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Technisches Umfeld
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugkarosserie- bzw. Fahrzeugrahmenstruktur, die im vorderen oder im hinteren Teil eines Fahrzeugs installiert wird.
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Stand der Technik
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Es gibt konventionell entwickelte Fahrzeugrahmenstrukturen, bei denen die Seitenteile die Möglichkeit der Aufprallabsorption haben, auch wenn Fahrzeuge mit unterschiedlicher Stoßstangenhöhe aufeinander prallen. Die offengelegte japanische Patentanmeldung
JP 2003-146242 A zeigt z. B. eine Struktur mit Unterrahmen, der unter den vorderen Seitenteilen angeordnet ist, und bei der ein Aufprall auf den Unterrahmen zur Absorption der Energie zu den Seitenteilen übertragen wird.
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Aus der
US 6,193,274 B1 ist eine Stoßfängeranordnung mit einer Längsträgeranordnung und einem darunterliegenden Hilfsrahmen bekannt. Bei einem Frontalzusammenstoß wird die Last auf die Stoßfängeranordnung zwischen dem Längsträger und dem Hilfsrahmen verteilt, wobei der Längsträger eine Knautschzone aufweist. Der Längsträger und der Hilfsrahmen sind über vertikale Halterungen miteinander verbunden, welche den Längsträger und den Hilfsrahmen bei einem Frontalzusammenstoß in einer parallelen Beziehung zueinander halten.
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Die
EP 1 332 949 A2 zeigt Seitenteile eines Stoßfängerträgers mit seitlich nach außen gebogenen vorderen Enden, wobei die in Längsrichtung verlaufenden Abschnitte des Stoßfängerträgers und Seitenteile unterhalb des Stoßfängerträgers angeordneten Hilfsrahmens eine höhere Festigkeit aufweisen als die nach außen gebogenen vorderen Enden des Stoßfängerträgers.
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Die
JP 2002-053076 A zeigt ebenfalls eine Anordnung aus einem Stoßfängerträger und einem darunter angeordneten Hilfsrahmen, welche miteinander verbunden sind. Dadurch wird eine in den Stoßfänger eingeleitete Last über den Verbindungsabschnitt auch in den Hilfsrahmen eingeleitet.
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In dem in
DE 196 11 934 C1 offenbarten Frontmodul sind zwischen zwei übereinander angeordneten Querträgern Druck- und Zugstreben so angeordnet, dass beide Querträger einen biegesteifen Rahmenverbund bilden. Zwischen dem unteren Querträger und den an ihm befestigbaren Längsträgern sind Aufpralldämpfer angeordnet.
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Die
JP 2002-012109 zeigt einen Rahmen, der für die Kollision zweiter Fahrzeuge mit gleicher Stoßstangenhöhe ausgeht.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Aufbau der oben beschriebenen konventionellen Fahrzeugrahmenstrukturen ist jedoch kompliziert.
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Die vorliegende Erfindung hat mit Blick auf die oben beschriebenen Umstände zum Ziel, eine Fahrzeugrahmenstruktur zur Verfügung zu stellen, die auch bei einem Zusammenprall von Fahrzeugen mit unterschiedlicher Stoßstangenhöhe mit einem einfachen Aufbau die Aufprallenergie absorbiert.
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Die erfindungsgemäße Fahrzeugrahmenstruktur ist im vorderen oder im hinteren Teil eines Fahrzeugs installiert und weist Folgendes auf:
ein sich in anteroposteriorer Richtung des Fahrzeugs erstreckendes Seitenteil, einen biegbaren Abschnitt bzw. Biegeabschnitt im Seitenteil mit einer geringeren vertikalen Biegefestigkeit, als die des übrigen Seitenteils in dessen Längsrichtung; und ein abwärts gerichtetes Teil, das an einem unteren Bereich des Seitenteils hängt und eine anteroposteriore Biegefestigkeit hat, die höher ist als die des Biegeabschnitts.
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Bei der erfindungsgemäßen Fahrzeugrahmenstruktur ist das abwärts gerichtete Teil am unteren Bereich des Seitenteils und zwar vorzugsweise an dessen bezüglich des Biegeabschnitts außeren Ende aufgehängt.
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Bei dieser Fahrzeugrahmenstruktur wird das abwarts gerichtete Teil von der Aufprallkraft nach hinten gedrückt, wenn das betroffene – d. h. das mit der erfindungsgemaßen Fahrzeugrahmenstruktur ausgestattete Fahrzeug – mit einem anderen Fahrzeug kollidiert, dessen Stoßstange eine geringere Höhe als das betroffene Fahrzeug hat. Da die anteroposteriore Biegefestigkeit des abwarts gerichteten Teils größer als die vertikale Biegefestigkeit des Biegeabschnitts ist, wird in diesem Moment mit Sicherheit der Biegeabschnitt gebogen, so dass das bezüglich des Biegeabschnitts äußere Ende des Seitenteils herunter gebogen werden kann Dies führt zur Umwandlung der Aufprallenergie in Biegeenergie am Biegeabschnitt, wodurch im Falle einer Kollision mit einem anderen Fahrzeug, dessen Stoßstange niedriger als die des betroffenen Fahrzeugs ist, die Absorption der Aufprallenergie mit einem einfachen Aufbau erreicht werden kann. Da die Kraft durch das herunter gebogene Seitenteil nach hinten ubertragen werden kann, ist die angemessene Absorption der Aufprallenergie möglich.
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Vorzugsweise wird das abwarts gerichtete Teil nur mit seinem Fußende am unteren Teil des Seitenteils abgestützt bzw. aufgenommen. Dieser Aufbau ermöglicht dem äußeren Ende des Seitenteils unverzüglich herunter gebogen zu werden, ohne dabei die Verlagerung des abwärts gerichteten Teils zu behindern.
