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Dokumentenidentifikation DE60216034T2 01.03.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001306289
Titel Vorderwagenstruktur eines Kraftfahrzeugs
Anmelder Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama, Kanagawa, JP
Erfinder Kitagawa, Yuichi, Yokosuka-shi, Kanagawa-ken, JP
Vertreter Hoefer & Partner, 81545 München
DE-Aktenzeichen 60216034
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 09.09.2002
EP-Aktenzeichen 020201729
EP-Offenlegungsdatum 02.05.2003
EP date of grant 15.11.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.03.2007
IPC-Hauptklasse B62D 21/11(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B62D 21/15(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B62D 25/08(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung 1. Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeugvorderwagenaufbau.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Der Fahrzeugvorderwagenaufbau wird üblicherweise ausgelegt, um somit eine Aufprallenergie zu absorbieren, wenn mindestens ein Seitenelement, das ein Rahmenelement in der Längsrichtung eines vorderen Fahrgastraumes bildet, in axialer Richtung des Seitenelements einknickt.

Aus Gründen jedoch, dass das Seitenelement nicht immer gerade ausgebildet und ein Antrieb (zum Beispiel Hochleistungsmotor, Antriebsmotor) an den Seitenelementen angeordnet ist, gibt es eine Möglichkeit, dass die Seitenelemente beim Fahrzeugzusammenstoß durch Biegen verformt werden.

Wenn das Fahrzeug zusätzlich einen versetzten Frontalzusammenstoß aufweist, tritt das Problem auf, dass das Absorbieren der Aufprallenergie unmöglich wird, weil sich eine Aufprallzufuhr (Last) auf ein Seitenelement konzentriert. Um das obige Problem zu lösen, offenbart die JP 9-119322A eine Anordnung, die ausgerichtet ist, die Absorption der Aufprallenergie bei einem Fahrzeug-Frontalzusammenstoß zu erhöhen. In der Anordnung wird ein großformatiger Unterrahmen vorgesehen, an dem die Komponenten der Fahrzeugelemente (z. B. Antrieb, Aufhängungsteile, etc.) aufgehängt sind. Beim Zusammenbau wird der Unterrahmen an den Seitenelementen von der Unterseite des Fahrzeugs befestigt. Mit der obigen Anordnung, wenn das Fahrzeug einen Frontalzusammenstoß aufweist, werden nicht nur die Seitenelemente, sondern auch der Unterrahmen gleichzeitig verformt, um die Absorption der Aufprallenergie zu erhöhen.

Zu beachten ist, dass der Unterrahmen, der die obige Anordnung bildet, einen linken Seitenrahmen und einen rechten Seitenrahmen umfasst, die nachstehend oft als "linke und rechte Seitenrahmen "bezeichnet werden, wobei ein vorderer Querträger die Vorderseiten der Seitenelemente und ein hinterer Querträger die hinteren Enden miteinander verbindet. Mit diesen Bestandteilen wird der Unterrahmen rechteckig in der Draufsicht mit einer Breite gebildet, die im Wesentlichen gleich einem Abstand zwischen dem linken Seitenelement und dem rechten Seitenelement ist (nachstehend als "linke und rechte Seitenelemente" bezeichnet). Ferner ist der Unterrahmen an vier Ecken mit Befestigungseilen vorgesehen, durch die der Unterrahmen an den Unterseiten der linken und rechten Seitenelemente gesichert ist.

Die JP 2000 016327A, die den nächstkommenden Stand der Technik gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bildet, beschreibt einen Fahrzeugvorderwagenaufbau. Der Vorderwagenaufbau ist mit einem Unterrahmen und einem vorderen Seitenelements versehen, das mit dem Unterrahmen einen Befestigungshalter zu verbinden ist. Das vordere Seitenelement weist einen vorderen Teil, der von der Befestigungshalterung nach vorn angeordnet ist, und einen hinteren Teil, der hinten angeordnet ist, auf. Der vordere Teil des vorderen Seitenelements ist ausgebildet, um zusammen gedrückt und verformt zu werden, wenn eine vorgegebene erste axiale Last vom vorderen Teil aufgebracht wird, und der hintere Teil des vorderen Seitenelements ist ausgebildet, um somit nicht verformt zu werden, wenn die erste axiale Last vom vorderen Teil aufgebracht wird, und wird somit gebogen und verformt, wenn eine vorgegebene zweite axiale Last von einem vorderen Teil aufgebracht wird.

Beschreibung der Erfindung

In der oben erwähnten Anordnung werden die obigen (vorder- und rückseitigen) Befestigungsteile des Unterrahmens auf Verlängerungen der Seitenrahmen positioniert, wobei jede gerade in der Draufsicht dargestellt ist. Wenn daher eine Aufprallzufuhr (Last) infolge des Fahrzeugs-Frontalzusammenstoßes auf das vordere Ende des Seitenrahmens in axialer Richtung wirkt, wirkt eine Stoßlast tendenziell auf jede Verbindung der rückseitigen Befestigungsteile zur axialen Richtung der Seitenrahmen.

Folglich gibt es die Möglichkeit, dass sich die Verbindungen der rückseitigen Befestigungsteile nach hinten bewegen, was zur Verformung des Fahrgastraumes führt.

Um die Verformung des Fahrgastraumes zu verhindern, wird vorausgesetzt, die Umgebung der Verbindungen der rückseitigen Befestigungsteile zu verstärken und auch die Steifigkeit des Vorderteils des Fahrgastraumes zu verbessern. Jedoch bewirken diese Maßnahmen eine Zunahme des Aufbaugewichts mit den Nachteilen bei den Herstellkosten.

