-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Fahrzeugfrontstruktur.
-
Hintergrund
-
Im Allgemeinen umfasst ein Fahrzeug eine Karosserie und ein Fahrgestell. Das Fahrgestell ist ein Rahmen, an dem ein Verbrennungsmotor, ein Antriebsstrang, ein Lenksystem, ein Bremssystem und ein Aufhängungssystem montiert sind. Die Karosserie umfasst eine Hauptkarosserie, eine Außenkarosserie und eine Innenkarosserie.
-
Das Fahrgestell weist einen Hauptrahmen und einen Hilfsrahmen auf. Der Hilfsrahmen weist einen vorderen Hilfsrahmen, der unterhalb eines vorderen Abschnitts der Karosserie angeordnet ist, und einen hinteren Hilfsrahmen auf, der unterhalb eines hinteren Abschnitts der Karosserie angeordnet ist. Der vordere Hilfsrahmen kann vordere Komponenten (einen Verbrennungsmotor, ein Getriebe, einen Elektromotor, ein Schaltgetriebe usw.) tragen und kann dazu dienen, die Übertragung einer Last zu erleichtern und gleichzeitig die strukturelle Steifigkeit des Fahrzeugs zu gewährleisten. Es kann wünschenswert sein, den vorderen Hilfsrahmen zu montieren, um die grundlegenden Eigenschaften des Fahrzeugs zu gewährleisten, wie z.B. Crash-Sicherheit, Geräusch-, Vibrations- und Härteverhalten (NVH) sowie Fahrverhalten und Handling (R&H).
-
Das Fahrzeug kann einen vorderen Raum und einen Fahrgastraum aufweisen, die durch ein Armaturenbrett getrennt sind, und die vorderen Komponenten können in dem vorderen Raum angeordnet sein.
-
Ein Elektrofahrzeug kann eine Batterie aufweisen, die unter einem Boden angeordnet ist, und ein Elektromotor, ein Getriebe und dergleichen können in dem vorderen Raum angeordnet sein.
-
Elektrofahrzeuge der nächsten Generation neigen dazu, den Platz im Fahrgastraum zu vergrößern, um autonomes Fahren und innovative Benutzerfreundlichkeit zu ermöglichen, und dementsprechend kann der Platz in dem vorderen Raum vergleichsweise verkleinert sein.
-
Wenn der Platz des vorderen Raums verkleinert ist, kann auch der Platz für die Absorption von Aufprallenergie bei einem Frontalaufprall verkleinert sein. Dementsprechend können der vordere Hilfsrahmen und der vordere Raum bei einem Frontalaufprall direkt mit einem vorderen Ende der Batterie zusammenstoßen, was zu einer Brandgefahr aufgrund von Schaden an der Batterie führen kann.
-
Die in diesem Abschnitt über den Hintergrund beschriebenen Informationen sollen helfen, den Hintergrund des erfinderischen Konzepts zu verstehen, und können jedes technische Konzept umfassen, das nicht zum Stand der Technik gehört, der einem Fachmann bereits bekannt ist.
-
Kurzdarstellung
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Fahrzeugfrontstruktur. Bestimmte Ausführungsformen betreffen eine Fahrzeugfrontstruktur, die konfiguriert ist, bei einem Frontalaufprall erzeugte Aufprallenergie in kinetische Energie umzuwandeln.
-
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können Probleme lösen, die im Stand der Technik auftreten, während die durch den Stand der Technik erzielten Vorteile beibehalten werden.
-
Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung stellt eine Fahrzeugfrontstruktur bereit, die konfiguriert ist, bei einem Frontalaufprall erzeugte Aufprallenergie in kinetische Energie umzuwandeln, wodurch ein Platz für die Absorption der Aufprallenergie in einem vorderen Raum des Fahrzeugs minimiert wird.
-
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann eine Fahrzeugfrontstruktur einen vorderen Hilfsrahmen, der in einem unteren Abschnitt eines vorderen Raums eines Fahrzeugs angeordnet ist und zumindest eine vordere Komponente trägt, ein Führungselement, das an einem unteren Abschnitt eines Armaturenbretts befestigt ist, durch das das vordere Raum und ein Fahrgastraum unterteilt werden, und das eine geneigte Wand aufweist, die nach unten zur unteren Seite des Fahrzeugs hin geneigt ist, einen mit dem Armaturenbrett verbundenen Boden und eine unter dem Boden angeordnete Batterie aufweisen. Das Führungselement kann sich vor der Batterie befinden.
-
Da sich das Führungselement mit der geneigten Wand vor der Batterie befindet, können sich der vordere Hilfsrahmen und die vordere Komponente bei einem Frontalaufprall des Fahrzeugs entlang der geneigten Wand des Führungselements in Richtung der unteren Seite des Fahrzeugs bewegen, wodurch verhindert werden kann, dass der vordere Hilfsrahmen und die vordere Komponente mit einem vorderen Ende der Batterie kollidieren.
-
Das Führungselement kann direkt an dem vorderen Ende der Batterie angebracht werden.
-
Da das Führungselement direkt an dem vorderen Ende der Batterie angebracht ist, kann das vordere Ende der Batterie durch das Führungselement sicherer vor einem externen Aufprall/Kollision geschützt werden.
