DE102018117610A1

DE102018117610A1 - Verstärkungsstruktur an einer Vorderseite einer Fahrzeugkabine

Info

Publication number: DE102018117610A1
Application number: DE102018117610.4A
Authority: DE
Inventors: Kouta KAJIKAWA
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2018-07-20
Publication date: 2019-01-31
Anticipated expiration: 2038-07-21
Also published as: JP2019026044A; JP6777038B2; US10464614B2; US20190031246A1; DE102018117610B4

Abstract

Eine Bodenstrebe 14 weist ein oberes Ende auf, das mit einem Hinterende einer Windlaufstrebe 12 verbunden, ist so angeordnet, dass sie vom oberen Ende zum unteren Ende in Richtung einer Rückseite einer Fahrzeugs geneigt ist, und ihr unteres Ende ist mit einer Seitenwand 26A eines Bodentunnels 26 verbunden. Das Hinterende der Windlaufstrebe 12 und das obere Ende der Bodenstrebe 14 enthalten Überlappungsabschnitte 60A, 60B, die einander in einer Längsrichtung des Fahrzeugs überlappen. Ein erster Schraubverbindungsabschnitt 62A, 62B und ein zweiter Schraubverbindungsabschnitt 64A, 64B, die in einer Breitenrichtung des Fahrzeugs verschraubt sind, sind an jedem der Überlappungsabschnitte 60A, 60B der Windlaufstrebe 12 und der Bodenstrebe 14 ausgebildet. Ein zerbrechlicher Abschnitt 86, der zwischen dem ersten Schraubverbindungsabschnitt 62A, 62B und dem zweiten Schraubverbindungsabschnitt 64A, 64B kreuzt, ist an einem der Überlappungsabschnitte 60A, 60B der Windlaufstrebe 12 und der Bodenstrebe 14 ausgebildet. Mit dieser Struktur kann die Stützung des oberen Endes der Bodenstrebe während einer Frontkollision aufrecht erhalten werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Verstärkungsstruktur, die ein Lenkrad oder dergleichen an einer Vorderseite einer Fahrzeugkabine stützt.
HINTERGRUND
Als eine Verstärkungsstruktur an einer Vorderseite einer Fahrzeugkabine, die ein Lenkrad, ein Audio-System oder dergleichen in einem Automobil stützt, werden ein Instrumententräger-Verstärkungsrohr (im Weiteren auch als ein „Instrumententräger-VS-Rohr“ bezeichnet), eine Bodenstrebe und eine Windlaufstrebe verwendet.
Zum Beispiel ist, wie in 18 beispielhaft veranschaulicht, ein Instrumententräger-VS-Rohr 100 ein kreisrundes, röhrenförmiges Rohrelement, das sich in einer Breitenrichtung eines Fahrzeugs erstreckt und jeweilige Enden hat, die an Frontsäulen (A-Säulen) (nicht gezeigt) befestigt sind. Eine Lenksäule 106 wird an dem Instrumententräger-VS-Rohr 100 über ein Lenkstütze 102 und eine Lenkschelle 104 gestützt.
Eine Windlaufstrebe 108 ist in einer Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet und stützt das Instrumententräger-VS-Rohr 100 überwiegend in der Längsrichtung des Fahrzeugs. Ein Vorderende der Windlaufstrebe 108 ist mit einem Windlaufpaneel 110 der Fahrzeugkarosserie verbunden. Außerdem ist die Windlaufstrebe 108 so angeordnet, dass sie sich vom Vorderende zum Hinterende in Richtung eines Fahrzeugbodens neigt und das Hinterende mit dem Instrumententräger-VS-Rohr 100 über eine Halterung 112 verbunden ist.
Eine Bodenstrebe 114 ist in einer vertikalen Richtung des Fahrzeugs angeordnet und stützt das Instrumententräger-VS-Rohr 100 überwiegend in der vertikalen Richtung des Fahrzeugs. Ein Knie-Airbag 118 ist zwischen einem oberen Ende und einem unteren Ende der Bodenstrebe 114 angebracht, um die Knie von Fahrzeuginsassen (Fahrer) bei einem Fahrzeugaufprall zu schützen.
Das obere Ende der Bodenstrebe 114 ist mit dem Instrumententräger-VS-Rohr 100 über die Halterung 112 verbunden. Die Bodenstrebe 114 ist so angeordnet, dass sie vom oberen Ende zum unteren Ende in Richtung eines Hecks des Fahrzeugs geneigt ist. Das untere Ende ist mit einer Seitenwand 116A eines Bodentunnels 116 verbunden.
Genauer gesagt, ist ein Schraubverbindungsabschnitt 121A, der mit der Seitenwand 116A des Bodentunnels 116 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs zu verschrauben ist, am unteren Ende der Bodenstrebe 114 angeordnet. Mit der Schraubverbindung in der Breitenrichtung wird es möglich, eine vertikale Bewegung der Bodenstrebe 114 aufgrund einer Scherbelastung zu unterdrücken, die auf einen Schraubenschaftabschnitt wirkt, wenn eine Last in einer Längsrichtung (der vertikalen Richtung) auf die Bodenstrebe 114 wirkt.
Das obere Ende der Bodenstrebe 114 und die Halterung 112 sind in ähnlicher Weise in der Breitenrichtung des Fahrzeugs miteinander verschraubt. Genauer gesagt, sind Schraubverbindungsabschnitte 121B und 121C, die in der Breitenrichtung des Fahrzeugs zu verschrauben sind, an der Bodenstrebe 114 angeordnet. Durch Verwenden einer Zweipunktstütze unter Verwendung der zwei Schraubverbindungsabschnitte 121B und 121C wird es möglich, eine Drehung der Bodenstrebe 114 zu verhindern.
Das heißt, wenn sich die Windlaufstrebe 108 relativ in der Längsrichtung des Fahrzeugs mit Bezug auf den Bodentunnel 116 bewegt, so wird eine Rotationslast, deren Drehpunkt sich an dem Schraubverbindungsabschnitt 121A befindet, an die Bodenstrebe 114 angelegt. Falls sich die Bodenstrebe 114 mit dem Schraubverbindungsabschnitt 121A als einem Drehpunkt dreht, so würde sich ein Anordnungswinkel (relativer Winkel) zwischen der Bodenstrebe 114 und der Halterung 112 ändern. Da jedoch die Bodenstrebe 114 und die Halterung 112 durch die zwei Schraubverbindungsabschnitte 121B und 121C verbunden sind, wird eine solche Drehung unterbunden.
Hier wird zum Beispiel in JP 2007-331614 A eine Ausgestsaltung für die Schraubverbindung, wie oben beschrieben, verwendet, bei der ein U-förmiges Loch mit einem teilweisen Ausschnitt für das Schraubloch verwendet wird, durch das ein Stehbolzen geführt wird, wenn Skelettelemente unter Verwendung des Stehbolzens und des Schraublochs miteinander verbunden werden.
In der Struktur des Standes der Technik bleibt während einer Kollision der Vorderseite des Fahrzeugs (im Weiteren auch als eine „Frontkollision“ bezeichnet) Raum für eine Verbesserung der Abstützung der Bodenstrebe. Wie in 19 beispielhaft veranschaulicht, wird im Moment der Frontkollision eine Motoreinheit 120 durch ein behinderndes Objekt (eine Barriere) rückwärts in Richtung des Hecks des Fahrzeugs bewegt. Bei diesem Prozess werden die Vorrichtungen, Paneele oder dergleichen hinter der Motoreinheit 120 ebenfalls nach hinten bewegt. Genauer gesagt, wird ein Abgasrohr 122, das sich hinter der Motoreinheit 120 befindet, nach hinten bewegt, während es verformt wird. Des Weiteren wird eine Spritzwand 124 hinter dem Abgasrohr 122 durch das Abgasrohr 122 verschoben und wird nach hinten bewegt. Bei diesem Prozess werden das Windlaufpaneel 110, das mit dem oberen Ende der Spritzwand 124 verbunden ist, und die Windlaufstrebe 108, die mit dem Windlaufpaneel 110 verbunden ist, ebenfalls nach hinten bewegt. Durch die Rückwärtsbewegung der Windlaufstrebe 108 wird das obere Ende der Bodenstrebe 114, das mit dem Hinterende der Windlaufstrebe 108 verbunden ist, ebenfalls nach hinten bewegt.
