DE60101497T2

DE60101497T2 - Karosseriestruktur für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE60101497T2
Application number: DE60101497T
Authority: DE
Inventors: Manabu Yokohama-shi Satou; Hidetsugu Yokosuka-shi Saeki; Maki Fujisawa-shi Sano
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-04-25
Filing date: 2001-04-17
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2021-04-18
Also published as: US20010033094A1; DE60101497D1; US6655728B2; EP1149756B1; EP1149756A3; EP1149756A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Karosseriestruktur eines Fahrzeugs und im einzelnen eine Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs.
In den jüngsten Jahren haben die Forschung und verschiedene Entwicklungen versucht, eine Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs unter Berücksichtigung eines Fahrzeugaufpralls oder dergleichen bereitzustellen.
Die Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. H9-99858 legt eine Karosseriestruktur offen, die in Längsrichtung verlaufende Rahmenelemente einschließt, bereitgestellt in einem vorderen Raum, der sich vor einer Kabine für einen Fahrgast befindet, unter Berücksichtigung eines Frontalaufpralls eines Fahrzeugs. Bei einer solchen Karosseriestruktur werden die Rahmenelemente bei einem Frontalaufprall einer Aufprallbelastung ausgesetzt und überfragen die Aufprallbelastung auf vordere Säulen, die vertikale Rahmenelemente der Kabine für den Fahrgast sind.
Die Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. H11-208508 legt eine Karosseriestruktur offen, die Vorderseitenrahmenelemente einschließt, wobei ein hinterer Teil jedes derselben ein extrudiertes Element, ein Druckgußelement und ein zwischen das extrudierte Element und das Druckgußelement geschaltetes Preßformelement hat. Eine solche Karosseriestruktur ist insofern vorteilhaft, als das Preßformelement die niedrige Zähigkeit des Druckgußelements verbessert, um dadurch das Aufprallabsorptionsvermögen in den geschweißten Verbindungen des extrudierten Elements und des Druckgußelements zu steigern.
Jedoch ist angesichts weiterer Untersuchungen durch die Erfinder des Vorliegenden bezüglich der obigen Strukturen eine glattere, durchgehende und fortschreitende Aufprallenergie-Absorptionscharakteristik erforderlich.
Es wäre daher wünschenswert, in der Lage zu sein, eine Karosseriestruktur bereitzustellen, die tatsächlich eine glatte, durchgehende und fortschreitende Aufprallabsorptionscharakteristik hat, um bei der Absorption der Aufprallenergie wiksamer zu sein, die bei einem Fahrzeugaufprall oder dergleichen auf die Karosseriestruktur ausgeübt wird.
US-A-5 868 457 legt eine Karosseriestruktur nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 offen.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Karosseriestruktur bereit, wie sie in Anspruch 1 dargelegt wird.
Weitere Merkmale und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher aus der folgenden Beschreibung, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, die als Beispiel die Prinzipien der vorliegenden Erfindung illustrieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Karosseriestruktur nach der vorliegenden Erfindung, wobei die Karosseriestruktur angewendet auf ein Kraftfahrzeug gezeigt wird,
2 ist eine vergrößerte, perspektivische Teilansicht der in 1 gezeigten Karosseriestruktur,
3A bis 3E sind Querschnittsansichten längs der Linien 3A-3A, 3B-3B, 3C-3C, 3D-3D bzw. 3E-3E in 2,
4 ist eine Tabelle, welche die Beziehung zwischen verschiedenen Teilen eines Seitenrahmenelements und sich in einer Längsrichtung der Karosseriestruktur verändernden Steifigkeiten illustriert,
5 ist eine perspektivische Ansicht der Karosseriestruktur des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels, um ein Verformungsmuster der Karosseriestruktur zu illustrieren,
6 ist eine perspektivische Ansicht der Karosseriestruktur des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels, um ein anderes Verformungsmuster der Karosseriestruktur zu illustrieren,
7 ist eine perspektivische Ansicht der Karosseriestruktur des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels, um ein Verformungsmuster eines vorderen Teils des Seitenrahmenelements zu illustrieren,
8 ist eine vergrößerte, perspektivische Teilansicht eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Karosseriestruktur nach der vorliegenden Erfindung,
9A bis 9E sind Querschnittsansichten längs der Linien 9A-9A, 9B-9B, 9C-9C, 9D-9D bzw. 9E-9E in 8,
10 ist eine vergrößerte, perspektivische Ansicht eines dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Karosseriestruktur nach der vorliegenden Erfindung,
11A bis 11E sind Querschnittsansichten längs der Linien 11A-11A, 11B-11B, 11C-11C, 11D-11D bzw. 11E-11E in 10,
12 ist eine vergrößerte, perspektivische Ansicht eines vierten bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Karosseriestruktur nach der vorliegenden Erfindung,
13 ist eine vergrößerte, perspektivische Teilansicht eines fünften bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Karosseriestruktur nach der vorliegenden Erfindung,
14 ist eine perspektivische Teilansicht eines sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Karosseriestruktur nach der vorliegenden Erfindung, wobei die Karosseriestruktur angewendet auf ein Kraftfahrzeug gezeigt wird,
15 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der in 14 gezeigten Karosseriestruktur,
16 ist eine vergrößerte Seitenansicht der in 14 gezeigten Karosseriestruktur,
17 ist eine Ansicht, um die Beziehung zwischen der Festigkeit und den verschiedenen Teilen des Seitenrahmenelements der in 14 gezeigten Karosseriestruktur zu illustrieren,
18 ist eine vergrößerte, auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines hinteren Elements der in 14 gezeigten Karosseriestruktur,
19 ist eine Querschnittsteilansicht längs der Linie SA-SA in 16,
20 ist eine Querschnittsteilansicht längs der Linie SB-SB in 16,
21A bis 21C sind Draufsichten eines Vorderseitenrahmenelements der in 14 gezeigten Karosseriestruktur, wobei 21A eine Situation zeigt, in der sich das Vorderseitenrahmenelement in seinem ursprünglichen Zustand vor einem Frontalaufprall befindet, 21B eine Situation zeigt, in der das Vorderseitenrahmenelement dem Frontalaufprall ausgesetzt wird, und 21C eine Situation zeigt, in der sich das Vorderseitenrahmenelement im späteren Stadium des Frontalaufpralls befindet,
22 ist eine schematische Ansicht, um das Prinzip des Biegungsvorgangs des in 14 gezeigten Vorderseitenrahmenelements zu illustrieren,
23 ist eine vergrößerte, auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines siebenten bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Karosseriestruktur nach der vorliegenden Erfindung,
24 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines vorderen Endes eines unteren Halbsegments des in 23 gezeigten hinteren Elements,
25A bis 25C sind Draufsichten, die den grundlegenden Funktionsablauf des in 23 gezeigten Vorderseitewahmenelements bei einem Frontalaufprall illustrieren,
26 ist eine schematische Ansicht, um das Prinzip des Biegungsvorgangs des in 23 gezeigten Vorderseitenrahmenelements zu illustrieren.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Im folgenden wird, vorzugsweise unter Bezugnahme auf 1 bis 26, eine detaillierte Beschreibung einer Karosseriestruktur eines Fahrzeugs nach jedem der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gegeben. Die Karosseriestruktur der vorliegenden Erfindung wird, der Zweckmäßigkeit der Beschreibung wegen, repräsentativ auf ein Kraftfahrzeug angewendet.
Zuerst wird, unter Bezugnahme auf 1 bis 7, ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer auf ein Kraftfahrzeug angewendeten Karosseriestruktur nach der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Wie in 1 gezeigt, schließt eine Karosseriestruktur BS einer Fahrzeugkarosserie VB ein in Horizontalrichtung verlaufendes Bodenelement 1, ein in Horizontalrichtung verlaufendes Dachblech 2, einen Instrumententafelquerträger 3, der in Vertikalrichtung vom Bodenblech 1 nach oben verläuft, und einen hinteren Kofferraumquerträger 4 ein, um einen vorderen Raum F·C, eine Kabine C für Fahrgäste und einen hinteren Raum R·C zu bilden.
Der Fahrgastraum C wird wesentlich durch eine nach oben verlaufende Rahmenstruktur FS1, eine in Längsrichtung verlaufende Rahmenstruktur FS2 und eine quer verlaufende oder breitseitige Rahmenstruktur FS3 definiert.
Im einzelnen besteht die nach oben verlaufende Rahmenstruktur FS1 wesentlich aus einem Paar von mit seitlichem Zwischenraum angeordneten, in Vertikalrichtung verlaufenden vorderen Säulen 5, verbunden mit Haubenstegrahmenelementen 13, einem Windlaufquerkasten 11 und dem Dachblech 2, einem Paar von mit seitlichem Zwischenraum angeordneten, in Vertikalrichtung verlaufenden mittleren Säulen 6, verbunden mit seitlichen Schwellern 8 und dem Dachblech 2, und außerdem einem Paar von mit seitlichem Zwischenraum angeordneten, schräg verlaufenden hinteren Säulen 7, verbunden mit dem Dachblech 2 oder dergleichen.
Die in Längsrichtung verlaufende Rahmenstruktur FS2 besteht wesentlich aus dem Paar von mit seitlichem Zwischenraum angeordneten, in Längsrichtung verlaufenden seitlichen Schwellern 8 und einem Paar von mit seitlichem Zwischenraum angeordneten hinteren Längsträgern 9.
Die quer verlaufende oder breitseitige Rahmenstruktur FS3 besteht wesentlich aus dem Instrumententafelquerträger 3, dem in einer breitseitigen Richtung der Fahrzeugkarosserie verlaufenden und mit einem oberen Ende des Instrumententafelquerträgers 3 verbundenen Windlaufquerkasten 11 und einem in der breitseitigen Richtung zwischen den hinteren Längsträgern 9 verlaufenden Rücksitzquerträger 12, wobei distale Enden des Windlaufkastens 11 mit den vorderen Säulen 5 bzw. den Haubenstegrahmenelementen 13 verbunden werden.
Folglich gewährleisten die Rahmenstrukturen FS1, FS2 und FS3 dem Fahrgastraum C die gewünschten Steifigkeits- und Festigkeitscharakteristika.
Im vorderen Raum F·C werden das Paar von mit seitlichem Zwischenraum angeordneten Haubensteg-Seitenrahmenelementen 13 und ein Paar von mit seitlichem Zwischenraum angeordneten Vorderseitenrahmenelementen 14 jeweils so bereitgestellt, daß sie in Längsrichtung an den oberen und den unteren Seiten desselben verlaufen.
Im einzelnen schließt der vordere Raum F·C die Haubenstegrahmenelemente 13, die in einer Richtung nach vom von den jeweiligen unteren Enden der vorderen Säulen 5 leicht nach unten abfallen, und das Paar von mit seitlichem Zwischenraum angeordneten, in Längs- und in Horizontalrichtung verlaufenden Vorderseitenrahmenelementen 14 ein, an den unteren Seiten des vorderen Raums F·C angeordnet in einer Position unterhalb der Haubensteg-Seitenrahmenelemente 13 und verbunden mit den Instrumententafelquerträgern 3. Jedes der Haubensteg-Seitenrahmenelemente 13 hat eine hohle, rechteckige, geschlossene Querschnittsstruktur, die aus einem extrudierten Leichtmetall, wie beispielsweise einer Aluminiumlegierung oder einer Magnesiumlegierung, hergestellt wird und als ein Energieabsorptionselement dient. Jedes der Vorderseitenrahmenelemente 14 hat eine hohle, geschlossene Querschnittsstruktur, die ebenfalls aus einem extrudierten Leichtmetall, wie beispielsweise einer Aluminiumlegierung oder einer Magnesiumlegierung, hergestellt wird und als ein Energieabsorptionselement dient.