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Vorzugsweise ist das abwärts gerichtete Teil getrennt vom Seitenteil und in der gleichen Breite wie das Seitenteil ausgebildet, und sein Fußende ist in eine Aussparung des Seitenteils eingepasst, die in dem Bereich von dessen Seitenflachen zu dessen unterer Fläche gebildet ist, wobei es bündig mit den Seitenflachen des Seitenteils abschließt. Dieser Aufbau erlaubt es, eine auf das abwärts gerichtete Teil wirkende Kraft effizient von dessen Seitenflachen auf die Seitenflächen des Seitenteils zu übertragen, wodurch dessen äußeres Ende herunter gebogen werden kann
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Vorzugsweise ist das abwärts gerichtete Teil einstückig mit dem Seitenteil aufgebaut Dieser Aufbau erlaubt es, eine auf das abwärts gerichtete Teil wirkende Kraft mit höherer Sicherheit an das Seitenteil zu ubertragen, als wenn das getrennt vom Seitenteil aufgebaute abwärts gerichtete Teil mit dem Seitenteil durch Schweißen oder ähnlichem verbunden ist. So kann das äußere Ende des Seitenteils zuverlässiger nach unten gebogen werden.
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Vorzugsweise hat das Seitenteil einen Hauptkörperabschnitt und einen damit verbundenen Endabschnitt, wobei der Biegeabschnitt einen Kopplungs- bzw Verbindungsabschnitt zu deren Verbindung enthalt. Mit diesem Aufbau wird leicht eine Abwärtsbiegung des Endabschnitts des Seitenteils erreicht und zwar durch Bruch des Verbindungsabschnitts, in dem die Verbindungskraft im Verbindungsabschnitt entsprechend eingestellt wird.
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Vorzugsweise enthält der Verbindungsabschnitt jeweils am Hauptkörperabschnitt und am Endabschnitt Flansche und einen diese durchdringenden und miteinander verspannenden Schrauben-Mutter-Mechanismus. Mit diesem Aufbau kann leicht eine Abwartsbiegung des Endabschnitts des Seitenteils erreicht werden, und zwar durch Bruch des Verbindungsabschnitts bei entsprechender Einstellung der Bruchfestigkeit des Schrauben-Mutter-Mechanismus und der Flansche.
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Die Fahrzeugrahmenstruktur enthält vorzugsweise einen Querträger, der quer zwischen den abwärts gerichteten Teilen aufgehängt ist Dieser Aufbau erlaubt die Übertragung einer Kraft vom Quertrager an die abwarts gerichteten Teile, auch wenn das betroffene Fahrzeug in seiner Querrichtung an einer Stelle außerhalb der abwarts gerichteten Teile kollidiert, wodurch das äußere Ende des Seitenteils nach unten gebogen werden kann
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Vorzugsweise hat das abwärts gerichtete Teil eine Aufnahme, um den Quertrager an dessen Rückseite aufzunehmen. Dieser Aufbau erlaubt es, eine auf den Querträger wirkende Kraft mit höherer Sicherheit an die abwarts gerichteten Teile zu ubertragen. Die Rückseite des Quertragers bedeutet die hintere Seite in anteroposteriorer Richtung des Fahrzeugs bzw in Fahrtrichtung gesehen, wenn die vorliegende Erfindung in der vorderen Struktur des Fahrzeugrahmens eingebaut ist, aber sie bedeutet die vordere Seite in anteroposteriorer Richtung des Fahrzeugs bzw in Fahrtrichtung gesehen, wenn die vorliegende Erfindung in der hinteren Struktur des Fahrzeugrahmens eingebaut ist.
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Vorzugsweise weist die erfindungsgemaße Fahrzeugrahmenstruktur als Verbindung zwischen dem Ende des Seitenteils und dem abwärts gerichteten Teil ein Zugkraftübertragungsteil auf, das zur Übertragung von Zugkraft und nicht von Druckkraft angeordnet ist. In diesem Fall ist der Biegeabschnitt bezüglich der Aufhängeposition des abwarts gerichteten Teils am äußeren Ende des Seitenteils vorgesehen
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Erfindungsgemäß stellt das Zugkraftübertragungsteil zur Zugkraftubertragung ohne Druckkraftübertragung die Verbindung zwischen dem Ende des Seitenteils und dem abwärts gerichteten Teil dar; wenn also ein Kollisionskraft auf das Zugkraftubertragungsteil wirkt, weil z. B. das betroffene Fahrzeug mit einem anderen Fahrzeug kollidiert, das eine geringere Fahrzeughohe hat (insbesondere, wenn die vorderen Seitenteile des anderen Fahrzeugs niedriger als die des betroffenen Fahrzeugs sind), dann überträgt das Zugkraftübertragungsteil die Zugkraft zum Biegeabschnitt des Seitenteils. So wird der Biegeabschnitt nach unten gebogen, wodurch die Absorption der Aufprallenergie effektiv im Endbereich des Fahrzeugs erreicht wird Wenn die Kollisionskraft auf das Seitenteil wirkt, z. B. weil das betroffene Fahrzeug mit einem anderen Fahrzeug kollidiert, das die gleiche Fahrzeughöhe hat (insbesondere, wenn die Seitenteile des anderen Fahrzeugs ziemlich die gleiche Höhe wie die des betroffenen Fahrzeugs haben), dann wird das Seitenteil gestaucht. Dabei wird aber durch das Zugkraftübertragungsteil keine Druckkraft vom Seitenteil an das abwarts gerichtete Teil übertragen. Aus diesem Grund wird das abwarts gerichtete Teil bei einer leichten Kollision nicht deformiert, und nur am Ende des Seitenteils ist eine Reparatur nötig, wodurch Reparaturkosten verringert werden können.
