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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Energieübertragungseinrichtung für ein Fahrzeug, die Aufprallenergie von einem Fahrgestell zum Antriebsstrang überträgt, wenn das Fahrzeug an einer Frontalkollision mit einem starren Hindernis mit kleinem Versatz beteiligt ist.
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HINTERGRUND
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Landfahrzeuge werden durch verschiedene Tests, einschließlich Frontalaufprallen, Seitenaufprallen, Heckaufprallen, Überschlägen und anderen Tests, auf Zusammenstoßverhalten geprüft. Bisher gaben Frontalaufpralltests vor, dass ein Fahrzeug zwischen den Rahmenträgern, die relativ zum Fahrzeug in Längsrichtung verlaufen, auf ein Hindernis aufprallt. Bei dieser Art von Test stellten die Rahmenträger den primären Halt für die Fahrzeugkarosserie bereit. Zwischen einem vorderen Stoßfänger und den Rahmenträgern sich befindende Aufpralldosen absorbieren einen Teil der Kraft des Frontalaufpralls auf den vorderen Stoßfänger. Strukturen, die Aufpralldosen, die zusammengedrückt werden, beeinträchtigen, können Probleme beim Erreichen erfolgreicher Testergebnisse bei Frontalaufprallcrashtests verursachen. Das Ausmaß jeder Eindringung in den Fahrgastraum wird an der unteren Scharniersäule, an der Fußstütze, am linken Fußblech, am Bremspedal, am Feststellbremspedal, am Schweller, an der Lenksäule, an der oberen Scharniersäule, am oberen Armaturenbrett und an der linken Instrumententafel gemessen.
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Ein Test mit starrem Hindernis und kleinem Versatz (SORB-Test – Small Offset Rigid Barrier Test) des Insurance Institute for Highway Safety (IIHS) simuliert Frontalzusammenstöße mit einem starren Hindernis und geringer Überlappung. Bei dem vorgeschlagenen Test prallt das Fahrzeug an einer Ecke bei 40 Meilen pro Stunde (mph) mit einer Überlappung von 40 % auf ein starres Hindernis mit einem pfahlartigen Radius von sechs Zoll. Der Aufprall erfolgt außerhalb der Rahmenträger und die Rahmenträger stellen einen minimalen Widerstand gegen die Eindringung in den Fahrgastraum bereit.
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KURZDARSTELLUNG
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Fahrzeug ein Paar Träger und einen zwischen den Trägern angeordneten Antriebsstrang. Der Antriebsstrang umfasst eine Kraftmaschine und ein Getriebe, das eine Oberfläche, die einer Seite eines der Träger zugewandt und von der Seite beabstandet ist, aufweist. Ein Energieübertragungselement ist an der Oberfläche befestigt und ist zwischen der Oberfläche und der Seite angeordnet, um einen Abstand zwischen der Oberfläche und der Seite zu verringern, was eine Lastübertragung quer über das Fahrzeug während einer Kollision erhöht.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Fahrzeug ein Paar Träger und einen Antriebsstrang, der so zwischen den Trägern angeordnet ist, dass der Antriebsstrang von den Trägern beabstandet ist. Das Fahrzeug umfasst außerdem ein Energieübertragungselement, das an einer Innenseite eines der Träger befestigt ist und in Richtung des Antriebsstrangs verläuft, um einen Abstand zwischen dem Antriebsstrang und der Innenseite zu verringern, was eine Lastübertragung quer über das Fahrzeug während einer Kollision erhöht.
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Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform umfasst eine kollisionsenergieabsorbierende Anordnung für ein Landfahrzeug einen ersten und einen zweiten Rahmenträger und einen Antriebsstrang, der eine Kraftmaschine und ein Getriebe aufweist. Der Antriebsstrang ist so zwischen den Trägern angeordnet, dass der Antriebsstrang von den Trägern beabstandet ist. Das Fahrzeug umfasst außerdem ein Energieübertragungselement, das an einer Innenseite des ersten Trägers oder am Antriebsstrang befestigt ist, um einen Abstand zwischen dem Antriebsstrang und dem ersten Träger zu verringern, was eine Lastübertragung quer über das Fahrzeug während einer Kollision erhöht.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 stellt eine perspektivische Ansicht einer Frontpartie eines Fahrzeugs dar.
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2 stellt eine Draufsicht einer Frontpartie eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform dar.
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3 stellt eine schematische Querschnittsansicht von vorn von 2 dar.
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4 stellt eine Draufsicht einer Frontpartie eines Fahrzeugs gemäß einer weiteren Ausführungsform dar.
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5 stellt eine schematische Draufsicht einer Frontpartie eines Fahrzeugs ohne ein Energieübertragungselement während eines SORB-Tests dar.
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6 stellt eine schematische Draufsicht einer Frontpartie eines Fahrzeugs direkt vor einem Aufprall mit einem SORB dar.