-
Die Fahrzeugfrontstruktur kann ferner eine Montagehalterung aufweisen, die an dem unteren Abschnitt des Armaturenbretts angebracht ist, und das Führungselement kann durch ein Befestigungselement an der Montagehalterung befestigt werden.
-
Da das Führungselement durch die Montagehalterung an dem unteren Abschnitt des Armaturenbretts befestigt ist, kann das Führungselement fest mit dem Armaturenbrett der Fahrzeugkarosserie verbunden werden.
-
Das Führungselement kann zusammen mit einer hinteren Halterung des vorderen Hilfsrahmens über einen ersten Bolzen mit der Montagehalterung verbunden sein.
-
Da das Führungselement zusammen mit der hinteren Halterung des vorderen Hilfsrahmens mit der Montagehalterung verbunden ist, können das Führungselement und die hintere Halterung des vorderen Hilfsrahmens fest mit dem Armaturenbrett der Fahrzeugkarosserie verbunden werden.
-
Das Führungselement kann einen oberen Hohlraum aufweisen, in dem die hintere Halterung des vorderen Hilfsrahmens aufgenommen wird.
-
Da die hintere Halterung des vorderen Hilfsrahmens in dem oberen Hohlraum des Führungselements aufgenommen wird, können das Führungselement und die hintere Halterung des vorderen Hilfsrahmens stabiler an der Montagehalterung montiert werden.
-
Ein mittlerer Abschnitt des Führungselements kann zusammen mit einer hinteren Halterung des vorderen Hilfsrahmens durch einen ersten Bolzen mit der Montagehalterung verbunden sein, und jede Kante des Führungselements kann durch einen zweiten Bolzen mit der Montagehalterung verbunden sein.
-
Dementsprechend kann die hintere Halterung des vorderen Hilfsrahmens durch das Führungselement mit der Montagehalterung verbunden werden, so dass die Steifigkeit der hinteren Montage des vorderen Hilfsrahmens verbessert werden kann, und das Führungselement kann durch den ersten Bolzen und den zweiten Bolzen mit der Montagehalterung verbunden werden, so dass die Steifigkeit der Montage des Führungselements verbessert werden kann.
-
Das Führungselement kann sich in einer Querrichtung des Fahrzeugs erstrecken, und das Führungselement kann in der Querrichtung des Fahrzeugs den gleichen Querschnitt haben.
-
Das Führungselement kann ein extrudiertes Produkt sein, das durch ein Extrusionsverfahren hergestellt wird. Da das Führungselement durch ein Extrusionsverfahren hergestellt wird, können die Herstellungskosten gesenkt und die Qualität verbessert werden.
-
Die Batterie kann einen Hochspannungsanschluss aufweisen, der an ihrem vorderen Abschnitt vorgesehen ist, und zwei Führungselemente können symmetrisch auf beiden Seiten des Hochspannungsanschlusses angeordnet sein.
-
Im Falle eines Frontalaufpralls des Fahrzeugs können die beiden Führungselemente den Hochspannungsanschluss der Batterie sicherer schützen, und der vordere Hilfsrahmen und die vordere Komponente können sich entlang der geneigten Wände der beiden Führungselemente in ausgeglichener Weise bewegen. Insbesondere können der vordere Hilfsrahmen und die vordere Komponente eine Kollision mit dem Hochspannungsanschluss der Batterie vermeiden.
-
Das Führungselement kann ferner eine obere Wand, eine vordere Wand, die sich von einem vorderen Ende der oberen Wand erstreckt, eine hintere geneigte Wand, die sich schräg von einem hinteren Ende der oberen Wand erstreckt, und eine hintere Wand, die sich von der hinteren geneigten Wand erstreckt, aufweisen, und die geneigte Wand kann sich schräg von einem unteren Ende der vorderen Wand zu einem unteren Ende der hinteren Wand erstrecken.
-
Das Führungselement kann einen inneren Hohlraum aufweisen, der darin definiert ist, und das Führungselement kann ferner eine Vielzahl von inneren Rippen aufweisen, die in dem inneren Hohlraum vorgesehen sind.
-
Die Vielzahl von inneren Rippen können in einer Höhenrichtung des Führungselements voneinander beabstandet sein, und jede innere Rippe kann sich in einer Längsrichtung des Fahrzeugs erstrecken.
-
Das Führungselement kann ferner einen Vorsprung aufweisen, der in Richtung des Armaturenbretts ragt.
-
Der Vorsprung kann eine darin vorgesehene innere Rippe und eine Vielzahl von durch die innere Rippe unterteilten Hohlräumen aufweisen.
-
Dementsprechend kann im Falle eines Frontalaufpralls des Fahrzeugs eine auf das Führungselement übertragene Last auf ein Armaturenbrettquerunterteil vor der Batterie übertragen werden. Auf diese Weise kann die Position des Führungselements durch den Vorsprung angemessen gegen die Aufprallbelastung reguliert werden. Insbesondere kann verhindert werden, dass sich das Führungselement gegen den Uhrzeigersinn dreht und durch die Aufprallbelastung verformt wird. Das heißt, wenn die Stoßbelastung auf das Führungselement einwirkt, kann die Position des Führungselements durch den Vorsprung stabil gehalten werden.
