DE102013204757A1

DE102013204757A1 - Aufprallstrebe zur energieführung

Info

Publication number: DE102013204757A1
Application number: DE102013204757A
Authority: DE
Inventors: Chunhui Kevin Lee; Peyman Aghssa; Matthew Brian MAKOWSKI; Stephen Wai-Fun SIU; Edward Michael WILSON
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2013-09-26
Also published as: US8708401B2; CN103318260B; CN103318260A; US20130249243A1

Abstract

Eine Aufprallstrebe wird in eine Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs als eine Energieabsorptions- und Energieführungsvorrichtung einbezogen, um beim Führen der Energie während Heck- und Seitenaufprallkollisionen zu helfen, wodurch interne Strukturen innerhalb des Hecks des Fahrzeugs geschützt werden.

Description

Die vorliegenden Lehren betreffen im Allgemeinen energieabsorbierende Vorrichtungen und Systeme für ein Kraftfahrzeug. Die vorliegenden Lehren betreffen insbesondere eine energieabsorbierende Vorrichtung zur Verwendung in einem Heck eines Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug.
Energieabsorption und -führung während Heckaufprallkollisionen ist eine ständige Herausforderung und Überlegung bei herkömmlichen Benzin- und Dieselfahrzeugen. In den vergangenen Jahren ist diese Herausforderung auf den Entwurf und die Entwicklung von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen übergegangen. Beispielsweise ist es bei den alternativ angetriebenen Fahrzeugen der nächsten Generation ein kritisches Ziel, ein herkömmliches Heck-Styling (z. B. einen insgesamt kurzen Hecküberhang) beizubehalten, wobei ein äquivalenter Schutzgrad für empfindliche Systeme bereitgestellt wird, welche in das Heck des Fahrzeugs gepackt sind, wie beispielsweise ein Batteriesystem. Viele der batteriegetriebenen Fahrzeuge sind kleiner bemessen, und deshalb ist das Raummanagement in den Fahrzeugen ebenfalls eine wichtige Überlegung bei ihrem Entwurf und ihrer Herstellung. Folglich besteht ein Bedarf für einen Fahrzeugentwurf, welcher festgelegte Sicherheitsziele erreicht und eine effiziente Packung eines Batteriesystems bereitstellt, wobei außerdem reichlich Stauraum in den kleiner bemessenen elektrisch angetriebenen Fahrzeugen bereitgestellt wird. Gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen stellen die vorliegenden Lehren eine Aufprallstrebe zur Verwendung als eine Energieabsorptions- und Energieführungsvorrichtung bereit, wobei die Aufprallstrebe einen Heckbogen, einen Vorderbogen, einen Satz longitudinaler Strukturen mit mehreren Triggern, wobei die longitudinalen Strukturen den Heckbogen mit dem Vorderbogen verbinden und einen ersten Raum zwischen dem Vorderbogen, dem Heckbogen und den longitudinalen Strukturen definieren, wobei der erste Raum eine definierte Querschnittsform und ein definiertes Volumen aufweist, einen Satz Heckbefestigungshalterungen, welche an jedem Ende des Heckbogens befestigt sind und eingerichtet sind, um an einer Fahrzeugkarosseriestruktur befestigt zu sein, und eine Vorderhalterungsanordnung aufweist, welche an jedem Ende des Vorderbogens befestigt ist und eingerichtet ist, um an einer Fahrzeugkarosseriestruktur befestigt zu sein, wobei ein Abschnitt der Fahrzeugkarosseriestruktur und der Vorderbogen teilweise einen zweiten Raum definieren, wobei der zweite Raum eine definierte Querschnittsform und ein definiertes Volumen aufweist, wobei die Aufprallstrebe konfiguriert ist, um eine Aufprallenergie zu absorbieren und zu führen und zu vermeiden, dass der Aufprall die Querschnittsform und das Volumen des zweiten Raumes beeinträchtigt.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, welche weiterhin eine oder mehrere Befestigungshalterungen umfasst, welche um den Vorderbogen herum angeordnet sind, wobei die Befestigungshalterungen angepasst sind, um die Befestigung der Aufprallstrebe an der Fahrzeugkarosseriestruktur zu erleichtern.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, wobei der zweite Raum weiterhin teilweise von einem Satz Karosserieheckschienen definiert ist, wobei die Aufprallstrebe konfiguriert ist, mit den Karosserieheckschienen zusammenzuarbeiten.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, wobei der Heckbogen aus hochfestem Stahl angefertigt ist.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, wobei der Vorderbogen aus hochfestem Stahl angefertigt ist.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, wobei der Satz longitudinaler Strukturen aus hochfestem Stahl angefertigt ist.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, wobei ein Querschnitt des Heckbogens quadratisch ist.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, wobei ein Querschnitt des Heckbogens rechteckig ist.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, wobei ein Querschnitt des Vorderbogens quadratisch ist.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, wobei ein Querschnitt des Vorderbogens rechteckig ist.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, wobei ein Querschnitt der longitudinalen Strukturen quadratisch ist.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, wobei ein Querschnitt der longitudinalen Strukturen rechteckig ist.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, wobei der Heckbogen konfiguriert ist, um sich bei einem Lastaufprall während einer Kollision zu deformieren und zu verbiegen.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, wobei der Satz longitudinaler Strukturen konfiguriert ist, bei Aufpralllast axial und parallel zu den Karosserieheckschienen zu kollabieren, wobei während einer Kollision Aufprallenergie aus dem Heckbogen übertragen wird.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, wobei der Vorderbogen konfiguriert ist, um bei einem Aufprall Aufprallenergie an die Karosserieheckschienen abzuleiten, wobei Aufprallenergie aus den longitudinalen Strukturen übertragen wird und wobei der Vorderbogen die Batterie schützt, so dass die Batterie während einer Kollision aufprallneutral ist.
Gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen stellen die vorliegenden Lehren eine Aufprallstrebe zur Verwendung als eine Energieabsorptions- und Energieführungsvorrichtung bereit, wobei die Aufprallstrebe einen Heckbogen, einen Vorderbogen, einen Satz longitudinaler Strukturen mit mehreren Triggern, wobei die longitudinalen Strukturen den Heckbogen mit dem Vorderbogen verbinden und einen ersten Raum zwischen dem Vorderbogen, dem Heckbogen und den longitudinalen Strukturen definieren, wobei der erste Raum eine definierte Querschnittsform und ein definiertes Volumen aufweist, einen Satz röhrenförmiger Halterungen, welche an ersten Enden des Heckbogens befestigt sind, einen Satz Heckbefestigungshalterungen, welche an den röhrenförmigen Halterungen an zweiten Enden der röhrenförmigen Halterungen befestigt sind, welche den ersten Enden der röhrenförmigen Halterungen entgegengesetzt sind, wobei die Heckbefestigungshalterungen eingerichtet sind, um an einer Fahrzeugkarosseriestruktur befestigt zu sein, und eine Vorderhalterungsanordnung umfasst, welche an jedem Ende des Vorderbogens befestigt ist und eingerichtet ist, um an einer Fahrzeugkarosseriestruktur befestigt zu sein, wobei ein Abschnitt der Fahrzeugkarosseriestruktur und der Vorderbogen teilweise einen zweiten Raum definieren, wobei der zweite Raum eine definierte Querschnittsform und ein definiertes Volumen aufweist, wobei die Aufprallstrebe konfiguriert ist, um eine Heckaufprallenergie zu absorbieren und zu führen und zu vermeiden, dass der Aufprall die Querschnittsform und das Volumen des zweiten Raumes beeinträchtigt.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, welche weiterhin eine oder mehrere Befestigungshalterungen umfasst, welche um den Vorderbogen angeordnet sind, wobei die Befestigungshalterungen angepasst sind, um die Befestigung der Aufprallstrebe an der Fahrzeugkarosseriestruktur zu erleichtern.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, wobei der zweite Raum weiterhin teilweise von einem Satz Karosserieheckschienen definiert ist, wobei die Aufprallstrebe konfiguriert ist, mit den Karosserieheckschienen zusammenzuarbeiten.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, wobei der Heckbogen aus hochfestem Stahl angefertigt ist.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, wobei der Vorderbogen aus hochfestem Stahl angefertigt ist.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, wobei die röhrenförmigen Halterungen aus hochfestem Stahl angefertigt sind.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, wobei der Satz longitudinaler Strukturen aus hochfestem Stahl angefertigt ist.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, wobei ein Querschnitt des Heckbogens quadratisch ist.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, wobei ein Querschnitt des Heckbogens rechteckig ist.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, wobei ein Querschnitt des Vorderbogens quadratisch ist.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, wobei ein Querschnitt des Vorderbogens rechteckig ist.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, wobei ein Querschnitt der röhrenförmigen Halterungen quadratisch ist.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, wobei ein Querschnitt der röhrenförmigen Halterungen rechteckig ist.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, wobei ein Querschnitt der longitudinalen Strukturen quadratisch ist.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, wobei ein Querschnitt der longitudinalen Strukturen rechteckig ist.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, wobei der Heckbogen konfiguriert ist, um sich bei einem Aufprall während einer Kollision zu deformieren und zu verbiegen.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, wobei der Satz longitudinaler Strukturen konfiguriert ist, bei Aufprall axial und parallel zu den Karosserieheckschienen zu kollabieren, wobei während einer Kollision Aufprallenergie aus dem Heckbogen übertragen wird.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin eine Aufprallstrebe bereit, wobei der Vorderbogen konfiguriert ist, um bei einem Aufprall Aufprallenergie an die Karosserieheckschienen abzuleiten, wobei Aufprallenergie aus den longitudinalen Strukturen übertragen wird und wobei der Vorderbogen die Batterie schützt, so dass die Batterie während einer Kollision aufprallneutral ist.
Gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen stellen die vorliegenden Lehren ein Verfahren zum Herstellen einer Aufprallstrebe zur Führung einer Heckaufprallenergie in einem Fahrzeug bereit, wobei das Verfahren Befestigen eines Heckbogens an einem Satz longitudinaler Strukturen an einem ersten Ende, Befestigen einer Heckbefestigungshalterung an jedem Ende des Heckbogens, wobei jede Heckbefestigungshalterung an einer Karosserieheckschiene einer Karosseriestruktur des Fahrzeugs befestigt ist, Befestigen eines Vorderbogens an den Satz longitudinaler Strukturen an einem zweiten Ende, Befestigen einer Halterungsanordnung an jedem Ende des Vorderbogens umfasst, wobei jede Halterungsanordnung an einer Karosserieheckschiene der Karosseriestruktur des Fahrzeugs befestigt ist, wobei die Aufprallstrebe konfiguriert ist, um mit den Karosserieheckschienen zusammenzuarbeiten.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin ein Verfahren bereit, welches weiterhin Befestigen einer oder mehrerer Befestigungshalterungen an dem Vorderbogen umfasst, wobei die Befestigungshalterungen eine Befestigung an der Karosseriestruktur erleichtern.
Gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen stellen die vorliegenden Lehren ein Verfahren zum Herstellen einer Aufprallstrebe zur Führung einer Heckaufprallenergie in einem Fahrzeug bereit, wobei das Verfahren Befestigen eines Heckbogens an einem Satz longitudinaler Strukturen an einem ersten Ende, Befestigen eines Satzes röhrenförmiger Halterungen mit ersten Enden an jedem Ende des Heckbogens, Befestigen des Satzes röhrenförmiger Halterungen mit zweiten Enden an einem Satz Heckbefestigungshalterungen, wobei jede Heckbefestigungshalterung an einer Karosserieheckschiene einer Karosseriestruktur des Fahrzeugs befestigt ist, Befestigen eines Vorderbogens an den Satz longitudinaler Strukturen an einem zweiten Ende, Befestigen einer Halterungsanordnung an jedem Ende des Vorderbogens umfasst, wobei jede Halterungsanordnung an einer Karosserieheckschiene der Karosseriestruktur des Fahrzeugs befestigt ist, wobei die Aufprallstrebe konfiguriert ist, um mit den Karosserieheckschienen zusammenzuarbeiten.
