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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Abweiser, der an einem Unterrahmen oder einem anderen Rahmenteil eines Fahrzeugs angebracht ist, der bei einem Frontalaufprall mit einem seitlich versetztem Objekt das Fahrzeug seitlich verschiebt oder ihm eine Drehbewegung verleiht.
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Fahrzeuge werden für ihr Aufprallverhalten hin ausgelegt und geprüft. Ein Parameter beim Prüfen des Fahrzeugdesigns ist das Ausmaß irgendeines Eindringens in einen Fahrgastraum eines Fahrzeugs infolge eines Aufprallversuchs. Das Eindringen kann an einer Vielzahl von Stellen gemessen werden, einschließlich Bereichen, die beispielsweise als das Fußblech, das Bremspedal, das Armaturenbrett, die Fußstütze und die Tür identifiziert sind.
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Frontalaufprallversuche haben sich bisher auf Zusammenstöße mit Objekten konzentriert, die mittig angeordnet sind, im Allgemeinen zwischen den Rahmenträgern des Fahrzeugs. Der Stoßfängerträger eines Fahrzeugs ist im Allgemeinen an den Fahrzeugrahmen durch Pralldämpfer oder andere dazwischenliegende Strukturen gesichert, die so ausgelegt sind, dass sie Energie absorbieren. Pralldämpfer absorbieren Aufprallenergie, indem sie zunehmend zusammenklappen. Die durch die Pralldämpfer absorbierte Energie vermindert das Eindringen in den Fahrgastraum.
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Es wurden jüngst strengere Standards vorgeschlagen, die so ausgelegt sind, dass sie ein Fahrzeug bei einem Aufprall mit 40 mph auf ein Objekt testen, das sich in dem äußeren Viertel der Querbreite des Fahrzeugs befindet. Stöße in diesem Bereich liegen außerhalb des Fahrzeugrahmens. Es ist nicht möglich, zusätzliche Pralldämpfer in diesem Bereich zum Absorbieren eines Aufpralls bereitzustellen, weil die Pralldämpfer nicht auf den Fahrzeugrahmen, der innerhalb des Objekts liegt, ausgerichtet sind.
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Es besteht eine Notwendigkeit, das Aufprallverhalten des Fahrzeugs mit einem versetzten Objekt zu verbessern. Die vorliegende Offenbarung behandelt die obigen Probleme und Herausforderungen bezüglich des Fahrzeugdesigns. Das Ausmaß des Eindringens im Fall eines versetzten Aufpralls wird reduziert durch Anwenden des offenbarten Konzepts wie unten zusammengefasst und unter Bezugnahme auf die dargestellten Ausführungsformen.
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Gemäß einem Aspekt dieser Offenbarung wird eine Vorrichtung bereitgestellt zum Verwalten der Energie eines Frontalaufpralls durch ein Fahrzeug mit einem Unterrahmen mit einem Objekt auf einer ersten Seite des Fahrzeugs außerhalb des Unterrahmens. Die Vorrichtung umfasst einen Abweiser, der seitlich außen vom Unterrahmen an dem Unterrahmen angebracht ist. Der Abweiser ist an dem Unterrahmen unter einem Winkel relativ zu einer Längsrichtung gesichert, so dass der Abweiser das Fahrzeug so dreht, dass sich die erste Seite während des Aufpralls zu einer Längsmittellinie bewegt.
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Gemäß weiteren Aspekten der Offenbarung kann der Abweiser an dem Unterrahmen an einem innen gelegenen Ende des Abweisers gesichert sein, und die Vorrichtung kann weiterhin eine Reaktionsstrebe umfassen, die an einem ersten Ende an einem außen liegenden Ende des Abweisers und an einem zweiten Ende an dem Unterrahmen gesichert ist. Die Reaktionsstrebe verstärkt den Abweiser, um eine Verformung des außen liegenden Endes zu dem Unterrahmen zu reduzieren. Eine Befestigungsstrebe erstreckt sich von dem zweiten Ende der Reaktionsstrebe nach hinten und kann in einer parallelen Beziehung zu einem sich in Längsrichtung erstreckenden Träger des Unterrahmens gesichert sein.