-
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann eine Fahrzeugfrontstruktur ein Paar vordere Seitenelemente, einen vorderen Querträger, der das Paar vordere Seitenelemente verbindet, einen vorderen Hilfsrahmen, der unterhalb des vorderen Querträgers angeordnet ist und eine vordere Komponente trägt, und ein Führungselement aufweisen, das an einem unteren Abschnitt eines Armaturenbretts befestigt ist, durch das ein vorderer Raum und ein Fahrgastraum unterteilt werden, und das eine geneigte Wand aufweist, die nach unten hin zur einer unteren Seite des Fahrzeugs geneigt ist. Der vordere Querträger kann an einen oberen Abschnitt der vorderen Komponente angrenzen, und der vordere Querträger kann höher als der Schwerpunkt der vorderen Komponente angeordnet sein.
-
Der vordere Querträger kann von dem Schwerpunkt der vorderen Komponente um einen vorbestimmten Abstand beabstandet sein. Bei einem Frontalaufprall des Fahrzeugs kann die Aufprallenergie auf den vorderen Querträger übertragen werden, so dass dieser mit dem oberen Abschnitt der vorderen Komponente kollidiert. Wenn der vordere Querträger während des Frontalaufpralls des Fahrzeugs mit dem oberen Abschnitt der vorderen Komponente kollidiert, kann eine durch den vorderen Querträger verursachte Reaktionskraft von dem oberen Abschnitt der vorderen Komponente auf das Heck des Fahrzeugs wirken, und eine Trägheitskraft der vorderen Komponente kann auf die Vorderseite des Fahrzeugs wirken, so dass sich die vordere Komponente zusammen mit dem vorderen Hilfsrahmen um den Schwerpunkt der vorderen Komponente drehen kann. Dementsprechend können sich der vordere Hilfsrahmen und die vordere Komponente entlang der geneigten Wand des Führungselements hin zu der unteren Seite des Fahrzeugs bewegen.
-
Figurenliste
-
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher, in denen:
- 1 einen Seitenschnitt durch eine Fahrzeugfrontstruktur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
- 2 eine vergrößerte Ansicht eines hinteren Abschnitts eines vorderen Hilfsrahmens und eines Führungselements in der in 1 dargestellten Fahrzeugfrontstruktur veranschaulicht;
- 3 eine Ansicht von unten auf eine Fahrzeugfrontstruktur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
- 4 eine Ansicht von unten auf einen hinteren Abschnitt eines vorderen Hilfsrahmens und ein Führungselement in einer Fahrzeugfrontstruktur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
- 5 eine perspektivische Ansicht eines Führungselements und einer Montagehalterung einer Fahrzeugfrontstruktur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
- 6 einen Zustand veranschaulicht, in dem eine hintere Halterung eines vorderen Hilfsrahmens in einen oberen Hohlraum eines Führungselements in einer Fahrzeugfrontstruktur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eingesetzt ist; und
- 7 eine perspektivische Schnittansicht eines Zustands veranschaulicht, in dem eine hintere Halterung eines vorderen Hilfsrahmens in einen oberen Hohlraum eines Führungselements in einer Fahrzeugfrontstruktur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eingesetzt ist.
-
Ausführliche Beschreibung von Ausführungsbeispielen
-
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen werden durchgängig dieselben Bezugsziffern verwendet, um gleiche oder gleichwertige Elemente zu bezeichnen. Darüber hinaus wird auf eine detaillierte Beschreibung bekannter Techniken, die mit der vorliegenden Offenbarung in Zusammenhang stehen, verzichtet, um den Kern der vorliegenden Offenbarung nicht unnötig zu verwischen.
-
Begriffe wie „erste“, „zweite“, „A“, „B“, „(a)“ und „(b)“ können zur Beschreibung der Elemente in beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwendet werden. Diese Begriffe werden nur verwendet, um ein Element von einem anderen Element zu unterscheiden, und die inhärenten Merkmale, die Reihenfolge oder Ordnung und dergleichen der entsprechenden Elemente werden durch die Begriffe nicht eingeschränkt. Sofern nicht anders definiert, haben alle hierin verwendeten Begriffe, einschließlich technischer oder wissenschaftlicher Begriffe, die gleiche Bedeutung, wie sie allgemein von einem Fachmann auf dem Gebiet der Technik, zu dem die vorliegende Offenbarung gehört, verstanden wird. Solche Begriffe, wie sie in einem allgemein gebräuchlichen Wörterbuch definiert sind, sind so auszulegen, dass sie eine Bedeutung haben, die den kontextuellen Bedeutungen auf dem betreffenden Gebiet der Technik entspricht, und nicht so, dass sie eine ideale oder übermäßig formale Bedeutung haben, es sei denn, sie sind in der vorliegenden Anmeldung eindeutig als solche definiert.
-
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 kann eine Fahrzeugfrontstruktur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein vorderes Seitenelement 11, einen unterhalb des vorderen Seitenelements 11 angeordneten vorderen Hilfsrahmen 15, und ein hinter dem vorderen Hilfsrahmen 15 angeordnetes Führungselement 30 umfassen.