Die vorliegenden Lehren stellen weiterhin ein Verfahren bereit, welches weiterhin Befestigen einer oder mehrerer Befestigungshalterungen an dem Vorderbogen umfasst, wobei die Befestigungshalterungen eine Befestigung an der Karosseriestruktur erleichtern.
Gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen stellen die vorliegenden Lehren ein Verfahren zum Ableiten von Aufprallenergie aus einer Aufpralllast durch eine Aufprallstrebe während einer Heckkollision bereit, wobei das Verfahren Übertragen von Aufprallenergie, welche von einer Stoßstange aufgenommen wird, auf eine Aufprallstrebe, wobei die Aufprallstrebe einen Heckbogen, einen Vorderbogen, einen Satz longitudinaler Strukturen mit mehreren Triggern, wobei die longitudinalen Strukturen den Heckbogen mit dem Vorderbogen verbinden und einen ersten Raum zwischen dem Vorderbogen, dem Heckbogen und den longitudinalen Strukturen definieren, wobei der erste Raum eine definierte Querschnittsform und ein definiertes Volumen aufweist, einen Satz Heckbefestigungshalterungen, welche an jedem Ende des Heckbogens befestigt sind und eingerichtet sind, um an einer Fahrzeugkarosseriestruktur befestigt zu sein, und eine Vorderhalterungsanordnung umfasst, welche an jedem Ende des Vorderbogens befestigt ist und eingerichtet ist, um an der Fahrzeugkarosseriestruktur befestigt zu sein, wobei ein Abschnitt der Fahrzeugkarosseriestruktur und des Vorderbogens teilweise einen zweiten Raum definieren, wobei der zweite Raum eine definierte Querschnittsform und ein definiertes Volumen aufweist, wobei die Aufprallstrebe konfiguriert ist, um Aufprallenergie zu absorbieren und zu führen und zu vermeiden, dass der Aufprall die Querschnittsform und das Volumen des zweiten Raumes beeinträchtigt; Übertragen von Aufprallenergie aus dem Heckbogen der Aufprallstrebe auf einen Satz Karosserieheckschienen der Karosseriestruktur, wobei die Aufprallstrebe konfiguriert ist, mit den Karosserieheckschienen zusammenzuarbeiten, Übertragen von Aufprallenergie aus dem Heckbogen auf die longitudinalen Strukturen, Übertragen von Aufprallenergie aus den longitudinalen Strukturen auf den Vorderbogen, Übertragen von Aufprallenergie aus dem Vorderbogen auf die Karosserieheckschienen umfasst, wobei die Energie, welche übertragen wird, aus der Aufpralllast auf die Karosserieheckschienen abgeleitet wird, was verhindert, dass ein Aufprall die Querschnittsform und das Volumen des zweiten Raumes beeinträchtigt.
Gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen stellen die vorliegenden Lehren ein Verfahren zum Ableiten von Aufprallenergie aus einer Aufpralllast durch eine Aufprallstrebe während einer Heckkollision bereit, wobei das Verfahren Übertragen von Aufprallenergie, welche von einer Stoßstange aufgenommen wird, auf eine Aufprallstrebe, wobei die Aufprallstrebe einen Heckbogen, einen Vorderbogen, einen Satz longitudinaler Strukturen mit mehreren Triggern, wobei die longitudinalen Strukturen den Heckbogen mit dem Vorderbogen verbinden und einen ersten Raum zwischen dem Vorderbogen, dem Heckbogen und den longitudinalen Strukturen definieren, wobei der erste Raum eine definierte Querschnittsform und ein definiertes Volumen aufweist, einen Satz röhrenförmiger Halterungen, welche an ersten Enden des Heckbogens befestigt sind, einen Satz Heckbefestigungshalterungen, welche an den röhrenförmigen Halterungen an zweiten Enden der röhrenförmigen Halterungen befestigt sind, welche den ersten Enden der röhrenförmigen Halterungen entgegengesetzt sind, wobei die Heckbefestigungshalterungen eingerichtet sind, um an einer Fahrzeugkarosseriestruktur befestigt zu sein, und eine Vorderhalterungsanordnung umfasst, welche an jedem Ende des Vorderbogens befestigt ist und eingerichtet ist, um an der Fahrzeugkarosseriestruktur befestigt zu sein, wobei ein Abschnitt der Fahrzeugkarosseriestruktur und des Vorderbogens teilweise einen zweiten Raum definieren, wobei der zweite Raum eine definierte Querschnittsform und ein definiertes Volumen aufweist, wobei die Aufprallstrebe konfiguriert ist, um Heckaufprallenergie zu absorbieren und zu führen und zu vermeiden, dass der Aufprall die Querschnittsform und das Volumen des zweiten Raumes beeinträchtigt; Übertragen von Aufprallenergie aus dem Heckbogen der Aufprallstrebe auf die röhrenförmigen Halterungen, Übertragen von Aufprallenergie aus den röhrenförmigen Halterungen auf einen Satz Karosserieheckschienen der Karosseriestruktur, wobei die Aufprallstrebe konfiguriert ist, mit den Karosserieheckschienen zusammenzuarbeiten, Übertragen von Aufprallenergie aus dem Heckbogen auf die longitudinalen Strukturen, Übertragen von Aufprallenergie aus den longitudinalen Strukturen auf den Vorderbogen, Übertragen von Aufprallenergie aus dem Vorderbogen auf die Karosserieheckschienen umfasst, wobei die Energie, welche übertragen wird, aus der Aufpralllast auf die Karosserieheckschienen abgeleitet wird, was verhindert, dass ein Aufprall die Querschnittsform und das Volumen des zweiten Raumes beeinträchtigt.
Gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen stellen die vorliegenden Lehren ein Verfahren zum Ableiten von Aufprallenergie aus einer Aufpralllast durch eine Aufprallstrebe während einer Seitenkollision eines Fahrzeugs bereit, wobei das Verfahren Übertragen von Aufprallenergie, welche von einer Seite des Fahrzeugs mit einer Karosserieheckschiene aufgenommen wird, auf eine Aufprallstrebe, wobei die Aufprallstrebe einen Heckbogen, einen Vorderbogen, einen Satz longitudinaler Strukturen mit mehreren Triggern, wobei die longitudinalen Strukturen den Heckbogen mit dem Vorderbogen verbinden und einen ersten Raum zwischen dem Vorderbogen, dem Heckbogen und den longitudinalen Strukturen definieren, wobei der erste Raum eine definierte Querschnittsform und ein definiertes Volumen aufweist, einen Satz Heckbefestigungshalterungen, welche an jedem Ende des Heckbogens befestigt sind und eingerichtet sind, um an einer Fahrzeugkarosseriestruktur befestigt zu sein, und eine Vorderhalterungsanordnung umfasst, welche an jedem Ende des Vorderbogens befestigt ist und eingerichtet ist, um an der Fahrzeugkarosseriestruktur befestigt zu sein, wobei ein Abschnitt der Fahrzeugkarosseriestruktur und des Vorderbogens teilweise einen zweiten Raum definieren, wobei der zweite Raum eine definierte Querschnittsform und ein definiertes Volumen aufweist, wobei die Aufprallstrebe konfiguriert ist, um Aufprallenergie zu absorbieren und zu führen und zu vermeiden, dass der Aufprall die Querschnittsform und das Volumen des zweiten Raumes beeinträchtigt; Übertragen von Aufprallenergie aus der Karosserieheckschiene auf der Aufprallseite auf den Heckbogen der Aufprallstrebe, wobei die Aufprallstrebe konfiguriert ist, mit den Karosserieheckschienen zusammenzuarbeiten, Übertragen von Aufprallenergie aus dem Heckbogen auf eine Karosserieheckschiene, welche der Aufprallseite entgegengesetzt ist, Übertragen von Aufprallenergie aus der Karosserieheckschiene auf der Aufprallseite auf den Vorderbogen, Übertragen von Aufprallenergie aus dem Vorderbogen auf die Karosserieheckschiene, welche der Aufprallseite entgegengesetzt ist, umfasst, wobei die Energie, welche übertragen wird, aus der Aufpralllast auf die Karosserieheckschienen abgeleitet wird, was verhindert, dass ein Aufprall die Querschnittsform und das Volumen des zweiten Raumes beeinträchtigt.
Gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen stellen die vorliegenden Lehren ein Verfahren zum Ableiten von Aufprallenergie aus einer Aufpralllast durch eine Aufprallstrebe während einer Seitenkollision eines Fahrzeugs bereit, wobei das Verfahren Übertragen von Aufprallenergie, welche von einer Seite des Fahrzeugs mit einer Karosserieheckschiene aufgenommen wird, auf eine Aufprallstrebe, wobei die Aufprallstrebe einen Heckbogen, einen Vorderbogen, einen Satz longitudinaler Strukturen mit mehreren Triggern, wobei die longitudinalen Strukturen den Heckbogen mit dem Vorderbogen verbinden und einen ersten Raum zwischen dem Vorderbogen, dem Heckbogen und den longitudinalen Strukturen definieren, wobei der erste Raum eine definierte Querschnittsform und ein definiertes Volumen aufweist, einen Satz röhrenförmiger Halterungen, welche an ersten Enden des Heckbogens befestigt sind, einen Satz Heckbefestigungshalterungen, welche an den röhrenförmigen Halterungen an zweiten Enden der röhrenförmigen Halterungen befestigt sind, welche den ersten Enden der röhrenförmigen Halterungen entgegengesetzt sind, wobei die Heckbefestigungshalterungen eingerichtet sind, um an einer Fahrzeugkarosseriestruktur befestigt zu sein, und eine Vorderhalterungsanordnung umfasst, welche an jedem Ende des Vorderbogens befestigt ist und eingerichtet ist, um an der Fahrzeugkarosseriestruktur befestigt zu sein, wobei ein Abschnitt der Fahrzeugkarosseriestruktur und des Vorderbogens teilweise einen zweiten Raum definieren, wobei der zweite Raum eine definierte Querschnittsform und ein definiertes Volumen aufweist, wobei die Aufprallstrebe konfiguriert ist, um Heckaufprallenergie zu absorbieren und zu führen und zu vermeiden, dass der Aufprall die Querschnittsform und das Volumen des zweiten Raumes beeinträchtigt; Übertragen von Aufprallenergie aus der Karosserieheckschiene auf der Aufprallseite auf die röhrenförmige Halterung der Aufprallstrebe auf der Aufprallseite, wobei die Aufprallstrebe konfiguriert ist, mit den Karosserieheckschienen zusammenzuarbeiten, Übertragen von Aufprallenergie aus der röhrenförmigen Halterung auf der Aufprallseite auf den Heckbogen und auf die röhrenförmige Halterung, welche der Aufprallseite entgegengesetzt ist, Übertragen von Aufprallenergie aus der röhrenförmigen Halterung, welche der Aufprallseite entgegengesetzt ist, auf eine Karosserieheckschiene, welche der Aufprallseite entgegengesetzt ist, Übertragen von Aufprallenergie aus der Karosserieheckschiene auf der Aufprallseite auf den Vorderbogen, Übertragen von Aufprallenergie aus dem Vorderbogen auf die Karosserieheckschiene, welche der Aufprallseite entgegengesetzt ist, umfasst, wobei die Energie, welche übertragen wird, aus der Aufpralllast auf die Karosserieheckschienen abgeleitet wird, was verhindert, dass ein Aufprall die Querschnittsform und das Volumen des zweiten Raumes beeinträchtigt.