Die Haubensteg-Seitenrahmenelemente 13 haben hintere distale Enden, jeweils verbunden mit den unteren Enden der vorderen Säulen 5, und vordere distale Enden, verbunden mit Kühlerblockträgern (nicht gezeigt).
Die Vorderseitenrahmenelemente 14 haben hintere Enden, zu unteren Stirnwänden des Instrumententafel-Querträgers 3 hin gekrümmt und mit denselben verbunden, und vordere Abschnitte, mit den Kühlerblockträgern (nicht gezeigt) in wesentlich der gleichen Position verbunden wie die Haubensteg-Seitenrahmenelemente 13, wobei die vorderen distalen Enden der jeweiligen vorderen Abschnitte durch einen Stoßstangenträger 15 und einen ersten Querträger (nicht gezeigt) miteinander verbunden werden, an einer Position von dem mit den Haubensteg-Seitenrahmenelementen 13 verbundenen Kühlerblockträger nach vom.
Außerdem werden ein Zwischenabschnitt jedes Haubensteg-Seitenrahmenelements 13 und ein hinterer Teil jedes Vorderseitenrahmenelements 14 durch ein Verstrebungsgehäuse 16 miteinander verbunden, das als ein Verbindungselement dient, das ein Hauptverstärkungsrahmenelement im vorderen Raum F·C bildet.
Wie deutlich in 2 und 3A bis 3E zu sehen, schließt jedes der Haubenstegrahmenelemente 13 einen vorderen Teil 13F, einen Zwischenteil 13M und einen hinteren Teil 13R ein, wobei der Zwischen- oder Mittelteil 13M mit dem Verstrebungsgehäuse 16 verbunden wird.
Im einzelnen hat jedes der Haubensteg-Seitenrahmenelemente 13 eine Längssteifigkeit Sy, die sich längs einer Längsrichtung der Karosseriestruktur BS in der Steifigkeit verändert. Das heißt, das Steifigkeitslängsmuster schließt einen Bereich niedriger Steifigkeit, den Bereich höchster Steifigkeit und einen Bereich hoher Steifigkeit ein, die nacheinander in dem vorderen Teil 13F, dem Zwischenteil 13M bzw. dem hinteren Teil 13R gebildet werden, um so beim Frontalaufprall fortschreitend Energie zu absorbieren, um dadurch wirksam zu verhindern, daß der Fahrgastraum C die schwere Aufprallbelastung aufnimmt.
Im einzelnen hat der vordere Teil 13F eine Steifigkeit, niedriger als die des hinteren Teils 13R, der eine niedrigere Steifigkeit hat als der Zwischenteil 13M, so daß die niedrige Steifigkeit, die höchste Steifigkeit und die hohe Steifigkeit dem vorderen Tel 13F, dem Zwischenteil 13M bzw. dem hinteren Teil 13R verliehen werden. Zu diesem Zweck wird der Zwischenteil 13M mit dem Verstrebungsgehäuse 16 verbunden und schließt außerdem in demselben eine Vielzahl von mit Zwischenraum in Längsrichtung angeordneten Streben 22 in enger Nachbarschaft zu den distalen Enden des Verstrebungsgehäuses 16 ein, so daß der Zwischenteil 13M die höchste Steifigkeit hat.
Wie am besten in 2 und 3D und 3E gezeigt, schließt eine Innenwand des hinteren Teils 13R einen breitseitigen Steifigkeitseinstellungsbereich ein, gebildet durch einen geschwächten oder zusammendrückbaren Verformungsabschnitt 21, der mit einer nach innen gekerbten Sicke 21a geformt wird und als ein Steifigkeitsabsenkungsteil (Steifigkeitsabsenkungsmittel) dient. Die Sicke wird in einer inneren Seitenwand einer hohlen, geschlossenen Querschnittsstruktur des hinteren Teils 13R geformt und von der inneren Seitenwand nach innen gekerbt, um ein breitseitiges Steifigkeitsmuster Sx bereitzustellen, das in der breitseitigen Richtung eine niedrigere Steifigkeit in der inneren Seitenwand als jene einer äußeren Seitenwand gewährleistet.
Beim Formen der Haubensteg-Seitenrahmenelemente 13 mit dem Profil, wie es in 3A bis 3E zu sehen ist, wird nutzbringend ein extrudiertes Erzeugnis aus einem Leichtmetall, wie beispielsweise einer Aluminiumlegierung oder einer Magnesiumlegierung, verwendet, geformt in einem hohlen, geschlossenen Querschnittsprofil. Außerdem kann die hohle, kastenförmige, geschlossene Querschnittsstruktur des Haubensteg-Seitenrahmenelements 13 unterschiedliche, sich in der Längsrichtung verändernde, Querschnitte oder unterschiedliche, sich in der breitseitigen Richtung verändernde, Wanddicken haben, um leicht die zuvor erwähnten unterschiedlichen Steifigkeiten in der Längsrichtung der Karosseriestruktur BS oder dergleichen zu gewährleisten.
Bei dem in 2 gezeigten ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel hat der vordere Teil 13F ein vorderes, wesentlich halbes, Segment Fa mit einer Dicke t1 und ein hinteres, wesentlich halbes, Segment Fb mit einer Dicke t2, größer als die Dicke t1, wie in 3A und 3B zu sehen, so daß das vordere Halbsegment Fa die kleinste Steifigkeit Sy1 hat, das hintere Halbsegment Fb hat wesentlich die gleiche Dicke t2 wie die des Zwischenteils 13M, wie in 3C zu sehen, um eine Steifigkeit Sy2 zu gewährleisten, größer als die Steifigkeit Sy1 des vorderen Halbsegments Fa, aber kleiner als eine Steifigkeit Sy3 des mit dem Verstrebungsgehäuse 16 verbundenen Zwischenteils 13M, wie in 3C zu sehen.
Außerdem kann der hintere Teil 13R eine Dicke haben, wesentlich gleich der Dicke t2 des Zwischenteils 13M oder geringfügig kleiner als jene des Zwischenteils 13M, wobei die Querschnittstruktur obere und untere Wände mit einer vergrößerten Breite und äußere und innere Wände mit einer vergrößerten vertikalen Höhe hat, wie in 3D und 3E zu sehen, um dadurch eine Steifigkeit zu gewährleisten, niedriger als jene des Zwischenteils 13M.
Im einzelnen hat der hintere Teil 13R ein vorderes, wesentlich halbes, Segment Ra und ein hinteres, wesentlich halbes, Segment Rb, wobei das vordere Halbsegment Ra eine Steifigkeit Sy4 hat, niedriger als jene Sy3 des Zwischenteils 13M, während das hintere Halbsegment Rb eine Steifigkeit Sy5 hat, entweder wesentlich gleich der Steifigkeit Sy4 des vorderen Halbsegments Ra oder geringfügig größer als jene des vorderen Halbsegments Ra.
Durch das Bereitstellen sowohl des Steifigkeitslängsmusters Sy als auch des Quer- oder breitseitigen Steifigkeitsmusters Sx für die Karosseriestruktur BS arbeiten die Haubensteg-Seitenrahmenelemente 13 nämlich so, daß bei einem Frontalaufprall zuerst ein Zusammendrücken und Verformen des vorderen Teils 13F in der Längsrichtung bewirkt wird, um Aufprallenergie zu absorbieren, wobei der Zwischenteil 13M eine stützende Reaktionskraft bereitstellt, um zu ermöglichen, daß der vordere Teil F zusammengedrückt wird. Wenn dies geschieht, hat die Karosseriestruktur BS die zuvor erwähnten physikalischen Charakteristika insofern, als die hinteren Teile 13R in Verbindung mit dem Fahrgastraum C eine gesteigerte Verbindungssteifigkeit gewährleisten, während sie ein Biegen und Verformen der Haubensteg-Seitenrahmenelemente 13 in der Quer- oder breitseitigen Richtung der Karosseriestruktur nach innen erleichtern.
4 zeigt die funktionelle Beziehung zwischen dem vorderen, dem Zwischen- und dem hinteren Teil 13F, 13M und 13R jedes Haubenstegrahmenelements 13 bzw. den verschiedenen, denselben zugeordneten, Steifigkeiten.
Bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Zwischenteil 13M aus einem extrudierten Leichtmetall hergestellt und hat grundsätzlich die gleiche geschlossene, kastenförmige Querschnittsstruktur wie der vordere Teil 13F. Da der Zwischenteil 13M jedoch an einer Innenseite mit dem Verstrebungsgehäuse 16 verbunden wird, hat der Zwischenteil 13M die höchste Steifigkeit. Bei einer solchen Struktur ist, selbst wenn eine Außenwand des Zwischenteils 13M eine niedrigere Steifigkeit hat als jene der Innenwand, die Steifigkeit der Außenwand des Zwischenteils 13M größer als die der Innenwand des hinteren Teils 13R, dessen Innenwand mit der Sicke 21a geformt wird, und der Zwischenteil 13M beeinträchtigt nicht den Verformungsvorgang des hinteren Teils 13R in der breitseitigen Richtung.
Im Betrieb wird mit einer solchen Struktur bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel, wenn die Haubenstegrahmenelemente 13 bei einem Frontalaufprall einer Kraft mit einer Komponente in der Richtung der Längsachse der Karosseriestruktur BS ausgesetzt werden, bewirkt, daß zuerst die Haubensteg-Seitenrahmenelemente 13 in der Längsrichtung zusammengedrückt und verformt werden. Wenn die der zusammendrückenden Kraft entgegengesetzte Reaktionskraft zunimmt, wird jedes der Haubenstegrahmenelemente 13 am hinteren Teil 13R in der breitseitigen Richtung nach innen gebogen und verformt, wodurch auf eine wirksame Weise Aufprallenergie absorbiert wird.
Im einzelnen hat jedes der Haubensteg-Seitenrahmenelemente 13 drei unterschiedliche Steifigkeitscharakteristika in dem vorderen Teil 13F, dem Zwischenteil 13M bzw. dem hinteren Teil 13R, die nacheinander in der Längsrichtung der Karosseriestruktur angeordnet werden, nämlich den Bereich niedriger Steifigkeit im vorderen Teil 13F, den Bereich höchster Steifigkeit im Zwischenteil 13M und einem Bereich hoher Steifigkeit im hinteren Teil 13R. Folglich hat jedes der Haubensteg-Seitenrahmenelemente 13 ein gewünschtes Stützsteifigkeitsmuster, um die Aufprallenergie bei einem Frontalaufprall zu absorbieren. Außerdem wird dadurch, daß die auf den vorderen Teil 13F in der Längsrichtung ausgeübte zusammendrückende Kraft durch den Zwischenteil 13M mit dem Bereich höchster Steifigkeit abgeleitet wird, um die Reaktionskraft in einem frühen Stadium des Frontalaufpralls zu steigern, ermöglicht, daß der vordere Teil 13F das vordere distale Ende in einer glatten, durchgehenden und fortschreitenden Folge verformt.