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Bei der erfindungsgemaßen Fahrzeugrahmenstruktur hat das Seitenteil an einem äußeren Ende bezüglich der Aufhängeposition des abwärts gerichteten Teils vorzugsweise einen Stauchabschnitt, der eine geringere Stauchfestigkeit hat als die der anderen Seite
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Wenn eine Aufprallkraft auf das erfindungsgemaße Zugkraftübertragungsteil wirkt, z B weil das betroffene Fahrzeug mit einem anderen Fahrzeug kollidiert, das eine geringere Fahrzeughohe als das betroffenen Fahrzeug hat, dann wird durch das Zugkraftübertragungsteil eine Zugkraft zum Stauchabschnitt uber die Spitze des Seitenteils ubertragen, wodurch der Stauchabschnitt gestaucht wird. Diese Stauchung führt dazu, dass eine effiziente Absorption der Aufprallenergie im vorderen Teil des Fahrzeugs erreicht wird. Dabei wird der Stauchabschnitt deformiert, und das abwärts gerichtete Teil wird von Verbiegung durch Zugkraft verschont. Aus diesem Grund gibt es im Falle einer leichten Kollision keine Verbiegung am abwarts gerichteten Teil, und eine Reparatur ist nur am Spitzenteil bzw vorderen Ende des Seitenteils nötig, wodurch Reparaturkosten verringert werden konnen
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In der erfindungsgemäßen Fahrzeugrahmenstruktur ist das Zugkraftubertragungsteil vorzugsweise von einem Drahtseil gebildet.
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Gemaß der oben beschriebenen Erfindung kann die Absorption eines Aufpralls mit einem einfachen Aufbau des Seitenteils erreicht werden, auch wenn das betroffene Fahrzeug mit einem anderen Fahrzeug kollidiert, das eine andere Stoßstangenhöhe als das betroffene Fahrzeug hat
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die den Großteil der vorderen Struktur des Fahrzeugrahmens gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
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2 ist eine ergänzende Zeichnung, die eine Verbindung zwischen dem vorderen Ende des vorderen Seitenteils und dem abwärts gerichteten Teil zeigt.
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3 ist eine ergänzende Zeichnung, die einen Verbiegungszustand des vorderen Teils des vorderen Seitenteils zeigt, wenn die Kollisionskraft auf das abwarts gerichtete Teil wirkt.
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4 ist eine erganzende Zeichnung, die verschiedene Zustände einer Kollision mit einem Fahrzeug zeigt, das eine niedrigere Stoßstangenhohe als das betroffene Fahrzeug hat
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5 ist eine ergänzende Zeichnung, die verschiedene Zustände einer Kollision mit einem Fahrzeug zeigt, das eine ungefähr gleiche Stoßstangenhöhe wie das betroffene Fahrzeug hat.
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6 ist eine perspektivische Ansicht, die den Großteil der vorderen Struktur eines Fahrzeugrahmens gemäß der zweiten Ausfuhrungsform zeigt
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7 ist eine ergänzende Zeichnung, die einen Verbiegungszustand des vorderen Teils des vorderen Seitenteils zeigt, wenn die Kollisionskraft auf das abwärts gerichtete Teil wirkt.
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8 ist eine Zeichnung, die eine Ausführung zeigt, bei der das vordere Ende des vorderen Seitenteils und das abwärts gerichtete Teil einstuckig gebildet sind
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9 ist eine erganzende Zeichnung, die ein abweichendes Beispiel einer Verbindung zwischen dem vorderen Teil des vorderen Seitenteils und dem abwärts gerichteten Teil zeigt.
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10 ist eine ergänzende Zeichnung, die ein weiteres abweichendes Beispiel einer Verbindung zwischen dem vorderen Teil des vorderen Seitenteils und dem abwärts gerichteten Teil zeigt.
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11 ist eine schematische Zeichnung des Aufbaus einer Fahrzeugrahmenstruktur gemaß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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12 ist eine erganzende Darstellung, um die Absorption der Aufprallenergie in der Fahrzeugrahmenstruktur nach 11 zu zeigen.
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13 ist eine ergänzende Darstellung, um die Absorption der Aufprallenergie in der Fahrzeugrahmenstruktur nach 11 zu zeigen.
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14 ist eine erganzende Darstellung, um die Absorption der Aufprallenergie in der Fahrzeugrahmenstruktur nach 11 zu zeigen.
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15 ist eine ergänzende Darstellung, um die Absorption der Aufprallenergie in der Fahrzeugrahmenstruktur nach 11 zu zeigen
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16 ist eine schematische Zeichnung des Aufbaus einer Fahrzeugrahmenstruktur gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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17 ist eine erganzende Darstellung, um die Absorption der Aufprallenergie in der Fahrzeugrahmenstruktur nach 16 zu zeigen.