Zusätzliche Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Lehren werden teilweise in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt und sind teilweise aus der Beschreibung offensichtlich oder können aus der Praxis der vorliegenden Lehren gelernt werden. Verschiedene Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Lehren werden mittels der Elemente und der Kombinationen realisiert und erreicht, welche insbesondere in den angefügten Ansprüchen dargelegt sind. Es versteht sich, dass sowohl die vorangehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende ausführliche Beschreibung nur beispielhaft und erläuternd sind und die vorliegenden Lehren nicht beschränken.
Die begleitenden Zeichnungen, welche in diese Beschreibung einbezogen sind und einen Teil dieser bilden, illustrieren Ausführungsformen der vorliegenden Lehren und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der vorliegenden Lehren zu erklären.
Zumindest einige Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der damit konsistenten Ausführungsformen offenkundig, deren Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen betrachtet werden muss, wobei:
1 eine perspektivische Draufsicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Aufprallstrebe eines Kraftfahrzeugs ist, welche eine energieabsorbierende Vorrichtung umfasst, welche gemäß den vorliegenden Lehren angefertigt ist;
2 eine perspektivische Untersicht der beispielhaften Ausführungsform einer Aufprallstrebe der 1 ist, welche innerhalb einer Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist;
3 eine perspektivische Draufsicht der beispielhaften Ausführungsform einer Aufprallstrebe der 1 ist, welche innerhalb einer Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist;
4 eine perspektivische Untersicht der beispielhaften Ausführungsform einer Aufprallstrebe eines Kraftfahrzeugs ist, welche eine energieabsorbierende Vorrichtung umfasst, welche gemäß den vorliegenden Lehren angefertigt ist und innerhalb einer Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist, welches eine Kraftfahrzeugbatterie umfasst;
5 eine perspektivische Draufsicht der beispielhaften Ausführungsform einer Aufprallstrebe der 1 ist, welche innerhalb einer Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist, welches eine Kraftfahrzeugbatterie umfasst;
6 eine Unteransicht einer Aufprallstrebe ist, welche potenzielle Energiewege während einer Heckkollision zeigt; und
7 eine Unteransicht einer Aufprallstrebe ist, welche potenzielle Energiewege während einer Seitenkollision an einem hinteren Ende eines Fahrzeugs zeigt.
Obwohl die folgende ausführliche Beschreibung auf illustrierende beispielhafte Ausführungsformen verweist, sind Fachleuten viele Alternativen, Modifikationen und Variationen davon offenkundig. Dementsprechend ist vorgesehen, dass der beanspruchte Gegenstand allgemein gesehen wird.
Nun wird ausführlich auf verschiedene Ausführungsformen verwiesen, von welchen Beispiele in den begleitenden Zeichnungen illustriert sind. Die illustrierten beispielhaften Ausführungsformen sind nicht vorgesehen, die Offenbarung zu beschränken. Im Gegenteil, die Offenbarung ist vorgesehen, Alternativen, Modifikationen und Äquivalente abzudecken.
Bei Kraftfahrzeugen ist typischerweise eine Karosseriestruktur an bestimmten Stützstrukturen befestigt, welche Stabilität, Festigkeit und erhöhte Sicherheit innerhalb des Fahrzeugs bereitstellen. Wie in 1 dargestellt, kann eine Aufprallstrebe 10 in die Karosseriestruktur als eine der oben stehend beschriebenen Stützstrukturen integriert sein und kann ausgelegt sein, dem Aufprall einer Heck- oder Seitenaufprallkollision zu widerstehen und die Energie aus dem Aufprall zu absorbieren und zu führen. Zusätzlich kann die Aufprallstrebe 10 ausgelegt sein, die umgebenden Strukturen zu schützen, was Stabilisieren einer Paketzone umfasst, welche der Raum ist, welcher einen elektrischen Batterieblock beherbergt und die Integrität des Fahrzeugrahmens schützt. Die Aufprallstrebe 10 stellt einen zusätzlichen Aufprallenergieweg als ein sekundäres Schienensystem innerhalb einer Fahrzeugkarosseriestruktur bereit, wobei einem kleiner bemessenen elektrischen Fahrzeug ermöglicht wird, geeignete Integritäts- und Sicherheitsmerkmale aufzuweisen. Die Aufprallstrebe 10 kann ausgelegt sein, mit einem vorhandenen Karosserieheckschienen-System verschiedener Fahrzeuglinien bei einem Aufprall zu arbeiten, und jene, welche in den Figuren dargestellt sind, sind nicht als beschränkend vorgesehen. Die Aufprallstrebe 10 kann ausgelegt sein, Heck- und/oder Seitenaufprall-Kollisionslasten zu absorbieren und zu führen, so dass ein Teil einer Aufprallenergie aus der Aufpralllast an die dem Aufprallpunkt gegenüberliegende Seite des Fahrzeugs verteilt wird, wodurch das Heckaufprall-Leistungsvermögen verbessert wird und die Struktur der Heckbodenanordnung minimiert, gesteuert und stabilisiert wird. Dies kann insbesondere bei kleineren Fahrzeugen mit eingeschränktem Raum in dem Heck des Fahrzeugs aufgrund der Einbeziehung einer großen Struktur, wie beispielsweise einer Batterie, vorteilhaft sein.
Eine Heckstoßstange ist eine normale Komponente des Außenentwurfs eines Fahrzeugs. Im Allgemeinen arbeitet die Stoßstange 52, wie in 2 bis 7 illustriert, sofort bei einem Aufprall, Energie aus einer Heckkollision zu absorbieren. Die Aufprallstrebe 10 arbeitet in Verbindung mit der Stoßstange 52, um zu beginnen (z. B. fast sofort), Energie aus einer Kollision zu absorbieren und zu führen. Die Aufprallstrebe 10 arbeitet weiterhin in Verbindung mit einem Zwangssystem des Fahrzeugs, welches auch eine normale Komponente eines Fahrzeugentwurfs ist. Im Allgemeinen kann das Zwangssystem Karosserieheckschienen 54, 56 aufweisen, welche helfen, die Fahrzeugkarosseriestruktur 50 und die umgebenden Strukturen und Anbauten zu stützen und zu stabilisieren. Die Aufprallstrebe 10 arbeitet, um die Aufprallenergie aus der Aufpralllast aus der Kollision auf beide Seiten der Karosserieheckschienen 54, 56 innerhalb des Zwangssystems zu verteilen, so dass das Heck des Fahrzeugs ausgeglichen und stabilisiert wird, da die Aufprallstrebe 10 Kräfte um die Batterie 40 herum lenkt und Energie um sie herum ableitet (man siehe z. B. 4 bis 7).
Die Aufprallstrebe 10 ist insbesondere vorteilhaft und nützlich bei Anwendungen innerhalb von Fahrzeuglinien, welche kurze Knautschzonen verlangen, wie beispielsweise bei Fahrzeugen, welche empfindliche Systeme einbeziehen, welche in ein Heck eines Fahrzeugs gepackt sind. Die Aufprallstrebe 10 ist besonders wirksam bei der Anwendung in mit einer Batterie ausgestatteten Fahrzeugen, welche Batterien aufweisen, welche in dem Heck des Fahrzeugs oder im Kofferraumbereich installiert sind. Beispielsweise kann die Aufprallstrebe 10 bei einem batteriegetriebenen Elektrofahrzeug (BEV) mit Li-Ionen-Batteriemodulen besonders nützlich sein, welche in einem Heck des Fahrzeugs installiert sind. Es wird in Betracht gezogen, dass die Aufprallstrebe 10 bei anderen Anwendungen vorteilhaft sein kann, beispielsweise von einem ausländischen OEM, dessen Fahrzeug die Federal Motor Vehicle Safety Standards für hybride Benzin-/Elektrofahrzeuge (FMVSS 301) u. U. für den US-Markt nicht erfüllt, wobei die Aufprallstrebe oder eine Variation davon zu der vorhandenen Heckkarosseriestruktur hinzugefügt werden kann, um die Energieführung zu verbessern und um eventuell die FMVSS 301 oder FMVSS 305 (nur Batteriefahrzeuge) oder FMVSS 303 (Hybrid- und Erdgas-Fahrzeuge) für Strukturen für komprimiertes Erdgas in diesen Fahrzeuglinien zu erfüllen, um ihre Energiespeichersysteme zu schützen.
Die Aufprallstrebe 10 und ihre individuellen Komponenten können aus einem oder mehreren Materialien, welche robust sind und einer Aufpralllast widerstehen können, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, Stahl, Aluminium oder Polymere, gepresst oder auf andere Weise ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Aufprallstrebe 10 fast vollständig aus hochfestem Stahl, wie beispielsweise Dualphasen-(DP)-Stahl der Klasse 600 (DP600), der Klasse 780 (DP780) oder der Klasse 980 (DP980), angefertigt sein. Die Materialien, welche ausgewählt werden, um die Aufprallstrebe 10 anzufertigen, können zwischen den Fahrzeuglinien auf der Grundlage solcher Faktoren wie Energieabsorptions- und Energieführungsziele, Massenüberlegungen sowie Kosten und Verfügbarkeit von Materialien variieren. Es wird in Betracht gezogen, dass andere Verfahren zum Ausbilden der Aufprallstrebe 10 und ihrer individuellen Komponenten verwendet werden können, wie beispielsweise Druckgießen, Formen oder andere bekannte Prozesse.
Die Aufprallstrebe 10 kann ausgelegt sein, um an mehrere verschiedene Fahrzeuge (oder Fahrzeuglinien) auf der Grundlage vieler verschiedener Eigenschaften des Fahrzeugs, der Fahrzeugkarosseriestruktur 50 und der Energieabsorptions- und Energieführungsziele anpassbar zu sein. Die Eigenschaften, welche verwendet werden können, um die Aufprallstrebe 10 für ein gegebenes Fahrzeug abzustimmen, können, u. A. die Größe und eine Querschnittsform der Aufprallstrebe 10, die Gegenwart von Merkmalen wie beispielsweise Triggern, das Material, aus welchem die Aufprallstrebe angefertigt ist, und den Ort und die Platzierung der Aufprallstrebe innerhalb der Karosseriestruktur des Fahrzeugs umfassen. Ein passender Entwurf einer Aufprallstrebe für eine gegebene Fahrzeuglinie berücksichtigt vorzugsweise bestimmte Faktoren, welche Energieabsorption und -führung betreffen, wie beispielsweise die strukturelle Integrität der Fahrzeugkarosseriestruktur während und nach einer Heck- oder Seitenaufprallkollision und der Schutz der umgebenden Strukturen, wie beispielsweise einer elektrischen Batterie. Oft wird ein derartiges Entwerfen als Abstimmen bezeichnet. Wie sie hier verwendet werden, bezeichnen die Begriffe „abgestimmt“, „Abstimmen“, „Abstimmung“ und Variationen davon das Einstellen von Eigenschaften (z. B. Größe, Festigkeit und Stauchmuster) der Aufprallstrebe für eine Karosseriestruktur in einer gegebenen Fahrzeuglinie auf der Grundlage verschiedener struktureller Konfigurationen, Entwurfsspezifikationen und verschiedenen Aufprallszenarien. Typischerweise wird ein Abstimmen der Aufprallstrebe 10 in Verbindung mit einem Abstimmen der Fahrzeugstruktur ausgeführt, nachdem die Aufprallstrebe an der Fahrzeugstruktur befestigt ist. Oft kann ein Abstimmen eine Verwendung von Simulationswerkzeugen zum Computer Aided Engineering (CAE) umfassen, um Genauigkeit beim Entwerfen der Strukturen zu gewährleisten. Es wird in Betracht gezogen, dass andere Formen des Abstimmens in Abhängigkeit von den beteiligten Fahrzeugstrukturen eingesetzt werden können, und diese Beschreibung ist nicht beschränkend gemeint.
