DE102015211018B4

DE102015211018B4 - Fahrzeugkörperverstärkungsstruktur

Info

Publication number: DE102015211018B4
Application number: DE102015211018.4A
Authority: DE
Inventors: Hag Kyun KIM; Joo Tae Oh
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2014-11-10
Filing date: 2015-06-16
Publication date: 2024-03-21
Anticipated expiration: 2035-06-17
Also published as: US9598119B2; CN106184384B; US20160129942A1; DE102015211018A1; CN106184384A; KR20160055631A

Abstract

Fahrzeugkörperverstärkungsstruktur mit:einer vorderen Trennwand (1), die einen Motorraum und einen Fahrzeuginnenraum trennt;einem Bodenelement (3), das sich in einer Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckt und eng mit einem Boden eines Fahrzeugkörpers in Kontakt ist, um die Steifigkeit des Bodens von dem Fahrzeugkörper zu verstärken; undeinem vorderen Seitenelement (5), das sich in der Längsrichtung des Fahrzeugkörpers erstreckt, wobei das vordere Seitenelement (5) mit dem Bodenelement (3) bei der vorderen Trennwand (1) verbunden ist und diese überlappt,wobei das vordere Seitenelement (5) und das Bodenelement (3) mit einem Wandseitenelement (7) einander überlappend verbunden sind, sodass sie einen Dreifachverbinder ausbilden, sodass ein Querschnitt des Dreifachverbinders einen umschlossenen Raum ausbildet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugkörperverstärkungsstruktur und insbesondere eine Fahrzeugkörperverstärkungsstruktur, die wirkungsvoll Kollisions- bzw. Aufprallenergie verteilt und Gewicht reduziert.
HINTERGRUND
In den letzten Jahren ist ein Kollisionsteststandard für Fahrzeuge strenger geworden und es ist schwieriger, die Fahrgastsicherheit zu erfüllen und insbesondere ist die Anzahl von Verstärkungselementen bzw. -trägern, um einen äußeren Stoß auf einen Innenraum des Fahrzeugs bei einem Frontaufprall zu vermindern, angestiegen.
Da es jedoch wünschenswert ist, das Gewicht des Fahrzeugkörpers zu reduzieren, um den Kraftstoffwirkungsgrad zu verbessern, gibt es einen Bedarf für eine Struktur, die sowohl die Fahrgastsicherheit als auch das Gewicht des Fahrzeugkörpers zufriedenstellt.
Fahrzeugkörperverstärkungsstrukturen sind dabei insbesondere aus der US 2011/0 272 972 A1 , US 2013/ 0 049 407 A1 , JP H-05 270 443 A , JP 2013 010 424 A , US 6 916 063 B2 und US 2012/ 0 256 446 A1 bekannt.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung wurde ausgeführt, um das oben genannte Problem zu lösen, welches im Stand der Technik auftritt, während die durch den Stand der Technik erreichten Vorteile bestehen bleiben. Dazu schlägt die Erfindung eine Fahrzeugkörperverstärkungsstruktur gemäß Anspruch 1 und 7 vor.
Ein Aspekt des vorliegenden erfinderischen Konzepts stellt eine Fahrzeugkörperverstärkungsstruktur bereit, welche Aufprallenergie wirksam verteilt.
Ein weiterer Aspekt des vorliegenden erfinderischen Konzepts stellt einer Fahrzeugkörperstruktur bereit, welche die Anzahl an vorhandenen Verstärkungselementen reduziert und die Leistungsfähigkeit verbessert.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die oben genannten Aufgaben beschränkt und es sind dem Fachmann andere Aufgaben, die oben nicht genannt worden sind, anhand der folgenden Beschreibung ersichtlich.
In Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts schließt eine Fahrzeugkörperverstärkungsstruktur eine Armaturentafel bzw. vordere Trennwand ein, welche einen Motorraum und einen Fahrzeuginnenraum trennt. Ein Bodenelement bzw. -träger erstreckt sich in einer Längsrichtung des Fahrzeugs und ist mit einem Boden eines Fahrzeugkörpers in engem Kontakt, um die Steifigkeit des Fahrzeugkörperbodens zu verstärken. Ein vorderes Seitenelement bzw. -träger erstreckt sich in der Längsrichtung des Fahrzeugs und ist so verbunden, dass es sich mit dem Bodenelement bei der vorderen Querwand überlappt.
In Übereinstimmung mit einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts schließt eine Fahrzeugkörperverstärkungsstruktur ein Bodenelement ein, das sich in einer Längsrichtung eines Fahrzeugs erstreckt und mit einem Boden eines Fahrzeugkörpers in engem Kontakt ist, um die Steifigkeit des Fahrzeugkörperbodens zu verstärken. Ein vorderes Seitenelement erstreckt sich in der Längsrichtung des Fahrzeugs und ist so verbunden, dass es sich mit dem Bodenelement überlappt. Ein Querschnitt des Verbindungsabschnitts des vorderen Seitenelements und des Bodenelements ist durch das Bodenelement, das vordere Seitenelement und das Wandseitenelement bzw. -träger umgeben bzw. umschlossen.
Andere detaillierte Inhalte der beispielhaften Ausführungsformen sind in der detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen enthalten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen deutlicher.