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Optimale Ausfuhrung der Erfindung
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen erläutert. In den Erlauterungen der Zeichnungen werden die gleichen Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen und nicht erneut beschrieben
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(Erste Ausfuhrungsform)
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die den Großteil der vorderen Fahrzeugrahmenstruktur gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Wie in 1 gezeigt, erstrecken sich die beiden vorderen Seitenteile 12 in Längsrichtung des Fahrzeugs auf der rechten und linken Seite des vorderen Teils des Fahrzeugs. Jedes vordere Seitenteil 12 hat einen Hauptkörperabschnitt 14 und einen vorderen Endabschnitt 16
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Jeder Hauptkorperabschnitt 14 und vorderer Endabschnitt 16 ist ein Hohlteil mit einem rechteckigen d. h. einen ☐-Querschnitt. Der Hauptkorperabschnitt 14 und der vordere Endabschnitt 16 sind mit einem Verbindungsabschnitt 18 verbunden Dieser Verbindungsabschnitt 18 enthält jeweils am Hauptkörperabschnitt 14 und am vorderen Endabschnitt 16 Außenflansche 20 und einen diese durchdringenden und miteinander verspannenden Schrauben-Mutter-Mechanismus 22. Der vordere Endabschnitt 16 besteht aus einem stauchbaren Quader und hat eine geringere Festigkeit gegen axiale Druckkraft als der Hauptkörperabschnitt 14. Im vorderen Endabschnitt 16 nahe dem Verbindungsabschnitt 18 ist ein Biegeabschnitt 24 vorgesehen, der eine kleinere vertikale Biegefestigkeit hat als alle anderen Teile in Längsrichtung des vorderen Seitenteils 12. Der Biegeabschnitt 24 kann z. B eine Vielzahl von Wülsten aufweisen, so wie in der Abbildung gezeigt.
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Am unteren Teil jedes vorderen Endabschnitts 16 ist ein abwärts gerichtetes Teil 26 vor dem Biegeabschnitt 24 angebracht. Das abwärts gerichtete Teil 26 ist getrennt vom vorderen Endabschnitt 16 ausgebildet. Es ist ein Hohlteil mit ungefahr der Form eines Quaders und hat die gleiche Breite wie der vordere Endabschnitt 16. Das abwärts gerichtete Teil 26 hat eine schräge Frontfläche und ist mit einem Absatz 30 ausgestattet, um dort im unteren Teil einen später beschriebenen Querträger 28 zu befestigen Ein den Absatz 30 bildender vertikaler Wandabschnitt fungiert als Aufnahme 32, um den Querträger 28 an dessen Rückseite aufzunehmen.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist an der Stelle vor dem Biegeabschnitt 24, wo das abwarts gerichtete Teil 26 angeordnet ist, eine Aussparung 34 vorgesehen, die als quaderförmiger Einschnitt im vorderen Endabschnitt 16 von dessen Seitenflächen bis zu dessen Unterseite gebildet ist. Das Fußende des oben beschriebenen abwärts gerichteten Teils 26 ist in diese Aussparung 34 so eingepasst, dass die Seitenflachen 16a des vorderen Endabschnitts 16 bündig mit den Seitenflachen 26a des abwärts gerichteten Teils 26 sind bzw. abschließen.
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Der sich in Querrichtung zum Fahrzeug erstreckende Querträger 28 ist seitlich zwischen den beiden abwärts gerichteten Teilen 26 aufgehängt. Das linke und das rechte Ende dieses Quertragers 28 sind jeweils an den Absatzen 30 der abwarts gerichteten Teile 26 befestigt, wobei deren Aufnahmen 32 den Querträger 28 an dessen Rückseite aufnehmen Außerdem ist eine Stoßstangenverstärkung 36 seitlich an den vorderen Enden der beiden vorderen Seitenteile 12 befestigt
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Im Folgenden wird das Verhalten und die Auswirkung der vorderen Struktur des Fahrzeugrahmens gemäß der ersten Ausfuhrungsform beschrieben.
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Bei dieser Fahrzeugrahmenstruktur ist die anteroposteriore Biegesteifigkeit des abwärts gerichteten Teils 26 (bestehend aus der Verbindungsstarke zum vorderen Teil des Seitenteils 12 und der Biegesteifigkeit des abwärts gerichteten Teils 26 selbst) größer als die vertikale Biegesteifigkeit des Biegeabschnitts 24. Wenn also eine nach hinten gerichtete Kollisionskraft auf das abwärts gerichtete Teil 26 wirkt – so wie in 3 mit dem gestrichelten Pfeil gezeigt – biegt ein abwärts gerichtetes Biegemoment den Biegeabschnitt 24, so dass das ihm vorgelagerte vordere Ende heruntergebogen wird, so wie mit den durchgezogenen Linien in 3 gezeigt
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Wenn also – wie in 4(a) gezeigt – das betroffene Fahrzeug mit einem anderen Fahrzeug 100 kollidiert, dessen Stoßstangenhöhe niedriger als die des betroffenen Fahrzeugs ist, dann werden die Stoßstange und die vorderen Seitenteile des gegnerischen Fahrzeugs 100 mit den abwärts gerichteten Teilen 26 und dem Quertrager 28 kollidieren und die abwärts gerichteten Teile 26 nach hinten drücken. Das führt zu einer Biegung der Biegeabschnitt 24, so dass die ihnen vorgelagerten vorderen Enden der vorderen Endabschnitte 16 der vorderen Seitenteile 12 heruntergebogen werden, so wie in 4(c) gezeigt Das führt zu einer Umwandlung der Aufprallenergie in Biegeenergie an den Biegeabschnitten 24, wobei im Falle einer Kollision mit einem Fahrzeug 100 mit niedriger Stoßstangenhöhe als die des betroffenen Fahrzeugs die Absorption der Aufprallenergie mit diesem einfachen Aufbau erreicht wird. Da die Kraft – wie durch den Pfeil in 4(c) angedeutet – uber die herunter gebogenen vordere Endabschnitte 16 zu den dahinter liegenden Hauptkorperabschnitten 14 der vorderen Seitenteile 12 ubertragen wird, ist es moglich die Aufprallenergie durch die vorderen Seitenteile 12 hinreichend zu absorbieren
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Insbesondere da die abwarts gerichteten Teile 26 nur mit ihren Fußpunkten an den vorderen Endabschnitten 16 der vorderen Seitenteile 12 befestigt sind, konnen die vorderen Endabschnitte 16 unverzuglich herunter gebogen werden ohne dabei die Verlagerung der abwärts gerichteten Teile 26 zu behindern
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Da jeder abwärts gerichtete Teil 26 unabhangig vom vorderen Endabschnitt 16 des vorderen Seitenteils 12 konstruiert ist, ist die Produktion einfach Da außerdem jedes abwarts gerichtete Teil 26 die gleiche Breite wie der vordere Endabschnitt 16 hat, und da sein Fuß in eine Aussparung 34 des vorderen Endabschnitts 16 bundig mit dessen Seitenflächen 16a eingepasst ist, wird eine auf das abwärts gerichtete Teil 26 wirkende Kraft effektiv von den Seitenflachen 26a des abwärts gerichteten Teils 26 zu den Seitenflächen 16a des vorderen Endabschnitts übertragen, so dass der vordere Endabschnitt 16 des vorderen Seitenteils 12 noch zuverlässiger heruntergebogen werden kann.