Unter den obigen Umständen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Vorderwagenaufbau zu schaffen, der eine Aufprallzufuhr (Last) infolge des Fahrzeug-Zusammenstoßes auf ein Boden-Rahmenelement, dass einen Fahrgastraum-Boden bildet, wirksamen verteilen und übertragen kann.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 erreicht. Die Unteransprüche weisen vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

1 ist eine perspektivische Ansicht der Unterseite eines Vorderwagenaufbaus;

2 ist eine perspektivische Ansicht eines Unterrahmens gemäß der ersten Ausführungsform;

3 ist ein Querschnitt, der entlang einer Linie III-III von 2 aufgenommen wurde;

4 ist eine erklärende Draufsicht, die die erste Ausführungsform erkennbar darstellt;

5A und 5B sind gedachte Ansichten zur Erklärung der Muster A und B über das Verformungsverhalten des Gabelelements des Unterrahmens der ersten Ausführungsform;

6 ist eine perspektivische Ansicht des Unterrahmens gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;

7 ist eine perspektivische Ansicht des Unterrahmens gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;

8 ist eine perspektivische Ansicht des Unterrahmens gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;

9 ist eine perspektivische Ansicht des Unterrahmens gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung;

10 ist eine erklärende Draufsicht, die die dritte Ausführungsform erkennbar darstellt;

11 ist eine perspektivische Ansicht des Unterrahmens gemäß der vierten Ausführungsform;

12 ist eine perspektivische Ansicht des Unterrahmens gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung;

13 ist eine erklärende Draufsicht, die das Verformungsverhalten der vierten Ausführungsform der Erfindung erkennbar darstellt;

14 ist eine perspektivische Ansicht des Unterrahmens gemäß der fünften Ausführungsform;

15 ist eine perspektivische Ansicht des Unterrahmens gemäß der sechsten Ausführungsform;

16 ist eine erklärende Draufsicht, die die siebte Ausführungsform erkennbar darstellt; und

17 ist eine erklärende Draufsicht, die die achte Ausführungsform erkennbar darstellt.

Die Erfindungen ist in den 7 bis 9, 12 und 13 dargestellt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Gemäß der beigefügten Zeichnung werden verschiedene Ausführungsformen nachstehend beschriebenen.

In 1 ist ein vorderer Fahrgastraum FC mit Seitenelementen 1 auf dessen (linken und rechten) Seiten vorgesehen, die einem vorderen Fahrgastraum-Rahmenelement in Längsrichtung des Fahrzeugs entspricht.

Bezüglich der paarweisen Seitenelemente 1 sind ihre vorderen Enden zusammen mit einer Stoßstangenverstärkung 3 verbunden, die sich in Richtung der Breite des Fahrzeugs erstreckt. Andererseits erstrecken sich die hinteren Bereiche des Seitenelements 1 von einer Armaturenbrettplatte, die den vorderen Fahrgastraum FC und den Fahrgastraum C trennt, bis zu einer unteren Fläche des Bodens 5, um dadurch die Verlängerungs-Seitenelemente 2 vorzusehen, die sich in die Längsrichtung des Fahrzeugs erstrecken.

Auf beiden (linken und rechten) Seiten des Bodens 5 sind Längsträger 6 angeordnet, die den Rahmen in die Längsrichtung des Fahrzeugs bilden. Die vorderen Enden von jedem Längsträger 6 sind mit den vorderen Enden von jedem Verlängerungs-Seitenelement 2 durch einen Ausleger 7 verbunden.

In dieser Ausführungsform umfasst ein Bodenrahmenelement 8 (Baugruppe) des Fahrgastraumes C die Verlängerungs-Seitenelemente 2, die Längsträger 6 und auch die Ausleger 7.

An der niedrigsten Position des vorderen Fahrgastraumes FC ist ein Unterrahmen 11 zum Befestigen so genannter "Fahrzeug-Baugruppenkomponenten" angeordnet. Zu beachten ist, dass die obigen Fahrzeug-Baugruppenkomponenten einen Antrieb 10 (z. B. Motor, Antriebsmotor) aufweisen, wobei die Aufhängungsteile und so weiter nicht dargestellt sind.

Wie in 2 und 4 dargestellt, umfasst der Unterrahmen 11 linke und rechte Seitenrahmen 12, die sich in die Längsrichtung des Fahrzeugs erstrecken, einen hinteren Rahmen 13, der an der Rückseite des Unterrahmens 11 angeordnet ist, um sich in die Richtung der Breite des Fahrzeugs zu erstrecken und Gabelelemente 14, die auf den hinteren Enden der Seitenrahmen 12 ausgebildet sind.

Jedes Gabelelement 14 umfasst ein inneres Abzweigungselement 14a, das sich vom hinteren Ende des Seitenrahmens 12 in Richtung des hinteren Rahmens 13 erstreckt, und ein äußeres Abzweigungselement 14b, das vom Seitenrahmen 13 nach außen in Richtung der Breite des Fahrzeugs hervorspringt.

Gemäß der Ausführungsform wird das äußere Abzweigungselement 14b so ausgebildet, um in der Draufsicht schräg nach hinten zum inneren Abzweigungselement 14a hervorzuspringen.

Ferner werden gemäß der Ausführungsform die linken und rechten Seitenrahmen 12 und der hintere Rahmen 13 in einem Körper ausgebildet. Somit bildet das innere Abzweigungselement 14a von einem Gabelelement 14 ein Verbindungsteil des hinteren Rahmens 13 mit dem Seitenrahmen 12 und auch den Nachbarbereichen.

