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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugkarosserie nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, worin der Brennstofftank insbesondere mit gasförmigem Brennstoff, wie etwa Wasserstoff, gefüllt ist.
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Es sind Brennstoffzellenfahrzeuge bekannt, die einen Elektromotor aufweisen, der durch elektrische Energie drehend angetrieben wird, welche von einer mit Wasserstoff und Sauerstoff (Luft) versorgten Brennstoffzelle erzeugt wird. Bei einigen bekannten Brennstoffzellenfahrzeugen ist ein mit Wasserstoff gefüllter Brennstofftank an einem Heckteil der Fahrzeugkarosserie angebracht, um die Brennstoffzelle mit Wasserstoff zu versorgen.
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Ein Beispiel einer solchen Fahrzeugkarosserie ist in der
JP 09-300987 A offenbart. Diese Struktur enthält eine hohlen, rechteckförmigen Chassisrahmen, der an einem Heckabschnitt des Fahrzeugrahmens von unten her angebracht wird. Ein zylindrischer Brennstofftank, der mit Brenngas gefüllt ist, linke und rechte Radaufhängungen und andere Teile werden an dem Chassisrahmen angebracht, bevor der Chassisrahmen an dem Fahrzeugrahmen angebracht wird.
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Da in dieser herkömmlichen Struktur der Brennstofftank, die Radaufhängungen und die anderen Teile vorab an dem Chassisrahmen montiert werden, um ein einziges Modul zu bilden, können sie leicht auf einmal angebracht werden, wenn der Chassisrahmen an dem Fahrzeugrahmen angebracht wird. Durch diese Modularisierung mehrerer Teile ist es möglich, die Produktivität des Automobils zu verbessern und die Größe, das Gewicht und die Produktionskosten des Automobils zu reduzieren.
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Die maximale Reichweite der Brennstoffzellenfahrzeuge ist von der Kapazität eines Brennstofftanks abhängig, der an dem Fahrzeug angebracht ist. Im Falle des Brennstoffzellenfahrzeugs, das in der
JP 09-300987 A offenbart ist, ist eine Struktur vorgesehen, um einen Brennstofftank großer Kapazität zu tragen, um hierdurch eine lange Reichweite zu erreichen. Um jedoch den einfachen Gebrauch der Brennstoffzellenfahrzeuge zu verbessern, gibt es noch immer Bedarf nach einem Brennstoffzellenfahrzeug mit strukturellen Merkmalen, die die Reichweite weiter verlängern können.
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Für die Brennstoffzellenfahrzeuge ist der Schutz des Brennstofftanks vor Beschädigung bei Kollision eine Hauptanforderung. Im Falle des Brennstoffzellenfahrzeugs, das in der
JP 09-300987 A offenbart ist, wird ein Beschädigungsschutz dadurch erreicht, dass der Brennstofftank zwischen linken und rechten Karosserierahmen angeordnet wird. Jedoch sind weitere Verbesserungen im Beschädigungsschutz des Brennstofftanks erwünscht.
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Aus der
US 5 924 734 A ist eine Fahrzeugkarosserie nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt. Dort liegt die Längsachse des zylindrischen Tanks auf Höhe der linken und rechten Rahmenlängsträger. Daher ist der verfügbare Raum für das Rohrsystem des Tanks in der seitlichen Richtung beschränkt.
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Die
US 4 416 461 zeigt einen nicht zylindrischen Kraftstofftank, der über jeweilige vordere und hintere Träger an der Unterseite der Rahmenlängsträger angebracht ist.
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Die
US 5 174 628 A zeigt in einen nicht-zylindrischen Kraftstofftank, der unter der Bodenplatte zwischen einem Paar von Längsträgern angebracht ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Fahrzeugkarosserie anzugeben, in deren Heckteil ein zylindrischer Brennstofftank so aufgenommen ist, dass die Reichweite des Fahrzeugs verlängert und ein verbesserter Beschädigungsschutz für den Brennstofftank erreicht werden kann.
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Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Fahrzeugkarosserie gemäß Anspruch 1 angegeben.
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Durch die Öffnungen, die mit der Achse des Brennstofftanks fluchten und darin das Rohrsystem des Brennstofftanks aufnehmen, wird das Rohrsystem auch sicher gegen Beschädigung gehalten, und der Raum zwischen den linken und rechten Längsträger kann ausschließlich zur Aufnahme des Brennstofftanks genutzt werden. Ferner können die Öffnungen zur Aufnahme von Endabschnitten des Brennstofftanks genutzt werden. Dies vergrößert die Kapazität des Brennstofftanks, was zu einer verlängerten Reichweite des Fahrzeugs führt.
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Bevorzugt erstrecken sich die linken und rechten hinteren Beschläge längs entlang den Hinterenden der linken und rechten Längsträger, und an den linken und rechten hinteren Beschlägen ist ein Stoßfängerträger angebracht. Der Stoßfängerträger steht von den hinteren Endflächen der linken und rechten Längsträger nach hinten vor. Die linken und rechten Beschläge haben Endflächen, die von den hinteren Endflächen der linken und rechten Längsträger nach vorne versetzt sind, und der Stoßfängerträger ist mit den hinteren Endflächen der linken und rechten hinteren Beschläge verbunden. Da mit dieser Anordnung die hinteren Rahmen von dem Stoßfängerträger frei sind, können sie um ein gewisses Ausmaß nach hinten verlängert werden, ohne die Gesamtlänge der Fahrzeugkarosserie zu verändern. Aufgrund einer erhöhten Masse, infolge der rückwärtigen Verlängerung, besitzen die Längsträger nun eine höhere Beständigkeit gegen Kompressionskraft, wenn an dem hinteren Stoßfänger eine Kollision auftritt. Somit wird der Brennstofftank mit einem höheren Grad an Beschädigungsschutz sicher gehalten.
