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Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugkarosseriestruktur zum wirksamen Verteilen einer Kollisionslast des Fahrzeuges.
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Hybridelektrofahrzeuge (HEV) und Steckdosen-Hybridelektrofahrzeuge (PHEV) haben einen Kraftstoffbehälter und Hochspannungsbatteriekomponenten für Antriebssysteme. Der Kraftstoffbehälter und die Hochspannungsbatteriekomponenten sind an einem hinteren Boden einer Fahrzeugkarosseriestruktur montiert.
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Bei solchen Fahrzeugen erhöhen sich, da der Kraftstoffbehälter und die Hochspannungsbatteriekomponenten an dem hinteren Boden installiert sind, die auf den hinteren Boden und die hinteren Längsträger wirkenden Belastungen. Außerdem verringert sich dementsprechend bei solchen Fahrzeugen eine Knautschzone der Kollisionsenergie für die Heckkollision.
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Die Fahrzeugkarosseriestruktur solcher Fahrzeuge verwendet eine ähnliche Form wie die Struktur eines herkömmlichen Verbrennungsmotorfahrzeuges, um die hinteren Komponenten, wie einen Kraftstoffbehälter, eine Hochspannungsbatterie und dergleichen, zu schützen, und weist gleichzeitig Kollisionsverstärkungselemente auf, die an der Innenseite der hinteren Längsträger installiert sind, um die Steifigkeit gegen Heckkollision zu erhöhen.
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Jedoch wurde festgestellt, dass es, da die Kollisionsverstärkungselemente lokal übermäßig an der Fahrzeugkarosseriestruktur solcher Fahrzeuge angewendet werden, ein Problem gibt, dass die Herstellungskosten und das Gewicht steigen. Außerdem ist, obwohl die Steifigkeit der hinteren Längsträger hoch ist, da die Kollisionsverstärkungselemente an der Innenseite der hinteren Längsträger installiert sind, die Steifigkeit der Bereiche, wo die hinteren Längsträger nicht angeordnet sind (z.B. an einem hinteren Mittelabschnitt usw.) gering. Daher wurde festgestellt, dass es schwierig ist, die an dem hinteren Boden montierten Komponenten zu schützen, wenn eine Kollisionslast auf die Bereiche, wo die hinteren Längsträger nicht angeordnet sind, ausgeübt wird.
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Die
EP 2 048 063 B1 beschreibt eine Fahrzeugkarosseriestruktur, die eine Längsrichtung definiert, aufweisend zwei erste hintere Längsträger, die an entgegengesetzten Seiten eines hinteren Bodens vorgesehen und derart konfiguriert sind, dass sie sich jeweils in der Längsrichtung erstrecken, einen hinteren Hilfsrahmen, der einen vorderen Querträger und einen hinteren Querträger aufweist, die im Abstand voneinander angeordnet sind, wobei entgegengesetzte Enden des vorderen Querträgers jeweils mit einem entsprechenden ersten hinteren Längsträger unter den beiden ersten hinteren Längsträgern gekuppelt sind, und entgegengesetzte Enden des hinteren Querträgers jeweils mit dem entsprechenden ersten hinteren Längsträger unter den beiden ersten hinteren Längsträgern gekuppelt sind, und zwei zweite hintere Längsträger, die neben jedem der beiden ersten hinteren Längsträger im Abstand voneinander angeordnet sind, wobei entgegengesetzte Enden des hinteren Querträgers und die beiden ersten hinteren Längsträger an Verbindungsabschnitten jeweils miteinander verbunden sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fahrzeugkarosseriestruktur zu schaffen, die geeignet ist, die an einem hinteren Boden montierten Komponenten durch wirksames Verteilen einer Kollisionslast von einer Rückseite des Fahrzeuges stabil zu schützen.