DE102018114734A1

DE102018114734A1 - Fahrzeugrahmenstruktur

Info

Publication number: DE102018114734A1
Application number: DE102018114734.1A
Authority: DE
Inventors: Chelliah Madasamy; Laike Misikir; Djamal Eddine Midoun; Jamil M Alwan; Thiag Subbian; Thomas Mueller
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-06-21
Filing date: 2018-06-19
Publication date: 2018-12-27
Also published as: US10494028B2; GB2565221A; GB201810083D0; CN109094654A; US20180370569A1

Abstract

Ein Fahrzeug beinhaltet eine Karosserie, die einen ersten Träger und einen oberen Träger aufweist, der von dem ersten Träger beabstandet ist. Der obere Träger weist einen Basisabschnitt und einen Oberseitenausläufer und einen Unterseitenausläufer auf, die sich jeweils vom Basisabschnitt erstrecken. Das Fahrzeug beinhaltet eine Stoßstange, die mit dem ersten Träger und dem Oberseitenausläufer verbunden ist, und einen Hilfsrahmen, der mit dem Unterseitenausläufer verbunden ist.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Eine Fahrzeugkarosserie trägt verschiedene Komponenten wie etwa einen Motor, einen Antriebsstrang und/oder eine Aufhängung des Fahrzeugs. Bei Aufprallen auf die Front des Fahrzeugs, wie sie etwa von der Federal Motor Vehicle Safety Standards (FMVSS) und in den Standards der Insurance Institute for Highway Safety (IIHS) definiert sind und zu denen Frontalaufpralle, abgewinkelte Frontalaufpralle, Aufprall auf eine starre Barriere mit geringem Versatz (small offset rigid barrier, SORB) usw. gehören, können sich Frontstrukturkomponenten des Fahrzeugs verformen, um Energie zu absorbieren. Steife Komponenten wie etwa ein Motor, ein Antriebsstrang usw. verformen sich jedoch möglicherweise nicht, um Energie zu absorbieren. Daher können diese steifen Komponenten während eines Frontalaufpralls einen Impuls durch das übrige Fahrzeug senden.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts einer Fahrzeugkarosserie und eines Fahrzeughilfsrahmens, der mit der Karosserie verbunden ist.
2 ist eine Seitenansicht von 1.
3 ist eine Oberseitenansicht von 1.
4A ist eine Oberseitenansicht der Fahrzeugkarosserie, des Hilfsrahmens und eines Motors vor einem Frontalaufprall.
4B ist eine Oberseitenansicht der Fahrzeugkarosserie, des Hilfsrahmens und des Motors nach dem Frontalaufprall.
5 zeigt ein beispielhaftes Kurvendiagramm eines Aufprallimpulses, der während eines Frontalaufpralls auf das Fahrzeug einwirkt.
6 zeigt ein beispielhaftes Kurvendiagramm eines Eintrittsgrenzwerts für verschiedene Positionen der Fahrzeugkarosserie.
7A ist eine Seitenansicht der Fahrzeugkarosserie, des Motors und des Hilfsrahmens vor einem Frontalaufprall.
7B ist eine Seitenansicht der Fahrzeugkarosserie, des Motors und des Hilfsrahmens nach dem Frontalaufprall.
8A ist eine Oberseitenansicht der Fahrzeugkarosserie vor einem Schrägaufprall.
8B ist eine Oberseitenansicht der Fahrzeugkarosserie nach dem Schrägaufprall.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Offenbart wird ein Fahrzeug mit einer Karosserie, die einen ersten Träger und einen oberen Träger aufweist, der von dem ersten Träger beabstandet ist. Der obere Träger weist einen Basisabschnitt und einen Oberseitenausläufer und einen Unterseitenausläufer auf, die sich jeweils vom Basisabschnitt erstrecken. Das Fahrzeug beinhaltet eine Stoßstange, die mit dem ersten Träger und dem Oberseitenausläufer verbunden ist, und einen Hilfsrahmen, der mit dem Unterseitenausläufer verbunden ist.
Die Karosserie kann eine Scharniersäule beinhalten, und der erste Träger und der Basisabschnitt des oberen Trägers können sich von der Scharniersäule erstrecken.
Der erste Träger, der Oberseitenausläufer und der Unterseitenausläufer können jeweils ein distales Ende aufweisen, die von der Scharniersäule beabstandet sind. Die Stoßstange kann mit den distalen Enden des ersten Trägers und des Oberseitenausläufers verbunden sein, und der Hilfsrahmen kann mit dem distalen Ende des Unterseitenausläufers verbunden sein.
Der Hilfsrahmen kann sich in einer Vorne-hinten-Richtung des Fahrzeugs von der Karosserie zum Unterseitenausläufer erstrecken, und der Hilfsrahmen kann einen Biegepunkt zwischen der Karosserie und dem Unterseitenausläufer beinhalten, der dazu ausgelegt ist, sich in Reaktion auf einen Fahrzeugfrontalaufprall nach unten zu biegen.
Der Oberseitenausläufer kann einen Biegepunkt beinhalten, der dazu ausgelegt ist, sich in Reaktion auf einen Frontalaufprall nach oben zu biegen.
Das Fahrzeug kann ferner eine Knautschdose beinhalten, die zwischen der Stoßstange und einem distalen Ende des ersten Trägers angeordnet ist.
