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HINTERGRUND
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Befestigungsstruktur, die eine Bodenstrebe an einem Fahrzeugboden befestigt, wobei die Bodenstrebe eine Armaturenbrettverstärkung mit dem Fahrzeugboden verbindet.
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Stand der Technik
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Die japanische Patentanmeldung
JP 2006- 264 444 A beschreibt eine Lenkungsträgerschiene (eine Armaturenbrettverstärkung), bei dem eine erste Trägerschiene, die auf der Seite eines Fahrersitzes angeordnet ist, und eine zweite Trägerschiene, die auf der Seite eines Beifahrersitzes angeordnet ist, verbunden und mittels eines Verbindungselements befestigt sind. Eine lange, dünne Mittelstütze (Bodenstrebe) verläuft integral von einem unteren Abschnitt des Verbindungselements zur Fahrzeugunterseite. Das untere Ende der Bodenstrebe ist an einem Fahrgastzellenbodenabschnitt (einem Fahrzeugboden) angebracht. Somit sind die Armaturenbrettverstärkung und der Fahrzeugboden über die Bodenstrebe verbunden.
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Die vorstehend beschriebene Bodenstrebe kann als Guss- bzw. Formteil ausgebildet sein. Eine als Gussteil ausgebildete Bodenstrebe kann beispielsweise mittels einer Schraube und einer Mutter am Fahrzeugboden befestigt werden. Jedoch kann sich die während einer Frontalkollision des Fahrzeugs wirkende Belastung in diesem Befestigungsabschnitt konzentrieren. Wenn die Bodenstrebe, die als Gussteil ausgebildet ist, das einen niedrigen Dehnungskoeffizienten hat, in einer derartigen Situation bricht, wird der Verbindungszustand der Bodenstrebe mit dem Fahrzeugboden gelöst. Daher wird ein relatives Verschieben der Bodenstrebe relativ zum Fahrzeugboden nicht begrenzt, was hinsichtlich der Gewährleistung der Sicherheit von Fahrzeuginsassen unerwünscht ist. Somit wird, in Fällen, bei denen Bedenken bezüglich eines vorstehend beschriebenen Bruchs bzw. Versagens bestehen, beispielsweise die Querschnittform der Bodenstrebe vergrößert, um die Festigkeit der Bodenstrebe zu erhöhen. Das Vergrößern der Querschnittform der Bodenstrebe erhöht jedoch die Größe der Bodenstrebe und es kann schwierig werden, Abstände zwischen der Bodenstrebe und nahen Komponenten (einem Konsolenseitenpanel und dergleichen) zu gewährleisten.
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Eine Befestigungsstruktur für eine Bodenstrebe aufweisend eine Bodenstrebe, die derart ausgestaltet ist, dass sie von einer Armaturenbrettverstärkung, die an einem Frontabschnitt einer Fahrgastzelle angeordnet ist, zu einer Fahrzeugunterseite verläuft, einen Fahrzeugboden, an dem die Bodenstrebe unter Verwendung eines Befestigungsmittels befestigt ist, und ein Verstärkungselement, das an der Bodenstrebe angebracht ist und am Fahrzeugboden unter Verwendung des Befestigungselementes befestigt ist, ist aus der
WO 2014 / 006 275 A1 bekannt. Weitere Befestigungsstrukturen sind Gegenstand der
US 2015 / 151 793 A1 sowie der
US 2015 / 0 145 275 A1 .
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KURZFASSUNG
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Ausgehend von den vorstehend beschriebenen Umständen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bodenstreben-Befestigungsstruktur vorzuschlagen, die, selbst wenn die Bodenstrebe aus einem Material besteht, das einen geringen Dehnungskoeffizienten hat, ein Lösen eines Verbindungszustandes zwischen der Bodenstrebe und einem Fahrzeugboden während einer Frontalkollision verhindern oder unterdrücken kann, während eine Zunahme der Größe der Bodenstrebe verhindert wird. Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1, vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Bodenstreben-Befestigungsstruktur, aufweisend: eine Bodenstrebe, die derart ausgestaltet ist, dass sie von einer Armaturenbrettverstärkung, die an einem Frontabschnitt einer Fahrgastzelle angeordnet ist, zu einer Fahrzeugunterseite verläuft; einen Fahrzeugboden, an dem die Bodenstrebe unter Verwendung eines Befestigungsmittels befestigt ist; und ein Verstärkungselement, das aus einem Material besteht, das einen höheren Dehnungskoeffizienten hat als ein Material, das die Bodenstrebe bildet, wobei das Verstärkungselement an der Bodenstrebe angebracht ist und am Fahrzeugboden unter Verwendung des Befestigungselementes befestigt ist. Die Bodenstrebe ist ein Formteil aus einem leichten Metall und das Verstärkungselement ist eine Stahlplatte, die in einen unteren Endabschnitt der Bodenstrebe eingebettet ist, an dem sich eine Belastung während einer Frontalkollision konzentriert.
