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Hintergrund
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Der offenbarte Gegenstand ist auf eine Fahrzeugvorderrahmenanordnung und Verfahren zu seiner Verwendung und Herstellung ausgerichtet. Insbesondere ist der offenbarte Gegenstand auf Verfahren und Vorrichtungen zur Erreichung eines verbesserten Zusammenstoßleistungsverhaltens bei Fahrzeugfrontzusammenstößen und zur Bereitstellung einer verbesserten Aufprallkraftverteilung ausgerichtet.
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Ein Fahrzeug kann eine Rahmenanordnung umfassen, um eine Struktur und einen Halt für verschiedene Komponenten, wie etwa für eine Aufhängung, bereitzustellen, und um ein Inneres, wie etwa für einen Fahrgastraum, zu definieren. Diese Komponenten können als ein Ergebnis der Fahrzeugkollision mit einem anderen Objekt verschoben und verformt werden, was möglicherweise eine Beschädigung an der Rahmenanordnung oder anderen Komponenten des Fahrzeugs verursacht. Außerdem können Fahrzeuginsassen im Inneren des Fahrgastbereichs auf der Grundlage der durch die Kollision erzeugten Kräfte ebenso wie dem sich ergebenden Schaden an der Rahmenanordnung verletzt werden.
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Zusammenfassung
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Dieser potentielle Schaden und das Leid können basierend auf einer Vielfalt an Faktoren, einschließlich der Bereitstellung von Aufbauten der Rahmenanordnung mit strategisch verstärkten und geschwächten Komponenten, um zu erleichtern, wo und wie sich die Rahmenanordnung verformt, verringert oder verhindert werden. Jedoch machen es verschiedene Fahrzeugkonstruktionsfaktoren zur Herausforderung, die Rahmenanordnung neu aufzubauen, um diese Vorteile zu erreichen. Zum Beispiel können die Unversehrtheit des Rahmens und Layoutüberlegungen für Fahrzeugrahmen und Komponenten es vorteilhaft machen, ein steiferes Fahrgestell bereitzustellen, um die Fahrqualität und die gesamte Handhabung ebenso wie die Schlagfestigkeit zu verbessern.
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Diese steifen Rahmen verformen sich als ein Ergebnis eines Zusammenstoßes weniger wahrscheinlich und verteilen daher Aufprallenergie von dem Zusammenstoß, indem sie verschoben werden. Als ein Ergebnis kann das Verschieben steifer Rahmenelemente einen möglichen Schaden an anderen nahegelegenen Komponenten in dem Fahrzeug ebenso wie Leid für sich in der Nähe befindende Insassen verursachen, sollten die Insassen mit einem verschobenen Rahmenelement in Kontakt kommen.
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Es kann daher vorteilhaft sein, eine Fahrzeugvorderrahmenanordnung und Verfahren zu deren Verwendung und Herstellung bereitzustellen, die wenigstens eine der vorstehenden und/oder andere Herausforderungen behandeln. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, das Zusammenstoßleistungsverhalten von Fahrzeugfrontzusammenstößen zu verbessern, während eine verbesserte Aufprallkraftverteilung, wie etwa durch Aufbauen von Strukturen zum Verteilen von Aufprallenergie weg von wesentlichen oder kritischen Komponenten und Fahrzeuginsassen, bereitgestellt wird. Zum Beispiel können Abschnitte der Rahmenanordnung aufgebaut werden, um Energie zu absorbieren und sich in einer vorgegebenen Weise zu verformen, um zu vermeiden, dass sie in kritische oder wesentliche Komponenten und Insassen verschoben werden.
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In manchen dieser und/oder anderer Ausführungsformen kann die Fahrzeugvorderrahmenanordnung derart aufgebaut werden, dass sie eine relativ schwächere Komponente, die zum Beispiel aus Aluminiumblech ausgebildet ist, die mit einer verstärkten Komponente, die zum Beispiel aus einem Gussteil ausgebildet ist, umfasst, um die anfängliche Verformung der schwächeren Komponente bei einem Zusammenstoß zu erleichtern. In einigen dieser und/oder anderen Ausführungsformen kann die relativ schwächere Komponente der Rahmenanordnung zwischen mehreren verstärkten Komponenten positioniert sein, um Aufprallenergie zu absorbieren und zu verteilen, während die strukturelle Unversehrtheit der umgebenden Komponenten aufrecht erhalten wird. In einigen dieser und/oder anderen Ausführungsformen kann sich die relativ schwächere Komponente in einer vorgeschriebenen Weise verformen, um die Trennung zwischen den mehreren verstärkten Komponenten ebenso wie anderer steifer Komponenten des Fahrzeugs und Insassen darin aufrecht zu erhalten, um Schäden und Leid zu verhindern.