Das Fahrzeug kann ferner eine Knautschdose beinhalten, die zwischen der Stoßstange und einem distalen Ende des Oberseitenausläufers angeordnet ist.
Das Fahrzeug kann ferner eine erste Knautschdose zwischen dem ersten Träger und der Stoßstange und eine zweite Knautschdose zwischen dem Oberseitenausläufer und der Stoßstange beinhalten.
Das Fahrzeug kann ferner eine Platte beinhalten, die mit dem ersten Träger und dem Oberseitenausläufer verbunden ist, wobei die erste Knautschdose und die zweite Knautschdose mit der Platte verbunden sind.
Das Fahrzeug kann ferner eine dritte Knautschdose beinhalten, die mit der Platte und der Stoßstange verbunden ist und zwischen der ersten Knautschdose und der zweite Knautschdose angeordnet ist.
Ferner wird hierin eine Fahrzeugkarosserie offenbart, die eine Spritzwand, eine Scharniersäule, einen Stoßdämpfer mit einer Außenbordseite und einer Innenbordseite und einen ersten Träger beinhaltet, der sich in einer Fahrzeugvorwärtsrichtung von der Spritzwand auf der Innenbordseite des Stoßdämpfers erstreckt. Die Fahrzeugkarosserie beinhaltet ferner einen oberen Träger auf der Außenbordseite des Stoßdämpfers, wobei der obere Träger einen Basisabschnitt und einen Oberseitenausläufer und einen Unterseitenausläufer aufweist, die sich jeweils in Fahrzeugvorwärtsrichtung vom Basisabschnitt erstrecken.
Der Basisabschnitt des oberen Trägers kann sich von der Scharniersäule erstrecken.
Der Oberseitenausläufer kann einen Biegepunkt beinhalten, der dazu ausgelegt ist, sich in Reaktion auf einen Frontalaufprall nach oben zu biegen.
Die Fahrzeugkarosserie kann ferner eine Platte beinhalten, die mit dem ersten Träger und dem Oberseitenausläufer verbunden ist, wobei eine erste Knautschdose und eine zweite Knautschdose mit der Platte verbunden sind.
Der Oberseitenausläufer kann ein von der Spritzwand beabstandetes Ende aufweisen, und das Ende des Oberseitenausläufers und ein distales Ende des ersten Trägers können in einem im Wesentlichen gleichen Abstand von der Spritzwand beabstandet sein.
Die Fahrzeugkarosserie kann ferner eine Knautschdose beinhalten, die an einem distalen Ende des ersten Trägers angeordnet ist.
Die Fahrzeugkarosserie kann ferner eine Knautschdose beinhalten, die an einem distalen Ende des Oberseitenausläufers angeordnet ist.
Die Fahrzeugkarosserie kann ferner eine erste Knautschdose am ersten Träger und eine zweite Knautschdose am Oberseitenausläufer beinhalten.
Unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen in den mehreren Ansichten auf gleiche Teile hinweisen, beinhaltet ein Fahrzeug 100 eine Karosserie 105 mit einem ersten Träger 110 und einem oberen Träger 120, der von dem ersten Träger 110 beabstandet ist. Der obere Träger 120 weist einen Basisabschnitt 125 und einen Oberseitenausläufer 130 und einen Unterseitenausläufer 135 auf, die sich jeweils vom Basisabschnitt 125 erstrecken. Das Fahrzeug 100 beinhaltet eine Stoßstange 140, die mit dem ersten Träger 110 und dem Oberseitenausläufer 130 verbunden ist, und einen Hilfsrahmen 145, der mit dem Unterseitenausläufer 135 verbunden ist.
Die 1-3 stellen einen Abschnitt der Karosserie 105 des Fahrzeugs 100 und des Hilfsrahmens 145 dar, der mit der Karosserie 105 verbunden ist. Das Fahrzeug 100 kann beispielsweise ein Personenkraftwagen, ein Pickup, ein Transporter, ein Bus usw. sein. Fahrzeuge wie etwa das Fahrzeug 100 unterliegen verschiedenen Standards, darunter Frontaufprallstands, die von der Federal Motor Fahrzeug Safety Standards (FMVSS) definiert werden, und Standards der Insurance Institute for Highway Safety (IIHS). Der Frontalaufprall kann beispielsweise einen Frontalzusammenstoß, einen abgewinkelten Frontalaufprall, einen Aufprall auf eine starre Barriere mit geringem Versatz (SORB) usw. beinhalten.
Das Fahrzeug 100 kann eine selbsttragende Konstruktion aufweisen, d. h. eine Konstruktion mit unitärer Karosserie. Bei der selbsttragenden Konstruktion dient die Karosserie 105 als ein Fahrzeugrahmen, und die Karosserie 105 (einschließlich der Wippen, Säulen, Dachrahmen usw.) ist unitär, d. h. eine kontinuierliche einstückige Einheit.
Die Karosserie 105 kann aus einem beliebigen geeigneten Material gebildet sein, beispielsweise Stahl, Aluminium usw. Die Karosserie 105 kann Blech sein, z. B. Stahl. Das Blech kann 0,7 bis 1,5 mm dick sein. Alternativ kann die Karosserie 105 aus einem beliebigen geeigneten Material von beliebiger geeigneter Dicke gebildet sein.