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Bevorzugt ist, dass die linken und rechten vorderen Beschläge jeweils eine schräge Rückwand aufweisen, die sich in Rückwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie schräg aufwärts erstreckt, und die linken und rechten hinteren Beschläge jeweils eine schräge Vorderwand aufweisen, die sich in Vorwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie schräg aufwärts erstreckt. Wenn auf die Hinterenden der linken und rechten Längsträger eine Aufprallkraft einwirkt, übertragen die schrägen Wände der vorderen und hinteren Beschläge die Aufprallkraft glattgängig und effizient in der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs. Durch diese Übertragung der Aufprallkraft wird die Haltbarkeit der Längsträger erhöht.
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Eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend im Detail nur als Beispiel in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin:
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1 ist eine schematische Perspektivansicht des Heckteils einer Fahrzeugkarosserie gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine Explosionsperspektivansicht des Heckteils der Fahrzeugkarosserie;
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3 ist eine schematische Perspektivansicht linker und rechter Längsträger des Heckteils der Fahrzeugkarosserie;
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4 ist eine Explosionsperspektivansicht eines Abschnitts des Heckteils der Fahrzeugkarosserie, die einen linken vorderen Beschlag und eine linke Innenschwellerverlängerung enthält;
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5 ist eine Perspektivansicht eines linken hinteren Beschlags;
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6 ist eine linke Seitenansicht des Heckteils der Fahrzeugkarosserie;
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7 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie 7-7 von 6;
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8 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie 8-8 von 6;
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9A und 9B sind schematische Seitenansichten, die die Funktionsweise des Heckteils einer herkömmlichen Fahrzeugkarosserie bzw. die Funktionsweise der die vorliegende Erfindung verkörpernden Fahrzeugkarosserie darstellen;
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10 ist eine schematische Seitenansicht, die den Betrieb des Heckteils der Fahrzeugkarosserie gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert, und
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11 ist eine Draufsicht von 10, die die Art zeigt, in der eine Aufprallkraft, die auf einen Stoßfängerträger der Fahrzeugkarosserie-Heckteilstruktur einwirkt, übertragen wird.
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Nun ist, in Bezug auf die Zeichnungen und insbesondere 1, Heckteil 10 einer Fahrzeugkarosserie gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie in dieser Figur gezeigt, enthält das Heckteil 10 linke und rechte Längsträger 14 und 15, die jeweilige Heckteile linker und rechter Karosserierahmen 11 und 12 bilden, und erste und zweite Brennstofftanks 17 und 18 zylindrischer Form, die an den Längsträger 14, 15 angebracht sind. Die Längsträger 14, 15 haben einen allgemein U-förmigen Querschnitt, was später in Bezug auf 7 beschrieben wird, wobei aber zu Illustrationszwecken in einigen Ansichten einschließlich 1 die Längsträger 14, 15 nicht mit U-förmigem Querschnitt gezeigt sind.
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Das Heckteil 10 enthält ferner linke und rechte vordere Beschläge 25 und 26 (in 3 ist der linke vordere Beschlag 26 gezeigt), die zwischen jeweiligen Vorderenden 14a, 15a der linken und rechten Längsträger 14, 15 und linken und rechten Vorderenden 20a, 20a eines Tragrahmens 20 angeordnet sind, sowie linke und rechte hintere Beschläge 30, 31, die zwischen jeweiligen Hinterenden 14b, 15b der linken und rechten Längsträger 14, 15 der linken und rechten Hinterenden 20b, 20b des Tragrahmens 20 angeordnet sind. Die vorderen und hinteren Beschläge 15, 16 und 30, 31 sind so angeordnet, dass zwischen den linken und rechten Längsträgern 14, 15 und dem Tragrahmen 20 ein Paar seitlich fluchtender Öffnungen 35 und 36 definiert ist, wobei jede Öffnung darin einen Satz von Rohrsystemen 38 und 39 enthält oder aufnimmt (das Rohrsystem 39 ist in 2 gezeigt), die mit den jeweiligen linken oder rechten Enden der Brennstofftanks 17, 18 und Hilfseinrichtungen verbunden sind, wie etwa Ventilen (nicht gezeigt), die mit den Rohrsystemen 38, 39 zusammengebaut sind (2).
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Wie in 2 gezeigt, sind die ersten und zweiten zylindrischen Brennstofftanks 17, 15 an dem Tragrahmen 20 getragen. Der Tragrahmen 20 hat eine rechteckige Rahmenform. Eine hintere Radaufhängungseinheit 24 ist mit dem Tragrahmen 20 zusammengebaut. Wenn die Brennstofftanks 17, 18 und die hintere Radaufhängungseinheit 24 mit dem Tragrahmen 20 zusammengebaut sind, wird der Tragrahmen 20 von unten her an den linken und rechten Längsträgern 14, 15 angebracht, wie in 2 mit den Pfeilen gezeigt.
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Da die Brennstofftanks 17, 18, die hintere Radaufhängungseinheit 24 und der Tragrahmen 20 vorab als einziges Modul oder Einheit zusammengebaut werden, können sie leicht mit den linken und rechten Längsträgern 14, 15 zusammengebaut werden, indem lediglich der Tragrahmen 20 von unten her an den Längsträgern 14, 15 angebracht wird. Dies erhöht die Produktivität des Fahrzeugs. Zusätzlich kann die Verwendung des Moduls 17, 18, 24, 20 die Anzahl der Befestigungsteile relativ zu den Längsträgern 14, 15 reduzieren, was zu einer Gewichts- und Kostenreduktion des Fahrzeugs führen kann.
