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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeugfrontaufbau, in dem ein Teilrahmen unter einem vorderseitigen Element angeordnet ist.
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Technischer Hintergrund
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Als eine aus diesem Bereich stammende Technik liegt bislang die
japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung 2004-237969 vor. In einem in dieser Veröffentlichung beschriebenen Fahrzeugfrontaufbau ist ein Teilrahmen unter einem vorderseitigen Element angeordnet. Ein vorderes Ende des Teilrahmens ist mit dem vorderseitigen Element über einen ersten Querträger verbunden, und ein hinteres Ende des Teilrahmens ist mit einem vorderen Ende eines hinteren Element-Halbabschnitts des vorderseitigen Elements über eine Schraube verbunden. Eine Schraube ist an dem hinteren Element-Halbabschnitt befestigt, und ein hinteres Ende des Teilrahmens ist mit einem Langloch ausgebildet, durch das eine Schraube gesteckt wird. Zudem sind zwei obere und zwei untere Platten an dem Teilrahmen befestigt, so dass das Langloch dazwischen von beiden Seiten umgeben ist und ein Teil des Langlochs durch jede Platte verschlossen wird. Wenn ein Fahrzeug, das einen derartigen Fahrzeugfrontaufbau beinhaltet, in einen Frontalzusammenstoß verwickelt wird, kann die auf das Fahrzeug einwirkende Last auf das vorderseitige Element und den Teilrahmen verteilt werden, und die auf das vorderseitige Element einwirkende Last kann gesteuert werden.
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Liste der Entgegenhaltungen
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Patentliteratur
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- Patentschrift 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung 2004-237969
- Patentschrift 2: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung 2002-053076
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Kurzfassung der Erfindung
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Aufgabenstellung der Erfindung
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Die an dem Teilrahmen befestigten Platten werden durch die Schraube verformt, wodurch die einwirkende Last des Teilrahmens auf das vorderseitige Element übertragen wird. Dementsprechend kann die in den Teilrahmen einwirkende Last gesteuert werden und in dem Teilrahmen eine effiziente Energieabsorption erreicht werden. Dennoch besteht der Wunsch, die Energieabsorptionsleistung weiter zu verbessern.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es, einen Fahrzeugfrontaufbau zu schaffen, der geeignet ist, die Energieabsorptionseffizienz der auf einen Teilrahmen einwirkenden Last weiter zu verbessern.
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Lösung der Aufgabe
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Ein Fahrzeugfrontaufbau der Erfindung beinhaltet ein vorderseitiges Element mit einem Stoßabschnitt, der sich schräg abwärts nach hinten erstreckt, einen vorderen Element-Halbabschnitt, der sich näher an der Vorderseite eines Fahrzeugs befindet als der Stoßabschnitt, und einen hinteren Element-Halbabschnitt, der sich näher an der Rückseite des Fahrzeugs befindet als der Stoßabschnitt; und ein Teilrahmen, der unter dem vorderen Element-Halbabschnitt benachbart angeordnet ist und an den hinteren Element-Halbabschnitt oder den Stoßabschnitt angrenzt. Hier ist ein hinterer Endbereich des Teilrahmens mit einem ersten Neigungsbereich ausgebildet, der sich schräg abwärts nach hinten erstreckt und an das vorderseitige Element angrenzt, wobei das vorderseitige Element mit einem zweiten Neigungsbereich ausgebildet ist, der an den ersten Neigungsbereich angrenzt, und der erste Neigungsbereich so gehalten wird, dass er relativ zu dem zweiten Neigungsbereich beweglich ist.
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In diesem Fahrzeugfrontaufbau bewegt sich zum Zeitpunkt des Frontalzusammenstoßes der an dem hinteren Endbereich des Teilrahmens ausgebildete erste Neigungsbereich, während er den an dem vorderseitigen Element ausgebildeten zweiten Neigungsbereich entlang gleitet. Da dabei der erste Neigungsbereich weiterhin an den zweiten Neigungsbereich angrenzt, kann die einwirkende Last des Teilrahmens kontinuierlich auf das vorderseitige Element übertragen werden. Dabei kann die einwirkende Last des Teilrahmens effizient auf das vorderseitige Element übertragen werden. Auch wenn außerdem ein Biegemoment, das den Stoßabschnitt verformt, aufgrund der einwirkenden Last des vorderseitigen Elements erzeugt wird, kann auch ein Biegemoment, das das gesamte oder einen Teil eines solchen Biegemoments aufhebt, durch die einwirkende Last des Teilrahmens erzeugt werden. Dementsprechend kann das Biegen des Stoßabschnitts verhindert werden. In einem solchen Fahrzeugfrontaufbau ist der Verformungshub des vorderseitigen Elements ohne Weiteres gewährleistet, kann die Kompensationskraft des Biegemoments in dem Stoßabschnitt erzeugt und die Energieabsorptionseffizienz verbessert werden.