Durch die Verformung und Rückwärtsbewegung des Abgasrohres 122 wird der Bodentunnel 116, in dem das Abgasrohr 122 untergebracht ist, ebenfalls von der Vorderseite her verformt. Da die Bodenstrebe 114, deren unteres Ende mit dem Bodentunnel 116 verbunden ist, eine Struktur hat, bei der sich die Bodenstrebe 114 in einer solchen Weise erstreckt, dass sie in Richtung des Hecks des Fahrzeugs vom oberen Ende zum unteren Ende geneigt ist, ist das untere Ende der Bodenstrebe 114 ein wenig hinter dem Vorderende des Bodentunnels angeordnet. Daher ist im Moment der Frontkollision eine bestimmte Zeit erforderlich, bis die Verformung den Schraubverbindungsabschnitt 121A am unteren Ende der Bodenstrebe 114 erreicht und eine sich nach hinten bewegende Last kann an das obere Ende der Bodenstrebe 114 angelegt werden, bevor eine solche Verformung stattfindet. In diesem Fall wird eine Rotationslast F1, die in einer Seitenansicht im Uhrzeigersinn verläuft, an die Bodenstrebe 114 angelegt, wobei der Schraubverbindungsabschnitt 121A am unteren Ende als der Drehpunkt und das obere Ende als ein Punkt der Krafteinwirkung dient.
Wenn die Schraublöcher der Schraubverbindungsabschnitte 121B und 121C der Bodenstrebe 114 die U-Form haben, wie in JP 2007-331614 A , so besteht die Möglichkeit, dass sich die Bodenstrebe 114 durch die Rotationslast F1 aus der Halterung 112 heraus bewegt und nicht länger das obere Ende der Bodenstrebe 114 stützen kann.
Wenn andererseits eine geschlossene kreisrunde Form für die Schraublöcher der Schraubverbindungsabschnitte 121B und 121C der Bodenstrebe 114 verwendet wird, so wird die Drehung der Bodenstrebe 114 durch die Zweipunktstützung verhindert, wie oben beschrieben, und die Bodenstrebe 114 wird ausgelenkt, wie beispielhaft in 19 veranschaulicht. Durch die Auslenkung wird eine Scherkraft an die Schraubenschaftabschnitte der Schraubverbindungsabschnitte 121B und 121C angelegt. Wenn der Stoß der Frontkollision stark ist und ein Auslenkungsbetrag der Bodenstrebe 114 groß ist, so kann die auf den Schraubenschaftabschnitt wirkende Scherkraft zu groß werden. Die Schraube kann brechen oder sich ablösen, und sie kann möglicherweise nicht mehr das obere Ende der Bodenstrebe 114 stützen.
In jedem der oben beschriebenen Fälle wird, wenn die Stützung des oberen Endes der Bodenstrebe 114 fortfällt, auch die Stützung des Knie-Airbags 118, der an der Bodenstrebe 114 angebracht ist, ebenfalls instabil. Auf diese Weise bleibt bei der Struktur des Standes der Technik - vom Standpunkt der Stützung der Bodenstrebe 114 und folglich der Stützung des an der Bodenstrebe 114 befestigten Knie-Airbags 118 aus gesehen - Raum für Verbesserung.
Ein Vorteil der vorliegenden Offenbarung liegt in der Bereitstellung einer Verstärkungsstruktur an der Vorderseite der Fahrzeugkabine, welche die Stützung des oberen Endes der Bodenstrebe 114 im Moment der Frontkollision aufrecht erhalten kann.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Verstärkungsstruktur an einer Vorderseite einer Fahrzeugkabine bereitgestellt. Die Verstärkungsstruktur umfasst ein Instrumententräger-Verstärkungsrohr, eine Windlaufstrebe und eine Bodenstrebe. Das Instrumententräger-Verstärkungsrohr erstreckt sich in einer Breitenrichtung eines Fahrzeugs und stützt eine Lenksäule. Die Windlaufstrebe erstreckt sich in einer Längsrichtung des Fahrzeugs, weist ein Vorderende auf, das mit einem Windlaufpaneel verbunden ist, das weiter vorn im Fahrzeug angeordnet ist als das Instrumententräger-Verstärkungsrohr, und umfasst einen Verbindungsabschnitt, der mit dem Instrumententräger-Verstärkungsrohr zu verbinden ist, zwischen dem Vorderende und einem Hinterende. Die Bodenstrebe weist ein oberes Ende auf, das mit dem Hinterende der Windlaufstrebe verbunden ist, ist so angeordnet, dass sie vom oberen Ende zum unteren Ende in Richtung eines Hecks des Fahrzeugs geneigt ist, und weist das untere Ende mit einer Seitenwand eines Bodentunnels verbunden auf. Das Hinterende der Windlaufstrebe und das obere Ende der Bodenstrebe umfassen Überlappungsabschnitte, die einander in der Längsrichtung des Fahrzeugs überlappen. Ein erster Schraubverbindungsabschnitt und ein zweiter Schraubverbindungsabschnitt, die in der Breitenrichtung des Fahrzeugs miteinander verschraubt sind, sind an jedem der Überlappungsabschnitte der Windlaufstrebe und der Bodenstrebe ausgebildet. Ein zerbrechlicher Abschnitt, der zwischen dem ersten Schraubverbindungsabschnitt und dem zweiten Schraubverbindungsabschnitt kreuzt, ist an einem der Überlappungsabschnitte der Windlaufstrebe und der Bodenstrebe ausgebildet.
Gemäß der oben beschriebenen Struktur wird, wenn im Moment der Frontkollision eine Rotationslast an die Bodenstrebe angelegt wird, der zerbrechliche Abschnitt, zwischen dem ersten Schraubverbindungsabschnitt und dem zweiten Schraubverbindungsabschnitt, die eine Drehung verhindern, noch vor den anderen Teilen der Bodenstrebe zerbrochen. In diesem Prozess erhält der erste Schraubverbindungsabschnitt oder der zweite Schraubverbindungsabschnitt die Verbindungsbeziehung zwischen der Bodenstrebe und der Windlaufstrebe - das heißt die Stützung des oberen Endes der Bodenstrebe - aufrecht. Des Weiteren ändert sich mit dem Zerbrechen des zerbrechlichen Abschnitts die Stützung des oberen Endes der Bodenstrebe die Zweipunktstützung zu einer Einpunktstützung. Aufgrund dessen wird es möglich, dass sich die Bodenstrebe in Reaktion auf die Rotationslast dreht. Infolge dessen wird die Auslenkung der Bodenstrebe aufgehoben, und ein Zerbrechen an einer anderen Position als dem zerbrechlichen Abschnitt kann vermieden werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann eine Richtung des Kreuzens des zerbrechlichen Abschnitts nicht-parallel zu einer vertikalen Richtung des Fahrzeugs sein.