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Der linke Längsträger 14 hat einen vorderen geraden Abschnitt 41, der sich entlang der Längsachse der Fahrzeugkarosserie erstreckt, einen zwischenliegenden Schrägabschnitt 42, der sich vom Hinterende des vorderen geraden Abschnitts 41 in Rückwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie schräg einwärts erstreckt, sowie einen hinteren geraden Abschnitt 43, der sich von dem Hinterende des zwischenliegenden Schrägabschnitts 42 in der Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie erstreckt.
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Vom hinteren geraden Abschnitt 43 her gesehen, erstreckt sich der zwischenliegende Schrägabschnitt 42 des linken Längsträgers 14 von einem Vorderende 43a des hinteren geraden Abschnitts 43 schräg auswärts, und der vordere gerade Abschnitt 41 erstreckt sich von einem Vorderende 42a des zwischenliegenden Schrägabschnitts 42 in Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie. Aufgrund des Vorhandenseins des zwischenliegenden Schrägabschnitts 42 ist der vordere gerade Abschnitt 41 des linken Längsträgers 14 von dem hinteren geraden Abschnitt 43 in Richtung seitlich auswärts der Fahrzeugkarosserie versetzt.
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Ähnlich hat der rechte Längsträger 15 einen vorderen geraden Abschnitt 46, der sich entlang der Längsachse der Fahrzeugkarosserie erstreckt, einen zwischenliegenden Schrägabschnitt 47, der sich von einem Hinterende des vorderen geraden Abschnitts 46 in Rückwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie schräg einwärts erstreckt, sowie einen hinteren geraden Abschnitt 48, der sich von einem Hinterende des zwischenliegenden Schrägabschnitts 47 in der Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie erstreckt.
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Vom hinteren geraden Abschnitt 48 her gesehen erstreckt sich der zwischenliegende Schrägabschnitt 47 des rechten Längsträgers 15 von einem Vorderende 48a des hinteren geraden Abschnitts 48 schräg auswärts, und der vordere gerade Abschnitt 46 erstreckt sich von einem Vorderende 47a des zwischenliegenden Schrägabschnitts 47 in der Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie. Aufgrund des Vorhandenseins des zwischenliegenden Schrägabschnitts 47 ist der vordere gerade Abschnitt 46 des rechten Längsträgers 15 von dem hinteren geraden Abschnitt 48 in Richtung seitlich auswärts der Fahrzeugkarosserie versetzt.
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Die linken und rechten Längsträger 14, 15 sind durch drei Querelemente 50, 52 und 56 miteinander verbunden, die in Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie mit Abstand angeordnet sind. Das vordere Querelement 50 erstreckt sich quer zwischen den vorderen geraden Abschnitten 42, 46 der linken und rechten Längsträger 14, 15 und verbindet die Vorderenden der vorderen geraden Abschnitte 42, 46 miteinander. Das mittlere Querelement 52 erstreckt sich zwischen den linken und rechten zwischenliegenden Schrägabschnitten 42, 47 der linken und rechten Längsträger 14, 15. Das hintere Querelement 56 erstreckt sich quer zwischen den hinteren geraden Abschnitten 43, 48 der linken und rechten Längsträger 14, 15 und verbindet die Längsmittelabschnitte der hinteren geraden Abschnitte 43, 48 miteinander.
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Die linken und rechten Längsträger 14, 15 und die vorderen und mittleren Querelemente 50, 52 definieren gemeinsam zwischen sich einen allgemein rechteckigen ersten Raum oder eine allgemein rechteckige erste Öffnung 58, um darin einen oberen Teil des ersten Brennstofftanks 17 aufzunehmen. Ähnlich definieren die linken und rechten Längsträger 14, 15 und die mittleren und hinteren Querelemente 52, 56 gemeinsam zwischen sich einen allgemein rechteckigen zweiten Raum oder eine allgemein rechteckige zweite Öffnung 59, um darin einen oberen Teil des zweiten Brennstofftanks 18 aufzunehmen.
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Da die Schrägabschnitte 42, 47 der linken und rechten Längsträger 11, 12 in Vorwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie auseinander gehen oder divergieren, hat in Breitenrichtung der Fahrzeugkarosserie der erste Raum 58 eine größere Abmessung als der zweite Raum 59. Mit dieser Anordnung kann der erste Brennstofftank 17 länger gemacht werden als der zweite Brennstofftank 18. Dies bedeutet, dass der erste Brennstofftank 17 eine größere Kapazität haben kann als der zweite Brennstofftank 18, vorausgesetzt, dass die ersten und zweiten Brennstofftanks 17, 18 den gleichen Durchmesser haben.
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Zusätzlich sind die rechteckigen, rahmenförmigen Abschnitte 50, 14, 52, 15 und 52, 14, 56, 15, die jeweils einen der ersten und zweiten Räume 58, 59 definieren, gegen Verformung strukturell steif und können auch dann ihre ursprünglichen Formen einhalten, wenn die linken und rechten Längsträger 14, 15 externen Kräften ausgesetzt werden. Demzufolge sind die ersten und zweiten Brennstofftanks 17, 18, die teilweise in den ersten bzw. zweiten Räumen 58, 59 aufgenommen sind, gegen Beschädigung sicher geschützt. Die strukturell steifen, rahmenförmigen Abschnitte 50, 14, 52, 15 und 52, 14, 56, 15 stellen ferner sicher, dass die Gesamtbereiche der ersten und zweiten Räume 58, 59 ausschließlich zum Unterbringen der ersten und zweiten Tanks 17, 18 verwendet werden können.
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Dies führt zu einer Vergrößerung der Kapazität der Brennstofftanks 17, 18 und einer resultierenden Verlängerung der Reichweite des Fahrzeugs.