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Einige Ausführungsformen sind daher auf eine Rahmenanordnung eines vorderen Karosserieabschnitts eines Fahrzeugs gerichtet, wobei das Fahrzeug eine Windschutzscheibe, die mit dem vorderen Karosserieabschnitt verbunden ist, und wenigstens eine Aufhängungskomponente, die mit der vorderen Karosserie verbunden ist, umfasst. Die Rahmenanordnung kann einen unteren Windschutzscheibenträger umfassen, der sich entlang eines unteren Rands der Windschutzscheibe erstreckt. Eine Dämpferhalterung kann auf dem vorderen Karosserieabschnitt an einer Stelle angeordnet sein, wo die Aufhängungskomponente mit dem vorderen Karosserieabschnitt verbunden ist, wobei die Dämpferhalterung aufgebaut ist, um sich zu verformen, wenn sie einer Aufprallenergie ausgesetzt wird. Eine A-Säule kann einen oberen Säulenabschnitt und einen unteren Säulenabschnitt umfassen, wobei der obere Säulenabschnitt ein unteres Ende hat, das angrenzend an den unteren Windschutzscheibenträger angeordnet ist, und der untere Säulenabschnitt ein oberes Ende hat, das angrenzend an den unteren Windschutzscheibenträger angeordnet ist. Eine Verbindung kann ein erstes Verbindungsstück und ein zweites Verbindungsstück umfassen, wobei das erste Verbindungsstück den unteren Windschutzscheibenträger mit jedem des unteren Säulenabschnitts und des oberen Säulenabschnitts verbindet, wobei das erste Verbindungsstück mit der Dämpferhalterung verbunden ist, das zweite Verbindungsstück in dem ersten Verbindungsstück aufgenommen ist und mit jedem des unteren Windschutzscheibenträgers, des oberen Säulenabschnitts und des unteren Säulenabschnitts verbunden ist, und wobei die Verbindung derart aufgebaut ist, dass sie der Verformung aufgrund der Aufprallenergie standhält, so dass die Dämpferhalterung sich verformt und die auf die Verbindung und die A-Säule übertragene Aufprallenergie verteilt.
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Einige andere Ausführungsformen sind auf ein Fahrzeug mit einem vorderen Karosserieabschnitt, der eine Windschutzscheibe umfasst, ausgerichtet. Das Fahrzeug kann eine Aufhängungskomponente und eine Rahmenanordnung umfassen, die aufgebaut ist, um die Aufhängungskomponente mit dem vorderen Karosserieabschnitt des Fahrzeugs zu verbinden. Die Rahmenanordnung kann einen unteren Windschutzscheibenträger umfassen, der sich entlang eines unteren Rands der Windschutzscheibe erstreckt. Eine Dämpferhalterung kann auf dem vorderen Karosserieabschnitt an einer Stelle angeordnet sein, wo die Aufhängungskomponente mit dem vorderen Karosserieabschnitt verbunden ist, wobei die Dämpferhalterung aufgebaut ist, um sich zu verformen, wenn sie einer Aufprallenergie ausgesetzt wird. Eine A-Säule kann einen oberen Säulenabschnitt und einen unteren Säulenabschnitt haben, wobei der obere Säulenabschnitt ein unteres Ende hat, das angrenzend an den unteren Windschutzscheibenträger angeordnet ist, und der untere Säulenabschnitt ein oberes Ende hat, das angrenzend an den unteren Windschutzscheibenträger angeordnet ist. Eine Verbindung kann ein erstes Verbindungsstück und ein zweites Verbindungsstück umfassen, wobei das erste Verbindungsstück den unteren Windschutzscheibenträger mit jedem des unteren Säulenabschnitts und des oberen Säulenabschnitts verbindet, wobei das erste Verbindungsstück mit der Dämpferhalterung verbunden ist, das zweite Verbindungsstück in dem ersten Verbindungsstück aufgenommen ist und mit jedem des unteren Windschutzscheibenträgers, des oberen Säulenabschnitts und des unteren Säulenabschnitts verbunden ist, und wobei die Verbindung derart aufgebaut ist, dass sie der Verformung aufgrund der Aufprallenergie standhält, so dass die Dämpferhalterung sich verformt und die auf die Verbindung und die A-Säule übertragene Aufprallenergie verteilt.