Unter Bezugnahme auf die 1-3 und 4A-4B kann die Karosserie 105 eine Fahrgastzelle 150 und einen Motorraum 155 beinhalten. Die Fahrgastzelle 150 kann Sitze usw. beinhalten. Der Motorraum 155 kann einen Motor 160, Stoßdämpfer 165 usw. beinhalten. Die Stoßdämpfer 165 können eine Innenbordseite 170, die dem Motor 160 zugewandt ist, und eine Außenbordseite 175 aufweisen, die vom Motor 160 abgewandt ist. Die Stoßdämpfer 165 können Streben, Stoßdämpfer usw. beinhalten, die Teil eines Fahrzeugaufhängungssystems sind.
Die Karosserie 105 kann eine Spritzwand 180 beinhalten. Die Spritzwand 180 bezeichnet in diesem Zusammenhang einen Abschnitt der Karosserie 105, der die Fahrgastzelle 150 und den Motorraum 155 trennt. Die Spritzwand 180 kann aus Metall oder einem beliebigen anderen geeigneten Material gebildet sein.
Die Fahrgastzelle 150 kann einen Boden 185, ein Dach (nicht gezeigt) und mehrere Säulen 190 beinhalten, die den Boden 185 und das Dach verbinden. Die Säulen 190, die benachbart zur Spritzwand 180 angeordnet sind, können als Scharniersäulen 190 oder A-Säulen bezeichnet werden. In der Regel sind Scharniere der Fahrzeugvordertüren an den Scharniersäulen 190 angebracht.
Der Hilfsrahmen 145 trägt verschiedene Komponenten wie etwa den Motor 160, einen Antriebsstrang usw. des Fahrzeugs 100. Der Hilfsrahmen 145 erstreckt sich in einer Vorne-hinten-Richtung (z. B. parallel zu einer Fahrzeuglängsachse A1) von der Karosserie 105 zur Stoßstange 140 des Fahrzeugs 100. Der Hilfsrahmen 145 kann beispielsweise aus Stahl, Aluminium oder einem beliebigen geeigneten Material gebildet sein. Der Hilfsrahmen 145 beinhaltet eine Basis 195 und einen oder mehrere Träger 200, die sich von der Basis 195 erstrecken. Insbesondere beinhaltet der Hilfsrahmen 145 ein Paar Träger 200, die voneinander beabstandet sind und sich von der Basis 195 des Hilfsrahmens 145 erstrecken. Der Hilfsrahmen 145 kann Aufprallenergie absorbieren und kann sich aufgrund eines Aufpralls verformen, wie nachstehend unter Bezugnahme auf die 4A-4B erörtert wird.
Der Hilfsrahmen 145 kann über Verbinder 205 mit der Karosserie 105 verbunden sein, wie in 2 gezeigt. Beispielsweise kann der Hilfsrahmen 145 mit einem unteren Ende 210 der Spritzwand 180 verbunden sein. Zusätzlich oder alternativ kann der Hilfsrahmen 145 mit dem ersten Träger 110 verbunden sein, z. B. dem ersten Ende 215 des ersten Trägers 110. Die Verbinder 205 sind voneinander beabstandet und verbinden den Hilfsrahmen 145 und die Karosserie 105. Beide Verbinder 205 können identisch sein.
Weiterhin unter Bezugnahme auf die 1-3 kann das Fahrzeug 100 die Karosserie 105 beinhalten, die den ersten Träger 110 mit einem distalen Ende 115 und den oberen Träger 120 aufweist, der von dem ersten Träger 110 beabstandet ist. Der obere Träger 120 kann den Basisabschnitt 125 und den Oberseitenausläufer 130 und den Unterseitenausläufer 135 aufweisen, die sich jeweils vom Basisabschnitt 125 erstrecken. Das Fahrzeug 100 kann die Stoßstange 140 aufweisen, die mit dem ersten Träger 110 und dem Oberseitenausläufer 130 verbunden ist. Das Fahrzeug 100 kann den Hilfsrahmen 145 beinhalten, der mit dem Unterseitenausläufer 135 verbunden ist.
Der erste Träger 110 kann eine längliche Form aufweisen, z. B. eine Schiene, mit einer Längsachse A2 parallel zur Längsachse A1 des Fahrzeugs 100. Der erste Träger 110 kann das erste Ende 215 benachbart, z. B. innerhalb von 30 cm zur Fahrgastzelle 150, und das distale Ende 115 in einem Abstand von der Fahrgastzelle 150 aufweisen. Das erste Ende 215 des ersten Trägers 110 kann durch Schweißen oder eine beliebige andere geeignete mechanische Verbindung mit der Spritzwand 180 verbunden sein. Der erste Träger 110 und/oder der obere Träger 120 kann Aufprallenergie absorbieren und sich aufgrund eines Aufpralls verformen, wie nachstehend erörtert.