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Wie in 6 gezeigt, sind die ersten und zweiten Brennstofftanks 17, 18 derart angeordnet, dass die jeweiligen Oberenden 17a, 18a der ersten und zweiten Brennstofftanks 17, 18 nicht von den Oberseiten 14c, 15c der linken und rechten Längsträger 14, 15 vorstehen oder bevorzugt im Wesentlichen mit diesen fluchten. Die Oberhälften der Brennstofftanks 17, 18 bilden gemeinsam eine allgemein V-förmige Nut oder einen allgemein V-förmigen Kanal 19, der nach oben auseinander geht. Diese Anordnung erlaubt, dass das mittlere Querelement 52 in den V-förmigen Kanal 19 und entlang diesem verlaufend angeordnet wird. Das mittlere Querelement 52 hat eine geradlinige Konfiguration in dem gleichen Element wie die vorderen und hinteren Querelemente 50, 56. Die Querelemente 50, 52, 56 der geradlinigen Konfiguration sind per se steif und gegen Kompressionskräfte beständig, im Vergleich zu jenen, die eine gekrümmte Konfiguration haben. Diese Querelemente 50, 52, 56 können daher eine ausreichende Verstärkungsfunktion in Bezug auf die linken und rechten Längsträger 14, 15 erfüllen.
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Zurück zu 2. Die linken und rechten Endabschnitte 53, 54 des mittleren Querelements 52 sind graduell aufgeweitet oder gehen auseinander, so dass eine Seitenwand an der Rückseite jedes auseinander gehenden Endabschnitts 53, 54 sich mit einem Winkel θ von 90 bis 180 Grad (θ ist nämlich ein rechter Winkel oder ein stumpfer Winkel) relativ zur Längsachse eines entsprechenden der Schrägabschnitte 42, 47 erstreckt. Wenn die linken und rechten Längsträger 14, 15 einer Aufprallkraft ausgesetzt werden, übertragen die auseinander gehenden Endabschnitte 53, 54 des mittleren Querelements 52 wirkungsvoll die Aufprallkraft von den linken und rechten Schrägabschnitten 42, 47 auf das Querelement 52, um hierdurch zu verhindern, dass an einer Verknüpfung oder Verbindung zwischen jedem Schrägabschnitt 42, 47 und dem Querelement 52 eine Spannungskonzentration auftritt.
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Hintere Endflächen 30a, 31a jedes der linken und rechten hinteren Beschläge 30, 31 sind vor hinteren Endflächen 14d, 15d der linken und rechten Längsträger 14, 15 angeordnet, und ein hinterer Stoßfängerträger 60 ist mit den hinteren Endflächen 30a, 31b der hinteren Beschläge 30, 31 verbunden, so dass er sich quer über einen Raum zwischen den linken und rechten Längsträgern 14, 15 erstreckt.
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Der Tragrahmen 20 hat eine allgemein rechteckige Rahmenform und enthält ein Paar mit seitlichem Abstand angeordneter linker und rechter Rahmenelemente 21a, 21b, ein vorderes Rahmenelement 22a, das die Vorderenden der linken und rechten Rahmenelemente 21a, 21b miteinander verbindet, sowie ein hinteres Rahmenelement 22b, das die Hinterenden der linken und rechten Rahmenelemente 21a, 21b miteinander verbindet. Der rechteckige, rahmenförmige Tragrahmen 20 hat ferner ein mittleres Rahmenelement 23, das mittig zwischen den vorderen und hinteren Rahmenelementen 22a, 22b angeordnet ist und sich quer zwischen den linken und rechten Rahmenelementen 21a, 21b erstreckt.
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Der Tragrahmen 20 der vorstehenden Konstruktion hat einen ersten Raum oder eine erste Öffnung 65, die zwischen den vorderen und mittleren Rahmenelementen 22a, 23 definiert ist, sowie einen zweiten Raum oder eine zweite Öffnung 66, die zwischen den mittleren und hinteren Rahmenelementen 23, 22b definiert ist. Die ersten und zweiten Brennstofftanks 17, 18 sind an dem Tragrahmen 20 getragen und in einer horizontalen Stellung gehalten, wobei die unteren Abschnitte der Brennstofftanks 17, 18 in dem ersten bzw. zweiten Raum 65, 66 aufgenommen sind. Der erste Brennstofftank 17 ist an dem Tragrahmen 20 mittels eines Paars von Klemmriemen oder -bändern 67 unbeweglich gehalten, deren entgegengesetzte Enden an den vorderen und mittleren Rahmenelementen 22a, 23 gesichert sind. Der zweite Brennstofftank 18 ist nämlich an dem Tragrahmen 20 mittels eines Paars von Klemmriemen oder -bändern 68 unbeweglich gehalten, deren entgegengesetzte Enden an den mittleren und hinteren Rahmenelementen 23, 22b gesichert sind. Die hintere Radaufhängungseinheit 24 ist mit dem Tragrahmen 20 zusammengebaut.
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Wie in 3 gezeigt, ist der linke vordere Beschlag 25 mit einer Unterseite des Vorderendes 14a des linken Längsträgers 14 verbunden. Um den linken vorderen Beschlag 25 von seiner Außenseite abzudecken, ist eine linke Innenschwellerverlängerung 70 an einer Außenseite des Vorderendes 14a des linken Längsträgers 14 angebracht. Der linke hintere Beschlag 30 ist mit einer Unterseite des Hinterendes 14b des linken Längsträgers 14 verbunden. Ähnlich ist der rechte vordere Beschlag 26 mit einer Unterseite des Vorderendes 15a des rechten Längsträgers 15 verbunden. Eine rechte Innenschwellerverlängerung 71 ist an einer Außenseite des Vorderendes 15a des rechten Längsträgers 15 angebracht, um den rechten vorderen Beschlag 25 abzudecken. Der rechte hintere Beschlag 31 ist mit einer Unterseite des Hinterendes 15b des rechten Längsträgers 15 verbunden.
