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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Struktur zur Verstärkung einer vorderen Fahrzeugkarosserie, und insbesondere eine Struktur zur Verstärkung einer vorderen Fahrzeugkarosserie, die dazu in der Lage ist, das Frontaufprallreaktionsverhalten eines Fahrzeugs zu verbessern.
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Allgemeiner Stand der Technik
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Im Allgemeinen ist eine vordere Fahrzeugkarosserie eines Fahrzeugs eine Rahmenstruktur, die auf einer Vorderseite eines Fahrzeugs angeordnet ist, sodass sie einen Motorraum bildet, und die Folgendes umfasst: ein Frontendmodul, das eine Vorderseite des Motorraums bildet und in dem ein Kühlmodul, ein Scheinwerfer und Ähnliches installiert ist, ein Kotflügelschürzenelement, das linke und rechte Seitenabschnitte des Motorraums bildet und einen Raum bereitstellt, in dem Räder installiert sind, und eine Instrumententafel, die hinter dem Motorraum angeordnet ist und dazu ausgestaltet ist, einen Fahrgastraum und den Motorraum zu unterteilen.
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Ferner ist unter dem Motorraum auf der linken und rechten Seite davon ein vorderes Seitenelement derart angeordnet, dass es sich in einer Vorne-hinten-Richtung des Fahrzeugs erstreckt, um die strukturelle Steifigkeit der vorderen Fahrzeugkarosserie zu verstärken, und unter dem vorderen Seitenelement ist ein Hilfsrahmen angeordnet, um einen Motor, ein Getriebe, eine Aufhängung und Ähnliches, das in dem Motorraum installiert ist, zu installieren und zu stützen.
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An einem vorderen Endabschnitt des vorderen Seitenelements ist ein Stoßfängerträger installiert, der derart angeordnet ist, dass er in einer Breitenrichtung der Fahrzeugkarosserie (d. h. einer seitlichen Links-rechts-Richtung der Fahrzeugkarosserie) lang ist, um das Frontaufprallreaktionsverhalten des Fahrzeugs zu verbessern. Insbesondere ist der Stoßfängerträger in einem Zustand mit dem vorderen Endabschnitt der vorderen Seitenelemente verbunden, in dem zwischen dem Stoßfängerträger und dem vorderen Endabschnitt davon eine Crashbox angeordnet ist.
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Wenn ein Fahrzeug, das die vordere Fahrzeugkarosserie der vorstehend beschriebenen Struktur aufweist, in Vorwärtsrichtung mit einem Aufprallobjekt wie einem Hindernis oder einem anderen Fahrzeug kollidiert, wenn es mit einer Überdeckung fährt, das heißt, wenn ein Aufprallobjekt wie eine Überdeckungsbarriere mit einer Außenseite der Fahrzeugkarosserie kollidiert, indem es in einer Breitenrichtung des Fahrzeugs zu einer Seite geneigt ist, kann das Aufprallobjekt dadurch, dass es dem vorderen Seitenelement ausweicht, mit einem äußeren Abschnitt der Fahrzeugkarosserie kollidieren, der relativ geringe Steifigkeit aufweist. Da nicht wirksam auf einen Aufprall mit Frontüberdeckung (z. B. einen Aufprall mit minimalen Auswirkungen) reagiert wird, kann folglich ein Insasse nicht sicher geschützt werden und es können starke Aufprallschäden am Fahrzeug auftreten.
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Dementsprechend wurden Techniken vorgeschlagen, um auf einen Aufprall mit Überdeckung (z. B. einen minimalen Aufprall) zu reagieren, indem der äußere Abschnitt der Fahrzeugkarosserie verstärkt wird. Vorgeschlagen wurde beispielsweise eine Struktur, in der ein vorderer Endabschnitt eines vorderen Kotflügelschürzenelements sich zu einem vorderen Endabschnitt eines vorderen Seitenelements erstreckt und in der das vordere Kotflügelschürzenelement mittels eines Verbindungselements mit dem vorderen Seitenelement verbunden ist, oder eine Struktur, in der außerhalb des vorderen Seitenelements ein Verstärkungselement zur Verhinderung des Eindringens eines Aufprallobjekts installiert ist. Das Reaktionsverhalten bei einem Frontaufprall mit Überdeckung ist jedoch nicht wirksam.
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Ferner wurde eine Struktur entwickelt zum Schutz eines Fahrgastraums bzw. einer Fahrgastzelle, indem ein Innenblech einer A-Säule und ein Seitenschweller während geringer Überdeckung stark verstärkt wird. Auch wenn eine solche Struktur übermäßiges Gewicht besitzt, ist es möglich, basierend auf einem aktuellen Kollisionsauswertungskriterium des Insurance Institute for Highway Safety (IIHS) bei einem Aufprall Sollverhalten zu erreichen. Es besteht jedoch der Bedarf nach einer verbesserten Fahrzeugkarosserieverstärkungsstruktur, die dazu in der Lage ist, Insassen sicherer zu schützen, ohne das Gewicht einer Fahrzeugkarosserie übermäßig zu erhöhen.