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Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt ist die Bodenstrebe, die von der Armaturenbrettverstärkung des Fahrzeugs zur Fahrzeugunterseite verläuft, am Fahrzeugboden unter Verwendung des Befestigungsmittels befestigt. Das Verstärkungselement ist an der Bodenstrebe angebracht. Das Verstärkungselement besteht aus einem Material, das einen höheren Dehnungskoeffizienten hat als das Material, das die Bodenstrebe bildet, und ist unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Befestigungselementes am Fahrzeugboden befestigt. Selbst wenn sich die Belastung am Befestigungsabschnitt der Bodenstrebe mit dem Fahrzeugboden während einer Frontalkollision des Fahrzeugs konzentriert, wiedersteht der Befestigungsabschnitt einem Versagen bzw. Bruch, da der Befestigungsabschnitt durch das Verstärkungselement verstärkt ist.
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Selbst wenn die Bodenstrebe am Befestigungsabschnitt nachgibt bzw. bricht kann der Verbindungszustand der Bodenstrebe mit dem Fahrzeugboden über das Verstärkungselement, das aus dem Material mit dem höheren Dehnungskoeffizienten besteht, beibehalten werden. Daher kann erfindungsgemäß, selbst wenn die Bodenstrebe aus einem Material mit einem geringen Dehnungskoeffizienten besteht, ein Lösen des Verbindungszustands zwischen der Bodenstrebe und dem Fahrzeugboden während einer Frontalkollision verhindert oder unterdrückt werden. Da es zudem nicht notwendig ist, die Querschnittform der Bodenstrebe zu vergrößern, kann eine Zunahme der Größe der Bodenstrebe verhindert werden.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist das Verstärkungselement zudem fest an der Bodenstrebe angebracht, indem es in die Bodenstrebe eingebettet ist. Daher ist der Verbindungszustand der Bodenstrebe mit dem Fahrzeugboden über das Verstärkungselement noch widerstandsfähiger gegen ein Lösen beim vorstehend erläuterten Zeitpunkt des Bruchs der Bodenstrebe.
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Der vorstehend beschriebene Aspekt kann weiter ein anderes Befestigungsmittel aufweisen, das die Bodenstrebe an einer vom Befestigungsmittel verschiedenen Stelle am Verstärkungselement befestigt.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau sind die Bodenstrebe und das Verstärkungselement an einer anderen Stelle durch ein anderes Befestigungsmittel als dem Befestigungsmittel, das die Bodenstrebe und das Verstärkungselement an dem Fahrzeugboden befestigt, aneinander befestigt. Da somit das Verstärkungselement fest an der Bodenstrebe befestigt ist, ist der Verbindungszustand der Bodenstrebe mit dem Fahrzeugboden über das Verstärkungselement widerstandsfähig gegen ein Lösen beim vorstehend erläuterten Zeitpunkt des Bruchs der Bodenstrebe.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Aspekt kann eine Durchgangsöffnung in dem Verstärkungselement ausgebildet sein, und die Durchgangsöffnung kann mit dem Material gefüllt sein, das die Bodenstrebe bildet.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist die Durchgangsöffnung in dem Verstärkungselement ausgebildet, das in der Bodenstrebe eingebettet ist, und die Durchgangsöffnung ist mit dem Material gefüllt, das die Bodenstrebe bildet. Da das Verstärkungselement noch fester an der Bodenstrebe befestigt ist, ist der Verbindungszustand der Bodenstrebe mit dem Fahrzeugboden über das Verstärkungselement noch widerstandsfähiger gegen ein Lösen beim vorstehend erläuterten Zeitpunkt des Bruchs der Bodenstrebe.
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Wie vorstehend beschrieben ist, kann mit der erfindungsgemäßen Bodenstreben-Befestigungsstruktur ein Lösen eines Verbindungszustandes zwischen der Bodenstrebe und einem Fahrzeugboden während einer Frontalkollision verhindert oder unterdrückt werden, während eine Zunahme der Größe der Bodenstrebe verhindert wird, selbst wenn die Bodenstrebe aus einem Material besteht, das einen geringen Dehnungskoeffizienten hat.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Detail basierend auf den nachfolgenden Zeichnungen beschrieben; hierbei zeigt:
- 1 eine perspektivische Darstellung, die den Aufbau zugehöriger Teile einschließlich einer Bodenstrebe zeigt, die in einer Bodenstreben-Befestigungsstruktur gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform enthalten sind;
- 2 eine Schnittdarstellung entsprechend der Linie F2-F2 in 1, die den Aufbau von Hauptabschnitten der Bodenstreben-Befestigungsstruktur gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt; und
- 3 eine Schnittdarstellung, in der ein einem Abschnitt von 2 entsprechender Schnitt vergrößert ist, die den Aufbau von Hauptabschnitten einer Bodenstreben-Befestigungsstruktur gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Erste Ausführungsform
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Eine Bodenstreben-Befestigungsstruktur 10 gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform wird Bezug nehmend auf die 1 und 2 beschrieben. Ein Pfeil VORNE, ein Pfeil OBEN und ein Pfeil AUSSEN, die in den Zeichnungen dargestellt sind, bezeichnen jeweils eine Vorwärtsrichtung (Fahrtrichtung) des Fahrzeugs, eine Aufwärtsrichtung sowie eine in Breitenrichtung nach außen weisende Richtung. Wenn nachfolgend Richtungen vereinfacht als vorne und hinten, links und rechts, sowie rauf und runter beschrieben werden, bezeichnet dies, sofern nicht anders angegeben, das Vorne und Hinten in Fahrzeug-Front-Heck-Richtung, das Links und Rechts in Fahrzeug-Links-Rechts-Richtung (Fahrzeugbreitenrichtung), sowie das Rauf und Runter in Fahrzeugvertikalrichtung.