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Die linke Innenschwellerverlängerung 70 ist mit dem Hinterende eines linken Innenschwellers 84 verbunden. Der Innenschweller 84 erstreckt sich zur Vorderseite der Fahrzeugkarosserie. Ein linker Mittelrahmen 81 erstreckt sich vom Vorderende 14a des linken Längsträgers 14 nach vorne. Der linke Innenschweller 84, die linke Innenschwellerverlängerung 70, der linke Mittelrahmen 81 und der linke Längsträger 14 bilden zusammen den linken Fahrzeugrahmen 11. Ähnlich ist die rechte Innenschwellerverlängerung 71 mit dem Hinterende des rechten Innenschwellers 85 verbunden. Der rechte Innenschweller 85 erstreckt sich zur Vorderseite der Fahrzeugkarosserie. Ein rechter Mittelrahmen 82 erstreckt sich vom Vorderende 15a des rechten Längsträgers 15 nach vorne. Ein rechter Mittelrahmen 82 erstreckt sich vom Vorderende 15a des rechten Längsträgers 15 nach vorne. Der rechte Innenschweller 85, die rechte Innenschwellerverlängerung 71, der rechte Mittelrahmen 82 und der rechte Längsträger 15 bilden zusammen den rechten Fahrzeugrahmen 12.
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4 zeigt in Explosionsperspektivansicht strukturelle Details des linken vorderen Beschlags 25 in Verbindung mit der linken Innenschwellerverlängerung 70. Wie in dieser Figur gezeigt, enthält der linke vordere Beschlag 25 eine flache Bodenwand 27a, eine schräge Hinterwand 27b, die sich von einem Hinterende der Bodenwand 27a in Rückwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie schräg aufwärts erstreckt, eine innere Seitenwand 28, die sich von einem Innenrand (rechte Seite in 4) der Bodenwand 27a und einem Innenrand (rechte Seite in 4) der Rückwand 27b vertikal aufwärts erstreckt, sowie eine Vorderwand 27c, die sich davon vertikal aufwärts erstreckt. Die Vorderwand 27c ist durch Verschweißen mit dem Vorderende der Bodenwand 27a verbunden. Der linke vordere Beschlag 25a hat auch einen vorderen Flansch 27e, der sich entlang einem Abschnitt eines Oberrands der Vorderwand 27c erstreckt, einen Seitenflansch 29a, der sich entlang Außenrändern (linke Seite in 4) der Boden- und Rückwände 27a, 27b erstreckt, sowie einen hinteren Flansch 29b, der sich entlang einem Oberrand der Rückwand 27b erstreckt. Die Vorderwand 27c hat eine Außenseitenfläche 27d. Ein oberer Endabschnitt 28a der inneren Seitenwand 28 steht von der Ebene des hinteren Flanschs 29b nach oben vor.
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Eine vordere Hülsenmutter 73 ist vertikal an der Bodenwand 27a des linken vorderen Beschlags 25 angeordnet und ist an ihrem Unterende 73a mit einer Oberseite der Bodenwand 27a fest verbunden.
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Der Seitenflansch 29a der Boden- und Rückwände 27a, 27b und die Außenseitenfläche 27d der Vorderwand 27c sind an einer Innenfläche der linken Innenschwellerverlängerung 70 angebracht, der hintere Flansch 29b ist an einer Unterseite 14e (3) des linken Längsträgers 14 angebracht, der vordere Flansch 27e ist an einer Unterseite des vorderen Querelements 50 (3) angebracht, und der obere Endabschnitt 28a der inneren Seitenwand 28 ist an einer inneren Seitenfläche 14f (3) des linken Längsträgers 14 angebracht. Der linke vordere Beschlag 25 ist somit an dem linken Längsträger 14 angebracht. In einem angebrachten oder zusammengebauten Zustand ist die Bodenwand 27a des linken vorderen Beschlags 25 mit einem vorbestimmten Abstand von der Unterseite 14a des linken Längsträgers 14 versetzt.
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Der linke vordere Beschlag 25 und der rechte vordere Beschlag 26 (3) sind zueinander spiegelbildlich, und die weitere Beschreibung des rechten vorderen Beschlags 26 kann weggelassen werden.
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5 zeigt in Explosionsperspektivansicht strukturelle Details des linken hinteren Beschlags 30. Wie in dieser Figur gezeigt, ist der linke hintere Beschlag 30 allgemein kanalförmig und enthält eine flache Bodenwand 32a, die um einen vorbestimmten Abstand von der Unterseite 14e (3) des linken Längsträgers 14 nach unten versetzt ist, eine schräge Vorderwand 32b, die sich von einem Vorderende der Bodenwand 32a in Vorwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie schräg aufwärts erstreckt, sowie ein Paar gegenüberliegender innerer und äußerer Seitenwände 33 und 34, die sich von Innenrändern bzw. Außenrändern der Boden- und Vorderwände 32a, 32b vertikal aufwärts erstrecken. Die Seitenwände 33, 34 haben an ihren Hinterenden Flansche 33a, 34a. Obere Abschnitte 33b, 34b der Seitenwände 33, 34 stehen von den Flanschen 33a, 34a nach oben vor.
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Eine hintere Hülsenmutter 75 ist an der Bodenwand 32a des linken hinteren Beschlags 30 vertikal angeordnet und ist an ihrem Unterende 75a mit einer Oberseite der Bodenwand 32a fest verbunden.