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Noch andere Ausführungsformen sind auf ein Herstellungsverfahren einer Rahmenanordnung eines vorderen Karosserieabschnitts eines Fahrzeugs ausgerichtet, wobei das Fahrzeug eine Windschutzscheibe, die mit dem vorderen Karosserieabschnitt verbunden ist, und wenigstens eine Aufhängungskomponente, die mit der vorderen Karosserie verbunden ist, umfasst. Das Verfahren kann umfassen: Ausbilden eines unteren Windschutzscheibenträgers, der sich entlang eines unteren Rands der Windschutzscheibe erstreckt; Anordnen einer Dämpferhalterung auf dem vorderen Karosserieabschnitt an einer Stelle, wo die Aufhängungskomponente mit dem vorderen Karosserieabschnitt verbunden ist, wobei die Dämpferhalterung aufgebaut ist, um sich zu verformen, wenn sie einer Aufprallenergie ausgesetzt wird; Definieren einer A-Säule, die einen oberen Säulenabschnitt und einen unteren Säulenabschnitt umfasst, wobei der obere Säulenabschnitt ein unteres Ende hat, das angrenzend an den unteren Windschutzscheibenträger angeordnet ist, und der untere Säulenabschnitt ein oberes Ende hat, das angrenzend an den unteren Windschutzscheibenträger angeordnet ist; und Verbinden einer Verbindung, die ein erstes Verbindungsstück und ein zweites Verbindungsstück umfasset wobei das erste Verbindungsstück den unteren Windschutzscheibenträger mit jedem des unteren Säulenabschnitts und des oberen Säulenabschnitts verbindet, und wobei das erste Verbindungsstück mit der Dämpferhalterung verbunden ist, das zweite Verbindungsstück in dem ersten Verbindungsstück aufgenommen ist und mit jedem des unteren Windschutzscheibenträgers, des oberen Säulenabschnitts und des unteren Säulenabschnitts verbunden ist, wobei die Verbindung derart aufgebaut ist, dass sie der Verformung aufgrund der Aufprallenergie standhält, so dass die Dämpferhalterung sich verformt und die auf die Verbindung und die A-Säule übertragene Aufprallenergie verteilt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Der offenbarte Gegenstand der vorliegenden Anmeldung wird nun unter Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen der Vorrichtung und des Verfahrens, die beispielhaft gegeben werden, unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen detaillierter beschrieben, wobei:
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1 eine Teilperspektivansicht eines beispielhaften vorderen Karosserieabschnitts eines Fahrzeugs mit einer Vorderrahmenanordnung gemäß Prinzipien des offenbarten Gegenstands ist.
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2 eine Querschnittansicht einer Dämpferhalterung der Vorderrahmenanordnung von 1 ist.
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3 eine Querschnittansicht einer Verbindungsstruktur der Vorderrahmenanordnung von 1 ist
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4A eine Perspektivansicht einer beispielhaften Verbindungsstruktur gemäß Prinzipien des offenbarten Gegenstands ist.
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4B eine Perspektivansicht einer alternativen Verbindungsstruktur gemäß Prinzipien des offenbarten Gegenstands ist.
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Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
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Einige erfinderische Aspekte der offenbarten Ausführungsformen werden nachstehend unter Bezug auf die verschiedenen Figuren im Detail beschrieben. Beispielhafte Ausführungsformen werden beschrieben, um den offenbarten Gegenstand darzustellen, nicht um den Schutzbereich, der durch die Patentansprüche definiert ist, zu beschränken. Leute mit gewöhnlichen Kenntnissen der Technik werden eine Anzahl äquivalenter Merkmale erkennen, die in der folgenden Beschreibung bereitgestellt werden.
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Nachstehend werden der Einfachheit und Deutlichkeit halber verschiedene Überschriften bereitgestellt. Diese Überschriften sind jedoch nicht dazu gedacht, den Bereich oder den Inhalt der Offenbarung und/oder den Schutzbereich, der durch die verschiedenen hier offenbarten erfinderischen Konzepte gewährt wird, zu beschränken.
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I. Gesamtes Fahrzeug
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1 ist eine Teilperspektivansicht eines beispielhaften vorderen Karosserieabschnitts 10 eines Fahrzeugs mit einer Vorderrahmenanordnung 20 gemäß Prinzipien des offenbarten Gegenstands. Das in 1 gezeigte Fahrzeug ist in erster Linie für die Verwendung auf befestigten Straßen, und es kann als ein Personenfahrzeug darauf Bezug genommen werden. Das Fahrzeug kann auch für die Verwendung auf unbefestigten Straßen, die aus Schotter, Dreck, Sand, etc. bestehen, verwendet werden.
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Die Vorderrahmenanordnung 20 kann jedoch mit jedem Fahrzeug verwendet werden, das für die Fahrt entlang einer Beliebigen oder einer Kombination von verbesserten, unverbesserten und nicht gekennzeichneter Straßen und Wege, die aus Schotter, Dreck, Sand, etc. bestehen, aufgebaut ist. Zum Beispiel sollen Ausführungsformen jede Art von Automobil einschließlich eines Personenautos, Kleinbusses, Lastwagens, etc. umfassen oder in anderer Weise abdecken. In der Tat sollen Ausführungsformen Aufbauten der Vorderrahmenanordnung 20 für die Verwendung in jeder Art von Fahrzeug, wie etwa einem Luftfahrzeug, Bott, Schiff, Eisenbahn, Raumfahrzeug, etc. umfassen oder in anderer Weise abdecken. Einige andere Ausführungsformen können in Nicht-Fahrzeuganwendungen, wie etwa Vergnügungsparkfahrgeschäften oder jeder anderen Struktur, die an einem Zusammenstoß- oder Aufprallereignis beteiligt sein kann, verwendet werden.