Gemäß der oben beschriebenen Struktur kann dank der Verwendung einer Struktur, bei welcher der zerbrechliche Abschnitt während vertikaler Vibrationen des Fahrzeugs im Allgemeinen nicht die Scherkraft empfängt, ein Zerbrechen des zerbrechlichen Abschnitts während der normalen Fahrt des Fahrzeugs unterdrückt werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Verstärkungsstruktur an einer Vorderseite einer Fahrzeugkabine bereitgestellt, die ein Instrumententräger-Verstärkungsrohr, eine Windlaufstrebe und eine Bodenstrebe umfasst. Das Instrumententräger-Verstärkungsrohr erstreckt sich in einer Breitenrichtung eines Fahrzeugs und stützt eine Lenksäule. Die Windlaufstrebe erstreckt sich in einer Längsrichtung des Fahrzeugs, weist ein Vorderende auf, das mit einem Windlaufpaneel verbunden ist, das weiter vorn im Fahrzeug angeordnet ist als das Instrumententräger-Verstärkungsrohr, und umfasst einen Verbindungsabschnitt, der mit dem Instrumententräger-Verstärkungsrohr zu verbinden ist, zwischen dem Vorderende und einem Hinterende. Die Bodenstrebe weist ein oberes Ende auf, das mit dem Hinterende der Windlaufstrebe verbunden ist, ist so angeordnet, dass sie vom oberen Ende zum unteren Ende in Richtung eines Hecks des Fahrzeugs geneigt ist, und weist das untere Ende mit einer Seitenwand eines Bodentunnels verbunden auf. Das Hinterende der Windlaufstrebe und das obere Ende der Bodenstrebe umfassen Überlappungsabschnitte, die einander in der Längsrichtung des Fahrzeugs überlappen. Ein erstes Schraubloch und ein zweites Schraubloch, die in der Breitenrichtung des Fahrzeugs gebohrt sind, sind an einem der Überlappungsabschnitte der Windlaufstrebe und der Bodenstrebe ausgebildet, und ein erster Schraubenschaftabschnitt und ein zweiter Schraubenschaftabschnitt, die sich in der Breitenrichtung des Fahrzeugs erstrecken, sind an dem anderen der Überlappungsabschnitte ausgebildet. Eines des ersten Schraublochs und des zweiten Schraublochs ist ein geschlossenes kreisrundes Loch, und das andere des ersten Schraublochs und des zweiten Schraublochs ist ein U-förmiges Loch mit einem teilweisen Ausschnitt.
Gemäß der oben beschriebenen Struktur, wenn die Rotationslast im Moment der Frontkollision an die Bodenstrebe angelegt wird, bewegt sich einer der Schraubenschaftabschnitte aus dem U-förmigen Loch heraus, und es wird möglich, dass sich die Bodenstrebe mit dem kreisrunden Loch als einem Drehpunkt dreht. Des Weiteren wird selbst nach der Drehung die Stützung durch das kreisrunde Loch und den Schraubenschaftabschnitt aufrecht erhalten, und folglich wird die Stützung des oberen Endes der Bodenstrebe aufrecht erhalten.
VORTEILHAFTE AUSWIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die Stützung des oberen Endes der Bodenstrebe im Moment der Frontkollision aufrecht erhalten werden.
Figurenliste
Eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden unter Bezug auf die folgenden Figuren beschrieben, in denen Folgendes zu sehen ist:

1 ist ein perspektivisches Schaubild, das beispielhaft eine Verstärkungsstruktur an einer Vorderseite einer Fahrzeugkabine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
2 ist ein perspektivisches Schaubild, das beispielhaft ein Instrumententräger-Verstärkungsrohr, eine Windlaufstrebe und eine Bodenstrebe zeigt;
3 ist ein vergrößertes perspektivisches Schaubild eines Umfangs eines Verbindungsabschnitts einer Windlaufstrebe;
4 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Umfangs eines Verbindungsabschnitts einer Windlaufstrebe;
5 ist ein Schaubild zum Erläutern eines Verbindens durch elektromagnetisches Formen;
6 ist ein perspektivisches Schaubild, das beispielhaft eine Struktur einer Rückseite und einer Vorderseite einer Bodenstrebe zeigt;
7 ist ein Schaubild zum Erläutern des Einwirkens einer Last auf einen zerbrechlichen Abschnitt, wenn eine Kreuzungsrichtung des zerbrechlichen Abschnitts eine vertikale Richtung eines Fahrzeugs ist;
8 ist eine Seitenansicht, die beispielhaft eine Verstärkungsstruktur an einer Vorderseite einer Fahrzeugkabine und ihre periphere Struktur vor einer Frontkollision zeigt;
9 ist eine Seitenansicht, die beispielhaft die Verstärkungsstruktur auf der Vorderseite der Fahrzeugkabine und ihre periphere Struktur im Moment der Frontkollision zeigt;
10 ist eine Seitenansicht, die eine beispielhafte Ausgestaltung zeigt, bei der ein zerbrechlicher Abschnitt an einer Windlaufstrebe ausgebildet ist;
11 ist ein perspektivisches Schaubild, das beispielhaft eine alternative Ausgestaltung eines zerbrechlichen Abschnitts zeigt;
12 ist ein perspektivisches Schaubild, das beispielhaft eine Struktur einer Bodenstrebe gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
13 ist ein perspektivisches Schaubild, das beispielhaft Strukturen der Bodenstrebe und einer Windlaufstrebe gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
14 ist eine Seitenansicht, die beispielhaft eine Verstärkungsstruktur an einer Vorderseite einer Fahrzeugkabine und ihre periphere Struktur vor einer Frontkollision zeigt;
15 ist eine Seitenansicht, die beispielhaft die Verstärkungsstruktur auf der Vorderseite der Fahrzeugkabine und ihre periphere Struktur im Moment der Frontkollision zeigt;
16 ist eine Seitenansicht, die beispielhaft eine alternative Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
17 ist ein perspektivisches Schaubild, das beispielhaft eine andere alternative Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
18 ist ein perspektivisches Schaubild, das beispielhaft eine Verstärkungsstruktur an einer Vorderseite einer Fahrzeugkabine im Stand der Technik zeigt; und
19 ist eine Seitenansicht zum Erläutern einer Frontkollision mit der Verstärkungsstruktur auf der Vorderseite der Fahrzeugkabine des Standes der Technik.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt eine beispielhaft Verstärkungsstruktur an einer Vorderseite einer Fahrzeugkabine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. In den 1-11 ist eine Längsrichtung eines Fahrzeugs mit einer Achse gezeigt, die durch FR dargestellt ist, ist eine Breitenrichtung des Fahrzeugs mit einer Achse gezeigt, die durch RW dargestellt ist, und ist eine vertikale Richtung durch eine Achse gezeigt, die durch UP dargestellt ist. FR ist eine Abkürzung für „Front“, und die Längsrichtungsachse FR weist eine Frontrichtung des Fahrzeugs als eine positive Richtung auf. RW ist eine Abkürzung für „Right Width“ (rechte Breite), und die Breitenrichtungsachse RW weist eine rechte Breitenrichtung als eine positive Richtung auf. Des Weiteren weist die Höhenachse UP die Aufwärtsrichtung als eine positive Richtung auf.
Wie in 1 gezeigt, verlaufen die FR-Achse, die RW-Achse und der UP-Achse orthogonal zueinander. Im Folgenden werden in der Beschreibung der Verstärkungsstruktur auf der Vorderseite der Fahrzeugkabine der vorliegenden Ausführungsform die Beschreibungen mit Bezug auf diese drei Achsen gegeben. Zum Beispiel bezieht sich ein „Vorderende“ auf ein Ende eines beliebigen Elements auf der Seite einer positiven Richtung der FR-Achse, und ein „Hinterende“ bezieht sich auf ein Ende eines beliebigen Elements auf der Seite einer negativen Richtung der FR-Achse. In ähnlicher Weise bezieht sich eine „Breiten-Innenseite“ auf eine relative innere Seite in der Breitenrichtung des Fahrzeugs entlang der RW-Achse, und eine „Breiten-Außenseite“ bezieht sich auf eine relative äußere Seite in der Breitenrichtung des Fahrzeugs entlang der RW-Achse. Ein „oberes Ende“ bezieht sich auf ein Ende eines beliebigen Elements auf der Seite einer positiven Richtung der UP-Achse, und ein „unteres Ende“ bezieht sich auf ein Ende eines beliebigen Elements auf der Seite einer negativen Richtung der UP-Achse.
1 zeigt beispielhaft eine Fahrzeuginnenraumstruktur, die eine Vorderseite des Fahrzeugs enthält, beim Blick von einem Fahrersitz und einem Beifahrersitz eines rechtsgelenkten Kraftfahrzeugs. Eine Spritzwand, die die Fahrzeugkabine und einen Motorraum, der sich vor der Fahrzeugkabine befindet, trennt, ist in 1 weggelassen. In ähnlicher Weise ist ein Instrumententräger, der ein Lenkrad 21 und ein Instrumententräger-VS-Rohr 10 trennt, in den Zeichnungen weggelassen.