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- Aufbau -
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Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, hat die Bodenstreben-Befestigungsstruktur 10 gemäß der beispielhaften Ausführungsform eine fahrersitzseitige Bodenstrebe 40 sowie einen Fahrzeugboden 30. Die fahrersitzseitige Bodenstrebe 40 verläuft von einer Armaturenbrettverstärkung 12, die in einem Frontabschnitt einer Fahrgastzelle angeordnet ist, zur Fahrzeugunterseite. Die fahrersitzseitige Bodenstrebe 40 ist unter Verwendung einer Schraube 46 und einer Mutter 48 am Fahrzeugboden 30 befestigt (d.h. „durch Befestigen angebracht“). Die Bodenstreben-Befestigungsstruktur 10 hat ferner eine Verstärkungsplatte 50 und einen Niet 56. Die Verstärkungsplatte 50 besteht aus einem Material mit einem höheren Dehnungskoeffizienten als ein Material, das die fahrersitzseitige Bodenstrebe 40 bildet. Die Verstärkungsplatte 50 ist an der fahrersitzseitigen Bodenstrebe 40 angeordnet, und ist am Fahrzeugboden 30 unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Schraube 46 und Mutter 48 befestigt. Die Niet 56 befestigt die fahrersitzseitige Bodenstrebe 40 an der Verstärkungsplatte 50 an einer von der Schraube 46 und Mutter 48 verschiedenen Stelle.
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Die vorstehend beschriebene fahrersitzseitige Bodenstrebe 40 entspricht der „Bodenstrebe“ der vorliegenden Erfindung, die vorstehend beschriebene Schraube 46 und die Mutter 48 entsprechen dem „Befestigungsmittel“ der vorliegenden Erfindung, die vorstehend beschriebene Befestigungsplatte 50 entspricht einem „Verstärkungselement“ der vorliegenden Erfindung und der vorstehend beschriebene Niet 56 entspricht dem anderen „Befestigungsmittel“ der vorliegenden Erfindung. 1 zeigt auch eine beifahrersitzseitige Bodenstrebe 60, welche die Armaturenbrettverstärkung 12 mit dem Fahrzeugboden 30 auf der Beifahrersitzseite des Frontabschnitts der Fahrgastzelle verbindet. 2 zeigt schallisolierende Materialien 62, 64, eine Fußmatte 68 sowie ein Konsolenseitenpanel 70, das an einer Mittelkonsole vorgesehen ist. Die Bodenstreben-Befestigungsstruktur 10 der beispielhaften Ausführungsform wird bei einem Linkslenkerfahrzeug (einem Automobil) verwendet, kann jedoch auch bei einem Rechtslenkerfahrzeug verwendet werden, wobei dann der Aufbau links-rechts-symmetrisch zur vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist. Nachfolgend wird der Aufbau der Bodenstreben-Befestigungsstruktur 10 im Detail beschrieben.
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- Aufbau der Armaturenbrettverstärkung 12 -
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Die Armaturenbrettverstärkung 12 ist in einer langen, dünnen Gestalt ausgebildet, die entlang der Fahrzeugbreitenrichtung verläuft. Die Armaturenbrettverstärkung 12 ist an der Fahrzeugrückseite eines Armaturenbretts angeordnet, das in den Zeichnungen nicht dargestellt ist und in einem vorderen Endabschnitt der Fahrgastzelle vorgesehen ist. Die Armaturenbrettverstärkung 12 erstreckt sich zwischen linken und rechten Frontsäulen, die in den Zeichnungen nicht dargestellt sind. Die Armaturenbrettverstärkung 12 umfasst einen Holm mit großen Durchmesser 14 sowie einen Holm mit kleinem Durchmesser 16. Der Holm mit großem Durchmesser 14 bildet einen Abschnitt auf der Fahrersitzseite der Armaturenbrettverstärkung 12, und der Holm mit kleinem Durchmesser 16 bildet einen Abschnitt auf der Beifahrersitzseite und der Mitte der Armaturenbrettverstärkung 12 in Fahrzeugbreitenrichtung. Der Holm mit großem Durchmesser 14 und der Holm mit kleinem Durchmesser 16 sind röhrenförmig und beispielsweise aus Metall gebildet. Der Holm mit großem Durchmesser 14 auf der Fahrersitzseite erfordert eine relativ hohe Festigkeit. Daher ist der Holm mit großem Durchmesser 14 mit einem größeren Durchmesser ausgebildet als der Holm mit kleinem Durchmesser 16, der keine so hohe Festigkeit aufweisen muss.
