DE60016694T2

DE60016694T2 - Fahrzeugaufbaukonstruktion

Info

Publication number: DE60016694T2
Application number: DE60016694T
Authority: DE
Inventors: Manabu Yokohama-shi Sato; Tatsuya Yokosuka-shi Fukushima
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-10-19
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2020-10-20
Also published as: EP1093995A3; EP1093995A2; US6460918B1; DE60016694D1; EP1093995B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugkarosseriestruktur und insbesondere eine Fahrzeugkarosseriestruktur, die ein verringertes Gewicht und eine erhöhte Festigkeit aufweist.
In JP-A 9-99870 wird ein Fahrzeugboden offenbart, der aus einer Vielzahl von stranggepressten Teilen einer Aluminiumlegierung hergestellt ist, die in einer Richtung parallel zu einer Längsmittelachse eines Fahrzeuges stranggepresst wurden. Hohle stranggepresste Werkstoffe werden in der Längsrichtung eines Ausbaus angeordnet und zusammengeschweißt, um den Bodenabschnitt des Karosserierahmens eines Automobils zu formen. Die durch Strangpressen herzustellenden Werkstoffe werden mit zwei Arten von Formwerkzeugen geformt, so dass die stranggepressten Werkstoffe jeweils symmetrische Querschnittsformen aufweisen. Sie werden umgekehrt und symmetrisch über einen anderen stranggepressten Werkstoff hinweg angeordnet und geschweißt, um den Bodenabschnitt zu formen. Die Typen der stranggepressten Werkstoffe lassen sich verringern, das Formpressen und die Bearbeitungseinrichtungen lassen sich miniaturisieren und die Herstellungskosten lassen sich senken.
Es besteht ein Bedarf an einer Fahrzeugkarosseriestruktur, die eine verringerte Spannungsunstetigkeit an einer Stelle aufweist, wo die tragenden Karosserieteile verbunden sind.
Es besteht auch ein Bedarf an einer Fahrzeugkarosseriestruktur, bei der ein durch die Deformation verursachter Momentenarm der Prallwand verkleinert wird.
Es besteht ferner ein Bedarf an einer Fahrzeugkarosseriestruktur, die eine erhöhte Festigkeit bei einem gleichzeitig verringerten Gewicht aufweist.
In DE-A-43 35 501 wird eine Fahrzeugkarosseriestruktur gemäß des Oberbegriffes von Anspruch 1 offenbart.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 1 bereit.
Allgemein ausgedrückt stellt die Erfindung eine Fahrzeugkarosseriestruktur für ein Fahrzeug bereit, dass eine Längsmittelachse und eine Querachse, die die Längsmittelachse kreuzt, aufweist. Die Fahrzeugkarosseriestruktur umfasst einen stranggepressten Querträger, der mindestens einen Zahn und einen stranggepressten Boden aufweist. Der stranggepresste Boden besteht aus einer Vielzahl von tragenden Karosserieteilen, die Enden aufweisen, die den Querträger berühren. Der stranggepresste Boden besteht auch aus mindestens einem Bodenblechabschnitt, der zwischen angrenzenden Karosserieteilen einer Vielzahl von tragenden Karosserieteilen angeordnet ist. Jeder der Bodenblechabschnitte weist eine Kante auf, die mindestens teilweise von den Enden der angrenzenden tragenden Karosserieteile ausgespart ist, um eine Aussparung zu formen. Jede Aussparung nimmt einen korrespondierenden Zahn auf, wobei mindestens ein Zahn vorhanden ist.
Weitere Merkmale und Vorteile werden zum einen teilweise in der folgenden Beschreibung dargelegt und zum anderen teilweise für den Fachmann nach dem Durchlesen der folgenden Ausführungen oder durch die praktische Umsetzung der Erfindung offensichtlich sein. Die Vorteile der Erfindung können mit Hilfe der Hilfsmittel und Kombinationen realisiert und erzielt werden, auf die speziell in den beigefügten Patentansprüchen hingewiesen wird.
Es werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben, die in die Beschreibung aufgenommen werden und Bestandteil der Beschreibung sind, wobei:
1 eine perspektivische Teildarstellung einer Fahrzeugkarosserie ist, bei der die vorliegende Erfindung ausgeführt ist;
2 eine perspektivische Teildarstellung einer Fahrzeugkazosseriestruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
3 eine Teil-Seitenansicht der Fahrzeugkazosseriestruktur längs der Schnittlinie III-III in 2 ist;
4 eine Explosionsdarstellung der Fahrzeugkarosseriestruktur von 2 ist;
5 die Fahrzeugkarosseriestruktur nach einem Fahrzeug-Frontalaufprall mit vollständiger Überdeckung zeigt;
6 die Energieaufnahme während eines Frontalaufpralls mit vollständiger Überdeckung zeigt;
7(A) eine schematische Darstellung der ersten Ausführungsform ist; 7(B) ein Biegemomentdiagramm ist, das das Biegemoment längs der ersten Ausführungsform von 7(A) zeigt; 7(C) ein Diagramm ist, das die Variation des Betrages des Momentes um eine Achse unterhalb eines Fußblechabschnitts eines Querträgers in Abhängigkeit eines variierenden Abstandes zeigt; und 7(D) ein Spannungsdiagramm ist, das die Variation der Spannung zeigt, mit der die Struktur von 7(A) in Abhängigkeit des variierenden Abstandes belastet wird;
8(A) eine schematische Darstellung eines Vergleichsbeispiels ist, bei dem eine gemeinsame Grenze zwischen einem Querträger und einem Boden die Achse des Momentes umfasst; 8(B) das gleiche Diagramm wie in 7(B) für das Beispiel von 8(A) ist; 8(C) das gleiche Diagramm wie in 7(C) für das Beispiel von 8(A) ist; und 8(D) ein Spannungsdiagramm ist, dass die Variation der Spannung zeigt, mit der die Struktur von 8(A) in Abhängigkeit des variierenden Abstandes belastet wird;
9 eine ähnliche Darstellung wie 2 ist, die eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 eine Explosionsdarstellung der Fahrzeugkarosseriestruktur von 9 ist;
11 eine perspektivische Teildarstellung von unten der Fahrzeugkarosseriestruktur von 9 ist;
12 eine ähnliche Darstellung wie 11 ist, die eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
13 eine grafische Darstellung der Variation der Querschnittsfläche von jedem der Verstrebungsstäbe im Vergleich zu dem Abstand von einem Querträger ist;
14 eine ähnliche Darstellung wie 11 ist, die eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
die 15(A) und 15(B) die Querschnittsprofile von jedem der Verstrebungsstäbe ihrem zur Front zeigenden Ende und an ihrem zum Heck zeigenden Ende zeigen, die eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
16 eine schematische Darstellung einer Unteransicht einer Fahrzeugkarosseriestruktur ist, die eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
17 eine Explosionsdarstellung einer Fahrzeugkarosseriestruktur ist, die eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
18 eine Explosionsdarstellung ist, die einen Abschnitt eines Verbindungsstückes und einen Abschnitt eines Bodenblechabschnitts eines Bodens darstellt;
19 ein Schnitt längs der Schnittlinie XIX-XIX in 18 ist;
20 eine perspektivische Teildarstellung ist, die das in den Bodenblechabschnitt des Bodens eingesteckte Verbindungsstück zeigt;
21 ein Schnitt ähnlich dem von 16 ist, der einen Querträger zeigt, der in Bezug auf das Verbindungsstück in einer vorgegebenen Position gehalten wird;
22 eine Explosionsdarstellung eines Bodens mit einem Verbindungsstück zeigt, die eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
23 eine perspektivische Teildarstellung des Bodens mit Verbindungsstücken ist, die in die Bodenblechabschnitte eingesteckt sind;
24 eine perspektivische Teildarstellung einer Abwandlung eines Verbindungsstückes ist; und
25(A) eine schematische Veranschaulichung der zweiten Ausführungsform ist; 25(B) ein Biegemomentdiagramm ist, das das Biegemoment längs der zweiten Ausführungsform von 25(A) zeigt; 25(C) ein Diagramm ist, das die Variation des Betrages des Momentes um eine Achse unterhalb eines Fußblechabschnitts des Querträgers in Abhängigkeit eines variierenden Abstandes zeigt; und 25(D) ein Spannungsdiagramm ist, das die Variation der Spannung zeigt, mit der die Struktur von 25(A) in Abhängigkeit des variierenden Abstandes belastet wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Jetzt wird auf die Zeichnungen und zu Beginn auf 1 Bezug genommen, in der ein Fahrzeugaufbau oder eine Fahrzeugkarosseriestruktur ersichtlich ist, die eine Kabine oder einen Fahrzeuginnenraum P•C, einen vorderen Innenraum F•C und einen hinteren Innenraum R•C aufweist. Bei jeder der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Erfindung in einem vorderen Abschnitt des Fahrzeuges ausgeführt, der einen Querträger oder Prallwand-Quernäger und einen Boden umfasst. Die vorliegende Erfindung ist gleichermaßen auf einen hinteren Abschnitt des Fahrzeuges anwendbar, der einen Querträger oder hinteren Querträger und einen Boden umfasst.