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7 stellt eine schematische Draufsicht einer Frontpartie eines Fahrzeugs während später Stadien eines Aufpralls mit einem SORB dar.
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8 stellt eine Draufsicht einer Frontpartie des Fahrzeugs gemäß noch einer weiteren Ausführungsform dar.
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9 stellt eine schematische Draufsicht des Fahrzeugs von 8 während eines SORB-Tests dar.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Hier werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Die speziellen strukturellen und funktionalen Details, die hier offenbart werden, sollen deshalb nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, wie die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weise einzusetzen ist. Für den Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine beliebige der Figuren dargestellt und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu schaffen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben werden. Die Kombinationen von veranschaulichten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten allerdings für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungsformen erwünscht sein.
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Bezug nehmend auf 1 ist eine Frontpartie 22 eines Fahrzeugs 20 dargestellt. Das dargestellte beispielhafte Fahrzeug 20 ist ein Vorderradantriebfahrzeug, jedoch zieht die vorliegende Offenbarung andere Arten von Fahrzeugen wie beispielsweise Crossover-Fahrzeuge, Sport Utility Vehicles und Lastkraftwagen in Erwägung. Das Fahrzeug 20 umfasst ein Fahrgestell 24, das ein Paar voneinander beabstandeter Rahmenträger 25 und 26 aufweist. Jeder der Rahmenträger 25, 26 verläuft in Längsrichtung entlang mindestens eines Teils des Fahrzeugs 20. Jeder der Rahmenträger 25, 26 umfasst eine Innenseite 28 und eine Außenseite 30. Jeder der Rahmenträger ist mittels einer Aufpralldose 32 mit einer Stoßfängeranordnung 34 verbunden. Die Aufpralldosen 32 sind dazu konzipiert, sich während einer Kollision zu verformen, um Energie abzuleiten und die Aufprallkraft auf das Fahrzeug und die Insassen zu reduzieren. Die Stoßfängeranordnung 34 umfasst einen Mittelträger 36, der mit jeder der Aufpralldosen und jedem der Deflektoren 38 verbunden ist, die von jedem Ende des Mittelträgers 36 nach außen verlaufen.
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Ein Antriebsstrang 40 ist in diesem Beispiel quer zwischen den Rahmenträgern 25, 26 montiert. Der Antriebsstrang umfasst eine Kraftmaschine 42 und ein Getriebe 46. Der Kraftmaschine 42 umfasst ein oder mehrere Kraftmaschinenlager, die die Kraftmaschine 42 mit dem Fahrgestell 24 verbinden, und das Getriebe 46 umfasst ein oder mehrere Getriebelager 48, die das Getriebe 46 mit dem Fahrgestell 24 verbinden.
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Zum Beispiel kann eines der Getriebelager mit dem Träger 26 und der Oberseite eines Endes des Getriebes verbunden sein. Das Getriebe 46 umfasst ein proximales Ende, das mit der Kraftmaschine 42 gekoppelt ist, und ein distales Ende, das der Innenseite 28 des Rahmenträgers 26 zugewandt ist. Das distale Ende und die Innenseite 28 des Rahmenträgers 26 sind voneinander beabstandet und definieren einen Spalt. Ein Energieübertragungselement 54 ist in dem Spalt zwischen dem distalen Ende und der Innenseite 28 des Rahmenträgers 26 angeordnet. Das Energieübertragungselement 54 kann am distalen Ende oder am Rahmenträger 26 befestigt sein. Das Energieübertragungselement 54 füllt einen Großteil des Spalts und erzeugt einen kleineren Raum zwischen dem distalen Ende und der Innenseite 28 des Rahmenträgers 26. Während das Energieübertragungselement 54 einen Teil des Spalts füllt, ist das Energieübertragungselement nur starr am Antriebsstrang 40 oder am Rahmenträger 26 befestigt, da eine relative Bewegung zwischen dem Antriebsstrang 40 und dem Fahrgestell 24 vorteilhaft ist.
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Die 2 und 3 stellen eine Ausführungsform dar, bei der das Energieübertragungselement 54 am Getriebe 46 befestigt ist. Das Energieübertragungselement 54 ist ein starrer Körper, der dazu konzipiert ist, sich während eines Aufpralls minimal zu verformen, sodass die Aufprallenergie vom Träger in den Antriebsstrang übertragen wird. Das Energieübertragungselement 54 kann ein Block aus Metall, Kunststoff, Verbundmaterial oder einem anderen Material sein, das geeignet ist, um Aufpralllasten, denen es während einer Kollision des SORB-Typs ausgesetzt ist, auszuhalten. Das Energieübertragungselement 54 kann ein fester Block wie beispielsweise Gusseisen oder Gussaluminium sein. Alternativ kann das Energieübertragungselement 54 eine hohle Mitte, die durch äußere Wände definiert ist, aufweisen. Hier kann das Energieübertragungselement aus einem gestanzten Material wie beispielsweise an den Kanten zusammengeschweißten Stahlblechen gebildet sein. Das gestanzte Material kann gewellt sein, um die Festigkeit zu erhöhen. Das Energieübertragungselement 54 kann auch Querrippen umfassen, um die Festigkeit zu erhöhen. Das Energieübertragungselement 54 kann durch jedes dem bisherigen Stand der Technik entsprechende Mittel am Getriebe 46 befestigt sein, beispielsweise Schweißen, mechanische Befestigungselemente, Klebstoff usw.