1 ist eine perspektivische Ansicht einer Fahrzeugkörperverstärkungsstruktur in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts.
2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A aus 1.
3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B aus 1.
4A ist eine Draufsicht eines Bodenelements in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts.
4B ist eine Schnittansicht eines Bodenelements entlang der Linie C-C aus 4A in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts.
5 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Effekts einer Fahrzeugkörperverstärkungsstruktur in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Verschiedene Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung und Verfahren zu deren Erreichung werden von der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich.
Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die hierin offenbarte beispielhafte Ausführungsform beschränkt, sondern kann auf vielfältige Weise umgesetzt werden. Die hierin vorgestellten beispielhaften Ausführungsformen werden bereitgestellt, um die offenbarten Inhalte gründlich und vollständig zu machen und um dem Fachmann die Idee der vorliegenden Offenbarung ausreichend zu vermitteln. Daher ist die vorliegende Offenbarung lediglich durch die angehängten Ansprüche definiert. Innerhalb der Beschreibung weisen gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente hin.
Hiernach wird die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen zum Beschreiben einer Fahrzeugkörperverstärkungsstruktur durch beispielhafte Ausführungsformen des vorliegenden erfinderischen Konzepts beschrieben.
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Fahrzeugkörperverstärkungsstruktur in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts. 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A aus 1. 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B aus 1.
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 schließt die Fahrzeugkörperverstärkungsstruktur in Übereinstimmung mit der beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts eine Armaturentafel bzw. vordere Trennwand 1 ein, die einen Motorraum ausbildet. Ein Bodenelement 3 erstreckt sich in einer Längsrichtung eines Fahrzeugs und in engem Kontakt mit einem Boden eines Fahrzeugkörpers, um die Steifigkeit des Bodens des Fahrzeugkörpers zu verstärken. Ein vorderes Seitenelement 5 erstreckt sich in der Längsrichtung des Fahrzeugkörpers und ist mit dem Bodenelement 3 bei der vorderen Trennwand 1 so verbunden, dass ein Verbindungsquerschnitt einen umschlossenen Raum aufweist.
Bei der Fahrzeugkörperverstärkungsstruktur in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung wird ein vorhandenes vorderes Querelement bzw. -träger durch Aufteilen der vorderen Trennwand 1 in zwei Stücke und Einsetzen einer wandintegrierten Elementstruktur entfernt, und ein oberes Seitenelement auf der Innenseite wird durch direktes Verbinden eines Seitenelements auf der Fahrgastseite und eines seitlichen Elements bzw. Trägers auf der Motorraumseite weggelassen.
Bei der Fahrzeugkörperverstärkungsstruktur in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung wird ein oberes Seitenelements auf der Innenseite der existierenden Struktur gestrichen und die Dicke des vorderen Seitenelements erhöht sich, um eine Rahmenstärke auf der Innenseite abzusichern. Dementsprechend vermindert sich das Gewicht der Fahrzeugkörperverstärkungsstruktur um 3,8 kg verglichen mit der existierenden bzw. bekannten Struktur.