-
Die Fahrzeugfrontstruktur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann einen vorderen Raum 1 umfassen, der durch ein Armaturenbrett 4 definiert ist. Bezugnehmend auf 2 kann das Armaturenbrett 4 vorgesehen sein, um den vorderen Raum 1 von einem Fahrgastraum 2 zu trennen. Das Armaturenbrett 4 kann an der Rückseite der Fahrzeugfrontstruktur aufrecht sein. Das Armaturenbrett 4 kann einen geneigten Abschnitt 4a, der an einem unteren Abschnitt davon vorgesehen ist, und einen unteren Abschnitt 4b, der sich von dem geneigten Abschnitt 4a in Längsrichtung des Fahrzeugs zum Heck des Fahrzeugs hin erstreckt, aufweisen. Der geneigte Abschnitt 4a kann sich schräg erstrecken, und der untere Abschnitt 4b kann mit einem vorderen Ende eines Bodens 3 durch Schweißen, Befestigungselemente und/oder dergleichen verbunden werden. Ein oberes Armaturenbrett-Querelement 17 kann an einer vorderen Fläche des Armaturenbretts 4 angebracht sein, und ein unteres Armaturenbrett-Querelement 18 kann an einer oberen Fläche des geneigten Abschnitts 4a und an einer oberen Fläche des unteren Abschnitts 4b angebracht werden. Das obere Armaturenbrett-Querelement 17 kann höher angeordnet sein als das untere Armaturenbrett-Querelement 18. An dem geneigten Abschnitt 4a des Armaturenbretts 4 kann eine Montagehalterung 19 angebracht werden. Der geneigte Abschnitt 4a des Armaturenbretts 4 kann zwischen der Montagehalterung 19 und dem unteren Element 18 des Armaturenbretts angeordnet sein. Die Montagehalterung 19 kann zu dem vorderen Raum 1 des Fahrzeugs hin freiliegen, und das untere Element des Armaturenbretts 18 kann zu dem Fahrgastraum 2 des Fahrzeugs hin freiliegen. Dementsprechend können die Montagehalterung 19 und das untere Element des Armaturenbretts 18 einander gegenüberliegen, wobei das Armaturenbrett 4 dazwischen angeordnet ist.
-
Unter Bezugnahme auf 1 kann eine Batterie 20 unter dem Boden 3 angeordnet sein. Wie in den 3 und 4 dargestellt, kann ein Hochspannungsanschluss 21 in der Mitte eines vorderen Endes der Batterie 20 angeordnet sein, und ein Hochspannungskabel 22 kann sich von dem Hochspannungsanschluss 21 erstrecken.
-
Unter Bezugnahme auf 3 kann das Paar vorderer Seitenelemente 11 in einer Querrichtung des Fahrzeugs voneinander beabstandet sein. Jedes vordere Seitenelement 11 kann sich in der Längsrichtung des Fahrzeugs erstrecken. Das Paar vordere Seitenelemente 11 kann über ein Paar Crashboxen 12 mit einem Stoßfängerträger 13 verbunden sein, und der Stoßfängerträger verläuft in Querrichtung des Fahrzeugs. Ein Paar Kotflügelelemente 14 kann in der Querrichtung des Fahrzeugs voneinander beabstandet sein, und jedes Kotflügelelement 14 kann sich von einer vorderen Säule bis zu einem vorderen Ende des entsprechenden vorderen Seitenelements 11 erstrecken.
-
Unter Bezugnahme auf 3 kann der vordere Hilfsrahmen 15 ein Paar Längselemente 15a, ein vorderes Querelement 15b, das die vorderen Enden des Paars Längselemente 15a verbindet, und ein hinteres Querelement 15c, das die hinteren Enden des Paars Längselemente 15a verbindet, umfassen. Der vordere Hilfsrahmen 15 kann ein Paar vordere Halterungen 41, die an einem vorderen Abschnitt davon vorgesehen sind, ein Paar hintere Halterungen 42, die an einem hinteren Abschnitt davon vorgesehen sind, und ein Paar mittlere Halterungen 43, die an einem mittleren Abschnitt davon vorgesehen sind, umfassen. Jede vordere Halterung 41 kann an einem vorderen Abschnitt des entsprechenden Längselements 15a vorgesehen sein, und die vordere Halterung 41 kann an einem vorderen Abschnitt des entsprechenden vorderen Seitenelements 11 durch ein Befestigungselement und/oder dergleichen angebracht werden. Jede hintere Halterung 42 kann an einem hinteren Abschnitt des entsprechenden Längselements 15a vorgesehen sein, und die hintere Halterung 42 kann am unteren Abschnitt des Armaturenbretts 4 durch die Montagehalterung 19 befestigt werden, wie in 7 dargestellt. Jede mittlere Halterung 43 kann an einem mittleren Abschnitt des entsprechenden Längselements 15a vorgesehen sein, und die mittlere Halterung 43 kann an einem mittleren Abschnitt des entsprechenden vorderen Seitenelements 11 durch ein Befestigungselement und/oder ähnliches angebracht werden.
-
Der vordere Hilfsrahmen 15 kann verschiedene vordere Komponenten 5 und 6 tragen, die in dem vorderen Raum 1 angeordnet sind.
-
Die Fahrzeugfrontstruktur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann für Elektrofahrzeuge verwendet werden. Wie in 1 dargestellt, können die vorderen Komponenten ein Leistungselektronikmodul (PE-Modul) 5 und ein Getriebe 6 aufweisen. Das PE-Modul 5 kann einen Elektromotor, einen Wechselrichter und/oder ein Untersetzungsgetriebe aufweisen.