Wenn sich die zusammendrückende Kraft bei dem Frontalaufprall weiter steigert, wird der hintere Teil 13R jedes Haubenstegrahmenelements 13 nach innen gebogen, um in der breitseitigen Richtung um die durch den hinteren Teil R gebildeten Mitte verformt zu werden, da die vorderen distalen Enden der Haubensteg-Seitenrahmenelemente 13 auf Grund der Kühlerblockträger (nicht gezeigt) an einer breitseitigen Ausdehnungsbewegung nach außen gehindert werden, während der hintere Teil 13R eine verringerte breitseitige Steifigkeitscharakteristik nach innen hat. Wenn dies geschieht, wird die Beanspruchung auf diskontinuierliche Steifigkeitsgrenzen konzentriert, gebildet in dem vorderen Teil 13F, dem Zwischenteil 13M und dem hinteren Teil 13R, was ermöglicht, daß jedes der Haubenstegrahmenelemente 13 in der breitseitigen Richtung nach innen gebogen wird und sich verformt, wie in 5 zu sehen, um mehrstufig gefaltete Segmente bereitzustellen, um dadurch wirksam die Aufprallenergie bei dem Frontalaufprall zu absorbieren.
Bei einem solchen Vorgang des Biegens und Verformens der Haubensteg-Seitenrahmenelemente 13 in der breitseitigen Richtung der Karosseriestruktur BS nach innen hat jedes Haubensteg-Seitenrahmenelement 13 einen gesteigerten Verformungsweg in der Längsrichtung der Karosseriestruktur, mit einer sich daraus ergebenden Steigerung eines in Längsrichtung verformbaren Bereichs im vorderen Raum F·C. Folglich wird ermöglicht, daß sich der vordere Raum F·C in einem gewünschten Muster verformt, um eine wirksame Energieabsorptionscharakteristik mit einer sich daraus ergebenden wirksamen Steigerung der durch jedes Haubensteg-Seitenrahmenelement 13 zu absorbierenden Menge an Aufprallenergie zu erreichen.
Da außerdem ermöglicht wird, daß sich jedes der Haubensteg-Seitenrahmenelemente 13 in der breitseitigen Richtung nach innen verformt, ohne daß in unerwünschten Bereichen eine unregelmäßige Biegung oder Verformung verursacht wird, und bewirkt wird, daß jeder vordere Teil 13F in einer richtigen Reihenfolge, angefangen vom vorderen Halbsegment Fa, zusammengedrückt und verformt wird, wird ermöglicht, daß sich der vordere Raum F·C sowohl am rechten als auch am linken Seitenabschnitt in einem gewünschten, stabilen Verformungsmodus verformt, was die Aufprallenergie-Absorptionscharakteristik bei dem Frontalaufprall verbessert.
Da ermöglicht wird, daß sich die Haubensteg-Seitenrahmenelemente 13 in der breitseitigen Richtung der Karosseriestruktur BS nach innen verformen, haben die Haubensteg-Seitenrahmenelemente 13 zusätzlich zu der oben erörterten wirksam verbesserten Energieabsorptionscharakteristik einen gesteigerten Verformungsweg längs der Längsrichtung der Karosseriestruktur BS, um zu ermöglichen, daß jeder Zwischenteil 13M mit der höchsten Steifigkeitscharakteristik in der breitseitigen Richtung nach innen um den hinteren Teil 13R gefaltet wird, der die hohe Steifigkeitscharakteristik hat. Folglich können der Zwischenteil 13M und der hintere Teil 13R die Bildung eines Versteifungsabschnitts mit einer starren Struktur vermeiden, der sonst eine Aufprallbelastung zum Fahrgastraum C überfragen würde, wodurch eine Verzögerungsgeschwindigkeit des Fahrgastraums verringert wird.
Im einzelnen wird bewirkt, daß sich jedes der Haubensteg-Seitenrahmenelemente 13 am vorderen Teil F in der Längsrichtung der Karosseriestruktur, wie in 7 zu sehen, nach unten biegt, weil die Haubensteg-Seitenrahmenelemente 13 in der Vorwärtsrichtung der Karosseriestruktur BS leicht nach unten abgeschrägt werden. Der Abschrägungswinkel des Haubensteg-Seitenrahmenelements 13 und die Position des Windlaufkastens 11 in Vertikalrichtung können so gestaltet werden, daß ein oberes Ende jedes Verstrebungsgehäuses 16 sich nicht mit dem Windlaufkasten 11 überschneidet, wie in 6 zu sehen, um zu ermöglichen, daß das obere Ende jedes Verstrebungsgehäuses 16 während des Verformungsvorgangs jedes Haubensteg-Seitenrahmenelements 13 in den Raum unterhalb des unteren Endes des Windlaufkastens 11 eintritt, wodurch eine weitere Verringerung der Verzögerungsgeschwindigkeit des Fahrgastraums erreicht wird.
Als nächstes wird, unter Bezugnahme auf 8 und 9A bis 9E, ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Karosseriestruktur nach der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei gleiche Teile die gleichen Referenzzahlen oder -symbole tragen wie die in 1 bis 7 verwendeten.
Bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel schließt das Haubensteg-Seitenrahmenelement 13 gesonderte Rahmenbestandteile ein, das heißt, ein vorderes Element 13F, ein hinteres Element 13R, die beide wie bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel aus einem extrudierten Leichtmetall geformt werden, und ein dazwischenliegendes Verbindungselement 25 als ein zwischen den vorderen Teil 13F und den hinteren Teil 13R geschaltetes Zwischenelement 13M.
Das vordere Element 13F wird aus einem extrudierten Metall hergestellt und hat eine hohle, zylindrische Form, und das hintere Element 13R wird aus einem extrudierten Leichtmetall hergestellt und hat eine hohle, rechteckige, geschlossene Querschnittsstruktur. Das Verbindungselement 25 schließt einen ersten, zylindrischen, Buchsenabschnitt 25a und einen hohlen, rechteckigen, zweiten Buchsenabschnitt 25b ein. Der erste, zylindrische, Buchsenabschnitt 25a nimmt ein hinteres Ende des vorderen Elements 13F auf, und der zweite, rechteckige, Buchsenabschnitt 25b nimmt ein vorderes Ende des hinteren Elements 13R auf wie in 9C zu sehen, wobei die Verbindungsabschnitte zusammengeschweißt werden.
Mit einer solchen Verbindung zwischen dem vorderen Element 13F und dem hinteren Element 13R durch das Verbindungselement 25 hat der Verbindungsabschnitt, wie in 9C zu sehen, eine mehrschichtige Struktur, so daß das Verbindungselement 25 die höchste Steifigkeit im Steifigkeitslängsmuster Sy hat. Das vordere Element 13F hat eine kleine, geschlossene Querschnittsstruktur mit der niedrigen Steifigkeit im Steifigkeitslängsmuster Sy, und das hintere Element 13R hat im Steifigkeitslängsmuster Sy eine Steifigkeit, niedriger als die des Verbindungselements 25.
Bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel haben das vordere und das hintere Element 13F und 13R ein vorderes und ein hinteres Halbsegment Fa und Fb bzw. ein vorderes und ein hinteres Halbsegment Ra und Rb, wobei das vordere und das hintere Halbsegment jedes Elements und das Verbindungselement das gleiche Steifigkeitslängsmuster Sy haben wie das des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels.
Bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel schließt das vordere Halbsegment Ra des hinteren Elements 13R ebenfalls ein Steifigkeitsabsenkungsmittel 21 ein, das aus an oberen und unteren Innenecken des vorderen Halbsegments des hinteren Elements 13R geformten Ausschnitten 21b besteht. Folglich hat eine Innenwand des vorderen Halbsegments 13Ra des hinteren Elements 13R eine niedrigere Steifigkeit als die einer Außenwand des vorderen Halbsegments 13Ra, was bei dem Frontalaufprall ein Biegen des hinteren Elements 13R in der breitseitigen Richtung nach innen fördert.
Mit einer solchen Struktur bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird demzufolge bewirkt, daß das vordere Element 13F jedes Haubensteg-Seitenrahmenelements 13 in einer richtigen Reihenfolge, angefangen vom vorderen Halbsegment Fa, fortschreitend in der Längsrichtung zusammengedrückt und verformt wird, und es wird bewirkt, daß das vordere Halbsegment Ra auf die gleiche Weise, wie oben unter Bezugnahme auf das erste bevorzugte Ausführungsbeispiel erörtert, in der breitseitigen Richtung nach innen gebogen und verformt wird. Folglich hat die Karosseriestruktur von 8 eine Steigerung des zusammendrückbaren Bereichs im vorderen Raum F·C. In diesem Fall arbeiten sowohl das Verbindungselement 25 als auch das hintere Element 13R, um die Bildung eines Versteifungsabschnitts mit einer starren Struktur zu verhindern, der sonst eine Aufprallbelastung zum Fahrgastraum C übertragen würde, wodurch eine Verringerung der Verzögerungsgeschwindigkeit des Fahrgastraums gewährleistet wird.
Als nächstes zeigen 10 und 11A bis 11E ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Karosseriestruktur nach der vorliegenden Erfindung, wobei gleiche Teile die gleichen Referenzzahlen oder -symbole tragen wie jene in 1 bis 7 verwendeten.
Wie in 11A bis 11E zu sehen, wird das Haubensteg-Seitenrahmenelement 13 aus einem extrudierten Leichtmetall hergestellt, mit einer hohlen, rechteckigen Querschnittsstruktur, und hat den vorderen Teil 13F, den Zwischenteil 13M und den hinteren Teil 13R, die fortschreitend gesteigerte Dicken haben und die eine fortschreitend gesteigerte Querschnittsfläche haben.
Bei dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel schließt der Zwischenteil 13M außerdem eine Vielzahl von Streben 22 in demselben ein, die mit Zwischenraum in Längsrichtung in der hohlen, geschlossenen Querschnittsstruktur angeordnet werden, wie in 10 und 11C zu sehen, um die höchste Steifigkeit im Steifigkeitslängsmuster Sy zu gewährleisten, wobei wie bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vordere Abschnitt 13F die niedrige Steifigkeit hat und der hintere Abschnitt 13R die hohe Steifigkeit hat.
Mit einer solchen Struktur haben ebenfalls der vordere Teil 13F und der hintere Teil 13R das vordere Halbsegment Fa und das hintere Halbsegment Fb bzw. das vordere Halbsegment Ra und das hintere Halbsegment Rb, die wie bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel im Steifigkeitslängsmuster Sy unterschiedliche Steifigkeiten in der Reihenfolge der Bereiche Fa, Fb, 13M, Ra und Rb bereitstellen.
Bei dem oben erörterten dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel schließt das vordere Halbsegment Ra des hinteren Teils 13R ebenfalls ein Steifigkeitsabsenkungsmittel 21 ein, das durch eine dünne vertikale Innenwand 21e gebildet wird, die eine Dicke gleich der Hälfte der Dicke einer Außenwand hat, wie in 11D zu sehen, so daß das vordere Halbsegment Ra des hinteren Teils R aus den zuvor erörterten Gründen im breitseitigen Steifigkeitsmuster Sx eine breitseitige innere Steifigkeit hat, niedriger als eine breitseitige äußere Steifigkeit.