Der Basisabschnitt 125 des oberen Trägers 120 kann mechanisch mit der Spritzwand 180 auf der Innenbordseite 170 des Stoßdämpfers 165 verbunden sein. Der Basisabschnitt 125 und die Spritzwand 180 können durch Schweißen oder eine beliebige andere geeignete mechanische Verbindung verbunden sein. Der Ober- und der Unterseitenausläufer 130, 135 des oberen Trägers 120 weisen jeweils ein erstes Ende 132, 136 und ein distales Ende 134, 138 auf. Die ersten Enden 132, 136 des Oberseitenausläufers 130 und des Unterseitenausläufers 135 können mit dem Basisabschnitt 125 verbunden sein. Die distalen Enden 134, 138 des Oberseitenausläufers 130 und des Unterseitenausläufers 135 erstrecken sich weg vom Basisabschnitt 125. Die Ausläufer 130, 135 des oberen Trägers 120 können eine gekrümmte Form aufweisen. Die Ausläufer 130, 135 des oberen Trägers 120 können aus Metallträgern gebildet sein.
Die Stoßstange 140 kann eine Struktur sein, die an einem Front- und/oder Heckende eines Fahrzeugs 100 angebracht oder damit integriert sein kann, um z. B. bei einem Zusammenstoß einen Aufprall zu absorbieren. Die Stoßstange 140 kann parallel zu einem Erdboden und senkrecht zu einer Fahrzeuglängsachse A1 angebracht sein. Die Stoßstange 140 kann ein Träger 142 mit einem ersten und einem zweiten Ende 144 sein. Die Stoßstange 140 kann aufgrund eines Aufpralls verformt werden. Die Stoßstange 140 kann aus Metall, Verbundmaterial oder einem beliebigen anderen geeigneten Material gebildet sein.
In einem Beispiel können die distalen Enden 115 des ersten Trägers 110, des Oberseitenausläufers 130 und des Unterseitenausläufers 135 von der Scharniersäule 190 beabstandet sein. Die Stoßstange 140 kann mit den distalen Enden 115, 134 des ersten Trägers 110 und des Oberseitenausläufers 130 verbunden sein. Ein distales Ende 202 des Hilfsrahmenträgers 200 kann mit dem distalen Ende 138 des Unterseitenausläufers 135 verbunden sein.
Das erste Ende 215 des ersten Trägers 110 und der Basisabschnitt 125 des oberen Trägers 120 können sich von der Scharniersäule 190 erstrecken. In einem Beispiel kann sich das erste Ende 215 des ersten Trägers 110 von der Innenbordseite 170 des Stoßdämpfers 165 erstrecken. Das Fahrzeug 100 kann zwei erste Träger 110 beinhalten; einen rechten ersten Träger 110, der mit der Innenbordseite 170 eines rechten Stoßdämpfers 165 verbunden ist, und einen linken ersten Träger 110, der mit einer Innenbordseite 170 eines linken Stoßdämpfers 165 verbunden ist, wie in den 1-3 gezeigt. Zusätzlich oder alternativ kann das erste Ende 215 des ersten Trägers 110 mit einer Innenbordseite 170 des Stoßdämpfers 165 verbunden sein.
Knautschdose(n) 220, 221, 222 können in ein Fahrzeug 100 z. B. als Teil der Karosserie 105 einbezogen sein, um Aufprallenergie zu absorbieren. Eine Knautschdose 220, 221, 222 kann eine hohle Dose (oder ein hohler Kasten) aus Metallblech oder einem beliebigen anderen geeigneten Material sein. Die Knautschdosen 220, 221, 222 können eine zylindrische, massive rechteckige oder beliebige andere geeignete Form aufweisen. In einem Beispiel können sich bei einem Frontalaufprall die Knautschdosen 220, 221, 222 entlang einer Achse im Wesentlichen parallel zu einer Fahrzeuglängsachse A1 verformen (zusammengedrückt werden). Die Knautschdosen 220, 221, 222 können zum Verformen Energie absorbieren. Auf diese Weise kann das Knautschen vorteilhaft eine Stärke eines Energieimpulses reduzieren, der anderenfalls auf die Fahrgastzelle 150 ausgeübt würde.
Das Fahrzeug 100 kann eine Platte 225 beinhalten, die mit den distalen Enden 115 des ersten Trägers 110 und des Oberseitenausläufers 130 verbunden, z. B. verschweißt, ist. In einem Beispiel kann das Fahrzeug 100 eine oder mehrere Knautschdosen 220, 221, 222 beinhalten, die mit der Platte 225 verbunden sind. Die Knautschdosen 220, 221, 222 können separate Komponenten sein, die mit der Karosserie 105 verschweißt, verschraubt oder in anderer Weise verbunden sein können. Zusätzlich oder alternativ können die Knautschdosen 220, 221, 222 als ein Teil der Karosserie 105 einbezogen sein, z. B. als Teil der Karosserie 105 hergestellt werden. In einem Beispiel können eine erste und eine zweite Platte 225 mit den distalen Enden 115 des rechten und linken ersten Trägers 110 verbunden sein.