-
Die Fahrzeugfrontstruktur gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann auf Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor angewendet werden, und die vorderen Komponenten können einen Verbrennungsmotor, ein Getriebe und dergleichen umfassen.
-
Bezugnehmend auf 1 kann ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagengehäuse (HVAC) 7 in dem vorderen Raum 1 und dem Fahrgastraum 2 durch das Armaturenbrett 4 angeordnet sein.
-
Unter Bezugnahme auf die 1 und 3 kann ein vorderer Querträger 16 das Paar vorderer Seitenelemente 11 in der Querrichtung des Fahrzeugs verbinden. Der vordere Querträger 16 kann sich in der Querrichtung des Fahrzeugs erstrecken. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann der vordere Querträger 16 ein Frunk-Träger sein, der einen Frunk trägt, bei dem es sich um einen in dem vorderen Raum vorgesehenen Stauraum handelt.
-
Der vordere Querträger 16 kann höher als der Schwerpunkt (COG) der vorderen Komponente angeordnet sein, und der vordere Querträger 16 kann mit einem oberen Abschnitt der vorderen Komponente in Längsrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet sein. Insbesondere kann der vordere Querträger 16 von dem Schwerpunkt (COG) der vorderen Komponente um einen vorbestimmten Abstand D beabstandet sein, und der Abstand D kann ein vertikaler Abstand zwischen dem vorderen Querträger 16 und dem Schwerpunkt der vorderen Komponente sein. Bei einem Frontalaufprall des Fahrzeugs kann der vordere Querträger 16 bei der Übertragung der Aufprallenergie auf den vorderen Querträger 16 mit dem oberen Abschnitt der vorderen Komponente kollidieren. Zum Beispiel kann während eines Frontalaufpralls des Fahrzeugs, wie in 1 veranschaulicht, wenn der vordere Querträger 16 mit dem oberen Abschnitt des PE-Moduls 5 kollidiert, eine durch den vorderen Querträger 16 verursachte Reaktionskraft Ff von dem oberen Abschnitt des PE-Moduls 5 auf die Rückseite des Fahrzeugs wirken, und eine Trägheitskraft Fp des PE-Moduls 5 kann auf die Vorderseite des Fahrzeugs wirken, so dass sich das PE-Modul 5 zusammen mit dem vorderen Hilfsrahmen 15 und dem Getriebe 6 um den Schwerpunkt (COG) des PE-Moduls 5 drehen kann (siehe Pfeil My in 1). Dementsprechend kann ein Drehmoment My des PE-Moduls 5, des Getriebes 6 und des vorderen Hilfsrahmens 15 durch die Reaktionskraft Ff und den Abstand D (My = Ff × D) bestimmt werden.
-
Das Führungselement 30 kann an dem geneigten Abschnitt 4a des Armaturenbretts 4 durch die Montagehalterung 19 befestigt werden. Dementsprechend kann das Führungselement 30 durch die Montagehalterung 19 fest mit dem Armaturenbrett 4 der Fahrzeugkarosserie verbunden sein.
-
Bezugnehmend auf 2 kann das Führungselement 30 eine obere Wand 39, die an der Montagehalterung 19 befestigt ist, eine vordere Wand 31, die der Vorderseite des Fahrzeugs zugewandt ist, eine hintere Wand 32, die der Rückseite des Fahrzeugs zugewandt ist, eine geneigte Wand 33, die sich schräg von einem unteren Ende der vorderen Wand 31 zu einem unteren Ende der hinteren Wand 32 erstreckt, und eine hintere geneigte Wand 34, die sich schräg und aufwärts von einem oberen Ende der hinteren Wand 32 erstreckt, aufweisen.
-
Die obere Wand 39 kann mit einer unteren Fläche der Montagehalterung 19 durch Befestigungselemente, Schweißen und/oder dergleichen fest verbunden werden. Die obere Wand 39 kann eine Form haben, die der unteren Fläche der Montagehalterung 19 entspricht. Zum Beispiel kann die untere Fläche der Montagehalterung 19 horizontal flach sein, und dementsprechend kann die obere Wand 39 horizontal flach sein, um zu der unteren Fläche der Montagehalterung 19 zu passen.
-
Die vordere Wand 31 kann sich senkrecht von einem vorderen Ende der oberen Wand 39 aus erstrecken. Die geneigte Wand 33 kann von dem unteren Ende der vorderen Wand 31 zum Heck des Fahrzeugs hin in einem bestimmten Winkel geneigt sein, und die geneigte Wand 33 kann zu der Vorderseite des Fahrzeugs hin freiliegen. Die hintere geneigte Wand 34 kann sich schräg von einem unteren Ende der oberen Wand 39 aus erstrecken, und die hintere geneigte Wand 34 kann dem Armaturenbrett 4 zugewandt sein. Die hintere geneigte Wand 34 kann direkt an dem geneigten Abschnitt 4a des Armaturenbretts 4 angebracht sein. Die hintere Wand 32 kann sich vertikal von einem unteren Ende der hinteren geneigten Wand 34 erstrecken.
