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Die vorliegende Erfindung beansprucht die Priorität der am 27. September 2012 eingereichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-214660 , deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugfrontstruktur, bei der ein energieabsorbierendes Element für einen Fußgängerschutz in einem oberen Bereich zwischen einer Stoßfängerfrontabdeckung und einem hinter der Stoßfängerfrontabdeckung angeordneten vorderen starren Körper angeordnet ist.
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Ein vor einem Motorraum angeordnetes, herkömmliches Frontende weist einen Kühlerträger auf, der einen Wärmetauscher hält, wie beispielsweise einen Kühler und einen Kondensator einer Klimaanlage. Die Vorderseite des Kühlerträgers ist durch eine Stoßfängerfrontabdeckung abgedeckt.
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Der Wärmetauscher, wie beispielsweise der Kühler und der Kondensator, sind teuer, so dass eine Technik verwendet wird, gemäß der eine Beschädigung vorderer starrer Körper, z. B. des Wärmetauschers und des Kühlerträgers, verhindert wird. Gemäß dieser Technik wird zwischen einem Wärmetauscher und der Stoßfängerfrontabdeckung ein Energieabsorptionsraum bereitgestellt und ist ein energieabsorbierendes Element auf der Vorderfläche eines im Energieabsorptionsraum angeordneten Stoßfängerträgers angeordnet, so dass im Fall einer Kollision bei einer niedrigen Geschwindigkeit (leichten Kollision) mit einem Objekt, wie beispielsweise mit einem vorausfahrenden Fahrzeug oder einem Strommast, eine Aufprallenergie durch Verformung ausschließlich des energieabsorbierenden Elements absorbiert wird.
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In einem derartigen Fahrzeug mit einem Kollisionsenergieabsorptionsraum in seinem vorderen Bereich ist der Kühlerträger unvermeidbar an einer Position angeordnet, die vom vorderen Ende der Stoßfängerfrontabdeckung in einem vorgegebenen Abstand beabstandet ist. Beispielsweise ist es im Fall einer schnauzenförmigen Stoßfängerfrontabdeckung, die den vorderen Teil eines Fahrzeugs in der Fahrzeugbreitenrichtung und in der vertikalen Richtung breit abdeckt, schwierig, das obere Ende der Stoßfängerfrontabdeckung direkt am Kühlerträger zu befestigen, so dass es über einen Halter oder dergleichen daran befestigt wird.
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Wenn dagegen die Vorderfläche eines Fahrzeugs mit einem Bein eines Fußgängers kollidiert, wird der Oberkörper des Fußgängers über eine Fronthaube gebeugt, die die Oberseite eines Motorraums abdeckt, so dass der Kopf des Fußgängers auf die Fronthaube aufschlägt. Um die Stoßenergie vom Kopf durch Verformen der Fronthaube zu absorbieren, ist es erforderlich, einen Raum zum Ermöglichen eines Verformungshubs der Fronthaube bereitzustellen. In diesem Fall ist die Unterseite des vorderen Endes der Fronthaube dem oberen Rahmenteil des Kühlerträgers zugewandt. Weil das obere Rahmenteil ein starrer Körper ist, muss der Raum für den Verformungshub zwischen dem oberen Rahmenteil und der Fronthaube bereitgestellt werden.
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Beispielsweise ist in der
JP-2012-148613 A eine Technik zum Befestigen der Fronthaube und der Stoßfängerfrontabdeckung am oberen Rahmenteil (Hauptträgerelement) des Kühlerträgers beschrieben, wobei ein Energieabsorptionsraum gewährleistet wird. Insbesondere ist die am vorderen Ende der Fronthaube angeordnete Haubeninnenplatte (Haubenrahmen) in die Richtung des oberen Rahmenteils des Kühlerträgers erweitert, ist ein Haubenverriegelungsmechanismus zwischen der Haubeninnenplatte und dem oberen Rahmenteil des Kühlerträgers angeordnet (nachstehend als ”Kühlerträgeroberteil” bezeichnet), und sind das obere Ende der Stoßfängerfrontabdeckung und das Kühlerträgeroberteil durch einen aus einem Kunstharz hergestellten plattenähnlichen Halter durchgängig verbunden.
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Mit der in der
JP-2012-148613 A beschriebenen Technik wird, wenn die Vorderfläche eines Fahrzeugs mit einem Bein eines Fußgängers kollidiert, der durch den Aufprall auf die Vorderfläche verursachte Stoß absorbiert, indem der plattenähnliche Halter nach hinten gebogen wird, und wird der durch das Aufschlagen des Kopfes von einer vorderen oberen Position verursachte Stoß dadurch absorbiert, dass ein im plattenähnlichen Halter bereitgestelltes kastenförmiges Aufprallabsorptionselement zerbricht.
