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VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 30. Januar 2018 hinterlegten
japanischen Patentanmeldung 2018-013333 , die hierin unter Bezugnahme auf ihre Gesamtheit, einschließlich der Beschreibung, Ansprüche, Zeichnungen und der Zusammenfassung, aufgenommen wird.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Fahrzeugvorderteilaufbau.
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HINTERGRUND
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Ein Elektroauto oder dergleichen, das eine elektrische Maschine als eine Antriebsquelle verwendet, ist mit einer Batterieeinheit ausgerüstet. So ist zum Beispiel in der
WO 2014/034377 eine Batterieeinheit unter dem Boden der Fahrgastzelle montiert (Unterfluraufbau).
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In einem Schaltkreis ist eine elektrische Leistungswandlereinheit mit einem Gleichspannungswandler zur Durchführung von Aufwärtswandlungs-/Abwärtswandlungsbetrieb und einem Wechselrichter zur Gleich-/Wechselstromwandlung zwischen der elektrischen Drehmaschine und der Batterieeinheit vorgesehen. Wenn die elektrische Drehmaschine und die elektrische Leistungswandlereinheit in einem Motorraum an der Fahrzeugfront montiert sind, wird ein Hochspannungskabel aus der hinteren Fläche der elektrischen Leistungswandlereinheit gezogen. Dieses Hochspannungskabel erstreckt sich nach hinten und nach unten und ist mit der vorderen Fläche der sich unter dem Boden befindenden Batterieeinheit verbunden. Das bedeutet, dass das Hochspannungskabel in einer Seitenansicht in einer S-Form platziert ist, wobei die rechte Seite als Fahrzeugfront vorausgesetzt wird.
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Des Weiteren sind Vorderräder an entsprechenden Seiten des Motorraums angeordnet, und ein Aufhänge- bzw. Aufhängungselement, das ein Gerüstelement zur Aufhängung der Vorderräder darstellt, ist unter dem Motorraum vorgesehen. Wenn die Batterieeinheit unter dem Boden angebracht ist, wird das Aufhängungselement vor der Batterieeinheit positioniert.
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KURZE ERLÄUTERUNG
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Während eines Fahrzeugfrontalaufpralls (im Folgenden gegebenenfalls als ein „Frontalaufprall“ bezeichnet) wird das Aufhängungselement von einem Hindernis geschoben und zurückgedrängt.Zu diesem Zeitpunkt verfängt sich das Hochspannungskabel zwischen dem Aufhängungselement und der Batterieeinheit, was zu Schäden am Kabel führen kann. Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Fahrzeugvorderteilaufbau bereitzustellen, in dem das Verfangen des Hochspannungskabels zwischen dem Aufhängungselement und der Batterieeinheit während eines Frontalaufpralls verhindert werden kann.
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Fahrzeugvorderteilaufbau. Der Fahrzeugvorderteilaufbau weist eine Batterieeinheit, eine elektrische Leistungswandlereinheit, ein Aufhängungselement, und ein Hochspannungskabel auf. Die Batterieeinheit ist unter dem Boden bzw. Flur einer Fahrgastzelle vorgesehen. Die elektrische Leistungswandlereinheit ist im Motorraum vor der Fahrgastzelle vorgesehen. Das Aufhängungselement ist unter der elektrischen Leistungswandlereinheit und vor der Batterieeinheit vorgesehen. Das Hochspannungskabel erstreckt sich von der Frontfläche der Batterieeinheit nach oben und nach vorne und ist mit der elektrischen Leistungswandlereinheit verbunden. Zwei bodenseitige Verlängerungselemente sind in Fahrzeugbreitenrichtung an der Unterseite wenigstes eines unteren Trennblechs bzw. einer unteren Trennplatte oder eines den Boden der Fahrgastzelle bildenden Bodenblechs bzw. einer Bodenplatte so angeordnet, dass sie vor der Frontfläche der Batterieeinheit mit dem zwischen ihnen angeordneten Hochspannungskabel nach unten vorstehen. Zwei komponentenseitige Verlängerungselemente sind so angeordnet, dass sie an Positionen gegenüber den beiden bodenseitigen Verlängerungselementen in Fahrzeuglängsrichtung an der hinteren Abschlusskante des Aufhängungselements nach oben vorstehen.
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Wenn das Aufhängungselement während eines Frontalaufpralls zurückgedrängt wird, stoßen nach dem vorstehend genannten Aufbau die komponentenseitigen Verlängerungselemente und die bodenseitigen Verlängerungselemente aneinander, bevor die hintere Fläche des Aufhängungselements gegen die Frontfläche der Batterieeinheit stößt. Daher wird zwischen der hinteren Fläche des Aufhängungselements und der Frontfläche der Batterieeinheit ein Zwischenraum gebildet, um so zu verhindern, dass sich das Hochspannungskabels zwischen ihnen verfängt.