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Die Armaturenbrettverstärkung 12 umfasst ein Verbindungselement 18, linke und rechte Befestigungswinkel 20 und 22 und einen Säulenhalter 24 (Lenksäulenhalter). Das Verbindungselement 18 verbindet den Holm mit großem Durchmessers 14 und den Holm mit kleinem Durchmesser 16 miteinander. Die Befestigungswinkel 20 und 22 befestigen den Holm mit großem Durchmesser 14 und den Holm mit kleinem Durchmesser 16 jeweils an den linken und rechten Frontsäulen. Der Säulenhalter 24 ist am Holm mit großem Durchmesser 14 befestigt. Das Verbindungselement 18, die Befestigungswinkel 20 und 22 sowie der Säulenhalter 24 sind beispielsweise Guss- bzw. Formteile aus einem leichten Metall. Jeweilige vordere Endabschnitte des Verbindungselements 18 und des Säulenhalters 24 sind mit einer in den Zeichnungen nicht dargestellten Stirnwand verbunden, die an oberen Endabschnitten des Armaturenbretts angebracht ist.
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- Aufbau des Fahrzeugbodens 30 -
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Der Fahrzeugboden 30 besteht beispielsweise aus einer pressgeformten Stahlplatte und bildet einen Bodenabschnitt der Fahrgastzelle. Ein Bodenpanel 32, das sich in Richtung zur Fahrzeugoberseite wölbt, verläuft in Fahrzeug-Front-Heck-Richtung im Mittelabschnitt in Fahrzeugbreitenrichtung des Fahrzeugbodens 30. Ein Bodenträger 34 ist auf einem Seitenabschnitt auf der Fahrersitzseite eines oberen Endabschnitts des Bodenpanels 32 vorgesehen. Ein unterer Endabschnitt der fahrersitzseitigen Bodenstrebe 40 ist mit dem Bodenträger 34 verbunden. Der Bodenträger 34 besteht aus einem ersten Träger 36 und einem zweiten Träger 38, die beispielsweise durch Pressformen einer Stahlplatte gebildet werden.
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Der erste Träger 36 umfasst einen oberen Wandabschnitt 36A, einen äußeren Wandabschnitt 36B, einen inneren Wandabschnitt 36C sowie einen inneren Flanschabschnitt 36D. In Fahrzeug-Front-Heck-Richtung betrachtet, verläuft der obere Wandabschnitt 36A in Fahrzeugbreitenrichtung. Der äußere Wandabschnitt 36B verläuft von einem Endabschnitt des oberen Wandabschnitts 36A auf einer äußeren Seite in Fahrzeugbreitenrichtung in Richtung zur Fahrzeugunterseite. Der innere Wandabschnitt 36C verläuft von einem mittleren Endabschnitt des oberen Wandabschnitts 36A in Fahrzeugbreitenrichtung in Richtung zur Fahrzeugunterseite. Der innere Flanschabschnitt 36D verläuft von einem unteren Endabschnitt des inneren Wandabschnitts 36C in Richtung zur Mitte in Fahrzeugbreitenrichtung. Ein unterer Endabschnitt des äußeren Wandabschnitts 36B und der innere Flanschabschnitt 36D sind mit dem Bodenpanel 32 durch Schweißen oder dergleichen verbunden.
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Der zweite Träger 38 umfasst einen seitlichen Wandabschnitt 38A, einen oberen Wandabschnitt 38B, einen unteren Wandabschnitt 38C sowie einen unteren Flanschabschnitt 38D. In Fahrzeug-Front-Heck-Richtung betrachtet verläuft der seitliche Wandabschnitt 38A in Fahrzeugvertikalrichtung. Der obere Wandabschnitt 38B verläuft von einem oberen Endabschnitt des seitlichen Wandabschnitts 38A in Richtung zur Mitte in Fahrzeugbreitenrichtung. Der untere Wandabschnitt 38C verläuft von einem unteren Endabschnitt des seitlichen Wandabschnitts 38A in Richtung zur Mitte in Fahrzeugbreitenrichtung. Der untere Flanschabschnitt 38D verläuft von einem mittleren Endabschnitt des unteren Wandabschnitts 38C in Fahrzeugbreitenrichtung in Richtung zur Fahrzeugunterseite. Der untere Flanschabschnitt 38D ist mit dem unteren Endabschnitt des äußeren Wandabschnitts 36B des ersten Trägers 36 und dem Bodenpanel 32 durch Schweißen oder dergleichen verbunden. Ein mittlerer Endabschnitt des oberen Wandabschnitts 38B in Fahrzeugbreitenrichtung ist mit dem oberen Wandabschnitt 36A des ersten Trägers 36 durch Schweißen oder dergleichen verbunden.