Es wird eine erste Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschrieben. In den 1 und 2 weist das Fahrzeug eine Längsmittelachse 50 und eine Querachse 52 auf, die die Längsmittelachse 50 unter einem im Wesentlichen rechten Winkel schneidet. Die Fahrzeugkarosseriestruktur umfasst einen Boden 1 und einen Prallwand-Querträger 5. Der Boden 1 erstreckt sich vom Prallwand-Querträger 5 aus nach hinten und im Wesentlichen parallel zur Längsmittelachse 50. An seinem hinteren Ende ist der Boden 1 mit einem Rücksitz-Querträger 13 verbunden. Mit einem Rücksitz-Querträger 5 ist ein hinteres Bodenblech 14 verbunden, das sich von ihm aus nach hinten erstreckt.
Das Fahrzeug umfasst eine linke A-Säule 15L, eine linke B-Säule 16L, eine linke C-Säule 17L, einen linken Heckkotflügel 19L, eine rechte A-Säule 15R, ein rechte B-Säule 16R, eine rechte C-Säule (nicht dargestellt), einen rechten Heckkotflügel 19R und ein Dachblech 18. Wie dies üblich ist, definieren der Prallwand-Querträger 5, der Boden 1, die A-Säulen 15L und 15R, die B-Säulen 16L und 16R, die C-Säulen 17L, der Rücksitz-Querträger 13, das hintere Bodenblech 14 und das Dachblech 18 zumindest teilweise den Fahrzeuginnenraum P•C.
Der Boden 1 wird durch Strangpressen eines Leichtmetallwerkstoffes, wie z.B. einer Aluminiumlegierung, in einer ersten Richtung geformt, die im Wesentlichen zur Längsmittelachse 50 parallel ist. Wie am besten in 2 ersichtlich, weist der Boden 1 zwei mit einem Zwischenraum angeordnete Wände auf, nämlich eine obere Wand 2 und eine untere Wand 3, sowie Trennwände oder Verstrebungswände 4 zwischen der oberen und der unteren Wand 2 und 3. Die Trennwände 4 und die obere und die untere Wand 2 und 3 wirken zusammen, um zwischen den zwei Wänden 2 und 3 eine Vielzahl von parallelen Kanälen zu definieren, die sich im Wesentlichen parallel zur Längsmittelachse 50 erstrecken. Die Trennwände 4 erhöhen die Struktursteifigkeit des Bodens 1.
Der Boden 1 umfasst mindestens Abschnitte einer Vielzahl von tragenden Boden-Kazosserieteilen, die sich vom Prallwand-Querträger 5 aus nach hinten und im Wesentlichen parallel zur Längsmittelachse 50 erstrecken. Die Vielzahl der tragenden Karosserieteile umfasst einen mittigen Tunnel 1B und einen ersten oder linken seitlichen Schweller 1CL, der mit einem Zwischenraum zum Tunnel 1B in einer ersten oder nach links gerichteten Richtung angeordnet ist, die zur Querachse 52 im Wesentlichen parallel ist. Die Vielzahl der tragenden Karosserieteile umfasst außerdem einen zweiten oder rechten seitlichen Schweller 1CR, der mit einem Zwischenraum zum Tunnel 1B in einer zweiten oder nach rechts gerichteten Richtung angeordnet ist, die zur Querachse 52 im Wesentlichen parallel ist. Der Boden 1 umfasst einen ersten oder linken Bodenblechabschnitt 1AL, der sich zwischen dem Tunnel 1B und dem ersten seitlichen Schweller 1CL erstreckt, und einen zweiten oder rechten Bodenblechabschnitt 1AR, der sich zwischen dem Tunnel 1B und dem zweiten seitlichen Schweller 1CR erstreckt.
Wie in den 2 und 3 dargestellt, weist der Prallwand-Querträger 5 einen Fußblechabschnitt 5A und einen sich vertikal erstreckenden Wandabschnitt 5B auf, der sich vom Fußblechabschnitt 5A aus erstreckt. Ähnlich wie der Boden 1 wird der Prallwand-Querträger 5 durch Strangpressen einer Aluminiumlegierung in einer Richtung geformt, die zur Querachse 52 im Wesentlichen parallel ist. Der Prallwand-Querträger 5 weist zwei mit einem Zwischenraum angeordnete Wände auf, nämlich eine Innenwand 6 und eine Außenwand 7, sowie Trennwände 8 zwischen den zwei mit einem Zwischenraum angeordneten Wänden 6 und 7. Die Trennwände 8 und die zwei mit einem Zwischenraum angeordneten Wände 6 und 7 wirken zusammen, um zwischen den zwei mit einem Zwischenraum angeordneten Wänden 6 und 7 eine Vielzahl von parallelen Kanälen zu definieren, die sich im Wesentlichen parallel zur Querachse 52 erstrecken. Der Prallwand-Querträger 5 weist über seine Gesamtlänge das gleiche Querschnittsprofil längs der Querachse 52 auf. Die Trennwände 8 erhöhen die Steifigkeit des Prallwand-Querträgers 5.
Der Prallwand-Querträger 5 weist eine Aussparung 5C auf, die den Tunnel 1B des Bodens 1 aufnimmt. Diese Aussparung 5C ist an einem Mittelpunkt zwischen den entgegengesetzten Enden des Fußblechabschnitts 5A nach innen in den Fußblechabschnitt 5A geschnitten. Eine Verstrebungsstruktur 9 erstreckt sich über die Außenwand 7, und zwar von dem sich vertikal erstreckenden Wandabschnitt 5B bis zum Fußblechabschnitt 5A. Die Verstrebungsstruktur 9 weist zwei Arme auf, nämlich einen linken Arm 9AL und einen rechten Arm 9AR, die sich in einer Längs-Vorwärtsrichtung des Fahrzeuges im Wesentlichen parallel zur Längsmittelachse 50 erstrecken. Die zwei Arme 9AL und 9AR sind mit einem Zwischenraum voneinander in der Querrichtung des Fahrzeuges angeordnet und tragen ortsfest jeweils den vorderen linken und rechten Seitenträger 10L und 10R.
Wie in den 1 und 2 dargestellt, ist der vordere Innenraum mindestens teilweise durch einen ersten Querträger 11 und eine Stoßfänger-Verankerungsvorrichtung 12 definiert, die die zur Front zeigenden Endabschnitte der vorderen Seitenträger 10L und 10R, die vorderen Seitenträger 10L und 10R und die Spreizecgehäuse 20L und 20R verbinden. Befestigungsbolzen 28 (3) werden eingesetzt, um einen Aufhängungsträger zu befestigen. Im vorderen Innenraum F•C ist der Motor untergebracht.