-
Wie in 1 dargestellt, kann sich das Führungselement 30 in Fahrzeuglängsrichtung vor der Batterie 20 befinden. Insbesondere kann das vordere Ende der Batterie 20 durch die hintere Wand 32 des Führungselements 30 abgedeckt werden, und dementsprechend kann das vordere Ende der Batterie 20 durch das Führungselement 30 sicher vor einem äußeren Aufprall/Kollision geschützt werden.
-
Das Führungselement 30 kann einen inneren Hohlraum aufweisen. Insbesondere kann der innere Hohlraum des Führungselements 30 durch die obere Wand 39, die vordere Wand 31, die hintere Wand 32, die geneigte Wand 33 und die hintere geneigte Wand 34 definiert sein. Das Führungselement 30 kann eine Vielzahl von inneren Rippen 35a, 35b und 35c aufweisen, die in dem inneren Hohlraum vorgesehen sind, und der innere Hohlraum des Führungselements 30 kann durch die Vielzahl der inneren Rippen 35a, 35b und 35c in eine Vielzahl von Hohlräumen unterteilt sein. Die Vielzahl von inneren Rippen 35a, 35b und 35c können eine obere inneren Rippe 35a, die an die obere Wand 39 des Führungselements 30 angrenzt, eine mittlere innere Rippe 35b, die von der oberen inneren Rippe 35a nach unten hin beabstandet ist, und eine untere innere Rippe 35c, die von der mittleren inneren Rippe 35b nach unten hin beabstandet ist, aufweisen.
-
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann die Vielzahl der inneren Rippen 35a, 35b und 35c parallel zueinander verlaufen, und jede der inneren Rippen 35a, 35b und 35c kann sich in der Längsrichtung des Fahrzeugs erstrecken. Die Vielzahl von inneren Rippen 35a, 35b und 35c können in einer Höhenrichtung des Führungselements 30 voneinander beabstandet sein. Da sich die mehreren inneren Rippen 35a, 35b und 35c in der Längsrichtung des Fahrzeugs erstrecken, kann das Führungselement 30 die Steifigkeit und/oder Festigkeit in Längsrichtung des Fahrzeugs verbessern. Wenn bei einem Frontalaufprall des Fahrzeugs der hintere Abschnitt des vorderen Hilfsrahmens 15 mit dem Führungselement 30 kollidiert, kann das Führungselement 30 den vorderen Hilfsrahmen 15 und/oder die vorderen Komponenten (zum Beispiel das PE-Modul 5 und das Getriebe 6) stabil tragen bzw. stützen.
-
Das Führungselement 30 kann sich in der Querrichtung des Fahrzeugs erstrecken, und das Führungselement 30 kann in der Querrichtung des Fahrzeugs den gleichen Querschnitt haben. Das Führungselement 30 kann ein extrudiertes Produkt sein, das durch ein Extrusionsverfahren hergestellt wird. Da das Führungselement 30 durch ein Extrusionsverfahren hergestellt wird, können die Herstellungskosten gesenkt und die Qualität des Elements verbessert werden.
-
Das Führungselement 30 kann durch Schweißen, Befestigungselemente und/oder Ähnliches direkt mit dem Montagehalterung 19 verbunden werden. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann die obere Wand 39 des Führungselements 30 durch eine Vielzahl von Befestigungselementen an der Montagehalterung 19 befestigt werden.
-
Unter Bezugnahme auf 5 kann das Führungselement 30 einen oberen Hohlraum 38 aufweisen, in dem die hintere Halterung 42 des vorderen Hilfsrahmens 15 aufgenommen wird. In einem Zustand, in dem die hintere Halterung 42 des vorderen Hilfsrahmens 15 in dem oberen Hohlraum 38 des Führungselements 30 aufgenommen ist, kann die hintere Halterung 42 des vorderen Hilfsrahmens 15 zusammen mit dem Führungselement 30 durch einen ersten Bolzen 51 mit der Montagehalterung 19 verbunden werden. Der obere Hohlraum 38 kann in einem zentralen Abschnitt des Führungselements 30 ausgebildet sein. Wie in 7 dargestellt, kann die hintere Halterung 42 des vorderen Hilfsrahmens 15 in dem oberen Hohlraum 38 des Führungselements 30 angeordnet sein, eine Rohrmutter 45 kann an der Montagehalterung 19 befestigt sein, und die hintere Halterung 42 kann sich unterhalb der Rohrmutter 45 befinden. Die hintere Halterung 42 des vorderen Hilfsrahmens 15 kann ein Durchgangsloch 42a aufweisen, und eine Mittelachse des Durchgangslochs 42a der hinteren Halterung 42 kann mit einer Mittelachse der Rohrmutter 45 ausgerichtet sein.