1 ist eine perspektivische Draufsicht einer beispielhaften Ausführungsform der Aufprallstrebe 10. In 1 weist die Aufprallstrebe 10 zwei Bögen auf, einen Heckbogen 12 und einen Vorderbogen 14, welche durch zwei longitudinale Strukturen 20, 22 verbunden sind, welche einen ersten Raum Z₁ zwischen dem Heckbogen 12 und dem Vorderbogen 14 definieren, welcher geeignet sein kann beispielsweise als ein Stauraum oder ein Kofferraum, wie beispielsweise jener, welcher in 4 (einer perspektivischen Untersicht einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Aufprallstrebe 10) dargestellt ist. Eine große Fahrzeugkomponente, wie beispielsweise eine Batterie 40 (man siehe 4), kann innerhalb eines zweiten Raumes Z₂ aufgestellt sein, welcher teilweise durch den Vorderbogen 14 definiert ist und teilweise durch einen Abschnitt der Fahrzeugkarosseriestruktur 50 definiert ist, welcher dem Vorderbogen 14 benachbart ist. Die Größe und der Anteil des Abschnitts der Fahrzeugkarosseriestruktur 50, welche teilweise den zweiten Raum Z₂ definiert, kann zwischen Fahrzeugen variieren, und die Darstellung des zweiten Raumes, welcher teilweise von dem Abschnitt der Fahrzeugkarosseriestruktur 50 definiert ist, und des Vorderbogens 14 in den Figuren hier ist nicht beschränkend gemeint. Beispielsweise kann der zweite Raum Z₂ weiterhin teilweise von den Karosserieheckschienen 54, 56 definiert sein, wobei die Karosserieheckschienen 54, 56 die Seiten des zweiten Raumes zwischen der Fahrzeugkarosseriestruktur 50 und dem Vorderbogen 14 ausbilden und definieren können. Der zweite Raum Z₂ kann eine definierte Querschnittsform und ein definiertes Volumen aufweisen, welche zwischen Fahrzeuglinien mit verschiedenen Konfigurationen der Karosserieheckschienen, einschließlich der Verbindungen, welche die Karosserieheckschienen mit dem Vorderbogen 14 der Aufprallstrebe 10 und der Fahrzeugkarosseriestruktur 50 eingehen können, variieren können. Zusätzliche Strukturen können den zweiten Raum Z₂ in Verbindung mit dem Vorderbogen 14, welche hier nicht aufgeführt sind, in der Technik jedoch wohlbekannt sind, weiter begrenzen und/oder definieren. Der zweite Raum Z₂ kann eine definierte Querschnittsform und ein definiertes Volumen aufweisen, welche eingerichtet sein können, um eine große Fahrzeugkomponente, wie beispielsweise die Batterie 40, geeignet aufzunehmen und zu beherbergen. Die Aufprallstrebe 10 und ihre individuellen Komponenten können im Wesentlichen aus einem Stück eines robusten Materials angefertigt sein, wie beispielsweise Stahl, Aluminium oder Polymere, beispielsweise hochfester Stahl, und als ein Rohr oder als eine im Wesentlichen hohle Struktur ausgebildet sein, welche durch Wände mit einer Querschnittsform beispielsweise eines Quadrats oder eines Rechtecks definiert ist. Fachleute erkennen, dass die Querschnittsform der Komponente der Aufprallstrebe variieren kann und beim Abstimmen der Aufprallstrebe 10 ausgewählt werden kann, um erwünschte Eigenschaften der Aufprallstrebe für einen gegebenen verfügbaren Raum in dem Fahrzeug zu erzielen.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann der Heckbogen 12 im Wesentlichen aus einem Stück des robusten Materials ausgebildet sein und kann dem Aufprall bei einem Unfall widerstehen, die Aufprallenergie absorbieren und steuern und umgebende Strukturen schützen, wie beispielsweise die Batterie 40 (man siehe z. B. 4). Der Heckbogen 12 kann als eine quadratische röhrenförmige Struktur ausgebildet sein, welche im Wesentlichen ein robustes Material umfasst, wie beispielsweise Stahl, Aluminium oder Polymere, beispielsweise einen hochfesten Stahl, einschließlich DP600, DP780 oder DP980. Der Heckbogen 12 ist entworfen und aufgebaut, um mit den Fahrzeugkarosserieschienen zusammenzuarbeiten, um den Anfangsaufprall zu absorbieren, nachdem die Stoßstange 52 einen Maximallastaufprall erreicht hat, was fast sofort während der Kollision auftreten kann. Als solche ist die röhrenförmige Struktur des Heckbogens 12 konfiguriert, um beim Aufprall deformiert und gestaucht zu werden. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann der Heckbogen 12 mit einer Querschnittsfläche von ungefähr 44,4 mm × 44,4 mm oder ungefähr 50,8 mm × 50,8 mm oder ungefähr 57,1 mm × 57,1 mm oder ungefähr 63,5 mm × 63,5 mm und Flächen dazwischen quadratisch sein.
Bei bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann der Heckbogen 12 auch als ein rechteckiger röhrenförmiger Bogen ausgebildet sein, welcher eine Querschnittsfläche von ungefähr 63,5 mm × 38,1 mm, ungefähr 57,1 mm × 31,7 mm, ungefähr 50,8 mm × 24,4 mm, ungefähr 44,4 mm × 19,0 mm und Flächen dazwischen aufweist.
Die Querschnittsfläche des Heckbogens 12 kann in Abhängigkeit von den Energieabsorptions- und Energieführungszielen der Fahrzeuglinie abgestimmt sein, in welche er einbezogen ist, was beispielsweise Schützen der umgebenden Strukturen umfasst, wie beispielsweise der elektrischen Batterie, welche von der Aufprallstrebe 10 teilweise umschlossen ist. Folglich kann die Querschnittsfläche des Heckbogens 12 konfiguriert sein, um der Aufpralllast aus einem Heck- oder Seitenaufprall zu widerstehen, während sie noch fähig ist, die Energie zu absorbieren und die Batterie 40 vor einem Aufprall bei einer Kollision zu schützen.
Bei bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Lehren können die Wände der röhrenförmigen Struktur des Heckbogens 12 eine im Wesentlichen gleichmäßige Dicke von ungefähr 1,5 mm bis ungefähr 2,5 mm oder ungefähr 1,7 mm bis ungefähr 2,2 mm oder besonders bevorzugt ungefähr 1,9 mm bis ungefähr 2,0 mm oder eine Dicke dazwischen, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, ungefähr 1,7 mm, ungefähr 1,9 mm oder ungefähr 2,1 mm aufweisen. Die Dicke der Wände des Heckbogens 12 kann auf variierende Dicken in Abhängigkeit von den Energieabsorptions- und Energieführungszielen der Aufprallstrebe 10 und zwischen Fahrzeuglinien abgestimmt sein. Die vorliegenden Lehren ziehen auch in Betracht, dass die Wände des Heckbogens 12 eine nicht einheitliche Dicke aufweisen, um beispielsweise das Stauch- und Knautschverhalten der Aufprallstrebe 10 zu steuern.
Die Krümmung des Heckbogens 12 kann in Abhängigkeit von den Energieabsorptions- und Energieführungszielen der Aufprallstrebe 10 ausgewählt oder abgestimmt sein und insbesondere fähig sein, dem Aufprall einer Heckkollision oder einer Seitenkollision zu widerstehen und die Energie aus dem Aufprall zu absorbieren und zu führen, um die umgebenden Strukturen zu schützen, wie beispielsweise eine Batterie 40 und die Integrität der Fahrzeugkarosseriestruktur. Die Krümmung des Heckbogens 12 kann eingerichtet sein, um in verschiedene Fahrzeuge zu passen, so dass die Krümmung des Heckbogens gemäß der Breite eines gegebenen Fahrzeugs variiert. Folglich kann der Winkel des Krümmungsbogens von ungefähr 180° bis ungefähr 360°, einschließlich aller Winkelbereiche dazwischen, reichen. Es wird in Betracht gezogen, dass der Heckbogen 12 gegebenenfalls einen Winkelbogen aufweisen kann, so dass der Bogen mehr einem achteckig geformten Bogen ähnelt, und aus zusammengefügten Segmenten zusammengesetzt sein kann, welche geschweißt und aneinander befestigt sind, um den Heckbogen 12 auszubilden, wie durch den Vorderbogen der 1 dargestellt. Die Form und der Winkel des Bogens können zwischen Fahrzeuglinien variieren und diejenigen, welche in den begleitenden Figuren dargestellt sind, sind nicht beschränkend gemeint.
Bei bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Lehren, welche vorgesehen sind, in vordefinierten Fahrzeuglinien untergebracht zu werden, kann der Heckbogen 12 eine Gesamtlänge L₁, welche von einem Ende, welches im Wesentlichen benachbart zu der Seite des Heckzwangssystems ist, bis zu einem zweiten Ende gemessen ist, welches im Wesentlichen benachbart zu der Seite des Heckzwangssystems ist, von beispielsweise ungefähr 450 mm bis ungefähr 1.100 mm oder ungefähr 500 mm bis ungefähr 1.100 mm oder ungefähr 550 mm bis ungefähr 1.050 mm oder ungefähr 600 mm bis ungefähr 950 mm oder eine Länge dazwischen, einschließlich insbesondere ungefähr 561 mm oder ungefähr 568 mm oder ungefähr 766 mm oder ungefähr 867 mm oder ungefähr 924 mm oder ungefähr 1.030 mm aufweisen. Es wird in Betracht gezogen, dass die Gesamtlänge L₁ des Heckbogens 12 abgestimmt sein kann, um sie an verschiedene Fahrzeuglinien in Abhängigkeit von der Marke und dem Modell des Fahrzeugs, von Kosten und Materialüberlegungen sowie von den Energieabsorptions- und Energieführungszielen für das Fahrzeug anzupassen.
Bei bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann der Heckbogen 12 an einen Satz röhrenförmiger Halterungen 16, 18 an jedem Ende des Heckbogens 12 integral angefügt sein, um so eine einzelne Einheit auszubilden. Insbesondere sind die röhrenförmigen Halterungen 16, 18 an ersten Enden der röhrenförmigen Halterungen 16, 18 an dem Heckbogen 12 befestigt. Bei bestimmten beispielhaften Ausführungsformen wird in Betracht gezogen, dass die röhrenförmigen Halterungen 16, 18 auch an zweiten Enden der röhrenförmigen Halterungen 16, 18, welche den ersten Enden der röhrenförmigen Halterungen 16, 18 entgegengesetzt sind, an einem Abschnitt der longitudinalen Strukturen 20, 22 oder sowohl an dem Heckbogen 12 als auch an den longitudinalen Strukturen 20, 22 befestigt sein können, wie in 1 und 2 dargestellt. Eine derartige Befestigung kann beispielsweise Schweißen allein oder in Verbindung mit bekannten Befestigungshaltern einsetzen. Die röhrenförmigen Halterungen 16, 18 können geschweißt werden oder auf andere Weise an den Enden des Heckbogens 12 befestigt oder angebracht sein und können als Erweiterungen des Heckbogens 12 wirken, um in der Fortsetzung die Energie aus dem Aufprall abzuleiten. Bei den beispielhaften Ausführungsformen, welche die röhrenförmigen Halterungen 16, 18 an dem Ende des Heckbogens 12 aufweisen, bleibt die Gesamtlänge L₁ des Heckbogens 12 im Wesentlichen dadurch gleich, dass die Länge L₁ aufgrund der Zugabe der röhrenförmigen Halterungen 16, 18 nicht stark erhöht wird. Beispielsweise kann ein Heckbogen 12 von kürzerer Länge verwendet werden, wenn die röhrenförmigen Halterungen 24, 25 in die Aufprallstrebe 10 einbezogen sind. Die röhrenförmigen Halterungen 24, 25 können eine durchgehend gemessene Gesamtlänge von ungefähr 375 mm bis ungefähr 500 mm oder ungefähr 400 mm bis ungefähr 475 mm oder ungefähr 450 mm bis ungefähr 465 mm oder eine Länge dazwischen, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, ungefähr 458 mm oder ungefähr 462 mm oder ungefähr 466 mm oder eine Länge dazwischen, aufweisen. Es wird in Betracht gezogen, dass die Gesamtlänge der röhrenförmigen Halterungen 24, 25 abgestimmt sein kann, um sie an verschiedene Fahrzeuglinien in Abhängigkeit von der Marke und dem Modell des Fahrzeugs, den Kosten und Materialüberlegungen sowie den Energieabsorptions- und Energieführungszielen für das Fahrzeug anzupassen.