Jeder der Seitenrahmen 12 und auch der hintere Rahmen 13 wird mit einem geschlossenen Bereich gebildet, der erstens durch ein Überlagern einer oberen Platte 11a, die durch einen umgekehrten Hut auf einer unteren Platte 11b in der Form einer ebenen Platte ausgebildet wird, und zweitens durch Verschweißen oder Vernieten dieser Platten miteinander erreicht werden kann. In einem in 3 dargestellten Beispiel wird die obere Platte 11a mit der unteren Platte 11b durch Nieten 15 an überlappenden Bereichen der Platten gesichert.

Der Unterrahmen 11 in der Ausführungsform umfasst ferner einen vorderen Rahmen 16 zum Verbinden der entsprechenden vorderen Enden der Seitenrahmen 12 miteinander in Richtung der Breite des Fahrzeugs.

Jeder Seitenrahmen 12 wird auf seinem vorderen Ende mit einem vorderen Befestigungsteil 17 versehen. Während in jedem Gabelelement 14 das äußere Abzweigungselement 14b auf seinem vorspringenden Ende mit einem hinteren Befestigungsteil 18 vorgesehen ist.

Die Seitenrahmen 12, der hintere Rahmen 13 und der vordere Rahmen 16 sind alle so ausgebildet, um in der Draufsicht im Wesentlichen gerade zu sein.

Der Unterrahmen 11 mit den Rahmen 12, 13, 16 und den Gabelelementen 14 ist mit den unteren Flächen der Aufnahmeelemente 19, die von den vorderen Enden des Seitenelements 1 nach unten hervorspringen, durch die vorderen Befestigungsteile 17 mittels Befestigungselementen, wie zum Beispiel Bolzen und Muttern, verbunden. Andererseits ist derselbe Unterrahmen 11 auch mit der unteren Fläche des Bodenrahmenelementes 8 durch die hinteren Befestigungsteile 18 in der gleichen Weise verbunden. Somit wird der Unterrahmen 11 so angeordnet, um sowohl die Seitenelemente 1 als auch das Bodenrahmenelement 8 zu umfassen.

Folglich sind auf jeder Seite der Seitenrahmen 12 zwei Lastübertragungswege ausgebildet, bestehend aus: einem ersten Lastübertragungsweg A, wo eine Aufpralllast F, die in die axiale Richtung durch, zum Beispiel das vordere Ende des rechten Seitenelements 12R, wirkt, vom inneren Abzweigungselement 14 zum anderen linken Seitenrahmen 12L durch den hinteren Rahmen 13 übertragen wird; und ein zweiter Lastübertragungsweg B, wo dieselbe Aufpralllast F zum Bodenrahmenelement 8 durch das äußere Abzweigungselement 14b übertragen wird (siehe 4).

In dieser Ausführungsform, wie in 4 dargestellt, sind die hinteren Befestigungsteile 18 mit den Nachbarbereichen der vorderen Enden der Verlängerungs-Seitenelemente 2 verbunden.

Der oben erwähnte Antrieb 10 ist so befestigt, um sowohl den linken Seitenrahmen 12 als auch den rechten Seitenrahmen 12 zu umfassen.

Gemäß der oben erwähnten ersten Ausführungsform, wie in 4 dargestellt, wenn das Fahrzeug einen versetzten Zusammenstoß mit einem Gegenstand M durch eine vordere und rechte Seite des Fahrzeugs aufweist, wirkt die Aufpralllast F des Unterrahmens 11 in die axiale Richtung.

Die Aufpralllast (Zufuhr) F wird am Gabelelement 14 am hinteren Ende des rechten Seitenrahmens 12R in eine Lastkomponente Fa und eine Lastkomponente Fb geteilt. Die Lastkomponente Fa wird zum linken Seitenrahmen 12L durch das innere Abzweigungselement 14a und den hinteren Rahmen 13 entlang des ersten Lastübertragungswegs A, der zum Inneren des Seitenrahmens 12R ausgerichtet ist, in die Richtung der Breite des Fahrzeugs übertragen. Andererseits wird die Lastkomponente Fb zum Bodenrahmenelement 8 durch das äußere Abzweigungselement 14b entlang des zweiten Lastübertragungswegs B, der zur Außenseite des Seitenrahmens 12R ausgerichtet ist, in die Richtung der Breite des Fahrzeugs übertragen.

Am Verbindungsteil des hinteren Befestigungsteils 18 im zweiten Lastübertragungsweg B verbleibt eine Lastkomponente Fc in der Längsrichtung des Fahrzeugs solange, wie der Unterrahmen 11 die Steifigkeit in die Längsrichtung aufweist. Jedoch ist es infolge der Erzeugung der Lastkomponenten Fa, Fb in die Richtung der Breite des Fahrzeugs möglich, die Lastkomponente Fc kleiner als die obige Aufpralllast F auszuführen.

Die Folge davon ist, dass die umgekehrte Last auf den Unterrahmen 11 das vordere Teil des Bodens 5 des Fahrgastraumes C nicht sofort zusammendrückt, aber in eine Last umgewandelt wird, die sich in die Richtung der Breite des Fahrzeugs ausbreitet und anschließend vom Bodenrahmenelement 8 des Fahrgastraumes C wirksam absorbiert wird, um den Fahrgastraum C vor der Verformung zu schützen.

Hier sollte beachtet werden, dass zwei Muster von 5A und 5B bezüglich des Umwandlungsvorganges der Last angenommen werden.