Demzufolge hat das dritte bevorzugte Ausführungsbeispiel insofern ähnliche Vorzüge wie durch die das erste bevorzugte Ausführungsbeispiel erreicht, als bewirkt wird, daß der vordere Teil 13F jedes Haubensteg-Seitenrahmenelements 13 in einer richtigen Reihenfolge, vom vorderen Halbsegment Fa des vorderen Teils 13F an, in der Längsrichtung fortschreitend zusammengedrückt und verformt wird, während ermöglicht wird, daß das vordere Halbsegment Ra des hinteren Teils 13R in der breitseitigen Richtung nach innen gebogen und verformt wird, mit einer sich daraus ergebenden Steigerung des zusammendrückbaren Bereichs im vorderen Raum F·C. Folglich können der Zwischenteil 13M und das hintere Element 13R die Bildung eines Versteifungsabschnitts mit einer starren Struktur vermeiden, der sonst eine Aufprallbelastung zum Fahrgastraum C übertragen würde, wodurch eine Verringerung der Verzögerungsgeschwindigkeit des Fahrgastraums gewährleistet wird.
Als nächstes wird in 12 ein viertes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Karosseriestruktur nach der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei dem das prinzipielle Konzept der vorliegenden Erfindung ebenfalls auf die Vorderseitenrahmenelemente 14 angewendet gezeigt wird.
In 12 schließt ein Vorderseitenrahmenelement 14 ein vorderes Element 14F, ein hinteres Element 14R und ein dazwischenliegendes Verbindungselement 26 ein, angeordnet zwischen dem vorderen Element 14F und dem hinteren Element 14R, die alle aus einem extrudierten Leichtmetall, wie beispielsweise einer Aluminiumlegierung, hergestellt werden.
Das vordere Element 14F schließt eine aus einem extrudierten Leichtmetall hergestellte hohle, zylindrische Struktur ein, und das hintere Element 14R hat eine aus einem extrudierten Metall hergestellte hohle, rechteckige, geschlossene Querschnittsstruktur. Ein vorderes distales Ende des hinteren Elements 14R wird mit einem hinteren Ende des Verbindungselements 26 verbunden, von dem ein vorderes Ende ein hinteres Ende des vorderen Elements 14F aufnimmt, wobei die Verbindungen in einer einteiligen Struktur zusammengeschweißt werden.
Mit einer solchen Struktur, bei der das hintere Ende des vorderen Elements 14F am hinteren Ende in das Verbindungselement 26 eingesetzt wird, hat der Verbindungsabschnitt eine mehrschichtige Wandstruktur, und auf Grund einer am Verbindungselement 26 befestigten Motoraufhängung 27 hat das Verbindungselement 26 die höchste Steifigkeit im Steifigkeitslängsmuster Sy, in dem das vordere Element 14F auf Grund seiner kleinen Querschnittsfläche eine niedrige Steifigkeit hat und das hintere Element 14R eine vergrößerte, geschlossene Querschnittstruktur hat, um eine Steifgkeit, kleiner als die des Verbindungselements 26 im Steifigkeitslängsmuster Sy, zu gewährleisten.
Das vordere Element 14F hat ein wesentlich vorderes Halbsegment Fa und ein wesentlich hinteres Halbsegment Fb, und das hintere Element 14R hat ein wesentlich vorderes Halbsegment Ra und ein wesentlich hinteres Halbsegment Rb mit einer vergrößerten, geschlossenen Querschnittsfläche, wobei am Verbindungselement 26 ein Zwischenteil 14M bereitgestellt wird, so daß das vordere Halbsegment Fa und das hintere Halbsegment Fb des vorderen Elements 14F, der dazwischenliegende Verbindungsteil 26 und das vordere Halbsegment Ra und das hintere Halbsegment Rb des hinteren Elements 14R im Steifigkeitslängsmuster Sy die gleichen unterschiedlichen Steifigkeiten haben wie bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel.
Außerdem hat das hintere Element 14R die gleichen Steifigkeitsabsenkungsmittel 21 wie jene bei dem ersten bis dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel, so daß das hintere Element 14R im breitseitigen Steifigkeitsmuster Sx einen nach innen geschwächten Abschnitt mit einer niedrigeren Steifigkeit als die der äußeren Struktur hat.
Mit einer solchen Struktur bei dem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel gewährleistet das an den Fahrgastraum C gekoppelte hintere Element 14R auf Grund einer besonderen Struktur im Vorderseitenrahmenelement 14, bei der das Steifigkeitslängsmuster Sy durch drei Bereiche 14F, 26 und 14R mit den unterschiedlichen Steifigkeiten gebildet wird, nämlich dem Bereich niedriger Steifigkeit, dem Bereich höchster Steifigkeit und dem Bereich hoher Steifigkeit, eine gewünschte Stützsteifigkeit für das Vorderseitenrahmenelement 14, wenn das Vorderseitenrahmenelement 14 bei einem Frontalaufprall einem Aufprall in der Längsrichtung der Karosseriestruktur ausgesetzt wird. Da außerdem die auf das vordere Element 14F auszuübende zusammendrückende Längskraft zuverlässig durch das dazwischenliegende Verbindungselement 26 mit der höchsten Steifigkeit gestützt wird, ist es möglich, die Größe der im frühen Stadium des Frontalaufpralls angetroffenen zusammendrückenden Reaktionskraft zu steigern, was ermöglicht, daß das vordere Element 14F in einer richtigen Reihenfolge von seinem vorderen distalen Ende an zusammengedrückt und verformt wird.
Wenn die zusammendrückende Kraft während eines Zusammenstoßes weiter zunimmt, wird der hintere Teil 14R jedes Vorderseitenrahmenelements 14 nach innen gebogen, um sich in der breitseitigen Richtung um die durch den hinteren Teil 14R gebildete Mitte zu verformen, weil die vorderen distalen Enden der Vorderseitenrahmenelemente 14 auf Grund des Stoßstangenträgers 15, eines ersten Querträgers (nicht gezeigt) und einer Kühlerblockhalteplatte (nicht gezeigt) an einer breitseitigen Ausdehnungsbewegung nach außen gehindert werden, während der hintere Teil 14R eine verringerte breitseitige Steifigkeitscharakteristik nach innen hat. Wenn dies geschieht, wird die Beanspruchung auf diskontinuierliche Steifigkeitsgrenzen konzentriert, gebildet in dem vorderen Teil 14F, dem dazwischenliegenden Verbindungsteil 26 und dem hinteren Teil 14R, was ermöglicht, daß jedes der Vorderseitenrahmenelemente 14 in der breitseitigen Richtung nach innen gebogen wird und sich verformt, um mehrstufig gefaltete Segmente bereitzustellen, um dadurch wirksam die Aufprallenergie bei einem Frontalaufprall zu absorbieren.
Bei einem solchen Vorgang des Biegens und Verformens der Vorderseitenrahmenelemente 14 in der breitseitigen Richtung der Karosseriestruktur nach innen hat jedes Vorderseitenrahmenelement 14 einen gesteigerten Verformungsweg in der Längsrichtung der Karosseriestruktur BS, mit einer sich daraus ergebenden Steigerung eines in Längsrichtung zusammendrückbaren Bereichs im vorderen Raum F·C, so daß ermöglicht wird, daß sich der vordere Raum F·C in einem gewünschten Zustand verformt, um eine wirksame Energieabsorptionscharakteristik zu erreichen, während die durch jedes Vorderseitenrahmenelement 14 zu absorbierende Menge an Aufprallenergie wirksam gesteigert wird.
Da außerdem ermöglicht wird, daß sich jedes der Vorderseitenrahmenelemente 14 in der breitseitigen Richtung nach innen verformt, ohne daß in unerwünschten Bereichen eine unregelmäßige Biegung oder Verformung verursacht wird, und bewirkt wird, daß jeder vordere Teil 14F in einer richtigen Reihenfolge, angefangen vom vorderen Halbsegment Fa des vorderen Teils 14F mit der niedrigen Steifigkeitscharakteristik, zusammengedrückt und verformt wird, wird ermöglicht, daß sich der vordere Raum F·C sowohl am rechten als auch am linken Seitenabschnitt in einem gewünschten, stabilen Verformungsmodus verformt, was die Aufprallenergie-Absorptionscharakteristik bei einem Frontalaufprall verbessert.
Zusätzlich zu der wirksam verbesserten Energieabsorptionscharakteristik der Vorderseitenrahmenelemente 14 wird ermöglicht, daß sich die Vorderseitenrahmenelemente 14 in der breitseitigen Richtung der Karosseriestruktur nach innen verformen, so daß die Vorderseitenrahmenelemente 14 einen gesteigerten Verformungsweg in der Längsrichtung der Karosseriestruktur haben, um zu ermöglichen, daß jeder Zwischenteil 14M mit der höchsten Steifigkeitscharakteristik in der breitseitigen Richtung nach innen um den hinteren Teil 14R mit der hohen Steifigkeitscharakteristik gefaltet wird. Folglich können der Zwischenteil 14M und der hintere Teil 14R die Bildung eines Versteifungsabschnitts mit einer starren Struktur vermeiden, der sonst eine Aufprallbelastung zum Fahrgastraum C übertragen würde, wodurch die Verzögerungsgeschwindigkeit des Fahrgastraums verringert wird.
Bei jedem der oben erörterten ersten bis vierten Ausführungsbeispiele wird bewirkt, daß die Seitenrahmenelemente in mehreren Stadien in der Längsrichtung zusammengedrückt und verformt werden, was zu einer Steigerung der Reaktionskraft führt, um zu ermöglichen, daß die Seitenrahmenelemente in der breitseitigen Richtung nach innen gebogen werden, wenn die in Längsrichtung verlaufenden Seitenrahmenelemente, die typischerweise durch die Haubenstegrahmenelemente oder die vorderen Längsträger vertreten werden, bei einem Frontalaufprall einer Aufprallbelastung in der Längsrichtung der Karosseriestruktur ausgesetzt werden. Dadurch, daß ermöglicht wird, daß die Seitenrahmenelemente in der Längsrichtung zusammengedrückt und in der breitseitigen Richtung nach innen gebogen werden, ermöglicht es die Karosseriestruktur, eine glatte, kontinuierliche und fortschreitende Energieabsorptionscharakteristik zu gewährleisten, um dadurch die Übertragung der schweren Aufprallbelastung auf den Fahrgastraum auf eine wirksame Weise abzuschwächen.
Auf Grund des Vorgangs des Biegens der Seitenrahmenelemente in der breitseitigen Richtung der Karosseriestruktur nach innen wird der Biege- und Verformungsweg der Seitenrahmenelemente in der Längsrichtung der Karosseriestruktur wirksam ausgedehnt, mit einer sich daraus ergebenden Steigerung des zusammendrückbaren Bereichs der Seiterahmenelemente. Dies bewirkt, daß der Raum in einem gewünschten Verformungsmuster zusammengedrückt wird, wodurch die Aufprallenergie wirksam absorbiert wird, während die Menge der zu absorbierenden Energie wirksam gesteigert wird.
Die Karosseriestruktur wie oben erwähnt verhindert, daß sich die Seitenrahmenelemente in unerwünschten, unregelmäßigen Mustern verformen, um zu sichern, daß die Seitenrahmenelemente in einem gewünschten, regelmäßigen Muster in der breitseitigen Richtung nach innen gebogen werden, was zu stabilisierten Verformungsmodi auf beiden Seiten der Karosseriestruktur führt, um eine verbesserte Energieabsorptionscharakteristik zu gewährleisten.