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Der obere Abschnitt 33b der inneren Seitenwand 33 ist an der inneren Seitenfläche 14f (3) des linken Längsträgers 14 angebracht, der obere Abschnitt 34b der äußeren Seitenwand 34 ist an einer äußeren Seitenfläche 14g (3) des linken Längsträgers 14 angebracht, ein oberer Endabschnitt 32c der Vorderwand 32b ist an der Unterseite 14e (3) des linken Längsträgers 14 angebracht, und die Flansche 33a, 34a sind an dem hinteren Stoßfängerträger 60 angebracht (3). Somit ist der linke hintere Beschlag 30 an dem linken Längsträger 14 und dem hinteren Stoßfängerträger 60 angebracht. Die Flansche 33a, 34a sehen eine hintere Endfläche des linken hinteren Beschlags 30 vor.
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Der linke hintere Beschlag 30 und der rechte hintere Beschlag 31 (3) haben die gleiche Struktur, und eine weitere Beschreibung des rechten hinteren Beschlags 30 kann weggelassen werden.
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6 ist eine Seitenansicht, die das Heckteil 10 der Fahrzeugkarosserie zeigt, wobei zur Klarheit die Radaufhängungseinheit 24 weggelassen ist. Wie in dieser Figur gezeigt, sind die linken und rechten vorderen Beschläge 25, 26 zwischen den jeweiligen Vorderenden 14a, 15a der linken und rechten Längsträger 14, 15 und den linken und rechten Vorderenden 20a, 20a des Tragrahmens 20 angeordnet, und die linken und rechten hinteren Beschläge 30, 31 sind zwischen den jeweiligen Hinterenden 14b, 15b der linken und rechten Längsträger 14, 15 und den linken und rechten Hinterenden 20b, 20b des Tragrahmens 20 angeordnet.
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Durch diese Anordnung der vorderen und hinteren Beschläge 25, 26 und 30, 31 ist, zwischen den linken und rechten Längsträgern 14, 15 und dem Tragrahmen 20, ein Paar seitlich fluchtender Räume oder Öffnungen 35, 36 definiert, worin die Rohrsysteme 38 und 39, die mit den jeweiligen linken oder rechten Enden der Brennstofftanks 17, 18 verbunden sind und die Hilfseinrichtungen, wie etwa Ventile (nicht gezeigt), enthalten, aufgenommen sind. Die Öffnungen 35, 36 haben eine gemeinsame horizontale Achse, die in derselben horizontalen Ebene wie die Mittelachsen 17b, 18b der horizontal angeordneten ersten und zweiten Brennstofftanks 17, 18 liegen. Mit dieser Anordnung können sich die Rohrsysteme 38, 39 von den Mittelachsen 17b, 18b in jeder Richtung innerhalb der Öffnungen 35, 36 erstrecken. Durch Aufnahme in den Öffnungen 35, 36 werden die Rohrsysteme 38, 39 und die diesen zugeordneten, nicht dargestellten Hilfseinrichtungen mittels der linken und rechten Längsträger 14, 15 und des Tragrahmens 20 sicher gehalten.
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Die linken und rechten Öffnungen 35, 36 können als Räume genutzt werden, um darin entgegengesetzte Endabschnitte der ersten und zweiten Brennstofftanks 17, 18 zusammen mit den Rohrsystemen 38, 39 und den Hilfseinrichtungen aufzunemen. Diese Anordnung erzielt eine Vergrößerung der Kapazität der Brennstofftanks 17, 18 und eine resultierende Erweiterung der Reichweite des Fahrzeugs.
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Wie in 6 gezeigt, erstrecken sich die schrägen Rückwände 27b der linken und rechten vorderen Beschläge 25, 26 in Rückwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie schräg aufwärts, und die schrägen Vorderwände 32b der linken und rechten hinteren Beschläge 30, 31 erstrecken sich in Vorwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie schräg aufwärts. Wenn mit dieser Anordnung der hintere Stoßfängerträger 60 einer Aufprallkraft ausgesetzt wird, übertragen die schrägen Wände 27b, 32b der vorderen und hinteren Beschläge 25, 26 die Aufprallkraft in der Vorwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie glattgängig und effizient. Durch diese Übertragung der Aufprallkraft kann die vorgeschriebene Steifigkeit der linken und rechten Längsträger 17, 18 eingehalten werden.
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Die hinteren Flansche 33a, 34a der linken und rechten hinteren Beschläge 30, 31 (die die hinteren Endflächen 30a, 31a der hinteren Beschläge 30, 31 bilden, wie in 2 gezeigt) sind von den hinteren Endflächen 14d, 15d der linken und rechten Längsträger 14, 15 in der Vorwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie versetzt, und der hintere Stoßfängerträger 60 ist an den hinteren Flanschen 33a, 34a der linken und rechten hinteren Beschläge 30, 31 quer über die Breite der Fahrzeugkarosserie angebracht.
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Da der hintere Stoßfängerträger 60 an den hinteren Endflächen 30a, 31a der linken und rechten hinteren Beschläge 30, 31 angebracht ist und nicht an den hinteren Endflächen 14d, 15d der linken und rechten Längsträger 14, 15, können sich die Längsträger 14, 15 um ein gewisses Ausmaß weiter nach hinten erstrecken, ohne die Gesamtlänge L der Fahrzeugkarosserie zu verändern. Aufgrund einer erhöhten Masse, infolge der hinteren Verlängerung der Längsträger 14, 15, sind die Längsträger 14, 15 gegen eine Kompressionskraft beständiger als vorher gemacht und können größeren Aufprallkräften widerstehen, die auf die hinteren Endflächen 14d, 15d der Längsträger 14, 15 einwirken. Dies erhöht den Grad des Schutzes vor Beschädigung, der den Brennstofftanks 17, 18 geboten wird.