5A stellt ein Muster dar, bei dem ein Gabelelement 14 verformt ist. Gemäß dieses Musters wird der Unterrahmen 11 durch die längsgerichtete Last, die vom rechten Seitenrahmen 12R übertragen wird, verformt, so dass ein Winkel &thgr; zwischen dem inneren Abzweigungselement 14a und dem äußere Abzweigungselement 14b zunimmt, wobei der hintere Rahmen 13 in Richtung des Gabelelements 14 des linken Seitenrahmens 12L zusammen gedrückt wird, während das äußere Abzweigungselement 14b wirkt, als ob es das hintere Befestigungselement 18 nach hinten und nach außen in Richtung der Breite des Fahrzeugs drückt.

5B stellt ein weiteres Muster da, wo der rechte Seitenrahmen 12R, das innere Abzweigungselement 14a und der hintere Rahmen 13 alle nachfolgend verformt werden. Durch die Aufpralllast, die auf das vordere Ende des rechten Seitenrahmens 12R aufgebracht wird, wird alles von demselben Rahmen 12R, dem inneren Abzweigungselement 14a und dem hinteren Rahmen 13 verformt. Weil das äußere Abzweigungselement 14b kürzer als der rechte Seitenrahmen 12R und der hintere Rahmen 13 ist, führt die oben erwähnte Aufpralllast beim Abzweigungselement 14b keine oder eine geringe Verformung aus, so dass sich das Gabelelement 14 im entgegengesetzten Uhrzeigersinn, dargestellt mit dem Pfeil a von 5B, dreht. Folglich wird der hintere Rahmen 13 in die Richtung des Gabelelements 14 des rechten Seitenrahmens 12L auf der entgegengesetzten Seite zusammen gedrückt. Folglich drückt das äußere Abzweigungselement 14b das hinteren Befestigungsteil 18 nach hinten und nach außen in Richtung der Breite des Fahrzeugs.

Auf diese Weise wirkt die so umgewandelte Last, als wenn das Gabelelement 14 des rechten Seitenrahmens 12R, die das hintere Befestigungsteil 18 nach hinten und nach außen in Richtung der Breite des Fahrzeugs drückt, durch das Verlängerungs-Seitenelement 2 mit der höchsten Steifigkeit und ein Anstauchteil des Auslegers 7 und des Längsträgers 6 aufgenommen und ferner in diesen Rahmenelementen (2, 6, 7) zur Verteilung absorbiert wird.

Andererseits kann der hintere Rahmen 13 infolge der im Wesentlichen linearen Konfiguration in der Draufsicht die verteilte Lastkomponente Fa übertragenen, während sie vom Gabelelement 14 des Seitenrahmens 12R (Aufprallseite) nach innen in Richtung der Breite des Fahrzeugs wirksam zum Gabelelement 14 des entgegengesetzten Seitenrahmens 12L ausgerichtet wird.

Nochmals, da die hinteren Befestigungsteile 18 der Gabelelemente 14 mit den Nachbarbereichen der vorderen Enden der Verlängerungs-Seitenelemente 2 verbunden sind, kann die Last, die vom hinteren Befestigungsteil 18 übertragen wird, durch die Verlängerungs-Seitenelemente 2 und der umschließenden Bodenplatte abgestützt werden, wobei die Verteilung und Übertragung der Last wirksam ausgeführt wird. Außerdem ist es möglich, die Länge von jedem hinteren Befestigungsteil 18, das vom Seitenrahmen 12 hervorspringt, zu reduzieren, wobei es möglich wird, sowohl die Größe als auch das Gewicht des Unterrahmens 11 zu reduzieren.

Weil der Unterrahmen 11 der Ausführungsform mit dem vorderen Rahmen 16, der die vorderen Enden der Seitenrahmen 12, 12 mit jedem anderen in Richtung der Breite des Fahrzeugs verbindet, versehen ist, wird zusätzlich die Steifigkeit des Unterrahmens 11 so erhöht, um somit seine Stabilität beim Abstützen der Fahrzeug-Baugruppenkomponenten, wie zum Beispiel den Antrieb 10, zu verbessern. Weil die Rahmenbestandteile einschließlich des Seitenrahmens 12 im Wesentlichen alle linear ausgebildet sind, ist es ferner möglich, den Unterrahmen 11 mit Leichtigkeit zu bilden.

6 stellt die zweite Ausführungsform dar. Es ist zu beachten, dass die später erwähnten Ausführungsformen einschließlich dieser Ausführungsform durchwegs die Elemente, die ähnlich denen der ersten Ausführungsform sind, jeweils mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet und ihre überdeckenden Beschreibungen ausgeschlossen werden.

Gemäß der zweiten Ausführungsform wird der hintere Rahmen 13 des Unterrahmens 11 aufwärts gebogen.

Zusätzlich zu den Wirkungen der ersten Ausführungsform, während die Lastkomponente Fa, die am Gabelelement des Seitenrahmens 12R verteilt worden ist, um den ersten Lastübertragungsweg A auszurichten, zum anderen Seitenrahmen 12L durch den hinteren Rahmen 13 übertragen wird, bewirkt die Lastkomponente Fa beim hinteren Rahmen 13, dass er plastisch in die gebogene Richtung verformt wird, wodurch das teilweise Absorbieren der Aufprallenergie ermöglicht wird.