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Da der Querträger 28 seitlich an den beiden abwärts gerichteten Teilen 26 aufgenommen ist, wird die Kraft über den Querträger 28 zu den abwärts gerichteten Teilen 26 übertragen, auch wenn das betroffene Fahrzeug in seitlicher Richtung an einer Stelle außerhalb der abwärts gerichteten Teile 26 mit dem gegnerischen Fahrzeug kollidiert; daher werden die vorderen Endabschnitte 16 der vorderen Seitenteile 12 zuverlassig nach unten gebogen. Insbesondere da der Querträger 28 an seiner Rückseite von den Aufnahmen 32 der abwarts gerichteten Teile 26 aufgenommen wird, wird eine auf den Quertrager 28 wirkende Kraft noch zuverlässiger an die abwärts gerichteten Teile 26 übertragen
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5 ist eine Zeichnung, die eine Kollision mit einem Fahrzeug 200 zeigt, dessen Stoßstangenhohe ungefahr gleich der des betroffenen Fahrzeugs ist. Da dieser Fall die Kollisionssituation darstellt, bei der die vorderen Seitenteile der beiden Fahrzeuge keinen Versatz bzw. Höhenversatz aufweisen, werden die Biegeabschnitte 24 normal gestaucht, wie in 5 gezeigt. Dabei absorbieren die vorderen Seitenteile 12 die Kollisionsenergie. Zu dieser Zeit besteht keine Moglichkeit, dass die abwärts gerichteten Teile 26 und der Quertrager 28 die Deformierung der vorderen Endabschnitte 16 nachteilig beeinflussen.
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(Zweite Ausfuhrungsform)
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Als nachstes wird die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben Die gleichen Elemente der ersten Ausfuhrungsform werden ohne zusatzliche Beschreibung mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet
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Die vordere Fahrzeugrahmenstruktur gemaß der vorliegenden Ausfuhrungsform ist der der oben beschrieben ersten Ausführungsform in sofern ähnlich, als dass jedes vordere Seitenteil 12 einen Hauptkörperabschnitt 14 und einen vorderen Endabschnitt (außerer Endabschnitt) 16 hat, jedoch anders als die erste Ausführungsform in sofern, als dass der Biegeabschnitt 24 nicht von den in der ersten Ausführungsform beschriebenen Wulsten sondern von einem Verbindungsabschnitt 18 gebildet ist
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Genauer gesagt ist die anteroposteriore Biegefestigkeit des abwärts gerichteten Teils 26 durch Einstellung der Bruchfestigkeit des Schrauben-Mutter-Mechanismus 22 und Flasche 20 und durch Einstellung der Verbindungskraft im Verbindungsabschnitt 18 größer gewahlt als die vertikale Biegefestigkeit (d h Bruchfestigkeit) des Biegeabschnitts 24 Die rechtwinkligen Flansche sind an vier Stellen nahe den Ecken durch den Schrauben-Mutter-Mechanismus 22 verbunden, wobei die Verbindungskraft an den beiden oberen Stellen vorzugsweise geringer als an den beiden unteren Stellen ist. Dies erleichtert den Bruch im oberen Teil des Verbindungsabschnitts 18. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind an der Spitze des vorderen Endabschnitts 16 Wülste 50 zur Absorption der Energie von leichten Zusammenstößen vorgesehen.
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Wenn in der vorderen Fahrzeugrahmenstruktur gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine nach hinten gerichtete Kollisionskraft auf das abwärts gerichtete Teil 26 wirkt – wie durch die gestrichelte Linie in 7 gezeigt – wirkt auch ein abwärts gerichtetes Biegemoment, um Biegung (oder Bruch) im Verbindungsabschnitt 18 zu verursachen, da der Biegeabschnitt 24 und der vordere Endabschnitt 16 herunter gebogen werden, wie in 7 mit durchgezogenen Linien gezeigt Auf diese Weise kann die Abwartsbiegung des vorderen Endabschnitts 16 des vorderen Seitenteils 12 durch Bruch des Verbindungsabschnitts 18 einfach erreicht werden
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Wenn im oberen Teil des Verbindungsabschnitts 18 die Verbindungskraft kleiner als im unteren Teil ist, wird der Bruch des oberen Teils des Verbindungsabschnitts 18 leichter verursacht, und das erleichtert die Abwärtsbiegung des vorderen Endabschnitts 16 des vorderen Seitenteils 12
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Die vorliegende Erfindung kann in vielen Weisen verändert werden ohne durch die oben beschriebenen Ausfuhrungsformen beschränkt zu sein. Zum Beispiel zeigten die vorherigen Ausfuhrungsformen einen Aufbau, bei dem das abwarts gerichtete Teil 26 getrennt vom vorderen Endabschnitt 16 des vorderen Seitenteils 12 konstruiert wurde, aber das abwärts gerichtete Teil 26 kann auch einstückig mit dem vorderen Seitenteil 12 gebildet sein, wie in 8 gezeigt Dieser Aufbau erlaubt eine sicherere Übertragung einer auf das abwarts gerichtete Teil 26 wirkenden Kraft zum vorderen Seitenteil 12 und erlaubt weiterhin dem vorderen Endabschnitt 16 des vorderen Seitenteils 12 zuverlässiger heruntergebogen zu werden, als wenn das abwarts gerichtete Teil 26 als eigenständig gebildeter Gegenstand durch schweißen o a verbunden ist.