Es wird in Betracht gezogen, dass der Heckbogen 12 zusätzliche Komponenten aufweisen kann, wie beispielsweise Befestigungshalterungen, um die funktionale Struktur und Stützung des Heckbogens 12 zu verstärken, wenn er in die Fahrzeugkarosseriestruktur 50 einbezogen ist. Beispielsweise kann ein Satz Heckbefestigungshalterungen 24, 25 integral an jedem Ende des Heckbogens 12 befestigt sein, um so eine einzelne Einheit mit dem Heckbogen 12 auszubilden, und er kann eingerichtet sein, um an dem Fahrzeugrahmen 50 befestigt zu sein und insbesondere um eine Befestigung des Heckbogens 12 an den Karosserieheckschienen 54, 56 weiter zu erleichtern. Die Heckbefestigungshalterungen 24, 25 können an den Heckbogen geschweißt sein oder unter Verwendung bekannter Befestigungen f oder einer Kombination davon befestigt sein. Bei bestimmten Ausführungsformen, bei welchen die röhrenförmigen Halterungen 16, 18 vorhanden sind, können die Heckbefestigungshalterungen 24, 25 an den röhrenförmigen Halterungen 16, 18 an einem Ende geschweißt sein, welches der Befestigung der röhrenförmigen Halterungen 16, 18 an den Heckbogen 12 entgegengesetzt ist, oder unter Verwendung bekannter Befestigungen f oder einer Kombination davon befestigt sein. Die Heckbefestigungshalterungen 24, 25 können ihrerseits an der Unterseite der Karosserieheckschienen 54, 56 geschweißt sein, wobei die Aufprallstrebe 10 innerhalb der Fahrzeugkarosseriestruktur 50 weiter stabilisiert wird. Die Heckbefestigungshalterungen 24, 25 können eine oder mehrere Öffnungen aufweisen, wie beispielsweise jene, welche in 1 dargestellt sind, um die Befestigung der Heckbefestigungshalterungen 24, 25, und somit des Heckbogens 12, und/oder der röhrenförmigen Halterungen 16, 18 an der Fahrzeugkarosseriestruktur 50 und insbesondere an der Unterseite der Karosserieheckschienen 54, 56 unter Verwendung von Schweißen allein oder in Verbindung mit bekannten Befestigungen f zu vereinfachen. Wie sie hier verwendet werden, bezeichnen die Begriffe „Befestigung“, „Befestigungsmechanismen“ oder Varianten davon alle in der Technik bekannten Befestigungen einschließlich insbesondere Klebstoffe, Stifte, Schrauben, M8- oder M12-Bolzen, Bolzen, Klemmen und Klammern.
Bei bestimmten Ausführungsformen können die Heckbefestigungshalterungen 24, 25 eine im Wesentlichen gleichmäßige Dicke von ungefähr 1,5 mm bis ungefähr 3,5 mm oder ungefähr 2,0 mm bis ungefähr 3,2 mm oder besonders bevorzugt ungefähr 2,5 mm bis ungefähr 3,0 mm oder jede Dicke dazwischen aufweisen, einschließlich insbesondere ungefähr 2,5 mm, ungefähr 3,0 mm oder ungefähr 3,5 mm. Die Dicke der Heckbefestigungshalterungen 24, 25 kann auf variierende Dicken in Abhängigkeit von dem Befestigungsverfahren, der Masse der Aufprallstrebe 10, die Energieabsorptions- und Energieführungsziele der Aufprallstrebe 10 und zwischen Fahrzeuglinien abgestimmt sein.
Die Platzierung, Größe und Form der Heckbefestigungshalterungen 24, 25 kann in Abhängigkeit von einer Konfiguration der Karosserieheckschienen 54, 56 variieren, an welchen sie befestigt sind. Folglich wird in Betracht gezogen, dass die Platzierung, Größe und Form der Heckbefestigungshalterungen 24, 25 zwischen Fahrzeuglinien und in Abhängigkeit der Fahrzeugkonfiguration sowie der Energieabsorptions- und Energieführungsziele abgestimmt sein kann. Die Heckbefestigungshalterungen 24, 25 können aus dem gleichen Material wie der Heckbogen 12 oder aus einem anderen robusten Material angefertigt sein, welches der Aufpralllast aus einer Heck- oder Seitenkollision widerstehen kann, wie beispielsweise Stahl, Aluminium oder Polymere, beispielsweise hochfester Stahl mit Güte 350 (HSLA350).
Der Vorderbogen 14 kann als eine quadratische röhrenförmige Struktur ausgebildet sein, welche im Wesentlichen das gleiche robuste Material wie der Heckbogen 12 umfasst, wie beispielsweise Stahl, Aluminium oder Polymere, beispielsweise einen hochfesten Stahl, einschließlich DP600, DP780 oder DP980. Der Vorderbogen 14 ist entworfen und aufgebaut, um ein Fahrzeugheck zu verstärken und die Energie und Last (welche von einem Seitenaufprall oder einem Heckaufprall verursacht werden) an die Heckschienen 54, 56 abzuleiten, weil der Vorderbogen 14 die Energie aus der Aufpralllast absorbiert, welche von den longitudinalen Strukturen 20, 22 übertragen wird. Der Vorderbogen 14 ist konfiguriert, um die Batterie 40 zu schützen, welche innerhalb des zweiten Raumes Z₂ angeordnet ist, welcher teilweise durch den Vorderbogen 14 definiert ist, so dass die Aufprallstrebe oder der Fahrzeugrahmen zu der Batterie 40 während oder nach der Kollision aufprallneutral ist. Der zweite Raum Z₂ ist weiterhin durch einen Abschnitt der Fahrzeugkarosseriestruktur 50 sowie durch die Karosserieheckschienen 54, 56 definiert. Als solcher kann der Vorderbogen 14 so konfiguriert sein, dass er eine Querschnittsfläche von ungefähr 44 mm × 44 mm oder ungefähr 51 mm × 51 mm oder ungefähr 57 mm × 57 mm oder ungefähr 64 mm × 64 mm und Flächen dazwischen aufweist.
Bei bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann der Vorderbogen 14 auch in einem rechteckigen röhrenförmigen Bogen ausgebildet sein mit einer Querschnittsfläche von ungefähr 63,5 mm × 38,1 mm, ungefähr 57,1 mm × 31,7 mm, ungefähr 50,8 mm × 24,4 mm, ungefähr 44,4 mm × 19,0 mm und Flächen dazwischen.
Die Querschnittsfläche des Vorderbogens 14 kann in Abhängigkeit von den Energieabsorptions- und Energieführungszielen der Fahrzeuglinie abgestimmt sein, in welche er einbezogen werden wird, einschließlich beispielsweise Bereitstellen eines kurzen Gesamthecküberhangs während die umgebenden Strukturen, wie beispielsweise die Batterie 40, geschützt werden, welche teilweise von dem Vorderbogen 14 der Aufprallstrebe 10 umschlossen sind und weiterhin von den Karosserieheckschienen 54, 56 teilweise und von einem Abschnitt der Fahrzeugkarosseriestruktur 50 definiert und umschlossen sind. Folglich können die Querschnittsfläche und die Gesamtstärke des Vorderbogens 14 konfiguriert sein, um der Aufpralllast aus einem Heck- oder Seitenaufprall zu widerstehen, während sie noch fähig sind, die Energie zu absorbieren und die Batterie 40 vor einem Aufprall bei einer Kollision zu schützen.
Die Wände der röhrenförmigen Struktur des Vorderbogens 14 können eine im Wesentlichen gleichmäßige Dicke von ungefähr 1,5 mm bis ungefähr 2,5 mm oder ungefähr 1,7 mm bis ungefähr 2,2 mm oder besonders bevorzugt ungefähr 1,9 mm bis ungefähr 2,0 mm und jede Dicke dazwischen aufweisen, einschließlich insbesondere ungefähr 2,5 mm, ungefähr 3,0 mm oder ungefähr 3,5 mm. Die Dicke der Wände des Vorderbogens 14 kann auf variierende Dicken in Abhängigkeit von den Energieabsorptions- und Energieführungszielen der Aufprallstrebe 10 und zwischen Fahrzeuglinien abgestimmt sein. Fachleute verstehen, dass die Wanddicke nicht gleichmäßig sein muss.
Die Krümmung des Vorderbogens 14 kann in Abhängigkeit von den Energieabsorptions- und Energieführungszielen der Aufprallstrebe 10 abgestimmt sein und insbesondere fähig sein, dem Aufprall einer Heck- oder Seitenkollision zu widerstehen und die Energie aus dem Aufprall zu absorbieren und zu führen, um die umgebenden Strukturen zu schützen, wie beispielsweise die Batterie 40 und die Integrität der Fahrzeugkarosseriestruktur. Die Krümmung des Vorderbogens 14 kann eingerichtet sein, um in verschiedene Fahrzeuge zu passen, so dass die Krümmung des Vorderbogens gemäß der Breite eines gegebenen Fahrzeugs variiert. Folglich kann die Krümmung oder der Winkel des Bogens von ungefähr 180° bis ungefähr 360°, einschließlich aller Winkelbereiche dazwischen, reichen. Es wird in Betracht gezogen, dass der Vorderbogen 14 gegebenenfalls einen Winkelbogen aufweisen kann, so dass der gekrümmte Abschnitt des Bogens mehr achteckig geformt ist und zusammengefügte Segmente umfassen kann, welche geschweißt sind und/oder aneinander befestigt sind, um den gesamten Vorderbogen 14 auszubilden, wie in den vorliegenden Figuren dargestellt. Die Form und der Winkel des Bogens können zwischen Fahrzeuglinien variieren und diejenigen, welche hier dargestellt sind, sind nicht beschränkend gemeint.
Der Vorderbogen 14 kann eine Gesamtlänge L₂, welche von einem Ende bis zu dem anderen Ende gemessen ist, von beispielsweise ungefähr 450 mm bis ungefähr 1.100 mm oder ungefähr 500 mm bis ungefähr 1.100 mm oder ungefähr 550 mm bis ungefähr 1.050 mm oder ungefähr 600 mm bis ungefähr 950 mm oder eine Länge dazwischen, einschließlich insbesondere ungefähr 561 mm oder ungefähr 568 mm oder ungefähr 766 mm oder ungefähr 867 mm oder ungefähr 924 mm oder ungefähr 1.030 mm aufweisen. Es wird in Betracht gezogen, dass die Gesamtlänge L₂ des Vorderbogens 14 abgestimmt sein kann, um sie an verschiedene Fahrzeuglinien in Abhängigkeit von der Marke und dem Modell des Fahrzeugs, von Kosten und Materialüberlegungen sowie von den Energieabsorptions- und Energieführungszielen für das Fahrzeug anzupassen.