Weil der hintere Rahmen 13 aufwärts gebogen ist, ist es zusätzlich möglich, die Beeinflussung des Unterrahmens 11 mit anderen Komponenten (zum Beispiel Auspuffrohre, eine Antriebswelle, etc.), die sich vom Inneren des vorderen Fahrgastraumes FC zur Unterseite des Bodens 5 erstrecken, zu vermeiden.

7 stellt die erste Ausführungsform der Erfindung dar. In dieser Ausführungsform ist der Unterrahmen 11 hinter den Gabelelementen 14 mit Nuten 19 versehen, wobei jede als ein ausgespartes Teil zwischen dem inneren Abzweigungselement 14a und dem äußeren Abzweigungselement 14b dient.

Infolge der Festlegung der Nuten 19 gemäß der Ausführungsform, wobei jede an einem Grenzbereichsteil zwischen dem inneren Abzweigungselement 14a und dem äußeren Abzweigungselement 14b positioniert ist, bewirkt die Aufpralllast, die von der vorderen Seite von einem Seitenrahmen 12 in axialer Richtung übertragen wird, dass das Gabelelement 14 verformt wird, als ob das obige Grenzbereichsteil einreißen würde, wobei die Nut 19 der Startpunkt des Reißens ist, wodurch die Lastumwandlung in Richtung der Breite des Fahrzeugs zum ersten Lastübertragungsweg A und zum zweiten Lastübertragungsweg B gesteigert werden kann.

8 stellt die zweite Ausführungsform der Erfindung dar. In dieser Ausführungsform wird jedes der Gabelelemente 14 des Unterrahmens 11 ausgebildet, so dass sich das innere Abzweigungselement 14a und das äußere Abzweigungselement 14b von einander in einem im Wesentlichen Y-förmigen Muster in der Draufsicht verteilen.

Zusätzlich zu den Wirkungen durch die erste Ausführungsform ist es infolge der Y-förmigen Verteilung des inneren Abzweigungselement 14a und des äußeren Abzweigungselement 14b möglich, die Aufpralllast im ersten Lastübertragungsweg A und zweiten Lastübertragungsweg B üblicherweise gleich zu verteilen, wodurch die Wirkung der Lastübertragung des Vorderwagenaufbaus verbessert wird.

Weil die axiale Last auf einem Seitenrahmen 12 die Verformung des Gabelelements 14 bewirkt, als ob das Grenzbereichsteil zwischen dem inneren Abzweigungselement 14a und dem äußeren Abzweigungselement 14b mit seinem ausgeschnittenen Teil als Startpunkt des Reißens einreißen würde, ist es zusätzlich möglich, ähnlich der ersten Ausführungsform der Erfindung, die Lastumwandlung in Richtung der Breite des Fahrzeugs zum ersten Lastübertragungsweg A und zweiten Lastübertragungsweg B zu steigern.

9 stellt die dritte Ausführungsform der Erfindung dar. Im Unterrahmen 11 dieser Ausführungsform wird der hintere Rahmen 13 an seinem vorderen Rand des Mittelteils in Richtung der Breite des Fahrzeugs mit einer Nut 21 als ausgespartes Teil versehen, dass das Mittelteil zu einer rückwärtigen Stauchung infolge der Aufpralllast bewegt.

Zusätzlich zu den Wirkungen durch die erste Ausführungsform, während die Lastkomponente Fa, die am Gabelelement 14 des Seitenrahmens 12R verteilt wurde, um die erste Lastübertragungsweg A auszurichten, zum anderen Seitenrahmen 12L durch den hinteren Rahmen 13 übertragen wird, ermöglicht diese Lastkomponente Fa beim hinteren Rahmen 13, dass er mit der Nut 21 als Startpunkt der Stauchung nach hinten gestaucht wird, wobei das teilweise Absorbieren der Aufprallenergie ermöglicht wird.

Während dieser Stauchung, da der hintere Rahmen 13 verformt wird, so dass der vordere Rand mit der Nut 21 zusammen gedrückt wird, während sich der hintere Rand vergrößert, werden die hinteren Befestigungsteile 18 nach außen in die Richtung der Breite des Fahrzeugs gedrückt. Folglich ist es möglich, die Reaktionskraft des Bodenrahmenelementes 8 in der obigen stauchenden Verformung wirksam zu nutzen.

10 stellt die dritte Ausführungsform dar. Gemäß der Ausführungsform werden die Seitenrahmen 12 des Unterrahmens 11 der ersten Ausführungsform in Richtung des Inneren des Fahrzeugs in Richtung der Breite gebogen.

Zusätzlich zu den Wirkungen durch die erste Ausführungsform, während des Übertragens der Aufpralllast, die auf der vorderen Seite der Seitenrahmen 12 aufgebracht wurde, auf die Gabelelemente 14, ermöglicht diese Aufpralllast, dass die so gebogenen Seitenrahmen 12 nach innen in Richtung der Breite des Fahrzeugs gebogen werden, wodurch das teilweise Absorbieren der Aufprallenergie ermöglicht wird.

Weil die Seitenrahmen 12 den Antrieb 10 beeinflussen, ermöglicht die resultierende Festigkeit des Antriebs 10 mit dem Biegeablauf die Verbesserung der Absorptionswirkung für die Aufprallenergie.

11 stellt die vierte Ausführungsform dar. Gemäß der Ausführungsform wird jeder der nach innen gebogenen Seitenrahmen 12 der dritten Ausführungsform mit einer Nut 22 als ausgespartes Teil versehen, die den Seitenrahmen 12 zu einer inneren Stauchung infolge der Aufpralllast bewegt.