Indem die Aussparung 5C des Fußblechabschnitts 5A des Prallwand-Querträgers 5 an den Tunnel 1B gekoppelt wird, kommt es zwischen dem Fußblechabschnitt und den zur Front zeigenden Enden der seitlichen Schweller 1CL und 1CR zu einer Stoßberührung. Unter Anwendung eines geeigneten Schweißverfahrens, wie z.B. dem Laserschweißen oder Metallinertgas- (MIG) Schweißen, werden die Nähte zwischen dem Fußblechabschnitt 5A und den zur Front zeigenden Enden der seitlichen Schweller 1CL und 1CR geschweißt und die Naht wird ferner zwischen der Aussparung 5C und dem Tunnel 1B geschweißt. Natürlich kann anstelle des Schweißens jedes andere geeignete Befestigungsverfahren eingesetzt werden.
Wie in 2 dargestellt, umfasst der Boden 1 einen ersten oder linken Bodenblechabschnitt 1AL, der zwischen dem Tunnel 1B und dem ersten seitlichen Schweller 1CL angeordnet ist. Der Boden 1 umfasst auch einen zweiten oder rechten Bodenblechabschnitt 1AR, der zwischen dem Tunnel 1B und dem zweiten seitlichen Schweller 1CR angeordnet ist.
Der Tunnel 1B und der linke und der rechte seitliche Schweller 1CL und 1CR weisen jeweils ein(e) zur Front zeigende(s) Kante oder Ende 1BE, 1CLE und 1CRE auf. Die zur Front zeigenden Enden 1BE, 1CLE, und 1CRE berühren den Prallwand-Querträger 5 und sind an den Prallwand-Querträger 5 geschweißt. Der linke Bodenblechabschnitt 1AL weist eine zur Front zeigende Kante 70L auf, die von der zur Front zeigenden Tunnelkante 1BE und der linken, zur Front zeigenden Kante 1CLE des seitlichen Schwellers aus ausgespart ist, um eine erste Aussparung 1RL (4) zu definieren. Der rechte Bodenblechabschnitt 1AR weist eine zur Front zeigende Kante 70R auf, die von der zur Front zeigenden Tunnelkante 1BE und der rechten, zur Front zeigenden Kante 1CRE des seitlichen Schwellers aus ausgespart ist, um eine Aussparung 1RR zu formen (4).
Der linke seitliche Schweller 1CL weist eine Seitenkante 1CLLE auf, die sich nach hinten von seinem zur Front zeigenden Ende 1CLE aus erstreckt. Der rechte seitliche Schweller 1CR weist eine Seitenkante 1CRLE auf, die sich nach hinten von seinem zur Front zeigenden Ende 1CRE aus erstreckt.
Der Tunnel 1B hat zwei entgegengesetzte Seitenkanten 1BLE und 1BRE, die sich von seinem zur Front zeigenden Ende 1BE nach hinten erstrecken. Die linke Seitenkante 1CLLE des seitlichen Schwellers, die linke zur Front zeigende Bodenblechkante 70L und die Tunnel-Seitenkante 1BLE definieren eine erste oder linke Aussparung, die die Kante 1DL definiert. Die rechte Seitenkante 1CRLE des Schwellers, die Tunnel-Seitenkante 1BRE und die rechte zur Front zeigende Bodenblechkante 70R definieren eine zweite oder rechte Aussparung, die die Kante 1DR definiert.
Der Querträger 5 umfasst einen ersten Zahn 5DL, der sich integral vom Fußblechabschnitt 5A aus erstreckt. Der erste Zahn 5DL ist an die erste oder linke Aussparung 1RL gekoppelt und mit dem Boden 1 längs der ersten Aussparung verbunden, die die Kante 1DL definiert. Der Querträger 5 umfasst auch einen zweiten Zahn 5DR, der sich integral vom Fußblechabschnitt 5A aus erstreckt. Der zweite Zahn 5DR ist an die zweite oder rechte Aussparung 1RR gekoppelt und mit dem Boden 1 längs der zweiten Aussparung verbunden, die die Kante 1DR definiert. Bei der ersten Ausführungsform sind die erste und die zweite Aussparung viereckig.
Der erste und der zweite Zahn 5DL und 5DR werden jeweils gleichzeitig mit den anderen Abschnitten des Querträgers 5 stranggepresst. Der erste und der zweite Zahn 5DL und 5DR haben über ihre Gesamtlänge in der Querrichtung das gleiche Querschnittsprofil und umfassen ferner eine Vielzahl von Kanälen zwischen den Innen- und Außenwänden 6 und 7. Die Kanäle sind durch Trennwände 8 getrennt. Die Trennwände 8 verbinden die Innen- und die Außenwände 6 und 7 miteinander, um die Steifigkeit des ersten und des zweiten Zahnes 5DL und 5DR zu erhöhen. Der erste und der zweite Zahn 5DL und 5DR sind jeweils in die erste und die zweite Aussparung, die von den durch die erste und die zweite Aussparung definierten Kanten 1DL und 1DR umgeben sind, eingepasst und an den Tunnel 1B, die Bodenblechabschnitte 1AL und 1AR und die seitlichen Schweller 1CL und 1CR geschweißt.
Bei dieser ersten Ausführungsform weist jeder Zahn des ersten und des zweiten Zahnes 5DL und 5DR eine Aufnahme 5E auf, in die die zur Front zeigende Kante 70L und 70R von einem der ersten und des zweiten Bodenblechabschnitte 1AL und 1AR vor dem Schweißen eingepasst wird. Falls gewünscht, kann ein physisch getrenntes Verbindungsstück verwendet werden, um jeden Zahn des ersten und des zweiten Zahnes 5DL und 5DR mit einem der ersten und des zweiten Bodenblechabschnitte 1AL und 1AR zu verbinden.
Bei einer Stoßberührung der zur Front zeigenden Enden 1CLE und 1CRE mit dem Fußblechabschnitt 5A überdeckt jeder innere untere Abschnitt der seitlichen Schweller 1CL und 1CR seitlich einen der ersten und der zweiten Zähne 5DL und 5DR vor dem Schweißen. Folglich weist jeder der seitlichen Schweller 1CL, 1CR eine längliche flache Fläche auf, die eine Breite hat, die mit der Dicke des jeweiligen Zahnes des ersten und zweiten Zahnes 5DL und 5DR übereinstimmt.
Aus der vorhergehenden Beschreibung geht klar hervor, dass der Prallwand-Querträger 5 und der Boden 1 sich eine gemeinsame Grenze teilen und miteinander verbunden sind. Während eines Frontalaufpralls eines Fahrzeuges mit vollständiger Überdeckung wirkt auf den Prallwand-Querträger 5 ein Moment um eine Achse 30, die zur Querachse 52 im Wesentlichen parallel liegt. In einem Bereich neben dieses Achse 30 des Momentes werden die zur Front zeigenden Enden 1CLE und 1CRE der seitlichen Schweller am Fußblechabschnitt 5A des Prallwand-Querträgers 5 durch Aneinanderstoßen zum Anliegen gebracht. Der Tunnel 1B erstreckt sich durch die Aussparung 5C. Gemäß der vorhergehenden Beschreibung haben der Querträger 5 und jeder der Bodenblechabschnitte 1AL und 1AR eine gemeinsame Grenze an der Kante 70L oder 70R und sind miteinander so verbunden, dass die gemeinsame Grenze nicht innerhalb eines Bereiches neben der Achse 30 des Moments angeordnet ist. Um die Variation der Spannung über die gemeinsame Grenze hinweg bei Belastung des Querträgers 5 mit einem Moment um die Achse 30 zu beseitigen, umfasst der Querträger 5 einen integralen Abschnitt in Form der Zähne 5DL und 5DR. Die Zähne 5DL und 5DR erstrecken sich im Wesentlichen nach hinten und parallel zur Längsmittelachse 50 und weisen eine Begrenzungsfläche auf. Jeder der Bodenblechabschnitte 1AL und 1AR weist jeweils eine zur Front zeigende Kante 70L und 70R auf. Wie bereits beschrieben, weist der Tunnel 1B entgegengesetzte Seitenkanten 1BLE und 1BRE auf und die seitlichen Schweller haben jeweils sich nach hinten erstreckende Seitenkanten 1CLLE und 1CRLE, die zusammen mit den zur Front zeigenden Kanten 70L und 70R der Bodenblechabschnitte 1AL und 1AR passend an den jeweiligen Zähnen 5DL und 5DR anliegen.