Die Verstärkungsstruktur auf der Vorderseite der Fahrzeugkabine bildet einen Teil eines Skelettelements des Fahrzeugs und umfasst das Instrumententräger-VS-Rohr 10, eine Windlaufstrebe 12 und eine Bodenstrebe 14.
Das Instrumententräger-VS-Rohr 10 ist ein kreisrundes röhrenförmiges Element, das sich in der Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt. An dem Instrumententräger-VS-Rohr 10 sind eine Lenksäule 16, die Windlaufstrebe 12, die Bodenstrebe 14, eine Audio-Vorrichtung und ein Front-Airbag oder dergleichen (nicht gezeigt) angebracht.
Das Instrumententräger-VS-Rohr 10 wird an einer Fahrzeugkarosserie über mehrere Elemente gestützt und fixiert. Als eine Stützstruktur in der Breitenrichtung werden jeweilige Enden des Instrumententräger-VS-Rohres 10 durch Frontsäulen 48, 48 über Seitenhalterungen 18, 18 gestützt. Außerdem wird - als eine Stützstruktur überwiegend in der Längsrichtung des Fahrzeugs - das Instrumententräger-VS-Rohr 10 an einem Windlaufpaneel 40 über die Windlaufstrebe 12 gestützt. Des Weiteren wird - als eine Stützstruktur überwiegend in der vertikalen Richtung des Fahrzeugs - das Instrumententräger-VS-Rohr 10 an einem Bodentunnel 26 über die Bodenstrebe 14 gestützt.
Das Instrumententräger-VS-Rohr 10 ist ein Rohrelement und besteht zum Beispiel aus einem sogenannten Walztafelrohr, wobei zum Beispiel eine Aluminiumtafel gebogen und verarbeitet wird. Außerdem, wie insbesondere in 2 im Detail veranschaulicht, umfasst das Instrumententräger-VS-Rohr 10 ein D-Sitz-Rohr 10A und ein P-Sitz-Rohr 10B. Das D-Sitz-Rohr 10A ist ein kreisrundes röhrenförmiges Element, das auf der Seite des Fahrersitzes angeordnet ist, und das P-Sitz-Rohr 10B ist ein kreisrundes röhrenförmiges Element, das auf der Seite des Beifahrersitzes angeordnet ist. Das D-Sitz-Rohr 10A ist auf einen dickeren Durchmesser ausgebildet als das P-Sitz-Rohr 10B, so dass das D-Sitz-Rohr 10A eine höhere Steifigkeit hat. Wie in 2 gezeigt, ist ein Durchmesserübergangsteil 10C an einem Ende des D-Sitz-Rohres 10A auf der Seite des P-Sitz-Rohres ausgebildet, und das P-Sitz-Rohr 10B ist zum Beispiel in den Durchmesserübergangsteil 10C eingefügt, und die Rohre sind durch Vollumfangsschweißen oder dergleichen verbunden.
Wir kehren zu 1 zurück. Das Instrumententräger-VS-Rohr 10 stützt die Lenksäule 16. Die Lenksäule 16 ist in der Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet. Genauer gesagt, ist die Lenksäule 16 so angeordnet, dass sie von einem oberen Teil des Fahrzeugs in Richtung des Fahrzeugbodens vom Heck des Fahrzeugs in Richtung der Vorderseite geneigt ist. Die Lenksäule 16 wird an dem Instrumententräger-VS-Rohr 10 über eine Lenkstütze 20 und eine Lenkschelle 22 gestützt. Das Lenkrad 21 ist an einem Hinterende der Lenksäule 16 angebracht.
Die Windlaufstrebe 12 ist ein Verstärkungselement, das sich in der Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckt. Genauer gesagt, ist die Windlaufstrebe 12 so angeordnet, dass sie von der Oberseite in Richtung des Fahrzeugbodens von der Vorderseite des Fahrzeugs in Richtung des Hecks geneigt ist.
Wie in 2 gezeigt, weist die Windlaufstrebe 12 eine Struktur auf, bei der mehrere Rippen 43 entlang eines gewichtsverminderten Teils angeordnet sind, und ein Stützloch 42 ist an ihrem Vorderende ausgebildet, durch das ein Befestigungselement, wie zum Beispiel eine Schraube, geschoben wird. Das Vorderende der Windlaufstrebe 12 ist an dem Windlaufpaneel 40 (siehe 1), das weiter vorn angeordnet ist als das Instrumententräger-VS-Rohr 10, über das Stützloch 42 befestigt.
Des Weiteren ist ein ringförmiger Verbindungsabschnitt 46, der mit dem Instrumententräger-VS-Rohr 10 zu verbinden ist, zwischen dem Vorderende und dem Hinterende der Windlaufstrebe 12 ausgebildet. Der Verbindungsabschnitt 46 ist über den gesamten Umfang mit dem Instrumententräger-VS-Rohr 10 verbunden. Mit einer solchen Verbindung wird eine Drehung des Instrumententräger-VS-Rohres 10 um eine Mittelachse C2 unterdrückt.
Zum Beispiel wird - während der Montage des Instrumententräger-VS-Rohres 10 an der Windlaufstrebe 12 - der Verbindungsabschnitt 46 in dem P-Sitz-Rohr 10B des Instrumententräger-VS-Rohres 10 montiert und eingefügt (oder eingesteckt). Wenn der Verbindungsabschnitt 46 (die Windlaufstrebe 12) an einer vorgegebenen Verbindungsstelle 50 des P-Sitz-Rohres 10B montiert und eingefügt wurde, wird der Verbindungsabschnitt 46 über den gesamten Umfang mit dem P-Sitz-Rohr 10B (seiner Verbindungsstelle 50) verbunden.
Diese Verbindung kann zum Beispiel durch Vollumfangsschweißen (Vollumfangs-Kehlnahtschweißen) ausgeführt werden, wie beispielhaft in den 3 und 4 veranschaulicht ist. Ein Vollumfangsschweißabschnitt 52 kann an beiden Seitenflächen der Windlaufstrebe 12 gebildet werden, wie beispielhaft in 4 veranschaulicht ist. Alternativ können eine Außenumfangsfläche der Verbindungsstelle 50 des P-Sitz-Rohres 10B und eine Innenumfangsfläche des Verbindungsabschnitts 46 über den gesamten Umfang durch einen Klebstoff oder durch Hartlöten befestigt werden.
Alternativ, wie beispielhaft in 5 veranschaulicht, können der Verbindungsabschnitt 46 und das P-Sitz-Rohr 10B über den gesamten Umfang durch einen elektromagnetischen Formungsprozess gestaucht werden. Da der elektromagnetische Formungsprozess dem Fachmann bekannt ist, wird der Prozess im vorliegenden Text nur kurz beschrieben. Eine elektromagnetische Spule wird in ein Rohrelement eingefügt, das aus einem hoch-leitfähigen Material, wie zum Beispiel Aluminium und Kupfer, gebildet ist. Dann wird ein hoher Strom in einer Impulsform in die elektromagnetische Spule eingespeist, um einen magnetischen Fluss in der elektromagnetischen Spule hervorzurufen und einen induzierten Strom in dem Rohrelement zu induzieren. In diesem Prozess wirkt eine Lorentz-Kraft auf das Rohrelement, in dem der induzierte Strom induziert wird, in Richtung einer Außenseite in der radialen Richtung, und infolge dessen wird das Rohrelement aufgeweitet.
Zum Beispiel wird der elektromagnetische Formungsprozess in einem Zustand, in dem der Verbindungsabschnitt 46 der Windlaufstrebe 12 an dem P-Sitz-Rohr 10B montiert und eingefügt ist, an der Verbindungsstelle 50 ausgeführt (siehe 2). In diesem Prozess wird im Interesse eines reibungslosen Montierens und Einführens eine Innenumfangsgröße des Verbindungsabschnitts 46 (ein Ring-Innendurchmesser) geringfügig größer ausgebildet als eine Außenumfangsgröße des P-Sitz-Rohres 10B. Des Weiteren wird eine elektromagnetische Spule 47 an einer Position in das P-Sitz-Rohr 10B eingeführt, die der Verbindungsstelle 50 entspricht. In diesem Prozess ist die elektromagnetische Spule 47 in einer solchen Weise ausgebildet, dass eine Breite der elektromagnetischen Spule 47 (eine Breite in der RW-Achsenrichtung) eine Breite des Verbindungsabschnitts 46 (eine Breite in der RW-Achsenrichtung) übersteigt.