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Im Übrigen wird die durch das Bein erzeugte Aufpralllast vorzugsweise als eine Flächenlast (gleichmäßig verteilte Last) aufgenommen, um im Fall einer Kollision mit einem Bein eines Fußgängers die Aufprallenergie effizient zu absorbieren. Die in der
JP-2012-148613 A beschriebenen Technik ist dafür ausgelegt, die Aufprallenergie durch Zerbrechen des plattenähnlichen Halters zu absorbieren, so dass die Aufpralllast als eine Flächenlast aufgenommen werden kann, indem anfangs eine große Fläche des plattenähnlichen Halters zum Aufnehmen der Aufpralllast gewährleistet wird.
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Wenn versucht wird, eine große Fläche des plattenähnlichen Halters zum Aufnehmen der Aufpralllast zu gewährleisten, wird jedoch veranlasst, dass ein Teil der Fläche sich mit dem Kühlerträger überlappt, so dass die Wärmeaustauschleistung des Wärmetauschers abnimmt.
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Hinsichtlich der vorstehend beschriebenen Umstände ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugfrontstruktur bereitzustellen, die dazu geeignet ist, eine Aufpralllast von einem Bein eines Fußgängers als eine auf eine große Fläche verteilte Last aufzunehmen und zu absorbieren, ohne dass die Wärmeaustauschleistung eines Wärmetauschers vermindert wird. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
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Daher werden erfindungsgemäß, wenn die Aufpralllast von einem Bein eines Fußgängers auf ein energieabsorbierende Element für einen Fußgängerschutz ausgeübt wird, ein oberer Vorsprung und ein unterer Vorsprung des energieabsorbierenden Elements für einen Fußgängerschutz gedrückt, wobei eine Biegung des energieabsorbierenden Elements aufgrund der Druckkraft beider Vorsprünge eine Momentkraft erfährt und nach oben und unten gedehnt und verformt wird, so dass die Aufpralllast vom Bein als eine Flächenlast aufgenommen werden kann. Weil die Biegung normalerweise in einer eingesenkten Form gebogen ist und somit die Spannweite zwischen dem oberen Vorsprung und dem unteren Vorsprung klein ist, wird der vordere starre Körper durch das energieabsorbierende Element für einen Fußgängerschutz nicht breit abgedeckt. Daher nimmt, wenn der vordere starre Körper ein Wärmetauscher ist, die Wärmeaustauschleistung nicht ab.
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Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt eine Seitenansicht des Hauptteils des vorderen Teils eines Fahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform;
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2 zeigt eine 1 entsprechende Seiten-Querschnittansicht zum Darstellen des Verhaltens eines oberen energieabsorbierenden Elements gemäß der ersten Ausführungsform im Fall einer Frontalkollision mit einem Fußgänger;
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3 zeigt eine 1 entsprechende Seiten-Querschnittansicht zum Darstellen des Verhaltens des oberen energieabsorbierenden Elements im Fall einer Kollision mit dem Kopf eines Fußgängers;
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4 zeigt eine 1 entsprechende Seiten-Querschnittansicht zum Darstellen des Verhaltens des oberen energieabsorbierenden Elements im Fall einer leichten Kollision;
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines vorderen Wandelements des oberen energieabsorbierenden Elements;
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6 zeigt eine perspektivische Ansicht des oberen energieabsorbierenden Elements betrachtet von einer vorderen unteren Position;
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7 zeigt eine perspektivische Ansicht des oberen energieabsorbierenden Elements betrachtet von einer seitlichen unteren Position;
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8 zeigt eine perspektivische Ansicht des oberen energieabsorbierenden Elements betrachtet von einer hinteren unteren Position;
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9 zeigt eine perspektivische Rückansicht des oberen energieabsorbierenden Elements; und
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10 zeigt eine 1 entsprechende Querschnittansicht einer zweiten Ausführungsform.
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Die 1 bis 9 zeigen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bezugszeichen 1 in 1 bezeichnet den Vorderteil eines Fahrzeugs. Ein Motorraum 2 ist im Fahrzeugvorderteil 1 ausgebildet, und die Oberseite des Motorraums 2 ist durch eine öffenbare Fronthaube 3 verschlossen. Das vordere Ende des Fahrzeugvorderteils 1 weist einen vorderen Stoßfänger 10 auf. Der vordere Stoßfänger 10 weist eine Stoßfbängerfrontabdeckung 11, einen (nicht dargestellten) Stoßfängerträger und ein (nicht dargestelltes) energieabsorbierendes (EA) Element auf. Die Stoßfängerfrontabdeckung 11 ist aus einem elastischen Material, wie beispielsweise Kunstharz, hergestellt und dient als Teil der modellierten Oberfläche des vorderen Endes der Fahrzeugkarosserie. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine schnauzenförmige Stoßfängerfrontabdeckung verwendet, die die Vorderfläche des Fahrzeugs in der Fahrzeugbreitenrichtung und in der vertikalen Richtung breit abdeckt.
