DE102010027916A1

DE102010027916A1 - Fahrzeugrahmen mit einem versetzten Belastungspfad zu einem Scharnierholm und Türschweller

Info

Publication number: DE102010027916A1
Application number: DE102010027916A
Authority: DE
Inventors: Mohammad R. Ann Arbor Baccouche; Timothy Alan Troy Mouch; Viktor Schererville Kostrominov
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2009-04-23
Filing date: 2010-04-19
Publication date: 2010-11-25
Also published as: CN101870304B; CN101870304A; US20100270828A1; US8002337B2

Abstract

Eine Fahrzeugrahmen-Unterbaugruppe enthält eine Scharnierholmanordnung und eine A-Säulenanordnung. Eine hochfeste Scharnierholmverstärkung und A-Säulenverstärkung sind vorgesehen, um den Widerstand bei Dacheindrücktests zu erhöhen. Kollisionsaufpralllasten werden durch einen oberen Belastungspfad, einen unteren Belastungspfad, einen oberen Zwischenbelastungspfad und einen unteren Zwischenbelastungspfad übertragen. Ein Stützträger nimmt Lasten von dem Vorderträger auf. Der Stützträger überträgt Lasten auf den Türschweller und durch eine Stützträgerverlängerung auf die Scharnierholmanordnung. Ein oberer Zwischenbelastungspfad überträgt Lasten von dem oberen Träger durch einen Gabelträger auf die Scharnierholmanordnung (1).

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Frontalaufprallbelastungspfade, die durch den Fahrzeugrahmen und andere Stützstrukturen definiert werden.
2. Stand der Technik
Scharnierholme sind der Teil eines Fahrzeugs, an dem Fahrzeugtüren durch Scharniere befestigt sind. Scharnierholme gewährleisten normalerweise nicht die Hauptabstützung für die Vorbaustruktur im Falle eines Frontalaufpralls. Die Hauptabstützung für die Vorbaustruktur wird durch Rahmenglieder bereitgestellt, die einen unteren Belastungspfad und einen oberen Belastungspfad definieren.
Der untere Belastungspfad und der obere Belastungspfad werden durch den Fahrzeugrahmen zur Aufprallenergieverwaltungsanalyse und zur Entwicklung von Fahrgastraum-Eindrückkennfeldern definiert. Eindrückkennfelder simulieren die Energieaufnahme des Fahrzeugs als Reaktion auf Aufpralllasten. Der obere Belastungspfad überträgt Kräfte auf die obere Struktur des Fahrzeugs, die die Dachstruktur enthält. Der untere Belastungspfad überträgt Kräfte auf die untere Fahrzeugstruktur, die den Türschweller enthält.
Es werden Dachstrukturen entwickelt, um einem vorgeschlagenen höheren Eindrückwiderstand des Dachs gerecht zu werden, der eine Dachstruktur erfordert, die das Vierfache des unbelasteten Fahrzeuggewichts widerstehen kann. Eine der Änderungen der Fahrzeugkonstruktion ist die Verstärkung der A Säule und der Scharnierholmverbindung durch Herstellung der Innenplatte des Windlaufs und des Scharnierholms aus einer hochfesten Stahllegierung. Durch Verstärkung der Innenplatte des Windlaufs und des Scharnierholms werden Dacheindrücklasten von der A-Säule auf die Innenplatte des Windlaufs und den Scharnierholm übertragen.
Ein Eindrücken des Fahrgastraums wird an vorbestimmten Stellen an einem Fahrzeug überwacht. In einem Aufpralltest werden an verschiedenen Stellen um den Fahrgastraum herum positionierte Punkte überwacht, um Aufprallenergieverwaltung zu analysieren und Eindrückkennfelder zu entwickeln. Bei Frontalaufprällen werden die Eindrückungen am Scharnierholm gemessen und auf 50 mm begrenzt. Der Scharnierholm befindet sich neben dem Armaturenbrett, das auch auf Eindrückkennfelder vermessen wird. Auf den oberen Belastungspfad übertragene Lasten werden nicht überwacht, weil sie im Allgemeinen nicht zu einem Eindrücken des Fahrgastraums führen. Bei Fahrzeugen nach dem Stand der Technik wurde das Anlegen von Lasten an den Scharnierholmbereich normalerweise vermieden oder auf ein Minimum reduziert, um ein Eindrücken des Fahrgastraums zu verringern.