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist eine Fahrzeugkarosseriestruktur, die eine Längsrichtung definiert, auf: zwei erste hintere Längsträger, die an entgegengesetzten Seiten eines hinteren Bodens vorgesehen und derart konfiguriert sind, dass sie sich jeweils in der Längsrichtung erstrecken, einen hinteren Hilfsrahmen, der einen vorderen Querträger und einen hinteren Querträger aufweist, die im Abstand voneinander angeordnet sind, wobei entgegengesetzte Enden des vorderen Querträgers jeweils mit einem entsprechenden ersten hinteren Längsträger unter den beiden ersten hinteren Längsträgern gekuppelt sind, und entgegengesetzte Enden des hinteren Querträgers jeweils mit dem entsprechenden ersten hinteren Längsträger unter den beiden ersten hinteren Längsträgern gekuppelt sind, einen Fahrzeugkarosseriequerträger, der im Abstand von dem hinteren Hilfsrahmen angeordnet ist und an dem hinteren Boden fixiert ist, wobei entgegengesetzte Enden des Fahrzeugkarosseriequerträgers jeweils mit dem entsprechenden ersten hinteren Längsträger unter den beiden ersten hinteren Längsträgern verbunden sind, zwei zweite hintere Längsträger, die zwischen den beiden ersten hinteren Längsträgern an dem hinteren Boden vorgesehen sind und neben (bzw. nebeneinander mit) jedem der beiden ersten hinteren Längsträger im Abstand voneinander angeordnet sind, wobei sich die beiden zweiten hinteren Längsträger jeweils von einem hinteren Ende des hinteren Bodens zu dem Fahrzeugkarosseriequerträger hin erstrecken, und wobei der Fahrzeugkarosseriequerträger und die beiden zweiten hinteren Längsträger an ersten Verbindungsabschnitten jeweils miteinander verbunden sind, und entgegengesetzte Enden des hinteren Querträgers und die beiden ersten hinteren Längsträger an zweiten Verbindungsabschnitten jeweils miteinander verbunden sind, und zwei Fachwerkstäbe (bzw. Fachwerkstreben), die sich jeweils von den ersten Verbindungsabschnitten zu den zweiten Verbindungsabschnitten hin erstrecken.
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Die ersten Verbindungsabschnitte, die zweiten Verbindungsabschnitte und dritte Verbindungsabschnitte können in einer Dreiecksform angeordnet sein, wobei die entgegengesetzten Enden des Fahrzeugkarosseriequerträgers an den dritten Verbindungsabschnitten mit den ersten hinteren Längsträgern verbunden sein können.
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Der hintere Querträger des hinteren Hilfsrahmens kann einen Zwischenerstreckungsabschnitt, der sich in einer Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt, und zwei Seitenerstreckungsabschnitte aufweisen, die sich jeweils von entgegengesetzten Enden des Zwischenerstreckungsabschnitts derart schräg nach hinten erstrecken, dass sie mit den zweiten Verbindungsabschnitten verbunden sind.
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Eine Seitenlast (bzw. Seitenkraft), die von einer Seite des Fahrzeuges auf die zweiten Verbindungsabschnitte ausgeübt wird, kann an den entsprechenden Seitenerstreckungsabschnitt und die Fachwerkstäbe verteilt und übertragen werden.
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Eine Längslast (bzw. Längskraft), die von der Rückseite des Fahrzeuges auf die ersten hinteren Längsträger ausgeübt wird, kann von den dritten Verbindungsabschnitten an die zweiten Verbindungsabschnitte und die ersten Verbindungsabschnitte verteilt und übertragen werden, und ein Längslast (bzw. Längskraft), die von der Rückseite des Fahrzeuges auf die zweiten hinteren Längsträger ausgeübt wird, kann von den ersten Verbindungsabschnitten an die entgegengesetzten Enden des Fahrzeugkarosseriequerträgers und den entsprechenden Fachwerkstab verteilt und übertragen werden.