Wenn der elektromagnetischen Spule 47 ein Impulsstrom zugeführt wird, so wird eine Stelle des P-Sitz-Rohres 10B, welche die elektromagnetische Spule 47 bedeckt, aufgeweitet (Größenaufweitung). Das heißt, die Größen der Verbindungsstelle 50 und der Seitenabschnitte der Verbindungsstelle 50 in der Breitenrichtung werden aufgeweitet. In dieser Struktur, wenn der Verbindungsabschnitt 46 versucht, sich um die Achse C2 zu drehen, wirkt eine Reibungskraft zwischen der Verbindungsstelle 50 und der Innenumfangsfläche des Verbindungsabschnitts 46 und zwischen Seitenflächen der aufgeweiteten Abschnitte 52A und 52B und einer Seitenfläche des Verbindungsabschnitts 46, um dadurch die Drehung des Verbindungsabschnitts 46 zu unterdrücken.
Wir kehren zurück zu den 1 und 2. Das Hinterende der Windlaufstrebe 12 umfasst einen Überlappungsabschnitt 60A, der das obere Ende der Bodenstrebe 14 in der Längsrichtung des Fahrzeugs überlappt. Zum Beispiel weist ein Teil der Windlaufstrebe 12 auf einer Rückseite des Verbindungsabschnitts 46 eine spitze Form auf, wobei eine Breite in der vertikalen Richtung allmählich in Richtung der Rückseite schmaler wird, und die hinterste Seite ist der Überlappungsabschnitt 60A.
Der Überlappungsabschnitt 60A umfasst einen ersten Schraubverbindungsabschnitt 62A und einen zweiten Schraubverbindungsabschnitt 64A. Wie später noch beschrieben wird, werden der erste Schraubverbindungsabschnitt 62A und der zweite Schraubverbindungsabschnitt 64A der Windlaufstrebe 12 mit einem ersten Schraubverbindungsabschnitt 62B und einem zweiten Schraubverbindungsabschnitt 64B der Bodenstrebe 14 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs verschraubt. Der erste Schraubverbindungsabschnitt 62A und der zweite Schraubverbindungsabschnitt 64A der Windlaufstrebe 12 werden mit einem vorgegebenen Spalt dazwischen entlang einer Längsrichtung der Windlaufstrebe 12 (das heißt entlang der Längsrichtung des Fahrzeugs) ausgestattet. In 2 sind Stehbolzen 66 und 68, die sich in der Breitenrichtung des Fahrzeugs erstrecken, beispielhaft als der erste Schraubverbindungsabschnitt 62A und der zweite Verbindungsabschnitt 64A veranschaulicht.
Wie später noch beschrieben wird, kann als eine alternative Ausgestaltung von 2 eine Ausgestaltung verwendet werden, bei der die Stehbolzen 66 und 68 als der erste Schraubverbindungsabschnitt 62B und der zweite Schraubverbindungsabschnitt 64B eines Überlappungsabschnitts 60B der Bodenstrebe 14 verwendet werden. In diesem Fall können Schraublöcher 70 und 72, die in der Breitenrichtung des Fahrzeugs gebohrt sind, als der erste Schraubverbindungsabschnitt 62A und der zweite Schraubverbindungsabschnitt 64A der Windlaufstrebe 12 verwendet werden.
Die Bodenstrebe 14 ist ein Verstärkungselement, das sich in der vertikalen Richtung des Fahrzeugs erstreckt. Genauer gesagt, ist die Bodenstrebe 14 so angeordnet, dass sie in Richtung des Hecks des Fahrzeugs vom oberen Ende des Fahrzeugs in Richtung des Fahrzeugbodens geneigt ist. In den 1-17 ist nur eine D-Sitz-Bodenstrebe, die auf der Seite des Fahrersitzes angeordnet ist, als die Bodenstrebe gezeigt, und eine P-Sitz-Bodenstrebe, die auf der Seite des Beifahrersitzes angeordnet ist, ist weggelassen.
Die Bodenstrebe 14 (D-Sitz-Bodenstrebe) ist an der Windlaufstrebe 12 und dem Bodentunnel 26 befestigt. 6 zeigt ein perspektivisches Schaubild beider Seiten (Vorderseite und Rückseite) der Bodenstrebe 14. Wie beispielhaft veranschaulicht, weist die Bodenstrebe 14 eine V-Form (oder eine „^“-Form)-Struktur oder eine Boomerang-Struktur in der Seitenansicht auf und umfasst einen Oberseitenabschnitt, der sich relativ in der Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckt, und einen Unterseitenabschnitt, der sich relativ in der vertikalen Richtung des Fahrzeugs erstreckt.
Des Weiteren weist die Bodenstrebe 14 einen gewichtsverminderten Teil 28 auf, der in der Fahrzeugbreitenrichtung ausgedünnt ist, und eine Rippe 30 ist an dem gewichtsverminderten Teil 28 entlang seiner Längsrichtung ausgebildet. Außerdem ist ein Flansch 34 zum Stützen und Befestigen eines Knie-Airbags 32 (siehe 1) zwischen dem oberen Ende und dem unteren Ende der Bodenstrebe 14 zum Beispiel an einem Zwischenabschnitt des gewichtsverminderten Teils 28 in der Längsrichtung ausgebildet.
Ein unteres Ende der Bodenstrebe 14 ist an einer Seitenwand 26A des Bodentunnels 26 gestützt und fixiert, wie in 1 gezeigt. Wie beispielhaft in den 1 und 6 veranschaulicht, ist ein dritter Schraubverbindungsabschnitt 67 am unteren Ende der Bodenstrebe 14 angeordnet. Der dritte Schraubverbindungsabschnitt 67 ist mit der Seitenwand 26A des Bodentunnels 26 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs verbunden. Zum Beispiel ist der dritte Schraubverbindungsabschnitt 67 aus einem Schraubloch gebildet, das in der Breitenrichtung des Fahrzeugs gebohrt ist. Außerdem ist ein Schraubloch, das in der Breitenrichtung des Fahrzeugs gebohrt ist, ebenfalls in der Seitenwand 26A des Bodentunnels 26 ausgebildet. In einem Zustand, in dem die zwei Schraublöcher aufeinander ausgerichtet sind, wird ein Schaftabschnitt einer Schraube 78, wie in 2 gezeigt, in die Schraublöcher eingeführt, und der Schaftabschnitt, der aus dem Schraubloch hervorsteht, wird in eine Mutter 80 geschraubt.
Ein oberes Ende der Bodenstrebe 14 ist mit dem Hinterende der Windlaufstrebe 12 verbunden. Genauer gesagt, umfasst das obere Ende der Bodenstrebe 14 den Überlappungsabschnitt 60B, der den Überlappungsabschnitt 60A der Windlaufstrebe 12 überlappt. Der Überlappungsabschnitt 60B kann zum Beispiel eine Bodenwand 82 und Seitenwände 84A und 84B, die in einer stehenden Weise auf beiden Seiten der Bodenwand 82 angeordnet sind, umfassen. In einem Raum mit einem U-förmigen Querschnitt, der durch die Bodenwand 82 und die Seitenwände 84A und 84B gebildet wird, wird der Überlappungsabschnitt 60A der Windlaufstrebe 12 aufgenommen.
Mindestens eine der Seitenwände 84A und 84B kann nach einem Teilstück enden und braucht sich nicht bis zu einer Spitze des oberen Endes der Bodenstrebe 14 zu erstrecken. Mit einer solchen Ausgestaltung wird im Moment der Frontkollision, wie später noch beschrieben wird, die Drehung der Bodenstrebe 14 mit Bezug auf die Windlaufstrebe 12 nicht durch die Seitenwände 84A und 84B blockiert. Außerdem können beide Seitenwände 84A und 84B in einer Verlängerungslinie eines zerbrechlichen Abschnitts 86, wie später noch beschrieben wird, enden. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht das Zerbrechen des zerbrechlichen Abschnitts 86 während der Frontkollision.