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Zudem ist es bei einem Elektrofahrzeug notwendig, eine Fahrzeugkarosserieverstärkungsstruktur zu verbessern, da eine Gewichtszunahme eines Fahrzeugs aufgrund der Anwendung einer Hochspannungsbatterie mit großer Kapazität unvermeidbar ist und es für das herkömmliche Reaktionsverfahren schwierig ist, ein Verhalten in einer Ausweichrichtung herbeizuführen. Ein Motorraum ist in einem vorderen Abschnitt eines allgemeinen Fahrzeugs angeordnet, und der Antriebsstrang wie ein Motor, ein Getriebe und Ähnliches ist in dem Motorraum installiert.
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In letzter Zeit sind statt Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor, in denen der herkömmliche Antriebsstrang wie ein Motor, ein Getriebe und Ähnliches in einem Motorraum installiert ist, zunehmend Elektrofahrzeuge im Gebrauch, die mit einer Batterie auf dem Boden einer Fahrzeugkarosserie ausgestattet sind und einen Laderaum auf einer Vorderseite einer Fahrzeugkarosserie bereitstellen.
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In einem Langstrecken-Elektrofahrzeug wird ein Motorraum oder ein Antriebsstrang/Motorraum, in dem der Antriebsstrang installiert ist, als ein Raum genutzt, der dazu in der Lage ist, Gegenstände aufzunehmen. Dieser Laderaum ist ein vorderer Kofferraum auf einer Vorderseite einer Fahrzeugkarosserie und wird nachfolgend als vorderer Kofferraum bezeichnet. Daher besteht Bedarf zur Verbesserung einer Fahrzeugkarosserieverstärkungsstruktur, die dazu in der Lage ist, in einem Fahrzeug angewandt zu werden, das auf einer Vorderseite einer Fahrzeugkarosserie einen vorderen Kofferraum aufweist.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Offenbarung stellt eine Struktur zur Verstärkung einer vorderen Fahrzeugkarosserie bereit, die dazu in der Lage ist, das Frontaufprallreaktionsverhalten eines Fahrzeugs wirksam zu verbessern. Insbesondere sieht die vorliegende Offenbarung eine Struktur zur Verstärkung einer vorderen Fahrzeugkarosserie vor, die dazu in der Lage ist, das Frontaufprallreaktionsverhalten eines Elektrofahrzeugs mit einem vorderen Kofferraum wirksam zu verbessern. Ferner sieht die vorliegende Offenbarung in einem weiteren Gesichtspunkt eine Struktur zur Verstärkung einer vorderen Fahrzeugkarosserie vor, die dazu in der Lage ist, ein Ausweichverhalten eines Fahrzeugs herbeizuführen, um bei einem Aufprall mit geringer Überdeckung in einem Langstrecken-Elektrofahrzeug das Auftreten von Verletzungen von Insassen und von Schäden an einem Fahrzeug und einer Batterie zu verringern.
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In einem Ausführungsbeispiel sieht die vorliegende Offenbarung eine Struktur zur Verstärkung einer vorderen Fahrzeugkarosserie vor, die Folgendes umfassen kann: ein vorderes Seitenelement, das jeweils auf der linken und rechten Seite einer vorderen Fahrzeugkarosserie angeordnet ist, sodass es sich in einer Vorne-hinten-Richtung einer Fahrzeugkarosserie erstreckt, einen Querträger, der derart installiert ist, dass er die vorderen Seitenelemente auf der linken und rechten Seite verbindet und der eine Form aufweist, die bogenförmig gebogen ist, und Stützträger, die derart installiert sind, dass sie linke und rechte Seitenabschnitte des Querträgers und die vorderen Seitenelemente verbinden, um den Querträger an jedem der vorderen Seitenelemente zu stützen.
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Insbesondere kann der Querträger eine geschlossene Querschnittsform aufweisen. Ferner kann jeder der Stützträger eine geschlossene Querschnittsform aufweisen. Der Querträger kann eine Form aufweisen, die basierend auf der Vorne-hinten-Richtung der Fahrzeugkarosserie nach vorne oder nach hinten gebogen ist. Zwei Abschnitte auf der linken und rechten Seite des Querträgers, die jeweils einem vorgegebenen Längenabschnitt vom linken und rechten Ende des Querträgers entsprechen, der mit den vorderen Seitenelementen verbunden ist, können eine Form aufweisen, die basierend auf der Vorne-hinten-Richtung der Fahrzeugkarosserie von einem verbleibenden Zwischenabschnitt des Querträgers aus nach vorne oder nach hinten gewölbt ist, sodass sie sich zu den vorderen Seitenelementen erstrecken.
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Zudem kann ein Zwischenteil, der der verbleibende Zwischenabschnitt ist, in einer Links-rechts-Richtung der Fahrzeugkarosserie angeordnet sein, und geneigte Teile, die die zwei Teile auf der linken und rechten Seite des Querträgers sind, können derart angeordnet sein, dass sie von dem Zwischenteil aus gewölbt sind und sich in einer geneigten Richtung der Vorderseite oder der Rückseite der Fahrzeugkarosserie erstrecken. Ein erster Endabschnitt jedes der Stützträger kann mit dem vorderen Seitenelement gekoppelt sein und ein zweiter Endabschnitt davon kann vor oder hinter dem verbleibenden Zwischenabschnitt des Querträgers mit dem gewölbten Abschnitt gekoppelt sein.