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Der erste Neigungsbereich und/oder der zweite Neigungsbereich ist vorzugsweise mit einem Langloch ausgebildet, das sich in der Richtung der Neigung erstreckt, in das Langloch wird ein Schaft einer Schraube eingefügt, und der erste Neigungsbereich und der zweite Neigungsbereich werden durch die Zusammenwirkung der Schraube und einer Mutter in Druckkontakt versetzt.
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Bei Verwendung einer derartigen Konfiguration kann zum Zeitpunkt des Zusammenstoßes durch eine einfache Konfiguration der Zustand beibehalten werden, in dem die erste Neigungsoberfläche kontinuierlich an der zweiten Neigungsoberfläche angrenzt, und zudem Betriebssicherheit erreicht werden.
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Der zweite Neigungsbereich ist vorzugasweise an einem Vorsprungsteil ausgebildet, das an einem vorderen Endbereich des hinteren Element-Halbabschnitts nach unten vorsteht.
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Durch eine derartige Konfiguration kann die Gesamtlänge des hinteren Element-Halbabschnitts zum Zeitpunkt der Energieabsorption der auf den Teilrahmen einwirkenden Last effektiv genutzt werden.
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Das Vorsprungsteil ist an dem hinteren Element-Halbabschnitt einstückig oder durch Schweißen ausgebildet.
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Durch Anwendung des Schweißvorgangs kann das Vorsprungsteil als ein separates Teil hergestellt werden, wodurch Konstruktionsveränderungen ohne Weiteres möglich sind.
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Der Teilrahmen weist vorzugsweise ein erstes Element und ein zweites Elements auf, wobei das erste Element vor dem zweiten Element angeordnet ist, und ein hinterer Endbereich des ersten Elements mit einem dritten Neigungsbereich ausgebildet ist, der sich schräg abwärts nach hinten erstreckt und an einen vorderen Endbereich des zweiten Elements angrenzt, der vordere Endbereich des zweiten Elements mit einem vierten Neigungsbereich ausgebildet ist, der an den dritten Neigungsbereich angrenzt, und der dritte Neigungsbereich so gehalten wird, dass er relativ zum vierten Neigungsbereich beweglich ist.
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Bei Verwendung einer solchen Konfiguration kann die Energieabsorptionseffizienz der auf den Teilrahmen einwirkenden Last sogar in der Mitte des Teilrahmens gesteuert werden. Somit kann der Anwendungsbereich auf ein Fahrzeug ausgeweitet werden.
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Das erste Element weist vorzugsweise eine geringere Steifigkeit als das zweite Element auf.
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In einer solchen Konfiguration verformt sich zum Zeitpunkt des Zusammenstoßes das zweite Element nach der Verformung des ersten Elements. Somit kann die Verformung des zweiten Elements verhindert werden, und die Konfiguration ist für einen Fall geeignet, wo das Verformungsvolumen des zweiten Elements wünschenswerterweise verringert wird.
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Ein auf die Erfindung bezogener Fahrzeugfrontaufbau beinhaltet eine Verbindungsoberfläche zwischen einem Stoßabschnitt eines vorderseitigen Elements und einem Teilrahmen. Die Verbindungsoberfläche ist durch eine geneigte Oberfläche ausgebildet, das aufgrund einer Last in beliebige Richtungen beweglich ist.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Gemäß der Erfindung kann die Energieabsorptionseffizienz der auf den Teilrahmen einwirkenden Last weiter verbessert werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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1 ist eine Seitenansicht, die eine Ausführungsform eines auf die Erfindung bezogenen Fahrzeugfrontaufbaus zeigt.
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2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Vorsprungsteil und eine Schraube zeigt.
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3 ist eine Seitenansicht, die einen rückseitigen Verbindungsbereich zeigt.
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4 ist eine Seitenansicht, die einen vorderseitigen Verbindungsbereich zeigt.
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5 ist eine Seitenansicht, die den Zustand des Fahrzeugfrontaufbaus nach einem Zusammenstoß zeigt.