Ein Spannungsdiagramm eines Vergleichsbeispiels für die Belastung eines Prallwand-Querträgers 5 mit einem Moment um die Achse 30 ist in den 8(A), 8(B), 8(C) und 8(D) dargestellt. Bei dem Vergleichsbeispiel umfasst eine gemeinsame Grenze zwischen dem Prallwand-Querträger 5 und einem Boden 1 die Achse 30 des Moments. In 8(A) repräsentiert das Bezugszeichen 1 (Buchstabe I) einen Abstand längs der Längsmittelachse 50, und zwar von der Achse 30 aus bis zu einem Rücksitz-Querträger 13 (siehe 1). Das Bezugszeichen Z₁ repräsentiert ein Widerstandsmoment des Prallwand-Querträgers 5. Das Bezugszeichen Z₂ repräsentiert ein Widerstandsmoment des Bodens 1. Es ist ersichtlich, dass eine Änderung hinsichtlich der Steifigkeit über die gemeinsame Grenze hinweg auftritt, so dass das Widerstandsmoment eine Änderung über die gemeinsame Grenze hinweg erfährt. 8(B) zeigt das Biegemoment an verschiedenen Stellen längs der Mittellängsachse. Wie dargestellt, weist das Biegemoment einen negativen Maximalwert an der Achse 30 (die auch die Verbindungsstelle ist) und ein maximales positives Biegemoment an der Achse 30 auf, wodurch eine große Spannungsunstetigkeit an der Achse 30 – der Verbindungsstelle – erzeugt wird, die unerwünscht ist. 8(C) zeigt den Betrag des Momentes an verschiedenen Orten längs der Längsmittelachse. Der Betrag des Momentes hat seinen Maximalwert an der Achse 30 und nimmt in dem Maße ab, wie sich der Abstand von der Achse 30 erhöht. 8(D) zeigt die Spannungsvariation in einer weniger bevorzugten Ausführung. Gemäß dieser weniger bevorzugten Ausführung der Spannungsvariation weist die Unstetigkeit D der Spannung über die gemeinsame Grenze hinweg einen beachtlich großen Betrag auf, der eine starke Spannungskonzentration an der gemeinsamen Grenze ergibt.
Ein Spannungsdiagramm für die erste Ausführungsform ist in den 7(A), 7(B), 7(C) und 7(D) dargestellt. Die erste Ausführungsform nutzt die aus dem Zahn 5DL, 5DR und der Aussparung 1RL, 1RR bestehende Struktur der 2–5, um die Spannungsvariation in einer bevorzugten Ausführung zu steuern, wie dies in den 7(B) und 7(C) dargestellt ist. Die n 7(B)–7(D) zeigen, dass die Unstetigkeit D der Spannung über die gemeinsame Grenze hinweg einen zufriedenstellenden kleinen Betrag hat. Diese Verringerung hinsichtlich des Betrages der Unstetigkeit D ist die Folge der Anordnung der gemeinsamen Grenze innerhalb eines Bereiches, wo der Betrag des Momentes sehr klein und fast Null ist. Somit ist die Spannungskonzentration an der gemeinsamen Grenze zufriedenstellend niedrig.
Bei einem Frontalaufprall mit vollständiger Überdeckung leiten die vorderen Seitenträger 10L und 10R den Aufprall weiter, wodurch ein Moment um die Achse 30 eingeleitet wird. Die Achse 30 erstreckt sich durch den gebogenen Abschnitt der abgeschrägten unteren Kante des Fußblechabschnitts 5A. Die Verbindungsstücke zwischen den Zähnen 5DL und 5DR und den Bodenblechabschnitten 1A befinden sich in einem Abstand von der Achse 30. Folglich tritt keine übermäßig große Spannungskonzentration an den Verbindungsstücken auf.
Der Prallwand-Querträger 5 weist eine Steifigkeit auf, die ausreichend groß ist, um die vorderen Seitenträger 10L, 10R so zu stützen, dass, wie in 5 dargestellt, die vorderen Seitenträger 10L und 10R von ihren zur Front zeigenden Enden aus in einer vorgegebenen Weise teleskopisch nach hinten eingeschoben werden, was einen erhöhten Einschiebhub des vorderen Innenraumes F•C ergibt. Dies bewirkt eine Erhöhung hinsichtlich der Aufprallenergieaufnahme.
In 6 ist die Kurve „a" (Volllinie) die Kurve, die für die Aufprallenergieaufnahme der ersten bevorzugten Ausführungsform während eines Frontalaufpralls mit vollständiger Überdeckung charakteristisch ist. Die Kurve „b" (Strichlinie) ist die Kurve, die für die Aufprallenergieaufnahme des Vergleichsbeispiels während des Frontalaufpralls mit vollständiger Überdeckung charakteristisch ist. Gemäß des Vergleichsbeispiels ist die Länge von jedem der Zähne 5DL und 5DR Null und die Tiefe von jeder der Aussparungen Null, so dass der Fußblechabschnitt 5A eine untere Kante aufweist, die direkt mit dem ersten und dem zweiten Blechabschnitt 1AL und 1AR gekoppelt ist. In 6 ist der Prallwand-Querträger 5 gemäß der Aufprallenergieaufnahme-Kurve „a" zum Zeitpunkt Pa eingeschoben. Gemäß der Aufprallenergieaufnahme-Kurve „b" ist der Prallwand-Querträger 5 zum Zeitpunkt Pb eingeschoben. Der Zeitpunkt Pa ist in Bezug auf den Zeitpunkt Pb beträchtlich verzögert, wodurch eine Erhöhung, wie sie durch einen schraffierten Bereich angegeben ist, hinsichtlich des Betrages der Aufprallenergie bewirkt wird, die durch die Einschiebdeformation des vorderen Innenraumes F•C aufgenommen wird. Diese Erhöhung hinsichtlich des Betrages der Aufprallenergie infolge der Einschiebdeformation des vorderen Innenraumes F•C führt dazu, dass es keine Deformation des Fahrzeuginnenraumes P•C mehr gibt.
Gemäß der ersten Ausführungsform stehen der Tunnel 1B und die seitlichen Schweller 1CL und 1CR nach vorne weiter als die zur Font zeigenden Kanten 70L und 70R der Bodenblechabschnitte 1AL und 1AR hervor. Der vordere Abschnitt des Bodens weist eine Verringerung der Biegesteifigkeit auf, die eine beträchtliche Verringerung des Wertes für den Aufprall von Gb auf Ga zur Folge hat. In 6 geben die Bezugszeichen Gb und Ga Werte für den Aufprall infolge der Einschiebdeformation des Fahrzeuginnenraumes gemäß dem Vergleichsbeispiel bzw. der ersten Ausführungsform an.
Gemäß dieser Ausführungsform ist es einfach, den Betrag des Versatzes der gemeinsamen Grenze 70L und 70R von der Momentenachse 30 zu bemessen. Diese ergibt sich aus der Anordnung des in die Aussparungen 1RL und 1RR eingepassten Zähne 5DL und 5DR.
Jeder Zahn 5DL oder 5DR und die korrespondierende Aussparung 1RL oder 1RR sind in der Draufsicht viereckig, was ihre Herstellung einfach macht. Somit ist es einfach, einen ausreichend hohen Wert für die Verbindungsfestigkeit zwischen jedem Zahn 5DL oder 5DR und der Aussparung, die die Kante 1DL oder 1DR definiert, bereitzustellen.