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Ferner kann jeder der Stützträger derart angeordnet sein, dass er sich in einer geneigten Richtung aus der Vorderseite und der Rückseite der Fahrzeugkarosserie entgegengesetzt zu einer Richtung des geneigten Teils des Querträgers erstreckt. In jedem der Stützträger kann der erste Endabschnitt in Form eines Auslegers installiert sein, der mit dem vorderen Seitenelement gekoppelt ist, und der zweite Endabschnitt kann unter dem gewölbten Abschnitt des Querträgers angeordnet und gekoppelt sein, um den gewölbten Abschnitt des Querträgers von unten zu stützen. Jeder der Stützträger kann eine geschlossene Querschnittsform aufweisen.
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Wenn der gewölbte Abschnitt des Querträgers über dem zweiten Endabschnitt jedes der Stützträger angeordnet ist, können der zweite Endabschnitt jedes der Stützträger und der gewölbte Abschnitt des Querträgers durch eine Schraube, die den zweiten Endabschnitt und den gewölbten Abschnitt vertikal durchdringt, und eine Mutter, in die die Schraube eingreift, in Eingriff gebracht werden. Ferner kann im Innern des gewölbten Abschnitts des Querträgers ein Verstärkungselement installiert sein, und die Schraube kann derart installiert sein, dass sie den zweiten Endabschnitt jedes der Stützträger, den gewölbten Abschnitt des Querträgers und das Verstärkungselement durchdringt. Über dem Querträger und dem Stützträger kann ein vorderer Kofferraum installiert sein, sodass der vordere Kofferraum auf dem Querträger und dem Stützträger, die sich unter dem vorderen Kofferraum befinden, gestützt werden kann.
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Die Struktur zur Verstärkung einer vorderen Fahrzeugkarosserie gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung kann ferner Folgendes umfassen: eine Crashbox, die mit einem vorderen Endabschnitt jedes der vorderen Seitenelemente auf der linken und rechten Seite gekoppelt ist, einen Stoßfängerträger, der derart angeordnet ist, dass er sich in einer Links-rechts-Richtung der Fahrzeugkarosserie erstreckt und der mit den vorderen Endabschnitten der Crashboxen auf der linken und rechten Seite gekoppelt ist, und ein oberes Kotflügelschürzenelement, das einen hinteren Endabschnitt, der mit einer Instrumententafel gekoppelt ist, und einen vorderen Endabschnitt aufweist, der mit dem vorderen Seitenelement und der Crashbox gekoppelt ist.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden die oben erwähnten und andere Merkmale der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele davon ausführlich beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind, die nachfolgend nur zur Veranschaulichung bereitgestellt sind und folglich nicht die vorliegende Offenbarung einschränken. Es zeigen:
- 1 eine Grafik zur Beschreibung eines Problems einer vorderen Fahrzeugkarosseriestruktur, in der gemäß dem Stand der Technik ein geradlinig geformter Querträger installiert ist;
- 2 eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur zur Verstärkung einer vorderen Fahrzeugkarosserie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 3 eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur zur Verstärkung einer vorderen Fahrzeugkarosserie gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 4 eine Querschnittsansicht entlang Linie A-A von 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
- 5 eine Grafik, die eine Position eines vorderen Kofferraums in einem Fahrzeug zeigt, in dem die Struktur zur Verstärkung einer vorderen Fahrzeugkarosserie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung installiert ist;
- 6 eine Grafik, die einen Zustand zeigt, in dem der vordere Kofferraum mittels eines bogenförmigen Querträgers der Struktur zur Verstärkung einer vorderen Fahrzeugkarosserie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung gestützt wird; und
- 7 eine Grafik, die einen Zustand zeigt, in dem in einem Fahrzeug, in dem die Struktur zur Verstärkung einer vorderen Fahrzeugkarosserie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung installiert ist, eine Verteilung von Lastpfaden erfolgt.
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Es sollte verstanden werden, dass die anhängigen Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind, da sie eine gewissermaßen vereinfachte Darstellung verschiedener Merkmale darstellen, die die Grundprinzipien der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen. Die hierin offenbarten spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Offenbarung, die beispielsweise spezifische Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen umfassen, werden zum Teil durch die jeweilige beabsichtigte Anwendung und Einsatzumgebung bestimmt. In den Figuren bezeichnen Bezugszeichen in den einzelnen Figuren der Zeichnung die gleichen oder äquivalente Teile der vorliegenden Offenbarung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-“ oder andere ähnliche Begriffe, die hierin verwendet werden, Motorfahrzeuge im Allgemeinen einschließen, wie beispielsweise Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUVs), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Flugzeuge und Ähnliches, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere mit alternativem Kraftstoff betriebene Fahrzeuge (z. B. Kraftstoffen, die aus anderen Ressourcen als Erdöl gewonnen werden) umfasst. Wie hierin bezeichnet, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Energiequellen aufweist, wie beispielsweise sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch betriebene Fahrzeuge.