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- Aufbau der fahrersitzseitigen Bodenstrebe 40 -
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Die fahrersitzseitige Bodenstrebe 40 (nachfolgend als „Bodenstrebe 40“ bezeichnet) verläuft von einem hinteren unteren Endabschnitt des Verbindungselements 18 der Armaturenbrettverstärkung 12 zur Fahrzeugunterseite. Die Bodenstrebe 40 ist beispielsweise ein Guss- bzw. Formteil aus einem leichten Metall (in dieser beispielhaften Ausführungsform: Aluminium oder Magnesium) und in einer langen schlanken Gestalt ausgebildet, die entlang der Fahrzeugvertikalrichtung verläuft. Der hier verwendete Begriff „Aluminium“ bezeichnet Aluminium oder eine Legierung hiervon, und der Begriff „Magnesium“ bezeichnet Magnesium oder eine Legierung hiervon. Das Material der Bodenstrebe 40 ist nicht auf ein leichtes Metall beschränkt sondern kann ein faserverstärkter Kunststoff oder dergleichen sein.
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Die Bodenstrebe 40 umfasst einen seitlichen Wandabschnitt 40A, einen vorderen Wandabschnitt 40B sowie einen hinteren Wandabschnitt 40C. Der seitliche Wandabschnitt 40A verläuft in Fahrzeugvertikalrichtung, wobei eine Dickenrichtung in Fahrzeugbreitenrichtung verläuft. Der vordere Wandabschnitt 40B und der hintere Wandabschnitt 40C verlaufen in Richtung zu einer in Fahrzeugbreitenrichtung äußeren Seite von beiden Endabschnitten des seitlichen Wandabschnitts 40A in Fahrzeug-Front-Heck-Richtung. Bei Betrachtung in Fahrzeugvertikalrichtung bildet die Bodenstrebe 40 somit im Wesentlichen einen „U“-förmigen Querschnitt, dessen in Fahrzeugbreitenrichtung äußere Seite offen ist. Der vordere Wandabschnitt 40B und der hintere Wandabschnitt 40C sind am unteren Ende der Bodenstrebe 40 miteinander verbunden. Die Bodenstrebe 40 umfasst ferner zwischen dem vorderen Wandabschnitt 40B und dem hinteren Wandabschnitt 40C eine Mehrzahl von Rippen 40D, die im Zick-Zack-Muster in Fahrzeugvertikalrichtung angeordnet sind. Die Mehrzahl von Rippen 40D verläuft zu einer in Fahrzeugbreitenrichtung äußeren Seite vom seitlichen Wandabschnitt 40A und verbindet den vorderen Wandabschnitt 40B mit dem hinteren Wandabschnitt 40C in Fahrzeug-Front-Heck-Richtung.
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Ein oberer Endabschnitt des seitlichen Wandabschnitts 40A ist mit dem hinteren unteren Endabschnitt des Verbindungselements 18 unter Verwendung von vorderen und hinteren Paaren aus Schrauben 42 und Muttern 44 befestigt, die in 1 gezeigt sind. Wie in 2 gezeigt ist, überlappt ein unterer Endabschnitt des seitlichen Wandabschnitts 40A den seitlichen Wandabschnitt 38A des zweiten Trägers 38 an dessen in Fahrzeugbreitenrichtung äußerer Seite. Eine Durchgangsöffnung 41, durch welche die Schraube 46 dringt, ist im unteren Endabschnitt des seitlichen Wandabschnitts 40A ausgebildet. Die durch die Durchgangsöffnung 41 dringende Schraube 46 dringt auch durch eine Durchgangsöffnung 51, die in der Verstärkungsplatte 50 ausgebildet ist, wie später beschrieben wird, und eine Durchgangsöffnung 39, die im seitlichen Wandabschnitt 38A des zweiten Trägers 38 ausgebildet ist. Die Schraube 46 wird in die Mutter 48 (in dieser Ausführungsform: eine Schweißmutter) geschraubt, die an einer in Fahrzeugbreitenrichtung mittleren Seitenfläche des seitlichen Wandabschnitts 38A angebracht ist. Der untere Endabschnitt der Bodenstrebe 40 wird somit am zweiten Träger 38 (dem Fahrzeugboden 30) unter Verwendung der Schraube 46 und der Mutter 48 befestigt, und die Bodenstrebe 40 erstreckt sich zwischen dem hinteren unteren Endabschnitt des Verbindungselements 18 und dem Fahrzeugboden 30. Eine Durchgangsöffnung 37 ist im äußeren Wandabschnitt 36B des ersten Trägers 36 ausgebildet. Ein vorderer Endabschnitt der Schraube 46 gelangt in die Durchgangsöffnung 37. 2 zeigt einen Befestigungsabschnitt 40A1 der Bodenstrebe 40 mit dem Fahrzeugboden 30.