An dem Überlappungsabschnitt 60B der Bodenstrebe 14 sind der erste Schraubverbindungsabschnitt 62B und der zweite Schraubverbindungsabschnitt 64B entsprechend dem ersten Schraubverbindungsabschnitt 62A und dem zweiten Schraubverbindungsabschnitt 64A der Windlaufstrebe 12 angeordnet. Der erste Schraubverbindungsabschnitt 62B und der zweite Schraubverbindungsabschnitt 64B der Bodenstrebe 14 können zum Beispiel die Schraublöcher 70 und 72 sein, die in der Breitenrichtung des Fahrzeugs gebohrt sind.
Wie später noch beschrieben wird, können, als eine alternative Ausgestaltung von 2, die Schraublöcher 70 und 72 als der erste Schraubverbindungsabschnitt 62A und der zweite Schraubverbindungsabschnitt 64A der Windlaufstrebe 12 verwendet werden. In diesem Fall können die Stehbolzen 66 und 68 als der erste Schraubverbindungsabschnitt 62B und der zweite Schraubverbindungsabschnitt 64B der Bodenstrebe 14 verwendet werden. Der erste Schraubverbindungsabschnitt 62B und der zweite Schraubverbindungsabschnitt 64B der Bodenstrebe 14 werden mit einem vorgegebenen Spalt dazwischen entlang der Längsrichtung der Bodenstrebe 14 gebildet.
Indem das obere Ende der Bodenstrebe 14 an zwei Punkten durch den ersten Schraubverbindungsabschnitt 62B und den zweiten Schraubverbindungsabschnitt 64B gestützt wird, wird es möglich, die Drehung der Bodenstrebe 14 zu verhindern, wenn sich die Windlaufstrebe 12 und der Bodentunnel 26 relativ zueinander bewegen.
Außerdem ist der zerbrechliche Abschnitt 86 auf dem Überlappungsabschnitt 60B der Bodenstrebe 14 ausgebildet. Der zerbrechliche Abschnitt 86 ist ein besonderes Element, das gezielt so ausgebildet ist, dass es, wenn eine Biegelast auf Enden eines stabförmigen Elements, wie zum Beispiel der Bodenstrebe 14, wirkt, eine geringere Biegefestigkeit und eine geringere Scherfestigkeit im Vergleich zu den anderen Teilen des stabförmigen Elements besitzt. Der zerbrechliche Abschnitt 86 ist so ausgebildet, dass er zwischen dem ersten Schraubverbindungsabschnitt 62B und dem zweiten Schraubverbindungsabschnitt 64B kreuzt. Während zum Beispiel der erste Schraubverbindungsabschnitt 62B und der zweite Schraubverbindungsabschnitt 64B entlang der Längsrichtung der Bodenstrebe 14 angeordnet sind, ist der zerbrechliche Abschnitt 86 entlang der Richtung einer kurzen Seite der Bodenstrebe 14 ausgebildet. Zum Beispiel ist der zerbrechliche Abschnitt 86 über den Enden der Bodenstrebe 14 in der Richtung der kurzen Seite ausgebildet.
Wie in einer Seitenansicht oben rechts in 6 beispielhaft dargestellt, ist eine Dicke des zerbrechlichen Abschnitts 86 im Vergleich zu der Bodenwand 82 dünn ausgebildet. Zum Beispiel ist die Dicke des zerbrechlichen Abschnitts 86 so ausgebildet, dass sie etwa 80 % der Dicke der Bodenwand 82 beträgt. Außerdem, wie beispielhaft veranschaulicht in 6, der zerbrechliche Abschnitt 86 ist aus einer Nut gebildet, der sich in der Richtung der kurzen Seite der Bodenstrebe 14 erstreckt.
Die Erstreckungsrichtung des zerbrechlichen Abschnitts 86 (Kreuzungsrichtung) ist zweckmäßigerweise zu der vertikalen Richtung des Fahrzeugs nicht-parallel. 7 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung, bei der sich der zerbrechliche Abschnitt 86 parallel zu der vertikalen Richtung des Fahrzeugs erstreckt. Das Fahrzeug vibriert aufgrund von Unebenheiten der Fahrbahnoberfläche aufwärts und abwärts. In diesem Prozess wirkt eine Scherkraft in der vertikalen Richtung auf den zerbrechlichen Abschnitt 86. Wenn sich der dünne zerbrechliche Abschnitt 86 parallel zu der Scherkraft erstreckt, wird das Zerbrechen des zerbrechlichen Abschnitts 86 während der normalen Fahrt des Fahrzeugs leichter. Angesichts dessen ist es zweckmäßig, dass sich der zerbrechliche Abschnitt 86 nicht-parallel zu der vertikalen Richtung des Fahrzeugs erstreckt (kreuzt).
<Verhalten bei einer Frontkollision>
Es wird nun ein Verhalten im Moment der Frontkollision der Verstärkungsstruktur auf der Vorderseite der Fahrzeugkabine gemäß der ersten Ausführungsform mit Bezug auf die 8 und 9 beschrieben. 8 zeigt beispielhaft die Verstärkungsstruktur auf der Vorderseite der Fahrzeugkabine und ihre peripheren Strukturen vor einer Frontkollision, und 9 zeigt die Verstärkungsstruktur auf der Vorderseite der Fahrzeugkabine und ihre peripheren Strukturen im Moment der Frontkollision.
Im Moment der Frontkollision wird eine Motoreinheit 88 vor der Verstärkungsstruktur auf der Vorderseite der Fahrzeugkabine durch ein behinderndes Objekt (eine Barriere) nach hinten in Richtung des Hecks des Fahrzeugs bewegt. Bei diesem Prozess wird ein Abgasrohr 90, das sich hinter der Motoreinheit 88 befindet, nach hinten bewegt, während es verformt wird. Des Weiteren wird eine Spritzwand 92 hinter dem Abgasrohr 90 durch das Abgasrohr 90 verschoben und wird nach hinten bewegt. Infolge dessen werden das Windlaufpaneel 40, das mit dem oberen Ende der Spritzwand 92 verbunden ist, und die Windlaufstrebe 12, die mit dem Windlaufpaneel 40 verbunden ist, nach hinten bewegt. Mit der Rückwärtsbewegung der Windlaufstrebe 12 wird das obere Ende der Bodenstrebe 14, das mit dem Hinterende der Windlaufstrebe 12 verbunden ist, ebenfalls nach hinten bewegt.
Mit der Verformung und der Rückwärtsbewegung des Abgasrohres 90 wird der Bodentunnel 26, in dem das Abgasrohr 90 aufgenommen ist, ebenfalls von der Vorderseite her verformt. Da die Bodenstrebe 14 eine Struktur hat, bei der die Bodenstrebe 14 vom oberen Ende zum unteren Ende der Bodenstrebe 14 in Richtung des Hecks des Fahrzeugs geneigt ist, wird der dritte Schraubverbindungsabschnitt 67 am unteren Ende ein wenig hinter dem Vorderende des Bodentunnels 26 angeordnet. Daher gibt es eine geringfügige Zeitverzögerung ab dem Beginn der Frontkollision bis zu dem Moment, wo die Verformung des Bodentunnels 26 den dritten Schraubverbindungsabschnitt 67 erreicht, und es kann Fälle geben, in denen während dieses Zeitverzögerungszeitraums eine sich nach hinten bewegende Last an das obere Ende der Bodenstrebe 14 angelegt wird. In diesem Fall wird eine Rotationslast F1 im Uhrzeigersinn in der Seitenansicht an die Bodenstrebe 14 angelegt, die den dritten Schraubverbindungsabschnitt 67 am unteren Ende der Bodenstrebe 14 als einen Drehpunkt und das obere Ende der Bodenstrebe 14 als den Punkt der Krafteinwirkung hat.