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Die vorangegangenen Ausführungsformen haben einen Aufbau beschrieben, bei dem das abwarts gerichtete Teil 26 unabhängig vom vorderen Endabschnitt 16 des vorderen Seitenteils 12 gebildet ist und in eine Aussparung 34 eingepasst wird, aber – wie in 9 gezeigt – kann das abwärts gerichtete Teil 26 mit der Unterseite des vorderen Endabschnitts 16 einfach durch schweißen o a. verbunden werden. Weiterhin kann – wie in 10 gezeigt – das abwarts gerichtete Teil 26 ein durch den vorderen Endabschnitt 16 gebohrtes Durchgangsloch 60 durchdringen, und damit durch schweißen o a. verbunden werden Dies vereinfacht die Herstellung
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Die zweite Ausfuhrungsform zeigte einen Aufbau, bei dem der vordere Endabschnitt 16 so ausgelegt war, dass er je nach Justierung der Verbindungskräfte im Verbindungsabschnitt 18 vom Hauptkorperabschnitt 14 abbricht; aber die vordere Struktur kann auch so ausgelegt werden, dass der vordere Endabschnitt 16 vom Hauptkorperabschnitt 14 durch einen elektrischen Bruchmechanismus basierend auf Erfassung durch einen Sensor abbricht
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Die vorigen Ausführungsformen haben vordere Fahrzeugrahmenstrukturen beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist auch für hintere Fahrzeugrahmenstrukturen anwendbar Die vorliegende Erfindung ist nicht nur bei großen Autos sondern bei allen Arten von Fahrzeugen einsetzbar.
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(Dritte Ausführungsform)
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11 ist eine schematische Zeichnung, die den Aufbau einer Fahrzeugrahmenstruktur entsprechend der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt
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Wie in 11 gezeigt, ist die erfindungsgemäße Fahrzeugrahmenstruktur zur Installation in einem Fahrzeug und mit Seitenteilen 301, einem unteren Querträger 302 und Drahtseilen 303 vorgesehen. Die Seitenteile 301 sind Rahmenteile, die sich in anteroposteriorer Richtung des Fahrzeugs erstrecken und z B je eines auf der linken und der rechten Seite des Fahrzeugs vorgesehen ist An der Spitze jedes Seitenteils 301 ist ein Energieabsorber 311 vorgesehen. Der Energieabsorber 311 hat einen Aufbau, der die Kollisionsenergie bei einer Kollision des Fahrzeugs absorbiert, wobei er sich bei Einwirkung einer äußeren Kraft leichter deformieren lässt als der Rest des Seitenteils 301.
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Der Energieabsorber 311 besteht z B aus einem Teil mit geringerer Stärke oder aus Stahl mit geringerer Dicke als der Rest des Seitenteils 301 und ist so strukturiert, dass er leichter deformiert werden kann als der Rest des Seitenteils 301. Wenn eine Kollisionskraft von vorne auf das Fahrzeug einwirkt, werden die Energieabsorber 311 vor dem Rest der Seitenteile 301 gestaucht und absorbieren die Kollisionsenergie durch auf Stauchung basierender Deformierung Somit funktionieren die Energieabsorber 311 als Stauchabschnitte, die eine geringere Resistenz gegen Stauchung als der Rest der Seitenteile 301 haben.
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Am hinteren Endabschnitt jedes Energieabsorbers 311 ist ein Flansch 311a ausgebildet. Jeder Energieabsorber 311 ist über eine Flanschverbindung über diesen Flansch 311a durch Verschraubung mit dem dahinter liegenden Teil des Seitenteils 301 verbunden An den Spitzen der Energieabsorber 311 ist eine Stoßstangenverstärkung 304 vorgesehen Die Stoßstangenverstärkung 304 ist ein Teil zur effektiven Verteilung der Kollisionskraft an die linken und rechten Seitenteile 301 Sie ist in Querrichtung des Fahrzeugs angebracht und am linken und rechten Energieabsorber 311, 311 befestigt.
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Der untere Quertrager 302 ist ein unteres Rahmenteil, das unter den Seitenteilen 301 positioniert ist. Er ist ein nach unten gerichtetes Teil, das von unten an den Unterseiten der Seitenteile 301 hängt. Er ist an seinen beiden Enden am linken und rechten Seitenteil 301 befestigt und in Querrichtung des Fahrzeugs angebracht. Er ist vorzugsweise so ausgeführt, dass seine Enden in die Unterseiten der Seitenteile 301 eingefugt und dort befestigt sind. So befestigt wird der untere Querträger 302 auch bei Einwirkung einer horizontalen Kraft weniger leicht vom Seiteteil 301 abgebrochen.