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Das Fahrzeug kann eine Karosserie umfassen, die sowohl den vorderen Karosserieabschnitt 10 als auch einen hinteren Karosserieabschnitt hat, wobei der vordere Karosserieabschnitt 10 entlang einer Längsrichtung des Fahrzeugs vor dem hinteren Karosserieabschnitt angeordnet ist. Das Fahrzeug kann ferner einen Satz von Rädern umfassen, und die Räder können durch eine Aufhängung mit der Karosserie verbunden sein. Die Aufhängung kann an jedem oder einigen der Räder Dämpfer umfassen, die als Stoßdämpfer dienen, wobei die Dämpfer an der Karosserie montiert sind. Das Fahrzeug kann zusätzlich einen Fahrgastbereich in einem Inneren des Fahrzeugs definieren, wobei der vordere Karosserieabschnitt 10 eine Vorderseite des Fahrzeuginneren definiert. Der vordere Karosserieabschnitt 10 kann eine Windschutzscheibe 28 umfassen, die das Fahrzeuginnere von der äußeren Umgebung des Fahrzeugs trennt. Ein Antriebsstrang kann ferner in dem Fahrzeug enthalten sein. Elemente des Fahrzeugs, wie etwa ein hinterer Karosserieabschnitt, Räder, Aufhängungskomponenten, Windschutzscheibe 28, Antriebsstrang, etc. sind der Einfachheit und Deutlichkeit der Zeichnungen halber aus 1 weggelassen.
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Nachstehende Beschreibungen verschiedener Komponenten der Vorderrahmenanordnung 20 beschreiben eine linke Seite des Fahrzeugs, die folgenden Beschreibungen sind jedoch auf entsprechende Elemente auf der rechten Seite des Fahrzeugs anwendbar, die in den Zeichnungen nicht gezeigt sind.
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II. Vorderrahmenanordnung
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Die in 1 gezeigte Vorderrahmenanordnung 20 kann einen unteren Windschutzscheibenträger 30 umfassen, der eine Unterseite der Windschutzscheibenöffnung 32 (Windschutzscheibe 28 ist der Deutlichkeit der Zeichnung halber nicht gezeigt.) umspannt und einen unteren Rand einer Windschutzscheibenöffnung 32 definiert. Der untere Windschutzscheibenträger 30 der vorliegenden Ausführungsform kann durch Extrudieren ausgebildet werden; jedoch können andere Ausführungsformen den unteren Windschutzscheibenträger 30 durch alternative Verfahren ausbilden. Seiten der Windschutzscheibenöffnung 32 werden jeweils durch eine A-Säule 50 (rechte A-Säule ist nicht gezeigt) definiert, die sich, wie nachstehend beschrieben, von unterhalb des unteren Windschutzscheibenträgers 30 in Richtung eines Dachs des Fahrzeugs nach oben erstreckt. Die A-Säule 50 erstreckt sich in einem Winkel über den unteren Windschutzscheibenträger 30 hinaus in Richtung des Dachs, der dem der Windschutzscheibe 28 entspricht. Ein Armaturenbrett 26 kann sich, wie in 2 im Detail gezeigt und nachstehend beschrieben, auch von dem unteren Windschutzscheibenträger 30 in der Längsrichtung in dem Inneren des Fahrzeugs nach hinten erstrecken.
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Die Vorderrahmenanordnung 20 kann ferner eine Dämpferhalterung 40 umfassen, die auf dem vorderen Karosserieabschnitt 10 an einer Stelle angeordnet ist, wo Komponenten der Aufhängung mit dem vorderen Karosserieabschnitt 10 verbinden, so dass sie in der Längsrichtung vor dem unteren Windschutzscheibenträger 30 sind. Zum Beispiel kann die Dämpferhalterung 40 als eine Montagehalterung für einen Stoßdämpfer aufgebaut sein (Aufhängungskomponenten, die für Verbindungen mit der Dämpferhalterung 40 aufgebaut sind, sind der Deutlichkeit der Zeichnung halber weggelassen).
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Die Dämpferhalterung 40 kann eine vordere Dämpferbasis 42, die als eine Montagehalterung für Aufhängungskomponenten dient, und eine hintere Dämpferbasis 46, die an einen Vorderrand des unteren Windschutzscheibenträgers 30 angrenzt, welche die vordere Dämpferbasis 42 damit verbindet, umfassen. Insbesondere kann die hintere Dämpferbasis 46 zwischen der A-Säule 50 und einem Zwischenabschnitt des unteren Windschutzscheibenträgers 30 mit einer Vorderseite des unteren Windschutzscheibenträgers 30 verbinden. Die vordere Dämpferbasis 42 kann für die strukturelle Steifheit durch Gießen ausgebildet werden, und die hintere Dämpferbasis 46 kann als ein Aluminiumblech ausgebildet sein, um, wie nachstehend beschrieben, durch die übertragene Kraft eines Zusammenstoß- oder Aufprallereignisses ohne Weiteres verformbar zu sein. Die vorderen und hinteren Dämpferbasen 42, 46 können in alternativen Ausführungsformen anders ausgebildet sein. Die vorderen und hinteren Dämpferbasen 42, 46 können durch gegenüberliegende und überlappende Flansche, die sich von jedem erstrecken, miteinander verbunden sein.