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Die Fahrzeugkarosseriestruktur kann ferner erste Quetschboxen (bzw. Knautschboxen) aufweisen, die hintere Enden der beiden ersten hinteren Längsträger und eine hintere Stoßfängerstruktur miteinander verbinden.
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Die Fahrzeugkarosseriestruktur kann ferner zweite Quetschboxen (bzw. Knautschboxen) aufweisen, die hintere Enden der beiden zweiten hinteren Längsträger und die hintere Stoßfängerstruktur miteinander verbinden.
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Der Fachwerkstab kann ein äußeres Element, das den entsprechenden ersten Verbindungsabschnitt und den entsprechenden zweiten Verbindungsabschnitt miteinander verbindet, und ein inneres Element aufweisen, das an der Innenseite des äußeren Elements vorgesehen ist, um die Steifigkeit (bzw. Festigkeit) zu verstärken.
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Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine Draufsicht einer Fahrzeugkarosseriestruktur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine perspektivische Ansicht einer Fahrzeugkarosseriestruktur gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
- 3 eine Draufsicht einer Fahrzeugkarosseriestruktur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einem Zustand, in dem eine Kollisionslast an das Heck und die Seiten des Fahrzeuges verteilt und übertragen wird;
- 4 eine Draufsicht einer Fahrzeugkarosseriestruktur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einem Zustand, in dem ein Kraftstoffbehälter bei einer Heckkollision geschützt ist;
- 5 eine perspektivische Ansicht eines Beispiels, bei dem erste hintere Längsträger und eine hintere Stoßfängerstruktur einer Fahrzeugkarosseriestruktur über eine erste Quetschbox gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung miteinander verbunden sind;
- 6 eine perspektivische Ansicht eines Beispiels, bei dem erste und zweite hintere Längsträger und eine hintere Stoßfängerstruktur einer Fahrzeugkarosseriestruktur über eine erste und eine zweite Quetschbox gemäß einer Ausführungsform der Erfindung miteinander verbunden sind; und
- 7(a) bis 7(d) eine Konfiguration eines Fachwerkstabes, der an einer Fahrzeugkarosseriestruktur montiert ist, und Prozesse der Montage des Fachwerkstabes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen sind nur zu Erläuterungszwecken und sind nicht dazu bestimmt, dem Bereich der Erfindung in irgendeiner Weise zu beschränken.
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und ist nicht dazu bestimmt, die vorliegende Offenbarung, Anmeldung oder Verwendungen zu beschränken. Es versteht sich, dass durch die Zeichnungen hinweg entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen.
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Die folgenden Ausführungsformen sind vorgesehen, um den Gedanken der vorliegenden Erfindung einem in der Technik, zu welcher die vorliegende Erfindung gehört, versierten Fachmann vollständig zu vermitteln, und die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, kann jedoch in anderen Formen ausgeführt werden. Um die vorliegende Offenbarung verdeutlichen, ist es möglich, die Teile der Zeichnungen, die nicht auf die Beschreibung bezogen sind, wegzulassen, und die Größe der Komponenten kann etwas übertrieben sein, um das Verständnis zu erleichtern.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, weist eine Fahrzeugkarosseriestruktur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zwei erste hintere Längsträger 10, zwei zweite hintere Längsträger 20, einen hinteren Hilfsrahmen 30, einen Fahrzeugkarosseriequerträger 40 und zwei Fachwerkstäbe 50 auf.
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Die beiden ersten hinteren Längsträger 10 sind an entgegengesetzten Seiten eines hinteren Bodens 1 derart vorgesehen, dass sie sich jeweils in einer Längsrichtung erstrecken. Entgegengesetzte Enden des hinteren Hilfsrahmens 30 sind jeweils mit dem entsprechenden ersten hinteren Längsträger unter den beiden ersten hinteren Längsträgern 10 gekuppelt, um die Steifigkeit von hinteren Aufhängungsmontageabschnitten 60, die an den entgegengesetzten Seiten des hinteren Bodens 1 vorgesehen sind, zu verstärken.