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Das Energieübertragungselement 54 kann eine erste Seite 56, die am distalen Ende 52 des Getriebes 46 befestigt ist, und eine zweite Seite 58, die der Innenseite 28 des Rahmenträgers 26 zugewandt ist, umfassen. Das Energieübertragungselement 54 kann jede Form aufweisen, die geeignet ist, um in den Spalt zu passen, der zwischen dem Getriebe 46 und dem Rahmenträger 26 erzeugt ist. Zum Beispiel kann das Energieübertragungselement 54 ein rechteckiges Prisma sein. Alternativ kann das Energieübertragungselement 54 so geformt sein, dass es der Außenfläche des Getriebes 46 entspricht. In der dargestellten Ausführungsform ist das Energieübertragungselement 54 L-förmig. Es kann zu bevorzugen sein, das Energieübertragungselement 54 so zu formen, dass es der Form des Getriebes 46 entspricht.
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4 stellt eine Ausführungsform dar, bei der ein Energieübertragungselement 60 an der Innenseite 28 des Rahmenträgers 26 befestigt ist. Das Energieübertragungselement 60 umfasst ein erste Seite 62, die durch ein dem bisherigen Stand der Technik entsprechendes Mittel an der Innenseite 28 befestigt ist, und eine zweite Seite 64, die dem Getriebe 46 zugewandt ist.
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5 stellt ein Fahrzeug 66 dar, das kein Energieübertragungselement umfasst. Das Fahrzeug umfasst ein Paar Rahmenträger 68, 70 und einen zwischen den Rahmenträgern angeordneten Antriebsstrang 72. Der Antriebsstrang 72 umfasst ein Getriebe 74 und eine Kraftmaschine 76. 5 stellt eine Momentaufnahme des Fahrzeugs während eines SORB-Tests, nachdem das Fahrzeug 66 mit dem Hindernis 78 kollidiert ist, dar. Die Kollision mit dem Hindernis 78 hat bewirkt, dass sich der fahrerseitige Rahmenträger 68 nach innen in Richtung des Antriebsstrangs 72 verbeult. Der konzipierte Abstand (d. h. der Abstand vor einer Kollision) zwischen dem Getriebe 74 und der Innenfläche des Rahmenträgers 68 ist jedoch groß genug, dass selbst nach dem Verbeulen des Seitenträgers 68 der Seitenträger 68 nicht in Eingriff mit dem Getriebe 74 tritt. Daher erzeugt der Antriebsstrang 72 weniger Lastübertragung quer über das Fahrzeug als ein Fahrzeug, das mit dem Energieübertragungselement der vorliegenden Offenbarung ausgestattet ist. Diese verringerte Lastübertragung quer über das Fahrzeug verringert die seitliche Bewegung des Fahrzeugs 66 weg vom Hindernis 78 während einer Kollision. In Fahrzeugen, die mit dem Energieübertragungselement ausgestattet sind, ist der konzipierte Abstand zwischen dem Antriebsstrang und dem Seitenträger wegen des Einschlusses des Energieübertragungselements verringert. Somit berührt der Seitenträger den Antriebsstrang, wenn er sich während einer Kollision des SORB-Typs verbeult. Dies erhöht die Lastübertragung quer über das Fahrzeug und drückt das Fahrzeug weg vom Hindernis (oder einem anderen Objekt), um den Aufprall zu verringern.
