstützungsplatte 55 eine flache Platte.
Wie es vorstehend beschrieben wurde, wird in der Chassisstruktur der Erfindung, der Hauptfaktor der Unterbrechung der Knickbewegung des vorderen Abschnittes 12 der Seitenträger 10, das heißt der Querträger 40 durch Abreißen des Querträgers 40 beseitigt, um dadurch die durch die Seitenträger 10 zu absorbierende Stoßenergie zu vergrößern. Dieses reduziert den auf das Fahrzeuginnere übertragenen Stoß.
Ferner kann der Belastungswert des Stoßes, der den Querträger 40 abreißt, durch Auswählen der Konfigurationen und Materialien der ersten und zweiten Unterstützungsplatten 52 und 55 eingestellt werden. Dieses bedeutet, daß der Belastungswert des Stoßes leicht in Abhängigkeit vom Typ des Fahrzeugs verändert werden kann.
Ferner kann, da die Verbindungsstange 50 an zwei Stellen unter Verwendung der ersten und zweiten Unterstützungsplatten 52 und 55 unterstützt wird, dieses in einem stabilen Zustand unterstützt werden. Demzufolge kann der Querträger 40 an den Seitenträgern 10 so befestigt werden, daß er ausreichend dem Fahrbetrieb widersteht und ohne einen komplexen Lösemechanismus abgerissen werden kann.
Zusätzlich ermöglicht die Verwendung des Verstärkungselementes 60, das den Winkelabschnitt 11d unterstützt, daß ein auf den Querträger 40 ausgeübter Stoß auf die ersten und zweiten Unterstützungsplatten 52 und 55 konzentriert wird. Mit anderen Worten, die erste Unterstützungsplatte 52 und Verbindungsstange 50 können effektiv gebrochen werden und der Querträger 40 kann zuverlässig abgerissen werden.
Ferner wird aufgrund der Struktur zum Abreißen sowohl des Querträgers 40 als auch der Verbindungsstange 50 die Verbindungsstange 50 daran gehindert, die Knickbewegung der Seitenträger 11 selbst dann zu unterbrechen, wenn die Seitenträger 10 bis zu der Position der ersten Unterstützungsplatte 52 knicken, nachdem der Querträger 40 abgerissen ist.
(Ausführungsform 2)
9 stellt einen Teil einer Chassisstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung dar. Insbesondere stellt 9 eine Struktur dar, in welcher die Verbindungsstange 50 von einem Seitenträger 10 unterstützt wird. Die anderen Strukturen sind ähnlich denen der ersten Ausführungsform, weshalb diese nicht beschrieben werden. Ferner werden Elemente ähnlich denen der ersten Ausführungsform mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet und nicht beschrieben.
In der zweiten Ausführungsform wird der obere Abschnitt 50b der Verbindungsstange 50 von einer Unterstützungsplatte 70 in der Form eines Querbleches gemäß Darstellung in 9 unterstützt. Die zweite Unterstützungsplatte 70 ist um die Mitte des Durchtrittsloches 54 in der Breitenrichtung der Fahrzeugkarosserie angeordnet und steht mit der Oberseite des unteren Teils 10a des schrägen Abschnittes 11 des Seitenträgers 10 und mit den Innenoberflächen der Seitenwände 15 des Seitenträgers 10 in Kontakt. Das untere Ende 70a der zweiten Unterstützungsplatte 70 enthält einen Flansch 71, der sich nach hinten entlang der Oberseite des unteren Teils 10a erstreckt. Die entsprechenden Seiten 70b der zweiten Unterstützungsplatte enthalten Flansche 72, die sich nach vorne ent lang der Innenoberflächen der entsprechenden Seitenwände 15 erstrecken. Die Flansche 71 und 72 der zweiten Platte 70 sind mit dem unteren Teil 10a und Seitenwänden 15 verschweißt, wodurch die Platte 70 an dem Seitenträger 10 befestigt ist.
Die zweite Unterstützungsplatte 70 besitzt auch einen unteren Abschnitt 75 mit einer Aussparung 75a. Die Aussparung 75a nimmt den oberen Abschnitt 50b der Verbindungsstange 50 auf, der aus dem Durchtrittsloch 54 nach oben ragt. Der obere Abschnitt 50b ist an den Rändern der Aussparung 75a durch Lichtbogenschweißen befestigt, wodurch die Verbindungsstange 50 an der zweiten Unterstützungsplatte 70 befestigt ist. Die zweite Unterstützungsplatte, in welcher der obere Abschnitt 50b der Verbindungsstange 50 unterstützt ist, kann denselben Vorteil wie die erste Ausführungsform bereitstellen.
In den ersten und zweiten Ausführungsformen wird eine Schraube von unterhalb des Querträgers 40 eingeführt, um den Querträger 40 an der Verbindungsstange 50 zu befestigen. Statt dessen kann jedoch eine Mutter verwendet werden, um den Querträger 40 an seinem unteren Teil zu befestigen. Insbesondere kann ein Gewindeabschnitt durch das Querträger 40 hindurch an dem unteren Ende der Verbindungsstange 50 vorgesehen werden, und eine Mutter wird an der Spitze des Gewindeabschnittes an dem unteren Teil des Querträgers 40 befestigt, um dadurch den Querträger 40 an der Verbindungsstange 50 zu befestigen.
Ferner ist, obwohl in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Querträger 40 an nur einem Abschnitt jedes Seitenträgers 10 befestigt ist, die Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann der Querträger 40 an zwei Abschnitten jedes Seitenträgers 10 befestigt sein.
