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FAHRZEUGUNTERKONSTRUKTION
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VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die Prioritäten der am 12. Januar 2018 hinterlegten japanischen Patentanmeldung
JP 2018-003376 und der am 22. Januar 2018 hinterlegten japanischen Patentanmeldung
JP 2018-007929 , die hierin durch Bezugnahme auf ihre Gesamtheit einschließlich der Beschreibung, Ansprüche, Zeichnungen und Zusammenfassung enthalten sind.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Fahrzeugunterkonstruktion, insbesondere auf Maßnahmen gegen einen Seitenaufprall.
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HINTERGRUND
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Die Patentveröffentlichung 1 offenbart die Gestaltung eines Batterielagerbereichs mit Bodenobergehäuse und Bodenuntergehäuse, die einen Fahrzeugboden bilden, wobei eine Batterie unterhalb dieses Bodens montiert ist. Die Steifigkeit des Bodenobergehäuses und Bodenuntergehäuses wird dann durch einen Seitenrahmen, der eine Rahmenstruktur (steife Struktur) in der Fahrzeuglängsrichtung ist, und einen Querträger gewährleistet, der eine Rahmenstruktur in Fahrzeugbreitenrichtung ist.
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REFERENZLISTE
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PATENTLITERATUR
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PATENTVERÖFFENTLICHUNG 1:
JP 2014-201277-A -
Indem die Steifigkeit durch die Verwendung von Querträgern aufrechterhalten wird, ist es möglich, die Verformung einer Fahrzeugunterkonstruktion im Falle eines Seitenaufpralls zu reduzieren und den Stoß auf eine Batterie zu verringern. Obwohl es mit der Struktur möglich ist, die Steifigkeit gegen einen Seitenaufprall am Fahrzeug zu erhöhen, ist hierbei die Aufprallenergieabsorption gering, und daher besteht hier Raum für Verbesserung.
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Die vorliegende Offenbarung stellt eine Fahrzeugunterkonstruktion dar, die Aufprallenergie effektiver absorbieren kann.
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KURZE ERLÄUTERUNG
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Fahrzeugunterkonstruktion mit zwei Seitenträgern, die in Fahrzeugbreitenrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind und sich in eine Fahrzeuglängsrichtung erstrecken, einer Batterie, die zwischen den beiden Seitenträgern angeordnet ist, und einem Querträger, der sich in Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt und die beiden Seitenträger verbindet, wobei der Querträger an beiden Seiten in Fahrzeugbreitenrichtung zwei niedrigfeste Querträgerbereiche aufweist, die von geringerer Festigkeit als ein Zentralbereich sind.
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Außerdem sind die beiden niedrigfesten Querträgerbereiche in Fahrzeugbreitenrichtung außerhalb der Batterie positioniert.
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Ferner weisen die beiden niedrigfesten Querträgerbereiche Außenbereiche auf, die mit den beiden Seitenträgern über Schrauben verbunden sind.
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Die beiden niedrigfesten Querträgerbereiche sind als vom Zentralbereich des Querträgers getrennte Elemente konstruiert, und weisen Innenbereiche auf, die an beiden Enden des mittleren Abschnitts des Querträgers befestigt sind.
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Die Innenbereiche der beiden niedrigfesten Querträgerbereiche sind durch Schweißen am Zentralbereich des Querträgers befestigt.
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Der Querträger ist unterhalb der Batterie platziert, und beide Enden des Querträgers sind an den beiden Seitenträgern an Positionen in Fahrzeugbreitenrichtung außerhalb der Batterie befestigt.
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird zum Zeitpunkt des Seitenaufpralls die Aufprallenergie absorbiert, um den Stoß effektiv abzufedern, und es wird möglich, die Batterie zu schützen.
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Figurenliste
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben, wobei:
- 1 eine perspektivische Zeichnung ist, die eine Fahrzeugunterkonstruktion einer Ausführungsform zeigt;
- 2 eine schematische Zeichnung ist, bei der die Fahrzeugunterkonstruktion einer Ausführungsform von hinten betrachtet wird;
- 3 eine perspektivische Zeichnung ist, die einen Zustand zeigt, in dem eine Sitzhalterung am Bodenquerträger angebracht wurde; und
- 4 eine schematische Zeichnung ist, in der ein Batteriemontagebereich der Fahrzeugunterkonstruktion einer Ausführungsform von unten betrachtet wird.
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ERLÄUTERUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend werden aufgrund der Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Dabei ist zu beachten, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die hierin beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist.
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1 ist eine perspektivische Zeichnung, die eine Fahrzeugunterkonstruktion 100 einer Ausführungsform zeigt. Ein sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckender Bodentunnel 12 ist an einem in Fahrzeugbreitenrichtung mittleren Abschnitt eines Bodenblechs 10 angeordnet. Der Bodentunnel 12 wird durch Anheben eines Teils des Bodenblechs 10 so ausgebildet, dass er nach oben vorsteht, wobei das Innere einen Raum erzeugt, in dem verschiedene Elemente untergebracht sind.