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Der Unterrahmen ist um einen Motor des Fahrzeugs herum angeordnet und ist an dem Fahrzeugrahmen angebracht. Der Abweiser kann weiterhin mindestens zwei Träger umfassen, die in einer vertikalen Beziehung gestapelt sind, um zusätzliche Robustheit zu liefern. Der Abweiser kann unter einem Winkel von 15° bis 75° relativ zu einer Querebene orientiert sein. Insbesondere kann der Abweiser unter einem Winkel von 40° bis 50° relativ zu der Querebene orientiert sein oder kann unter einem Winkel von etwa 45° relativ zu der Querebene orientiert sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung wird eine Vorrichtung bereitgestellt zum Verwalten von kinetischer Energie eines Frontalaufpralls mit einem Objekt durch ein Fahrzeug mit einem Fahrgastraum. Die Vorrichtung umfasst eine Rahmenbaugruppe und einen Stoßfängerträger, der an der Rahmenbaugruppe angebracht ist. Ein oder mehrere aufprallabsorbierende Elemente sind zwischen der Rahmenbaugruppe und dem Stoßfängerträger befestigt. Ein außerhalb des Rahmens erfolgender Aufprall wird durch die aufprallabsorbierenden Elemente nicht vollständig absorbiert. Ein Paar Abweiser sind an der Rahmenbaugruppe seitlich außerhalb der Rahmenbaugruppe und hinter dem Stoßfängerträger angebracht. Die Abweiser können an der Rahmenbaugruppe unter einem Winkel von 15° bis 75° relativ zu einer Querebene mit einem inneren vorderen Ende und einem äußeren hinteren Ende angebracht sein. Das Fahrzeug dreht sich von dem Objekt weg, um ein Eindringen des Objekts in den Fahrgastraum für den Fall zu reduzieren, dass ein Aufprall außerhalb der Rahmenbaugruppe erfolgt.
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Gemäß weiteren Aspekten der Offenbarung können die Abweiser an dem Unterrahmen an einem innen gelegenen Ende jedes der Abweiser gesichert sein. Die Vorrichtung kann weiterhin eine Reaktionsstrebe umfassen, die an einem ersten Ende an jedem der Abweiser an einem außen gelegenen Ende jedes der Abweiser gesichert ist. Die Reaktionsstreben können an den Unterrahmen an einem zweiten Ende jeder der Reaktionsstreben gesichert sein. Die Reaktionsstreben verstärken jeden der Abweiser, um eine Verformung der äußeren Enden zu dem Unterrahmen zu reduzieren. Außerdem kann eine Befestigungsstrebe vorgesehen sein, die sich von dem zweiten Ende jeder der Reaktionsstreben nach hinten erstreckt. Die Befestigungsstreben können jeweils in einer parallelen Beziehung zu einem Paar von sich in Längsrichtung erstreckenden Trägern der Rahmenbaugruppe gesichert sein. Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann ein Paar von Reifen-und-Rad-Baugruppen seitlich außerhalb von gegenüberliegenden Seiten der Rahmenbaugruppe angeordnet sein, so dass die Abweiser jeweils zwischen dem Stoßfängerträger und einer der Reifen- und -Rad-Baugruppen angeordnet sind. Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung wird ein Verfahren offenbart zum Verwalten von Energie bei einem Frontalaufprall eines Fahrzeugs mit einem Objekt, das zu einer ersten Seite des Fahrzeugs und außerhalb eines Unterrahmens versetzt ist. Das Verfahren umfasst die Schritte des Bereitstellens eines Abweisers an den Unterrahmen, der einen Abweisungsträger aufweist, der unter einem Winkel relativ zu einer Längsrichtung orientiert ist. Bewegen des Fahrzeugs in das Objekt, damit das Objekt den Abweisungsträger trifft. Drehen eines Frontendes des Fahrzeugs nach innen als Reaktion darauf, dass der Abweisungsträger das Objekt kontaktiert.