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Am oberen Ende der Stoßfängerfrontabdeckung 11 ist eine Stufe 11a ausgebildet, die eine Grenze P mit dem Ende der Fronthaube 3 bildet. Außerdem weist die obere Vorderfläche der Stoßfängerfrontabdeckung 11 eine Öffnung auf, in der ein Frontgrill 12 montiert ist, über den Außenluft von der Vorderseite in den Motorraum 2 eingeleitet wird. Ein Kühlerträger 13 ist in der Fahrzeugbreitenrichtung am vorderen Ende angeordnet, d. h. an der Vorderseite des Motorraums 2. Ein Kühler 14 und ein Kondensator 15 einer Klimaanlage sind an der Rückseite des Kühlerträgers 13 als Wärmetauscher fest angeordnet. Der Kühlerträger 13 und die am Kühlerträger 13 fest angeordneten Wärmetauscher entsprechen in der vorliegenden Erfindung dem vorderen starren Körper.
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Ein vorderer Energieabsorptionsraum 16a ist zwischen dem Kühlerträger 13 und der Stoßfängerfrontabdeckung 11 ausgebildet, und ein oberer Energieabsorptionsraum 16b ist zwischen dem oberen Rahmenteil (Kühlerträgeroberteil) 13a des Kühlerträgers 13 und der Fronthaube 3 ausgebildet. Der vorstehend beschriebene Stoßfängerträger und das an der Vorderfläche des Stoßfängerträgers befestigte energieabsorbierende Element (EA-Element) sind im vorderen Energieabsorptionsraum 16a angeordnet.
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Außerdem ist ein oberes energieabsorbierendes Element (nachstehend als ein ”oberes EA-Element” bezeichnet) 21 als ein energieabsorbierendes Element für einen Fußgängerschutz in der Fahrzeugbreitenrichtung in der Nähe des oberen Raums der Stoßfängerfrontabdeckung 11 angeordnet, wo beide Energieabsorptionsräume 16a und 16b sich einander kreuzen. Wie in den 5 bis 9 dargestellt ist, weist das obere EA-Element 21 ein vorderes Wandelement 22 als eine Vorderwand, ein hinteres Wandelement 23 als eine Rückwand und ein Trennelement 24 als eine Trennwand auf. Jedes der Elemente 22 bis 24 ist aus Metallblech hergestellt, das durch Bearbeiten einer dünnen Platte hergestellt und durch Punktschweißen verbunden ist.
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Wie in den 1 bis 5 dargestellt ist, ist das vordere Wandelement 22 in einer Seitenansicht betrachtet im Wesentlichen Σ-förmig ausgebildet und in der Fahrzeugbreitenrichtung entlang der Innenfläche der Stoßfängerfrontabdeckung 11 angeordnet. Das vordere Wandelement 22 weist einen oberseitigen Flansch 22a und einen unterseitigen Flansch 22b auf, die sich parallel einander zugewandt sind und sich nach hinten erstrecken, wobei das hintere Ende des oberseitigen Flanschs 22a durch eine Klammer 26 an der Unterseite der Stufe 11a der Stoßfängerfrontabdeckung 11 befestigt ist. Der unterseitige Flansch 22b ist durch Punktschweißen oder dergleichen mit dem unteren Ende einer Vorderfläche 13b des Kühlerträgeroberteils 13a verbunden. Die Vorderfläche 13b des Kühlerträgeroberteils 13a erstreckt sich über eine Höhe h1 weiter nach unten als die Rückfläche. In einem erweiterten Teil der Vorderfläche 13b sind untere Lufteinlassöffnungen 13c in vorgegebenen Abständen ausgebildet (vergl. 8 und 9). Der unterseitige Flansch 22b kann durch ein Befestigungselement, wie beispielsweise einen Bolzen, an einem unteren Abschnitt der Vorderfläche des Kühlerträgeroberteils 13a befestigt werden. Bezugszeichen 13d bezeichnet ein Kühlerträgermittelteil, das die Mitte des Kühlerträgers 13 in der Fahrzeugbreitenrichtung hält.
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An der Vorderfläche des vorderen Wandelements 22 ist eine eingesenkte Biegung 22c ausgebildet, die sich von der Stoßfängerfrontabdeckung 11 weg gerichtet biegt. Die eingesenkte Biegung 22c weist eine obere schräge Fläche 22d auf, die sich schräg nach oben und nach vorne erstreckt, und eine untere schräge Fläche 22e, die sich schräg nach unten und nach vorne erstreckt. Außerdem ist im vorderen Wandelement 22 ein oberer Vorsprung 22f am oberen Ende der oberen schrägen Fläche 22d ausgebildet, und ein unterer Vorsprung 22g ist am unteren Ende der unteren schrägen Fläche 22e ausgebildet. Jeder der Vorsprünge 22f und 22g biegt sich in eine Richtung derart, dass er sich der Stoßfängerfrontabdeckung 11 nähert.