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- Aufbau der Verstärkungsplatte 50 -
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Die Verstärkungsplatte 50 (das „Verstärkungselement“ oder ein „Schutzelement“) ist an der in Fahrzeugbreitenrichtung mittleren Seite relativ zum unteren Endabschnitt des seitlichen Wandabschnitts 40A der Bodenstrebe 40 angebracht. Die Verstärkungsplatte 50 besteht aus einem Material (in der beispielhaften Ausführungsform: eine Stahlplatte) mit einem höheren Dehnungskoeffizienten als das Material, das die Bodenstrebe 40 bildet (in dieser Ausführungsform: ein Gussteil aus Aluminium oder Magnesium). Der Begriff „Dehnungskoeffizient“ ist hierbei äquivalent zur „Streckdehnung“. Das Material der Verstärkungsplatte 50 ist nicht auf die Stahlplatte beschränkt sondern kann eine Eisenplatte, eine Edelstahlplatte oder dergleichen sein.
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Die Verstärkungsplatte 50 ist plattenförmig mit einer langen schmalen rechteckigen Form ausgebildet. Die Verstärkungsplatte 50 ist derart angeordnet, dass deren Länge in Fahrzeugvertikalrichtung und die Plattendickenrichtung in Fahrzeugbreitenrichtung verläuft. Die Verstärkungsplatte 50 ist beispielsweise durch Spritzgießen am unteren Endabschnitt des seitlichen Wandabschnitts 40A angebracht. Die Verstärkungsplatte 50 ist in den unteren Endabschnitt des seitlichen Wandabschnitts 40A in einem Zustand eingebettet, in welchem eine Fläche an der in Fahrzeugbreitenrichtung mittleren Seite der Verstärkungsplatte 50 zur Außenseite des seitlichen Wandabschnitts 40A hin freiliegt (d.h. zur in Fahrzeugbreitenrichtung mittleren Seite). Es ist ein Aufbau möglich, bei dem die Verstärkungsplatte 50 an der relativ zum seitlichen Wandabschnitt 40A in Fahrzeugbreitenrichtung äußeren Seite angeordnet ist.
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Ein unterer Abschnitt der Verstärkungsplatte 50 ist sandwichartig zwischen dem unteren Endabschnitt des seitlichen Wandabschnitts 40A der Bodenstrebe 40 und dem seitlichen Wandabschnitt 38A des zweiten Trägers 38 angeordnet. Die Durchgangsöffnung 31, durch welche die vorstehend beschriebene Schraube 46 dringt, ist im unteren Abschnitt der Verstärkungsplatte 50 ausgebildet. Somit wird der untere Abschnitt der Verstärkungsplatte 50 am zweiten Träger 38 (dem Fahrzeugboden 30) unter Verwendung der Schraube 46 und der Mutter 48 befestigt.
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Ein oberer Abschnitt der Verstärkungsplatte 50 ist relativ zum Bodenträger 34 ein wenig in Richtung zur Fahrzeugoberseite angeordnet. Eine Durchgangsöffnung 52 ist im oberen Abschnitt der Verstärkungsplatte 50 ausgebildet. Die Durchgangsöffnung 52 entspricht einer Durchgangsöffnung 43, die im seitlichen Wandabschnitt 40A der Bodenstrebe 40 ausgebildet ist. Der Niet 56 dringt durch die Durchgangsöffnungen 52 und 43 und der obere Abschnitt der Verstärkungsplatte 50 wird durch den Niet 56 am seitlichen Wandabschnitt 40A befestigt. Der Niet 56 befestigt die Verstärkungsplatte 50 an der Bodenstrebe 40 an einer von der Schraube 46 und Mutter 48 verschiedenen Stelle. Das „andere Befestigungsmittel“ der vorliegenden Erfindung ist nicht auf den Niet 56 beschränkt, sondern kann eine Mutter und Schraube, ein Bolzen oder dergleichen sein.
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Bei der wie vorstehend beschrieben ausgebildeten Bodenstreben-Befestigungsstruktur 10 ist, wie in 2 gezeigt, der untere Endabschnitt der Bodenstrebe 40 von der in Fahrzeugbreitenrichtung äußeren Seite durch einen unteren Endabschnitt eines Konsolenseitenpanels 70 abgedeckt, und ein Randabschnitt der Fußmatte 68 ist sandwichartig zwischen dem unteren Endabschnitt des Konsolenseitenpanels 70 und dem unteren Endabschnitt der Bodenstrebe 40 aufgenommen.
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- Wirkung und Effekte -
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Nachfolgend werden Wirkung und Effekte der ersten beispielhaften Ausführungsform erläutert.