Die Nut 22 wird auf einem äußeren Rand des Seitenrahmens 12 in Richtung der Breite des Fahrzeugs positioniert, vorzugsweise auf dem äußeren Rand des maximal gebogenen Bereichs des Seitenrahmens 12.

Gemäß der vierten Ausführungsform, zusätzlich zu den Wirkungen der dritten Ausführungsform, ist es möglich, die innere Stauchung der Seitenrahmen mit den Nuten 22 als Startpunkte der Verformung, die durch die Aufpralllast bewirkt wird, zu steigern. Durch Bestimmen des Beeinflussungspunktes der Seitenrahmen 12 mit dem Antrieb 10 infolge der stauchenden Verformung, ist es ferner möglich, die Absorptionswirkung der Aufprallenergie weiter zu verbessern.

12 und 13 stellen die vierte Ausführungsform dar. In der Ausführungsform wird der Unterrahmen 11 gemäß der siebten Ausführungsform an einem vorderen Rand des hinteren Rahmens 13 mit der Nut 21 als ausgespartes Teil vorgesehen, ähnlich wie in der dritten Ausführungsform der Erfindung.

13 stellt das Verformungsverhalten des Unterrahmens 11 dar, wenn das Fahrzeug einen versetzten Zusammenstoß mit einem Gegenstand M aufweist.

Wenn sich die Aufprallzufuhr F auf die vordere Seite des Seitenrahmens 12R in axialer Richtung konzentriert und wirkt, dann wird der Seitenrahmen 12R nach innen in Richtung der Breite des Fahrzeugs mit der Nut 22 als Startpunkt der Verformung gestaucht, während die Aufpralllast zum Gabelelement 14 übertragen wird, wobei die gleichen Wirkungen bei der siebten Ausführungsform geschaffen werden. Infolge der Lastkomponente Fa, die sich aus der Verteilung für den ersten Lastübertragungsweg A am Gabelelement 14 ergibt, wird der hintere Rahmen 13 zusätzlich nach hinten mit der Nut 21 als Startpunkt der Verformung gestaucht. Auf diese Weise ist es möglich, die Absorptionswirkung der Aufprallenergie weiter zu verbessern.

14 stellt die fünfte Ausführungsform dar. Gemäß der Ausführungsform werden die hinteren Enden der Seitenrahmen 12 des Unterrahmens 11 der ersten Ausführungsform verlängert und nach außen in die Richtung der Breite des Fahrzeugs gebogen. Ferner wird ein hinterer Rahmen 13A mit beiden Basisteilen der so gebogenen Verlängerungen der Seitenrahmen 12 verbunden. In dieser Ausführungsform bildet jede hintere Verlängerung des Seitenrahmens 12 das äußere Abzweigungselement 14b, während das Basisteil des hinteren Rahmens 13A, das mit dem Seitenrahmen 12 verbunden ist, das innere Abzweigungselement 14a bildet, wobei beide das Gabelelement 14 bilden.

Zusätzlich zu den Wirkungen der ersten Ausführungsform, weil der Seitenrahmen 12 und der hintere Rahmen 13A durch verschiedene Körper ausgebildet werden, ist es möglich, den Unterrahmen 11 der Ausführungsform auf eine Vielzahl von Fahrzeugen mit unterschiedlichen Fahrzeugbreiten durch Einstellen der entsprechenden Länge des hinteren Rahmens 13A und vorderen Rahmens 16 anzuwenden, während die Seitenrahmen 12 beibehalten werden.

15 stellt die sechste Ausführungsform dar. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform wird der Unterrahmen 11 der zehnten Ausführungsform mit einem Paar von gegossenen Gabelelementen 14A, die aus Leichtmetallen, wie z.B. einer Aluminiumlegierung, gegossen werden, vorgesehen. Ferner werden beide Seitenrahmen 12A und ein hinterer Rahmen 13B durch unterschiedliche Extrusionen desselben Metalls gebildet. Beim Zusammenbau werden die obigen Gabelelemente 14A jeweils mit den hinteren Enden der Seitenrahmen 12A verbunden. Der hintere Rahmen 13B ist an beiden Enden mit den inneren Abzweigungselementen 14a der Gabelelemente 14A verbunden.

Zusätzlich zu den Wirkungen durch die erste Ausführungsform ist es möglich, sowohl das Design als auch die Formgebung der Gabelelemente 14A mit Leichtigkeit auszuführen. Ähnlich der fünften Ausführungsform ist es mit der Einstellung der Länge des Hinterrahmens 13B und des vorderen Rahmens 16 möglich, mit den Anforderungen der Fahrzeuge, die Breiten zwischen den Rädern aufweisen, die voneinander unterschiedlich sind, zurechtzukommen.

Es ist zu beachten, dass der Unterrahmen 11 der ersten Ausführungsform die hinteren Befestigungsteile 18, die mit den Nachbarbereichen der vorderen Enden der Verlängerungselemente 2 verbunden sind, aufweist. In der in 16 dargestellten Abwandlung sind die äußeren Verzweigungselemente 14b, die nach außen in der Richtung der Breite des Fahrzeugs hervorspringen, verlängert, so dass die hinteren Befestigungsteile 18 mit den Nachbarbereichen der vorderen Enden der Längsträger 6 (die elfte Ausführungsform) verbunden sind.

In diesem Fall kann die verteilte Last auf das hintere Befestigungsteil 18 zum Längsträger 6 mit der größten Steifigkeit vom Bodenrahmenelement 8 direkt übertragen werden, wodurch die Verbesserung der Absorptionswirkung der verteilten Last ermöglicht wird.