Eine erste Knautschdose 220 kann zwischen der Stoßstange 140 und dem distalen Ende 115 des ersten Trägers 110 angeordnet sein. Die erste Knautschdose 220 kann sowohl an der Platte 225 als auch der Stoßstange 140 fixiert sein. In einem Beispiel kann die erste Knautschdose 220 sowohl an die Platte 225 als auch die Stoßstange 140 geschweißt sein. In einem anderen Beispiel ist die erste Knautschdose 220 an die Platte 225 geschweißt und an die Stoßstange 140 geschraubt. Bei einem Frontalaufprall kann die erste Knautschdose 220 daher wenigstens einen Teil der Aufprallenergie absorbieren, die von der Stoßstange 140 auf den ersten Träger 110 übertragen wird. Mit anderen Worten, ein Teil der Aufprallenergie kann sich auf einem ersten Energieweg P1 von der Stoßstange 140 über die erste Knautschdose 220, die Platte 225 und den ersten Träger 110 zur Spritzwand 180 ausbreiten. Ein Teil der Aufprallenergie, die sich über den ersten Weg P1 ausbreitet, kann von der ersten Knautschdose 220 absorbiert werden.
Zusätzlich oder alternativ kann eine zweite Knautschdose 221 zwischen der Stoßstange 140 und dem distalen Ende des Oberseitenausläufers 130 angeordnet sein. Insbesondere kann die zweite Knautschdose 221 sowohl an der Platte 225 als auch der Stoßstange 140 fixiert sein. Bei einem Frontalaufprall kann die zweite Knautschdose 221 daher wenigstens einen Teil der Aufprallenergie absorbieren, die von der Stoßstange 140 auf den Oberseitenausläufer übertragen wird. Mit anderen Worten, ein Teil der Aufprallenergie kann sich auf einem zweiten Energieweg P2 von der Stoßstange 140 über die zweite Knautschdose 221, die Platte 225 und den Oberseitenausläufer 120 zur Spritzwand 180 ausbreiten. Ein Teil der Aufprallenergie, die sich über den zweiten Weg P2 ausbreitet, kann von der zweiten Knautschdose 221 absorbiert werden. Zusätzlich oder alternativ können weitere Knautschdosen, z. B. eine dritte Knautschdose 222, zwischen der Stoßstangenleiste 142 und der Platte 225 angeordnet sein. Die dritte Knautschdose 222 kann sowohl an der Platte 225 als auch der Stoßstange 140 fixiert sein. In einem Beispiel kann die dritte Knautschdose 222 zwischen der ersten und zweiten Knautschdose 220, 221 angeordnet sein.
Der Träger 200 des Hilfsrahmens 145 kann sich zwischen der Karosserie 105 und dem distalen Ende 138 des Unterseitenausläufers 135 erstrecken. Beispielsweise kann der Oberseitenausläufer 130 nach unten gekrümmt sein (d. h. zum Boden hin gebogen sein), derart, dass das distale Ende des Oberseitenausläufers 130 und das distale Ende des Hilfsrahmens 145 verbunden sein können. Bei einem Frontalaufprall kann sich daher ein Teil der Aufprallenergie auf einem dritten Weg P3 über den Hilfsrahmen 145 zur Spritzwand 180 ausbreiten. Außerdem kann sich ein Teil der Aufprallenergie durch den Oberseitenausläufer 130 zur Spritzwand 180 ausbreiten.
5 ist ein beispielhaftes Kurvendiagramm, das eine beispielhafte Beschleunigung eines Fahrzeuginsassen darstellt, die durch einen Frontalaufprall verursacht wird. Wie oben erörtert, kann ein Frontalaufprall, z. B. durch eine Kollision mit einem anderen Fahrzeug, eine Aufprallenergie erzeugen, die auf den oder die Fahrzeuginsassen in der Fahrgastzelle 150 übertragen wird. Die Aufprallenergie bewirkt eine Beschleunigung des Fahrzeuginsassen.
In der vorliegenden Offenbarung kann ein Frontalaufprall einen Aufprall mit einer Aufprallkraft, die im Wesentlichen in einer Richtung der Längsachse A1 des Fahrzeugs 100 wirkt, und/oder einen Schrägaufprall mit einer Aufprallkraftrichtung beinhalten, die quer zur Längsachse A1 des Fahrzeugs 100 verläuft. „Die Aufprallkraft quer zur Längsachse A1“ bedeutet, dass die Aufprallkraftrichtung die Längsachse A1 des Fahrzeugs 100 kreuzt.
Die 4A-4B zeigen jeweils Fahrzeug 100 vor und nach einem Frontalaufprall. Bei einem Frontalaufprall können sich die Fahrzeugkomponenten wie etwa der Hilfsrahmen 145, die Stoßstange 140, der erste Träger 110, der obere Träger 120 usw. verformen und während der Verformung Energie absorbieren. Aufgrund von Hohlräumen, die zwischen den Komponenten, z. B. zwischen dem Motor 160 und der Spritzwand 180 usw., verfügbar sind, können die Fahrzeugkomponenten einen zusammengedrückten Zustand erreichen. Der zusammengedrückte Zustand bezeichnet in diesem Kontext einen Zustand des Fahrzeugs 100, in dem sich der Motorraum 155 nicht weiter verformen kann, ohne die Fahrgastzelle 150 zu verformen. Beispielsweise können im Motorraum 155 keine Hohlräume verfügbar sein, um die Komponenten des Motorraums 155 weiter zueinander hin zusammenzudrücken, weshalb die Aufprallkraft beginnt, eine Verformung z. B. der Spritzwand 180 zu verursachen.