Auf Grund des gesteigerten Verformungswegs der Seitenrahmenelemente in der Längsrichtung der Karosseriestruktur wegen des Vorgangs des Biegens der Seitenrahmenelemente in der breitseitigen Richtung nach innen ist es möglich, daß die Seitenrahmenelemente verhindern, daß die Aufprallbelastung auf Grund der Bildung von Versteifungen, die durch nicht zusammenfallende Teile, die bei dem Frontalaufprall in den Seitenrahmenelementen verbleiben, verursacht würden, auf den Fahrgastraum übertragen wird, mit einer sich daraus ergebenden Verringerung der Verzögerungsgeschwindigkeit des Fahrgastraums.
Auf Grund der Bereitstellung der Seitenrahmenelemente, die jedes mehrere zusammendrückbare Bereiche mit unterschiedlichen Längssteifigkeitscharakteristika einschließen, ist es möglich, daß die Seitenrahmenelemente in mehreren Stadien auf positive Weise zusammengedrückt und verformt werden, wodurch bei einem Frontalaufprall ein stabilisierter Verformungsmodus in den Seitenrahmenelementen gewährleistet wird.
Im einzelnen ist es auf Grund der Bereitstellung der Seitenrahmenelemente mit drei Verformungsbereichen, nämlich einem Bereich weicher Steifigkeit, einem Bereich starker Steifigkeit und einem Bereich normaler Steifigkeit, die nacheinander von den vorderen Enden der Seitenrahmenelemente zum Fahrgastraum hin angeordnet werden, während der Bereich normaler Steifigkeit unmittelbar an die Seite des Fahrgastraums gekoppelt wird, um eine Steifigkeitsstütze für die Längsseitenrahmenelemente zu sichern, und der Bereich starker Steifigkeit angeordnet wird, um eine Steifigkeitsstütze bereitzustellen, um der in Axialrichtung zusammendrückenden Kraft des Bereichs weicher Steifigkeit zu widerstehen, möglich, daß die Seitenrahmenelemente die in einem frühen Stadium des Frontalaufpralls auftretende Reaktionskraft steigern, während ermöglicht wird, daß der Bereich weicher Steifigkeit in einem regelmäßigen Muster zusammengedrückt und verformt wird, was zu einer Steigerung der Menge der durch die Seitenrahmenelemente zu absorbierenden Energie führt.
Auf Grund der Bereitstellung des Bereichs starker Steifigkeit an jedem Mittelteil der Seitenrahmenelemente und in Bereichen vor und hinter dem Bereich starker Steifigkeit bereitgestellten der Bereiche weicher und normaler Steifigkeit, um an Grenzen zwischen benachbarten Steifigkeitsbereichen gebildete diskontinuierliche Steifigkeitspunkte bereitzustellen, um dadurch zu ermöglichen, daß eine Beanspruchung auf die diskontinuierlichen Steifigkeitspunkte konzentriert wird, wird ermöglicht, daß die Seitenrahmenelemente in mehreren Stadien in gefaltete Zustände gebogen und verformt werden, wodurch ermöglicht wird, daß die Seitenrahmenelemente in einem regelmäßigen Verformungsmuster in der breitseitigen Richtung nach innen gebogen und verformt werden.
Auf Grund der an einer Innenwand des Bereichs normaler Steifigkeit jedes Seitenrahmenelements bereitgestellten Struktur, so daß die Innenwand in der breitseitigen Richtung der Karosseriestruktur eine niedrigere Steifigkeit hat als eine Außenwand des Bereichs normaler Steifgkeit, wird bewirkt, daß jedes Seitenrahmenelement um die durch den Bereich normaler Steifigkeit bereitgestellte Mitte in der breitseitigen Richtung nach innen gebogen wird, was bewirkt, daß der Bereich starker Steifigkeit in der breitseitigen Richtung nach innen gefaltet wird. Folglich ist es möglich, daß die Seitenrahmenelemente vermeiden, daß die Aufprallbelastung auf Grund der Bildung von Versteifungen, die durch nicht zusammenfallende Teile, die bei einem Frontalaufprall in den Seitenrahmenelementen verbleiben, verursacht würden, auf den Fahrgastraum übertragen wird, mit einer sich daraus ergebenden Verringerung der Verzögerungsgeschwindigkeit des Fahrgastraums.
Außerdem wird ein Paar von Seitenrahmenelementen, die schräg und nach unten an den Oberseiten des Raums verlaufen, so gestaltet, daß sie in einem ersten Stadium in der Längsvorwärtsrichtung der Karosseriestruktur zusammengedrückt und verformt werden und in einem zweiten Stadium weiter in der breitseitigen Richtung nach innen gebogen werden, wodurch bei dem Frontalaufprall wirksam die Aufprallenergie absorbiert wird, während wirksam die Bildung einer in den Seiterahmenelementen verbleibenden nicht zusammengedrückten starren Struktur verhindert wird, welche die Aufprallbelastung zum Fahrgastraum übertragen würde, mit einer sich daraus ergebenden Verringerung der Verzögerungsgeschwindigkeit des Fahrgastraums.
Als nächstes zeigt 13 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines fünften bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Karosseriestruktur nach der vorliegenden Erfindung, wobei gleiche Teile die gleichen Referenzzahlen und -symbole tragen wie jene in 12 verwendeten.
In der modifizierten Form des in 13 gezeigten fünften bevorzugten Ausführungsbeispiels schließt die Karosseriestruktur BS Haubenstegrahmenelemente 13 mit den gleichen Strukturen wie jene des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels und Vorderseitenrahmenelemente 14 mit den gleichen Strukturen wie das vierte bevorzugte Ausführungsbeispiel ein.
Im einzelnen hat jedes der Haubenstegrahmenelemente 13 drei Teile 13F, 13M und 13R unterschiedlicher Steifigkeit, die im Steifigkeitslängsmuster Sy eine niedrige Steifigkeit, die höchste Steifigkeit bzw. eine hohe Steifigkeit haben, wobei der hintere Teil 13R das in 2 gezeigte Steifigkeitsabsenkungsmittel 21 einschließt, um ein Biegen oder Verformen des hinteren Teils 13R in der breitseitigen Richtung nach innen zu ermöglichen.
Gleichermaßen hat jedes der Vorderseitenrahmenelemente 14 drei Teile 14F, 26 und 14R unterschiedlicher Steifigkeit, die in der Steifigkeitslängscharakteristik eine niedrige Steifigkeit, die höchste Steifigkeit bzw. eine hohe Steifigkeit haben, wobei der hintere Teil 14R ein Steifigkeitsabsenkungsmittel 21' einschließt, um ein Biegen oder Verformen des hinteren Teils 14R in der breitseitigen Richtung nach innen zu ermöglichen.
Zusätzlich zu den obigen Merkmalen wird ein Verstrebungsgehäuse 16 durch Schweißen sowohl mit dem Zwischenteil 13M jedes Haubensteg-Seitenrahmenelements 13 als auch mit jedem Vorderseitenrahmenelement 14 verbunden und dient als ein synchrones Verbindungselement, das ermöglicht, daß das Haubensteg-Seitenrahmenelement 13 und das Vorderseitenrahmenelement 14 bei einem Frontalaufprall auf eine synchrone Weise in der Längsrichtung verformt werden.
Mit einer solchen, in der modifizierten Form von 13 angeordneten, Struktur werden die Vorderseitenrahmenelemente 14 bei dem Frontalaufprall einer Aufprallkraft in der Längsrichtung ausgesetzt, und es wird ermöglicht, daß die vorderen Teile 14F vor dem Zusammendrücken und Verformen der Haubensteg-Seitewahmenelemente 13 zusammengedrückt werden, weil die Vorderseitenrahmenelemente 14 von den Haubensteg-Seitenrahmenelementen 13 nach vom vorstehen. Jedoch wird die auf die Vorderseitenrahmenelemente 14 ausgeübte Aufprallkraft mit Hilfe der Verstrebungsgehäuse 16 auf die Haubensteg-Seitenrahmenelemente 13 übertragen und durch dieselben abgeleitet, mit einer sich daraus ergebenden Steigerung der zusammendrückenden Reaktionskraft der Vorderseitenrahmenelemente 14.
Wenn der dazwischenliegende Verbindungsteil 26 der Vorderseitenrahmenelemente 14 einer weiteren kontinuierlichen Aufprallkraft ausgesetzt und zu einem Punkt verformt wird, an dem die Haubensteg-Seitenrahmenelemente 13 beginnen, unmittelbar der Aufprallkraft in der Längsrichtung ausgesetzt zu sein, wird bewirkt, daß sich die Zwischenteile 13M der Haubensteg-Seitenrahmenelemente 13 in der Längsrichtung verformen, was ermöglicht, daß die Zwischenteile sowohl der Vorderseitenrahmenelemente 14 als auch der Haubenstegrahmenelemente 13 auf eine synchrone Weise in einer richtigen Reihenfolge verformt werden, um eine gesteigerte Energieabsorptionscharakteristik zu gewährleisten.
Wenn entweder das Vorderseitenrahmenelement 14 oder das Haubensteg-Seitenrahmenelement 13 beginnt, um die Mitte in enger Nachbarschaft zum breitseitigen Steifigkeitseinstellungsteil in der breitseitigen Richtung nach innen gebogen und verformt zu werden, bewirkt das in dem einen der Elemente Haubensteg-Seitenrahmenelement 13 und Vorderseitenrahmenelement 14 erzeugte Drehmoment, daß das andere Element mit Hilfe des Verstrebungsgehäuses 16 synchron in der breitseitigen Richtung nach innen gebogen und verformt wird.
Auf Grund der Vorgänge des Zusammendrückens und Verformens in der Längsrichtung und der Vorgänge des Biegens und Verformens der Haubenstegrahmenelemente 13 und der Vorderseitenrahmenelemente 14 in der breitseitigen Richtung ist es möglich, die Menge einer durch den vorderen Raum F·C zu absorbierenden Aufprallenergie wirksam zu steigern. Außerdem wird bewirkt, daß die Haubenstegrahmenelemente 13 und die Vorderseitenrahmenelemente 14 auf eine synchrone Weise in der breitseitigen Richtung nach innen gebogen werden, wodurch der Verformungsmodus des vorderen Raums stabilisiert wird, um dadurch die Energieabsorptionscharakteristik zu verbessern.
Bei dem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es auf Grund der Haubenstegrahmenelemente und der Vorderseitenrahmenelemente, die in Längsrichtung an den oberen und den unteren Seiten des Raums verlaufen und die gestaltet werden, um in einem ersten Stadium in der Längsrichtung der Karosseriestruktur zusammengedrückt und verformt zu werden und außerdem in einem zweiten Stadium in der breitseitigen Richtung nach innen gebogen zu werden, möglich, die Aufprallenergie bei dem Frontalaufprall wirksam zu absorbieren, während die Bildung von nicht zusammengedrückten starren Strukturen sowohl in den Haubenstegrahmenelementen als auch in den Vorderseitenrahmenelementen verhindert wird, welche die Aufprallbelastung zum Fahrgastraum übertragen würden, mit einer sich daraus ergebenden Verringerung der Verzögerungsgeschwindigkeit des Fahrgastraums.
Als nächstes wird, unter Bezugnahme auf 14 bis 22, ein sechstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Karosseriestruktur nach der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei gleiche Teile die gleichen Referenzzahlen tragen wie jene in 1 bis 13 verwendeten.