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Wie vorstehend beschrieben, kann die Vorderrahmenanordnung 20 auch die A-Säulen 50 (rechte A-Säule ist nicht gezeigt) umfassen, die Seiten der Windschutzscheibenöffnung 32 definieren, die sich von unterhalb des unteren Windschutzscheibenträgers 30 in Richtung eines Dachs des Fahrzeugs nach oben erstrecken. Die A-Säulen 50 stellen auch eine Struktur für Seitenfenster des Fahrzeugs bereit und halten in Verbindung mit B-Säulen, C-Säulen, etc. das Dach des Fahrzeugs und rahmen jeweilige Fenster ein. Die A-Säule 50 kann einen oberen Säulenabschnitt 52 und einen unteren Säulenabschnitt 56 umfassen. Die oberen und unteren Säulenabschnitte 52, 56 können als getrennte Stücke ausgebildet sein, die an gegenüberliegenden Enden integral verbunden sind. Der obere Säulenabschnitt 52 kann ein unteres Ende 54 haben, das angrenzend an den unteren Windschutzscheibenträger 30 angeordnet ist, und der untere Säulenabschnitt 56 kann ein oberes Ende 58 haben, das angrenzend an den unteren Windschutzscheibenträger 30 angeordnet ist. Somit erstreckt sich der obere Säulenabschnitt 52 von dem unteren Windschutzscheibenträger 30 in Richtung des Dachs nach oben, um die linke Seite der Windschutzscheibenöffnung 32 zu definieren, und der untere Säulenabschnitt 56 erstreckt sich von dem unteren Windschutzscheibenträger 30 in Richtung einer Unterseite des Fahrzeugs nach unten. Während der obere Säulenabschnitt 52 eine Seitenfensteröffnung teilweise definieren kann, kann der untere Säulenabschnitt 56 eine Seitentüröffnung teilweise definieren und kann sogar als eine Montagestelle für eine Tür, die gelenkig mit dem vorderen Karosserieabschnitt 10 verbunden werden soll, dienen.
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Der untere Windschutzscheibenträger 30 kann jeweils in der Nähe des unteren Endes 54 und des oberen Endes 58 des oberen Säulenabschnitts 52 und des unteren Säulenabschnitts 56 eine Verbindung mit der A-Säule 50 bilden. Die Verbindung kann durch eine Verbindungsstruktur 60, die nachstehend beschrieben wird, verstärkt werden.
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Die Vorderrahmenanordnung 20 der vorliegenden Ausführungsform kann derart aufgebaut werden, dass sie die Verbindungsstruktur 60 umfasst, die zwischen dem unteren Windschutzscheibenträger 30 und der A-Säule 50 angeordnet ist und aufgebaut ist, um diese zu verstärken. Die Verbindungsstruktur 60 kann ein erstes Verbindungsstück 62 und ein zweites Verbindungsstück 66 umfassen. Das erste Verbindungsstück 62 kann den unteren Windschutzscheibenträger 30 mit jedem des unteren Säulenabschnitts 56 und des oberen Säulenabschnitts 52 verbinden. Insbesondere kann das erste Verbindungsstück 62 sich um die oberen und unteren Säulenabschnitte 52, 56 erstrecken, so dass sie in einem Inneren des ersten Verbindungsstücks 62 angeordnet sind. Das erste Verbindungsstück 62 kann sich auch entlang des unteren Windschutzscheibenträgers 30 erstrecken, um mit der Dämpferhalterung 40 verbunden zu werden. Das erste Verbindungsstück 62 kann in der vorliegenden Ausführungsform für die strukturelle Steifheit aus einem Gussteil ausgebildet sein; jedoch können alternative Ausführungsformen in anderer Weise ausgebildet werden.
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Das zweite Verbindungsstück 66 kann als verbundene Flansche aufgebaut sein und, wie in 2 detaillierter gezeigt, einen ungefähr L-förmigen Querschnitt haben und auch in dem Inneren des ersten Verbindungsstücks 62 enthalten sein. Das zweite Verbindungsstück 66 kann ferner jeweils mit dem unteren Windschutzscheibenträger 30 und den oberen und unteren Säulenabschnitten 52, 56 verbunden sein, um als eine Verstärkung des Inneren der Verbindung zu dienen, während das erste Verbindungsstück 62 als eine Verstärkung des Äußeren der Verbindung dient. Das zweite Verbindungsstück 66 kann sich über eine Oberseite des ersten Verbindungsstücks 62 erstrecken, um die A-Säule 50 an einem Abschnitt zu verstärken, der nicht mit dem ersten Verbindungsstück 62 verbunden ist. Das zweite Verbindungsstück 66 kann in der vorliegenden Ausführungsform für die strukturelle Steifheit aus verstärktem Stahl ausgebildet werden, jedoch können alternative Ausführungsformen in anderer Weise ausgebildet werden.
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Die Verbindungsstruktur 60 kann aufgebaut sein, um der Verformung aufgrund der Aufprallenergie standzuhalten, so dass die Dämpferhalterung 40 sich verformt und die Aufprallenergie, die von einem Zusammenstoß- oder Aufprallereignis an die Verbindungsstruktur 60 und die A-Säule 50 übertragen wird, wie nachstehend beschrieben wird, verteilt.
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Die Vorderrahmenanordnung 20 kann zusätzlich eine obere Halterung 70, die entlang eines Äußeren eines oberen Abschnitts der A-Säule 50 angeordnet ist, umfassen, wobei die obere Halterung 70 im Querschnitt ungefähr L-förmig ist. Die obere Halterung 70 kann die Verbindungsstruktur 62 derart überlappen, dass ein unterer Abschnitt der oberen Halterung 70 sich in das Innere des ersten Verbindungsstücks 62 und entlang eines oberen Abschnitts des zweiten Verbindungsstücks 66 erstreckt. Die obere Halterung 70 kann in der vorliegenden Ausführungsform aus einer Stahllegierung ausgebildet werden. Die obere Halterung 70 dient dazu, die A-Säule und die Verbindungsstruktur 60 zu verstärken.