5 beinhaltet ein beispielhaftes Kurvendiagramm, das ein Maß an Aufprallkraft darstellt, die auf einen Fahrzeuginsassen bei einem Frontalaufprall einwirkt. Ein Zeitpunkt 0 (Null) in 5 stellt einen Zeitpunkt dar, an dem ein Referenzfrontalaufprallimpuls auf das Fahrzeug 100 ausgeübt wird. Ein Referenzaufprallimpuls in diesem Kontext bezeichnet einen Stufenaufprallimpuls, z. B. eine Frontalkollision in einer Aufprallversuchslaborumgebung. Auf Grundlage des Referenzaufprallimpulses können die Leistungen verschiedener Fahrzeuge hinsichtlich der Kraft, die auf einen Fahrzeuginsassen ausgeübt wird, miteinander verglichen werden.
Wie in 5 gezeigt, kann ein Aufprall zunächst einen ersten Kraftpegel, z. B. etwa -25 G, und dann einen erhöhten Kraftpegel oder einen zweiten Kraftpegel, z. B. -30 G, erzeugen. In einem Beispiel wird der erste Kraftpegel auf einen Fahrzeuginsassen ausgeübt, während Komponenten des Motorraums 155 verformt werden, z. B. vor dem Erreichen des oben beschriebenen zusammengedrückten Zustands. Beim ersten Kraftpegel absorbieren also Fahrzeugkomponenten wie etwa die Knautschdosen 220, 221, 222 einen Teil der Aufprallenergie. Nach dem Erreichen des zusammengedrückten Zustands, z. B. einer vollständigen Verformung der Knautschdosen 220, 221, 222 usw. im Motorraum 155, kann ein höheres Maß an Kraft, z. B. der zweite Kraftpegel, auf den Fahrzeuginsassen ausgeübt werden. Mit anderen Worten, nach dem Erreichen des zusammengedrückten Zustands kann bei fehlender Absorption der Aufprallenergie durch Fahrzeugkomponenten im Motorraum 155 mehr Kraft auf die Fahrgastzelle 150 ausgeübt werden. Daher kann mehr Aufprallkraft auf den Fahrzeuginsassen ausgeübt werden. Eine Reduzierung der auf einen Fahrzeuginsassen ausgeübten Kraft kann vorteilhaft sein, da dies die Wahrscheinlichkeit einer Verletzung des Insassen senken kann. Wie unten unter Bezugnahme auf die 7A-7B und 8A-8B erörtert, können der erste, zweite und dritte Energieweg P1, P2, P3 vorteilhaft sein, um die auf einen Fahrzeuginsassen ausgeübte Aufprallkraft zu reduzieren.
6 beinhaltet beispielhafte Kurvendiagramme G1, G2, G3, die mehrere Verformungsgrenzwerte für verschiedene Positionen des Fahrzeug 100 darstellen, z. B. relativ zu einer Fahrzeugsitzposition. Die X-Achse der Kurvendiagramme G1, G2, G3 gibt verschiedene Positionen (Komponenten) des Fahrzeug 100 an, z. B. Fußstütze, Bremspedal, Lenkung usw. Die Y-Achse zeigt eine Größe eines maximalen Bewegungsgrenzwerts (in Millimetern), die für die jeweilige Fahrzeugkomponente gilt, z. B. auf Grundlage des Ausübens des Referenzaufprallimpulses auf das Fahrzeug 100. Somit kann jedes Kurvendiagramm G1, G2, G3 eine maximale Bewegung (Verformung) definieren, die für eine jeweilige Komponente des Fahrzeugs 100 bei Ausübung des Referenzaufprallimpulses gilt.
Jedes Kurvendiagramm G1, G2, G3 stellt einen Bewegungs- (Verformungs-) Grenzwert für die jeweiligen an der X-Achse gezeigten Fahrzeugkomponenten dar. Ein Fahrzeug 100 kann einem der Kurvendiagramme G1, G2, G3 entsprechen (oder dazu konstruiert sein, ihm zu entsprechen). Mit anderen Worten, ein Fahrzeug 100 kann in einer Weise konstruiert sein, dass eine Verformung (Bewegung), die auf die einzelnen Fahrzeugkomponenten in Reaktion auf den Referenzaufprallimpuls ausgeübt wird, unter dem Grenzwert eines jeweiligen Kurvendiagramms liegt. Somit kann der Referenzaufprallimpuls, der auf ein erstes Fahrzeug 100 ausgeübt wird, das einem Kurvendiagramm wie etwa dem Kurvendiagramm G1 mit niedrigeren Grenzwerten als ein zweites Fahrzeug 100 entspricht, das einem anderen Kurvendiagramm wie etwa dem Kurvendiagramm G2 entspricht, weniger Verformung (d. h. Bewegung von Fahrzeugkomponenten) verursachen. Daher können die Fahrzeugkarosserie 105, die Stoßstange 140, der Hilfsrahmen 145 usw. so konstruiert und hergestellt sein, dass sie dem Kurvendiagramm, wie etwa dem Kurvendiagramm G1, entsprechen, d. h., um eine maximale Verformung zu reduzieren, die auf die jeweiligen Fahrzeugkomponenten wie in 5 gezeigt ausgeübt wird. Im Folgenden werden verschiedene beispielhafte Möglichkeiten zum Reduzieren einer auf die Fahrgastzelle 150 ausgeübten Verformung beschrieben.