-
Bezugnehmend auf 4 kann das Führungselement 30 ein erstes Durchgangsloch 36 aufweisen, das sich unterhalb des oberen Hohlraums 38 befindet, und das erste Durchgangsloch 36 kann in der geneigten Wand 33 vorgesehen sein. Das Führungselement 30 kann eine Vielzahl von inneren Durchgangslöchern 36a und 36b aufweisen, die mit dem ersten Durchgangsloch 36 fluchten, und die Vielzahl der inneren Durchgangslöcher 36a und 36b können in zumindest einigen inneren Rippen 35a und 35b vorgesehen sein. Bezugnehmend auf 7 kann ein oberes inneres Durchgangsloch 36a in der oberen inneren Rippe 35a und ein mittleres inneres Durchgangsloch 36b in der mittleren inneren Rippe 35b vorgesehen sein. Das erste Durchgangsloch 36 kann mit dem oberen inneren Durchgangsloch 36a und dem mittleren inneren Durchgangsloch 36b ausgerichtet sein, und das obere innere Durchgangsloch 36a kann direkt mit dem oberen Hohlraum 38 verbunden sein. Der erste Bolzen 51 (siehe 2) kann durch das erste Durchgangsloch 36, das obere innere Durchgangsloch 36a und das mittlere innere Durchgangsloch 36b in die hintere Halterung 42 des vorderen Hilfsrahmens 15 eingeführt werden, und der erste Bolzen 51 kann durch das Durchgangsloch 42a der hinteren Halterung 42 des vorderen Hilfsrahmens 15 und die Innenseite der Rohrmutter 45 in die Rohrmutter 45 geschraubt werden. In einem Zustand, in dem die hintere Halterung 42 des vorderen Hilfsrahmens 15 in dem oberen Hohlraum 38 des Führungselements 30 aufgenommen ist, kann die hintere Halterung 42 des vorderen Hilfsrahmens 15 zusammen mit dem Führungselement 30 durch den ersten Bolzen 51 mit der Montagehalterung 19 verbunden werden. Die Anzahl der ersten Durchgangslöcher 36 kann mit der Anzahl der Durchgangslöcher 42a der hinteren Halterung 42 übereinstimmen. Beispielsweise können die beiden ersten Durchgangslöcher 36 in der geneigten Wand 33 des Führungselements 30 ausgebildet sein, wie in 4 dargestellt.
-
Bezugnehmend auf 4 kann das Führungselement 30 zwei zweite Durchgangslöcher 37 benachbart zu seinen beiden Rändern aufweisen, und die zweiten Durchgangslöcher 37 können in der geneigten Wand 33 vorgesehen sein. Das Führungselement 30 kann eine Vielzahl von inneren Durchgangslöchern (nicht dargestellt) aufweisen, die mit den zweiten Durchgangslöchern 37 fluchten, und die Vielzahl der inneren Durchgangslöcher (nicht dargestellt) kann in zumindest einigen inneren Rippen 35a und 35b und der oberen Wand 39 vorgesehen sein.
-
Ein zweiter Bolzen 52 (siehe 2) kann durch das zweite Durchgangsloch 37 und die Vielzahl der inneren Durchgangslöcher in die obere Wand 39 des Führungselements 30 eingeführt werden, und der zweite Bolzen 52 kann durch das Durchgangsloch der oberen Wand 39 in eine Mutter (nicht dargestellt) geschraubt werden, die an der Montagehalterung 19 befestigt ist. Dementsprechend kann die obere Wand 39 des Führungselements 30 durch den zweiten Bolzen 52 mit der Montagehalterung 19 verbunden werden.
-
Wie oben beschrieben, kann der mittlere Abschnitt des Führungselements 30 zusammen mit der hinteren Halterung 42 des vorderen Hilfsrahmens 15 durch den ersten Bolzen 51 mit der Montagehalterung 19 verbunden sein, und jede Kante des Führungselements 30 kann durch den zweiten Bolzen 52 mit der Montagehalterung 19 verbunden werden. Dementsprechend kann die hintere Halterung 42 des vorderen Hilfsrahmens 15 über das Führungselement 30 mit der Montagehalterung 19 verbunden werden, so dass die hintere Montagesteifigkeit des vorderen Hilfsrahmens 15 verbessert werden kann, und das Führungselement 30 kann durch den ersten Bolzen 51 und den zweiten Bolzen 52 mit der Montagehalterung 19 verbunden werden, so dass die Montagesteifigkeit des Führungselements 30 verbessert werden kann.
-
Wie in 2 dargestellt, kann das Führungselement 30 außerdem einen Vorsprung 44 aufweisen, der in Richtung des geneigten Abschnitts 4a des Armaturenbretts 4 und des unteren Querträgers 18 des Armaturenbretts vorsteht. Der Vorsprung 44 kann von der hinteren geneigten Wand 34 in Richtung des geneigten Abschnitts 4a des Armaturenbretts 4 und des unteren Abschnitts des Armaturenbretts 18 vorstehen. Insbesondere kann der Vorsprung 44 dem unteren Abschnitt des Armaturenbretts 18 zugewandt sein, wobei der schräge Abschnitt 4a des Armaturenbretts 4 dazwischen liegt. Der Vorsprung 44 kann zumindest eine darin vorgesehene innere Rippe 44a und mehrere durch die innere Rippe 44a unterteilte Hohlräume 44b aufweisen. Der Vorsprung 44 kann direkt an dem geneigten Abschnitt 4a des Armaturenbretts 4 anliegen. Dementsprechend kann im Falle eines Frontalaufpralls des Fahrzeugs eine auf das Führungselement 30 übertragene Last auf den unteren Abschnitt des Armaturenbretts 18 vor der Batterie 20 übertragen werden. Auf diese Weise kann die Position des Führungselements 30 durch den Vorsprung 44, den geneigten Abschnitt 4a des Armaturenbretts 4 und den unteren Querträger 18 des Armaturenbretts ordnungsgemäß gegen die Aufprallbelastung reguliert werden. Insbesondere kann verhindert werden, dass sich das Führungselement 30 gegen den Uhrzeigersinn dreht und durch die Aufprallbelastung verformt wird. Das heißt, wenn die Stoßbelastung auf das Führungselement 30 einwirkt, kann die Position des Führungselements 30 durch den Vorsprung 44 stabil beibehalten werden.