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Ferner können in der vorstehenden Offenbarung gegenüberliegende Flächen der beiden bodenseitigen Verlängerungselemente und der beiden komponentenseitigen Verlängerungselemente, die sich in Fahrzeuglängsrichtung einander gegenüber liegen, nach unten zum Fahrzeugheck geneigte Neigungsflächen sein.
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Nachdem die bodenseitigen Verlängerungselemente und die komponentenseitigen Verlängerungselemente nach dem vorstehend genannten Aufbau miteinander kollidiert sind, wird das Aufhängungselement entlang der Neigung der gegenüberliegenden Flächen nach unten und hinten (diagonal nach unten) abgewiesen. Daher wird es möglich, das Eindringen des Aufhängungselements in die Fahrgastzelle zu verhindern.
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Zudem können in der vorstehend erläuterten Offenbarung die gegenüberliegenden Flächen der beiden komponentenseitigen Verlängerungselemente eher horizontal sein als die gegenüberliegenden Flächen der beiden bodenseitigen Verlängerungselemente.
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Aufgrund des Trägeraufbaus des Aufhängungselements wird das Aufhängungselement während eines Frontalaufpralls mitunter so zurückgeschoben, dass das hintere Ende des Aufhängungselements nach unten geneigt ist; das bedeutet, dass die gegenüberliegenden Flächen der komponentenseitigen Verlängerungselemente angehoben werden. Dementsprechend wird es möglich, die gegenüberliegenden Flächen der komponentenseitigen Verlängerungselemente und die gegenüberliegenden Flächen der bodenseitigen Verlängerungselemente einander parallel zu machen, indem die gegenüberliegenden Flächen der komponentenseitigen Verlängerungselemente vorab so ausgelegt werden, dass sie stärker horizontal sind als die gegenüberliegenden Flächen der bodenseitigen Verlängerungselemente, wenn das Aufhängungselement zurückgezogen wirdAufhängungselement.
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Ferner können die beiden bodenseitige Verlängerungselemente in der vorstehenden Offenbarung unter einem Abschnitt wenigstens eines unteren Trennblechs bzw. Spritzblechs oder eines Bodenblechs vorgesehen sein, an dem ein Verstärkungselement an seiner oberen Fläche vorgesehen ist.
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Obwohl Einbaulagen der bodenseitigen Verlängerungselemente beim Aufprall der komponentenseitigen Verlängerungselemente auf die bodenseitigen Verlängerungselemente während eines Frontalaufpralls an wenigstens dem unteren Trennblech oder dem Bodenblech zum Inneren der Fahrgastzelle vorstehen können, wird es möglich, ein derartiges Vorstehen und eine Raumverringerung der Fahrgastzelle zu verhindern, indem die Einbaulagen unter dem Abschnitt entweder des unteren Trennblechs oder des Bodenblechs angeordnet werden, an dessen oberer Fläche das Verstärkungselement vorliegt.
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Ferner weist der Fahrzeugvorderteilaufbau nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung eine Batterieeinheit, eine elektrische Leistungswandlereinheit, ein Aufhängungselement und ein Hochspannungskabel auf. Die Batterieeinheit ist unter dem Boden der Fahrgastzelle vorgesehen. Die elektrische Leistungswandlereinheit ist in einem Motorraum vor der Fahrgastzelle vorgesehen. Das Aufhängungselement ist unter der elektrischen Leistungswandlereinheit und vor der Batterieeinheit vorgesehen. Das Hochspannungskabel erstreckt sich von der Frontfläche der Batterieeinheit nach oben und nach vorne und ist mit der elektrischen Leistungswandlereinheit verbunden. Ein bodenseitiges Verlängerungselement ist vorgesehen, das zwei bodenseitige Vorsprungsabschnitte aufweist, die in Fahrzeugbreitenrichtung an der unteren Fläche wenigstens eines unteren Trennblechs oder eines den Boden der Fahrgastzelle bildenden Bodenblechs so angeordnet sind, dass sie vor der Frontfläche der Batterieeinheit mit dem Hochspannungskabel zwischen sich angeordnet nach unten vorstehen. Ein komponentenseitiges Verlängerungselement ist vorgesehen, das zwei komponentenseitige Vorsprungsabschnitte aufweist, die an Positionen gegenüber den beiden bodenseitigen Vorsprungsabschnitten in Fahrzeuglängsrichtung an der hinteren Abschlusskante des Aufhängungselements nach oben vorstehen.