Ein Vorderträger erstreckt sich vom Fahrzeugstoßfänger zu dem Stützträger, der den Vorderträger mit dem Türschweller verbindet. Der Vorderträger ist von dem Türschweller versetzt, und während eines Frontalaufpralls angelegte Lasten führen zu einem Biegemoment, das sich dort befindet, wo der Stützträger mit dem Vorderende des Türschwellers verbunden ist. Das Biegemoment reduziert die Fahrzeugenergieaufnahme und kann die Eindrückkennfeldleistung negativ beeinflussen.
Es besteht Bedarf an einem verbesserten Fahrzeugrahmen, der Eindrückkennfeldleistung verbessert, ohne das Gewicht der für Frontalaufprallenergieverwaltung erforderlichen Komponenten wesentlich zu erhöhen.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung wird ein verbesserter Aufprallenergieverwaltungs-Belastungsweg bereitgestellt, der eine(n) verstärkte(n) A-Säule/Scharnierholm mit Hochfestigkeitseigenschaften verwendet, die für erhöhte Dacheindrückwiderstandsanforderungen erforderlich sind. Der hochfeste verstärkte Scharnierholm und die hochfeste Innenplatte des Windlaufs stellen eine allgemein vertikale Verbindung zwischen dem unteren Belastungspfad, der den Türschweller enthält, und dem oberen Belastungspfad, der die Dachstruktur des Fahrzeugs enthält, bereit.
Gemäß einem anderen Aspekt der Offenbarung werden der verstärkte Scharnierholm und die verstärkte Innenplatte des unteren Windlaufs zur Bildung eines Kastenkanalrahmens miteinander verbunden. Der (die) verstärkte Scharnierholm und Innenplatte des Windlaufs werden am unteren Ende der A-Säule befestigt. Die (der) Kasten-Innenplatte des Windlaufs und Scharnierholm überlappen sich an der vorderen Spitze des Türschwellers.
Zur Verstärkung der Energieaufnahme durch den Stützträger und zur Verbesserung der Eindrückkennfeldleistung kann eine Verlängerung vorgesehen werden, die an einer über dem Türschweller liegenden Stelle an dem Stützträger und dem Scharnierholm befestigt ist. Darüber hinaus können entlang dem oberen Belastungspfad übertragene Kräfte durch eine Gabel oder eine andere Struktur geteilt werden, um einen Strukturbelastungspfad von dem oberen Träger zu dem Scharnierholm und der Innenplatte des Windlaufs bereitzustellen. Der (die) verstärkte Scharnierholm und Innenplatte des Windlaufs können mit dem oberen Vorderträger und unteren Vorderträger verbunden werden, um einen robusteren Belastungspfad für versetzte Lasten bereitzustellen und um des Weiteren mehreren Belastungspfaden Rechnung zu tragen.
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden angesichts der angehängten Zeichnungen und deren folgender ausführlicher Beschreibung besser verständlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht einer Fahrzeugrahmen-Unterbaugruppe, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
2 ist ein Seitenaufriss der Fahrzeugrahmen-Unterbaugruppe; und
3 ist eine perspektivische Vorderseitenansicht der Fahrzeugrahmen-Unterbaugruppe.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Auf 1 Bezug nehmend, wird eine Fahrzeugrahmen-Unterbaugruppe 10 in einer auseinandergezogenen perspektivischen Ansicht gezeigt. Die Fahrzeugrahmen-Unterbaugruppe 10 enthält eine Scharnierholmanordnung 12. Die Scharnierholmanordnung 12 enthält eine Scharnierholmverstärkung 16, die an ihrer Innenseite an einer Innenplatte 18 des Windlaufs befestigt ist. Eine Scharnierholmaußenplatte 20 ist auf der Außenseite der Scharnierholmverstärkung 16 befestigt. Die Scharnierholrverstärkung 16 und die Innenplatte 18 des Windlaufs bilden zusammen einen Kastenkanal 22. Die Scharnierholmverstärkung 16 und die Innenplatte 18 des Windlaufs werden vorzugsweise aus einem zweiphasigen Material, wie zum Beispiel DP-600, hergestellt, bei dem es sich um eine zweiphasige martensitische Stahllegierung handelt.
Eine A-Säulenanordnung 26 enthält eine A-Säulenverstärkung 28, die an ihrer Innenseite mit einer A-Säuleninnenplatte 30 des Windlaufs befestigt ist. Eine A-Säulenaußenplatte 32 ist auf der Außenseite der A-Säulenverstärkung 28 montiert, um die A-Säulenanordnung 26 zu vervollständigen. Die A-Säulenanordnung 26 ist an ihrem oberen Ende mit einem Dach verbunden, das in 1 schematisch gezeigt und mit der Bezugszahl 34 bezeichnet wird.