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Die obigen und weitere Aspekte der Offenbarung lassen sich angesichts der beigefügten Zeichnungen und der folgenden ausführlichen Beschreibung der gezeigten Ausführungsformen besser verstehen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Draufsicht auf ein Fahrzeug, das einen in dem äußeren Abschnitt der Querbreite des Fahrzeugs angeordneten Pfahl berührt;
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2 ist eine Perspektivansicht eines Fahrzeugrahmens, Unterrahmens, Stoßfängerträgers und von Abweisern;
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3 ist eine Draufsicht auf die in 2 gezeigten Fahrzeugrahmenkomponenten;
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4 ist eine Seitenansicht der in 2 gezeigten Fahrzeugkomponenten;
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5 ist eine Bodenansicht der in 2 gezeigten Fahrzeugkomponenten;
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6–12 sind eine Reihe von schematischen Ansichten eines Fahrzeugs in einem Aufpralltest bei 40 mph auf einen IIHS-Frontpfahl;
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13 ist ein Diagramm, das Eindringtestergebnisse in einem IIHS-Frontpfahl bei 40 mph an verschiedenen Stellen in einem Fahrzeug im Vergleich eines statischen Basiseindringmodells mit einem statischen Eindringmodell mit dem offenbarten Abweiser zeigt;
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14 ist ein Diagramm, das kinetische Rotationsenergie über die Zeit im Vergleich eines Basisdesigns mit der kinetischen Rotationsenergie mit dem offenbarten Abweiser zeigt;
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15 ist ein Diagramm, das die Seitengeschwindigkeit eines Basisdesigns im Vergleich zu einem Fahrzeug mit dem offenbarten Abweiser zeigt; und
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16 ist ein Diagramm, das die Längsgeschwindigkeit eines Basisfahrzeugs im Vergleich zu einem Fahrzeug mit dem offenbarten Abweiser zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Eine ausführliche Beschreibung der gezeigten Ausführungsformen des offenbarten Konzepts wird unten vorgelegt. Die offenbarten Ausführungsformen sind Beispiele, die in verschiedenen und alternativen Formen verkörpert werden können. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details von bestimmten Komponenten zu zeigen. Die in dieser Anmeldung offenbarten spezifischen strukturellen und funktionalen Details sind nicht als beschränkend auszulegen, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einem Fachmann beizubringen, wie er die Erfindung praktizieren kann.
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Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Fahrzeug 20 gezeigt, wie es einen Testpfahl 22 in Eingriff nimmt. Das Fahrzeug 20 berührt den Testpfahl 22 in dem seitlichen äußeren Abschnitt des Fahrzeugs 20 gemäß dem Insurance Institute for Highway Safety (IIHS) für einen versetzten Frontalpfahltest bei 40 mph. Das Fahrzeug 20 wird in den Pfahl 22 gefahren, so dass es den vorderen Stoßfänger 26 bei der linken Seite 28 des Fahrzeugs berührt.
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Unter Bezugnahme auf die 2–5 ist ein Abschnitt des Strukturrahmens des Fahrzeugs 20 so gezeigt, dass er Rahmenträger 30 enthält, die sich in dem Fahrzeug in Längsrichtung erstrecken. Die Unterrahmenträger 32 sind mit den Rahmenträgern 30 verbunden, um den nicht gezeigten Motor des Fahrzeugs 20 zu stützen. Ein Stoßfängerträger 34 ist mit den Rahmenträgern 30 verbunden. Energieabsorbierende Elemente wie etwa nicht gezeigte Pralldämpfer können in das Frontende des Fahrzeugs 20 integriert sein, um im Fall einer Kollision Energie zu absorbieren.
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Eine Abweiserbaugruppe 36 ist auf beiden Seiten der Unterrahmenträger 32 enthalten. Die Abweiserbaugruppe 36 enthält in der dargestellten Ausführungsform einen unteren Abweiser 38 und einen oberen Abweiser 40. Es ist zu verstehen, dass die Abweiserbaugruppe 36 einen dem unteren Abweiser 38 entsprechenden einzelnen Abweiser oder drei oder mehr Abweiser enthalten kann.