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Nach der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, das Verfangen des Hochspannungskabels zwischen dem Aufhängungselement und der Batterieeinheit zum Zeitpunkt eines Frontalaufpralls zu verhindern.
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Figurenliste
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben, wobei:
- 1 eine perspektivische Ansicht ist, die einen Fahrzeugvorderteilaufbau nach der vorliegenden Ausführungsform zeigt;
- 2 eine perspektivische Explosionsansicht ist, die den Fahrzeugvorderteilaufbau nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht;
- 3 eine perspektivische Ansicht ist, die einen hinteren Abschnitt des Fahrzeugvorderteilaufbaus nach der vorliegenden Ausführungsform zeigt;
- 4 eine geschnittene Seitenansicht entlang der Linie A-A in 3 ist;
- 5 eine Seitenansicht ist, die das Verhalten eines Aufhängungselements zum Zeitpunkt eines Frontalaufpralls wiedergibt;
- 6 eine Seitenansicht (1/3) ist, die Gegebenheiten um eine komponentenseitige Erweiterung und eine bodenseitige Erweiterung während eines Frontalaufpralls darlegt;
- 7 eine Seitenansicht (2/3) ist, die Gegebenheiten um die komponentenseitige Erweiterung und die bodenseitige Erweiterung während eines Frontalaufpralls darlegt;
- 8 eine Seitenansicht (3/3) ist, die Gegebenheiten um die komponentenseitige Erweiterung und die bodenseitige Erweiterung während eines Frontalaufpralls darlegt; und
- 9 eine perspektivische Ansicht ist, die einen Fahrzeugvorderteilaufbau nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
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ERLÄUTERUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 stellt eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugvorderteilaufbaus nach der vorliegenden Ausführungsform dar, und 2 stellt eine perspektivische Explosionsansicht des Fahrzeugvorderteilaufbaus dar.
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In 1 bis 8 stellt die durch die Bezeichnung FR angegebene Achse die Fahrzeuglängsrichtung dar, und die durch die Bezeichnung RB angegebene Achse stellt die Breitenrichtung (Fahrzeugbreitenrichtung) dar. Die durch die Bezeichnung OB angegebene Achse stellt die Höhenrichtung dar. Die Bezeichnung FR ist eine Abkürzung für „Front“, und bezüglich der Längsrichtungsachse FR wird die Fahrzeugfront als positive Richtung angenommen. Die Bezeichnung RB ist eine Abkürzung für „rechte Breite“, und bezüglich der Breitenrichtungsachse RB wird die rechte Breitenrichtung als positive Richtung angenommen. Darüber hinaus wird die Richtung bezüglich der Höhenachse OB als positive Richtung nach oben angenommen.
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Wie in 1 gezeigt sind die FR-Achse, die RB-Achse, und die OB-Achse zueinander senkrecht. Im Folgenden wird das Vorderteil des Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Ausführungsform gegebenenfalls mit Bezug auf diese drei Achsen beschrieben. Mit einem „vorderen Ende“ wirdzum Beispiel ein Endabschnitt eines beliebigen Elements bezeichnet, der sich auf der Seite der positiven Richtung der FR-Achse befindet, und mit einem „hinteren Ende“ ist ein Endabschnitt eines beliebigen Elements gemeint, der sich aufn der Seite der negativen Richtung der FR Achse befindet. Die „Breiteninnenseite“ bezeichnet eine relative Innenseite in Fahrzeugbreitenrichtung entlang der RB-Achse, und die „Breitenaußenseite“ bezeichnet die relative Außenseite in Fahrzeugbreitenrichtung entlang der RB-Achse. Überdies ist, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, mit der „Breitenrichtung“ die Fahrzeugbreitenrichtung gemeint. Des Weiteren ist mit der „Oberseite“ die Seite der relativ positiven Richtung der OB-Achse gemeint, und mit der „Unterseite“ ist die Seite der relativ negativen Richtung der OB-Achse gemeint.
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Der in 1 und 2 gezeigte Fahrzeugvorderteilaufbau ist in einem Elektroauto montiert, das eine elektrische Maschine 10 als Antriebsquelle verwendet. Der Fahrzeugvorderteilaufbau weist vordere Längsträger 12, 12, eine elektrische Leistungssystemanordnung 14, ein Aufhängungselement 16, und eine Batterieeinheit 18 auf.
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Die vorderen Längsträger 12, 12 sind zwei an entsprechenden Seiten in Fahrzeugbreitenrichtung (rechts und links) angeordnete Gerüstelemente, und jedes Element erstreckt sich vom vorderen Ende-des Fahrzeugs aus nach hinten. So erstrecken sich die vorderen Längsträger 12, 12 beispielsweise von einem Motorraum 20 an der Fahrzeugvorderseite zu einem Vorderabschnitt der Fahrgastzelle 22 (Kabine) hinter dem Motorraum 20.