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Der untere Vorsprung 22g steht über den oberen Vorsprung 22f hinaus hervor, und beide Vorsprünge 22f und 22g sind in der Nähe der Innenfläche der Stoßfängerfrontabdeckung 11 angeordnet. Daher wird, wenn die Vorderfläche des Fahrzeugs mit einem Objekt A, z. B. mit einem Fahrzeug oder mit einem Strommast leicht kollidiert (vergl. 4), eine Aufprallenergie zunächst zum unteren Vorsprung 22g übertragen. Bezugszeichen B in 2 bezeichnet ein Bein eines Fußgängers (ungefähr im Bereich des Oberschenkels), und Bezugszeichen B' in 3 bezeichnet den Kopf des Fußgängers.
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Das hintere Wandelement 23 schließt den Raum zwischen dem Kühlerträgeroberteil 13a auf der Rückseite des vorderen Wandelements 22 und dem oberseitigen Flansch 22a. Wie in 1 dargestellt ist, ist ein am oberen Ende des hinteren Wandelements 23 ausgebildeter oberer Flansch 23a durch Punktschweißen mit der Unterseite des oberseitigen Flanschs 22a des vorderen Wandelements 22 verbunden. Außerdem erstreckt sich eine vertikale Wandfläche 23b im Wesentlichen senkrecht vom oberen Flansch 23a des hinteren Wandelements 23, und eine schräge Fläche 23c erstreckt sich vom unteren Ende der vertikalen Wandfläche 23b zum Kühlerträgeroberteil 13a hin.
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Außerdem ist ein am Kühlerträgeroberteil 13a montierter unterer Flansch 23d am unteren Ende der schrägen Fläche 23c ausgebildet.
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Die Grenzfläche zwischen der vertikalen Wandfläche 23b und der schrägen Fläche 23c ist an einer Position ausgebildet, die um eine vorgegebenen Höhe h2 tiefer liegt als die Grenzfläche zwischen dem oberen Vorsprung 22f des vorderen Wandelements 22 und der eingesenkten Biegung 22c. In der vorliegenden Ausführungsform ist der untere Flansch 23c durch Punktschweißen oder dergleichen mit dem Kühlerträgeroberteil 13a verbunden. Der untere Flansch 23d kann jedoch auch durch ein Befestigungselement, wie beispielsweise einen Bolzen, mit dem Kühlerträgeroberteil 13a verbunden sein.
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Im oberen EA-Element 21 bilden gemäß der vorliegenden Ausführungsform das vordere Wandelement 22, das hintere Wandelement 23 und das Kühlerträgeroberteil 13a einen kastenförmigen Querschnitt (einen geschlossenen Querschnitt). Außerdem ist der Innenraum des oberen EA-Elements 21 durch ein Trennelement 24 in einen oberen Luftkanal 25a und einen unteren Luftkanal 25b geteilt. Die Luftkanäle 25a und 25b führen jeweils Luft von der Vorderseiten des Fahrzeugs in den Motorraum 2 ein, wie später beschrieben wird.
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Das Trennelement 24 erstreckt sich entlang des unteren Vorsprungs 22g der eingesenkten Biegung 22c, und sein oberes Ende ist durch Punktschweißen an der Innenfläche des hinteren Wandelements 23 und an der Unterseite des nachstehend beschriebenen Sockels 23f befestigt. Das untere Ende des Trennelements 24 steht mit der unteren schrägen Fläche 22e des vorderen Wandelements 22 in Kontakt. Das untere Ende des Trennelements 24 kann durch Punktschweißen an der unteren schrägen Fläche 22e befestigt sein. Ob es ausreichend ist, wenn das untere Ende des Trennelements 24 mit der unteren schrägen Fläche 22e in Kontakt kommt, oder ob es erforderlich ist, das untere Ende an der unteren schrägen Fläche anzuschweißen, wird gemäß der Größe der im Fall einer Kollision im oberen EA-Element 21 erzeugten Reaktionskraft bestimmt. Insbesondere wird, wenn eine relativ hohe Reaktionskraft erforderlich ist, das untere Ende des Trennelements 24 an der unteren schrägen Fläche 22e angeschweißt; wenn keine hohe Reaktionskraft erforderlich ist, wird lediglich veranlasst, dass das untere Ende mit der unteren schrägen Fläche 22e in Kontakt kommt.