Die Fahrzeugkörperverstärkungsstruktur in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung schließt ferner ein Motorraumseitenelement bzw. -träger 8 in dem Motorraum ein, das mit der vorderen Trennwand 1 verbunden ist. Ein Wandseitenelement 7, das vordere Seitenelement 5 und das Bodenelement 3 sind verbunden, um einander dreifach bzw. an drei Stellen zu überlagern, um einen Dreifachverbinder auszubilden. In diesem Fall ist der Dreifachverbinder bzw. die Dreifachverbindung 9 jeweils auf der linken und rechten Seite ausgebildet und nicht jeder Dreifachverbinder 9 muss mit einem vorderen Querelement verbunden sein. Die Dreifachverbinder 9 sind durchgehend verbunden, sodass ein Querschnitt einen umschlossenen Raum ausbildet.
4A ist eine Draufsicht eines Bodenelements in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts. 4B ist eine Schnittansicht eines Bodenelements entlang der Linie C-C in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts.
Bezug nehmend auf die 4A und 4B wird in dem Bodenelement 3 ein Leerraum bei einem unteren Ende des Bodenelements 3 ausgebildet. Eine Trennung 10 ist für eine Widerstandsfähigkeit gegen ein Biegemoment horizontal in dem leeren Raum vorgesehen.
5 ist eine Abbildung zum Beschreiben eines Effekts einer Fahrzeugkörperverstärkungsstruktur in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts.
Bezug nehmend auf 5 wird ein unterbrochener Querschnitt in dem in Bezug stehenden Stand der Technik aufgrund des Dreifachverbinders 9 in Übereinstimmung mit der beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts durchgehend ausgeführt. Ferner erhöht ein Überlappungsgrad des jeweiligen Elements die Lastübertragungswirkung.
Zudem reduziert die Trennung 10 ein Biegungsausmaß des Bodenelements 3, um einen Verformungsgrad der vorderen Trennwand 1 zu reduzieren.
Wenn in einem Fahrzeugkörperrahmen ein entsprechender Kollisionslastpfad definiert ist, ist eine Verbindungsstruktur wichtig, in der ein kontinuierlicher Zwischenelementquerschnitt gesichert ist, um ein Auftreten von Spannungskonzentrationen an dem Lastpfad zu minimieren und eine ausgeglichene Spannung in einem gesamten Abschnitt des Lastpfads beizubehalten.
Ferner müssen keine ausreichende Überlappung und direkte Verbindung zwischen Kollisionselementen, die durch eine Grenze zwischen einem inneren Raum und Außen eingerichtet sind, berücksichtigt werden, um den Lastverteilungseffekt zu maximieren.
Ferner kann eine vergleichbare Wirkung durch Trennen der vorderen Trennwand in zwei Stücke und integriertes Anformen einer Elementform an der vorderen Trennwand selbst als Gegenmaßnahme in Abhängigkeit eines Weglassens des existierenden vorderen Querelements erreicht werden.
Durch die Fahrzeugkörperverstärkungsstruktur in Übereinstimmung mit der beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts kann ein Kollisionsbewertungsstandard erfüllt werden. Ferner kann eine Gewichtsabnahme um 3,8 kg durch die Gewichtsabnahme des Fahrzeugkörpers und eine Vereinfachung eines Montagevorgangs aufgrund einer Abnahme der Anzahl von Komponenten erreicht werden, und es können dementsprechende Kosteneinsparungen erreicht werden (zum Beispiel wenn 1,40 $ pro Kilogramm angenommen werden, wird ein Spareffekt von 5,30 $ pro Fahrzeug erreicht).
In Übereinstimmung mit der beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden erfinderischen Konzepts werden die folgenden Effekte bereitgestellt.
Erstens verteilt die Struktur der vorliegenden Offenbarung Aufprallenergie zu einem vorderen Aufprall.
Zweitens reduziert die Struktur der vorliegenden Offenbarung die Anzahl an Verstärkungselementen, erfüllt jedoch den Kollisionsteststandard.
Die Effekte der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die vorgenannten Effekte beschränkt, sondern es sind dem Fachmann aus der Beschreibung einschließlich der angehängten Ansprüche andere Effekte, die oben nicht genannt sind, ersichtlich.
BEZUGSZEICHEN VON JEDEM DER ELEMENTE IN DEN FIGUREN