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Die elektrische Leistungssystemanordnung 14 und das Aufhängungselement 16 sind im Motorraum 20 montiert. Die elektrische Leistungssystemanordnung 14 ist eine Anordnung, in der zahlreiche Hochspannungsgeräte zusammengefügt sind. Die elektrische Leistungssystemanordnung 14 ist durch Zusammensetzen der elektrischen Drehmaschine 10, einer Ladeeinheit 24, und einer elektrischen Leistungswandlereinheit 26 an einem Motorraumquerträger 28 gebildet.
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Die elektrische Maschine 10 ist beispielsweise eine Antriebsquelle des Fahrzeugs und ist an der Unterseite des Motorraumquerträgers 28 montiert. Die elektrische Maschine 10 setzt sich beispielsweise aus einem Permanentmagnetsynchronmotor zusammen.
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Die Ladeeinheit 24 und die elektrische Leistungswandlereinheit 26 sind an der Oberseite des Motorraumquerträger 28 montiert. Die Ladeeinheit 24 ist beispielsweise mit einem (nicht dargestellten) Ladeanschluss verbunden und kann zum Beispiel von einer Ladestation außerhalb des Fahrzeugs geladen werden.
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Die elektrische Leistungswandlereinheit 26 ist zwischen der elektrische Maschine 10 und der Batterieeinheit 18 verschaltet und führt elektrische Leistungsumwandlung durch. Die elektrische Leistungswandlereinheit 26 ist so gebildet, um beispielsweise einen Inverter zum Umwandeln zwischen Wechsel- und Gleichstrom und einen Gleichspannungswandler zur Durchführung von Aufwärtswandlungs-/Abwärtswandlungsvorgängen aufzuweisen. Die elektrische Leistungswandlereinheit 26 nimmt den Wechselrichter und den Gleichspannungswandler zum Beispiel in einem quaderförmigen Gehäuse auf. Ferner ist die hintere Fläche des Gehäuses mit einem mit der Batterieeinheit 18 verbundenen Hochspannungskabel 30 verbunden. Zudem ist die untere Fläche des Gehäuses mit dem (nicht dargestellten) Hochspannungskabel 30 verbunden, das mit der elektrische Maschine 10 verbunden ist.
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Der Motorraumquerträger 28 ist ein an den beiden rechten und linken vorderen Längsträgern 12, 12 befestigtes Gerüstelement. So ist der Motorraumquerträger 28 beispielsweise ein Rahmenelement mit einer im Wesentlichen rechteckigen Form und weist dergestalt eine in seiner Mitte ausgebildete Öffnung auf, dass sie ihn vertikal durchdringt. Durch diese Öffnung verläuft das die elektrische Maschine 10 und die elektrische Leistungswandlereinheit 26 verbindende (nicht dargestellte) Hochspannungskabel.
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Die elektrische Maschine 10, die Ladeeinheit 24, und die elektrische Leistungswandlereinheit 26 sind am Motorraumquerträger 28 montiert, um die elektrische Leistungssystemanordnung 14 zu bilden. Im Montageschritt des Fahrzeugs wird die elektrische Leistungssystemanordnung 14 von unten angehoben. Nach der Ausrichtung der Höhenpositionen des Motorraumquerträgers 28 und der vorderen Längsträger 12, 12 wird dann der Motorraumquerträger 28 an den vorderen Längsträgern 12, 12 durch (nicht dargestellte) Halterungen befestigt. Infolge solch einer Montage wird die elektrische Leistungswandlereinheit 26 wie in 1 dargestellt über dem vorderen Längsträgern 12 positioniert.
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Das Aufhängungselement 16 ist unter der elektrischen Leistungssystemanordnung 14 mit der elektrischen Leistungswandlereinheit 26 positioniert. Darüber hinaus ist das Aufhängungselement 16 wie in 1 gezeigt vor der Batterieeinheit 18 vorgesehen. Das bedeutet, dass das Aufhängungselement 16 so positioniert ist, dass es mit der Batterieeinheit 18 in der Höhe (Höhenrichtung) ausgerichtet ist.