-
Während eines Frontalaufprall des Fahrzeugs können sich der vordere Hilfsrahmen 15, das PE-Modul 5 und das Getriebe 6 um den Schwerpunkt des PE-Moduls 5 drehen, und der vordere Hilfsrahmen 15, das PE-Modul 5 und das Getriebe 6 können mit dem Führungselement 30 kollidieren. Nach dem Aufprall des vorderen Hilfsrahmens 15, des PE-Moduls 5 und des Getriebes 6 auf die vordere Wand 31 des Führungselements 30 können sie sich entlang der geneigten Wand 33 des Führungselements 30 nach unten bewegen. Das heißt, im Falle eines Frontalaufpralls des Fahrzeugs kann die geneigte Wand 33 des Führungselements 30 es dem vorderen Hilfsrahmen 15, dem PE-Modul 5 und dem Getriebe 6 ermöglichen, sich nach unten unter die untere Seite des Fahrzeugs zu bewegen, so dass der vordere Hilfsrahmen 15 und die vorderen Komponenten 5 und 6 daran gehindert werden können, mit dem vorderen Ende der unter dem Boden 3 angeordneten Batterie 20 zu kollidieren. Insbesondere können der vordere Hilfsrahmen 15 und die vorderen Komponenten 5 und 6 eine Kollision mit dem Hochspannungsanschluss 21 an dem vorderen Ende der Batterie 20 vermeiden.
-
Wie in den 3 und 4 gezeigt, können zwei Führungselemente 30 symmetrisch auf beiden Seiten des Hochspannungsanschlusses 21 der Batterie 20 angeordnet sein. Bei einem Frontalaufprall des Fahrzeugs können die beiden Führungselemente 30 den Hochspannungsanschluss 21 der Batterie 20 sicherer schützen, und der vordere Hilfsrahmen 15 und die vorderen Komponenten 5 und 6 können sich entlang der geneigten Wände 33 der beiden Führungselemente 30 ausgeglichen bewegen. Insbesondere können der vordere Hilfsrahmen 15 und die vorderen Komponenten 5 und 6 eine Kollision mit dem Hochspannungsanschluss 21 der Batterie 20 vermeiden.
-
Wie oben dargelegt kann das Führungselement 30 bei einem Frontalaufprall des Fahrzeugs den vorderen Hilfsrahmen 15 und die vorderen Komponenten 5 und 6 derart führen, dass sie sich hin zu der unteren Seite des Fahrzeugs bewegen, weshalb ein direkter Zusammenstoß des vorderen Hilfsrahmens 15 und der vorderen Komponenten 5 und 6 mit dem vorderen Ende der Batterie 20 und ein Eindringen des vorderen Hilfsrahmens 15 und der vorderen Komponenten 5 und 6 in den Fahrgastraum verhindert werden können.
-
Insbesondere kann die Aufprallenergie in kinetische Energie umgewandelt werden, indem der vordere Hilfsrahmen bei einem Frontalaufprall des Fahrzeugs hin zu der unteren Seite des Fahrzeugs bewegt wird. Dementsprechend kann ein Platz für die Absorption der Aufprallenergie in dem vorderen Raum des Fahrzeugs verringert werden, und der Platz in dem Fahrgastraum kann relativ vergrößert werden. Zudem kann die Kapazität der Batterie erhöht werden.
-
Obwohl die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen und die beigefügten Zeichnungen beschrieben wurde, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt, sondern kann von einem Fachmann auf dem Gebiet der vorliegenden Offenbarung in verschiedener Weise modifiziert und abgeändert werden, ohne vom Geist und Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, der in den folgenden Ansprüchen beansprucht wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- vorderer Raum
- 2
- Fahrgastraum
- 3
- Boden
- 4
- Armaturenbrett
- 5
- Leistungselektronikmodul (PE)
- 6
- Getriebe
- 7
- Gehäuse für Heizung, Lüftung und Klimaanlage (HVAC)
- 11
- vorderes Seitenelement
- 12
- Crash-Box
- 13
- Stoßfängerträger
- 14
- Kotflügelelemente
- 15
- vorderer Hilfsrahmen
- 16
- vorderer Querträger
- 17
- oberes Armaturenbrett-Querelement
- 18
- unteres Armaturenbrett-Querelement
- 19
- Montagehalterung
- 20
- Batterie
- 21
- Hochspannungsanschluss
- 22
- Hochspannungskabel
- 30
- Führungselement
- 31
- vordere Wand
- 32
- hintere Wand
- 33
- geneigte Wand
- 34
- hintere geneigte Wand
- 35a, 35b, 35c
- innere Rippe
- 38
- oberer Hohlraum
- 39
- obere Wand
- 41
- vordere Halterung
- 42
- hintere Halterung
- 43
- mittlere Halterung