In 14 schließt die Karosseriestruktur BS ein Paar von mit Zwischenraum in Seitenrichtung angeordneten, in Längsrichtung verlaufenden Vorderseitenrahmenelementen 14 ein, die an beiden Unterseiten eines vorderen Raums F·C einer Fahrzeugkarosserie VB vorstehen. Da die beiden Vorderseitenrahmenelemente 14 in der Struktur gleich und symmetrisch zueinander sind, wird hiernach eines der Vorderseitenrahmenelemente 14 detailliert beschrieben.
Im einzelnen schließt das Vorderseitenrahmenelement 14 ein vorderes Element 14F, ein Verbindungselement 26, ein Mittelelement 14C und ein hinteres Element 14R ein.
Das vordere Element 14F wird aus einem hohlen, zylindrischen extrudierten Metall, wie beispielsweise einer Aluminiumlegierung oder einer Magnesiumlegierung, hergestellt und bildet ein Energieabsorptionselement. Das Verbindungselement 26 wird mit dem vorderen Element 14F und dem Mittelelement 14C verbunden. Das hintere Element 14R wird ebenfalls aus einem extrudierten Metall hergestellt und mit dem Mittelelement 14C und einem unteren Instrumententafelblech 30 verbunden, das sich von einem Instrumententafelquerträger 3 nach vom erstreckt.
Wie am besten in 15 gezeigt, schließt das Verbindungselement 26 ein Paar von Halbelementen 26a und 26b ein, die beide aus Aluminium- oder Magnesium-Druckguß hergestellt werden. Wie in 16 gezeigt, nimmt das Verbindungselement 26 in einem vorderen Überlappungsbereich 26c ein hinteres Ende des vorderen Elements 14F auf und nimmt ebenfalls in einem hinteren Überlappungsbereich 26d ein vorderes Ende des Mittelelements 14C auf. Die Halbelemente 26a und 26b werden durch Schweißen aneinandergepaßt, und das hintere Ende des vorderen Elements 14F und das vordere Ende des Mittelelements 14C werden mit dem Verbindungselement 26 durch Schweißen in einem Stück verbunden.
Das hintere Element 14R schließt ein oberes Halbsegment 14Ra und ein unteres Halbsegment 14Rb ein, die beide aus Aluminium- oder Magnesium-Druckguß hergestellt werden, wobei das obere und das untere Halbsegment 14Ra und 14Rb miteinander zusammengepaßt werden, um eine hohle, geschlossene Querschnittsstruktur zu bilden. Das obere Halbsegment 14Ra hat eine Seitenwand 32 und ein aufrechtes Verstrebungsturmsegment 34, der ein Verstrebungsgehäuse 16 bildet, das sich von der Seitenwand 32 nach oben erstreckt. Das untere Halbsegment 14Rb schließt einen Mittelkörper 38, ein in Längsrichtung verlaufendes vorderes Segment 40, das vom Körper 38 nach vorn vorsteht, und ein schräg und nach unten verlaufendes hinteres Segment 42 ein, das ein unteres, in Längsrichtung unterhalb eines Bodenblechs 46 verlaufendes und an demselben durch Schweißen befestigtes distales Ende 44 hat. Das obere und das untere Halbsegment 14Ra und 14Rb werden durch Schweißen miteinander zusammengepaßt, so daß ein hinteres Ende des Mittelelements 14c in einem Überlappungsbereich 36 zwischen das obere und das untere Halbsegment 14Ra und 14Rb eingeschoben wird, wobei die drei Komponenten miteinander durch Schweißen in einem Stück verbunden werden.
Ein wesentlich vertikales hinteres Ende 32a des oberen Halbsegments 14Ra und ein schräges hinteres Ende 42a des unteren Halbsegments 14Rb werden in einen Stoßeingriff mit dem Instrumententafelblech 30 gebracht und durch Schweißen mit demselben verbunden. Das untere Segment 42 hat ein seitlich unterhalb des Bodenblechs 46 nach hinten verlaufendes und durch Schweißen mit demselben verbundenes unteres hinteres Ende 44. Außerdem werden in Vertikalrichtung verlaufende äußere Seitenwände 48 und 50 des oberen und des unteren Halbsegments 14Ra bzw. 14Rb durch Schweißen mit dem seitlichen Schweller 8 verbunden. Alle strukturellen Komponenten, einschließlich des unteren Instrumententafelblechs 30, des Bodenblechs 46 und der seitlichen Schweller 8, dienen als Fahrgastraumbestandteile.
17 zeigt die Beziehung zwischen der Festigkeit und verschiedenen Bestandteilen der Karosseriestruktur BS. Wie in 17 gezeigt, hat das vordere Element 14F eine erste (niedrige) Festigkeit S1, und das hintere Element 14A hat eine zweite (hohe) Festigkeit S2. Die Fahrgastraumbestandteile 8, 30 und 46 haben eine dritte (höhere) Festigkeit S3, und das Mittelelement 14C bzw. das Verbindungselement 26 haben eine vierte (höchste) Festigkeit S4. Folglich haben das Mittelelement 14C und das Verbindungselement 26 die höchste Steifigkeit, und die Fahrgastraumbestandteile 8, 30 und 46 haben eine Steifigkeit, höher als die des hinteren Elements 14R. Das vordere Element 14F wird so gestaltet, daß es eine niedrige Steifigkeit hat. Mit anderen Worten, das vordere Element 14F hat eine Steifigkeit, niedriger als die des hinteren Elements 14R Das hintere Element 14R hat nämlich eine größere Knautschfestigkeit als die des vorderen Elements 14F.
Wie in 18 und 19 deutlich gezeigt, schließt das hintere Element 14R ein Steifigkeitsabsenkungsmittel 52, bestehend aus einem Biegungsförderungsteil, und einen Biegungsunterstützungsabschnitt 53 ein. Der Biegungsförderungsteil 52 und der Biegungsunterstützungsabschnitt 53 erleichtern Biegungs- und Verformungsbewegungen an einem Energieabsorptionsbereich E1 bzw. einem geschwächten oder eindrückbaren Bereich E2 des hinteren Elements 14R bei einem vom vorderen Element 14F ausgeübten Frontalaufprall. Zu diesem Zweck hat das hintere Element 14R in der breitseitigen Richtung ein asymmetrisches Festigkeitsverteilungsmuster. Im einzelnen ist das Verstrebungstwmsegment 34 integriert mit der Seitenwand 32, die durch eine vertikale Wand 54 mit einer unteren Seitenwand 56 verbunden wird, die eine nach unten verlaufende vertikale Wand 58 hat.
Im einzelnen hat die vertikale Wand 54 des oberen Halbsegments 14Ra den mit einem gekrümmten Abschnitt 54a geformten Bereich E1, der von einer graduell verlaufenden Abschrägung der vertikalen Wand 54 nach innen eingekerbt wird, um einen dünnwandigen Teil bereitzustellen, der eine abgesenkte Steifigkeit gewährleistet. Außerdem hat das obere Halbsegment 14Ra ein Paar von dünnwandigen Abschnitten 62 und 64 an den geschwächten Bereichen E2 in enger Nachbarschaft zum Verstrebungsturmsegment 34, um niedrigere Steifigkeiten zu gewährleisten.
Ähnlich hat das untere Halbsegment 14Rb gegabelte vertikale Wände 66 und 68, wobei die vertikale Wand 66 den mit einem gekrümmten Abschnitt 66a geformten Bereich E1, der wie der gekrümmte Abschnitt 54a des oberen Halbsegments 14Ra von einer in 19 gezeigten graduell verlaufenden Abschrägung 60 nach innen eingekerbt wird.
Wie am besten in 18 zu sehen, werden die gekrümmten Abschnitte 54a und 66a an Positionen nahe der Verbindung zwischen dem Vorderseitenrahmenelement 14 und dem unteren Instrumententafelblech 30 gebildet, um eine abgesenkte Steifigkeit zu gewährleisten, wodurch der Biegungsförderungsbereich 52 des hinteren Elements 14R gebildet wird.
Wie am besten in 19 und 20 zu sehen, hat außerdem ein vorderes Ende des unteren Halbsegments 14Rb einen geschwächten Bereich E2, der in Vertikalrichtung mit dem geschwächten Bereich E2 des oberen Halbsegments 14Ra ausgerichtet wird und einen ersten und einen zweiten dünnwandigen Abschnitt 70 und 72 hat, wodurch der Biegungsunterstützungsabschnitt 53 des hinteren Elements 14R gebildet wird.
Wie in 18 gezeigt, haben die vertikalen Wände 58 und 68 des oberen und des unteren Halbsegments 14Ra bzw. 14Rb keine nach innen eingekerbten gekrümmten Abschnitte oder geschwächten Abschnitte, und das hintere Element 14R hat den Außenwandteil und den Innenwandteil, die im Festigkeitsverteilungsmuster in der breitseitigen Richtung im Verhältnis zu einer in der Längsrichtung der Karosseriestruktur BS vom vorderen Element 14F des Vorderseitenrahmenelements 14 ausgeübten Aufprallbelastung eine asymmetrische Steifigkeit gewährleistet. Auf Grund des durch die nach innen eingekerbten gekrümmten Abschnitte 54a und 66a des oberen und des unteren Halbsegments 14Ra bzw. 14Rb definierten Biegungsförderungsabschnitts 52 wird die neutrale Achse L des Vorderseitenrahmenelements 14 von einer Mittellinie CL des Vorderseitenrahmenelements 14 versetzt, wodurch der Energieabsorptionsteil E1 gebildet wird, auf den das Biegemoment bei einem Frontalaufprall wirkt.
Ähnlich arbeitet der Biegungsunterstützungsabschnitt 53 des Vorderseitenrahmenelements 14, um das Biegen und Verformen des hinteren Elements 14R, wesentlich koaxial mit der Achse, in der sich der hintere Teil des hinteren Elements 14R auf Grund seines geschwächten oder eindrückbaren Abschnitts E2 biegt, zu erleichtern.
Es sollte bemerkt werden, daß der Energieabsorptionsbereich E1 und der geschwächte Bereich E2 des hinteren Elements 14R so gestaltet werden, daß sie die gleiche Festigkeit haben, wie in 17 angezeigt, die nämlich größer ist als die des vorderen Elements 14F.
Im Betrieb wird mit einer solchen Struktur bewirkt, daß das vordere Element 14F zuerst in einer axialen Richtung (der Längsrichtung der Karosseriestruktur) von einem ursprünglichen Zustand von 21A zu einem frühen Stadium in einem zusammengedrückten Zustand von 21B zusammengedrückt wird, wenn das Vorderseitenrahmenelement 14 bei einem Frontalaufprall einer Aufprallkraft F von einem vorderen Abschnitt der Karosseriestruktur BS ausgesetzt wird. Während des Zusammendrückens des vorderen Elements 14F in der axialen Richtung steigert sich die Aufprallkraft weiter von F auf F' und dementsprechend steigert sich das Biegemoment vom M, gezeigt in 21A, auf M', gezeigt in 21B. Zur gleichen Zeit steigert sich das Biegemoment auf Grund des geschwächten Bereichs E2 des Biegungsunterstützungsabschnitts 53 von M auf M', was das Biegen des vorderen Endes des hinteren Elements 14R in der axialen Richtung erleichtert. Dies bewirkt, daß das hintere Element 14R in der breitseitigen Richtung um eine vertikale Achse, die den oberen und den unteren Abschnitt der Karosseriestruktur kreuzt, in eine Kurbelform gebogen wird, wie in 21C und 22 zu sehen.