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Der untere Abweiser 38 enthält eine Abweisungsstrebe 42, die bevorzugt unter etwa 45° relativ zu der Längsachse des Fahrzeugs orientiert ist. Die Abweisungsstrebe 42 kann unter einem Winkel von 15° bis 75° relativ zu der Längsrichtung an der Rahmenbaugruppe angebracht sein. Alternativ kann die Abweisungsstrebe 42 unter einem Winkel von 40° bis 50° relativ zu der Längsrichtung angeordnet sein. Eine Reaktionsstrebe 44 ist hinter der Abweisungsstrebe 42 ausgebildet und ist vorgesehen, um das äußere Ende der Abweisungsstrebe 42 zu stützen. Eine Befestigungsstrebe 46 kann hinter der Reaktionsstrebe 44 ausgebildet sein, um einen wesentlichen Befestigungsbereich zwischen der Befestigungsstrebe 46 und dem Unterrahmenträger 32, an der er angebracht ist, bereitzustellen.
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Der obere Abweiser 40 kann eine Reaktionsstrebe 48 enthalten, die allgemein parallel zu der Reaktionsstrebe 44 des unteren Abweisers 38 verläuft. Eine Befestigungsstrebe 50 kann ebenfalls an dem oberen Abweiser 40 vorgesehen sein, die im Wesentlichen parallel zu der Befestigungsstrebe 46 verläuft und auf der gegenüberliegenden Seite des Unterrahmenträgers 32 als die Befestigungsstrebe 46 des unteren Abweisers 38 angebracht sein.
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Die Abweiserbaugruppe 36 weist ein inneres Ende 52 auf, das an einem der Unterrahmenträger 32 angebracht ist, und ein äußeres Ende 56. Das äußere Ende 56 wird von der Reaktionsstrebe 44 und der Reaktionsstrebe 48 an dem äußeren Ende 56 gestützt. Jede der Reaktionsstreben 44 und 48 wird von Befestigungsstreben 46 und 50 gestützt.
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Unter Bezugnahme auf 6–12 wird ein Crashtest schematisch dargestellt. Das Fahrzeug 20 ist im Verlauf einer Kollision mit dem Pfahl 22 gezeigt. Das Fahrzeug 20 ist nur teilweise gezeigt, wobei die Abweiserbaugruppe 36 an den Unterrahmenträgern 32 angebracht ist. Die Abweiserbaugruppe 36 ist an ein vorderes innen liegendes Verbindungsstück 60 an den Unterrahmenträgern 32 angebracht gezeigt. Eine Radbaugruppe 58 ist ebenfalls gezeigt.
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Unter Bezugnahme auf 6 wird das Fahrzeug 20 gerade dann gezeigt, wenn der Pfahl 22 berührt wird. In 7 ist der Pfahl 22 so gezeigt, dass er das vordere innen liegende Verbindungsstück 60 in Eingriff nimmt, wenn ein Kontakt anfänglich mit der Abweiserbaugruppe 36 hergestellt wird.
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Unter Bezugnahme auf 8 wird das Kollisionsereignis fortgesetzt und der Pfahl steht in direktem Kontakt mit der Abweiserbaugruppe 36 und steht auch in Kontakt mit der Radbaugruppe 58. An diesem Punkt beginnt die Abweiserbaugruppe 36 damit, das Abweisen des vorderen Teils der rechten Seite des Fahrzeugs 20 nach innen zu der Mittellinie des Fahrzeugs zu verursachen.
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Unter Bezugnahme auf 9 ist der Pfahl 22 so gezeigt, dass er sich in das Fahrzeug 20 bewegt, aber das Fahrzeug 20 dreht sich weiter nach innen.
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Unter Bezugnahme auf 10 ist der Pfahl so gezeigt, dass er in das Fahrzeug bis zu dem Bereich eindringt, wo die Radbaugruppe 58 zuvor angeordnet war, und das Fahrzeug bewegt sich weiter nach innen.
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Unter Bezugnahme auf 11 ist das Fahrzeug 20 so gezeigt, dass der Pfahl 22 beginnt, die rechte Seite 28 des Fahrzeugs 20 zu verlassen.
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Unter Bezugnahme auf 12 ist das Fahrzeug so gezeigt, dass das Kollisionsereignis abgeschlossen ist und der Pfahl 22 allgemein in einer Ausrichtung auf die rechte Seite 28 des Fahrzeugs 20 angeordnet ist.