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Sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Längsträger 14 sind an beiden linken und rechten Seitenbereichen (beiden Seiten in Fahrzeugbreitenrichtung) des Bodenblechs 10 angeordnet. Diese Längsträger 14 sind rohrförmige Elemente mit viereckigem Querschnitt, die durch Verbinden zweier langer Bleche mit einem C-förmigen Querschnitt so ausgebildet sind, dass deren Konkavbereiche einander zugewandt sind. Die Längsträger 14 sind Strukturkomponenten des Fahrzeugs und weisen eine relativ hohe Festigkeit auf.
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Sich in Fahrzeugbreitenrichtung erstreckende Bodenquerträger 16 sind am Bodenblech 10 vorgesehen. Diese Bodenquerträger 16 sind Strukturkomponenten des Fahrzeugs und schützen gegen Kräfte von der Seite. Beide linken und rechten Enden der Bodenquerträger 16 sind an Seitenwänden der Längsträger 14 befestigt. Auf diese Weise ist es möglich, mit der Koppelung der Längsträger 14 und der Bodenquerträger 16 das Fahrzeuginnere in Längs- sowie Querrichtung zu schützen. Die Bodenquerträger 16 haben einen C-förmigen Querschnitt, und sind am Bodenblech 10 so befestigt, dass die Konkavbereiche nach unten zeigen.
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Ferner sind zwei sich in Längsrichtung erstreckende Kick-Elemente, Tritte bzw. (im Folgenden:) Profilelemente 18 am Bodenblech 10 angeordnet. Diese Profilelemente 18 haben einen C-förmigen Querschnitt, und sind von oben am Bodenblech 10 so befestigt, dass die Konkavbereiche nach unten zeigen. Die Profilelemente 18 sind auch innerhalb der beiden Längsträger 14 angeordnet (dazwischen positioniert), wobei nach innen gekrümmte Vorderseiten zentral und Rückseiten (beide Seiten in Fahrzeugbreitenrichtung) nahe der Längsträger 14 positioniert sind.
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Zwischen den beiden Profilelementen 18 ist eine Batterie 20 in einem Bereich unterhalb des Bodenblechs 10 angeordnet. Genauer ist die Batterie 20 zwischen den beiden Längsträgern 14 und den beiden Profilelementen 18 angeordnet. Ferner sind die Bodenquerträger 16 oberhalb der Batterie 20 angeordnet. Dementsprechend fungieren die Bodenquerträger 16 in Fahrzeugbreitenrichtung auch als Schutzelemente für die Batterie 20.
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In dieser Ausführungsform sind Querträger 22, die sich in Fahrzeugbreitenrichtung erstrecken, unterhalb der Batterie 20 angeordnet, und die Querträger 22 tragen die Batterie 20 von unten. Ferner sind die Querträger 22 lange Bleche, und sind an den beiden Enden der Seitenträger 26 befestigt. Die Querträger 22 sind hochfeste Elemente, und fungieren als Schutzelemente, die die Batterie 20 vor Stößen in Fahrzeugbreitenrichtung schützen.
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In dieser Ausführungsform sind hier niedrigfeste Bodenquerträgerbereiche 16a an Verbindungsbereichen von Bodenquerträgern 16 und Längsträgern 14 vorgesehen. Die Festigkeit dieser niedrigfesten Bodenquerträgerbereiche 16a (beispielsweise die zulässige Scherspannung) nimmt im Vergleich zum Mittelbereich 16b des Bodenquerträgers 16 ab. So ist zum Beispiel die Festigkeit vorzugsweise etwa die Hälfte derjenigen des Mittelbereichs 16b.
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In dieser Ausführungsform sind die niedrigfesten Bodenquerträgerbereiche 16a als vom Mittelbereich 16b separate Elemente ausgebildet. Daher ist es möglich, die Festigkeit einfach durch Materialaustausch oder Änderung der Dicke der niedrigfesten Bodenquerträgerbereiche 16a anzupassen. Die niedrigfesten Bodenquerträgerbereiche 16a müssen nicht unbedingt als separate Elemente ausgebildet sein, sondern können auch durch Änderung der Dicke, der Querschnittsfläche oder durch Vorsehen von Schlitzen ausgebildet sein. Dabei ist zu beachten, dass für den Fall, in dem die niedrigfesten Bereiche 16a als separate Elemente ausgebildet werden, der niedrigfeste Bodenquerträgerbereich 16a mit dem Mittelbereich 16b durch geeignete Mittel wie z.B. Schweißen verbunden wird.