7A ist eine Seitenansicht der Fahrzeugkarosserie 105, des Motors 160 und des Hilfsrahmens 145 vor einem Frontalaufprall, z. B. vor dem Ausüben des Referenzaufprallimpulses. 6B ist eine Seitenansicht der Fahrzeugkarosserie 105, des Motors 160 und des Hilfsrahmens 145 nach dem Ausüben des Referenzaufprallimpulses. In einem Beispiel kann der Träger 200 des Hilfsrahmens 145 einen Biegepunkt 230 zwischen der Karosserie 105 (z. B. der Spritzwand 180) und dem distalen Ende 138 des Unterseitenausläufers 135 beinhalten, der dazu ausgelegt ist, sich aufgrund eines Frontalaufpralls nach unten (d. h. zu einem Erdboden hin) zu biegen. Beispielsweise kann der Träger 200 des Hilfsrahmens 145 derart hergestellt sein, dass er am Biegepunkt 230 schwächer ist als der Rest des Trägers 200. Zusätzlich oder alternativ kann der Oberseitenausläufer 130 einen Biegepunkt 240 aufweisen, der dazu ausgelegt ist, sich aufgrund des Frontalaufpralls nach oben zu biegen. Der Oberseitenausläufer 130 kann derart hergestellt sein, dass er am Biegepunkt 240 schwächer ist als der Rest des Oberseitenausläufers 130.
Unter Bezugnahme auf die 7A-7B können die Biegepunkte 235, 240 im Hilfsrahmenträger 200 und/oder im Oberseitenausläufer 130 zu einer erhöhten Absorption von Aufprallenergie führen. Wie oben erörtert, übertragen der erste, zweite und dritte Energieweg P1, P2, P3 den jeweiligen Teil der Aufprallenergie auf die Spritzwand 180 und absorbieren dabei jeweils einen Teil der übertragenen Energie. Somit können die Biegepunkte 235, 240 im Hilfsrahmenträger 200 und/oder im Oberseitenausläufer 130 ein Maß an Aufprallkraft reduzieren, das auf verschiedene Fahrzeugkomponenten ausgeübt wird. Dies kann zu einer Reduzierung der auf einen Fahrzeuginsassen ausgeübten Aufprallkraft führen.
Wie oben unter Bezugnahme auf die 4A-4B und 5 erörtert, kann sich nach dem Erreichen des zusammengedrückten Zustands eine Absorption von Aufprallkraft über Fahrzeugkomponenten im Motorraum 155 reduzieren und mehr Aufprallkraft auf einen Fahrzeuginsassen ausgeübt werden. Wie nachfolgend in einem Beispiel erörtert, kann eine Verzögerung beim Erreichen des zusammengedrückten Zustands (in Bezug auf die X-Achse aus 5) den zweiten Kraftpegel reduzieren. Mit anderen Worten, wenn die Aufprallenergie von den Fahrzeugkomponenten im Motorraum 155 über längere Zeit hinweg absorbiert werden kann, kann mehr Aufprallenergie absorbiert werden, weshalb sich eine Größe des zweiten Kraftpegels reduzieren kann.
In einem in den 6A-6B gezeigten Beispiel können die Spritzwand 180, der erste Träger 110, der obere Träger 120 und der Hilfsrahmen 145 ein Raumgitter mit einem geometrischen Mittelpunkt 245 definieren, der im Wesentlichen an der Längsachse A1 des Fahrzeugs 100 angeordnet ist, wobei der geometrische Mittelpunkt 245 bei einem Aufprall auf die Stoßstange 140 in eine geknautschte Position im Wesentlichen am Boden 250 der Karosserie 105 bewegbar ist. In einem Beispiel kann das Bewegen des geometrischen Mittelpunkts 245 in die geknautschte Position unter der Längsachse A1 des Fahrzeugs 100 einen Verformungsbeginn der Fahrgastzelle 150 verzögern, d. h., es kann das Erreichen des zusammengedrückten Zustands verzögern. Mit anderen Worten, eine Strecke d₁ vom geometrischen Mittelpunkt 245 zu einer Mitte der Spritzwand 180 (Schnittpunkt der Längsachse A1 und der Spritzwand 180) kann kürzer als eine Verlagerungsstrecke d₂ des geometrischen Mittelpunkts 245 sein, der sich in die geknautschte Position im zusammengedrückten Zustand bewegt. Somit kann eine Zeit der Verformung bis zum Erreichen des zusammengedrückten Zustands länger sein. Daher kann der zweite Kraftpegel (in Bezug auf 5) reduziert werden.
In einem in den 8A-8B gezeigten Beispiel kann ein Schrägaufprall auf die Fahrzeugkarosserie 105 ausgeübt werden. Ein Schrägaufprall im Kontext der vorliegenden Offenbarung beinhaltet einen Aufprall, der in einer Richtung quer zur Fahrzeuglängsachse A1 ausgeübt wird. Ein Schrägaufprall kann von einem Objekt 260 verursacht werden. Im Gegensatz zu einem Frontalaufprall kann während eines Schrägaufpralls die Schrägaufprallenergie hauptsächlich auf einen Abschnitt des Motorraums 155, z. B. eine linke Seite desselben, die in dem Beispiel aus den 8A-8B gezeigt ist, ausgeübt werden. Beispielsweise kann die Schrägaufprallenergie den linken Hilfsrahmenträger 200, den linken ersten Träger 110 und/oder den linken oberen Träger 120 im Wesentlichen verformen.