Anhand der vorhergehenden Beschreibung der ersten Ausführungsform ist es auch sehr offensichtlich, dass jeder der Bodenblechabschnitte 1AL und 1AR eine zur Front zeigende Kante 70L oder 70R aufweist, die sich im Wesentlichen parallel zur Querachse 52 erstreckt. Es ist auch zum Verständnis deutlich zu machen, dass sich an jeder Stelle auf der Gesamtlänge längs der Querachse 52 der erste und der zweite Zahn 5DL und 5DR jeweils zum ersten und zum zweiten Bodenblechabschnitt 1AL und 1AR über eine gemeinsame Länge hin erstreckt und somit ein viereckiges ebenes Profil aufweist.
Es wird jetzt eine zweite Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die 9 bis 11 beschrieben. Die zweite Ausführungsform stimmt im Wesentlichen mit der ersten Ausführungsform überein, außer dass bei der zweiten Ausführungsform der erste und der zweite Zahn 5DL und 5DR und die zugehörigen Aussparungen 1RL und 1RR im Wesentlichen dreieckige Profile aufweisen. Jede der zur Front zeigenden Kanten 70L, 70R des ersten und des zweiten Bodenblechabschnitts 1AL und 1AR weist in Bezug auf eine Querachse 52 eine schräge Lage auf. Wie in 9 dargestellt, liegt die gesamte zur Front zeigende Kante 70L, 70R hinter den Enden 1CLE, CRE, 1BE des jeweiligen seitlichen Schwellers 1CL, 1CR und des Tunnels 1B bzw. von diesen Enden aus in der Rückwärtsrichtung.
Der erste Zahn 5DL erstreckt sich zum ersten Bodenblechabschnitt 1AL hin, und zwar über eine Länge, die zu einem Abstand vom linken seitlichen Schweller 1CL bis zum Tunnel 1B längs der Querachse 52 proportional ist. Der zweite Zahn 5DR erstreckt sich zum zweiten Bodenblechabschnitt 1AR hin, und zwar über eine Länge, die zu einem Abstand vom rechten seitlichen Schweller 1CR bis zum Tunnel 1B längs der Querachse 52 proportional ist. Jede Aussparung der ersten und der zweiten Aussparung, die die Kante 1DL bzw. 1DR definiert, umfasst auch eine sich seitlich erstreckende Kante 1BLE bzw. 1BRE, die sich im Wesentlichen parallel zur Längsmittelachse erstreckt. Jede sich seitlich erstreckende Tunnelkante 1BLE, 1BRE stößt an die jeweilige zur Front zeigende Kante des Bodenbleches 70L, 70R, um ein „V" zu formen.
Gemäß der zweiten Ausführungsform hat jeder Bodenabschnitt des längs stranggepressten ersten und zweiten Bodenblechabschnitts 1AL, 1AR eine Länge, die vom Tunnel 1B aus zunimmt oder die von diesem aus bis zu den zur Font zeigenden Enden 1CLE, 1CRE der seitlichen Schweller 1CL und 1CR hervorsteht. Diese Anordnung gestattet während eines Seitenaufpralls eine erhöhte Aufnahme der Aufprallenergie innerhalb eines beschränkten Betrages der Deformation am vorderen Abschnitt des Bodens 1.
Bei einem Seitenaufprall wird eine Einschiebdeformation des Bodens 1 an dessen Verbindungsstelle mit der angrenzenden B-Säule 16L oder 16R eingeleitet (siehe 1). Die Einschiebdeformation breitet sich in alle Richtungen aus. Weil jedes stranggepresste Bodenblech 1AL, 1AR zu den zur Front zeigenden Enden 1CLE, 1CRE der seitlichen Schweller 1CL, 1CR hin hervorsteht (d.h. der Abschnitt, der den vorderen Abschnitt des Bodens 1 bildet) erhöht sich der Betrag der Aufprallenergie am vorderen Abschnitt des Bodens 1. Der quer stranggepresste Zahn 5DL oder 5DR verhindert, dass sich der vordere Abschnitt eines Bodens 1 nach innen und über den begrenzten Betrag hinaus deformiert. Folglich wird eine gewünschte Deformationsart bei einem Seitenaufprall bereitgestellt.
Bei der zweiten Ausführungsform werden die Zähne 5DL und 5DR an die jeweiligen Bodenblechabschnitte 1AL, 1AR längs der zur Front zeigenden Kanten 70L, 70R geschweißt. Die Zähne 5DL, 5DR werden auch an die Struktur geschweißt, und zwar an den Seitenkanten 1BLE, 1BRE des Tunnels 1B und an die Seitenkanten 1CLLE, 1CRLE der seitlichen Schweller 1CL, 1CR. Falls gewünscht, können die Zähne 5DL und 5DR jeweils an die Bodenblechabschnitte 1AL und 1AR mit Hilfe konvex gekrümmter Linien geschweißt werden, die zu den Bodenblechabschnitten 1AL und 1AR hin hervorstehen, um verschiedene Anforderungen hinsichtlich der Deformationsart zu erfüllen.
Für die zweite Ausführungsform ist ein Spannungsdiagramm in den 25(A), 25(B), 25(C) und 25(D) dargestellt. Die zweite Ausführungsform nutzt die aus dem Zahn (5DL, 5DR) und der Aussparung (1RL, 1RR) bestehende Struktur von 9, um die Spannungsvariation in einer sogar bevorzugteren Ausführung, gemäß der Abbildung in den 25(B) und 25(C), zu steuern. Die 25(B)–25(D) zeigen, dass die Unstetigkeit D der Spannung über die gemeinsame Grenze hinweg infolge der dreieckigen Form der Aussparung und des Zahnes im Wesentlichen Null ist. Diese Verringerung hinsichtlich des Betrages der Unstetigkeit D hat sich dadurch ergeben, dass die gemeinsame Grenze proportional von des Momentenachse nach hinten zu einem Punkt verlegt wurde, der von der Momentenachse entsprechend weit entfernt ist. Somit ist die Spannungskonzentration an der gemeinsamen Grenze im Wesentlichen Null.
Es wird jetzt eine dritte Ausführungsform unter Bezugnahme auf 12 beschrieben. Diese dritte Ausführungsform stimmt im Wesentlichen mit der zweiten bevorzugten Ausführungsform überein, außer dass ein erster Satz paralleler Verstrebungsstäbe 20L und ein zweiter Satz paralleler Verstrebungsstäbe 20R bereitgestellt werden. Der erste und der zweite Satz Verstrebungsstäbe 20L, 20R sind an der Unterseite des Bodens 1 befestigt.
Jeder Verstrebungsstab 20L des ersten Satzes erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur Längsmittelachse 50 und über die zur Front zeigende Kante 70L des linken Bodenbleches 1AL hinweg. Jeder Verstrebungsstab 20R des zweiten Satzes erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur Längsmittelachse 50 und über die zur Front zeigende Kante 70R des rechten Bodenbleches 1AR hinweg. Bei der dritten Ausführungsform erstreckt sich, wie dies bei der zweiten Ausführungsform der Fall ist, die zur Front zeigende Kante 70L, 70R des linken und des rechten Bodenbleches 1AL, 1AR zur Querachse 52 in einem schrägen Winkel.
Jeder der Verstrebungsstäbe 20L des ersten Satzes weist ein zur Front zeigendes Ende, das mit einer gemeinsamen Befestigungsfläche 21FL integriert ist, die fest an einer Basis des ersten Zahnes 5DL angebracht ist, und ein zum Heck zeigendes Ende auf, das mit einer einzelnen Befestigungsfläche 21RL geformt ist, die fest am linken Bodenblechabschnitt 1AL angebracht ist.
Jeder der Verstrebungsstäbe 20R des zweiten Satzes weist ein zur Front zeigendes Ende, das mit einer gemeinsamen Befestigungsfläche 21FR integriert ist, die fest an einer Basis des zweiten Zahnes 5DR angebracht ist, und ein zum Heck zeigendes Ende auf, das mit einer einzelnen Befestigungsfläche 21RR geformt ist, die fest am rechten Bodenblechabschnitt 1AR angebracht ist.