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Bei der Bodenstreben-Befestigungsstruktur 10 mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist der untere Endabschnitt der Bodenstrebe 40, der von der Armaturenbrettverstärkung 12 in Richtung zur Fahrzeugunterseite verläuft, am Fahrzeugboden 30 unter Verwendung der Schraube 46 und Mutter 48 befestigt, und die Verstärkungsplatte 50 ist am unteren Endabschnitt der Bodenstrebe 40 angebracht. Die Verstärkungsplatte 50 besteht aus einem Material, das einen höheren Dehnungskoeffizienten aufweist (in der beispielhaften Ausführungsform: eine Stahlplatte) als das Material, das die Bodenstrebe 40 bildet (in der beispielhaften Ausführungsform: ein Formteil aus Aluminium oder Magnesium). Die Verstärkungsplatte 50 ist mit dem Fahrzeugboden 30 unter Verwendung der Schraube 46 und der Mutter 48 verbunden. Selbst wenn sich die Belastung bei einer Frontalkollision des Fahrzeugs am Befestigungsabschnitt 40A1 des unteren Endabschnitts der Bodenstrebe 40 mit dem Fahrzeugboden 30 konzentriert, ist, da der Befestigungsabschnitt 40A1 der Bodenstrebe 40 durch die Verstärkungsplatte 50 verstärkt ist, die Bodenstrebe 40 widerstandsfähig gegen ein Brechen (Nachgeben) am Befestigungsabschnitt 40A1. Selbst wenn die Bodenstrebe 40 am Befestigungsabschnitt 40A1 bricht bzw. versagt, kann der Verbindungszustand der Bodenstrebe 40 mit dem Fahrzeugboden 30 über die Verstärkungsplatte 50 beibehalten werden.
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Somit kann gemäß der beispielhaften Ausführungsform, obgleich die Bodenstrebe 40 als Guss- bzw. Formteil gebildet ist, die Verbindungsfestigkeit zwischen der Bodenstrebe 40 und dem Fahrzeugboden 30 durch die Verstärkungsplatte 50 gewährleistet werden, die aus einer Stahlplatte besteht. Daher kann ein Lösen des Verbindungszustands zwischen der Bodenstrebe 40 und dem Fahrzeugboden 30 während einer Frontalkollision des Fahrzeugs verhindert oder unterdrückt werden. Da es zudem nicht notwendig ist, die Querschnittsform der Bodenstrebe 40 zu vergrößern, kann eine Zunahme der Größe der Bodenstrebe (d.h. eine Zunahme des für die Bodenstrebe 40 benötigten Bauraums) verhindert werden. Es ist somit einfacher, Abstände zwischen der Bodenstrebe 40 und Komponenten in der Nähe der Bodenstrebe 40 (dem Konsolenseitenpanel 70 und dergleichen) zu gewährleisten, und es ist einfacher, die Montage zu erleichtern, wenn die nahen Komponenten am Fahrzeug montiert werden. Darüber hinaus ist es einfacher, Geräusche zu vermeiden, die durch eine ungewollte Wechselwirkung zwischen den nahen Komponenten und der Bodenstrebe 40 während des Fahrens des Fahrzeugs erzeugt werden.
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Da die vorstehend beschriebene beispielhafte Ausführungsform einen Aufbau hat, bei dem die aus einer Stahlplatte bestehende Verstärkungsplatte 50 an der Bodenstrebe 40, die ein Formteil aus einem leichten Metall ist, nur an einer Stelle, an der sich die Belastung während der Frontalkollision konzentriert, und in der Nähe hiervon, angebracht ist, kann die Verstärkungsplatte 50 klein gehalten werden. Da es zudem nicht notwendig ist, die Querschnittsform der Bodenstrebe 40 zu vergrößern, kann eine Zunahme des Gewichts der Bodenstrebe 40, welche die Verstärkungsplatte 50 enthält, verhindert oder unterdrückt werden, was zur Verbesserung der Fahrleistung und des Kraftstoffverbrauchs des Fahrzeugs beiträgt. Da die Bodenstrebe 40 ein Guss- bzw. Formteil mit einem hohen Freiheitsgrad hinsichtlich der Formgebung ist, kann die Bodenstrebe 40 eine höhere Gewährleistung der Festigkeit bei kleinerer Größe erzielen als wenn die Bodenstrebe ein Pressformteil oder dergleichen ist.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind die Bodenstrebe 40 und die Verstärkungsplatte 50 miteinander durch den Niet 56 an einer Stelle verbunden, die sich von der Stelle der Schraube 46 und Mutter 48 unterscheidet, welche die Bodenplatte 40 und die Verstärkungsplatte 50 mit dem Fahrzeugboden 30 verbindet. Daher ist die Verstärkungsplatte 50 fest an der Bodenstrebe 40 angebracht, und die Verbindungsfestigkeit der Bodenstrebe 40 mit dem Fahrzeugboden 30 über die Verstärkungsplatte 50 kann erhöht werden. Als Ergebnis ist der Verbindungszustand der Bodenstrebe 40 mit dem Fahrzeugboden 30 über die Verstärkungsplatte 50 widerstandsfähig gegen ein Lösen zum vorstehend beschriebenen Zeitpunkt des Versagens der Bodenstrebe 40.