Es wird in Betracht gezogen, dass der Vorderbogen 14 zusätzliche Komponenten aufweisen kann, wie beispielsweise Befestigungshalterungen, um die funktionale Struktur und Stützung des Vorderbogens 14 zu verstärken, wenn er in die Fahrzeugkarosseriestruktur 50 einbezogen ist. Beispielsweise kann eine Vorderhalterungsanordnung 26, 27 integral an jedem Ende des Vorderbogens 14 befestigt sein, und sie kann eingerichtet sein, um an dem Fahrzeugrahmen 50 befestigt zu sein und insbesondere um eine Befestigung des Vorderbogens 14 an der umgebenden Fahrzeugkarosseriestruktur 50 weiter zu erleichtern. Die Vorderhalterungsanordnung kann zwei oder mehr zusätzliche Halterungskomponenten aufweisen, wie beispielsweise jene, welche in 1 und 2 dargestellt sind, welche die Befestigung und das Sichern des Vorderbogens 14 an der Fahrzeugkarosseriestruktur 50 und insbesondere an den Innenseiten der Karosserieheckschienen 54, 56 weiter erleichtern. Die Komponenten der Vorderhalterungsanordnung 26, 27 können unter Verwendung von Schweißen allein oder in Verbindung mit bekannten Befestigungen aneinander gesichert werden. Die Vorderhalterungsanordnung 26, 27 kann an den Vorderbogen 14 geschweißt sein oder unter Verwendung bekannter Befestigungen oder einer Kombination davon befestigt sein.
Jede Vorderhalterungsanordnung 26, 27 kann eine oder mehrere Öffnungen aufweisen, wie beispielsweise jene, welche in 1 dargestellt sind, um eine Befestigung an dem Vorderbogen 14 und an den Innenseiten der Karosserieheckschienen 54, 56 zu vereinfachen. Die Größe und die Form der Vorderhalterungsanordnung 26, 27 kann in Abhängigkeit von der Positionsbeziehung der Vorderhalterungsanordnung 26, 27 mit jeweils dem Vorderbogen 14 und der Fahrzeugkarosseriestruktur 50 variieren. Folglich wird in Betracht gezogen, dass die Größe und Form der Vorderhalterungsanordnung 26, 27 zwischen Fahrzeuglinien und in Abhängigkeit der Energieabsorptions- und Energieführungsziele abgestimmt sein kann. Die Vorderhalterungsanordnung 26, 27 kann aus dem gleichen Material wie der Vorderbogen 14 oder aus einem anderen robusten Material angefertigt sein, welches der Aufpralllast aus einer Heck- oder Seitenkollision widerstehen kann, wie beispielsweise HSLA350.
Die Vorderhalterungsanordnung 26, 27 und ihre individuellen Halterungskomponenten können eine im Wesentlichen gleichmäßige Dicke zwischen ungefähr 1,5 mm und ungefähr 3,5 mm oder zwischen ungefähr 2,0 mm und ungefähr 3,2 mm oder besonders bevorzugt zwischen ungefähr 2,5 mm und ungefähr 3,0 mm und jede Dicke dazwischen aufweisen, einschließlich insbesondere ungefähr 2,5 mm, ungefähr 2,7 mm oder ungefähr 3,0 mm. Die Dicke der Vorderhalterungsanordnung 26, 27 kann auf variierende Dicken in Abhängigkeit von den Energieabsorptions- und Energieführungszielen der Aufprallstrebe 10 und zwischen Fahrzeuglinien abgestimmt sein.
Bei bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Lehren können eine oder mehrere Befestigungshalterungen 34 um den Vorderbogen 14 herum angeordnet sein, und sie können eingerichtet sein, um die Befestigung der Aufprallstrebe 10 an der Fahrzeugkarosseriestruktur 50 zu erleichtern, wie in 2 und 3 dargestellt. Die eine oder die mehreren Befestigungshalterungen 34 können beispielsweise mit bekannten Befestigungen, wie beispielsweise M12-Bolzen gepaart sein, und/oder sowohl an den Vorderbogen 14 als auch an die Fahrzeugkarosseriestruktur 50 geschweißt sein, um die Befestigung und Stabilisierung des Vorderbogens 14 an der Fahrzeugkarosseriestruktur 50 weiter zu erleichtern.
Die Platzierung, Größe, und Form der Befestigungshalterungen 34 sowie das Material, aus welchem sie angefertigt sind, kann in Abhängigkeit von einer Konfiguration des Vorderbogens 14 variieren, an welchem sie befestigt sind. Folglich wird in Betracht gezogen, dass die Platzierung, Größe und Form der Befestigungshalterungen 34 zwischen Fahrzeuglinien und in Abhängigkeit von der Fahrzeugkonfiguration sowie der Energieabsorptions- und Energieführungsziele abgestimmt sein kann. Die Befestigungshalterung 34 kann aus Stahl, Aluminium oder Polymeren angefertigt sein, beispielsweise aus einem hochfesten Stahl, wie beispielsweise HSLA350. Die Befestigungshalterung 34 kann die Form einer H-Halterung oder einer Metallplatte aufweisen, und kann zusammen mit einem M12-Bolzen verwendet werden, wenn sie an den Vorderbogen 14 und an die Fahrzeugkarosseriestruktur 50 geschweißt wird.
Bei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Lehren können eine oder mehrere Bodenwannenlaschen 36 sowohl um den Heckbogen 12 als auch um den Vorderbogen 14 herum angeordnet sein, um die Befestigung der Aufprallstrebe 10 an der Fahrzeugkarosseriestruktur 50 zu erleichtern. Die Bodenwannenlaschen 36 können an den Vorderbogen 14 und an den Heckbogen 12 sowie an die Fahrzeugkarosseriestruktur 50 geschweißt sein, um die Befestigung und Stabilisierung der Aufprallstrebe 10 an der Fahrzeugkarosseriestruktur 50 weiter zu erleichtern. Es wird in Betracht gezogen, dass bekannte Halter auch in Verbindung mit den Bodenwannenlaschen 36 beim Sichern der Aufprallstrebe 10 an der Fahrzeugkarosseriestruktur 50 verwendet werden können.
Die Platzierung, Größe und Form der Bodenwannenlaschen 36 kann in Abhängigkeit von einer Konfiguration der Aufprallstrebe 10 und der Bodenanordnung 50 variieren, an welchen sie befestigt sind. Folglich wird in Betracht gezogen, dass die Platzierung, Größe und Form der Bodenwannenlaschen 36 zwischen Fahrzeuglinien und in Abhängigkeit der Fahrzeugkonfiguration sowie der Energieabsorptions- und Energieführungsziele abgestimmt sein kann. Die Bodenwannenlaschen 36 können aus Stahl, Aluminium oder Polymeren angefertigt sein, beispielsweise aus einem hochfesten Stahl, wie beispielsweise HSLA350, und können an die Aufprallstrebe 10 und die Fahrzeugkarosseriestruktur 50 geschweißt sein. Die Bodenwannenlaschen 36 können eine Dicke von ungefähr 1,5 mm aufweisen, obwohl in Betracht gezogen wird, dass andere bekannte Befestigungshalterungen allein oder in Verbindung mit den Bodenwannenlaschen 36 zur Befestigung und Stabilisierung der Aufprallstrebe 10 verwendet werden können.
Die longitudinalen Strukturen 20, 22 verbinden den Heckbogen 12 und den Vorderbogen 14 integral, um eine einzelne Einheit auszubilden. Der Heckbogen 12 und der Vorderbogen 14 können vor der Platzierung in dem Fahrzeug jeweils an die longitudinalen Strukturen 20, 22 geschweißt sein oder auf andere Weise an ihnen befestigt sein. Tatsächlich wird die Aufprallstrebe 10 bei bestimmten Ausführungsformen vor der Befestigung an dem Fahrzeugrahmen 50 zusammengebaut. Es wird in Betracht gezogen, dass die longitudinalen Strukturen 20, 22 an dem Heckbogen 12 und an dem Vorderbogen 14 unter Verwendung von Schweißen allein oder in Verbindung mit bekannten Befestigungsmechanismen gesichert sein können. Die longitudinalen Strukturen 20, 22 bilden eine Brücke zwischen dem Heckbogen 12 und dem Vorderbogen 14 aus, deren Länge zwischen Fahrzeugen abgestimmt sein kann. Beispielsweise kann die Länge der longitudinalen Strukturen 20, 22 auf der Grundlage der erwünschten und/oder erforderlichen Fläche, innerhalb welcher eine Batterie angeordnet werden soll und/oder ein Stauraum bereitgestellt werden soll, und anderer Entwurfszwänge der Fahrzeuglinie (z. B. Heck-Styling) und der Energieabsorptions- und Energieführungsziele für dieses Fahrzeug ausgewählt sein.
Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Länge der longitudinalen Strukturen 20, 22 ungefähr 225 mm bis ungefähr 350 mm oder ungefähr 235 mm bis ungefähr 325 mm oder ungefähr 245 mm bis ungefähr 300 mm oder eine Länge dazwischen, einschließlich insbesondere ungefähr 220 mm oder ungefähr 230 mm oder ungefähr 245 mm oder ungefähr 250 mm betragen. Es wird in Betracht gezogen, dass die Länge der longitudinalen Strukturen 20, 22 abgestimmt sein kann, um sie an verschiedene Fahrzeuglinien in Abhängigkeit von der Marke und dem Modell des Fahrzeugs, von Kosten und Materialüberlegungen sowie von den Energieabsorptions- und Energieführungszielen für das Fahrzeug anzupassen.
Innerhalb der Aufprallstrebe 10 kann der Ort und die Platzierung der longitudinalen Strukturen 20, 22 in Bezug auf den Heckbogen 12 und den Vorderbogen 14 für eine spezifizierte Fahrzeuglinie abgestimmt sein, und um vorbestimmte Energieabsorptions- und Energieführungsziele zu erreichen. Beispielsweise kann der erste Raum Z₁, welcher durch die longitudinalen Strukturen 20, 22, den Heckbogen 12 und den Vorderbogen 14 definiert ist, eine Breite W₁ zwischen den beiden longitudinalen Strukturen 20, 22 von beispielsweise ungefähr 450 mm bis ungefähr 650 mm oder ungefähr 500 mm bis ungefähr 600 mm oder ungefähr 550 mm bis ungefähr 575 mm oder jede Breite dazwischen definieren, einschließlich insbesondere ungefähr 561 mm oder ungefähr 568 mm oder ungefähr 576 mm. Der erste Raum Z₁, welcher durch die longitudinalen Strukturen 20, 22, den Heckbogen 12 und den Vorderbogen 14 definiert ist, kann eine Tiefe D₁ zwischen dem Heckbogen 12 und dem Vorderbogen 14 von beispielsweise ungefähr 250 mm bis ungefähr 450 mm oder ungefähr 275 mm bis ungefähr 425 mm oder ungefähr 300 mm bis ungefähr 375 mm oder jede Tiefe dazwischen aufweisen, einschließlich insbesondere ungefähr 304 mm oder ungefähr 312 mm oder ungefähr 330 mm. Es wird in Betracht gezogen, dass der erste Raum Z₁, welcher durch die longitudinalen Strukturen 20, 22, den Heckbogen 12 und den Vorderbogen 14 definiert ist, auf der Grundlage von Anforderungen für eine spezifizierte Fahrzeuglinie, Kosten und Materialüberlegungen sowie den Energieabsorptions- und Energieführungszielen für das Fahrzeug abgestimmt sein kann.