Ein oberer Teil 36 der Scharnierholmanordnung 12 ist an der A-Säulenanordnung 26 befestigt. Ein oberer Träger 38 ist an dem oberen Teil 36 der Scharnierholmanordnung 12 montiert. Ein Vorderträger 40 ist durch einen Stützträger 42 mit einem Türschweller 46 verbunden. Eine Stützträgerverlängerung 48 ist am oberen Teil des Stützträgers 42 montiert und des Weiteren an der Scharnierholmanordnung 12 montiert. Die Stützträgerverlängerung 48 definiert vorzugsweise ein Kastenkanalprofil 50, das die Festigkeit der Stützträgerverlängerung 48 erhöht.
Ein Gabelträger 52 kann an dem oberen Träger 38 und an der Scharnierholmanordnung 12 befestigt sein.
Auf 2 Bezug nehmend, wird die Fahrzeugrahmen-Unterbaugruppe 10 an einen Stoßfänger 56 angefügt gezeigt. Die Fahrzeugrahmen-Unterbaugruppe 10 enthält die Scharnierholmanordnung 12, die A-Säulenanordnung 26 und den Türschweller 46. Ein oberer Belastungspfad wird durch Pfeil 60 dargestellt. Der obere Belastungspfad 60 überträgt Kollisionsaufpralllasten durch den oberen Träger 38 und auf den oberen Teil 36 der Scharnierholmanordnung 12. Ein unterer Belastungspfad, der durch Pfeil 62 dargestellt wird, überträgt Kollisionsaufpralllasten von dem Stoßfänger 56 auf den Vorderträger 40. An den Vorderträger 40 angelegte Lasten werden wiederum an den Stützträger 42 und wiederum an den Türschweller 46 angelegt. Ein oberer Zwischenbelastungspfad wird durch Pfeil 66 schematisch gezeigt. Der obere Zwischenbelastungspfad 66 überträgt Lasten von dem oberen Träger 38 durch den Gabelträger 52 (in 1 gezeigt) auf die Scharnierholmanordnung 12.
Ein unterer Zwischenbelastungspfad wird durch Pfeil 68 gezeigt. Der untere Zwischenbelastungspfad überträgt Kollisionsaufpralllasten von dem Vorderträger 40 und Stützträger 42 durch die Stützträgerverlängerung 48 auf die Scharnierholmanordnung 12.
Die Zwischenbelastungspfade 66, 68 stellen Belastungspfade bereit, die Kollisionsaufpralllasten auf drei oder vier verschiedene Teile der Scharnierholmanordnung 12 verteilen. Die erhöhte Festigkeit des durch die Innenplatte 18 des Windlaufs und die Scharnierholmverstärkung 16 gebildeten Kastenkanals 22, insbesondere wenn dieser mit einer DP-600-Legierung für Dacheindrückwiderstandszwecke gebildet wird, stellt eine robustere Fahrzeugrahmen-Unterbaugruppe 10 bereit, die Energieaufnahme erhöht und die Ergebnisse von Eindrückkennfeldtests verbessert.
Auf 3 Bezug nehmend, wird die Fahrzeugrahmen-Unterbaugruppe 10 als perspektivische Ansicht gezeigt. Die Fahrzeugrahmen-Unterbaugruppe 10 enthält die Scharnierholmanordnung 12. Die Scharnierholmaußenplatte 20 wird in 3 gezeigt. Die A-Säulenanordnung 26 ist am oberen Ende 36 der Scharnierholmanordnung 12 befestigt. Die A-Säulenaußenplatte 32 ist an dem Teil der A-Säulenanordnung 26 befestigt, der in 3 sichtbar ist.
Bei einem Frontalaufprall nimmt der Stoßfänger 56 zu Anfang die Kollisionsaufpralllast auf, die durch den Vorderträger 40 auf den Stützträger 42 übertragen wird. An den Stützträger 42 angelegte Lasten werden durch die Stützträgerverlängerung 48 auf den Türschweller 46 und die Scharnierholmanordnung 12 übertragen. Das Kastenkanalprofil 50 gestattet, dass die Stützträgerverlängerung 48 erhöhte Lasten auf die Scharnierholmanordnung 12 überträgt, während die Ergebnisse der Eindrückkennfeldtests verbessert werden. Andere Lasten von einem Frontalkollisionsaufprall werden durch den oberen Träger 38 auf den Scharnierholm und durch den oberen Träger 38 und den Gabelträger 52, die in der Figur nicht zu sehen sind, aber in 1 gezeigt werden, zu einer beabstandeten Stelle übertragen.