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Das Aufhängungselement 16 ist ein Gerüstelement zur Aufhängung der Vorderräder (nicht dargestellt). Das Aufhängungselement 16 hat eine Form annähernd paralleler Kreuze, und beide Breitenrichtungsseiten des vorderen Endabschnitts und beide Breitenrichtungseiten des hinteren Endabschnitts sind so geformt, um in Breitenrichtung nach außen vorzustehen. Trägerelemente 32A und 32B sind jeweils an beiden Breitenrichtungsseiten des vorderen Endabschnitts und beiden Breitenrichtungsseiten des hinteren Endabschnitts befestigt. Die Trägerelemente 32A und 32B sind des Weiteren an der unteren Fläche der vorderen Längsträger 12, 12 befestigt. Das heißt, das Aufhängungselement 16 wird über die Trägerelemente 32A und 32B durch die vorderen Längsträger 12 aufgehängt und getragen.
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Ferner sind zwei komponentenseitige Erweiterungen 34, 34 (komponentenseitige Verlängerungselemente) am hinteren Ende des Aufhängungselements 16 vorgesehen. Wie in 4 dargestellt ist, wird die komponentenseitige Erweiterung 34 von einem hinteren Ende der oberen Fläche 16A bis zu einem oberen Ende der hinteren Fläche 16B des Aufhängungselements 16 angebracht und so befestigt, dass sie am hinteren Ende des Aufhängungselements 16 eingehakt ist.
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So ist die komponentenseitige Erweiterung 34 zum Beispiel ein im Wesentlichen boxförmiges starres Element aus einem Metallwerkstoff wie etwa Aluminium, und eine Öffnung im boxförmigen Element ist mit dem hinteren Ende der oberen Fläche 16A und dem oberen Ende der hinteren Fläche 16B des Aufhängungselements 16 abgedeckt, um eine geschlossene Profilstruktur auszubilden.
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Die komponentenseitige Erweiterung 34 kann am Aufhängungselement 16 durch ein Befestigungselement wie z. B. Muttern und Schrauben befestigt sein, oder kann mit dem Aufhängungselement 16 durch beispielsweise Schweißen verbunden sein. Zusätzlich kann die komponentenseitige Erweiterung 34 als ein Abschnitt des Aufhängungselements 16 gebildet sein, indem das hintere Ende des Aufhängungselements 16 dergestalt bearbeitet ist, dass es nach oben vorsteht.
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Die komponentenseitige Erweiterung 34 steht von der oberen Fläche des Aufhängungselements 16 nach oben vor. Des Weiteren sind die komponentenseitigen Erweiterungen 34, 34 wie in 1 gezeigt an Positionen gegenüber den bodenseitigen Erweiterungen 36, 36 in Fahrzeuglängsrichtung an einer hinteren Abschlusskante 16C des Aufhängungselements 16 angeordnet. Bezogen auf 4 ist die hintere Abschlusskante 16C des Aufhängungselements 16 eine Kante bzw. ein Grat, die bzw. der die Grenze zwischen dem hinteren Ende der oberen Fläche 16A und dem oberen Ende der hinteren Fläche 16B des Aufhängungselements 16 definiert, und die komponentenseitigen Erweiterungen 34, 34 sind am Grat angeordnet. Mit Bezug auf 3 sind des Weiteren die komponentenseitigen Erweiterungen 34, 34 in Fahrzeugbreitenrichtung mit dem dazwischen angeordneten Hochspannungskabel 30 vorgesehen.
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Bezogen auf 4 sind Gegenseiten bzw. zugewandte Flächen 34A gegenüber den bodenseitigen Erweiterungen 36 in Fahrzeuglängsrichtung an den komponentenseitigen Erweiterungen 34 gebildet. Die Gegenseiten 34A sind nach unten zum Fahrzeugheck geneigte Neigungsflächen. Wie nachfolgend beschrieben wird es durch die Anwendung einer geneigten bzw. Neigungsfläche als die Gegenseiten 34A möglich, das Aufhängungselement 16 zum Zeitpunkt eines Frontalaufpralls zur Unterseite des Fahrzeugs zu drücken.
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Zusätzlich ist ein Neigungswinkel θ1 der Gegenseiten 34A der komponentenseitigen Erweiterungen 34 bezüglich der Horizontalfläche so gebildet, dass er kleiner als ein Neigungswinkel θ2 der Gegenseiten 36A der bodenseitigen Erweiterungen 36 bezüglich der Horizontalfläche ist. Das heißt, die Gegenseiten 34A der komponentenseitigen Erweiterungen 34 sind so geneigt, dass sie flacher geneigt sind als die Gegenseiten 36A der bodenseitigen Erweiterungen 36A.
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Wenn dementsprechend das hintere Ende des Aufhängungselements 16 nach unten geneigt ist, und die Gegenseiten 34A der komponentenseitigen Erweiterungen 34 während eines Frontalaufpralls wie nachfolgend beschrieben angehoben werden, werden dementsprechend die Gegenseiten 36A der bodenseitigen Erweiterungen 36 und die Gegenseiten 34A der komponentenseitigen Erweiterungen 34 in einer Seitenansicht dadurch parallel ausgerichtet, dass die Gegenseiten 34A der komponentenseitigen Erweiterungen 34 dergestalt gebildet sind, dass sie flacher geneigt sind als die Gegenseiten 36A der bodenseitigen Erweiterungen 36A.