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Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich zum Beschreiben von bestimmten Ausführungsformen und soll die vorliegende Offenbarung nicht einschränken. Die hierin verwendeten Singularformen „ein“, „eine“ und „der“, „die“, „das“ sollen ebenfalls die Pluralformen einschließen, sofern es der Kontext nicht eindeutig anders vorgibt. Ferner versteht sich, dass die Begriffe „umfasst“ und/oder „umfassend“ bei Verwendung in dieser Patentschrift das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen und/oder Komponenten angeben, aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Kombinationen davon ausschließen. Die hierin verwendete Bezeichnung „und/oder“ umfasst beliebige und alle Kombinationen eines oder mehrerer der zugewiesenen, aufgeführten Dinge.
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Falls nicht ausdrücklich angegeben oder aus dem Kontext offensichtlich, ist der Ausdruck „etwa“, wie hierin verwendet, als innerhalb eines Bereichs der normalen Toleranz in dem Stand der Technik, zum Beispiel innerhalb von 2 Standardabweichungen des Mittelwerts, zu verstehen. „Etwa“ kann verstanden werden als innerhalb von 10 %, 9 %, 8 %, 7 %, 6 %, 5 %, 4 %, 3 %, 2 %, 1 %, 0,5 %, 0,1 %, 0,05 %, oder 0,01 % des angegebenen Wertes. Falls nicht anderweitig klar aus dem Kontext erkennbar, sind alle hierin angegebenen numerischen Werte durch den Ausdruck „etwa“ modifiziert.
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Die vorliegende Offenbarung wird nachfolgend vollständig ausführlich beschrieben, und sie kann vom Fachmann, an den sich die vorliegende Offenbarung richtet, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen leicht ausgeführt werden. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf die hierin offenbarten Ausführungsformen beschränkt und kann in anderen Formen implementiert werden.
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Struktur zur Verstärkung einer vorderen Fahrzeugkarosserie, die dazu in der Lage ist, das Frontaufprallreaktionsverhalten eines Fahrzeugs wirksam zu verbessern. Insbesondere kann die vorliegende Offenbarung in einem Elektrofahrzeug angewandt werden und betrifft eine Struktur zur Verstärkung einer vorderen Fahrzeugkarosserie, die dazu in der Lage ist, in einem Elektrofahrzeug angewandt zu werden, das mit einem vorderen Kofferraum ausgestattet ist, der ein Laderaum einer Vorderseite einer Fahrzeugkarosserie ist. Ferner betrifft die vorliegende Offenbarung eine Struktur zur Verstärkung einer vorderen Fahrzeugkarosserie, die dazu in der Lage ist, ein Ausweichverhalten eines Fahrzeugs herbeizuführen, um bei einem Aufprall mit geringer Überdeckung nach dem Insurance Institute for Highway Safety (IIHS) in einem Langstrecken-Elektrofahrzeug das Auftreten von Verletzungen von Insassen und von Schäden an einem Fahrzeug und einer Batterie zu verringern.
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Als die existierende Reaktionsstruktur bei einem Aufprall mit geringer Überdeckung kann eine Struktur zum Schutz einer Fahrgastzelle (z. B. des Inneren des Fahrzeugs), indem ein Innenblech einer A-Säule und ein Seitenschwellerabschnitt stark verstärkt wird, das Auftreten von Nacken- und Brustverletzungen von Insassen erhöhen. Daher kann ein Verfahren in Betracht gezogen werden, bei dem ein Querträger eines vorderen Kofferraums installiert wird, der zwei vordere Seitenelemente an der Vorderseite der Fahrzeugkarosserie auf beiden Seiten davon in seitlicher Richtung kreuzt. Wenn ein vereinfachter geradlinig geformter Querträger eines vorderen Kofferraums in einem rechten Winkel zu den zwei vorderen Seitenelementen auf den beiden Seiten der Fahrzeugkarosserie installiert wird, kann der Querträger des vorderen Kofferraums zwar dazu in der Lage sein, in gewisser Weise eine Aufprallergänzungsfunktion auszuführen. Der Querträger des vorderen Kofferraums ist jedoch weiterhin in einer Lastrichtung und für Gelenksteifigkeit anfällig, und somit kann es für den Querträger des vorderen Kofferraums schwierig sein, ausreichendes Aufprallreaktionsverhalten aufzuweisen.
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1 ist eine Grafik eines Vergleichsbeispiels, das ein Beispiel einer Struktur zur Verstärkung einer vorderen Fahrzeugkarosserie zeigt, in dem ein Querträger eines vorderen Kofferraums im Wesentlichen in einem rechten Winkel in Bezug auf die zwei vorderen Seitenelemente angeordnet ist, insbesondere kreuzt ein geradlinig geformter Querträger eines vorderen Kofferraums die zwei vorderen Seitenelemente auf beiden Seiten der Fahrzeugkarosserie. Wie in 1 gezeigt, ist der Querträger 2 bei einem Frontalaufprall in einem rechten Winkel in Bezug auf eine Lastrichtung (z. B. eine Vorne-hinten-Richtung der Fahrzeugkarosserie) angeordnet, wenn ein geradlinig geformter Querträger 2 senkrecht zu vorderen Seitenelementen 1 gekoppelt ist (siehe linke Grafik), und somit kann keine angemessene Verteilung von Lastpfaden erreicht werden (siehe rechte Grafik).