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Wie in den 5 und 6 dargestellt ist, sind obere Lufteinlassöffnungen 22h in vorgegebenen Intervallen in der Fahrzeugbreitenrichtung in der oberen schrägen Fläche 22d ausgebildet, die in der eingesenkten Biegung 22c des vorderen Wandelements 22 vorgesehen ist. Wie in den 8 und 9 dargestellt ist, sind obere Luftauslassöffnungen 23e in vorgegebenen Abständen in der Fahrzeugbreitenrichtung im hinteren Wandelement 23 ausgebildet, das zum oberen Luftkanal 25a freiliegt. Im hinteren Wandelement 23 sind die Sockel 23f an der unteren Fläche der oberen Luftauslassöffnungen 23e gebogen und im Wesentlichen horizontal ausgebildet. Die Sockel 23f werden jeweils durch Ausschneiden und Aufbiegen eines Teils des hinteren Wandelements 23 ausgebildet, wobei der Teil durch Punktschweißen am Kühlerträgeroberteil 13a befestigt wird, wodurch untere Luftauslassöffnungen 27 zwischen dem Kühlerträgeroberteil 13a und den Sockeln 23f durch Ausschneiden und Aufbiegen der Sockel 23f gebildet werden.
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Eine Einlassöffnung für einen Kühlluftkanal (nicht dargestellt), der als ein erster Kanal dient, ist in den vorstehend erwähnten Sockeln 23f angeordnet und kommuniziert mit den oberen Luftauslassöffnungen 23e, wobei über den ersten Kanal einem Ladeluftkühler Fahrtwind als Kühlluft zugeführt wird. Der Kühlluftkanal ist in der Rückfläche der Fronthaube 3 ausgebildet, und die Einlassöffnung für den Kanal kommuniziert mit den oberen Luftauslassöffnungen 23e, wenn die Oberseite des Motorraums 2 durch die Fronthaube 3 verschlossen ist. Im Kühlerträgeroberteil 13a ist eine Lufteinlassöffnung eines Einlasskanals als zweiter Kanal angeordnet und derart befestigt, dass er mit den unteren Luftauslassöffnungen 27 kommuniziert, wobei der zweite Kanal stromaufwärts vom Luftfilter angeordnet ist.
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Nachstehend wird die Funktionsweise der ersten Ausführungsform mit der vorstehenden Konfiguration beschrieben.
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[Normaler Fahrtzustand]
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Das obere EA-Element 21 ist zwischen der Stoßfängerfrontabdeckung 11 und dem Kühlerträger 13 ausgebildet und durch das Trennelement 24 in den oberen Luftkanal 25a und den unteren Luftkanal 25b geteilt. Wie in den 5 bis 9 dargestellt ist, sind die oberen Lufteinlassöffnungen 22h und die oberen Luftauslassöffnungen 23e in der oberen schrägen Fläche 22d des vorderen Wandelements 22 bzw. in der schrägen Fläche 23c des hinteren Wandelements 23 ausgebildet. Die obere schräge Fläche 22d bildet die Vorderwand des oberen Luftkanals 25a, und die schräge Fläche 23c bildet die Rückwand.
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Die oberen Luftauslassöffnungen 23e kommunizieren mit einer Kühllufteinlassöffnung für einen (nicht dargestellten) Kanal, der dem Ladeluftkühler Fahrtwind (Kühlluft) zuführt.
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Wenn ein Fahrzeug fährt, strömt der vom Frontgrill 12 zugeführte Fahrtwind über die oberen Lufteinlassöffnungen 22h in den oberen Luftkanal 25a, wie durch den dicken durchgezogenen Pfeil in 1 dargestellt ist. Der Fahrtwind wird den oberen Luftauslassöffnungen 23e über das Trennelement 24 zugeführt und dann von den oberen Luftauslassöffnungen 23e dem Ladeluftkühler zugeführt.
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Die unteren Lufteinlassöffnungen 13c sind in der Vorderfläche 13b des Kühlerträgeroberteils 13a ausgebildet, die die Rückwand des unteren Luftkanals 25b bildet. Die unteren Luftauslassöffnungen 27 sind in der schrägen Fläche 23c des hinteren Wandelements 23 ausgebildet sind (vergl. 8 und 9), wobei die schräge Fläche 23c die hintere obere Wand bildet, und der mit dem Luftfilter kommunizierende Einlasskanal kommuniziert mit den unteren Luftauslassöffnungen 27.
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Die dem Motor über den Luftreiniger zuzuführende Einlassluft strömt vom Frontgrill 122 über die im Kühlerträgeroberteil 13a ausgebildeten unteren Lufteinlassöffnungen 13c in den unteren Luftkanal 25b, und die Einlassluft schlängelt sich durch den unteren Luftkanal 25b und wird von den unteren Luftauslasskanälen 27 in den Einlasskanal eingesaugt, wie in 1 durch die dicke durchgezogene Linie dargestellt ist. Wenn die dem Motor zuzuführende Einlassluft in den unteren Luftkanal 25b strömt, schlängelt sich die Einlassluft durch den unteren Luftkanal 25b, wodurch in der Einlassluft enthaltene Regentropfen und Schneeflocken abgetrennt werden.
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Auf diese Weise dient das obere EA-Element 21 gemäß der vorliegenden Ausführungsform als ein Lufteinlasskanal für die dem Ladeluftkühler zuzuführende Kühlluft sowie als Labyrinthkanal zum Abtrennen von Regentropfen, Schneeflocken und dergleichen von der dem Einlasskanal zuzuführenden Einlassluft. Daher stört die Position des oberen EA-Elements 21 vor dem Kühlerträgeroberteil 13a nicht die Luftzufuhr zum Ladeluftkühler und zum Motor.