Die Bodenstrebe 14, deren Drehung verhindert wird, da ihr oberes Ende zweipunktgestützt wird, wird aufgrund der Einwirkung der Rotationslast F1 ausgelenkt. Außerdem wird mit der Auslenkung eine Last an den zerbrechlichen Abschnitt 86 angelegt. Zum Beispiel wird eine Scherkraft in einer Richtung einer Tangentiale der Rotationslast F1 an den zerbrechlichen Abschnitt 86 angelegt. Wenn der Betrag der Auslenkung der Bodenstrebe 14 aufgrund der Frontkollision groß wird, so bricht der zerbrechliche Abschnitt 86 vor den anderen Teilen der Bodenstrebe 14. Durch dieses Zerbrechen wird die Bodenstrebe 14 aus der Verbindungsbeziehung durch die ersten Schraubverbindungsabschnitte 62A und 62B gelöst, und die Bodenstrebe 14 wird in einer Einpunktstützung durch die zweiten Schraubverbindungsabschnitte 64A und 64B gestützt. Da sich die Form der Stützung von der Zweipunktstützung zu der Einpunktstützung ändert, wird es möglich, dass sich die Bodenstrebe 14 in Reaktion auf die Rückwärtsbewegung der Windlaufstrebe 12 dreht. Mit dieser Drehung wird die Auslenkung der Bodenstrebe 14 aufgehoben, und ein weiteres Zerbrechen wird unterdrückt. Oder anders ausgedrückt: die Stützung des oberen Endes der Bodenstrebe 14 wird aufrecht erhalten.
<Alternative Ausgestaltung der ersten Ausführungsform>
In der beispielhaften Ausgestaltung der 1-9 werden die Stehbolzen 66 und 68 als der erste Schraubverbindungsabschnitt 62A und der zweite Schraubverbindungsabschnitt 64A der Windlaufstrebe 12 verwendet, und die Schraublöcher 70 und 72 werden als der erste Schraubverbindungsabschnitt 62B und der zweite Schraubverbindungsabschnitt 64B der Bodenstrebe 14 verwendet. Alternativ können diese Elemente nach Bedarf vertauscht werden. Zum Beispiel können die Schraublöcher 70 und 72 als der erste Schraubverbindungsabschnitt 62A und der zweite Schraubverbindungsabschnitt 64A der Windlaufstrebe 12 verwendet werden, und die Stehbolzen 66 und 68 können als der erste Schraubverbindungsabschnitt 62B und der zweite Schraubverbindungsabschnitt 64B der Bodenstrebe 14 verwendet werden. Des Weiteren kann eine Ausgestaltung verwendet werden, bei der das Schraubloch 70 und der Stehbolzen 68 als der erste Schraubverbindungsabschnitt 62A bzw. der zweite Schraubverbindungsabschnitt 64A der Windlaufstrebe 12 verwendet werden, und der Stehbolzen 66 und das Schraubloch 72 werden als der erste Schraubverbindungsabschnitt 62B bzw. der zweite Schraubverbindungsabschnitt 64B der Bodenstrebe 14 verwendet.
Darüber hinaus ist in der beispielhaften Ausgestaltung der 1-9 der zerbrechliche Abschnitt 86 an der Bodenstrebe 14 ausgebildet, aber alternativ, wie in 10 gezeigt, kann eine Ausgestaltung verwendet werden, bei welcher der zerbrechliche Abschnitt 86 an der Windlaufstrebe 12 ausgebildet ist. Zusammenfassend ausgedrückt, ist es ausreichend, dass der zerbrechliche Abschnitt 86 zwischen dem ersten Schraubverbindungsabschnitt 62B und dem zweiten Schraubverbindungsabschnitt 64B angeordnet wird, der sich an dem Überlappungsabschnitt 60B der Bodenstrebe 14 befindet, oder zwischen dem ersten Schraubverbindungsabschnitt 62A und dem zweiten Schraubverbindungsabschnitt 64A angeordnet wird, der sich an dem Überlappungsabschnitt 60A der Windlaufstrebe 12 befindet.
Darüber hinaus ist in der beispielhaften Ausgestaltung der 1-9 der zerbrechliche Abschnitt 86 aus einer Nut gebildet, die sich in der Richtung der kurzen Seite der Bodenstrebe 14 erstreckt, aber die Struktur ist nicht auf eine solche Form beschränkt. Zum Beispiel kann, wie in 11 beispielhaft veranschaulicht, eine sogenannte Perforationsstruktur, bei der Löcher intermittierend entlang der Richtung der kurzen Seite gebohrt sind, als die Struktur des zerbrechlichen Abschnitts 86 verwendet werden.
<Zweite Ausführungsform>
Eine Verstärkungsstruktur an einer Vorderseite einer Fahrzeugkabine gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird nun mit Bezug auf die 12-17 beschrieben. Elemente und Strukturen, die mit denen der ersten Ausführungsform identisch sind, erhalten die gleichen Bezugszeichen und werden nicht noch einmal beschrieben.
12 zeigt eine perspektivische Ansicht von beiden Seiten der Bodenstrebe 14 gemäß der zweiten Ausführungsform. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform sind ein erstes Schraubloch 94 und ein zweites Schraubloch 96, die in der Breitenrichtung des Fahrzeugs gebohrt sind, an dem Überlappungsabschnitt 60B der Bodenstrebe 14 ausgebildet.
Das eine des ersten Schraublochs 94 und des zweiten Schraublochs 96 ist ein geschlossenes kreisrundes Loch, und das andere ist ein U-förmiges Loch, bei dem ein Abschnitt ausgeschnitten ist. In 12 ist eine Ausgestaltung gezeigt, bei der das erste Schraubloch 94 als das U-förmige Loch ausgebildet ist und das zweite Schraubloch 96 als das kreisrunde Loch ausgebildet ist. Eine Richtung des Ausschnitts des U-förmigen Lochs wird auf eine Richtung eingestellt, welche die Drehung der Bodenstrebe 14 im Moment der Frontkollision ermöglicht (im Uhrzeigersinn in der Seitenansicht). Zum Beispiel, wie in 12 beispielhaft veranschaulicht, wird das U-förmige Loch so ausgebildet, dass es in einer abwärts geneigten Richtung des Fahrzeugs ausgeschnitten ist.
Außerdem, wie in 13 beispielhaft veranschaulicht, sind Stehbolzen 66 (ein erster Schraubenschaftabschnitt) und 68 (ein zweiter Schraubenschaftabschnitt), die sich in der Breitenrichtung des Fahrzeugs erstrecken, an dem Überlappungsabschnitt 60A der Windlaufstrebe 12 entsprechend dem ersten Schraubloch 94 und dem zweiten Schraubloch 96 ausgebildet.
Wie in 13 beispielhaft dargestellt, wird der Stehbolzen 66 der Windlaufstrebe 12 während der Montage in das erste Schraubloch 94 eingefügt, und der Stehbolzen 68 wird in das zweite Schraubloch 96 eingefügt. Des Weiteren werden Schaftabschnitte der Stehbolzen 66 und 68, die aus dem ersten Schraubloch 94 und dem zweiten Schraubloch 96 hervorstehen, mit Muttern 98 und 99 verschraubt.
Mit Bezug auf das Befestigen der Mutter 98 an dem Stehbolzen 66, der in das erste Schraubloch 94 eingesetzt ist, welches das U-förmige Loch ist, ist das Befestigen zweckmäßigerweise ein Befestigen, das die Drehung der Bodenstrebe 14 während der normalen Fahrt unterdrückt und das die Drehung der Bodenstrebe 14 im Moment der Frontkollision erlaubt. Zum Beispiel ist das Aufschrauben der Mutter 98 mit Bezug auf den Stehbolzen 66, der in das erste Schraubloch 94 eingesetzt ist, eine halbstarre Verbindung, die eine Zwischenverbindung zwischen einer Stiftverbindung, die eine Drehung erlaubt, und einer starren Verbindung, welche die Drehung vollständig verhindert, ist.
<Verhalten bei einer Frontkollision>
Ein Verhalten der Verstärkungsstruktur auf der Vorderseite der Fahrzeugkabine gemäß der zweiten Ausführungsform während der Frontkollision wird nun mit Bezug auf die 14 und 15 beschrieben. 14 zeigt beispielhaft die Verstärkungsstruktur auf der Vorderseite der Fahrzeugkabine und ihre periphere Struktur vor der Frontkollision, und 15 zeigt beispielhaft die Verstärkungsstruktur auf der Vorderseite der Fahrzeugkabine und ihre peripheren Struktur im Moment der Frontkollision.