Jeder Satz des ersten und des zweiten Satzes von Verstrebungsstäben 20L, 20R ist aus Leichtmetall und durch Druckgießen, Pressen oder Strangpressen hergestellt. Jeder Verstrebungsstab 20L, 20R weist eine Querschnittsfläche auf, die in dem Maße abnimmt, wie sich der Abstand von einem Prallwand-Querträger 5 erhöht.
Gemäß der dritten Ausführungsform verstärken die Verstrebungsstäbe 20L, 20R die Verbindung zwischen den Zähnen 5DL und 5DR und den zugehörigen Bodenblechabschnitten 1AL und 1AR
Betrachten wir jetzt zwei hypothetische parallele vertikale (HPV-) Ebenen, zwischen die ein ausgewählter Verstrebungsstab des Verstrebungsstäbe 20L, 20R eingelegt wurde. An jedem Punkt längs des ausgewählten Stabes wird eine Summe der Querschnittsfläche des Verstrebungsstabes und einer Querschnittsfläche jenes Abschnitts eines Zahnes, der zwischen den HPV-Ebenen angeordnet ist, oder einer Querschnittsfläche jenes Abschnitts eines Bodenblechabschnitts, der zwischen den HPV-Ebenen angeordnet ist, berechnet. In 13 sind die berechneten Ergebnisse für die Summe der Querschnittsflächen aufgetragen. Die in 13 dargestellte Kurve hat einen Wendepunkt Sp. Wie durch die Kurve in 13 dargestellt, verringert sich die Summe der Querschnittsflächen in dem Maße, wie sich der Abstand vom Prallwand-Querträger 5 erhöht, weil jeder Verstrebungsstab 20L, 20R eine Querschnittsfläche aufweist, die in dem Maße abnimmt, wie sich der Abstand vom Prallwand-Querträger 5 erhöht. Dadurch ist es möglich, einen Wendepunkt Sp irgendwo innerhalb eines Bereiches vorzugeben; der von 20 % bis 50 % der Länge des zur Front zeigenden Endes reicht. Folglich lässt sich die Anpassung so vornehmen, dass die Wendepunkte von allen Verstrebungsstäben 20L, 20R im Allgemeinen längs der zur Front zeigenden Kanten 70L, 70R des linken und des rechten Bodenbleches 1AL, 1AR angeordnet sind, was die Anordnung bei der dritten Ausführungsform ergibt. Unter Verwendung dieser Anordnung lässt sich der entsprechende, durch den Aufprall hervorgerufene Betrag auf Null reduzieren, wenn der Fahrzeuginnenraum bei einem Frontalaufprall mit vollständiger Überdeckung durch Einschieben deformiert wird.
Es wird jetzt eine vierte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 14 beschrieben. Diese vierte Ausführungsform ist eine Abwandlung der dritten Ausführungsform. Im Gegensatz zu den Verstrebungsstäben 20L, 20R der dritten Ausführungsform kreuzt und schneidet ein erster Träger 22FL die Verstrebungsstäbe 20L des ersten oder linken Satzes. Ferner kreuzt und schneidet ein zweiter Träger 22FR die Verstrebungsstäbe 20L, 20R des zweiten oder rechten Satzes. Der erste und der zweite Träger 22FL, 22FR liegen im Wesentlichen parallel zur Querachse 52. Jedes Ende des ersten Trägers 22FL weist eine Befestigungsfläche 23L auf, die fest am linken Bodenblech 1AL angebracht ist, um die erste Aussparung 1RL zu überbrücken. Jedes Ende des zweiten Trägers 22FR weist eine Befestigungsfläche 23R auf, die fest am rechten Bodenblech 1AR angebracht ist, um die zweite Aussparung 1RR zu überbrücken.
Der erste und der zweite Träger 22FR, 22FL sind jeweils starr an eine gemeinsame Befestigungsfläche 21FL, 21R gekoppelt. Zur Erhöhung der Struktursteifigkeit verbinden eine Vielzahl von kleinen Stäben 20SL, 20SR jeden Träger des ersten und des zweiten Trägers 22FR, 22FL mit dessen jeweiliger gemeinsamer Befestigungsfläche 21FL, 21FR.
Die Träger 22FR, 22FL wirken bei einem Seitenaufprall als Verstärkung des Bodens 1. Durch die Anpassung der Zahl der kleinen Stäbe 20SL, 20SR lässt sich der Ort der Wendepunkte Sp einfach anpassen.
Es wird jetzt eine fünfte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die 15(A) bis 15(B) beschrieben. Bei der dritten und vierten Ausführungsform wird die Verstrebungseigenschaft eines jeden Verstrebungsstabes 20L, 20R durch die Variation der Querschnittsfläche angepasst. Gemäß der fünften Ausführungsform weist jeder Verstrebungsstab 20 eine Biegesteifigkeit auf, die in dem Maße abnimmt, wie sich der Abstand vom Prallwand-Querträger 5 erhöht. Jeder Verstrebungsstab 20 weist einen Querschnitt auf, der von einem vorgegebenen elliptischen, in 15(A) dargestellten Querschnittsprofil bis zu einem nach oben gekrümmten, in 15(B) dargestellten Teilring-Querschnittsprofil recht, wobei beide Profile durch vertikales Pressen geformt wurden. Die Querschnittsfläche ist über die Gesamtlänge des Verstrebungsstabes 20 konstant.
Es wird jetzt eine sechste Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 16 beschrieben. Diese sechste Ausführungsform stimmt im Wesentlichen mit der dritten, in 12 dargestellten Ausführungsform überein, außer dass eine Vielzahl von Verstrebungsstäben 20 eingesetzt wird, wie dies in den 15(A) und 15(B) dargestellt ist. Die sechste Ausführungsform unterscheidet sich auch von der vorherigen fünften Ausführungsform durch den Einsatz von Zähnen und Aussparungen, die eine gekrümmte Begrenzungsfläche aufweisen (nur eine der Zahn-Aussparungs-Kombinationen ist dargestellt). Ein weiterer Unterschied liegt hinsichtlich des Einsatzes von Zähnen und Aussparungen vor, die eine gekrümmte Begrenzungsfläche aufweisen.
Jeder Verstrebungsstab 20 weist eine Biegesteifigkeit auf, die in dem Maße abnimmt, wie sich der Abstand von der Prallwand-Querträger 5 erhöht. In diesem Beispiel weist jeder Verstrebungsstab 20 ein Querschnittsprofil auf, das von einem elliptischen, in 15(A) dargestellten Profil bis zu einem ringbruchstückähnlichen, in 15(B) dargestellten Querschnittsprofil reicht, wobei beide Profile durch vertikales Pressen geformt wurden. Die Querschnittsfläche ist über die Gesamtlänge eines jeden Verstrebungsstabes 20 konstant. An seinem zur Front zeigenden Ende weist der Verstrebungsstab 20 das in 15(A) dargestellte Querschnittsprofil auf. An seinem zum Heck zeigenden Ende weist der Verstrebungsstab 20 das in 15(B) dargestellte Querschnittsprofil auf.
Es wird jetzt eine siebte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die 17 bis 24 beschrieben. Der Vergleich von 17 mit 4 ergibt, dass die siebte Ausführungsform im Wesentlichen mit der ersten Ausführungsform übereinstimmt. Die siebte Ausführungsform unterscheidet sich jedoch von der ersten Ausführungsform in der Art und Weise, wie der erste und zweite Zahn 5DL und 5DR des Prallwand-Querträgers 5 mit den zur Front zeigenden Kanten 70L, 70R des linken und des rechten Bodenbleches 1AL, 1AR verbunden ist.
Es wird ein erstes Verbindungsstück 40L eingesetzt, um den ersten Zahn 5DL mit dem linken Bodenblech 1AL zu verbinden und es wird ein zweites Verbindungsstück 40R eingesetzt, um den zweiten Zahn 5DR mit dem rechten Bodenblech 1AR zu verbinden, und zwar vor dem Schweißen. Bei dieser Ausführungsform sind das erste und das zweite Verbindungsstück 40L, 40R identisch.