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Bezogen auf 1 ist die Fahrgastzelle 22 durch ein Bodenblech bzw. eine Bodenplatte 38 und ein Trennblech bzw. eine Trennplatte 40 abgeteilt. Das Trennblech 40 weist ein oberes Trennblech 40A auf, das ein oberes Blech bzw. eine obere Platte ist, und ein unteres Trennblech 40B, das ein unteres Blech bzw. eine untere Platte ist.
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Das obere Trennblech 40A steht annähernd senkrecht. Das obere Ende des unteren Trennblechs 40B ist mit dem unteren Ende des oberen Trennblechs 40A verbunden und verläuft davon weg in einer Seitenansicht in einer geschwungenen Form. Das untere Trennblech 40B ist von einer vertikalen Form in eine Bogen- oder Neigungsform gebogen, und sein hinteres Ende wird annähernd horizontal und ist mit dem vorderen Ende des Bodenblechs 38 verbunden.
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Das untere Trennblech 40B fungiert als ein sogenanntes Fußblech, auf dem die Füße eines Beifahrers auf dem Vordersitz ruhen. Aufgrund einer solchen Funktion setzt sich das Bodenblech der Fahrgastzelle 22 aus dem unteren Trennblech 40B und dem Bodenblech 28 zusammen.
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Ein Bodentunnel 39 ist in der Mitte in Breitenrichtung des unteren Trennblechs 40B und des Bodenblechs 38 gebildet. Falls ein Verbrennungsmotor im Fahrzeug montiert ist, verläuft durch diesen Bodentunnel 39 ein Auspuffrohr. Für ein Elektroauto, in dem kein Verbrennungsmotor montiert ist, ist das Auspuffrohr unnötig, und daher ist zum Beispiel ein Batteriesteuergerät (engl. ECU = electronic control unit) 42 zur Überwachung und Steuerung einer Batterie im Bodentunnel 39 angebracht.
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Des Weiteren ist der Bodentunnel 39 bezogen auf 3 durch ein als Tunnelverstärker 44 bezeichnetes Verstärkungselement verstärkt. Der Tunnelverstärker 44 deckt den Bodentunnel 39 ab und erstreckt sich in Breitenrichtung an beiden Seiten des Bodentunnels 39 (an der oberen Fläche des unteren Trennblechs 40B und am Bodenblech 38) zu den Bodenblechbereichen. Wie in 3 gezeigt sind die bodenseitigen Erweiterungen 36, 36 unter diesen sich erstreckenden Abschnitten angeordnet. Das bedeutet, die bodenseitigen Erweiterungen 36, 36 sind unter einem Abschnitt von wenigstens dem unteren Trennblech 40B oder dem die Bodenplatte bildenden Bodenblech 38 angeordnet, wobei das Verstärkungselement (Tunnelverstärker 44) an seiner oberen Fläche vorgesehen ist.
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Zurück zu 1 ist die Batterieeinheit 18 unter dem Boden der Fahrgastzelle positioniert, also unter dem Bodenblech 38. Zahlreiche Batteriezellen (elektrische Zellen) sind in der Batterieeinheit 18 montiert. Die Batteriezelle besteht beispielsweise aus einem Lithium-Ionen-Akkumulator, Nickel-Wasserstoff-Akkumulator, oder Feststoffakkumulator. So sind zum Beispiel zahlreiche Batteriezellen parallelgeschaltet, um eine Batteriegruppe zu bilden, und zahlreiche Batteriegruppen sind weiter in Serie geschaltet.
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Das Hochspannungskabel 30 ist mit der Breitenrichtungsmitte einer Frontfläche 18A der Batterieeinheit 18 verbunden (siehe 4). Das Hochspannungskabel 30 erstreckt sich von der Frontfläche 18A der Batterieeinheit 18 nach oben und nach vorne und ist mit der elektrischen Leistungswandlereinheit 26 der elektrischen Leistungssystemanordnung 14 verbunden. So ist beispielsweise das Hochspannungskabel 30 wie in 1 dargestellt in einer invertierten S-Form in einer Seitenansicht platziert, wobei die linke Seite als Fahrzeugfront angenommen wird.