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Zweite Ausführungsform
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Nachfolgend wird eine zweite beispielhafte Ausführungsform beschrieben. Strukturen und Funktion, die im Wesentlichen ähnlich zu jenen der ersten beispielhaften Ausführungsform sind, werden durch die gleichen Bezugszeichen wie bei der ersten beispielhaften Ausführungsform bezeichnet und hier nicht beschrieben.
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3 zeigt eine Schnittdarstellung, die den Aufbau der wesentlichen Teile des Konsolenseitenpanels 70 entsprechend der zweiten beispielhaften Ausführungsform zeigt. Die zweite beispielhafte Ausführungsform hat im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie bei der ersten beispielhaften Ausführungsform, unterscheidet sich jedoch in folgenden Punkten: die Verstärkungsplatte 50 ist in den unteren Endabschnitt des seitlichen Wandabschnitts 40A der Bodenstrebe 40 eingebettet; und ein Paar oberer und unterer Strömungsöffnungen 53 sind in der Verstärkungsplatte 50 ausgebildet und werden mit dem Material ausgefüllt, das die Bodenstrebe 40 bildet.
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Das Paar Strömungsöffnungen 53 entspricht der „Durchgangsöffnung“ der vorliegenden Erfindung. Die Strömungsöffnungen 53 sind bei Betrachtung in Fahrzeugbreitenrichtung beispielsweise rund ausgebildet. Die Strömungsöffnungen 53 sind in Fahrzeugvertikalrichtung an einem mittleren Abschnitt in Vertikalrichtung der Verstärkungsplatte 50 zwischen dem Niet 56 und der Schraube 46 angeordnet. Die Verstärkungsplatte 50 wird durch Spritzgießen der Bodenstrebe 40 eingebettet. Zum Zeitpunkt des Spritzgießens strömt das Gussmaterial in die Strömungsöffnungen 53 und bildet eine Struktur, in welcher das Innere der Strömungsöffnungen 53 mit diesem Material ausgefüllt wird. Die Anzahl der Strömungsöffnungen 53 ist nicht auf ein Paar (zwei) beschränkt, sondern kann nach Bedarf verändert werden.
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Da bei dieser beispielhaften Ausführungsform die Verstärkungsplatte 50 in der Bodenstrebe 40 eingebettet ist, kann die Verstärkungsplatte 50 fest an der Bodenstrebe 40 befestigt werden. Daher ist der Verbindungszustand der Bodenstrebe 40 mit dem Fahrzeugboden 30 über die Verstärkungsplatte 50 widerstandsfähig gegen ein Lösen zum vorstehend beschriebenen Zeitpunkt des Versagens der Bodenstrebe 40.
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In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform werden die Strömungsöffnungen 53, die in der Verstärkungsplatte 50 ausgebildet sind, mit dem Material aufgefüllt, das die Bodenstrebe 40 bildet. Daher wird die Verstärkungsplatte 50 noch fester an der Bodenstrebe 40 befestigt, und der Verbindungszustand der Bodenstrebe 40 mit dem Fahrzeugboden 30 über die Verstärkungsplatte 50 ist widerstandsfähiger gegen ein Lösen zum vorstehend beschriebenen Zeitpunkt des Versagens der Bodenstrebe 40. Insbesondere ist, wenn der Befestigungsabschnitt 40A1 der Bodenstrebe 40 aufgrund einer Frontalkollision des Fahrzeugs nachgibt und eine große Kraft zwischen der Bodenstrebe 40 und der Verstärkungsplatte 50 wirkt, die Verstärkungsplatte 50 widerstandsfähig gegen eine relative Verschiebung in Fahrzeugvertikalrichtung bezüglich der Bodenstrebe 40. Daher ist ein Lösen der Verstärkungsplatte 50 von der Bodenstrebe 40 unwahrscheinlich. Die Verbindungsfestigkeit der Bodenstrebe 40 mit dem Fahrzeugboden 30 über die Verstärkungsplatte 50 wird somit effektiv verbessert.
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Da in der vorstehend beschriebenen zweiten beispielhaften Ausführungsform die Verstärkungsplatte 50 aufgrund der vorstehend beschriebenen Struktur fest an der Bodenstrebe 40 befestigt ist, kann auf den Niet 56 verzichtet werden.
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In den vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen wurden Fälle beschrieben, bei denen die fahrersitzseitige Bodenstrebe 40 die Bodenstrebe der vorliegenden Erfindung darstellt. Dies ist jedoch nicht beschränkend; es sind Strukturen möglich, bei denen die beifahrersitzseitige Bodenstrebe 60 als Bodenstrebe der vorliegenden Erfindung dient.