In einer speziellen Ausführung umfasst die Fahrzeugrahmen-Unterbaugruppe, die Folgendes:
eine Scharnierholmanordnung, die eine Scharnierholmverstärkung, eine Innenplatte des Windlaufs und eine Scharnierholmaußenplatte enthält, wobei die Scharnierholmverstärkung und die Innenplatte des Windlaufs zusammengefügt sind, um ein sich vertikal erstreckendes Rahmenglied zu definieren;
eine A-Säulenanordnung, die eine A-Säulenverstärkung, eine A-Säuleninnenplatte und eine A-Säulenaußenplatte enthält, wobei die A-Säulenanordnung zwischen einem Dach und einem oberen Teil der Scharnierholmanordnung montiert ist;
einen Vorderträger, der sich von einem Stoßfänger zu einem Stützträger erstreckt, wobei sich der Stützträger von einem hinteren Teil des Vorderträgers in einer nach außen verlaufenden Fahrzeugrichtung zu einem Türschweller erstreckt, wobei der Vorderträger, der Stützträger und der Türschweller einen unteren Belastungspfad definieren; und
wobei der untere Belastungspfad durch einen Verlängerungsträger, der am Vorderträger und am Kastenkanal montiert ist, mit dem sich vertikal erstreckenden Rahmenglied verbunden ist, um einen Sekundärbelastungspfad zum Kastenkanal zu definieren.
Dabei wird bevorzugt eine Frontalaufpralllast durch den unteren Belastungspfad angelegt und ein unterer Zwischenbelastungspfad durch die Stützträgerverlängerung angelegt.
Insbesondere wird für die Stützträgerverlängerung ein Kastenkanalprofil definiert.
Weiter bevorzugt definiert das sich vertikal erstreckende Rahmenglied einen Kastenkanal, der weiter durch die Scharnierholmverstärkung und die Innenplatte des Windlaufs definiert wird.
Obgleich die beste Durchführungsweise der Erfindung ausführlich beschrieben worden ist, sind für den Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht, verschiedene alternative Ausführungen und Ausführungsformen zur Ausübung der Erfindung, wie in den folgenden Ansprüchen definiert, ersichtlich.

Claims

Fahrzeugrahmen-Unterbaugruppe (10), die Folgendes umfasst: eine Scharnierholmanordnung (12), die eine Scharnierholmverstärkung (16), eine Innenplatte (18) des Windlaufs und eine Scharnierholmaußenplatte (20) enthält, wobei die Scharnierholmverstärkung (16) und die Innenplatte (18) des Windlaufs zusammengefügt sind, um einen sich vertikal erstreckenden Kastenkanal (22) zu definieren; eine A-Säulenanordnung (26), die eine A-Säulenverstärkung (28), eine A-Säulenseiteninnenplatte (30) und eine A-Säulenaußenplatte (32) enthält, wobei die A-Säulenanordnung an einem oberen Teil der Scharnierholmanordnung (12) montiert ist; einen oberen Träger (38), der sich in einer Fahrzeuglängsrichtung erstreckt und an der A-Säulenanordnung (26) und dem oberen Teil der Scharnierholmanordnung (12) befestigt ist, wobei der obere Träger Teil eines oberen Belastungspfads (60) ist; einen Vorderträger (40), der sich von einem Stoßfänger (56) zu einem Stützträger (42) erstreckt, wobei sich der Stützträger vor einem hinteren Teil des Vorderträgers in einer nach außen verlaufenden Fahrzeugrichtung zu einem Türschwellen (46) erstreckt, wobei der Vorderträger, der Stützträger und der Türschweller einen unteren Belastungspfad (62) definieren; und wobei der obere Belastungspfad und der untere Belastungspfad durch den Kastenkanal miteinander verbunden sind und ein Verlängerungsträger an dem Vorderträger oder dem oberen Träger und an dem Kastenkanal montiert sein kann, um einen Sekundärbelastungspfad (66, 68) zu dem Kastenkanal zu definieren.
Fahrzeugrahmen-Unterbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Verlängerungsträger eine Stützträgerverlängerung (48) ist, die zwischen dem Stützträger und dem Kastenkanal montiert ist.
Fahrzeugrahmen-Unterbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Verlängerungsträger ein Gabelträger (58) ist, der zwischen dem oberen Träger und dem Kastenkanal montiert ist.