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Insbesondere, wenn bei einem Aufprall mit geringer Überdeckung eine Last in Vorne-hinten-Richtung auf eine vordere Fahrzeugkarosserie aufgebracht wird, gibt der Querträger 2 vorzeitig nach und somit wird eine Lastverteilungswirkung verringert, und somit kann keine Soll-Aufprallreaktionswirkung erreicht werden. Wenn ein größerer Querträger, der nicht optimiert ist, aus dem vorstehenden Grund zwischen den vorderen Seitenelementen 1 installiert ist, wird zwangsläufig das Gewicht der Fahrzeugkarosserie erhöht, was einen Anstieg der Produktionskosten aufgrund von Materialkosten und eine Verschlechterung der Kraftstoffeffizienz verursacht. Dementsprechend setzt die vorliegende Erfindung einen Querträger mit einer Form ein, die dazu in der Lage ist, die Verteilung von Lastpfaden und eine Lastverteilungswirkung zu maximieren.
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2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur zur Verstärkung einer vorderen Fahrzeugkarosserie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt, und 3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur zur Verstärkung einer vorderen Fahrzeugkarosserie gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt. Das Ausführungsbeispiel von 2 und das Ausführungsbeispiel von 3 unterscheiden sich bis auf einen Querträger 21 und einen Stützträger 26 nicht in ihren Komponenten.
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Mit anderen Worten besteht zwischen den Komponenten der Struktur zur Verstärkung einer vorderen Fahrzeugkarosserie in dem Fahrzeug nur ein Unterschied in dem Querträger 21 und dem Stützträger 26, und es besteht zwischen den beiden Ausführungsbeispielen kein Unterschied in einem vorderen Seitenelement 11, einer Crashbox 15, einem Stoßfängerträger 16, einem Hilfsrahmen 18, einem oberen Kotflügelschürzenelement 19 und Ähnlichem. Wie in den Zeichnungen gezeigt, kann das vordere Seitenelement 11 derart angeordnet sein, dass es sich in einer Vorne-hinten-Richtung der Fahrzeugkarosserie sowohl auf der linken als auch der rechten Seite einer vorderen Fahrzeugkarosserie erstreckt, und ein Querschnitt des vorderen Seitenelements 11 kann einen geschlossenen „□“-förmigen, das heißt, quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen.
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Das vordere Seitenelement 11 auf der linken und der rechten Seite kann ein inneres vorderes Seitenelement (in 4 mit Bezugszeichen „12“ bezeichnet), das basierend auf einer Breitenrichtung der Fahrzeugkarosserie (d. h. einer seitlichen Links-rechts-Richtung der Fahrzeugkarosserie) auf einer Innenseite angeordnet ist, und ein äußeres vorderes Seitenelement umfassen (in 4 mit Bezugszeichen „13“ bezeichnet), das basierend auf der Breitenrichtung davon auf einer Außenseite angeordnet ist. Das innere vordere Seitenelement 12 und das äußere vordere Seitenelement 13 können derart miteinander gekoppelt sein, dass sie einen geschlossenen „□“-förmigen oder quadratischen Querschnitt bilden.
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Ein vorderer Endabschnitt des vorderen Seitenelements 11 auf der linken und auf der rechten Seite kann mit einem vorderen Endabschnitt des Hilfsrahmens 18 gekoppelt sein, der einen unteren Abschnitt der Fahrzeugkarosserie bildet, und ein Verlängerungselement (nicht gezeigt), das sich in Breitenrichtung der Fahrzeugkarosserie erstreckt, kann in dem vorderen Endabschnitt des vorderen Seitenelements 11 installiert sein. Das Verlängerungselement kann auch mit dem vorderen Endabschnitt des Hilfsrahmens 18 gekoppelt sein, und die Crashbox 15, die einen „□“-förmigen oder quadratischen Querschnitt aufweist, kann mit dem vorderen Endabschnitt des vorderen Seitenelements 11 und dem Verlängerungselement gekoppelt sein.
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Ferner kann ein Endabschnitt des Stoßfängerträgers 16, der derart angeordnet ist, dass er sich in Breitenrichtung der Fahrzeugkarosserie (z. B. der seitlichen Links-rechts-Richtung der Fahrzeugkarosserie) erstreckt, mit einem vorderen Endabschnitt der Crashbox 15 auf der linken und der rechten Seite gekoppelt sein. Dementsprechend weist der Stoßfängerträger 16 eine Anordnungsstruktur auf, die die zwei Crashboxen 15 auf der linken und rechten Seite an dem Vorderende der Fahrzeugkarosserie kreuzt, und der Stoßfängerträger 16 kann in einem Zustand, in dem die zwei Crashboxen 15 zwischen dem Stoßfängerträger 16 und den zwei vorderen Seitenelementen 11 angeordnet sind, auf den zwei vorderen Seitenelementen 11 gestützt werden.