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6 ist eine Seitenansicht, die eine weitere Ausführungsform des auf die Erfindung bezogenen Fahrzeugfrontaufbaus zeigt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- vorderseitiges Element
- 2
- Teilrahmen
- 10
- vorderer Element-Halbabschnitt
- 11
- Stoßabschnitt
- 12
- hinterer Element-Halbabschnitt
- 13
- erstes Element
- 14
- zweites Element
- 20, 40
- Vorsprungsteil
- 23a
- zweiter Neigungsbereich
- 23b
- Langloch
- 26
- Schraube
- 26a
- Schaft der Schraube
- 27
- Mutterbereich
- 30a
- erster Neigungsbereich
- 31a
- dritter Neigungsbereich
- 34a
- vierter Neigungsbereich
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Bevorzugte Ausführungsformen eines auf die Erfindung bezogenen Fahrzeugfrontaufbaus werden nachstehend unter Bezugnahme die Zeichnung näher erläutert.
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Wie in 1 gezeigt ist, ist in dem eine erhöhte Kollisionssicherheit aufweisenden Fahrzeugfrontaufbau ein Teilrahmen 2 unter einem vorderseitigen Element 1 benachbart angeordnet. Das rechte und das linke vorderseitige Element 1, die sich in einer von vorne nach hinten verlaufenden Richtung des Fahrzeugs erstrecken, sind mit einem Stoßabschnitt 11 versehen, der sich schräg abwärts nach hinten in der Mitte erstreckt. Ein vorderer Element-Halbabschnitt 10, der sich im Wesentlichen in einer horizontalen Richtung innerhalb eines Maschinenraums erstreckt, ist vor dem Stoßabschnitt 11 angeordnet. Ein hinterer Element-Halbabschnitt 12, der sich horizontal nach hinten entlang der unteren Oberfläche eines Bodens einer Fahrgastzelle erstreckt, ist hinter dem Stoßabschnitt 11 angeordnet. Zudem sind die Elemente auf der linken und rechten Vorderseite durch Querträger miteinander verbunden.
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Der Teilrahmen 2 weist ein Teilelement (erstes Element) 13, das sich im Wesentlichen in der horizontalen Richtung innerhalb des Maschinenraums erstreckt, und ein Aufhängungselement (zweites Element) 14, das eine Maschine E, eine Aufhängung oder dergleichen hält, auf. Ein Kühlerkernträger 15 ist mit vorderen Enden des vorderseitigen Elements 1 und dem Teilrahmen 2 verbunden, und an dem Kühlerkernträger sind Aufprallkästen 16 und 17 befestigt. Zudem ist eine Verstärkung eines Stoßfängers an den vorderen Enden der Aufprallkästen 16 und 17 befestigt.
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Ein vorderer Endbereich des hinteren Element-Halbabschnitts 12 ist mit einem Vorsprungsteil 20 versehen, das nach unten vorsteht. In einem rückseitigen Verbindungsbereich H1 ist ein hinteres Ende des Teilrahmens 2 mit dem Vorsprungsteil 20 verbunden. Wie in 2 gezeigt ist, wird das Vorsprungsteil 20 an dem vorderen Endbereich des hinteren Element-Halbabschnitts 12 durch Schweißen befestigt und ist zu einer Hohlform ausgebildet, wodurch eine Reduktion des Gewichts ermöglicht wird. Durch Befestigen des Vorsprungsteils 20 an dem vorderen Endbereich des hinteren Element-Halbabschnitts 12 kann die Gesamtlänge des hinteren Element-Halbabschnitts 12 bei der Energieabsorption der auf den Teilrahmen 2 einwirkenden Last effektiv genutzt werden.
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Wie in 2 und 3 gezeigt ist, ist das Vorsprungsteil 20 an einer seitlichen Fläche 12a des hinteren Element-Halbabschnitts 12 befestigt und weist seitliche Platten 21 und 22, die parallel zueinander angeordnet sind, eine vordere Platte 23, die die seitlichen Platten 21 und 22 miteinander verbindet und mit einer Führungsoberfläche (einem zweiten Neigungsbereich) 23a versehen ist, eine hintere Platte 24, die an einem hinteren Ende der vorderen Platte 23 und hinteren Enden der seitlichen Platten 21 und 22 befestigt ist, und ein Zungenstück 25 auf, das nach hinten von einem oberen Ende der hinteren Platte 24 vorsteht. Die freien Enden der seitlichen Platten 21 und 22 sind an der seitlichen Fläche 12a des hinteren Element-Halbabschnitts 12 durch Punktverschweißen befestigt, und das Zungenstück 25 ist an einer unteren Oberfläche 12b des hinteren Element-Halbabschnitts 12 durch Punktschweißen befestigt. Durch Anwendung des Zungenstücks 25 wird die Stabilität des Vorsprungsteils 20 verbessert, und die einwirkende Last F2 wird ohne Weiteres auf den hinteren Element-Halbabschnitt 12 übertragen. Da das Vorsprungsteil 20 als ein separates Teil hergestellt wird, können an der Konstruktion ohne Weiteres Änderungen vorgenommen werden.