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Die Abweiserbaugruppe 36 lenkt das Fahrzeug 20 seitlich nach innen ab, was eine Drehbewegung des Fahrzeugs 20 bewirkt. Das Fahrzeug 20 bewegt sich innen weg von der rechten Seite 28, so dass der Pfahl 22 das Fahrzeug 20 durch die rechte Seite 28 verlässt.
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Unter Bezugnahme auf 13 wird ein Eindringmodell dargestellt, bei dem Eindringvorgänge in den Fahrzeugfahrgastraum gemessen werden. Eine Basiseindringdatenlinie 62 zeigt eine Serie von Datenpunkten einschließlich Fußstütze, linkes Fußblech, mittleres Fußblech, rechtes Fußblech, Bremspedal, linkes Armaturenbrett, rechtes Armaturenbrett und Tür, die nach dem IIHS-Außenpfahltest bei 40 mph gemessen werden. Die Basislinieneindringmessungen wurden in dem Fußstützenbereich als akzeptabel, in den Bereichen des linken Fußblechs, des mittleren Fußblechs, des rechten Fußblechs und des Bremspedals als gut, im Bereich des linken Armaturenbretts als marginal, im Bereich des rechten Armaturenbretts als gut und im Türbereich als schwach bestimmt. Die Eindringdatenlinie mit einem Abweiser 36 ist durch die Bezugszahl 64 bezeichnet. Die Eindringdaten mit dem Abweiser 36 wurden für alle die Datenpunkte als gut angegeben, mit Ausnahme des linken Armaturenbretts und der Tür, die im akzeptablen Bereich lagen.
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Unter Bezugnahme auf 14 enthält eine grafische Darstellung der kinetischen Rotationsenergie eine Basisdrehungskurve 68, die einen allgemein linearen Anstieg bei der kinetischen Rotationsenergie über die Zeit von 0 bis etwa 120 ms durch Linie 68 zeigt. Im Gegensatz dazu ist die Rotationsenergiekurve mit dem Abweiser durch Linie 70 so gezeigt, dass sie eine große Spitze bei der kinetischen Rotationsenergie aufweist, die bei etwa 30 ms beginnt und sich durch etwa 45 ms fortsetzt, was eine substantielle Fahrzeugdrehung als Reaktion auf das Berühren der Abweiserbaugruppe 36 anzeigt. Ein hohes Niveau an kinetischer Rotationsenergie wird auch durch etwa 120 ms fortgesetzt. Dieses Diagramm zeigt den gewünschten Effekt der Abweiserbaugruppe 36, die bewirkt, dass sich das Fahrzeug 20 dreht, um den Pfad des Fahrzeugs 20 auszulenken und dadurch das Eindringen in den Fahrgastraum zu reduzieren.
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Unter Bezugnahme auf 15 wird eine Basisseitengeschwindigkeitskurve 72 gezeigt im Vergleich zu einer Seitengeschwindigkeitskurve mit einem Abweiser 74. Die Seitengeschwindigkeit mit dem Abweiser ist wesentlich erhöht, wie durch das Diagramm dargestellt, das anzeigt, dass das Fahrzeug 20 als Ergebnis dessen, dass der Pfahl 22 die Abweiserbaugruppe 36 bei etwa 30 ms im Verlauf des simulierten Tests berührt, in einer seitlichen Richtung bewegt wird.
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Unter Bezugnahme auf 16 ist eine Basislängsgeschwindigkeitskurve 76 und eine Längsgeschwindigkeitskurve mit dem Abweiser 36 durch die Bezugszahl 78 gezeigt. Die Geschwindigkeit in der X-Richtung nimmt zu dem Augenblick ab, zu dem die Abweiserbaugruppe 36 den Testpfahl 22 berührt. Dieser reduzierte Grad an Längsgeschwindigkeit soll mit den extensiven Kurven zur kinetischen Rotationsenergie und Seitengeschwindigkeit verglichen werden.
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Wenngleich oben Ausführungsbeispiele beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr sind die in der Patentschrift verwendeten Wörter Wörter der Beschreibung anstatt der Beschränkung, und es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Außerdem können die Merkmale von verschiedenen implementierenden Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung auszubilden.