Wie am besten in 18 ersichtlich, ist jedes Verbindungsstück des ersten und des zweiten Verbindungsstückes 40L, 40R ein stranggepresstes Teil, das aus einem Leichtmetall, wie z.B. einer Aluminiumlegierung, hergestellt wurde. Das erste und das zweite Verbindungsstück 40L, 40R werden in der gleichen Richtung wie der Prallwand-Querträger 5 stranggepresst. Wie am besten in 21 ersichtlich, weist jedes Verbindungsstück 40L, 40R eine Kupplungshälfte 46 und ein Einsteckteil 42 auf. Jeder Zahn der Zähne 5DL und 5 DR des Prallwand-Querträgers 5 weist eine Kupplungshälfte 47 auf, die so ausgelegt ist, dass ein arretierter Eingriff in die Kupplungshälfte 46 des jeweiligen Passverbindungsstückes 40 hergestellt werden kann.
In den 22 und 23 ist jedes Bodenblech 1AL, 1AR mit dem Tunnel 1B und dessen jeweiligen seitlichen Schweller 1CL, 1CR mit Hilfe von Kupplungen 200 verbunden.
Wie in den 19–21 dargestellt, sind die Verbindungsstücke 40L, 40R in die Kanäle S der Bodenbleche 1AL, 1AR eingesteckt, wodurch sich die in 23 dargestellte Baugruppe ergibt.
Genauer gesagt weist, wie oben erwähnt, jedes Bodenblech der Bodenbleche 1AL, 1AR eine Vielzahl von während des Strangpressprozesses geformten Kanälen S auf, die durch Trennwände 4 getrennt sind. Diese Kanäle S sind an den zur Front zeigenden Kanten 70L, 70R der Bodenbleche 1AL, 1AR offen.
Jedes der Verbindungsstücke 40L, 40R weist ein Einsteckteil 42 auf. Jedes Einsteckteil 42 ist in die Strangpresskanäle S der Bodenbleche 1AL, 1AR eingesteckt, was verhindert, dass sich die Bodenbleche 1AL, 1AR beim Schweißen verziehen. Weil die Bodenbleche 1AL, 1AC Strangpresskanäle S aufweisen, die durch Verstrebungswände 4 getrennt sind, wird das Einsteckteil 42 durch Schlitze 42c, die jeweils mit einem Zwischenraum angeordnet sind, in Segmente unterteilt.
Jedes Einsteckteil 42 weist zwei parallele, mit einem Zwischenraum angeordnete Wände 42a auf, die durch eine spitz zulaufende Auskragung 42b miteinander verbunden sind. Der Abstand zwischen den zwei mit einem Zwischenraum angeordneten Wänden 42a stimmt im Wesentlichen mit dem Abstand zwischen den zwei mit einem Zwischenraum angeordneten Wänden 2 und 3, die den korrespondierenden Kanal S definieren, überein. Um den Betrag vorzugeben oder zu begrenzen, um den die Auskragung 42 in den Kanal S gesteckt wird, weist jedes Verbindungsstück einen Anschlag 43 auf, der sich im Wesentlichen vertikal erstreckt und der an die mit einem Zwischenraum angeordneten Wände 2 und 3 der Bodenbleche 1AL, 1AR stößt. Jede Wand der parallel mit einem Zwischenraum angeordneten Wände 42a der Auskragung 42 erstreckt sich vom Anschlag 43 aus im Wesentlichen rechtwinklig. Der Anschlag 43 weist einen Abstand zu einer weiteren vertikalen Wand 48 auf. Der Anschlag 43 und die vertikale Wand 48 sind miteinander durch zwei mit einem Zwischenraum angeordnete, horizontale und im Wesentlichen parallele Wände, nämlich die obere und untere Wand, 44 und 45 verbunden. Die obere und die untere horizontale Wand 44 und 45 erstrecken sich von der vertikalen Wand, an der Anschlag 43 ausgebildet ist, aus parallel, aber die untere Wand 45 erstreckt sich noch etwas weiter als die obere Wand 44. Die untere Wand 45 erstreckt sich bis hinter die vertikale Wand 48.
Sobald die Auskragung 42 in die jeweiligen Kanäle S des Bodenblechabschnitts 1AL oder 1AR eingesteckt wurde, wird ein geeignetes Schweißverfahren, wie z.B. Laserschweißen oder MIG-Schweißen, eingesetzt, um das Verbindungsstück 40L oder 40R an den jeweiligen Bodenblechabschnitt 1AL oder 1AR zu schweißen.
Wie am besten in den 18 und 19 ersichtlich, weist die Kupplungshälfte 46 eines jeden Verbindungsstückes 40L, 40R einen Hohlraum 46U auf. Wie am besten in 21 ersichtlich, weist die Kupplungshälfte 47 eines jeden Zahnes 5DL und 5DR eine Auskragung 47U auf, die in den Hohlraum 46U gesteckt wird. Der Hohlraum 46U und die jeweilige Auskragung 47U dienen als Zentrum, um das sich der Prallwand-Querträger 5 zu einer vorgegebenen Position relativ zu den Bodenblechabschnitten 1AL und 1AR des Bodens 1 schwenken lässt. Die Kupplungshälfte 46 eines jeden Verbindungsstückes 40 weist einen Hohlraum 46L auf, des eine Schlossfalle aufnimmt. Wie am besten in 21 ersichtlich, weist die Kupplungshälfte 47 eines jeden Zahnes 5DL oder 5DR eine Schlossfalle 47L auf, die durch die Schnappwirkung in den, die Schlossfalle aufnehmenden Hohlraum 46U passend eingreift, um den Prallwand-Querträger 5 in der vorgegebenen Position zu halten.
Ein abgewandeltes Verbindungsstück 40A ist in 24 dargestellt. Bei diesem abgewandelten Verbindungsstück 40A gibt es keinen Hohlraum 46U. Die Kupplungshälfte 460 weist aber noch den Hohlraum 46L auf, der die Schlossfalle aufnimmt.
Obwohl die Erfindung nur unter Bezugnahme auf eine beschränkte Zahl von Ausführungsformen beschrieben wurde, ist der Schutzbereich der Erfindung nicht auf diese beschränkt, sondern wird anhand der Tragweite der Patentansprüche 1–20 eingeschränkt. Das heißt, dass für den Fachmann nach dem Lesen der obigen Beschreibung verschiedene Abwandlungen und Varianten der oben beschriebenen Ausführungsformen offensichtlich sein werden.

Claims

Fahrzeugkarosseriestruktur, umfassend: einen stranggepressten Boden (1), der Folgendes umfasst: eine Vielzahl von tragenden Karosserieteilen (1B,1CR,1CL), die sich im Wesentlichen in Längsrichtung erstrecken, und mindestens einen Bodenblechabschnitt (1AR;1AL), der zwischen angrenzenden Karosserieteilen (1B,1CR;1B,1CL) der tragenden Karosserieteile (1B,1CR,1CL) angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass: die Fahrzeugkarosseriestruktur außerdem einen stranggepressten Querträger umfasst, der sich in Querrichtung erstreckt und mindestens einen Zahn (5DR;5DL) aufweist; die Enden der tragenden Karosserieteile (1B,1C,1CL) den Querträger (5) berühren; und eine Kante (70R;70L) des Bodenblechabschnitts (1AR;1AL) mindestens teilweise von den Enden der tragenden Karosserieteile (1B,1CR,1CL) aus ausgespart ist, um eine Aussparung (1RR;1RL) zu formen, die den Zahn (5DR,5DL) aufnimmt.
Fahrzeugkazosseriestruktur nach Anspruch 1, bei der die Vielzahl der tragenden Karosserieteile einen Tunnel (1B) und mindestens einen, mit einem Zwischenraum zum Tunnel angeordneten, seitlichen Schweller (1CR;LCL) umfasst.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Querträger (5) einen Fußblechabschnitt (5A) umfasst, der sich von einem Wandabschnitt (5B) aus unter einem Winkel erstreckt.