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(Beinaufprall)
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Wenn ein Bein eines Fußgängers mit dem Fahrzeugvorderteil 1 in Kontakt kommt, kommt der obere Teil des Beins (im Bereich des Oberschenkels) B mit der im Frontstoßfänger 10 des Fahrzeugfrontteils 1 angeordneten Stoßfängerfrontabdeckung 11 und/oder mit dem in der Stoßfängerfrontabdeckung 11 montierten Frontgrill 12 in Kontakt, so dass die Stoßfängerfrontabdeckung 11 und der Frontgrill 12 gedrückt werden und die Aufpralllast auf das hinter der Stoßfängerfrontabdeckung 11 und dem Frontgrill 12 angeordnete EA-Element 21 ausgeübt wird.
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Im vorstehend erwähnten Prozess wird der Oberkörper des Fußgängers zur Fronthaube 3 hin geschwenkt, so dass der Frontgrill 12 und die Stoßfängerfrontabdeckung 11 brechen, während die Oberseite des Oberschenkels B in die Richtung der Fahrzeugkarosserie geneigt wird, so dass eine Aufpralllast zum oberen EA-Element 21 übertragen wird.
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Wie in 1 dargestellt ist, ist das vordere Wandelement 22 des oberen EA-Elements 22 im Wesentlichen Σ-förmig ausgebildet und steht der untere Vorsprung 22g über den oberen Vorsprung 22f hinaus nach vorne hervor. Daher wird die durch den Oberschenkel B erzeugte Aufpralllast zuerst auf den unteren Vorsprung 22g ausgeübt und erst danach auf den oberen Vorsprung 22f.
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Wenn die Aufpralllast auf den unteren Vorsprung 22g ausgeübt wird, wird in der unteren schrägen Fläche 22e ein Lastmoment für eine Dehnung nach unten erzeugt, weil die mit dem unteren Vorsprung 22g kontinuierlich ausgebildete untere schräge Fläche 22e sich schräg nach unten und nach vorne ausdehnt. Wenn dagegen die Aufpralllast vom Oberschenkel B auf den oberen Vorsprung 22f ausgeübt wird, wird in der oberen schrägen Fläche 22d ein Lastmoment für eine Dehnung nach oben erzeugt, weil der Vorsprung 22f bricht, so dass die mit dem Vorsprung 22f kontinuierlich ausgebildete obere schräge Fläche 22d sich schräg nach oben und nach vorne erstreckt. Wenn die Aufpralllast vom Oberschenkel B auf die Elemente 22 bis 24 ausgeübt wird, werden diese in der Fahrzeugbreitenrichtung verbogen und verformt, weil die im oberen EA-Element 22 vorgesehenen Elemente 22 bis 24 jeweils einen vorgegebenen Steifigkeitsgrad aufweisen.
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Daher wird, wie in 2 dargestellt ist, die untere schräge Fläche 22e nach unten gedehnt und verformt, wird die obere schräge Fläche 22d nach oben gedehnt und verformt, wobei durch die Verformung der schrägen Flächen 22d und 22e nach oben und nach unten veranlasst wird, dass die ursprüngliche Spannweite L zwischen dem oberen Vorsprung 22f und dem unteren Vorsprung 22g auf die Spannweite L' zunimmt. Gleichzeitig nähert sich der Biegewinkel zwischen den schrägen Flächen 22d und 22e einem Linienwinkel (180 Grad) an, so dass die schrägen Flächen 22d und 22e die Aufpralllast vom Oberschenkel B als eine über eine große Flächen verteilte Last (gleichmäßig verteilte Last) aufnehmen. Infolgedessen wird die Aufprallenergie vom Oberschenkel B durch die Verformung der schrägen Flächen 22d und 22e in der Dehnungsrichtung und die mit der Verformung einhergehende Rückwärtsbewegung der schrägen Flächen 22d und 22e effizient absorbiert.
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Außerdem bilden im oberen EA-Element 21 das vordere Wandelement 22, das hintere Wandelement 23 und das Kühlerträgeroberteil 13a den kastenförmigen Querschnitt (geschlossenen Querschnitt). Daher wird gemäß der Verformung des vorderen Wandelements 22 auch das durch das Kühlerträgeroberteil 13a gehaltene hintere Wandelement 23 verformt, so dass die Aufprallenergie vom Oberschenkel B durch das vordere Wandelement 22 und das hintere Wandelement 23, die aus dünnem Metallblech hergestellt sind, effizienter absorbiert wird.