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Zudem kann eine A-Säule 17 mit einer Instrumententafel (nicht gezeigt) gekoppelt sein, jedes der oberen Kotflügelschürzenelemente 19 kann auf der linken und der rechten Seite der Fahrzeugkarosserie mit der Instrumententafel und der A-Säule 17 gekoppelt sein, und ein vorderer Endabschnitt jedes der oberen Kotflügelschürzenelemente 19 kann mit dem Verlängerungselement des vorderen Seitenelements 11 und der Crashbox 15 gekoppelt sein. In 2 und 3 bezeichnet Bezugszeichen 20 einen Verbindungsbügel, der derart installiert ist, dass er das obere Kotflügelschürzenelement 19 und das vordere Seitenelement 11 verbindet.
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Indes kann die Struktur zur Verstärkung einer vorderen Fahrzeugkarosserie gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung einen bogenförmigen Querträger 21 umfassen, der derart angeordnet ist, dass er sich zwischen den vorderen Seitenelementen 11 auf der linken und rechten Seite der Fahrzeugkarosserie längs in seitlicher Links-rechts-Richtung der Fahrzeugkarosserie erstreckt. In der Struktur zur Verstärkung einer vorderen Fahrzeugkarosserie gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann der bogenförmige Querträger 21 eine Bogenform aufweisen, die basierend auf der Vorne-hinten-Richtung der Fahrzeugkarosserie zu einer Vorderseite oder einer Rückseite gebogen ist und eine Form mit bilateraler Symmetrie aufweist.
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Ferner weisen zwei Abschnitte auf der linken und rechten Seite des Querträgers 21, die jeweils einem vorgegebenen Längenabschnitt vom linken und rechten Ende des Querträgers 21 entsprechen, der mit den vorderen Seitenelementen 11 verbunden ist, eine Form auf, die von einem verbleibenden Zwischenabschnitt des Querträgers 21 aus in die gleiche Richtung, entweder zu der Vorderseite oder der Rückseite der Fahrzeugkarosserie gewölbt ist, sodass sie sich zu den vorderen Seitenelementen erstrecken. Folglich kann eine gesamte Form des Querträgers 21 eine Bogenform aufweisen, die zur Vorderseite oder zur Rückseite gebogen ist.
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2 zeigt ein Beispiel, in dem beide Enden des Querträgers 21 zur Vorderseite gebogen sind, und 3 zeigt ein weiteres Beispiel, in dem die beiden Enden des Querträgers 21 zur Rückseite gebogen sind. Wie in den Zeichnungen gezeigt, kann der Querträger 21 in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung Folgendes umfassen: einen Zwischenteil 22, der derart angeordnet ist, dass er sich in Breitenrichtung der Fahrzeugkarosserie, d. h. in seitlicher Links-rechts-Richtung der Fahrzeugkarosserie, längs erstreckt, und geneigte Teile 24, die von dem Zwischenteil 22 aus zur Vorderseite oder Rückseite der Fahrzeugkarosserie gewölbt sind und auf der linken und rechten Seite des Zwischenteils 22 derart angeordnet sind, dass sie sich längs in einer geneigten Richtung einer Vorderseite oder einer Rückseite des Zwischenteils 22 erstrecken.
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Insbesondere kann der Zwischenteil 22 des Querträgers 21 in einer Richtung senkrecht zu der Vorne-hinten-Richtung der Fahrzeugkarosserie zwischen den zwei vorderen Seitenelementen 11 auf der linken und rechten Seite der Fahrzeugkarosserie längs angeordnet sein. Die Abschnitte, die von dem Zwischenteil 22 aus zur Vorderseite oder Rückseite gebogen sind, sodass sie sich längs erstrecken, werden zu den geneigten Teilen 24 auf der linken und rechten Seite des Zwischenteils 22, und distale Enden der geneigten Teile 24 können an dem vorderen Seitenelement 11 befestigt sein.
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Zudem kann die Struktur zur Verstärkung einer vorderen Fahrzeugkarosserie gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ferner den Stützträger 26 umfassen, der derart installiert ist, dass er den jeweiligen linken und rechten Abschnitt des Querträgers 21 und das jeweilige der vorderen Seitenelemente 11 auf der linken und rechten Seite der Fahrzeugkarosserie verbindet. Ein erster Endabschnitt des Stützträgers 26 kann in Form eines Auslegers installiert sein, der einstückig mit dem vorderem Seitenelement 11 gekoppelt ist. 4 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie A-A von 3, die zeigt, dass der Stützträger 26 in Form eines Auslegers installiert ist.
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Bezugnehmend auf 4 kann das vordere Seitenelement 11 das innere vordere Seitenelement 12, das nach innen angeordnet ist, und das äußere vordere Seitenelement 13 umfassen, das nach außen angeordnet ist. Wie in der Zeichnung gezeigt, kann das innere vordere Seitenelement 12 mit dem äußeren vorderen Seitenelement 13 gekoppelt sein, um das vordere Seitenelement 11 zu bilden, das eine geschlossene Querschnittsform aufweist, und ein erster Endabschnitt des Stützträgers 26 kann durch Schweißen oder Ähnliches mit einer Innenfläche des vorderen Seitenelements 11, insbesondere einer Innenfläche des inneren vorderen Seitenelements 12, gekoppelt sein.