Fahrzeugkazosseriestruktur nach Anspruch 3, bei der der Zahn (5DR;5DL) und der Fußblechabschnitt (5A) ein monolithisches Teil sind.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der mindestens ein Zahn (5DR;5DL) einen gleichförmigen Querschnitt längs der Querrichtung der Fahrzeugkazosseriestruktur aufweist.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der jede Aussparung (1RR;1RL) und jeder Zahn (5DR;5DL) hinsichtlich der Form im Wesentlichen viereckig oder im Wesentlichen dreieckig ist.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der während eines Aufpralls im Wesentlichen eine Spannungsunstetigkeit von Null auftritt.
Fahrzeugkazosseriestruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die außerdem zwei Seitenträger (10R,10L) umfasst, die im Wesentlichen parallel zueinander mit dem Querträger (5) verbunden sind.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die außerdem eine Vielzahl von Verstrebungselementen (20R;20L) umfasst, die an einem ersten Ende mit dem Querträger (5), insbesondere mit dem Fußblechabschnitt (5A), verbunden sind und an einem zweiten Ende mit dem Bodenblechabschnitt (1AR;1AL) verbunden sind.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 9, bei der jedes Verstrebungselement (20R;20L) eine Biegesteifigkeit aufweist, die vom Querträger (5), insbesondere vom Fußblechabschnitt (5A), aus zum Bodenblechabschnitt (1AR;1AL) hin abnimmt.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 9 oder 10, bei der jedes Verstrebungselement (20R;20L) eine im Wesentlichen gleichförmige Querschnittsfläche und ein Querschnittsprofil aufweist, das im Wesentlichen an einem Ende elliptisch und am anderen Ende bogenförmig ist.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 3, die Folgendes umfasst: einen ersten Satz Verstrebungselemente (20L), der sich im Wesentlichen in Längsrichtung erstreckt und an einem Ende mit dem Fußblechabschnitt (5A) und am anderen Ende mit einem ersten Bodenblech (1AL) verbunden ist, das zwischen dem Tunnel (1B) und einem ersten seitlichen Schweller (1CL) angeordnet ist; und einen zweiten Satz Verstrebungselemente (20R), der sich im Wesentlichen in Längsrichtung erstreckt und an einem Ende mit dem Fußblechabschnitt (5A) und am anderen Ende mit einem zweiten Bodenblech (1AR) verbunden ist, das zwischen dem Tunnel (1B) und einem zweiten seitlichen Schweller (1CR) angeordnet ist; wobei jedes Verstrebungselement (20L;20R) vorzugsweise eine Querschnittsfläche aufweist, die vom Fußblechabschnitt (5A) aus zu dessen jeweiligen Bodenblechabschnitt (1AL;1AR) hin abnimmt.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 12, die außerdem Folgendes umfasst: einen ersten Träger (22FL), der sich im Wesentlichen in Querrichtung erstreckt und den ersten Satz Verstrebungselemente (20L) miteinander verbindet; und einen zweiten Träges (22FR), der sich im Wesentlichen in Querrichtung erstreckt und den zweiten Satz Verstrebungselemente (20R) miteinander verbindet.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach Anspruch 2, die Folgendes umfasst: ein erstes Verbindungsstück (40L), das einen ersten Zahn (5DL) mit einem ersten Bodenblech (1AL), das zwischen dem Tunnel (1B) und einem ersten seitlichen Schweller (1CL) angeordnet ist, verbindet und einen Kupplungsabschnitt (46) und hervorstehende Abschnitte (42) aufweist; und ein zweites Verbindungsstück (40R), das einen zweiten Zahn (5DR) mit einem zweiten Bodenblech (1AR), das zwischen dem Tunnel (1B) und seitlichen Schweller (1CL) angeordnet ist, verbindet und einen Kupplungsabschnitt (46) und hervorstehende Abschnitte (42) aufweist, wobei das erste Bodenblech (1AL) eine Vielzahl von Kanälen (S) aufweist, die sich im Wesentlichen in Längsrichtung erstrecken und die hervorstehenden Abschnitte (42) des ersten Verbindungsstückes (40L) aufnehmen, wobei das zweite Bodenblech (1AR) eine Vielzahl von Kanälen (S) aufweist, die sich im Wesentlichen in Längsrichtung erstrecken und die hervorstehenden Abschnitte (42) des zweiten Verbindungsstückes (40R) aufnehmen; und wobei jeder Zahn (5DL;5DR) einen Verbindungsabschnitt (47) aufweist, der sich mit dem Kupplungsabschnitt (46) des jeweiligen Verbindungsstückes (40L;40R) fest zusammenfügt.
Fahrzeugkazosseriestruktur nach Anspruch 14, bei der die hervorstehenden Abschnitte (42) jeweils eine im Wesentlichen horizontale obere Wand, eine im Wesentlichen horizontale untere Wand und eine Verbindungswand aufweisen, die die obere Wand mit der unteren Wand verbindet.
Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 14 oder 15, bei der jeder der Kanäle (S) eine vertikale Kanalhöhe aufweist, die im Wesentlichen gleich der Höhe der hervorstehenden Abschnitte ist.
Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei der jedes der Verbindungsstücke (40L;40R) einen Anschlag (43) aufweist, an den die Kante des jeweiligen Bodenbleches (1AL;1AR) durch Anstoßen zum Anliegen kommt.
Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 14 bis 17, bei der jeder Kupplungsabschnitt einen Hohlraum (46U) aufweist, in den eine Verbindungsauskragung (47U) des korrespondierenden Zahnes eingefügt wird, wobei der Hohlraum (46U) vorzugsweise ein Drehzentrum definiert, um das sich der korrespondierende Zahn in Bezug auf das Verbindungsstück drehen lässt.
Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 14 bis 18, bei der jeder Kupplungsabschnitt (46) einen Hohlraum (46L) aufweist, des eine Schlossfalle (47L) am korrespondierenden Zahn aufnimmt.
Fahrzeugkarosseriestruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Querträger (5) mindestens teilweise einen vorderen Innenraum (FC) in Zusammenwirkung mit dem ersten und zweiten Seitenträger (10L,10R) definiert, wobei jeder Seitenträger an einem Ende mit dem Querträger (5) verbunden ist; bei der der Querträger (5) mindestens teilweise einen Fahrzeuginnenraum (PC), der hinter dem vorderen Innenraum (FC) angeordnet ist, in Zusammenwirkung mit dem stranggepressten Boden (1) definiert; wobei die Vielzahl der tragenden Karosserieteile Folgendes umfasst: einen Tunnel (1B), der ein zur Front zeigendes Ende aufweist, der den Querträger (5) berührt, einen ersten seitlichen Schweller (1CL), der an einer Seite des Tunnels (1B) angeordnet ist und ein Ende aufweist, das den Querträger (5) berührt, und einen zweiten seitlichen Schweller (1CR), der an der anderen Seite des Tunnels (1B) angeordnet ist und ein zur Front zeigendes Ende aufweist, das den Querträger (5) berührt; und wobei mindestens ein Bodenblechabschnitt Folgendes umfasst: ein erstes Bodenblech (1AL), das zwischen dem Tunnel (1B) und dem ersten seitlichen Schweller (1CL) angeordnet ist und eine zur Front zeigende Kante (70L) aufweist, die mindestens teilweise von den zur Front zeigenden Enden des Tunnels (1B) und des ersten seitlichen Schwellers (1CL) aus ausgespart ist, um eine erste Aussparung (1RL) formen, die einen ersten Zahn (5DL) am Querträger (5) aufnimmt, und ein zweites Bodenblech (1AR), das zwischen dem Tunnel (1B) und dem zweiten seitlichen Schweller (1CR) angeordnet ist, um eine zweite Aussparung (1RR) zu formen, die einen zweiten Zahn (5DR) am Querträger (5) aufnimmt.