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Daher nähert sich eine Last-Versatz-Charakteristik, die die Beziehung zwischen der Aufpralllast und dem Versatzmaß (Verformungsmaß) des oberen EA-Elements 21 darstellt, einer idealen Rechteckform an, gemäß der eine hohe Aufpralllast durch einen kleinen Verformungshub absorbiert werden kann. Daher kann die Aufprallenergie effizienter absorbiert werden. Außerdem veranlasst die Rückwärtsbewegung des oberen Vorsprungs 22f, dass das Ende der Fronthaube 3 gedrückt und verformt wird, so dass die Aufprallenergie auch durch die Verformung der Fronthaube 3 absorbiert wird.
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In der vorliegenden Ausführungsform steht das untere Ende des Trennelements 24 nur mit der unteren schrägen Fläche 22e in Kontakt, so dass das Trennelement 24 die Reaktionskraft nicht wesentlich beeinflusst, die erzeugt wird, wenn die schrägen Flächen 22d, 22e gedehnt und verformt werden. Wenn das Trennelement 24 durch Punktschweißen an der unteren schrägen Fläche 22e befestigt ist und die Plattendicke geeignet festgelegt ist, kann jedoch die Reaktionskraft der unteren schrägen Fläche 22e eingestellt werden.
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(Kopfaufprall)
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Wie in 3 dargestellt ist, werden, wenn der Kopf B' eines Fußgängers in der Nähe der Grenze P zwischen dem Ende der Fronthaube 3 und der Stoßfängerfrontabdeckung 11 aufprallt, das Ende der Fronthaube 3 und die am oberen Ende der Stoßfängerfrontabdeckung 11 ausgebildete Stufe 11a nach unten gebogen und verformt. Dann ist es wahrscheinlich, dass die Umgebung des hinteren Endes des oberseitigen Flanschs 22a des oberen EA-Elements 21, wobei der Flansch 22a an der Unterseite der Stufe 11a befestigt ist, nach unten gebogen und verformt wird.
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Der obere Flansch 23a des hinteren Wandelements 23 ist durch Punktschweißen an der Unterseite des oberseitigen Flanschs 22a befestigt, und der obere Flansch 23a ist vom oberen Ende der mit der schrägen Fläche 23c kontinuierlich ausgebildeten vertikalen Wandfläche 23b nach hinten gebogen. Daher wird, wenn eine Druckkraft vom oberen Flansch 23a auf die vertikale Wandfläche 23b ausgeübt wird, die schräge Fläche 23c in eine eingesenkte Form zum oberen Luftkanal 25a hin um den am Kühlerträgeroberteil 13a befestigten unteren Flansch 23d verformt.
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Infolgedessen werden der im vorderen Wandelement 22 des oberen EA-Elements 21 ausgebildete oberseitige Flansch 22a und der obere Flansch 23a und die schräge Fläche 23c, die im hinteren Wandelement 23 ausgebildet sind, zu einer Position nach hinten bewegt, wo keine Wechselwirkung mit der Verformungsortskurve der Fronthaube 3 auftritt, so dass der Verformungshub der Fronthaube 3 im oberen Energieabsorptionsraum 16b gewährleistet ist.
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Daher wird, auch wenn der Kopf B' eines Fußgängers in der Nähe der Grenze P aufprallt, die Absorption der Aufprallenergie durch die Reaktionskraft (Gegenkraft) des oberen EA-Elements 21 nicht verhindert, und kann die Aufprallenergie durch den Verformungshub der Fronthaube 3 effizient absorbiert werden. Infolgedessen kann das Kopfverletzungskriterium (HIC) vermindert werden.
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(Leichte Kollision)
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Wie in 4 dargestellt ist, wird, wenn eine Kollision (leichte Frontkollision) des Fahrzeugvorderteils 1 mit einem Objekt A, wie beispielsweise einem Fahrzeug oder einem Strommast, bei einer niedrigen Geschwindigkeit auftritt, bei der der Stoßfängerträger (nicht dargestellt) nicht verformt wird, die Aufprallenergie durch die Verformung des an der Vorderfläche des Stoßfängerträgers (nicht dargestellt) befestigten energieabsorbierenden Elements (EA-Elements) absorbiert. Wie in 4 dargestellt ist, wird das Objekt A vor der Fronthaube 3 gestoppt.
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Bei dem vorstehend erwähnten Prozess wird die Aufpralllast des Objekts A auch auf das obere EA-Element 21 übertragen. Wenn das obere EA-Element 21 als Reaktion auf die durch das Objekt A ausgeübte Aufpralllast nach hinten bewegt wird, werden Teile, wie beispielsweise die Fronthaube 3 und das Kühlerträgeroberteil 13a, die hinter dem oberen EA-Element 21 angeordnet sind, beschädigt. Daher wird in der vorliegenden Ausführungsform eine Beschädigung dieser Teile dadurch verhindert, dass das obere EA-Element 21 im Wesentlichen nach unten ausgebaucht und verformt wird.