Der Hilfsrahmen 145 kann einen zweiten Träger 255 beinhalten, der die distalen Enden 202 der Hilfsrahmenträger 200 mechanisch verbindet. Während eines Schrägaufpralls kann der zweite Träger 255 daher einen Teil der Aufprallenergie auf den rechten Hilfsrahmenträger 200 übertragen. Mit anderen Worten, ein Teil der Schrägaufprallenergie kann sich auf einem vierten Energieweg P4 über den zweiten Träger 255 zum rechten Hilfsrahmenträger 200 ausbreiten. Somit kann in vorteilhafter Weise eine Verformung einer linken Seite des Motorraums 155 im Vergleich dazu, dass dem Hilfsrahmen 145 der zweite Träger 255 fehlt, reduziert werden.
Die Offenbarung wurde in veranschaulichender Weise beschrieben, und es versteht sich, dass die verwendete Terminologie als beschreibend und nicht als einschränkend zu verstehen ist. Viele Modifikationen und Abwandlungen der vorliegenden Offenbarung sind angesichts der vorstehenden Lehren möglich, und die Offenbarung kann in anderer als der spezifisch beschriebenen Weise ausgeübt werden.

Claims

Fahrzeug, umfassend: eine Karosserie, die einen ersten Träger und einen oberen Träger aufweist, der von dem ersten Träger beabstandet ist; wobei der obere Träger einen Basisabschnitt und einen Oberseitenausläufer und einen Unterseitenausläufer aufweist, die sich jeweils vom Basisabschnitt erstrecken; eine Stoßstange, die mit dem ersten Träger und dem Oberseitenausläufer verbunden ist; und einen Hilfsrahmen, der mit dem Unterseitenausläufer verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Karosserie eine Scharniersäule beinhaltet und der erste Träger und der Basisabschnitt des oberen Trägers sich von der Scharniersäule erstrecken.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei der erste Träger, der Oberseitenausläufer und der Unterseitenausläufer jeweils ein distales Ende aufweisen, die von der Scharniersäule beabstandet sind, und wobei die Stoßstange mit den distalen Enden des ersten Trägers und des Oberseitenausläufers verbunden ist, und wobei der Hilfsrahmen mit dem distalen Ende des Unterseitenausläufers verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Hilfsrahmen sich in einer Vorne-hinten-Richtung des Fahrzeugs von der Karosserie zum Unterseitenausläufer erstreckt und wobei der Hilfsrahmen einen Biegepunkt zwischen der Karosserie und dem Unterseitenausläufer beinhaltet, der dazu ausgelegt ist, sich in Reaktion auf einen Fahrzeugfrontalaufprall nach unten zu biegen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Oberseitenausläufer einen Biegepunkt aufweist, der dazu ausgelegt ist, sich in Reaktion auf einen Frontalaufprall nach oben zu biegen.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend eine Knautschdose, die zwischen der Stoßstange und einem distalen Ende des ersten Trägers angeordnet ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend eine Knautschdose, die zwischen der Stoßstange und einem distalen Ende des Oberseitenausläufers angeordnet ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend eine erste Knautschdose zwischen dem ersten Träger und der Stoßstange und eine zweite Knautschdose zwischen dem Oberseitenausläufer und der Stoßstange.
Fahrzeug nach Anspruch 8, ferner umfassend eine Platte, die mit dem ersten Träger und dem Oberseitenausläufer verbunden ist, wobei die erste Knautschdose und die zweite Knautschdose mit der Platte verbunden sind.
Fahrzeugkarosserie, umfassend: eine Spritzwand; eine Scharniersäule; einen Stoßdämpfer mit einer Außenbordseite und einer Innenbordseite; einen ersten Träger, der sich in einer Fahrzeugvorwärtsrichtung von der Spritzwand auf der Innenbordseite des Stoßdämpfers erstreckt; und einen oberen Träger auf der Außenbordseite des Stoßdämpfers, wobei der obere Träger einen Basisabschnitt und einen Oberseitenausläufer und einen Unterseitenausläufer aufweist, die sich jeweils in Fahrzeugvorwärtsrichtung vom Basisabschnitt erstrecken.
Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 10, wobei sich der Basisabschnitt des oberen Trägers von der Scharniersäule erstreckt.
Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 10, wobei der Oberseitenausläufer einen Biegepunkt aufweist, der dazu ausgelegt ist, sich in Reaktion auf einen Frontalaufprall nach oben zu biegen.
Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 10, ferner umfassend: eine Platte, die mit dem ersten Träger und dem Oberseitenausläufer verbunden ist; und eine erste Knautschdose und eine zweite Knautschdose, die mit der Platte verbunden sind.
Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der Oberseitenausläufer ein von der Spritzwand beabstandetes Ende aufweist und das Ende des Oberseitenausläufers und ein distales Ende des ersten Trägers in einem im Wesentlichen gleichen Abstand von der Spritzwand beabstandet sind.
Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 10 bis 13, ferner umfassend eine Knautschdose, die an einem distalen Ende des ersten Trägers angeordnet ist.