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2 ist eine Querschnittansicht einer Dämpferhalterung 40 der Vorderrahmenanordnung 20 von 1. Wie in 2 gezeigt, kann die Dämpferhalterung 40 derart aufgebaut sein, dass sie sich verformt, wenn sie, wie etwa in Fall eines Zusammenstoßes, einer Aufprallenergie ausgesetzt wird.
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Die Dämpferhalterung 40 ist in 2 in normalen und Nach-Zusammenstoßzuständen (gestrichelte Linien) gezeigt. Als eine Folge eines Aufprallereignisses wirkt eine Aufprallkraft F1 auf Aufhängungskomponenten, wie etwa einen Stoßdämpfer, der durch die Dämpferhalterung 40 an der Vorderrahmenanordnung 20 montiert ist. Die Dämpferhalterung 40 wird daher der Aufprallkraft F1 ausgesetzt, die von der verbundenen Aufhängungskomponente übertragen wird. Aufgrund der relativen strukturellen Steifheit der vorderen Dämpferbasis 42 und der relativen strukturellen Schwache der hinteren Dämpferbasis 46 hält die vordere Dampferbasis 42 der Verformung stand und wird in eine Richtung der Aufprallkraft F1 verschoben. Die hintere Dämpferbasis 46 verformt sich wiederum infolge der Verschiebung der verbundenen vorderen Dämpferbasis 42. Insbesondere kann die vordere Dämpferbasis 42 in der Längsrichtung nach hinten verschoben werden, während die hintere Dämpferbasis 46 nach hinten und nach unten verformt werden kann. Eine Verformungskraft F2 wirkt auf Abschnitte der hinteren Dämpferbasis 46, die mit der vorderen Dämpferbasis 42 und dem unteren Windschutzscheibenträger 30 verbunden sind. Dadurch wird bewirkt, dass die hintere Dämpferbasis 46 sich aufgrund der relativen strukturellen Steifheit des unteren Windschutzscheibenträgers 30 um den unteren Windschutzscheibenträger 30 herum verformt.
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Die Verformung der Dämpferhalterung 40 kann Energie, die von einem Fahrzeugzusammenstoß erzeugt wird, insbesondere einem Frontzusammenstoß, der den vorderen Karosserieabschnitt 10 involviert, verteilen. Durch Verteilen von Aufprallenergie kann die Dämpferhalterung 40 die Übertragung einer derartigen Kraft auf den unteren Windschutzscheibenträger 30 und die A-Säule 50 verringern. Als solches sind die vordere Dämpferbasis 42 und die hintere Dämpferbasis 46 in der vorliegenden Ausführungsform derart aufgebaut, dass sie sich verschieben und verformen, ohne den unteren Windschutzscheibenträger 30 eindringend zu berühren.
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Wie in 2 gezeigt, sind die vordere Dämpferbasis 42 und die hintere Dämpferbasis 46 der Dämpferhalterung 40 jeweils sowohl in einem Normalzustand vor jeglichem Zusammenstoß- oder Aufprallereignis als auch einem Nach-Zusammenstoßzustand (in gestrichelten Linien gezeigt) von dem unteren Windschutzscheibenträger 30 getrennt. Außerdem ist der vordere Karosserieabschnitt 10 derart aufgebaut, dass die Dämpferhalterung 40 in dem Nach-Zusammenstoßzustand, nachdem die Dämpferhalterung 40 verschoben und verformt wurde, von dem Armaturenbrett 26 des Fahrzeugs getrennt bleibt. Abstände der vorstehend beschriebenen Trennung sind mit Abmessungslinien gezeigt und können als verschiedenen erwünschten Spezifikationen der Verschiebungen und Verformung der Dämpferhalterung 40 infolge eines Zusammenstoßes entsprechend bestimmt werden. Insbesondere bleiben in dem Nach-Zusammenstoßzustand sowohl vertikale als auch horizontale Abstände zwischen der Dämpferhalterung 40 und anderen Komponenten der Vorderrahmenanordnung 20.
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Somit verformt sich die Dämpferhalterung 40 in dem Nach-Zusammenstoßzustand, was Energie verteilt oder absorbiert, die durch das Zusammenstoß- oder Aufprallereignis erzeugt wird, während sie von dem unteren Windschutzscheibentrager 30 getrennt bleibt. Selbst wenn die Dämpferhalterung 40 verformt wird, berührt sie in dem Nach-Zusammenstoßzustand den unteren Windschutzscheibentrager 30 daher nicht eindringend. Die vorstehend beschriebene Verformung führt dadurch zu einer Verringerung der Eingangskraft, die von einem Zusammenstoß sowohl an den unteren Windschutzscheibentrager 30 als auch die A-Säule 50 übertragen wird.