1: vordere Trennwand
3: Bodenelement bzw. -träger
5: vorderes Seitenelement bzw. -träger
7: Seitenelement bzw. -träger
9: Dreifachverbinder
10: Trennwand

Claims

Fahrzeugkörperverstärkungsstruktur mit: einer vorderen Trennwand (1), die einen Motorraum und einen Fahrzeuginnenraum trennt; einem Bodenelement (3), das sich in einer Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckt und eng mit einem Boden eines Fahrzeugkörpers in Kontakt ist, um die Steifigkeit des Bodens von dem Fahrzeugkörper zu verstärken; und einem vorderen Seitenelement (5), das sich in der Längsrichtung des Fahrzeugkörpers erstreckt, wobei das vordere Seitenelement (5) mit dem Bodenelement (3) bei der vorderen Trennwand (1) verbunden ist und diese überlappt, wobei das vordere Seitenelement (5) und das Bodenelement (3) mit einem Wandseitenelement (7) einander überlappend verbunden sind, sodass sie einen Dreifachverbinder ausbilden, sodass ein Querschnitt des Dreifachverbinders einen umschlossenen Raum ausbildet.
Fahrzeugkörperverstärkungsstruktur nach Anspruch 1, ferner mit: einem Motorraumseitenelement (8), der in dem Motorraum angeordnet ist und mit dem Bodenelement (3) verbunden ist.
Fahrzeugkörperverstärkungsstruktur nach Anspruch 1, bei der das Bodenelement (3) in sich einen leeren Raum ausgebildet aufweist.
Fahrzeugkörperverstärkungsstruktur nach Anspruch 3, bei welcher das Bodenelement (3) in dem leeren Raum horizontal eine Trennwand (1) aufweist, um dessen Steifigkeit zu erhöhen.
Fahrzeugkörperverstärkungsstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher der Dreifachverbinder auf einer linken und rechten Seite des Fahrzeugs ausgebildet ist.
Fahrzeugkörperverstärkungsstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Querschnitt des Dreifachverbinders durch das Bodenelement (3), das vordere Seitenelement (5) und das Wandseitenelement (7) umgeben ist.
Fahrzeugkörperverstärkungsstruktur mit: einem Bodenelement (3), das sich in einer Längsrichtung eines Fahrzeugs erstreckt und mit einem Boden eines Fahrzeugkörpers in engem Kontakt ist, um die Steifigkeit des Bodens von dem Fahrzeugkörper zu verstärken; und einem vorderen Seitenelement (5), das sich in der Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckt und so verbunden ist, dass es sich mit dem Bodenelement (3) überlappt, wobei ein Querschnitt des Verbindungsabschnitts des vorderen Seitenelements (5) und des Bodenelements (3) durch das Bodenelement (3), das vordere Seitenelement (5) und ein Wandseitenelement (7) umgeben ist, wobei das vordere Seitenelement (5) und das Bodenelement (3) mit einem Wandseitenelement (7) einander überlappend verbunden sind, sodass sie einen Dreifachverbinder ausbilden, sodass ein Querschnitt des Dreifachverbinders einen umschlossenen Raum ausbildet.
Fahrzeugkörperverstärkungsstruktur nach Anspruch 3, bei der die Trennwand (1) den leeren Raum in einen oberen Raum und einen unteren Raum aufteilt.