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Bezug nehmend auf die 6 und 7 ist eine Reihe von Ansichten der Frontpartiestruktur 22 des Fahrzeugs 20 während des Ablaufs einer Kollision mit einem SORB gezeigt. Während des SORB-Tests prallt ein Hindernis 88 außerhalb des Trägers 26 mit etwa 40 mph auf die Stoßfängeranordnung 34. Ein Teil der Aufprallenergie läuft entlang eines Belastungspfads 90 in den Rahmenträger 26, was bewirkt, dass die Aufpralldose 32 sich verbeult. Der Deflektor 38 wird in den Rahmenträger 26 hineingedrückt, was bewirkt, dass ein Teil 92 des Rahmenträgers 26 sich nach innen verbiegt. Die nach innen gerichtete Verbiegung des Rahmenträgers 26 greift in das Energieübertragungselement 54 ein und überträgt einen Teil des Aufpralls entlang eines Belastungspfads 94 auf den Antriebsstrang 40. Der Belastungspfad 94 läuft zuerst durch das Energieübertragungselement 54, in das Getriebe 46, durch die Kraftmaschine 42 und schließlich in den anderen Rahmenträger 25. Dies erzeugt eine Lastübertragung quer über das Fahrzeug, die eine seitliche Bewegung des Fahrzeugs bereitstellt, was bewirkt, dass das Fahrzeug 20 vom Hindernis abprallt und die Aufprallkräfte auf den Fahrgastraum verringert. Der Einschluss des Energieübertragungselements 54 platziert das Getriebe 46 und den Rahmenträger 26 näher aneinander. Dies bewirkt, dass das Getriebe 46 und der Träger 26 früher und mit größerer Kraft in Eingriff treten, was die Lastübertragung quer über das Fahrzeug im Vergleich mit Fahrzeugen ohne ein Energieübertragungselement erhöht.
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8 stellt ein weiteres Fahrzeug 100 dar, das einen längs montierten Antriebsstrang 102 aufweist, der eine Kraftmaschine 104 und ein Getriebe 106 umfasst. Das Fahrzeug 100 umfasst ein Paar voneinander beabstandeter Rahmenträger 108, 110. Der Antriebsstrang 102 ist zwischen den Rahmenträgern 108, 110 angeordnet. Die Kraftmaschine 104 umfasst einen Kraftmaschinenblock 112 und Zylinderköpfe 114, die an einer Oberseite mit dem Block verbunden sind. Die Kraftmaschine 104 sitzt zwischen den Rahmenträgern 108, 110, sodass die äußeren Seitenwände des Blocks 112 von einer Innenseite eines entsprechenden Rahmenträgers beabstandet sind. Der Spalt 116 ist in der Regel breit genug, dass die Rahmenträger während einer Kollision des SORB-Typs nicht in Eingriff mit der Kraftmaschine 104 treten.
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Ein Energieübertragungselement 118 kann zwischen der Kraftmaschine 104 und einem der Rahmenträger 108, 110 angeordnet sein. Das Energieübertragungselement 118 kann mit der Innenseite 120 des Rahmenträgers verbunden sein oder kann mit der Kraftmaschine 104 verbunden sein, beispielsweise am Kraftmaschinenblock 112. Das Fahrzeug 100 kann ein erstes Energieübertragungselement 118 umfassen, das zwischen dem fahrerseitigen Träger 108 und der Kraftmaschine 104 angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen ist ein zweites Energieübertragungselement (nicht gezeigt) zwischen dem beifahrerseitigen Träger 110 und der Kraftmaschine 104 angeordnet.
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9 stellt eine Momentaufnahme des Fahrzeugs 100 während eines SORB-Tests dar. Während des Tests kollidiert das Fahrzeug 100 mit dem Hindernis 128. Ein erster Belastungspfad 122 verläuft vom Hindernis 128 in den Rahmenträger 108 hinein und an diesem entlang. Dies bewirkt, dass ein Teil 126 des Rahmenträgers 108 sich in Richtung der Kraftmaschine 104 verbeult. Das Fahrzeug 100 umfasst ein Energieübertragungselement 118, das es dem Rahmenträger 108 gestattet, in Eingriff mit der Kraftmaschine 104 zu treten. Ein Teil des Aufpralls von der Kollision überträgt sich über das Energieübertragungselement 118 vom Rahmenträger 108 zur Kraftmaschine 104. Dies erzeugt eine Lastübertragung quer über das Fahrzeug, die eine seitliche Bewegung des Fahrzeugs 100 bereitstellt, was bewirkt, dass das Fahrzeug vom Hindernis 128 abprallt und die Aufprallkräfte auf den Fahrgastraum verringert.
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Obwohl oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen von den Ansprüchen umfassten Formen beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Worte dienen der Beschreibung und nicht der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne vom Gedanken und Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. Während verschiedene Ausführungsformen zwar als Vorteile bietend oder bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen des Stands der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften beschrieben worden sein könnten, versteht der Durchschnittsfachmann, dass zwischen einem oder mehreren Merkmalen oder einer oder mehreren Eigenschaften Kompromisse geschlossen werden können, um gewünschte Merkmale des Gesamtsystems zu erreichen, die von der besonderen Anwendung und Umsetzung abhängig sind. Diese Eigenschaften können, unter anderem, Kosten, Festigkeit, Langlebigkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Platznutzung, Größe, Wartungsfreundlichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. umfassen. Ausführungsformen, die bezüglich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder dem Stand der Technik entsprechenden Implementierungen beschrieben werden, liegen somit nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