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Der hintere Hilfsrahmen 30 weist einen vorderen Querträger 31 und einen hinteren Querträger 32 auf, die in einer Vorwärts-Rückwärts-Richtung im Abstand voneinander angeordnet sind. Entgegengesetzte Enden des vorderen Querträgers 31 sind jeweils mit den beiden ersten hinteren Längsträgern 10 gekuppelt, und entgegengesetzte Enden des hinteren Querträgers 32 sind mit den jeweiligen beiden ersten hinteren Längsträgern 10 gekuppelt. Der hintere Hilfsrahmen 30 kann eine Seitensteifigkeit des hinteren Bodens 1 verstärken, um Komponenten, wie einen Kraftstoffbehälter 70 und eine Batterie (nicht gezeigt), die an dem hinteren Boden 1 montiert sind, zu schützen.
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Der Fahrzeugkarosseriequerträger 40 ist in einer Rückwärtsrichtung in einem vorbestimmten Abstand von dem hinteren Hilfsrahmen 30 angeordnet, und entgegengesetzte Enden des Fahrzeugkarosseriequerträgers 40 sind jeweils mit den beiden ersten hinteren Längsträgern 10 verbunden. Der Fahrzeugkarosseriequerträger 40 ist nicht nur an dem hinteren Boden 1 in einer integrierten Form derart fixiert, dass er zusammen mit dem hinteren Hilfsrahmen 30 die Seitensteifigkeit des hinteren Bodens 1 verstärkt, sondern dient auch dazu, den Kraftstoffbehälter 70, die Batterie und dergleichen, welche an der Vorderseite des Fahrzeugkarosseriequerträgers 40 montiert sind, vor einer Heckkollision zu schützen.
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Die beiden zweiten hinteren Längsträger 20 sind zwischen den beiden ersten hinteren Längsträgern 10 an der Rückseite des Fahrzeugkarosseriequerträgers 40 vorgesehen, und die beiden zweiten hinteren Längsträger 20 sind nebeneinander (fast parallel) zu den jeweiligen beiden ersten hinteren Längsträgern 10 im seitlichen Abstand voneinander angeordnet. Jeder der zweiten hinteren Längsträger 20 erstreckt sich von dem hinteren Ende des hinteren Bodens 1 zu dem Fahrzeugkarosseriequerträger 40 und ist an dem hinteren Boden 1 in einem integrierten Zustand fixiert.
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In einer Ausführungsform, wie in 1 gezeigt, erstrecken sich die beiden Fachwerkstäbe 50 jeweils von ersten Verbindungsabschnitten 81 zu zweiten Verbindungabschnitten 82. An den ersten Verbindungsabschnitten 81 sind der Fahrzeugkarosseriequerträger 40 und die beiden zweiten hinteren Längsträger 20 miteinander verbunden, und entgegengesetzte Enden des hinteren Querträgers 32 und die beiden ersten hinteren Längsträger 10 sind an den entsprechenden zweiten Verbindungsabschnitten 82 miteinander verbunden.
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In einer anderen Ausführungsform, wie in 3 gezeigt, ist die Fahrzeugkarosseriestruktur derart konfiguriert, dass die ersten Verbindungsabschnitte 81, die zweiten Verbindungsabschnitte 82 und dritte Verbindungsabschnitte 83 in einer Dreiecksform angeordnet sind. An den dritten Verbindungsabschnitten 83 sind die entgegengesetzten Enden des Fahrzeugkarosseriequerträgers 40 und die ersten hinteren Längsträger 10 miteinander verbunden. Eine solche Fahrzeugkarosseriestruktur kann die Seiten- und Längssteifigkeit eines vorderen Bereichs A (Kraftstoffbehältermontagebereich) des Fahrzeugkarosseriequerträgers 40 verstärken. Außerdem kann die Fahrzeugkarosseriestruktur den vorderen Bereich A des Fahrzeugkarosseriequerträgers 40 des hinteren Bodens 1 durch Verteilen einer Seitenlast P1 und einer Längslast P2, die von einer Rückseite ausgeübt wird, gegen Kollision sicher schützen.