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7 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie 7-7 von 6. Wie in dieser Figur gezeigt, hat der linke Längsträger 14 einen allgemein U-förmigen Querschnitt. Die linke Innenschwellerverlängerung 70 ist an der Außenseitenfläche 14g des U-förmigen linken Längsträgers 14 angebracht. Der obere Endabschnitt 28a der inneren Seitenwand 28 des linken vorderen Beschlags 25 ist an der inneren Seitenfläche 14f des U-förmigen linken Längsträgers 14 angebracht, und der Seitenflansch 29a des linken vorderen Beschlags 25 ist an der linken Innenschwellerverlängerung 70 angebracht. Ein oberer Endabschnitt 73b der vorderen Hülsenmutter 73 ist mit einem vorderen Montageloch 14a des linken Längsträgers 14 verbunden. Ein vorderer Bolzen 74 erstreckt sich durch das linke Vorderende 20a des Tragrahmens 20 und ist in die vordere Hülsenmutter 73 eingeschraubt, so dass das linke Vorderende 20a des Tragrahmens 20 mit dem linken Längsträger 14 über den linken vorderen Beschlag 25 verbunden ist.
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Wie zuvor beschrieben, sind der linke vordere Beschlag 25 und der rechte vordere Beschlag 26 zueinander spiegelbildlich. Es wird leicht verständlich, dass das rechte Vorderende 20a des Tragrahmens 20 und das Vorderende 15a des linken Längsträgers 15 durch einen ähnlichen Bolzen miteinander verbunden sind, wobei der rechte vordere Beschlag 26 dazwischen angeordnet ist.
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Wendet man sich als Nächstes 8 zu, so ist dort ein Querschnitt entlang Linie 8-8 von 6 gezeigt. Wie in 8 gezeigt, ist der obere Endabschnitt 34b der äußeren Seitenwand 34 des linken hinteren Beschlags 30 an der äußeren Seitenfläche 14g des linken Längsträgers 14 angebracht, und der obere Endabschnitt 33b der inneren Seitenwand des linken hinteren Beschlags 30 ist an der inneren Seitenfläche 14f des linken Längsträgers 14 angebracht. Ein oberer Endabschnitt 75b der hinteren Hülsenmutter 75 ist mit einem hinteren Montageloch 14j des linken Längsträgers 14 verbunden. Ein hinterer Bolzen 76 erstreckt sich durch das linke Hinterende 20b des Tragrahmens 20 und ist in die hintere Hülsenmutter 75 geschraubt, so dass das linke Hinterende 20b des Tragrahmens 20 mit dem linken Längsträger 14 über den linken hinteren Beschlag 30 verbunden ist.
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Wie zuvor beschrieben, haben der linke hintere Beschlag 30 und der rechte hintere Beschlag 31 die gleiche Konstruktion. Es wird leicht verständlich, dass das rechte Hinterende 20a des Tragrahmens 20 und das rechte Ende 15b des rechten Längsträgers 15 durch einen ähnlichen Bolzen miteinander verbunden sind, wobei der hintere Beschlag 31 dazwischen angeordnet ist.
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Die Funktionsweise des Heckteils 10 der Fahrzeugkarosserie wird in Bezug auf die 9a–9B und 10 beschrieben.
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9A zeigt zu Vergleichszwecken ein Beispiel der herkömmlichen Fahrzeugkarosserie-Heckteil, worin ein Stoßfängerträger 105 durch einen Montagebeschlag 102 an hinteren Endflächen 100a, 101a der linken und rechten Längsträger 100, 101 angebracht ist. Wenn in dieser Struktur der Stoßfängerträger 105 einer relativ kleinen Aufprallkraft F unterzogen wird, kann diese kollabieren, um die Aufprallkraft F zu absorbieren. Wenn die auf den Stoßfängerträger 105 ausgeübte Aufprallkraft F relativ groß ist, können nicht nur der Stoßfängerträger 105, sondern auch die linken und rechten Längsträger 100, 101 kollabieren, um die Aufprallkraft F zu absorbieren.
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Im Hinblick auf Brennstofftanks (nicht gezeigt), die zwischen den linken und rechten Längsträgern 100, 101 angeordnet sind, ist es erwünscht, dass die Längsträger 100, 101 mit verbesserten Effizienzen größere Aufprallkräfte absorbieren. Da jedoch im Falle des herkömmlichen Fahrzeugkarosserie-Heckteils der Stoßfängerträger 105 an den hinteren Endflächen 100a, 101a der linken und rechten Längsträger 100, 101 über die Montagebeschläge 102 angebracht ist, kann die Länge L1 der Längsträger 100, 101 nicht verlängert werden, solange es nicht anderweitig spezifiziert ist, die Gesamtlänge L der Fahrzeugkarosserie zu verlängern.
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9B zeigt ein Beispiel des Heckteils 10 der Fahrzeugkarosserie gemäß der vorliegenden Erfindung, worin die hinteren Endflächen 30a, 31a der linken und rechten hinteren Beschläge 30, 31 von den hinteren Endflächen 14b, 15b der linken und rechten Längsträger 14, 15 in der Vorwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie versetzt sind und der Stoßfängerträger 60 durch einen Montagebeschlag 61 an den hinteren Endflächen 30a, 31a der linken und rechten hinteren Beschläge 30, 31 angebracht ist.