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Ein Drahtseil 303 verlauft zwischen der Spitze jedes Seiteteils 301 und dem unteren Quertrager 302. Das Drahtseil 303 fungiert als Teil zur Übertragung von Zugkraft und nicht von Druckkraft zwischen dem Seitenteil 301 und dem unteren Querträger 302. Ein Ende des Drahtseils 303 ist an der Stoßstangenverstarkung 304 befestigt, die an den Spitzen der Seitenteile 301 befestigt ist, und das andere Ende des Drahtseils 303 ist am unteren Bereich des unteren Quertragers 302 befestigt In bestimmten Fällen kann das eine Ende des Drahtseils 303 auch direkt am Seitenteil 301 befestigt werden. Das Zugkraftubertragungsteil kann jedes andere Material als Drahtseil 303 sein, sofern es Zugkraft und nur geringe Druckkraft ubertragen kann; es kann also z B. auch eine Kette oder ein glasfaserverstärkter Kunststoff o ä sein.
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Im Folgenden wird die Absorption von Aufprallenergie bei Kollision der Fahrzeugrahmenstruktur gemaß der vorliegenden Ausfuhrungsform beschrieben
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12 bis 15 sind erklärende Zeichnungen zur Absorption von Aufprallenergie bei Kollision der Fahrzeugrahmenstruktur gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Wenn ein Fahrzeug A mit einer Fahrzeugrahmenstruktur gemaß der vorliegenden Ausfuhrungsform mit einem Fahrzeug B mit geringerer Fahrzeughöhe frontal kollidiert – wie in 12 gezeigt – nähert sich der Rahmen 391 des Fahrzeugs B dem unter den Energieabsorbern 311 angeordneten unteren Querträger 302
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Wenn sich das Fahrzeug B dem Fahrzeug A weiter nahert – wie in 13 gezeigt – berührt der Rahmen 391 des Fahrzeugs B die Drahtseile 303, bevor er in Kontakt mit dem unteren Querträger 302 gerät. Zu diesem Zeitpunkt wirkt die Kollisionskraft auf die Drahtseile 303. Bei dieser Gelegenheit ubertragen die Drahtseile die Kollisionskraft als Zugkraft einerseits zur Stoßstangenverstarkung 304, die sich an den Spitzen der Seitenteile 301 befindet, und andererseits zum unteren Quertrager 302
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Diese Zugkraft biegt die Energieabsorber 311 an den Spitzen der Seitenteile 301 herunter. Die Aufprallenergie der Kollision kann in dieser Situation durch Biegeverformung absorbiert werden Wenn zu diesem Zeitpunkt die Kollisionskraft knapp unter einem vorbestimmten Wert liegt, gibt es keine Beschädigung am unteren Querträger 302 und an den Seitenteilen 301 hinter den Verbindungsabschnitten des unteren Querträgers 302.
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Wenn ein Fahrzeug A mit einer Fahrzeugrahmenstruktur gemaß der vorliegenden Ausführungsform mit einen Fahrzeug C mit gleicher Fahrzeughöhe frontal kollidiert – so wie in 14 gezeigt – nähert sich der Rahmen 392 des Fahrzeugs C den Seitenteilen 301.
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Wenn sich das Fahrzeug C dem Fahrzeug A weiter nahert – wie in 15 gezeigt – stößt sein Rahmen 392 auf die Stoßstangenverstärkung 304 an den Spitzen der Seitenteile 301. Das führt zu einer Ubertragung der Kollisionskraft in axialer Richtung der Seitenteile 301 und zur Absorption des Aufpralls durch Stauchung des schwacheren Energieabsorbers 311.
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Da jedoch der Rahmen 392 des Fahrzeugs C auf die Stoßstangenverstärkung 304 stößt, erreicht die Kollisionskraft die Drahtseile 303. Da die Drahtseile 303 nur Zugkraft und keine Druckkraft übertragen, wird die Kollisionskraft nicht über die Drahtseile 303 zum unteren Querträger 302 und zu den Seitenteilen 301 übertragen. Aus diesem Grund werden der untere Quertrager 302 und die Seitenteile 301 von Bruch durch Kollisionskraftübertragung uber die Drahtseile 303 verschont.
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Bei der Fahrzeugrahmenstruktur gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind, wie oben beschrieben, die Drahtseile 303 zur Zug- und nicht zur Druckkraftübertragung zwischen den Spitzen der Seitenteile 301 und dem unteren Quertrager 302 angebracht Wenn also im Falle einer Kollision mit einem Fahrzeug, das eine geringere Fahrzeughöhe als das betroffene Fahrzeug hat, eine Kollisionskraft auf die Drahtseile 303 wirkt, ubertragen diese die Zugkraft auf die Spitzen der Seitenteile 301 und biegen die vorderen Endabschnitte der Seitenteile 301 herunter, wobei die Absorption der Aufprallenergie effektiv im vorderen Teil des Fahrzeugs erreicht werden kann.
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Da die Spitzen bzw. vorderen Endabschnitte der Seitenteile 301 in der Anfangsphase der Kollision einer Verbiegung ausgesetzt sind, wird die Uberhohung des betroffenen Fahrzeugs keiner Dies verlängert die Zeit, bis bei einer Kollision der Rahmen z B die Seitenteile 301 des betroffenen Fahrzeugs an der A-Saule des gegnerischen Fahrzeugs ankommen, wodurch wird die Beschädigung des gegnerischen Fahrzeugs verringert und die Sicherheit erhoht wird
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Wenn auf der anderen Seite z. B. im Falle einer Kollision mit einem Fahrzeug gleicher Fahrzeughohe wie die des betroffenen Fahrzeugs die Kollisionskraft auf die Seitenteile 301 wirkt, werden diese gestaucht, aber uber die Drahtseite 303 wird keine Druckkraft von den Seitenteilen 301 zum unteren Quertrager 302 übertragen Aus diesem Grund findet bei einer leichten Kollision am unteren Querträger 302 und den Abschnitten dahinter keine Verformung statt Daher ist nur die Reparatur der Spitzen bzw vorderen Endabschnitte der Seitenteile 301 nötig, wodurch Reparaturkosten reduziert werden Da die Drahtseile 303 selbst durch Druckkraft nicht beschadigt werden, ist keine Reparatur o ä. notig, wodurch Reparaturkosten weiter reduziert werden.