Ähnlich dem Prozess, der oben in Bezug auf die erste Ausführungsform beschrieben wurde, wird im Moment der Frontkollision die Rotationslast F1 im Uhrzeigersinn in der Seitenansicht an die Bodenstrebe 14 angelegt, die den dritten Schraubverbindungsabschnitt 67 am unteren Ende der Bodenstrebe 14 als einen Drehpunkt und das obere Ende der Bodenstrebe 14 als einen Punkt der Krafteinwirkung hat.
Die Bodenstrebe 14, deren Drehung verhindert wird, da ihr oberes Ende eine Zweipunktstützung ist, wird durch das Einwirken der Rotationslast F1 ausgelenkt. An diesem Punkt, um die Auslenkung der Bodenstrebe 14 aufzuheben, wie in einem vergrößerten Schaubild oben rechts in 15 beispielhaft veranschaulicht, gleitet der Stehbolzen 66 innerhalb des ersten Schraublochs 94. Durch dieses Gleiten dreht sich die Bodenstrebe 14 mit dem dritten Schraubverbindungsabschnitt 67 als einem Drehpunkt. Infolge dessen wird die Stützung des oberen Endes der Bodenstrebe 14 aufrecht erhalten.
<Alternative Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform>
In der beispielhaften Ausgestaltung der 12-15 wird das U-förmige Loch als das erste Schraubloch 94 verwendet, und das geschlossene kreisrunde Loch wird als das zweite Schraubloch 96 verwendet, aber die Struktur ist nicht auf eine solche Form beschränkt. Zum Beispiel, wie in 16 beispielhaft veranschaulicht, kann das geschlossene kreisrunde Loch als das erste Schraubloch 94 verwendet werden, und das U-förmige Loch kann als das zweite Schraubloch 96 verwendet werden. In diesem Fall wird die Richtung des Ausschnitts des zweiten Schraublochs 96 zweckmäßigerweise in eine Aufwärtsrichtung des Fahrzeugs eingestellt, entsprechend der Rotationslast, die auf die Bodenstrebe 14 im Moment der Frontkollision wirkt.
Außerdem sind in der beispielhaften Ausgestaltung der 12-15 das erste Schraubloch 94 und das zweite Schraubloch 96 auf dem Überlappungsabschnitt 60B der Bodenstrebe 14 angeordnet, aber alternativ können das erste Schraubloch 94 und das zweite Schraubloch 96 auf dem Überlappungsabschnitt 60A der Windlaufstrebe 12 angeordnet werden, wie in 17 gezeigt. In diesem Fall sind die Stehbolzen 66 und 68 auf dem Überlappungsabschnitt 60B der Bodenstrebe 14 angeordnet.
In einer weiteren Alternative kann eine Ausgestaltung verwendet werden, bei der eines des ersten Schraublochs 94 und des zweiten Schraublochs 96 und einer der Stehbolzen 66 und 68 auf dem Überlappungsabschnitt 60B der Bodenstrebe 14 angeordnet sind und das andere des ersten Schraublochs 94 und des zweiten Schraublochs 96 und der andere der Stehbolzen 66 und 68 auf dem Überlappungsabschnitt 60A der Windlaufstrebe 12 angeordnet sind.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und umfasst alle Änderungen und Modifizierungen innerhalb des Geltungsbereichs und des Wesens der vorliegenden Offenbarung, wie in den Ansprüchen definiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2007331614 A [0010, 0013]

Claims

Verstärkungsstruktur an einer Vorderseite einer Fahrzeugkabine, umfassend: ein Instrumententräger-Verstärkungsrohr (10), das sich in einer Breitenrichtung eines Fahrzeugs erstreckt und eine Lenksäule (16) stützt; eine Windlaufstrebe (12), die sich in einer Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckt, die ein Vorderende hat, das mit einem Windlaufpaneel (40) verbunden ist, das weiter vorn im Fahrzeug angeordnet ist als das Instrumententräger-Verstärkungsrohr (10), und die einen Verbindungsabschnitt (46), der mit dem Instrumententräger-Verstärkungsrohr (10) zu verbinden ist, zwischen dem Vorderende und einem Hinterende umfasst; und eine Bodenstrebe (14), die ein oberes Ende aufweist, das mit dem Hinterende der Windlaufstrebe (12) verbunden ist und so angeordnet ist, dass es vom oberen Ende zum unteren Ende in Richtung eines Hecks des Fahrzeugs geneigt ist, und deren unteres Ende mit einer Seitenwand (26A) eines Bodentunnels (26) verbunden ist, wobei das Hinterende der Windlaufstrebe (12) und das obere Ende der Bodenstrebe (14) Überlappungsabschnitte (60A, 60B) umfassen, die einander in der Längsrichtung des Fahrzeugs überlappen, ein erster Schraubverbindungsabschnitt (62A, 62B) und ein zweiter Schraubverbindungsabschnitt (64A, 64B), die in der Breitenrichtung des Fahrzeugs miteinander verschraubt sind, an jedem der Überlappungsabschnitte (60A, 60B) der Windlaufstrebe (12) und der Bodenstrebe (14) ausgebildet sind, und ein zerbrechlicher Abschnitt (86), der zwischen dem ersten Schraubverbindungsabschnitt (62A, 62B) und dem zweiten Schraubverbindungsabschnitt (64A, 64B) kreuzt, an einem der Überlappungsabschnitte (60A, 60B) der Windlaufstrebe (12) und der Bodenstrebe (14) ausgebildet ist.
Verstärkungsstruktur auf der Vorderseite der Fahrzeugkabine nach Anspruch 1, wobei eine Richtung des Kreuzens des zerbrechlichen Abschnitts (86) nicht-parallel zu einer vertikalen Richtung des Fahrzeugs verläuft.
Verstärkungsstruktur an einer Vorderseite einer Fahrzeugkabine, umfassend: ein Instrumententräger-Verstärkungsrohr (10), das sich in einer Breitenrichtung eines Fahrzeugs erstreckt und eine Lenksäule (16) stützt; eine Windlaufstrebe (12), die sich in einer Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckt, die ein Vorderende hat, das mit einem Windlaufpaneel (40) verbunden ist, das weiter vorn im Fahrzeug angeordnet ist als das Instrumententräger-Verstärkungsrohr (10), und das einen Verbindungsabschnitt (46), der mit dem Instrumententräger-Verstärkungsrohr (10) zu verbinden ist, zwischen dem Vorderende und einem Hinterende umfasst; und eine Bodenstrebe (14), die ein oberes Ende aufweist, das mit dem Hinterende der Windlaufstrebe (12) verbunden ist, die so angeordnet ist, dass sie vom oberen Ende zum unteren Ende in Richtung eines Hecks des Fahrzeugs geneigt ist, und deren unteres Ende mit einer Seitenwand (26A) eines Bodentunnels (26) verbunden ist, wobei das Hinterende der Windlaufstrebe (12) und das obere Ende der Bodenstrebe (14) Überlappungsabschnitte (60A, 60B) umfassen, die einander in der Längsrichtung des Fahrzeugs überlappen, ein erstes Schraubloch (94) und ein zweites Schraubloch (96), die in der Breitenrichtung des Fahrzeugs gebohrt sind, an einem der Überlappungsabschnitte (60A, 60B) der Windlaufstrebe (12) und der Bodenstrebe (14) ausgebildet sind und ein erster Schraubenschaftabschnitt (66) und ein zweiter Schraubenschaftabschnitt (68), die sich in der Breitenrichtung des Fahrzeugs erstrecken, an dem anderen der Überlappungsabschnitte (60A, 60B) ausgebildet sind, und eines des ersten Schraublochs (94) und des zweiten Schraublochs (96) ein geschlossenes kreisrundes Loch ist und das andere des ersten Schraublochs (94) und des zweiten Schraublochs (96) ein U-förmiges Loch mit einem teilweisen Ausschnitt ist.