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Die Führungsoberfläche 23a der vorderen Platte 23 erstreckt sich schräg abwärts nach hinten, und die Vorderseite 23 ist mit einem Langloch 23b ausgebildet, das sich in der Richtung der Neigung erstreckt, Ein Schaft 26a einer Schraube 26 ist in das Langloch 23b eingefügt.
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Ein hinterer Endbereich des Aufhängungselements 14 ist mit einer hinteren Endplatte 30 versehen, und die hintere Endplatte 30 ist mit einer angrenzenden Oberfläche (einem ersten Neigungsbereich) 30a ausgebildet, die sich schräg abwärts nach hinten erstreckt. Die hintere Endplatte 30 ist mit einem Rundloch 30b ausgebildet, durch das der Schaft 26a der Schraube 26 gelangt. Der Schaft 26a der Schraube 26 ist in das Rundloch 30b und in das Langloch 23b eingefügt, und auf den Schraubenschaft 26a ist eine Mutter 27 geschraubt. Dadurch werden die angrenzende Oberfläche 30a der hinteren Endplatte 30 und die Führungsoberfläche 23a der vorderen Platte 23 des Vorsprungsteils 20 durch eine vorbestimmte Haltekraft miteinander in Druckkontakt versetzt, Darüber hinaus ist diese Haltekraft derart, dass die angrenzende Oberfläche 30a entlang der Führungsoberfläche 23a gleitet, wenn eine vorbestimmte Last auf das Aufhängungselement 14 einwirkt.
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Die Festigkeit des Schafts 26a in Bezug darauf, ob der Schaft 26a der Schraube 26 zur Kante des Langlochs 23b gelangt oder nicht und ob der Schaft 26a zerstört wird, wird auf Basis der Last S2 festgelegt.
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Wie in 1 und 4 gezeigt ist, ist in einem vorderseitigen Verbindungsbereich H2 ein hinterer Endbereich des hohlen, stabförmigen Teilelements 13 mit einer hinteren Endplatte 31 versehen, und die hintere Endplatte 31 ist mit einer angrenzenden Oberfläche (einem dritten Neigungsbereich) 31a versehen, die sich schräg abwärts nach hinten erstreckt. Die hintere Endplatte 31 ist mit einem Rundloch 31b ausgebildet, durch das ein Schaft 33a einer Schraube 33 gesteckt wird.
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Ein vorderer Endbereich des Aufhängungselements 14 ist mit einer vorderen Endplatte 34 ausgebildet, und die vordere Endplatte 34 ist mit einer Führungsoberfläche (einem vierten Neigungsbereich) 34a ausgebildet, der sich schräg abwärts nach hinten erstreckt. Die vordere Endplatte 34 ist mit einem Langloch 34b ausgebildet, das sich in Richtung der Neigung erstreckt und durch das der Schaft 33a der Schraube 33 gesteckt wird. Darüber hinaus sind die Führungsoberfläche 34a, die auf der Vorderseite des Aufhängungselements 14 positioniert ist, und die angrenzende Oberfläche 30a, die auf der Rückseite positioniert ist, so eingerichtet, dass sie den gleichen Neigungswinkel aufweisen. Die Führungsoberfläche 34a und die angrenzende Oberfläche 30a können auch so eingerichtet sein, dass sie unterschiedliche Neigungswinkel aufweisen.
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Der Schaft 33a der Schraube 33 ist in das Rundloch 31b und das Langloch 34b eingefügt, und eine Mutter 35 ist auf den Schaft 33a geschraubt. Dadurch werden die angrenzende Oberfläche 31a der hinteren Endplatte 31 und die Führungsoberfläche 34a der vorderen Endplatte 34 des Aufhängungselements 14 durch eine vorbestimmte Haltekraft in Druckkontakt versetzt.