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Der Stützträger 26 wird ein Bestandteil in Form eines Auslegers, in dem ein erster Endabschnitt des Stützträgers 26 mit der Innenfläche des vorderen Seitenelements 11 gekoppelt sein kann. Insbesondere kann ein zweiter Endabschnitt des Stützträgers 26, der dem ersten Endabschnitt davon gegenüberliegt, derart gekoppelt sein, dass er unter dem Querträger 21 angeordnet ist. Mit anderen Worten kann, wie in 4 gezeigt, der Stützträger 26 derart gestützt sein, dass ein gewölbter Abschnitt 23 zwischen dem Zwischenteil 22 und dem geneigten Teil 24 des Querträgers 21 auf dem zweiten Endabschnitt des Stützträgers 26 liegt. Wenn der gewölbte Abschnitt 23 des Querträgers 21 auf dem zweiten Endabschnitt des Stützträgers 26 angeordnet ist, können der gewölbte Abschnitt 23 und der Stützträger 26, die vertikal gestapelt sind, mittels einer Schraube 27 und einer Mutter 28, die diese durchdringen, einstückig gekoppelt werden. Insbesondere können der obere Querträger 21 und der Stützträger 26 darunter anstatt durch die Schraube 27 und die Mutter 28 durch Schweißen oder Ähnliches einstückig miteinander gekoppelt werden.
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4 zeigt, dass der Querträger 21 aus einem Element, das eine viereckige geschlossene Querschnittsform aufweist, d. h. einem Rohr, das einen viereckigen Querschnitt aufweist, gebildet sein kann. Zudem kann, Bezug nehmend auf 4, zumindest in einem Abschnitt des Querträgers 21, der mit dem zweiten Endabschnitt des Stützträgers 26 gekoppelt ist, das heißt, im Innern des gewölbten Abschnitts 23 auf der linken und der rechten Seite des Querträgers 21, ein Verstärkungselement 29 installiert sein. Insbesondere kann die Schraube 27 derart installiert sein, dass sie das Verstärkungselement 29 durchdringt. Das Verstärkungselement 29 kann eine Verformung des Querträgers 21 aufgrund des Schraubeingriffs verhindern.
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Wie in 2 und 3 gezeigt, können auch zwei Stützträger 26 derart installiert sein, dass ein erster der zwei Stützträger 26 in dem gewölbten Abschnitt 23 auf der linken und der rechten Seite des Querträgers 21 installiert ist und ein zweiter davon an dem vorderen Seitenelement 11 auf der linken und der rechten Seite der Fahrzeugkarosserie installiert ist. Insbesondere können der Querträger 21 und auch der Stützträger 26 in einer symmetrischen Struktur im Innern der Fahrzeugkarosserie installiert sein. Wie in 2 und 3 gezeigt, können die geneigten Teile 24 des Querträgers 21 derart angeordnet sein, dass sie von dem Zwischenteil 22 aus in Richtung der vorderen Seitenelemente 11 auf der linken und rechten Seite der Fahrzeugkarosserie in einer Auswärtsrichtung der Vorderseite oder der Rückseite der Fahrzeugkarosserie schräg geneigt sind.
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Insbesondere kann, ähnlich zu dem geneigten Teil 24 des Querträgers 21, eine Längsrichtung des Stützträgers 26 außerdem von dem vorderen Seitenelement 11 aus in Richtung einer Innenseite der Fahrzeugkarosserie in Vorne-hinten-Richtung geneigt sein. Der Stützträger 26 auf der linken und der rechten Seite der Fahrzeugkarosserie kann derart angeordnet sein, dass er von dem Querträger 21 aus in Richtung des vorderen Seitenelements 11 in Auswärtsrichtung der Vorderseite oder der Rückseite der Fahrzeugkarosserie schräg geneigt ist.
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Eine Längsrichtung des geneigten Teils 24 des Querträgers 21 und die Längsrichtung des Stützträgers 26 werden jedoch basierend auf dem Zwischenteil 22 des Querträgers 21, der in seitlicher Links-rechts-Richtung der Fahrzeugkarosserie längs angeordnet ist, entgegengesetzt geneigte Richtungen zu der Vorderseite und Rückseite der Fahrzeugkarosserie. Indem der Zwischenteil 22 zwischen dem geneigten Teil 24 und dem Stützträger 26 angeordnet wird, bilden somit der geneigte Teil 24 und der Stützträger 26 auf der linken und der rechten Seite der Fahrzeugkarosserie eine X-förmige Verstärkungsstruktur, die Lasten in einer vertikalen Richtung und der Vorne-hinten-Richtung tragen kann. Ferner können zur Aufnahme von Aufprallenergie Kopplungsabschnitte zwischen den beiden Enden des Querträgers 21 und den vorderen Seitenelementen 11 auf der linken und rechten Seite der Fahrzeugkarosserie rückwärtig in Bezug auf die Crashboxen 15 angeordnet sein.