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Mit Bezug auf die 1 bis 3 weist der hintere Querträger 32 des hinteren Hilfsrahmens 30 einen Zwischenerstreckungsabschnitt 32a, der sich in einer Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt, und zwei Seitenerstreckungsabschnitte 32b auf, die sich von entgegengesetzten Enden des Zwischenerstreckungsabschnitts 32a derart schräg nach hinten erstrecken, dass sie mit den zweiten Verbindungsabschnitten 82 verbunden sind.
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Wie in 3 gezeigt, kann die Seitenlast P1, die von einer Seite des Fahrzeuges auf die zweiten Verbindungsabschnitte 82 ausgeübt wird, an die Seitenerstreckungsabschnitte 32b und die Fachwerkstäbe 50 verteilt und übertragen werden. Ein Teil der Seitenlast P1 wird über die Seitenerstreckungsabschnitte 32b an den hinteren Hilfsrahmen 30 übertragen, und der andere Teil der Seitenlast P1 wird über die Fachwerkstäbe 50 an den Fahrzeugkarosseriequerträger 40 übertragen. Die Seitenlast P1 wird über die Fachwerkstäbe 50 und sowohl den Fahrzeugkarosseriequerträger 40 als auch den hinteren Hilfsrahmen 30 an die Rückseite des hinteren Bodens 1 breit verteilt und übertragen. Daher kann die Fahrzeugkarosseriestruktur den vorderen Bereich A des Fahrzeugkarosseriequerträgers 40 vor einer Seitenkollision sicher schützen.
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Wie in 3 gezeigt, wird bei der Fahrzeugkarosseriestruktur die Längslast P2, die von der Rückseite des Fahrzeuges auf die ersten hinteren Längsträger 10 ausgeübt wird, von den dritten Verbindungsabschnitten 83 an die Seite der zweiten Verbindungsabschnitte 82 und die Seite der ersten Verbindungsabschnitte 81 verteilt und übertragen, und die Längslast P2, die von der Rückseite des Fahrzeuges auf die zweiten hinteren Längsträger 20 ausgeübt wird, wird von den ersten Verbindungsabschnitten 81 an die Seite der entgegengesetzten Enden des Fahrzeugkarosseriequerträgers 40 und die Seite der Fachwerkstäbe 50 verteilt und übertragen. Dementsprechend kann, wie in 4 gezeigt, die Fahrzeugkarosseriestruktur den vorderen Bereich A (Kraftstoffbehältermontagebereich) des Fahrzeugkarosseriequerträgers 40 sicher schützen, selbst wenn eine Kollision von dem Heck des Fahrzeuges auftritt.
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Außerdem kann die Fahrzeugkarosseriestruktur gemäß der Erfindung die Steifigkeit gegen Kollision an einem hinteren Zwischenabschnitt im Vergleich zu dem Stand der Technik bedeutend verstärken, da die Fahrzeugkarosseriestruktur die beiden ersten hinteren Längsträger 10 und die beiden zweiten hinteren Längsträger 20 aufweist, und kann den vorderen Bereich A des Fahrzeugkarosseriequerträgers 40 sicher schützen, da die ersten hinteren Längsträger 10 und die zweiten hinteren Längsträger 20 die von dem Heck des Fahrzeuges ausgeübte Last P2 verteilen. Das heißt, wie in den 3 und 4 gezeigt, wird, wenn die Heckkollision auftritt, ein hinterer Bereich B des Fahrzeugkarosseriequerträgers 40 verformt, um den Aufprall zu absorbieren, jedoch kann der vordere Bereich A des Fahrzeugkarosseriequerträgers 40 ohne Verformung beibehalten werden, da die Last gleichmäßig verteilt wird.