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Die beiden bodenseitigen Erweiterungen 36, 36 (bodenseitige Verlängerungselemente) sind an der unteren Fläche des unteren Trennblechs 40B vorgesehen, das ein Abschnitt der Bodenplatte ist, die den Boden der Fahrgastzelle 22 bildet. Die bodenseitigen Erweiterungen 36, 36 sind vor der Frontfläche 18A der Batterieeinheit 18 vorgesehen. So sind die bodenseitigen Erweiterungen 36 wie in 4 gezeigt zum Beispiel an der unteren Fläche des unteren Trennblechs 40B so vorgesehen, dass wenigstens die Gegenseiten 36A, die den komponentenseitigen Erweiterungen 34 gegenüberliegen, sich vor der Frontfläche 18A der Batterieeinheit 18 befinden.
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Obwohl die bodenseitigen Erweiterungen 36, 36 in dem Beispiel in 1 an der unteren Fläche des unteren Trennblechs 40B vorgesehen sind, ist die vorliegende Ausführungsform nicht auf diese Form beschränkt. Zusammengefasst müssen die bodenseitigen Erweiterungen 36, 36 nur an der unteren Fläche des Bodens der Fahrgastzelle 22 so vorgesehen sein, dass sie sich vor der Frontfläche 18A der Batterieeinheit 18 befinden. Insbesondere müssen die bodenseitigen Erweiterungen 36, 36 nur an der unteren Fläche von wenigstens dem unteren Trennblech 40B oder dem Bodenblech 38, das den Boden der Fahrgastzelle 22 bildet, so vorgesehen sein, dass sie sich vor der Frontfläche 18A der Batterieeinheit 18 befinden. So können die bodenseitigen Erweiterungen 36, 36 beispielsweise an der unteren Fläche des Bodenblechs 38 oder quer über die unteren Flächen von sowohl dem unteren Trennblech 40B als auch dem Bodenblech 38 vorgesehen sein.
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Die bodenseitigen Erweiterungen 36 stehen von der unteren Fläche des unteren Trennblechs 40B so nach unten vor, dass die Gegenseiten 36A den Gegenseiten 34A der komponentenseitigen Erweiterungen 34 in Fahrzeuglängsrichtung gegenüberliegen. So sind die komponentenseitigen Erweiterungen 36, 36 zum Beispiel im Wesentlichen kastenförmig starre Elemente aus einem metallischen Werkstoff wie etwa Aluminium, und eine Öffnung im kastenförmigen Element ist mit dem unteren Trennblech 40B bedeckt, um eine geschlossene Profilstruktur zu bilden.
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Mit Bezug auf 4 sind die Gegenseiten 36A der bodenseitigen Erweiterungen 36 Neigungsflächen, die zum Fahrzeugheck nach unten geneigt sind. Wie nachfolgend beschrieben fungieren diese Neigungsflächen während eines Frontalaufpralls als Gleitflächen, um das Aufhängungselements 16 zur Unterseite hin zu drücken. Um sicherzustellen, dass das Aufhängungselement 16 nach unten gedrückt wird, kann ein Neigungswinkel θ2 der Gegenseiten 36A bezüglich der Horizontalfläche nahezu vertikal sein, wie zum Beispiel größer als 90 Grad und kleiner als 135 Grad (90 Grad < θ2 < 135 Grad).
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Des Weiteren ist der Neigungswinkel θ2 der Gegenseiten 36A der bodenseitigen Erweiterungen 36 wie vorstehend beschrieben bezüglich der Horizontalfläche so gebildet, dass er größer ist als der Neigungswinkel θ1 der Gegenseiten 34A der komponentenseitigen Erweiterungen 34 bezüglich der Horizontalfläche.
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Bezugnehmend auf 3 sind die bodenseitigen Erweiterungen 36, 36 an der unteren Fläche des unteren Trennblechs 40B in Fahrzeugbreitenrichtung mit dem dazwischen angeordneten Hochspannungskabel 30 vorgesehen. Beispielsweise sind die bodenseitigen Erweiterungen 36, 36 am Grenzabschnitt zum Bodentunnel 39 an der Bodenfläche der Fahrgastzelle 22 vorgesehen.
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<Verhalten während eines Frontalaufpralls>
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Das Verhalten der Fahrzeugvorderteilstruktur nach der vorliegenden Ausführungsform während eines Frontalaufpralls wird anhand der 5 bis 8 beschrieben. Wie in 5 dargestellt erfasst das vordere Ende des vorderen Seitenelements 12 beim Aufprall der Fahrzeugfrontfläche auf ein Hindernis 46 (eine Barriere) das Hindernis und wird verbogen und verformt (geknickt). Als Ergebnis dieser Biegeverformung wird das Trägerelement 32A zurückgeschoben, das das Aufhängungselement 16 am vorderen Längsträger 12 stützt. Dadurch wird das vordere Ende des Aufhängungselements 16 nach oben gehoben und das hintere Ende nach unten geneigt.