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Indes ist 5 eine Grafik, die eine Position eines vorderen Kofferraums in einem Fahrzeug zeigt, in dem die Struktur zur Verstärkung einer vorderen Fahrzeugkarosserie gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung angewandt ist, und 6 ist eine Grafik, die einen Zustand zeigt, in dem der vordere Kofferraum mittels des Querträgers der Struktur zur Verstärkung einer vorderen Fahrzeugkarosserie gemäß der vorliegenden Offenbarung gestützt wird. Wie in den Zeichnungen gezeigt, kann über dem Querträger 21 ein vorderer Kofferraum 30 angeordnet sein. Mit anderen Worten kann der Querträger 21 unter dem vorderen Kofferraum 30 angeordnet sein, der der Laderaum der Vorderseite der Fahrzeugkarosserie ist, und kann den vorderen Kofferraum 30 über dem Querträger 21 stützen, während er die vorderen Seitenelemente 11 auf den beiden Seiten der Fahrzeugkarosserie verbindet.
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Wie in 7 gezeigt, kann somit gemäß der Struktur zur Verstärkung einer vorderen Fahrzeugkarosserie gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Last, die während eines Frontalaufpralls des Fahrzeugs aufgebracht wird, von der Crashbox 15 übertragen werden, indem sie auf eine Vielzahl von Lastpfaden verteilt wird, umfassend das vordere Seitenelement 11, das oberseitige Kotflügelschürzenelement 19, den Querträger 21, den Stützträger 26 und den Hilfsrahmen 18, der ein unterer Abschnitt der Fahrzeugkarosserie ist.
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Da die Last, die entlang des Querträgers 21 übertragen wird, auf die umgebende Struktur übertragen werden kann, die den Stützträger 26 umfasst, kann die Aufprallenergie verteilt und aufgenommen werden, um wirksam das Auftreten von Verletzungen von Insassen zu verringern. Im Falle eines Aufpralls mit geringer Überdeckung/geringem Versatz kann eine Lastverteilung erzielt werden, da die übertragene Last entlang des Querträgers 21 auf das gegenüberliegende vordere Seitenelement 11 übertragen werden kann. Somit kann eine Verformung des Fahrgastraums bzw. der Fahrgastzelle minimiert werden, und eine seitliche Last in Links-rechts-Richtung kann verglichen mit einer Last in Vorne-hinten-Richtung der Fahrzeugkarosserie erhöht werden, sodass ein seitliches Verhalten des Fahrzeugs herbeigeführt werden kann.
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Hinsichtlich Stabilität und Steifigkeit können die Seitensteifigkeit und die Torsionssteifigkeit der Fahrzeugkarosserie erhöht werden, da die zwei vorderen Seitenelemente 11 auf der linken und rechten Seite der Fahrzeugkarosserie X-förmig mit dem Querträger 21 und den Stützträgern 26 gekoppelt sein können. Wenn der Querträger 21 mit einem Montageabschnitt des Hilfsrahmens 18 eines Vorderrads an der gleichen Position oder einer Position in der Nähe des Montageabschnitts davon in Vorne-hinten-Richtung angeordnet ist, kann eine Erhöhung der Einleitungspunktsteifigkeit und der Stabilität des Hilfsrahmens 18 erreicht werden.
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Zudem kann der vordere Kofferraum 30 über dem Querträger 21 angeordnet sein, der eine Verstärkungsstruktur zur Stützung der Fahrzeugkarosserie ist, und somit kann die Stützsteifigkeit des vorderen Kofferraums 30 ergänzt werden und die Stabilität des vorderen Kofferraums 30 kann erhöht werden. Hinsichtlich der Montagefähigkeit wird ein Verfahren angewandt, bei dem der Querträger 21 direkt mit dem Stützträger 26 in Eingriff gebracht wird, indem der Querträger 21 darauf angeordnet wird, und somit kann die Anzahl an Eingriffspunkten des Querträgers 21 minimiert werden und eine Eingriffsarbeit erleichtert werden.
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Wie vorstehend beschrieben kann gemäß einer Struktur zur Verstärkung einer vorderen Fahrzeugkarosserie gemäß der vorliegenden Offenbarung das Frontaufprallreaktionsverhalten eines Fahrzeugs wirksam verbessert werden, das Frontaufprallreaktionsverhalten eines Elektrofahrzeugs mit einem vorderen Kofferraum wirksam verbessert werden, und bei einem Aufprall mit geringer Überdeckung in einem Langstrecken-Elektrofahrzeug kann es möglich sein, ein Ausweichverhalten eines Fahrzeugs herbeizuführen, um das Auftreten von Verletzungen von Insassen und von Schäden an dem Fahrzeug und einer Batterie zu verringern.
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Auch wenn die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, ist der Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt, und verschiedene Abwandlungen und Verbesserungen, die einem Fachmann unter Verwendung des Grundgedankens der vorliegenden Offenbarung, der durch die beigefügten Ansprüche definiert wird, naheliegen, liegen ebenfalls im Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung.