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Mit Bezug auf 5 kann eine hintere Stoßfängerstruktur 90 über erste Quetschboxen 101 zum Absorbieren des Aufpralls mit den hinteren Enden der beiden ersten hinteren Längsträger 10 verbunden sein, jedoch können, wie in 6 gezeigt, zweite Quetschboxen 102, welche die hinteren Enden der beiden zweiten hinteren Längsträger 20 und die hintere Stoßfängerstruktur 90 miteinander verbinden, zusätzlich vorgesehen sein.
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Wenn die ersten Quetschboxen 101 und die zweiten Quetschboxen 102 zusammen installiert sind, wie in dem Beispiel von 6 gezeigt ist, ist es möglich, den Aufpralldämpfungseffekt bei der Heckkollision weiter zu steigern, die Anpassungsfreiheit der Quetschboxen zu erhöhen und die Quetschboxen aus dünnem Material herzustellen. Außerdem kann auch die Kupplungsstabilität der hinteren Stoßfängerstruktur 90 verstärkt werden.
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Die 7(a) bis 7(d) zeigen eine Konfiguration des Fachwerkstabes 50 und Prozesse der Montage des Fachwerkstabes 50. Der Fachwerkstab 50 kann ein äußeres Element 52, das den ersten Verbindungsabschnitt 81 und den zweiten Verbindungsabschnitt 82 miteinander verbindet, und ein inneres Element 51 aufweisen, das an der Innenseite des äußeren Elements 52 vorgesehen ist, um die Steifigkeit zu verstärken.
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Wenn der Fachwerkstab 50 installiert wird, kann, wie in 7(a) gezeigt, ein Ende des inneren Elements 51 mit dem ersten hinteren Längsträger 10 verbunden werden, und wie in 7(b) gezeigt, kann das äußere Element 52 an einer Außenseite des inneren Elements 51 montiert werden. Nachdem das äußere Element 52 montiert ist, können, wie in 7(c) gezeigt, der Fahrzeugkarosseriequerträger 40 und ein Ende des Fachwerkstabes 50 miteinander verbunden werden, während der Fahrzeugkarosseriequerträger 40 montiert wird, und wie in 7(d) gezeigt, kann der zweite hintere Längsträger 20 mit dem ersten Verbindungsabschnitt 81, mit welchem der Fahrzeugkarosseriequerträger 40 und der Fachwerkstab 50 verbunden sind, verbunden werden, während der zweite hintere Längsträger 20 montiert wird.
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Wie aus dem obigen ersichtlich ist, kann die Fahrzeugkarosseriestruktur gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung den vorderen Bereich des Fahrzeugkarosseriequerträgers, in dem der Kraftstoffbehälter, die Batterie und dergleichen installiert sind, vor einer Seitenkollision sicher schützen, da eine Seitenlast nicht nur durch den hinteren Hilfsrahmen, sondern auch durch die Fachwerkstäbe und den Fahrzeugkarosseriequerträger weit verteilt und übertragen wird.
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Außerdem kann die Fahrzeugkarosseriestruktur gemäß den Ausführungsformen der Erfindung die Steifigkeit gegen Kollision an einem hinteren Zwischenabschnitt im Vergleich zu dem Stand der Technik bedeutend verstärken, da die Fahrzeugkarosseriestruktur die beiden ersten hinteren Längsträger und die beiden zweiten hinteren Längsträger aufweist, und kann den vorderen Bereich des Fahrzeugkarosseriequerträgers vor einer Heckkollision sicher schützen, da die ersten hinteren Längsträger und die zweiten hinteren Längsträger die von dem Heck des Fahrzeuges ausgeübte Last verteilen, und die auf die zweiten hinteren Längsträger ausgeübte Längslast an den Fahrzeugkarosseriequerträger und die Fachwerkstäbe verteilt und übertragen wird.