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3 ist eine Querschnittansicht einer Verbindungsstruktur 60 der Vorderrahmenanordnung 20 von 1. Wie in 3 gezeigt, sind verschiedene Komponenten derart aufgebaut, dass sie einander überlappen und aneinander befestigen, um die Verbindung zwischen dem unteren Windschutzscheibentrager 30 und der A-Säule 50 zu verstärken.
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Wie vorstehend beschrieben, ist das erste Verbindungsstück 62 derart aufgebaut, dass es sich jeweils um das untere Ende 54 und das obere Ende 58 der oberen und unteren Säulenabschnitte 52, 56 der A-Säule 50 erstreckt. Andererseits ist das zweite Verbindungsstück 66 derart aufgebaut, dass es sich in dem ersten Verbindungsstück 62 erstreckt, um an den oberen und unteren Saulenabschnitten 52, 56 zu befestigen und sie von innen zu verstärken.
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Das erste Verbindungsstück 62 erstreckt sich von dem unteren Windschutzscheibenträger 30 zu der A-Säule 50, wobei es einen unteren Abschnitt der A-Säule bedeckt. Das zweite Verbindungsstück 66, das ungefähr L-förmig ist, kann sich unterhalb und oberhalb des ersten Verbindungsstücks 62 entlang der A-Säule 50 erstrecken, um eine weitere Verstärkung entlang der oberen und unteren Säulenabschnitte 52, 56 bereitzustellen. Das zweite Verbindungsstück 66 ist für eine zusätzliche Verstärkung auch an der oberen Halterung 70 befestigt, die sich entlang der A-Säule 50 erstreckt.
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Die vorstehend beschriebenen Komponenten können durch mehrere Öffnungen und durch diese eingesetzte Bolzen miteinander und der Vorderrahmenanordnung 20 verbunden werden; jedoch können alternativ andere Befestigungsmittel an verbundenen Komponenten verwendet werden, welche die Verbindung verstärken.
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Die an der Verbindung zwischen dem unteren Windschutzscheibenträger 30 und der A-Säule 50 bereitgestellte Verbindungsstruktur 60 dient dazu, diesen Abschnitt der Fahrzeugkarosserie zu verstärken. Die Verstärkung dieser Verbindung stellt sicher, dass die Verbindung nicht einen relativ schwachen Abschnitt des Fahrzeugrahmens bildet und verhindert damit, dass die Verbindung als Folge eines Zusammenstoßes anfänglich einer erheblichen Verformung unterzogen wird. Im Gegensatz dazu bildet die hintere Dämpferbasis 46 ein strukturell schwächeres Element als die durch die Verbindungsstruktur 60 verstärkte Verbindung, so dass die hintere Dämpferbasis 46 anfänglich der vorstehend beschriebenen Verformung unterzogen wird. Da die Verbindung durch die Verbindungsstruktur 60 verstärkt ist und die Dämpferhalterung 40 relativ schwächer ist, ist es daher wahrscheinlicher, dass die Dämpferhalterung 40 sich verformt, um die durch den Zusammenstoß erzeugte Energie zu verteilen.
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III. Verfahren zum Befestigen der A-Säule
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4A und 4B zeigen verschiedene Ausführungsformen der vorstehend beschriebenen Verbindungsstruktur 60. Diese Ausführungsformen unterscheiden sich in den Komponenten, die verwendet werden, um die Verbindung zwischen dem unteren Windschutzscheibenträger 30 und der A-Säule 50 zu bedecken, und entsprechenden Bolzenstellen. Die folgenden Ausführungsformen lassen ein verringertes Gießen zu, während eine verstärkte oder verbesserte strukturelle Steifheit und Verstärkung an der Verbindung bereitgestellt wird.
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In 4A ist eine direkte Verbindung zwischen dem zweiten Verbindungsstück 66 und dem unteren Säulenabschnitt 56 der A-Säule 50 ausgebildet. Ein unterer Abschnitt des zweiten Verbindungsstücks 66, der sich in dem ersten Verbindungsstück 62 erstreckt, umfasst Öffnungen und entsprechende Befestigungsmittel 90, die mit Öffnungen in dem oberen Ende 58 des unteren Säulenabschnitts 56 ausgerichtet und in diese eingesetzt sind. Die ausgerichteten Öffnungen sind in Richtung des Inneren des Fahrzeugs angeordnet und erstrecken sich entlang mehrerer Richtungen der A-Säule 50.
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In 4B ist eine direkte Verbindung zwischen dem zweiten Verbindungsstück 66, dem unteren Säulenabschnitt 56 der A-Säule 50 und einem Abschnitt der Dämpferhalterung 40 ausgebildet. Insbesondere erstreckt sich die hintere Dämpferbasis 46 zu der Verbindung zwischen dem unteren Windschutzscheibenträger 30 und der A-Säule 50 und umfasst einen Dämpferflansch 94 mit Öffnungen, die sich durch ihn erstrecken und die mit Öffnungen in dem zweiten Verbindungsstück 66 und dem oberen Ende 58 des unteren Säulenabschnitts 56 ausgerichtet sind. Bolzen oder andere Befestigungsmittel können dadurch durch die überlappenden Öffnungen in den direkten Verbindungskomponenten eingesetzt werden, um sie zu verbinden. Das Hinzufügen der hinteren Dämpferbasis 46 als eine dritte Komponente zu der direkten Verbindung kann dazu dienen, die strukturelle Steifheit an der Verbindung weiter zu verbessern.