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Insbesondere bilden im oberen EA-Element 21 das vordere Wandelement 22, das hintere Wandelement 23 und das Kühlerträgeroberteil 13a, das eine hohe Steifigkeit besitzt, einen kastenförmigen Querschnitt (geschlossenen Querschnitt). Daher wird, wenn der untere Vorsprung 22g durch das Objekt A gedrückt wird, der untere Vorsprung 22g nach hinten gedrückt und werden die untere schräge Fläche 22e und der unterseitige Flansch 22b derart verbogen und verformt, dass sie nach unten ausgebaucht werden, während das Kühlerträgeroberteil 13a nicht verformt wird.
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Wenn der obere Vorsprung 22f durch das Objekt A gedrückt wird, ist es wahrscheinlich, dass die Biegung zwischen der oberen schrägen Fläche 22d und dem oberen Vorsprung 22f gestreckt und nach oben verformt wird. Wenn der obere Vorsprung 22f nach oben verformt wird, wird das hintere Ende des oberseitigen Flanschs 22a, der mit dem oberen Vorsprung 22f kontinuierlich ausgebildet ist, nach unten geneigt, so dass die vertikale Wandfläche 23b des hinteren Wandelements 23 nach unten gedrückt wird.
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Wie in 1 dargestellt ist, ist die Biegung zwischen der vertikalen Wandfläche 23b und der schrägen Fläche 23c des hinteren Wandelements 23 an einer Position ausgebildet, die um eine vorgegebene Höhe h2 tiefer liegt als die Biegung zwischen der oberen schrägen Fläche 22d und dem oberen Vorsprung 22f des vorderen Wandelements 22. Daher wird, wenn die vertikale Wandfläche 23b nach unten gedrückt wird, die Biegung zwischen der vertikalen Wandfläche 23b und der schrägen Fläche 23c eingesenkt und zum oberen Luftkanal 25a verformt, so dass der oberseitige Flansch 22a sich schräg nach unten erstrecken kann. Daher stehen, wenn der obere Vorsprung 22f durch das Objekt A gedrückt wird, der oberseitige Flansch 22a und die schräge Fläche 23c des hinteren Wandelements 23 nicht nach hinten hervor, so dass eine Wechselwirkung mit der Fronthaube 3 vermieden und eine Beschädigung verhindert wird.
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Außerdem bildet das obere EA-Element 21 den kastenförmigen Querschnitt durch Befestigen des vorderen Wandelements 22 und des hinteren Wandelements 23 am Kühlerträgeroberteil 13a, so dass durch eine Verminderung der Anzahl von Bauteilen eine vereinfachte Struktur, eine Gewichtsreduktion und eine Senkung der Herstellungskosten erzielt werden können.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird veranlasst, dass das untere Ende des Trennelements 24 mit der unteren schrägen Fläche 22e des vorderen Wandelements 22 in Kontakt kommt. Wenn die Reaktionskraft während einer Kollision unzureichend ist, wird jedoch das untere Ende durch Punktschweißen an der unteren schrägen Fläche 22e befestigt. Daher kann die Reaktionskraft durch geeignete Auswahl der Materialqualität, und der Plattendicke des Trennelements 24 eingestellt werden.
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10 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die gleichen Komponenten wie in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht näher erläutert.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind nach vorne hervorstehende Wülste 22i in vorgegebenen Abständen in der Fahrzeugbreitenrichtung zwischen dem oberen Vorsprung 22f und der oberen schrägen Fläche 22d des im oberen EA-Element 21 angeordneten vorderen Wandelements 22 ausgebildet.
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Weil die Wülste 22i in der vorliegenden Ausführungsform in vorgegebenen Intervallen in der Fahrzeugbreitenrichtung ausgebildet sind, kann, wenn ein Oberschenkel B eines Fußgängers oder ein Objekt A mit dem Fahrzeug kollidiert und eine Aufpralllast auf den oberen Vorsprung 22f ausgeübt wird, die Aufpralllast auch durch die Wülste 22i aufgenommen werden. Daher wird die Vorderfläche des oberen Vorsprungs 22f nur schwer brechen, so dass der obere Vorsprung 22f zuverlässig nach oben verformt werden kann.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise können, indem der oberseitige Flansch 22a im vorderen Wandelement 22 des oberen EA-Elements 21 und der obere Flansch 23a im hinteren Wandelement 23 unter Verwendung eines Faltungsprozesses ausgebildet werden, beide Wandelemente 22 und 23 aus einem einzelnen Plattenmaterial hergestellt werden. Wenn das vordere Wandelement 22 und das hintere Wandelement 23 des oberen EA-Elements 21 aus verschiedenen Elementen hergestellt werden, können beide Wandelemente 22 und 23 mit verschiedenen Materialqualitäten oder Plattendicken hergestellt werden. Die Reaktionskraft in Bezug auf eine Kollision kann durch geeignetes Festlegen der Materialqualitäten oder Plattendicken beider Wandelemente 22 und 23 eingestellt werden.