Der zweite Raum Z₂, welcher durch den Vorderbogen 14, teilweise die Karosserieheckschienen 54, 56 und einen Abschnitt der Fahrzeugkarosseriestruktur 50 teilweise definiert ist, kann eine Breite W₂ zwischen den Karosserieheckschienen 54, 56 von ungefähr 600 mm bis ungefähr 1.000 mm oder ungefähr 650 mm bis ungefähr 950 mm oder ungefähr 700 mm bis ungefähr 900 mm oder jede Breite dazwischen aufweisen, einschließlich insbesondere ungefähr 728 mm oder ungefähr 766 mm oder ungefähr 867 mm. Der zweite Raum Z₂ kann eine Tiefe D₂ zwischen dem Vorderbogen 14 und dem Abschnitt der Fahrzeugkarosseriestruktur 50 von beispielsweise ungefähr 300 mm bis ungefähr 475 mm oder ungefähr 325 mm bis ungefähr 450 mm oder ungefähr 350 mm bis ungefähr 425 mm oder jede Tiefe dazwischen aufweisen, einschließlich insbesondere ungefähr 330 mm oder ungefähr 375 mm oder ungefähr 412 mm. Es wird in Betracht gezogen, dass der zweite Raum Z₂, welcher durch den Vorderbogen 14, teilweise die Karosserieheckschienen 54, 56 und einen Abschnitt der Fahrzeugkarosseriestruktur 50 teilweise definiert ist, abgestimmt sein kann, um ihn an verschiedene Fahrzeuglinien in Abhängigkeit von der Größe einer großen Fahrzeugkomponente, wie beispielsweise einer Batterie, welche in dem zweiten Raum Z₂ aufgestellt werden soll, der Marke und dem Modell des Fahrzeugs, Kosten und Materialüberlegungen sowie den Energieabsorptions- und Energieführungszielen für das Fahrzeug anzupassen.
Die longitudinalen Strukturen 20, 22 können jeweils als eine quadratische röhrenförmige Struktur ausgebildet sein, welche im Wesentlichen das gleiche robuste Material umfasst, wie beispielsweise Stahl, Aluminium oder Polymere, beispielsweise hochfesten Stahl, einschließlich DP780. Die longitudinalen Strukturen 20, 22 sind konfiguriert, um wenigstens bei einem Heckaufprall mit den Karosserieschienen 54, 56 zusammenzuarbeiten und axial längs jeder longitudinalen Struktur 20, 22 und parallel zu den Karosserieheckschienen 54, 56 zu kollabieren, um die Absorption und Führung der Aufprallkollisionsenergie zu vereinfachen. Beispielsweise sind die longitudinalen Strukturen 20, 22 konfiguriert, um als Reaktion auf eine Aufprallenergie aus einer Aufpralllast zu kollabieren, welche absorbiert und aus dem Heckbogen 12 übertragen wird, so dass der Heckbogen 12 in Richtung auf den Vorderbogen 14 mit einer Geschwindigkeit und einer Distanz verschoben wird, welche von der Aufpralllast der Kollision abhängig sind. Die longitudinalen Strukturen 20, 22 können als eine quadratische röhrenförmige Struktur ausgebildet sein mit einer Querschnittsfläche von ungefähr 44,4 mm × 44,4 mm oder ungefähr 50,8 mm × 50,8 mm oder ungefähr 57,1 mm × 57,1 mm oder ungefähr 63,5 mm × 63,5 mm und Flächen dazwischen. Es wird in Betracht gezogen, dass die longitudinalen Strukturen 20, 22 ersatzweise als ein rechteckiger röhrenförmiger Bogen ausgebildet sein können mit einer Querschnittsfläche von ungefähr 63,5 mm × 38,1 mm, ungefähr 57,1 mm × 31,7 mm, ungefähr 50,8 mm × 24,4 mm, ungefähr 44,4 mm × 19,0 mm und Flächen dazwischen.
Die Querschnittsfläche der longitudinalen Strukturen 20, 22 kann in Abhängigkeit von den Energieabsorptions- und Energieführungszielen der Fahrzeuglinie abgestimmt sein, in welche sie einbezogen sind, was beispielsweise Schützen der umgebenden Strukturen umfasst, wie beispielsweise der Batterie, welche von der Aufprallstrebe 10 teilweise umschlossen ist. Folglich kann die Querschnittsfläche der longitudinalen Strukturen 20, 22 konfiguriert sein, um die Aufprallstrebe 10 unter normalen Bedingungen zu stabilisieren und zu tragen sowie ein Kollabieren während des Aufpralls bei einer Kollision zu vereinfachen.
Die Wände der röhrenförmigen Struktur der longitudinalen Strukturen 20, 22 können eine im Wesentlichen gleichmäßige Dicke von ungefähr 1,25 mm bis ungefähr 2,5 mm oder ungefähr 1,5 mm bis ungefähr 2,2 mm oder besonders bevorzugt ungefähr 1,7 mm bis ungefähr 2,0 mm oder jede Dicke dazwischen aufweisen, einschließlich insbesondere ungefähr 1,3 mm oder ungefähr 1,5 mm oder ungefähr 1,7 mm oder ungefähr 1,9 mm. Die Dicke der Wände der longitudinalen Strukturen 20, 22 kann auf variierende Dicken in Abhängigkeit von den Energieabsorptions- und Energieführungszielen der Aufprallstrebe 10 und zwischen Fahrzeuglinien abgestimmt sein. Fachleute erkennen, dass die Wände der röhrenförmigen Struktur der longitudinalen Strukturen 20, 22 keine gleichmäßige Dicke aufweisen müssen.
Bei bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Lehren können die longitudinalen Strukturen 20, 22 mehrere Einschnitte oder Trigger 21 aufweisen, welche um die Kanten jeder longitudinalen Struktur 20, 22 angeordnet sind, wie beispielsweise jene, welche in 1 dargestellt sind. Die mehreren Trigger 21 (man siehe z. B. 1) sind konfiguriert, um bei der Energieabsorption und -führung während eines Aufpralls zu assistieren und zu helfen, die Deformation der longitudinalen Strukturen 20, 22 im Fall einer Heck- oder Seitenaufprallkollision zu erleichtern. Die longitudinalen Strukturen können auf eine erwünschte energieabsorbierende Festigkeit und einen günstigen Deformationsmodus auf der Grundlage der Anforderungen für eine bestimmte Fahrzeuglinie abgestimmt sein. Jedes Fahrzeugsystem weist in Abhängigkeit von seiner Masse, Form und der Crashtauglichkeit seiner Karosseriestruktur eine verschiedene Energieabsorbtionsstärke sowie verschiedene Crashdeformationsmodi auf. Die Energieabsorbtionsstärke und die Crashdeformationsmodi variieren von einem Fahrzeug zum nächsten. Die Aufprallstrebe 10 kann abgestimmt sein, um parallel zu einer vorhandenen Fahrzeugstruktur, wie beispielsweise der Fahrzeugkarosseriestruktur 50, zu arbeiten, um die vorhandenen Stärken, die Crashtauglichkeit und die Deformationsmodi des Fahrzeugs zu optimieren.
Im Betrieb kann die Aufprallstrebe 10 konfiguriert sein, mit den Fahrzeugkarosserieschienen zusammenzuarbeiten, um Aufprallenergie aus einer Heck- oder Seitenkollision zu absorbieren und zu führen, und die Paketzone in der Batterie und um sie herum zu stabilisieren. In einem Szenario, bei welchem beispielsweise ein Heckaufprall bei 55 mph mit einem Versatz von 70 % zur linken Seite oder zur rechten Seite auftritt, nimmt die Stoßstange 52 die Anfangslast des Aufpralls auf und dann absorbiert der Heckbogen 12 die Aufprallenergie und überträgt die Aufprallenergie auf die longitudinalen Strukturen 20, 22 und leitet die Aufprallenergie außerdem an die Karosserieheckschienen 54, 56 ab. Bei Ausführungsformen, bei welchen die röhrenförmigen Halterungen 16, 18 in die Aufprallstrebe 10 einbezogen sind, überträgt der Heckbogen 12 die Aufprallenergie aus der Aufpralllast durch die röhrenförmigen Halterungen 16, 18 auf die Karosserieheckschienen 54, 56. Folglich wird die Aufprallenergie aus dem Heckbogen 12 auf das Zwangssystem der Fahrzeugkarosseriestruktur 50 übertragen, wie durch die Pfeile in 6 dargestellt, wodurch die Batterie 40 geschützt wird, welche innerhalb des zweiten Raumes Z₂ angeordnet ist, welcher durch den Vorderbogen 14 teilweise definiert ist. Mit Kollabieren der longitudinalen Strukturen 20, 22 axial und parallel zu den Karosserieheckschienen 54, 56 behält der Vorderbogen 14 strukturelle Integrität, indem die Aufprallenergie aus den longitudinalen Strukturen 20, 22 auf die Karosserieheckschienen 54, 56 übertragen wird, wobei verhindert wird, dass die Aufpralllast den zweiten Raum Z₂ beeinträchtigt, in welchem die Batterie 40 aufgestellt ist. Die Aufprallstrebe 10 kann einen Entwurf einer geschlossenen Schleife aufweisen, welcher eine maximale strukturelle Stabilität fördert, da er konfiguriert ist, die Aufprallenergie in und aus mehreren verschiedenen Richtungen abzuleiten. Auf diese Weise kann die Batterie 40 die Kollision aufprallneutral erfahren. Der Begriff „geschlossene Schleife“, wie er hier verwendet wird, kann den Weg umfassen, welchem Aufprallenergie während der Kollision beim Ableiten der Energie durch die Aufprallstrebe folgt, angefangen an dem Aufprallpunkt und sich entlang der Aufprallstrebe an eine gegenüberliegende Seite bewegend, wobei er schließlich auf der aufprallfreien Seite endet.
In einem Szenario, bei welchem beispielsweise Seitenaufprall bei 50 mph entweder von der linken oder von der rechten Seite und an einem Ort benachbart zu einer Mitte der Batterie auftritt, nimmt die Karosserieheckschiene 54 oder 56 (abhängig von der Seite, aus welcher ein Aufprall erfolgt) die Anfangslast des Aufpralls auf und dann absorbiert der Heckbogen 12 die Aufprallenergie aus der Aufprallseite und überträgt die Aufprallenergie entlang des Wegs des Heckbogens 12 auf die entgegengesetzte aufprallfreie Seite des Heckbogens 12 und in Richtung auf die entgegengesetzten Karosserieheckschienen 54 oder 56. Bei Ausführungsformen, bei welchen die röhrenförmigen Halterungen 16, 18 in die Aufprallstrebe 10 einbezogen sind, überträgt die röhrenförmige Halterung 16 oder 18 auf der Aufprallseite die Aufprallenergie aus der Aufpralllast auf den Heckbogen 12 und dann auf die entgegengesetzte röhrenförmige Halterung 16 oder 18 auf der aufprallfreien Seite und auf die Karosserieheckschiene 54 oder 56. Die Karosserieheckschienen 54, 56 übertragen auch die Aufprallenergie auf den Vorderbogen 14, wobei der Aufprallenergie ermöglicht wird, sich auf dem Weg des Vorderbogens 14 zu bewegen, wobei die Energie an die Karosserieheckschienen 54, 56 der aufprallfreien Seite abgeleitet wird. Folglich bewegt sich die Aufprallenergie in einer geschlossenen Schleife und wird aus den Karosserieheckschienen 54, 56 der Aufprallseite auf den Heckbogen 12 und auf die Karosserieheckschienen 54, 56 der aufprallfreien Seite übertragen, wie durch die Pfeile in 6 dargestellt. Zusätzlich wird die Aufprallenergie aus den Karosserieheckschienen 54, 56 der Aufprallseite auf den Vorderbogen 14 und auf die Karosserieheckschienen 54, 56 der aufprallfreien Seite übertragen. Die Batterie 40 ist somit geschützt, so dass die Batterie 40 für die Seitenaufprallkollision aufprallneutral ist. Die longitudinalen Strukturen 20, 22 stellen eine ergänzende Stützung der Struktur der Aufprallstrebe 10 während der Seitenaufprallkollision bereit.