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IV. Alternative Ausführungsformen
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Während gewisse Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben sind und 1–4B die beste Art zum Praktizieren der verschiedenen erfinderischen Aspekte offenbaren, sollte sich verstehen, dass die Erfindung auf viele verschiedene Arten verkörpert und aufgebaut werden kann, ohne von dem Geist und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
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Zum Beispiel werden vorstehend Ausführungsformen in dem Kontext der Vorderrahmenanordnung 20 des vorderen Karosserieabschnitts 10, die in 1–4B gezeigt ist, offenbart. Ausführungsformen sind jedoch dazu gedacht, jede Art von Rahmenanordnung mit Strukturelementen, die aufgebaut sind, um sich zu verformen und Energie, die durch ein Zusammenstoß- oder Aufprallereignis erzeugt wird, zu verteilen, um das Zusammenstoßleistungsverhalten, wie vorstehend offenbart, zu verbessern, zu enthalten oder in anderer Weise abzudecken.
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Beispielhafte Ausführungsformen sollen Vorderrahmenanordnungen 20 mit Dämpferhalterungen 40, die Aufhängungskomponenten mit der Fahrzeugkarosserie verbinden, umfassen. Diese Vorderrahmenanordnung 20 ist dadurch aufgebaut, um Aufprallenergie von einem Frontzusammenstoß unter Beteiligung von Aufhängungskomponenten des Fahrzeugs zu verteilen. Jedoch können andere Abschnitte der Fahrzeugrahmenanordnungen relativ geschwächte und verstärkte Komponenten eingebaut haben, um Aufprallenergie von anderen Zusammenstoßarten, wie etwa zum Beispiel seitlichen oder hinteren Zusammenstößen, zu verteilen. Somit kann die Vorderrahmenanordnung in einer alternativen Ausführungsform ähnlich aufgebaut sein, um Aufprallenergie von einem Zusammenstoß am hinteren Ende zu absorbieren und zu verteilen, so dass der Kofferraum oder Lagerraum des Fahrzeugs sich verformt, während der angrenzende Fahrgastbereich geschützt wird.
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Alle oder einige der vorstehend in Bezug auf die Vorderrahmenanordnung 20 offenbarten Strukturen gelten auch für Nicht-Fahrzeuganwendungen. Die vorstehenden alternativen Aufbauten der Dämpferhalterung 40 und insbesondere der geschwächten hinteren Dämpferbasis 46 sind lediglich zu Beispielzwecken bereitgestellt, und, wie vorstehend angegeben, sind Ausführungsformen dafür gedacht, jede Art von Rahmenelement mit einem relativ geschwächten Ende und verstärkten Abschnitten, die wie vorstehend offenbart, arbeiten oder funktionieren, abzudecken. Ausführungsformen sollen auch jegliche alternativen oder zusätzlichen Rahmenelemente umfassen oder in anderer Weise abdecken, die derart strukturiert und angeordnet sind, dass sie wie vorstehend in Bezug auf die A-Säulen 50 und entsprechende Verbindungsstrukturen 60 offenbart funktionieren.
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Wie vorstehend offenbart, sind Ausführungsformen dafür gedacht, mit jeder Art von Fahrzeug verwendet zu werden. Die Leistungsquelle des Fahrzeugs kann eine Brennkraftmaschine, ein Elektromotor oder ein Hybrid aus einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor sein. Die Leistungsquelle, die als eine Brennkraftmaschine oder eine Hybridleistungsquelle aufgebaut ist, kann eine Verbrennungsmotorausgangsachse haben, die in der Längsrichtung oder in der Querrichtung des Fahrzeugs orientiert ist. Der Verbrennungsmotor kann vor den Vorderachsen, hinter den Hinterachsen oder zwischen den Vorder- und Hinterachsen montiert sein.
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Das Fahrzeug kann jede Art von Getriebe einschließlich eines Automatikgetriebes, eines manuellen Getriebes oder eines halbautomatischen Getriebes umfassen. Das Getriebe kann eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle und eine Übersetzungsverhältnisanordnung umfassen.
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Ausführungsformen sollen auch Verfahren zur Verwendung und Verfahren zur Herstellung beliebiger oder aller der vorstehend offenbarten Elemente umfassen oder in anderer Weise abdecken. Die Verfahren zur Herstellung umfassen Prozessoren und durch Prozessoren implementierte Computerprogramme, die verwendet werden, um verschiedene Elemente des vorstehend offenbarten Armstützenmechanismus zu konstruieren.
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Während der Gegenstand unter Bezug auf seine beispielhaften Ausführungsformen im Detail beschrieben wurde, wird für Fachleute der Technik offensichtlich, dass vielfältige Änderungen vorgenommen und Äquivalente verwendet werden können, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Alle in dem vorstehenden Hintergrundabschnitt diskutierten Referenzen der verwandten Technik sind hiermit in ihrer Gesamtheit per Referenz eingebunden.