Demzufolge wird die Aufprallenergie nur durch das vordere Element 14F absorbiert, das zusammengedrückt und verformt wird, wenn die Aufprallbelastung verhältnismäßig niedrig ist, und wenn sich die Aufprallbelastung weiter steigert, wird bewirkt, daß das hintere Element 14R in die zuvor erwähnte Kurbelform gebogen und verformt wird, wodurch ermöglicht wird, daß das Vorderseitenrahmenelement 14 als Ganzes bei dem Frontalaufprall einen großen Teil der Energie absorbiert. Mit solchen Biegungs- und Verformungsvorgängen des hinteren Elements 14R wird das hintere Element 14R keiner gesteigerten örtlichen Beanspruchung oder Verwindung ausgesetzt, wie sie beim Zusammendrücken des vorderen Elements 14F verursacht würde, wodurch ermöglicht wird, daß das hintere Element 14R die gesamte Querschnittsfläche hat, um der Belastung zu widerstehen, so daß die Aufprallenergie wirksam absorbiert wird, selbst wenn das hintere Element 14R aus einem Metalldruckguß hergestellt wird, der eine geringere Dehnbarkeit hat als ein preßgeformtes Erzeugnis.
Da das hintere Element 14R außerdem den Energieabsorptionsbereich E1 und den geschwächten Bereich E2 an dem hinteren bzw. dem vorderen Ende desselben hat, wird ein Verformungsweg in einem wirksam ausgedehnten Bereich in der Längsrichtung der Karosseriestruktur bereitgestellt, mit einer sich daraus ergebenden wirksamen Steigerung der Energieabsorptionscharakteristik bei einem Frontalaufprall.
Bei dem sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es auf Grund der Bereitstellung der Vorderseitenrahmenelemente, die in der Längsrichtung der Karosseriestruktur verlaufen und jedes ein vorderes Element, das aus einem extrudierten Leichtmetall geformt wird und als ein Energieabsorptionsteil dient, ein Zwischen- oder Mittelelement, hergestellt aus einem extrudierten Leichtmetall und mit Hilfe eines Verbindungselements an ein hinteres Ende des vorderen Teils gekoppelt, und ein hinteres Element einschließt, hergestellt aus einem Metalldruckguß und an einem vorderen Ende in einem Überlappungszustand mit dem hinteren Ende des Mittelelements verbunden und außerdem an einem hinteren Ende mit Rahmenbestandteilen des Fahrgastraums verbunden, wobei das vordere Element eine niedrigere Festigkeit hat als das hintere Element und das hintere Element so angeordnet wird, daß es einen Biegeförderungsabschnitt mit einem asymmetrischen Festigkeitsverteilungsmuster in der breitseitigen Richtung der Karosseriestruktur hat, um das Biegen und Verformen des hinteren Elements in Reaktion auf eine vom vorderen Element auf das hintere Element ausgeübte Aufprallbelastung zu fördern, möglich, daß die Vorderseitenrahmenelemente in einem ersten Energieabsorptionsstadium an den vorderen Elementen zusammengedrückt und verformt werden, und anschließend zu bewirken, daß die hinteren Elemente auf Grund des Biegungsförderungsabschnitts in einem zweiten Energieabsorptionsstadium vor einem Verformungsvorgang des Fahrgastraums in der breitseitigen Richtung verformt werden, mit einer sich daraus ergebenden Steigerung der Energieabsorptionsfähigkeiten. Im einzelnen gewährleistet der Biegungsförderungsabschnitt ein asymmetrisches Festigkeitsverteilungsmuster in der geschlossenen Querschnittsstruktur des hinteren Elements in der breitseitigen Richtung, was den Vorgang des Biegens des hinteren Elements in der breitseitigen Richtung nach innen erleichtert. Folglich ist es möglich, eine gesteigerte eingegrenzte Verwindung zu vermeiden, die sonst im Modus des Zusammendrückens in Längsrichtung verursacht würde, und einen gewünschten Biege- und Verformungsmodus zu sichern, was die Verwendung des hinteren Elements erlaubt, hergestellt aus einem Metall-Legierungsdruckguß mit einer niedrigeren Festigkeit als die preßgeformten Erzeugnisse, während eine stabilisierte Energieabsorptionscharakteristik gewährleistet wird.
Der Biegungsförderungsabschnitt wird an einem hinteren Ende des hinteren Elements in enger Nachbarschaft zur Verbindung zwischen dem hinteren Element und den Fahrgastraumbestandteilen bereitgestellt, und der Biegungsunterstützungsabschnitt wird am vorderen Ende des hinteren Elements in enger Nachbarschaft zur Verbindung zwischen dem Mittelelement und dem hinteren Element bereitgestellt. Mit einer solchen Struktur kann das hintere Element des Vorderseitenrahmenelements in einem Weg verformt werden, um an dem vorderen und dem hinteren Ende des hinteren Elements kurbelförmige Profile zu bilden, was einen ausgedehnten Weg des Zusammendrückens in der Längsrichtung sichert, um eine verbesserte Energieabsorptionscharakteristik zu gewährleisten.
Da der Biegungsförderungsabschnitt einen in einem Teil des hinteren Elements in der breitseitigen Richtung der Karosseriestruktur geformten geschwächten Teil einschließt, wird bewirkt, daß die neutrale Achse des hinteren Elements verschoben wird, um zu ermöglichen, daß der Biegungsabschnitt in Reaktion auf die bei einem Frontalaufprall auf das Vorderseitenrahmenelement ausgeübte Aufprallbelastung das Biegemoment entwickelt, was eine Energieabsorptionsstruktur bereitstellt, die den Biegevorgang des hinteren Elements, beginnend vom geschwächten Teil, auf eine einfache Weise erleichtert.
Der geschwächte Teil des Biegungsunterstützungsabschnitts kann mit einem graduell abfallenden, gekrümmten Bereich geformt werden, der in der geschlossenen Querschnittsstruktur des hinteren Elements in der breitseitigen Richtung nach innen eingekerbt wird. Demzufolge ist es möglich, zu verhindern, daß der hintere Teil des Vorderseitenrahmenelements in einem eingegrenzten Bereich in einen wesentlich oder übermäßig zusammengedrückten Zustand verformt wird, wodurch ermöglicht wird, daß das Vorderseitenrahmenelement in einem weiten Bereich am hinteren Element verformt wird, um eine wirksam verbesserte Energieabsorptionscharakteristik zu sichern.
Der Biegungsunterstützungsabschnitt des Vorderseitenrahmenelements arbeitet, um ein Biegen und Verformen des hinteren Elements wesentlich koaxial mit der Achse, in welcher der hintere Teil des hinteren Elements auf Grund des Biegungsförderungsabschnitts gebogen wird, zu erleichtern.
Der geschwächte Teil des Biegungsunterstützungsabschnitts kann einen dünnwandigen Abschnitt haben, dessen Dicke in der breitseitigen Richtung abnimmt.
Als nächstes wird, unter Bezugnahme auf 23 bis 26, ein siebentes bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Karosseriestruktur nach der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Das siebente bevorzugte Ausführungsbeispiel betrifft eine modifizierte Form des in 14 bis 22 gezeigten hinteren Elements 14R, wobei 23 eine perspektivische Ansicht der modifizierten Form des hinteren Elements ist, 24 eine Querschnittsansicht des hinteren Elements in der gleichen Position wie der in 20 gezeigten ist, und 25A bis 25C und 26 Ansichten sind, um einen grundlegenden Funktionsablauf des hinteren Elements zu illustrieren, wobei gleiche Teile die gleichen Referenzzahlen und -symbole tragen wie jene in 14 bis 22 verwendeten.
In der in 23 und 24 gezeigten modifizierten Form wird der Biegungsunterstützungsabschnitt 53 des hinteren Elements 14R durch einen Biegungsförderungsabschnitt 80 ersetzt. Wie bereits oben unter Bezugnahme auf das fünfte bevorzugte Ausführungsbeispiel erörtert, wird der Biegungsförderungsabschnitt 52 im hinteren Endabschnitt des hinteren Elements 14R in enger Nachbarschaft zur Verbindung zwischen dem Vorderseitenrahmenelement 14 und dem unteren Instrumententafelblech 30 geformt, und der Biegungsförderungsabschnitt 80 wird im hinteren Element 14R in enger Nachbarschaft zur Verbindung zwischen dem hinteren Element 14R und dem Mittelelement 14C geformt. Das hintere Element 14R hat nämlich mehrere, mit Zwischenraum zueinander in der Längsrichtung angeordnete, Biegungsförderungsabschnitte 52 und 80, so daß das hintere Element 14R Biegemomenten in entgegengesetzten Richtungen ausgesetzt wird.
Im einzelnen hat der Biegungsabschnitt 80 ein sich veränderndes Dünnwandverteilungsmuster. Der Biegungsförderungsabschnitt 80 schließt nämlich einen an einem vorderen Ende der vertikalen Wand 58 des oberen Halbsegments 14Ra geformten dünnwandigen Abschnitt 82 und einen dünnwandigen Abschnitt 84 des unteren Halbsegments 14Rb ein. Wie in 24 gezeigt, wird der dünnwandige Abschnitt 84 in einem Energieabsorptionsbereich E3 geformt, definiert an einem vorderen Ende der vertikalen Wand 68 des unteren Halbsegments 14Rb, wie in 24 gezeigt. Das heißt, der dünnwandige Abschnitt 84 hat eine geringere Dicke als die vertikale Wand 66, so daß der Biegungsförderungsabschnitt 80 das Festigkeitsverteilungsmuster hat, das in der breitseitigen Richtung asymmetrisch ist, um an den vertikalen Wänden 66 und 68 unterschiedliche Steifigkeiten zu gewährleisten, um zu ermöglichen, daß die neutrale Achse des hinteren Elements 14R in der breitseitigen Richtung verschoben wird.
Mit einer solchen Struktur bewirkt der Energieabsorptionsbereich E3, wenn das vordere Element 14F des Vorderseitenrahmenelements 14 dem Frontalaufprall ausgesetzt wird, daß das hintere Element 14R einem Biegemoment ausgesetzt wird, entgegengesetzt zu dem durch den hinteren Energieabsorptionsbereich E1 verursachten. Es ist zu bemerken, daß das hintere Element 14R mit den Energieabsorptionsbereichen E1 und E3 so gestaltet wird, daß es wie bei den oben erörterten bevorzugten Ausführungsbeispielen eine höhere Festigkeit hat als die des vorderen Elements 14F.
Bei der Modifikation von 23 hat das untere Halbsegment 14Rb des hinteren Elements 14R außerdem eine Bodenwand 84, geformt mit einem zusätzlichen Energieabsorptionsabschnitt 86, der eine Vielzahl von mit seitlichem Zwischenraum angeordneten, in Längsrichtung verlaufenden aufrechten Rippen, nämlich eine Mittelrippe 88 und Seitenrippen 90, einschließt. Mit dieser Struktur hat die Bodenwand 84 eine größere Festigkeit als die der Seitenwand 56 des oberen Halbsegments 14Ra, so daß die geschlossene Querschnittsstruktur des hinteren Elements 14R ein sich veränderndes Festigkeitsverteilungsmuster hat, um den Biegungsförderungsabschnitt 86 mit einem asymmetrischen Steifigkeitsmuster bereitzustellen. Außerdem ist zu bemerken, daß die Mittelrippe 88 in der gesamten Länge der Bodenwand 84 des unteren Halbsegments 14Rb geformt wird.