Es wird in Betracht gezogen, dass bei alternativen Konfigurationen von Fahrzeugrahmenanordnungen eine Aufprallstrebe gemäß den vorliegenden Lehren in Größe, Form, Position und Platzierung sowie in dem Material, aus welchem sie angefertigt ist, variieren kann, um die effizienteste Energieabsorption und -führung für das bestimmte Fahrzeug zu liefern, in welchem sie angeordnet ist.
Während die vorliegenden Lehren in Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen offenbart wurden, um ein besseres Verständnis der vorliegenden Lehren zu vereinfachen, sollte anerkannt werden, dass die vorliegenden Lehren auf verschiedene Weisen ausgeführt werden können, ohne von dem Prinzip der Lehren abzurücken. Deshalb müssen die vorliegenden Lehren so verstanden werden, dass sie alle möglichen Ausführungsformen umfassen, welche ausgeführt werden können, ohne von dem Prinzip der Lehren abzurücken, welches in den angefügten Ansprüchen dargelegt ist.
Zum Zweck dieser Beschreibung und der angefügten Ansprüche, außer es ist anders angegeben, sind alle Zahlen, welche Quantitäten, Prozentwerte oder Verhältnisse ausdrücken, und andere numerische Werte, welche in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet sind, so zu verstehen, dass sie in allen Fällen durch den Begriff „ungefähr“ modifiziert sind. Dementsprechend, außer es ist gegenteilig angegeben, sind die numerischen Parameter, welche in der schriftlichen Beschreibung und in den Ansprüchen dargelegt sind, Näherungswerte, welche in Abhängigkeit von den erwünschten Eigenschaften variieren können, welche zu erzielen mit der vorliegenden Lehre versucht wird. Zumindest und nicht als ein Versuch, die Anwendung der Doktrin von Äquivalenten zu dem Schutzumfang der Ansprüche einzuschränken, muss jeder numerische Parameter zumindest im Licht der Anzahl angegebener signifikanter Ziffern und durch Anwenden gewöhnlicher Rundungsverfahren gesehen werden.
Es ist anzumerken, dass, wie sie in dieser Beschreibung und in den angefügten Ansprüchen verwendet werden, die Singularformen „ein“ „eine“ und „der“, „die“, „das“ Gegenstände im Plural umfassen, außer es ist ausdrücklich und eindeutig als ein Gegenstand eingeschränkt. Folglich umfasst beispielsweise ein Verweis auf „einen Sensor“ zwei oder mehrere verschiedene Sensoren. Wie sie hier verwenden werden, sind die Begriffe „aufweisen“ und „umfassen“ und ihre grammatischen Varianten als nicht beschränkend vorgesehen, so dass eine Aufzählung von Elementen in einer Liste kein Ausschluss anderer ähnlicher Gegenstände ist, welche substituiert werden können oder zu den aufgeführten Gegenständen hinzugefügt werden können.
Es ist Fachleuten offenkundig, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an dem System und dem Verfahren der vorliegenden Offenbarung vorgenommen werden können, ohne den Schutzumfang ihrer Lehren zu verlassen. Andere Ausführungsformen der Offenbarung werden Fachleuten aus einer Betrachtung der Beschreibung und einer Praxis der hier offenbarten Lehren offenkundig. Es ist vorgesehen, dass die Beschreibung und die hier beschriebene Ausführungsform nur als beispielhaft angesehen werden.

Claims

Aufprallstrebe zur Verwendung als eine Energieabsorptions- und Energieführungsvorrichtung, die Aufprallstrebe Folgendes umfassend: einen Heckbogen; einen Vorderbogen; einen Satz longitudinaler Strukturen mit mehreren Triggern, wobei die longitudinalen Strukturen den Heckbogen mit dem Vorderbogen verbinden und einen ersten Raum zwischen dem Vorderbogen, dem Heckbogen und den longitudinalen Strukturen definieren, wobei der erste Raum eine definierte Querschnittsform und ein definiertes Volumen aufweist; einen Satz Heckbefestigungshalterungen, welche an jedem Ende des Heckbogens befestigt sind und eingerichtet sind, um an einer Fahrzeugkarosseriestruktur befestigt zu sein; und eine Vorderhalterungsanordnung, welche an jedem Ende des Vorderbogens befestigt ist und eingerichtet ist, um an einer Fahrzeugkarosseriestruktur befestigt zu sein, wobei ein Abschnitt der Fahrzeugkarosseriestruktur und der Vorderbogen teilweise einen zweiten Raum definieren, wobei der zweite Raum eine definierte Querschnittsform und ein definiertes Volumen aufweist, wobei die Aufprallstrebe konfiguriert ist, um Aufprallenergie zu absorbieren und zu führen und zu vermeiden, dass der Aufprall die Querschnittsform und das Volumen des zweiten Raumes beeinträchtigt.
Aufprallstrebe nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine oder mehrere Befestigungshalterungen, welche um den Vorderbogen herum angeordnet sind, wobei die Befestigungshalterungen angepasst sind, um die Befestigung der Aufprallstrebe an der Fahrzeugkarosseriestruktur zu erleichtern.
Aufprallstrebe nach Anspruch 1, wobei der zweite Raum weiterhin teilweise von einem Satz Karosserieheckschienen definiert ist, wobei die Aufprallstrebe konfiguriert ist, mit den Karosserieheckschienen zusammenzuarbeiten.
Aufprallstrebe nach Anspruch 1, wobei der Heckbogen aus hochfestem Stahl angefertigt ist.
Aufprallstrebe nach Anspruch 1, wobei der Vorderbogen aus hochfestem Stahl angefertigt ist.
Aufprallstrebe nach Anspruch 1, wobei der Satz longitudinaler Strukturen aus hochfestem Stahl angefertigt ist.
Aufprallstrebe nach Anspruch 1, wobei ein Querschnitt des Heckbogens quadratisch ist.
Aufprallstrebe nach Anspruch 1, wobei ein Querschnitt des Heckbogens rechteckig ist.
Aufprallstrebe nach Anspruch 1, wobei ein Querschnitt des Vorderbogens quadratisch ist.
Aufprallstrebe nach Anspruch 1, wobei ein Querschnitt des Vorderbogens rechteckig ist.
Aufprallstrebe nach Anspruch 1, wobei ein Querschnitt der longitudinalen Strukturen quadratisch ist.
Aufprallstrebe nach Anspruch 1, wobei ein Querschnitt der longitudinalen Strukturen rechteckig ist.
Aufprallstrebe nach Anspruch 1, wobei der Heckbogen konfiguriert ist, um sich bei einem Lastaufprall während einer Kollision zu deformieren und zu verbiegen.
Aufprallstrebe nach Anspruch 1, wobei der Satz longitudinaler Strukturen konfiguriert ist, bei Aufpralllast axial und parallel zu den Karosserieheckschienen zu kollabieren, wobei während einer Kollision Aufprallenergie aus dem Heckbogen übertragen wird.
Aufprallstrebe nach Anspruch 1, wobei der Vorderbogen konfiguriert ist, um bei einem Aufprall Aufprallenergie an die Karosserieheckschienen abzuleiten, wobei Aufprallenergie aus den longitudinalen Strukturen übertragen wird, und wobei der Vorderbogen die Batterie schützt, so dass die Batterie während einer Kollision aufprallneutral ist.
Verfahren zum Herstellen einer Aufprallstrebe zum Führen von Heckaufprallenergie in einem Fahrzeug, das Verfahren Folgendes umfassend: Befestigen eines Heckbogens an einem Satz longitudinaler Strukturen an einem ersten Ende; Befestigen eines Satzes röhrenförmiger Halterungen mit ersten Enden an jedem Ende des Heckbogens; Befestigen des Satzes röhrenförmiger Halterungen mit zweiten Enden an einem Satz Heckbefestigungshalterungen, wobei jede Heckbefestigungshalterung an einer Karosserieheckschiene einer Karosseriestruktur des Fahrzeugs befestigt ist; Befestigen eines Vorderbogens an dem Satz longitudinaler Strukturen an einem zweiten Ende; Befestigen einer Halterungsanordnung an jedem Ende des Vorderbogens, wobei jede Halterungsanordnung an einer Karosserieheckschiene der Karosseriestruktur des Fahrzeugs befestigt ist, wobei die Aufprallstrebe konfiguriert ist, um mit den Karosserieheckschienen zusammenzuarbeiten.
Verfahren nach Anspruch 16, weiterhin umfassend Befestigen einer oder mehrerer Befestigungshalterungen an dem Vorderbogen, wobei die Befestigungshalterungen eine Befestigung an der Karosseriestruktur erleichtern.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Vorderbogen konfiguriert ist, um bei einem Aufprall Aufprallenergie an die Karosserieheckschienen abzuleiten, wobei Aufprallenergie aus den longitudinalen Strukturen übertragen wird, und wobei der Vorderbogen die Batterie schützt, so dass die Batterie während einer Kollision aufprallneutral ist.
Verfahren zum Ableiten von Aufprallenergie aus einer Aufpralllast durch eine Aufprallstrebe während einer Heckkollision, das Verfahren Folgendes umfassend: Übertragen von Aufprallenergie, welche von einer Stoßstange aufgenommen wird, auf die Aufprallstrebe nach Anspruch 1; Übertragen von Aufprallenergie aus dem Heckbogen der Aufprallstrebe auf einen Satz Karosserieheckschienen der Karosseriestruktur, wobei die Aufprallstrebe konfiguriert ist, um mit den Karosserieheckschienen zusammenzuarbeiten; Übertragen von Aufprallenergie aus dem Heckbogen auf die longitudinalen Strukturen; Übertragen von Aufprallenergie aus den longitudinalen Strukturen auf den Vorderbogen; Übertragen von Aufprallenergie aus dem Vorderbogen auf die Karosserieheckschienen, wobei die Energie, welche übertragen wird, aus der Aufpralllast auf die Karosserieheckschienen abgeleitet wird, welche verhindern, dass ein Aufprall die Querschnittsform und das Volumen des zweiten Raumes beeinträchtigt.
Verfahren zum Ableiten von Aufprallenergie aus einer Aufpralllast durch eine Aufprallstrebe während einer Seitenkollision eines Fahrzeugs, das Verfahren Folgendes umfassend: Übertragen von Aufprallenergie, welche von einer Seite des Fahrzeugs aufgenommen wird, welches eine Karosserieheckschiene aufweist, auf die Aufprallstrebe nach Anspruch 1; Übertragen von Aufprallenergie aus der Karosserieheckschiene auf der Aufprallseite auf einen Heckbogen der Aufprallstrebe, wobei die Aufprallstrebe konfiguriert ist, um mit den Karosserieheckschienen zusammenzuarbeiten; Übertragen von Aufprallenergie aus dem Heckbogen auf eine Karosserieheckschiene, welche der Aufprallseite entgegengesetzt ist; Übertragen von Aufprallenergie aus der Karosserieheckschiene auf der Aufprallseite auf den Vorderbogen; Übertragen von Aufprallenergie aus dem Vorderbogen auf die Karosserieheckschiene, welche der Aufprallseite entgegengesetzt ist, wobei die Energie, welche übertragen wird, aus der Aufpralllast auf die Karosserieheckschienen abgeleitet wird, welche verhindern, dass ein Aufprall die Querschnittsform und das Volumen des zweiten Raumes beeinträchtigt.