Fahrzeugrahmen-Unterbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Verlängerungsträger eine Stützträgerverlängerung ist, die zwischen dem Stützträger und dem Kastenkanal montiert ist, und wobei ein zweiter Verlängerungsträger ein Gabelträger ist, der zwischen dem oberen Träger und dem Kastenkanal montiert ist und auch einen weiteren Sekundärbelastungspfad zum Kastenkanal definiert.
Fahrzeugrahmen-Unterbaugruppe nach Anspruch 1, wobei eine Frontalaufpralllast durch den oberen Belastungspfad, den unteren Belastungspfad, einen oberen Zwischenbelastungspfad durch den Gabelträger und einen unteren Zwischenbelastungspfad durch die Stützträgerverlängerung angelegt wird.
Fahrzeugrahmen-Unterbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Verlängerungsträger eine Stützträgerverlängerung ist, die zwischen dem Stützträger und dem Kastenkanal montiert ist, und wobei der Verlängerungsträger ein Kastenkanalprofil definiert.
Fahrzeugrahmen-Unterbaugruppe (10), die Folgendes umfasst: eine Scharnierholmanordnung (12), die eine Scharnierholmverstärkung (16), eine Innenplatte (18) des Windlaufs und eine Scharnierholmaußenplatte (20) enthält, wobei die Scharnierholmverstärkung (16) und die Innenplatte (18) des Windlaufs aus einem zweiphasigen martensitischen Stahl hergestellt und zusammengefügt sind; eine A-Säulenanordnung (26), die eine A-Säulenverstärkung (28), eine A-Säuleninnenplatte (30 und eine A-Säulenaußenplatte (32) enthält, wobei die A-Säulenanordnung an einem oberen Teil der Scharnierholmanordnung (12) montiert ist; einen oberen Träger (38), der sich in einer Fahrzeuglängsrichtung erstreckt und an der A-Säulenanordnung und dem oberen Teil der Scharnierholmanordnung befestigt ist, wobei der obere Träger (38) Teil eines oberen Belastungspfads (60) ist; einen Vorderträger (40), der sich von einem Stoßfänger (56) zu einem Stützträger (42) erstreckt, wobei sich der Stützträger von einem hinteren Teil des Vorderträgers in einer nach außen verlaufenden Fahrzeugrichtung zu einem Türschweller (46) erstreckt, wobei der Vorderträger (40), der Stützträger (42) und der Türschweller (46) einen unteren Belastungspfad (62) definieren; und wobei der obere Belastungspfad (60) und der untere Belastungspfad (62) durch die Scharnierholmanordnung (12) miteinander verbunden sind, die einen sich vertikal erstreckenden Träger bereitstellt, an dem ein Verlängerungsträger zwischen dem Vorderträger (40) oder dem oberen Träger (38) und der Scharnierholmanordnung (12) montiert sein kann, um einen Zwischenbelastungspfad (66, 68) zu definieren, der an einen Zwischenteil der Scharnierholmanordnung angelegt wird.
Fahrzeugrahmen-Unterbaugruppe nach Anspruch 7, wobei der Verlängerungsträger eine Stützträgerverlängerung (48) ist, die zwischen dem Stützträger und der Scharnierholmanordnung montiert ist.
Fahrzeugrahmen-Unterbaugruppe nach Anspruch 7, wobei der Verlängerungsträger ein Gabelträger (52) ist, der zwischen dem oberen Träger und der Scharnierholmanordnung montiert ist.
Fahrzeugrahmen-Unterbaugruppe nach Anspruch 7, wobei der Verlängerungsträger eine Stützträgerverlängerung ist, die zwischen dem Stützträger und der Scharnierholmanordnung montiert ist, und ein zweiter Verlängerungsträger ein Gabelträger ist, der zwischen dem oberen Träger und der Scharnierholmanordnung montiert ist und auch einen weiteren Sekundärbelastungspfad zu der Scharnierholmanordnung definiert.
Fahrzeugrahmen-Unterbaugruppe nach Anspruch 7, wobei eine Frontalaufpralllast durch den oberen Belastungspfad, den unteren Belastungspfad, einen oberen Zwischenbelastungspfad durch den Gabelträger und einen unteren Zwischenbelastungspfad durch die Stützträgerverlängerung angelegt wird.
Fahrzeugrahmen-Unterbaugruppe nach Anspruch 7, wobei der Verlängerungsträger eine Stützträgerverlängerung ist, die zwischen dem Stützträger und der Scharnierholmanordnung montiert ist, und wobei der Verlängerungsträger ein Scharnierholmanordnungsprofil definiert.