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Da in dieser Anordnung die hinteren Endflächen 14b, 15b der Längsträger 14, 15 von dem Stoßfängerträger 60 frei sind, kann die Länge L2 der Längsträger 14, 15 um ein gewisses Maß in Rückwärtsrichtung verlängert werden, ohne die Gesamtlänge L der Fahrzeugkarosserie zu verändern. Die Längsträger 14, 15 können eine größere Länge haben als die herkömmlichen Längsträger 100, 101, wie sich aus dem Vergleich zwischen 9A und 9B ergibt.
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Die rückwärtige Verlängerung der Längsträger 14, 15 vergrößert die Masse der Längsträger 14, 15, und die Längsträger 14, 15 werden gegen Kompressionskräfte beständiger gemacht als bisher. Demzufolge könnnen die Längsträger 14, 15 größeren Aufprallkräften widerstehen und einen höheren Grad an Schutz vor Beschädigung der Kraftstofftanks 17, 18 aufbieten (6).
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Genauer gesagt, wenn der Stoßfängerträger 60 einer relativ kleinen Aufprallkraft F unterzogen wird, kann er kollabieren, um hierdurch die Aufprallkraft F zu absorbieren. Wenn die auf den Stoßfängerträger 60 ausgeübte Aufprallkraft F relativ groß ist, können auch die Längsträger 14, 15 kollabieren. Da jedoch die Längsträger 14, 15, im Vergleich zu den herkömmlichen Längsträger 100, 101 von 9A, nach hinten verlängert sind, können sie in diesem Fall die große Aufprallkraft F effizient absorbieren und somit die Brennstofftanks 17, 18 vor Beschädigung sicher schützen.
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Wie in 10 gezeigt, erstrecken sich die schrägen Rückwände 27b, 27b der linken und rechten vorderen Beschläge 25, 26 in Rückwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie schräg aufwärts, während sich die schrägen Vorderwände 32b, 32b der linken und rechten hinteren Beschläge 30, 31 in der Vorwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie schräg aufwärts erstrecken.
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Wenn bei dieser Anordnung eine auf den hinteren Stoßfängerträger 60 ausgeübte Aufprallkraft auf die hinteren Endflächen 14b, 15b der linken und rechten Längsträger 14, 15 und die hinteren Endflächen 30a, 31a (9B) der hinteren Beschläge 30, 31 einwirkt, übertragen die schrägen Seitenwände 27b, 32b die Aufprallkraft glattgängig und effizient in der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs. Durch diese Übertragung der Aufprallkraft lässt sich verhindern, dass an Verbindungen zwischen den Längsträgern 14, 15 und den hinteren Beschlägen 30, 31 und zwischen den vorderen Beschlägen 25, 26 und den Längsträgern 14, 15 eine Spannungskonzentration auftritt. Somit kann die vorgeschriebene Festigkeit des Heckteils 10 der Fahrzeugkarosserie beibehalten werden, und die Brennstofftanks 17, 18 werden auch dann sicher gehalten, wenn eine Kollision auftritt.
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11 zeigt eine schematische Draufsicht des Heckteils 10 der Fahrzeugkarosserie gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in dieser Figur gezeigt, erstrecken sich die linken und rechten Mittelrahmen 81, 82 von den Vorderenden der linken und rechten Längsträger 14, 15 nach vorne, und die linken und rechten Innenschweller 84, 85 erstrecken sich von den linken und rechten Innenschwellerverlängerungen 70, 71 nach vorne.
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Wenn mit dieser Anordnung die Hinterenden der Längsträger 14, 15 einer Aufprallkraft ausgesetzt werden, die durch den Stoßfängerträger 60 ausgeübt wird, wird ein Teil der auf jeden Längsträger 14, 15 wirkenden Aufprallkraft F verzweigt auf den zugeordneten Mittelrahmen 81, 82 und die Innenseitenschweller 84, 85 verteilt. Durch diese Verteilung der Aufprallkraft können die Längsträger 14, 15 größeren Aufprallkräften widerstehen und bieten somit einen höheren Grad an Beschädigungsschutz der Brennstofftanks 17, 18.
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Da die Längsträger 14, 15 an den Schrägabschnitten 42, 47 davon gebogen sind, sind die Schrägabschnitte 42, 47 gegen Verformung empfindlicher als die anderen Teile 41, 43, 46, 48 (2) der Längsträger 14, 15. Im Hinblick hierauf ist das mittlere Querelement 52 vorgesehen, um die Schrägabschnitte 42, 47 zu verstärken. Ferner sind die entgegengesetzten Endabschnitte 53, 54 des mittleren Querelements 52 so konfiguriert, dass sie nach hinten und auswärts auseinander gehen, derart, dass sich jeder der auseinander gehenden Endabschnitte 53, 54 mit einem Winkel θ von 90 bis 180 Grad relativ zu der Längsachse eines entsprechenden der Schrägabschnitte 42, 47 erstreckt. Durch dieses Auseinandergehen der entgegengesetzten Endabschnitte 53, 54 kann das mittlere Querelement 52 eine größere Kraft oder Last aufnehmen, die darauf durch die Schrägabschnitte 42, 47 ausgeübt wird, wenn die linken und rechten Längsträger 14, 15 einer Aufprallkraft unterzogen werden.
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Ein Heckteil (10) einer Fahrzeugkarosserie enthält einen rechteckigen Tragrahmen (20), der daran einen zylindrischen Brennstofftank (17, 18) trägt und an linken und rechten Längsträgern (14, 15) von unten her über linke und rechte vordere Beschläge (25) und linke und rechte hintere Beschläge (30, 31) angebracht ist, um dazwischen ein Paar mit seitlichem Abstand angeordneter Öffnungen (35, 36) zu definieren, die in der Position allgemein der Achse des Brennstofftanks entsprechen und darin ein Rohrsystem (38) des Brennstofftanks aufnehmen.