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Es ist anzumerken, dass die niedrigfesten Bodenquerträgerbereiche 16a im Wesentlichen Elemente mit einem nach unten geöffneten C-förmigen Querschnitt sind und Abschnitte, die sich flanschartig zu beiden Seiten in Längsrichtung ausbreiten, und dass sie an diesen Bereichen mit den oberseitigen Befestigungsbereichen 18a der Profilelemente 18 verbunden sind. Außerdem werden flanschartige Randabschnitte für Abschnitte ausgebildet, die die Seitenflächen der Längsträger 14 berühren, und die niedrigfesten Bereiche 16a sind mit den Seitenflächen der Längsträger 14 an diesen Punkten verbunden. Die Oberseiten der niedrigfesten Bodenquerträgerabschnitte 16a sind sich zur Seite erstreckende Verlängerungsbereiche, und diese Abschnitte werden daraufhin den Oberseiten des Längsträgers 14 überlagert. Dementsprechend ist es möglich, die Verlängerungsbereiche an den Oberseiten der Längsträger 14 zu befestigen. An diesen Verbindungsstellen ist es möglich, ähnlich wie vorstehend beschrieben geeignete Mittel wie Schweißen anzuwenden.
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Ferner sind niedrigfeste Querträgerbereiche 22a an Verbindungsbereichen beider Enden des Querträgers 22 mit den Seitenträgern 26 vorgesehen. Diese niedrigfesten Querträgerbereiche 22a haben eine geringe Festigkeit im Vergleich zum Mittelbereich 22b des Querträgers 22. Ähnlich den niedrigfesten Bodenquerträgerbereichen 16a können die niedrigfesten Querträgerbereiche 22a als vom Mittelbereich 22b separate Elemente konstruiert oder als Teil des Querträgers 22 ausgebildet sein, und es ist auch möglich, Anpassungen der Festigkeit auf gleiche Weise wie bei den niedrigfesten Bodenquerträgerbereichen 16a durchzuführen.
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Die niedrigfesten Querträgerbereiche 22a sind an den Seitenträgern 26 über eine Hülse 24 durch Schraubbefestigung befestigt. Konkret sind die Seitenträger 26 hinter den Profilelementen 18, über den niedrigfesten Querträgerbereichen 22a und unter der Rückseite der Profilelemente 18 positioniert, wobei sich das Bodenblech 10 zwischen ihnen befindet. Dementsprechend sind die Seitenträger 26 und die niedrigfesten Querträgerbereiche 22a mit die Hülse 24 durchdringenden Schrauben befestigt.
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Die Struktur der Bodenquerträger 16, Querträger 22, Längsträger 14 und Profilelemente 18 wird in 2 von der Rückseite aus betrachtet schematisch dargestellt. Insbesondere sind Verbindungsbereiche zwischen den niedrigfesten Querträgerbereichen 22a und den Seitenträgern 26 anschaulich gezeigt. Die niedrigfesten Querträgerbereiche 22a sind ähnlich wie die Querträger 22 plattenförmig, wobei ein Ende (inneres Ende) mit einem Endbereich eines Querträgers 22 verbunden ist (beispielsweise geschweißt). Die niedrigfesten Querträgerbereiche 22a haben einen Neigungsbereich an einem Mittelteil in Fahrzeugbreitenrichtung mit einer hochliegenden Außenseite und einer tiefliegenden Innenseite. Innenbereiche der niedrigfesten Querträgerbereiche 22a sind dann mit einem Ende eines Querträger 22 von unten her verbunden.
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Die Seitenträger 26 sind Elemente mit einem nach oben geöffneten C-förmigen Querschnitt und weisen Flanschbereiche (Randbereiche) an einer Oberseite auf, die mit Flanschbereichen der Profilelemente 18 verbunden sind. Eine Unterseite eines Seitenträgers 26 ist einem niedrigfesten Querträgerbereich 22a zugewandt, wobei eine Hohlzylinderhülse 24 zwischen den beiden angeordnet ist, und durch Durchführen einer Schraube 28 durch den niedrigfesten Querträgerbereich 22a, die Hülse 24 und den Seitenträger 26 und Befestigen einer Mutter 30 an einem äußersten Ende dieser Schraube 28 wird der niedrigfeste Querträgerbereich am Seitenträger 26 befestigt.
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Beide Enden des Mittelbereichs 16b des Bodenquerträgers 16 und der Mittelbereich 22b des Querträger 22 ragen hierbei in Fahrzeugbreitenrichtung über die Batterie 20 hinaus. Anders formuliert befinden sich Positionen, an denen die Festigkeit der niedrigfesten Bodenquerträgerbereiche 16a und des niedrigfesten Querträgerbereichs beginnt, schwächer zu werden, in Fahrzeugbreitenrichtung außerhalb der Batterie 20. Dementsprechend ist es möglich, die Batterie 20 durch die hochfesten Mittelbereiche 16b der Bodenquerträger 16 und die Mittelbereiche 22b des Querträgers 22 zu schützen.