Dementsprechend wird in der modifizierten Form von 23 und 24, wenn das hintere Element 14R des Vorderseitenrahmenelements 14 der auf das vordere Element 14F wirkenden Frontalkraft ausgesetzt wird, bewirkt, daß das hintere Element 14R auf Grund der Biegungsförderungsabschnitte 52 und 80 in der breitseitigen Richtung gebogen und verformt wird, mit der gleichen sich daraus ergebenden wirksamen Energieabsorptionswirkung, wie sie bei den oben erörterten bevorzugten Ausführungsbeispielen erreicht wird.
In der oben erörterten modifizierten Form wird bewirkt, daß das vordere Element zusammengedrückt wird, wenn das Vorderseitenrahmenelement 14 auf Grund eines Frontalaufpralls, wie in 25A gezeigt, einer Kraft F ausgesetzt wird, und wenn die Aufprallbelastung F' weiter zunimmt, wie in 25B gezeigt, nimmt das Biegemoment von M, gezeigt in 25A, auf M', gezeigt in 25B, zu. In diesem Fall beginnt das hintere Element 14R, wie in 25C zu sehen, sich an der Seitenwand 56 des oberen Halbsegments 14Ra in einer Richtung nach oben zu biegen und zu verformen. Folglich wird ermöglicht, daß das hintere Element 14R in einem ausgedehnten Biegungsweg nach oben gebogen wird, wodurch bei dem Frontalaufprall wirksam Aufprallenergie absorbiert wird.
Bei dem siebenten bevorzugten Ausführungsbeispiel hat der hintere Teil des Vorderseitenrahmenelements an seinem vorderen und seinem hinteren Ende mit Zwischenraum in Längsrichtung angeordnete Biegungsförderungsabschnitte, die bewirken, daß sich das vordere und das hintere Ende des hinteren Elements in entgegengesetzten Richtungen biegen und verformen. Das heißt, die Biegungsförderungsabschnitte werden an einem vorderen Verbindungsbereich bzw. einem hinteren Verbindungsbereich des hinteren Elements bereitgestellt, in enger Nachbarschaft zu dem Mittelelement bzw. den Fahrgastraumbestandteilrahmen. Demzufolge kann der Weg des Zusammendrückens des Vorderseitenrahmenelements in einem gesteigerten weiten Bereich in der Längsrichtung der Karosseriestruktur wirksam ausgedehnt werden, um eine wirksame Nutzung des gesteigerten Wegs des Zusammendrückens zum Absorbieren der Aufprallenergie zu sichern.
Die Vielzahl von Biegungsförderungsabschnitten kann an jeder der oberen und unteren Seiten und jeder der rechten und linken Seiten der geschlossenen Querschnittstruktur des hinteren Elements an dessen hinteren Enden bereitgestellt werden, um zu bewirken, daß die Biegemomente in entgegengesetzten Richtungen erzeugt werden. Demzufolge können die Vorderseitenrahmenelemente nach oben oder nach unten oder nach rechts oder nach links gebogen werden, wodurch ein gesteigerter Weg des Zusammendrückens wirksam genutzt wird, um die Aufprallenergie auf eine wirksame Weise zu absorbieren. Ein solcher Biegungsförderungsabschnitt des hinteren Elements kann mit einer Vielzahl von Rippen geformt werden.
Der geschwächte Teil jedes der Biegungsförderungsabschnitte an den vorderen Enden der hinteren Elemente kann durch Verändern der Dickenverteilung im hinteren Element geformt werden. Demzufolge bewirkt dies, daß der geschwächte Teil durch das im Biegungsförderungsabschnitt am hinteren Ende des hinteren Elements erzeugte Moment entgegengesetzt gebogen und verformt wird, mit einer sich daraus ergebenden Steigerung des Wegs des Zusammendrückens in der Längsrichtung der Karosseriestruktur.

Claims

Karosseriestruktur für ein Fahrzeug, die einen Raum (F·C) in enger Nachbarschaft zu einem Fahrgastraum (C) umfaßt, bei der: erste, in dem Raum (F·C) bereitgestellte, Rahmenelemente (13; 14) mit Zwischenraum zueinander in einer breitseitigen Richtung angeordnet werden und in einer Längsrichtung vom Fahrgastraum (C) vorstehen, jedes erste Rahmenelement (13; 14) wenigstens zwei Teile hat, wobei ein Teil (13M; 26; 14C) näher an einem Aufprallbelastungsaufnahmeende des ersten Rahmenelements liegt und ein zweiter Teil (13R; 14R) weiter vom Aufprallbelastungsaufnahmeende liegt, und der eine Teil (13M; 26; 14C) eine größere Steifigkeit als der andere Teil (13R; 14R) hat, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Teil (13R; 14R) in der breitseitigen Richtung an der Innenseite eine geringere Steifigkeit hat als an der Außenseite.
Karosseriestruktur nach Anspruch 1, bei der die ersten Rahmenelemente (13; 14) entsprechend mit zweiten Rahmenelementen (5) des Fahrgastraums (C) verbunden werden.
Karosseriestruktur nach Anspruch 1 oder 2, bei der jedes erste Rahmenelement (13; 14) wenigstens drei Steifigkeitsteile (13F, 13M, 13R; 14F, 26, 14R) mit jeweils einer ersten Steifigkeit, einer zweiten Steifigkeit und einer dritten Steifigkeit größer als die erste Steifigkeit und kleiner als die zweite Steifigkeit einschließt, die aufeinanderfolgend von einem vorderen Ende des Längssteifigkeitseinstellteils zu einem hinteren Ende desselben angeordnet werden, um bei einem Frontalaufprall in der Längsrichtung Aufprallenergie aufzunehmen.
Karosseriestruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Raum ein vorderer Raum (F·C) ist und die ersten Rahmenelemente von Haubenstegrahmenelementen (13) dargestellt werden, die in Längsrichtung an oberen Seiten des vorderen Raums vorstehen, um nach vorn in der Karosseriestruktur nach unten abgeschrägt zu werden.
Karosseriestruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Raum ein vorderer Raum (F·C) ist und die ersten Rahmenelemente von Vorderseitenrahmenelementen (14) dargestellt werden, die in Längsrichtung an unteren Seiten des vorderen Raums vorstehen.
Karosseriestruktur nach Anspruch 4 und Anspruch 5, bei der ein Verbindungselement (16), z. B. eine Verstrebungsstütze, bereitgestellt wird, um jedes der Haubenstegrahmenelemente (13) und jedes der Vorderseitenrahmenelemente (14) in einer Vertikalrichtung der Karosseriestruktur miteinander zu verbinden, während ermöglicht wird, daß sich jedes der Haubenstegrahmenelemente und jedes der Vorderseitenrahmenelemente bei einem Frontalaufprall synchron zueinander verformen.
Karosseriestruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der andere Teil (13R; 14R) einen Steifigkeitsabsenkungsteil einschließt, der einen inneren Abschnitt desselben hat, mit einer Steifigkeit niedriger als die eines äußeren Abschnitts desselben in der breitseitigen Richtung, wobei der Steifigkeitsabsenkungsteil vorzugsweise einen Bereich mit einem sich abrupt verändernden Querschnitt einschließt, verursacht durch Verändern einer Dicke, Formen eines Ausschnitts und/oder Formen einer Sicke.
Karosseriestruktur nach Anspruch 3 oder einem von demselben abhängigen Anspruch, bei welcher der Steifigkeitsteil mit der zweiten Steifigkeit einen Motoraufhängungsstützteil (26) einschließt.
Karosseriestruktur nach Anspruch 1, bei der die ersten Rahmenelemente (13) rechteckige, geschlossene Querschnittsprofile haben und der andere Teil (13R) ein Steifigkeitsabsenkungsmittel (21) an einer Innenwand hat, um zu ermöglichen, daß sich die ersten Rahmenelemente (13) bei einem Frontalaufprall in der breitseitigen Richtung nach innen verformen, wobei das Steifigkeitsabsenkungsmittel vorzugsweise durch eine Sicke (21a), eine Kerbe (21b) und/oder eine dünne Wand (21c) gebildet wird.
Karosseriestruktur nach Anspruch 1, bei der jedes erste Rahmenelement (14) ein vorderes Element (14F), hergestellt aus einem Extrudat und als Aufprallabsorptionsteil dienend, ein mittleres Element (14C), hergestellt aus einem Extrudat und durch ein Verbindungselement (26) verbunden mit einem hinteren Ende des vorderen Elements (14F), und ein hinteres Element (14R) einschließt, hergestellt aus einem Druckgußwerkstoff und mit einem geschlossenen Querschnittsprofil, um zwischen ein hinteres Ende des mittleren Elements (14C) und zweite Rahmenelemente des Fahrgastraums verbunden zu werden, wobei die Festigkeit des vorderen Elements (14F) geringer ist als die des hinteren Elements (14R).
Karosseriestruktur nach Anspruch 10, bei der das hintere Element (14R) eine veränderliche Dickenverteilung hat.
Karosseriestruktur nach Anspruch 10, bei der das hintere Element (14R) mit einem allmählich abfallenden gewölbten Bereich geformt wird, der in der geschlossenen Querschnittsstruktur des hinteren Elements in der breitseitigen Richtung nach innen eingekerbt ist.
Karosseriestruktur nach Anspruch 10, bei der das hintere Element (14R) mit einer Vielzahl von Rippen (88) geformt wird, die ein Biegen des hinteren Elements in der breitseitigen Richtung unterstützen.
Karosseriestruktur nach Anspruch 10, bei der an dem vorderen und dem hinteren Ende des hinteren Elements (14R) Biegungsförderungsteile bereitgestellt werden, um mit Zwischenraum in Längsrichtung angeordnet zu werden und zu bewirken, daß sich das vordere und das hintere Ende in entgegengesetzten Richtungen biegen und verformen.
Karosseriestruktur nach Anspruch 10, bei der an einem vorderen Verbindungsteil des hinteren Elements (14R) in enger Nachbarschaft zum mittleren Element (14C) und einem hinteren Verbindungsteil des hinteren Elements (14R) in enger Nachbarschaft zu wenigstens einem der zweiten Rahmenelemente des Fahrgastraums ein Biegungsförderungsteil bereitgestellt wird.
Karosseriestruktur nach Anspruch 10, bei der im hinteren Element (14R) mehrfach ein Biegungsförderungsteil bereitgestellt wird, um zu bewirken, daß ein Biegemoment in entgegengesetzten Richtungen und in einer Richtung quer zu den entgegengesetzten Richtungen erzeugt wird.
Karosseriestruktur nach Anspruch 10, bei der an einem hinteren Ende des hinteren Elements (14R) in enger Nachbarschaft zu einem Verbindungsteil zwischen dem hinteren Element (14R) und wenigstens einem der zweiten Rahmenelemente des Fahrgastraums ein Biegungsförderungsteil bereitgestellt wird und ein Biegungsunterstützungsteil mit einem geschwächten Teil bereitgestellt wird, um zu erleichtern, daß sich das hintere Element (14R) wesentlich koaxial mit einer Achse biegt, in welcher der hintere Teil des hinteren Elements durch den Biegungsförderungsteil gebogen wird.
Karosseriestruktur nach Anspruch 17, bei welcher der geschwächte Teil des Biegungsunterstützungsabschnitts einen dünnwandigen Abschnitt hat, dessen Dicke in der breitseitigen Richtung abnimmt.