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Wie in 5 gezeigt ist, bewegt sich zum Zeitpunkt des Frontalzusammenstoßens die angrenzende Oberfläche (der erste Neigungsbereich) 30a, die an dem hinteren Endbereich des Teilrahmens 2 ausgebildet ist, während sie entlang der Führungsoberfläche (des zweiten Neigungsbereichs) 23a gleitet, die an dem vorderen Seitenelement 1 ausgebildet ist. Da dabei die angrenzende Oberfläche 30a weiterhin an die Führungsoberfläche 23a angrenzt, kann die einwirkende Last des Teilrahmens 2 kontinuierlich auf den hinteren Element-Halbabschnitt 12 des vorderseitigen Elements 1 übertragen werden. Dabei kann die einwirkende Last des Teilrahmens 2 effizient auf das vorderseitige Element 1 übertragen werden.
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Da die Steifigkeit des Teilelements 13 geringer ist als die des Aufhängungselements 14, kann sich dabei das Teilelement 13 ohne Weiteres vor dem Aufhängungselement 14 verformen. Da mit einer solchen Konfiguration die Verformung des Teilelements 13 zum Zeitpunkt der Kollision verhindert werden kann, ist die Konfiguration für einen Fall geeignet, wo das Verformungsvolumen des Teilelements 13 wünschenswerterweise gering ist.
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Wie in 1 gezeigt ist, wird selbst dann, wenn ein Biegemoment M1 erzeugt wird, durch das der Stoßabschnitt 11 aufgrund der einwirkenden Last F1 des vorderseitigen Elements 1 verformt wird, die einwirkende Last F2 des Teilrahmens 2 auf Lasten S1 und S2 auf der Führungsoberfläche 23a verteilt. Somit kann ein Biegemoment M2, das das Biegemoment M1 aufhebt, aufgrund der verteilten Last S1 erzeugt werden. Dementsprechend kann das Verbiegen des Stoßabschnitts 11 durch das Biegemoment M2 unterdrückt werden.
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Wie bereits oben erwähnt, ist in dem Fahrzeugfrontaufbau der Verformungshub des vorderseitigen Elements 1 ohne Weiteres gewährleistet, kann die Kompensationskraft des Biegemoments M1 in dem Stoßabschnitt 11 erzeugt und die Energieabsorptionseffizienz verbessert werden.
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Weiterhin wird der Schaft 26a der Schraube 26 in das Langloch 23b eingefügt, und die angrenzende Oberfläche (der erste Neigungsbereich) 30a wird mit der Führungsoberfläche (der zweiten Neigungsoberfläche) 23a durch die Zusammenwirkung der Schraube 26 und der Mutter 27 in Kontaktdruck versetzt. Daher kann zum Zeitpunkt der Kollision der Aufrechterhaltungszustand, in dem die angrenzende Oberfläche 30a kontinuierlich an die Führungsoberfläche 23a angrenzt, mit Hilfe einer einfachen Konfiguration realisiert werden und außerdem Betriebssicherheit erreicht werden.
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Da der vorderseitige Verbindungsbereich H2 die gleiche Konfiguration aufweist wie der hinterseitige Verbindungsbereich H1, kann die Energieabsorptionseffizienz der auf den Teilrahmen 2 einwirkenden Last auch in der Mitte des Teilrahmens 2 gesteuert werden. Somit kann durch die Verwendung des vorderseitigen Verbindungsbereichs H2 der Anwendungsbereich auch auf ein Fahrzeug ausgeweitet werden.
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In dem auf die Erfindung bezogenen Fahrzeugfrontaufbau kann der Vorsprungsteil 20 mit dem Stoßabschnitt 11 so verschweißt werden, dass die auf den Teilrahmen 2 einwirkende Last auf den Stoßabschnitt 11 übertragen wird.
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Bei dem Rundloch 30b und denn Rundloch 31b kann es sich um Langlöcher handeln. In diesem Fall können das Langloch 23b und das Langloch 34b entweder ein Rundloch oder ein Langloch sein.
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Da das Ausmaß der Gleitbewegung des Teilrahmens 2 entlang der Führungsoberfläche 23a größer geworden ist, kann die Bewegung des Aufhängungselements 14, das den Motor E hält, der Aufhängung oder dergleichen zum Zeitpunkt der Kollision auf einen langen Weg beschränkt sein.
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Wie in 6 gezeigt ist, ist in dem eine andere Ausführungsform betreffenden Fahrzeugfrontaufbau ein Vorsprungsteil 40 mit einer geneigten Führungsoberfläche 40a einstückig mit einem Frontabschnitt eines hinteren Element-Halbabschnitts 41 ausgebildet. Die restlichen Anordnungen sind mit jenen des in 1 gezeigten Fahrzeugfrontaufbaus identisch.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Gemäß der Erfindung kann die Energieabsorptionseffizienz der auf den Teilrahmen einwirkenden Last weiter verbessert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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