In der in 17 dargestellten achten Ausführungsform sind die hinteren Befestigungsteile 18 mit den Auslegern 7 verbunden. Mit dieser Verbindungsart kann die Übertragbarkeit der verteilten Last von den hinteren Befestigungsteilen 18 zu den Längsträgern 8 verbessert werden und außerdem ermöglicht die plastische Verformung der Ausleger 7, dass die Aufprallenergie teilweise absorbiert wird.

Wie oben erwähnt, wenn der versetzte Frontalzusammenstoß sich auf die Aufprallzufuhr auf einen Seitenrahmen des Unterrahmens konzentriert und die Aufprallzufuhr auf den Seitenrahmen durch seine Vorderseite in axialer Richtung wirkt, wird die Kollisionszufuhr verteilt und an der Rückseite des Seitenrahmens in eine Lastkomponente, die auf die Innenseite des Seitenrahmens in Richtung der Breite entlang des ersten Lastübertragungsweges hinweist und auf den anderen Seitenrahmen durch den hinteren Rahmen übertragen wird; und eine weitere Lastkomponente geteilt, die auf die Außenseite des Seitenrahmens in Richtung der Breite entlang des zweiten Lastübertragungsweges hinweist und auf das Bodenrahmenelement übertragen wird.

Ohne sofortiges Zusammendrücken der Vorderseite des Fahrgastraumbodens kann folglich eine Last zum Zurückziehen des Unterrahmens auf Lasten umgewandelt werden, die sich in Richtung der Breite des Fahrzeugs verteilen und kontinuierlich im Bodenrahmenelement des Fahrgastraumes wirksam absorbiert werden, wodurch das Eingrenzen der Verformung des Fahrgastraumes ermöglicht wird.

Der Schutzumfang der Erfindung ist bezüglich der beigefügten Ansprüche definiert.


Anspruch[de]
Fahrzeugvorderwagenaufbau mit:

– einem vorderen Fahrgastraum-Rahmenelement (1), das einen vorderen Fahrzeugfahrgastraum bildet;

– einem Bodenrahmenelement (8), das einen Fahrgastraumboden des Fahrzeugs bildet;

– einem Unterrahmen (11), der an der Unterseite des Fahrgastraumes des Fahrzeugs angeordnet ist, um sich somit sowohl vom vorderen Fahrgastraum-Rahmenelement (1) als auch vom Bodenrahmenelement (8) zu erstrecken, wobei der Unterrahmen (11) sowohl mit dem vorderen Fahrgastraum-Rahmenelement (1) als auch mit dem Bodenrahmenelement (8) verbunden ist und auch ein Paar von linken und rechten Seitenrahmen (12, 12A), die sich beide in die Längsrichtung des Fahrzeugs erstrecken, und einen hinteren Rahmen (13, 13A, 13B) aufweist, der auf der Rückseite des Unterrahmens (11) angeordnet ist, um die linken und rechten Seitenrahmen (12, 12A) miteinander in Richtung der Breite des Fahrzeuges zu verbinden;

– mit einer Fahrzeug-Baugruppenkomponente (10), die durch den Unterrahmen (11) abgestützt wird;

– mit einem ersten Lastübertragungsweg (A), der auf der Rückseite des Unterrahmens (11) ausgebildet ist, um eine Aufpralllast zu führen, die auf einen der linken und rechten Seitenrahmen (12, 12A) in axialer Richtung aufgebracht wurde, nach innen von einem Seitenrahmen (12, 12A) in Richtung der Breite des Fahrzeugs zu führen, um die Aufpralllast zum anderen Seitenrahmen (12, 12A) durch den hinteren Rahmen (13, 13A, 13B) zu übertragen; und

– mit einem zweiten Lastübertragungsweg (B), der auf der Rückseite des Unterrahmens (11) ausgebildet ist, um die Aufpralllast nach außen des einen Seitenrahmens (12, 12A) in Richtung der Breite des Fahrzeugs zu führen, um die Aufpralllast zum Bodenrahmenelement (8) zu übertragen;

– wobei der Unterrahmen (11) ferner ein Paar von Gabelelementen (14, 14A) aufweist, die jeweils auf den entsprechenden Rückseiten der linken und rechten Seitenrahmen (12, 12A) ausgebildet sind, wobei die Gabelelemente (14, 14A) jedes ein inneres Abzweigungselement (14a), das sich in Richtung des hinteren Rahmens (13, 13A, 13B) erstreckt, und ein äußeres Abzweigungselement (14b) aufweist, das vom entsprechenden Seitenrahmen (12, 12A) nach außen in Richtung der Breite des Fahrzeugs hervorspringt;

dadurch gekennzeichnet, dass

– der hintere Rahmen (13, 13A, 13B) auf seinem vorderen Rand seines Zwischenbereichs in Richtung der Breite des Fahrzeugs mit einem ausgesparten Teil (21) versehen ist, das den hinteren Rahmen (13, 13A, 13B) zu einer hinteren Stauchung infolge der Aufpralllast bewegt oder/und jedes der Gabelelemente (14, 14A) des Unterrahmens (11) ein ausgespartes Teil (19) aufweist, das auf der Rückseite eines Grenzbereichs zwischen dem inneren Abzweigungselement (14a) und dem äußeren Abzweigungselement (14b) ausgebildet ist.
Vorderwagenaufbau gemäß Anspruch 1, wobei

– das vordere Fahrgastraum-Rahmenelement (1) ein Paar von linken und rechten Seitenelementen (1) aufweist, die sich beide in eine Längsrichtung des Fahrzeugs erstrecken;