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Die Struktur eines Bodenquerträgers 16 wird in 3 gezeigt. Eine Sitzhalterung 32 zur Befestigung von Sitzen, auf denen Insassen sitzen werden, ist an einem Bodenquerträger 16 befestigt. Die Sitzhalterung 32 ist ein kastenförmiges Element mit einer quadratischen Pyramidenstumpfaußenform, wobei Flanschbereiche (Randbereiche) eines unteren Teils an einer Oberseite und Seitenflächen des Bodenquerträgers 16 durch Schweißen etc. befestigt sind. Ein Sitz (eine Sitzschiene) wird dann an einer Oberseite dieser Sitzhalterung 32 befestigt. Die Sitzhalterung 32 hat eine geringere Festigkeit als der Mittelbereich 16b des Bodenquerträgers 16.
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Mit dieser Ausführungsform ist hier eine Sitzhalterung 32 an einer Außenseite in Fahrzeugbreitenrichtung an einem niedrigfesten Bodenquerträgerbereich 16a angebracht wie durch eine Strichzweipunktlinie gezeigt. Daraus resultiert, dass in dem Fall, in dem eine Kraft auf den niedrigfesten Bodenquerträgerbereich 16a wirkt, auch wenn diese Kraft auf die Sitzhalterung 32 übertragen wird, die kastenförmige Sitzhalterung 32 zusammenbricht, und der Stoß wird auch an diesem Abschnitt effektiv absorbiert.
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Mit der Fahrzeugunterkonstruktion dieser Ausführungsform sind auf diese Weise die niedrigfesten Bodenquerträgerbereiche 16a an Verbindungsabschnitten zwischen den Bodenquerträgern 16 und den Längsträgern 14 vorhanden. Ebenso ist der niedrigfeste Querträgerbereich 22 an Verbindungsbereichen zwischen dem Querträger 22 und den Profilelementen 18 vorhanden. Das bedeutet, dass zum Zeitpunkt des Aufpralls auf einen Fahrzeugseitenbereich, wenn eine große Kraft in eine Richtung von der Fahrzeugseitenfläche nach innen aufgenommen wird, sich die niedrigfesten Bodenquerträgerbereiche 16a und der niedrigfeste Querträgerbereich 22a verformen, um die Stoßenergie zu absorbieren. Dementsprechend ist es möglich, die auf eine Batterie 20 wirkende Beschleunigung zu reduzieren, die durch den Stoß eines Aufpralls verursacht wird, und die Batterie 20 effektiv zu schützen. Ferner ist es möglich, die auf den Fahrzeuginnenraum wirkende Beschleunigung zu reduzieren, und den Schutz der Insassen im Fahrzeuginnenraum und anderer Vorrichtungen zu verbessern.
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Durch das Bereitstellen der Sitzhalterung 32 am niedrigfesten Bodenquerträgerbereich 16a erfolgt wie in 3 gezeigt Energieabsorption auch durch Verformung der Sitzhalterung 32 und es ist möglich, den Gesamtbetrag der Energieabsorption zu erhöhen.
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4 ist eine Zeichnung eines Montagebereichs für eine Batterie 20 der Fahrzeugunterkonstruktion von unten gesehen. In diesem Beispiel ist die Batterie 20 an mehreren Querträgern 22 in Fahrzeuglängsrichtung angeordnet und nimmt eine vergleichsweise große Fläche ein. Vier Querträger 22 sind mit Abständen in Fahrzeuglängsrichtung angeordnet. Niedrigfeste Querträgerbereiche 22a sind dann an beiden Enden jedes Querträgers 22 vorgesehen, und niedrigfeste Bodenquerträgerbereiche 16a sind jeweils an den Seitenträgern 26 angepasst.
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Ferner sind Versteifungselemente 34, die mehrere Querträger 22 verbinden, in Fahrzeuglängsrichtung vorgesehen. In diesem Beispiel sind zwei Versteifungselemente 34 vorgesehen, die drei Querträger 22 verbinden, und ein einzelnes Versteifungselement 34, das vier Querträger 22 verbindet, ist zwischen diesen vorgesehen. Mit dieser Art von Struktur ist es möglich, die Batterie 20 effektiv zu schützen.
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Es ist zu beachten, dass Fahrzeugstrukturkomponenten für die Fahrzeugsteifigkeit großen Belastungen standhalten müssen, und übliche Stahlwerkstoffe verwendet werden. Ebenso sind andere metallische Werkstoffe für Elemente geeignet, die durch Verformen Energie absorbieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2018003376 [0001]
- JP 2018007929 [0001]
- JP 2014201277 A [0004]