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Während sich das hintere Ende des Aufhängungselements 16 neigt, werden die Gegenseiten 34A der komponentenseitigen Erweiterungen 34 angehoben, wie in 6 dargestellt ist, und die Gegenseiten 34A und die Gegenseiten 36A der bodenseitigen Erweiterungen 36 werden in einer Seitenansicht zueinander parallel. Das Aufhängungselement 16 wird unter Beibehaltung des Parallelzustandes weiter zurückgeschoben, und die Gegenseiten 34A der komponentenseitigen Erweiterungen 34 kollidieren wie in 7 dargestellt mit den Gegenseiten 36A der bodenseitigen Erweiterungen 36.
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Zum Zeitpunkt dieses Aufpralls wird die Last, die groß genug ist, dass die bodenseitigen Erweiterungen 36 in die Fahrgastzelle eindringen, in die bodenseitigen Erweiterungen 36 eingetragen, die den Aufprall der komponentenseitigen Erweiterungen 34 aufgenommen haben. Wie vorstehend beschrieben sind die bodenseitigen Erweiterungen 36 hier unter dem Tunnelverstärker 44 vorgesehen, der ein Verstärkungselement ist. Das heißt, die bodenseitigen Erweiterungen 36 sind mit dem Tunnelverstärker 44 ummantelt. Daher wird die auf das Innere der Fahrgastzelle 22 aufgebrachte Last der bodenseitigen Erweiterungen 36 durch den Tunnelverstärker 44 aufgenommen und dabei das Eintreten der bodenseitigen Erweiterungen 36 in die Fahrgastzelle 22 verhindert.
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Im weiteren Verlauf des Frontalaufpralls leiten die Gegenseiten 34A der komponentenseitigen Erweiterungen 34 und die Gegenseiten 36A der bodenseitigen Erweiterungen 36, die Neigungsflächen sind, das Aufhängungselement 16 wie in 8 dargestellt nach unten. Das heißt, dass die komponentenseitigen Erweiterungen 34 bezüglich der bodenseitigen Erweiterungen 36 nach unten und hinten abgleiten, was dazu führt, dass das Aufhängungselement 16 nach unten und hinten gedrückt wird. Dementsprechend wird es möglich, ein Eintreten des Aufhängungselements 16 in die Fahrgastzelle 22 zu verhindern.
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<Weiterer Aspekt der vorliegenden Ausführungsform>
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Obwohl in 1 bis 8 jede der komponentenseitigen Erweiterungen 34, 34 und der bodenseitigen Erweiterungen 36, 36 separat und unabhängig ist, können andere Formen angenommen werden. Wie in 9 dargestellt können zum Beispiel die komponentenseitige Erweiterung 34 (komponentenseitiges Verlängerungselement) und die bodenseitige Erweiterung 36 (bodenseitiges Verlängerungselement) jeweils ein einzelnes Teil sein.
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Die bodenseitige Erweiterung 36 ist zumindest an der unteren Fläche des unteren Trennblechs 40B oder des Bodenblechs 38 so vorgesehen, dass sie sich vor der Frontfläche 18A der Batterieeinheit 18 befindet. Die bodenseitige Erweiterung 36 hat zwei bodenseitige Vorsprungsabschnitte 37, 37, die in der Fahrzeugbreitenrichtung mit dem dazwischen liegenden Hochspannungskabel 30 angeordnet sind und nach unten vorstehen. Die Struktur der Gegenseiten 36A der bodenseitigen Vorsprungsabschnitte 37, 37 kann identisch mit der der Gegenseiten 36A der in 4 gezeigten bodenseitigen Erweiterungen 36, 36 sein.
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Des Weiteren ist die komponentenseitige Erweiterung 34 an der hintere Abschlusskante 16C des Aufhängungselements 16 vorgesehen. Die komponentenseitige Erweiterung 34 hat zwei komponentenseitige Vorsprungsabschnitte 35, 35, die an Positionen gegenüber der beiden bodenseitigen Vorsprungsabschnitte 37, 37 in Fahrzeuglängsrichtung an der hinteren Abschlusskante 16C des Aufhängungselements 16 nach oben vorstehen. Die Struktur der Gegenseiten 34A der komponentenseitigen Vorsprungsabschnitte 35, 35 kann identisch zu der der Gegenseiten 34A der in 4 gezeigten komponentenseitigen Erweiterungen 34, 34 sein.
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Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und umfasst alle Variationen und Änderungen, die nicht vom technischen Bereich und dem in den Ansprüchen definierten Kern der vorliegenden Offenbarung abweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2018013333 [0001]
- WO 2014/034377 [0003]