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Das Anbringen der Drahtseile verstärkt die Verbindung und die Aufnahme der Stoßstangenverstärkung 304, die weit vom Masseschwerpunkt des Fahrzeugs entfernt ist. Dies verbessert die Spurstabilität und das Gerauschverhalten durch Vibrationen.
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(Vierte Ausfuhrungsform)
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Im Folgenden wird eine Fahrzeugrahmenstruktur gemaß der vierten Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben
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16 und 17 sind schematische erklärende Zeichnungen, die die Fahrzeugrahmenstruktur gemäß der vorliegenden Ausfuhrungsform zeigen. Wie in 16 gezeigt, ist der Aufbau der Fahrzeugrahmenstruktur gemaß der vorliegenden Ausführungsform ahnlich dem der oben beschriebenen dritten Ausführungsform, aber insofern anders, als dass jedes Seitenteil 301 mit einem Biegeabschnitt 311b ausgestattet ist.
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Der Biegeabschnitt 311b führt zu einer geringeren Biegesteifigkeit der Spitze bzw des vorderen Endabschnitts des Seitenteils 301 als im hinteren Bereich des Seitenteils 301 hinter dem Verbindungsteil des unteren Querträgers 302 und ist z. B. durch Riefen im Energieabsorber 311 gebildet Dieser Biegeabschnitt 311b ist durch Riefen gebildet, die quer zur Fahrtrichtung in die Ober- und Unterseite des Energieabsorbers eingearbeitet bzw eingeritzt sind. Mit einem derartig ausgebildeten Biegeabschnitt 311b wird sich das Seitenteil 301 bei Belastung mit einer Biegekraft am Biegeabschnitt 311b beginnend biegen, wodurch die Spitze bzw der vordere Endabschnitt des Seitenteils 301 sich leichter biegen wird.
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Wenn z B. – wie in 17 gezeigt – ein Fahrzeug mit einer Fahrzeugrahmenstruktur gemäß der vorliegenden Ausfuhrungsform frontal mit einem Fahrzeug B mit niedrigerer Fahrzeughöhe kollidiert, beruhrt der Rahmen 391 des Fahrzeugs B die Drahtseile 303, bevor er mit dem unteren Querträger 302 in Kontakt gerat. Zu diesem Zeitpunkt wirkt die Kollisionskraft auf die Drahtseile 303, die die Kollisionskraft als Zugkraft zur Stoßstangenverstarkung 304 an den Spitzen der Seitenteile 301 und zum unteren Quertrager 302 ubertragen.
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Diese Zugkraft führt zu einer Biegekraft an den Spitzen bzw. vorderen Endabschnitten der Seitenteile 301 Dann werden die Seitenteile 301 beginnend mit den Biegeabschnitten 311b herunter gebogen, und die Aufprallenergie wird bei dieser Gelegenheit durch Biege-Verformung absorbiert. Wenn bei dieser Gelegenheit die Kollisionsenergie geringfügig unter einem vorbestimmten Wert liegt, gibt es keine Beschadigung am unteren Quertrager 302 und an den Seitenteilen 301 hinter den Aufnahmestellen des unteren Quertragers 302.
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Wie oben beschrieben, zeigt die Fahrzeugrahmenstruktur der vorliegenden Ausführungsform ein ähnliches Verhalten und ähnliche Effekte wie die davor erläuterte dritte Ausführungsform Zusätzlich werden bei einer Kollision die Seitenteile 301 zur Absorption der Aufprallenergie verlässlicher an ihren Spitzen bzw Endabschnitten gebogen. Daher kann die Absorption der Aufprallenergie effektiv im vorderen Teil des Fahrzeugs erreicht werden, wodurch Reparaturkosten reduziert werden Wenn der biegbare Abschnitt 311b durch das Einarbeiten von Riefen gebildet wird, kann dieser Riefenteil als Startpunkt für Stauchung bei Kollision dienen und dann als Stauchabschnitt bzw Knautschzone wirken.
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Die vorangegangene dritte und vierte Ausbildungsform haben vordere Fahrzeugrahmenstrukturen beschrieben, aber sie können auch in hinteren Strukturen zur Absorption von Aufprallenergie von anderen Fahrzeugen zum Einsatz kommen, wenn die Energieabsorber 311, der untere Quertrager 302 usw. im hinteren Teil des Fahrzeugs vorgesehen werden.
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Jede der obigen Ausfuhrungsformen zeigt ein Beispiel der erfindungsgemäßen Fahrzeugrahmenstruktur. Diese sind jedoch nicht auf die oben beschriebenen Ausfuhrungsformen beschränkt und konnen ohne Veränderung der beschriebenen Aussage in allen Ansprüchen verändert werden.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung ist bei Fahrzeugen mit Seitenteilen anwendbar und erreicht die Absorption von Aufprallenergie durch die Seitenteile auch bei einer Kollision von Fahrzeugen mit unterschiedlichen Stoßstangenhöhen durch einen einfachen Aufbau.