– die linken und rechten Seitenrahmen (12, 12A) jeweils mit den vorderen Befestigungsteilen (17) auf ihren vorderen Enden vorgesehen sind;

– die äußeren Abzweigungselemente (14b) der Gabelelemente (14, 14A) jeweils mit hinteren Befestigungsteilen (18) versehen sind;

– die entsprechenden vorderen Enden der linken und rechten Seitenrahmen (12, 12A) mit den unteren Flächen der linken und rechten Seitenelemente (1) jeweils durch die vorderen Befestigungsteile (17) verbunden sind;

– die äußeren Abzweigungselemente (14b) der Gabelelemente (14, 14A) mit der unteren Fläche des Bodenrahmenselements (8) durch die hinteren Befestigungsteile (18) verbunden sind;

– die erste Führungsstrecke (A) das innere Abzweigungselement (14a) aufweist; und

– die zweite Lastübertragungsweg (B) das äußere Abzweigungselement (14b) aufweist.
Vorderwagenaufbau gemäß Anspruch 2, wobei das Bodenrahmenelement (8) Folgendes aufweist:

– ein Paar von Verlängerungs-Seitenelementen (2), die sich von den entsprechenden hinteren Enden der linken und rechten Seitenelemente (1) zur unteren Fläche des Fahrgastraumbodens (5) in der Längsrichtung des Fahrzeugs erstrecken;

– ein Paar Längsträger (6), die auf beiden Seiten des Fahrgastraumbodens (5) angeordnet sind, um sich in die Längsrichtung des Fahrzeugs zu erstrecken; und

– ein Paar Ausleger (7), die die vorderen Enden der Verlängerungs-Seitenelemente (2) jeweils mit den vorderen Enden der Längsräder (6) verbindet.
Vorderwagenaufbau gemäß Anspruch 3, wobei die hinteren Befestigungsteile (18) des Unterrahmens (11) jeweils mit den Nachbarbereichen der vorderen Enden der Längsträger (6) verbunden sind. Vorderwagenaufbau gemäß Anspruch 3, wobei die hinteren Befestigungsteile (18) des Unterrahmens (11) jeweils mit den Nachbarbereichen der Ausleger (7) verbunden sind. Vorderwagenaufbau gemäß Anspruch 3, wobei die hinteren Befestigungsteile (18) des Unterrahmens (11) jeweils mit den Nachbarbereichen der vorderen Enden der Verlängerungs-Seitenelemente (2) verbunden sind. Vorderwagenaufbau gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei jeder der linken und rechten Seitenrahmen (12, 12A) ausgebildet ist, um sich von seinen vorderen Enden in Richtung der Gabelelemente (14, 14A) im Wesentlichen gerade zu erstrecken. Vorderwagenaufbau gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei jeder der linken und rechten Seitenrahmen (12, 12A) in Richtung eines Fahrzeuginneren in der Richtung der Breite des Fahrzeugs gebogen sind. Vorderwagenaufbau gemäß Anspruch 8, wobei jeder der linken und rechten Seitenrahmen (12, 12A) auf seinem äußeren Rand eines maximal gebogenen Bereichs in Richtung der Breite des Fahrzeugs mit einem ausgesparten Teil (19, 21, 22) versehen ist, das den Seitenrahmen (12, 12A) zu einer inneren Stauchung infolge der Aufpralllast bewegt. Vorderwagenaufbau gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei der hintere Rahmen (13, 13A, 13B) des Unterrahmens (11) im Wesentlichen gerade ausgebildet ist. Vorderwagenaufbau gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der hintere Rahmen (13, 13A, 13B) aufwärts gebogen ist. Vorderwagenaufbau gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei jedes der Gabelelemente (14, 14A) des Unterrahmens so ausgebildet ist, dass das innere Abzweigungselement (14a) und das äußere Abzweigungselement (14b) in einem im Wesentlichen Y-förmigen Muster in der Draufsicht von einander abweichen. Vorderwagenaufbau gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die linken und rechten Seitenrahmen (12, 12A) hintere Enden aufweisen, die gebogen sind und sich nach außen in die Richtung der Breite des Fahrzeuges erstrecken, um dadurch Verlängerungen zu bilden, während der hintere Rahmen (13, 13A, 13B) mit beiden Basisteilen der Verlängerungen der linken und rechten Seitenrahmen (12, 12A) verbunden ist, wobei jede hintere Verlängerung der hinteren und rechten Seitenrahmen (12, 12A) die äußere Abzweigung bilden, während der Basisteil des hinteren Rahmens (13, 13A, 13B), der mit jedem der Seitenrahmen (12, 12A) verbunden ist, das innere Abzweigungselement (14a) bildet, wodurch das Gabelelement (14, 14A) geschaffen wird. Vorderwagenaufbau gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Gabelelemente (14, 14A) unabhängig von den Seitenrahmen (12, 12A) gebildet werden und auch mit den entsprechenden hinteren Enden davon verbunden sind und der hintere Rahmen (13, 13A, 13B) ebenfalls unabhängig von den Seitenrahmen (12, 12A) gebildet wird und mit dem inneren Abzweigungselement (14a) der Gabelelemente (14, 14A) verbunden ist. Vorderwagenaufbau gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Unterrahmen (11) einen vorderen Rahmen zum Verbinden der vorderen Enden der linken und rechten Seitenrahmen (12, 12A) miteinander in Richtung der Breite des Fahrzeuges aufweist.






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