Zusätzlich ist in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der in dem vorderen Abschnitt in der Fahrzeugka rosserie angeordnete Querträger 40 so aufgebaut, daß er von den Seitenträgern 10 nach Aufnahme eines Stoßes gelöst wird. Jedoch kann auch ein weiterer in einer hinteren Position in der Fahrzeugkarosserie angeordneter Querträger so aufgebaut sein. In diesem Falle kann, wenn das Fahrzeug von hinten gerammt wird, der Rammstoß reduziert werden.
Zusätzliche Vorteile und Modifikationen werden für den Fachmann auf diesem Gebiet offensichtlich sein. Daher ist die Erfindung in ihrem breiteren Aspekten nicht auf die hierin dargestellten und beschriebenen spezifischen Details und repräsentativen Ausführungsformen beschränkt. Demzufolge können verschiedene Modifikationen daran, ohne Abweichung von dem Erfindungsgedanken oder dem Schutzumfang des allgemeinen erfindungsgemäßen Konzeptes gemäß Definition durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente durchgeführt werden.

Claims

Chassisstruktur für Fahrzeuge, welche aufweist: ein Paar von Seitenträgern (10), die sich in Längsrichtung einer Fahrzeugkarosserie entlang Seiten der Fahrzeugkarosserie erstrecken, wobei die Seitenträger in der Längsrichtung bei Aufnahme eines Stoßes knicken; und einen Querträger (40), der sich zwischen den Seitenträgern (10) entlang einer Breitenrichtung der Fahrzeugkarosserie erstreckt; gekennzeichnet, daß sie ferner aufweist: eine Verbindungsstruktur, welche den Querträger (40) mit den Seitenträgern (10) verbindet, wobei die Verbindungsstruktur ein Lösen des Querträgers (40) von den Seitenträgern (10) ermöglicht, wenn ein einen vorbestimmten Belastungswert überschreitender Stoß auf den Querträger (4) in der Längsrichtung ausgeübt wird.
Chassisstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstruktur aufweist: eine Verbindungsstange (50); eine Unterstützungseinheit (52, 55), die auf jedem von den Seitenträgern (10) befestigt ist und die Verbindungsstange (50) unterstützt; und ein Befestigungswerkzeug (51), das den Querträger (40) an einer Spitze der Verbindungsstange (50), befestigt, wobei die Unterstützungseinheit (52, 55) gebrochen wird, wenn der Stoß auf den Querträger (40) ausgeübt wird, und dadurch die Verbindungsstange (50) gelöst wird und das Lösen des Querträgers (40) von den Seitenträgern (10) ermöglicht wird.
Chassisstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterstützungseinheit aufweist: eine erste Unterstützungsplatte (52), die an jedem von den Seitenträgern (10) befestigt ist und die Verbindungsstange (50) in der Nähe des Querträgers (40) festhält, wobei die erste Unterstützungsplatte (52) abhängig von einer Änderung in einer Lage der Verbindungsstange (50) verformt wird, wenn der Stoß auf den Querträger (40) ausgeübt wird, und dadurch die Verbindungsstange (50) gelöst wird; und eine zweite Unterstützungsplatte (55), die an jedem von den Seitenträgern (10) befestigt ist und die Verbindungsstange (50) in der Nähe jedes Seitenelementes (10) festhält, wobei die zweite Unterstützungsplatte (55) abhängig von einer Änderung in einer Lage der Verbindungsstange (50) verformt wird, wenn der Stoß auf den Querträger (40) ausgeübt wird, und dadurch die Verbindungsstange (50) gelöst wird.
Chassisstruktur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß: die Verbindungsstange (50) ein in einem ihrer Enden ausgebildetes Innengewinde besitzt; das Befestigungswerkzeug (51) eine mit dem Innengewinde in Eingriff stehende Schraube ist; ein Durchtrittsloch, durch welches sich das Befestigungswerkzeug (51) erstreckt in der ersten Unterstützungsplatte (52) ausgebildet ist, und das Durchtrittsloch zwangsweise durch die Verbindungsstange (50) oder das Befestigungswerkzeug (51) aufgeweitet wird, wenn der Stoß auf den Querträger (40) ausgeübt wird, um dadurch die Verbindungsstange (50) von der ersten Unterstützungsplatte (52) zu lösen.
Chassisstruktur nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Unterstützungsplatte (55) auf einer Oberfläche von jedem von den Seitenträgern (10) entfernt von dem Querträger (40) befestigt ist, wobei die zweite Unterstützungsplatte (55) gebrochen wird, wenn der Stoß auf den Querträger (40) ausgeübt wird, um dadurch die Verbindungsstange (50) von der zweiten Unterstützungsplatte (55) zu lösen.
Chassisstruktur nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Unterstützungsplatte (55) aus einem elastisch verformbareren Material als ein Material der Seitenträger (10) ausgebildet ist.
Chassisstruktur nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstange (50) mit der zweiten Unterstützungsplatte (55) verschweißt ist.
Chassisstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner ein Verstärkungselement (60) aufweist, daß an einer Oberfläche von jedem von den Seitenträgern (10) hinter der Verbindungsstange (50) und entfernt von dem Querträger (40) befestigt ist, wobei das Verstärkungselement (60) jeden Seitenträger (10) verstärkt.
Chassisstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenträger (10) jeweils einen schrägen Abschnitt (11) aufweisen, der sich nach hinten absenkt; und der Querträger (40) mit den Seitenträgern (10) unterhalb des schrägen Abschnittes (11) verbunden ist.
Chassisstruktur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenträger (10) jeweils einen horizontalen Abschnitt (13) besitzen, der sich hinter dem schrägen Abschnitt (11) erstreckt; und das Verstärkungselement (60) einen abgewinkelten Abschnitt (11b) verstärkt, welcher sich zwischen dem schrä gen Abschnitt (11) und dem horizontalen Abschnitt (13) erstreckt.