DE60011991T2

DE60011991T2 - Fahrzeugaufbau

Info

Publication number: DE60011991T2
Application number: DE60011991T
Authority: DE
Inventors: Hidetsugu Yokosuka-shi Saeki
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-03-10
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2020-11-01
Also published as: EP1132280B1; JP3446712B2; JP2001253365A; EP1132280A1; US6447052B2; DE60011991D1; US20010020797A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Karosserieaufbauten für Fahrzeuge. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere den Aufbau eines vorderen Säulenabschnitts einer Fahrzeugkarosserie, der eine Anordnung zum Regeln der strukturellen Verformungsbeständigkeit (Verstärkung) beinhaltet, die eine Umlenkung der Aufprallkraft und eine Verbesserung der Sicherheit bei einem Frontalaufprall erzielt.
Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 10-7020 offenbart einen Karosserieaufbau für ein Kraftfahrzeug, der mit einer Anordnung zum Absorbieren von Kollisions-/Aufprallenergie ausgestattet ist. Bei diesem Aufbau befindet sich die Energie absorbierende Anordnung an den unteren Enden jeder vorderen Säule und in einer solchen Höhe, dass sie jedem der Vorderräder gegenüberliegt. Bei dieser Anordnung wird Energie in dem Falle absorbiert, dass die Vorderräder bei dem Zusammenstoß in dem Ausmaß zurückgedrückt werden, dass sie verformend an den Vorderseiten der unteren Enden der vorderen Säulen angreifen.
In dem oben erwähnten Aufbau wird erwartet, dass diese Energie absorbierende Anordnung zum Zeitpunkt der Interferenz mit den Vorderrädern und den übrigen Frontelementen des Kraftfahrzeugs zur Absorption der Aufprallenergie beitragen würde. Sie trägt jedoch möglicherweise nicht zur Absorption der Aufprallenergie bei, bevor das Vorderrad Kontakt mit der unteren Säule erhält. Demgemäß besteht weiterhin Bedarf an einem Aufbau, der die Aufprallenergie verbessern kann, die im Falle eines schwerwiegenden Frontalzusammenstoßes oder dergleichen von der Fahrzeugkabine erzeugt wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Karosserieaufbau für ein Fahrzeug bereitzustellen, das vorbestimmte Mengen an Knick- (struktureller) Verformung des/der Strukturelementes) effektiv induziert, das/die sich unmittelbar vor dem Fahrgastraum befindet/befinden, und der die Aufprallkraft durch einen oberen Teil der Frontsäule auf eine Weise umlenkt, die die Kollisionsenergie-Absorptionscharakteristiken des Kraftfahrzeugs verbessert.
Die DE 4040979A offenbart einen Karosserieaufbau für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 mit einer vorderen Säule mit einem oberen Säulenabschnitt, der in einen unteren Säulenabschnitt übergeht, der wiederum in einen Schweller übergeht. Der obere Säulenabschnitt ist in Bezug auf den unteren Säulenabschnitt nach hinten abgewinkelt. Ein longitudinal verlaufendes Element hat einen hinteren Endabschnitt, der mit einer oberen Endregion des unteren Säulenabschnitts durch eine Kraftübertragungsanordnung verbunden ist, die ihn auch mit dem vorderen Ende des Schwellers verbindet.
Die DE 43 35 029A offenbart einen Karosserieaufbau mit einer vorderen Säule mit einem oberen Säulenabschnitt, der mit einem longitudinal verlaufenden Element verbunden ist, das eine vordere Fortsetzung des oberen Säulenabschnitts bildet. Der obere Säulenabschnitt ist in Bezug auf einen unteren Säulenabschnitt nach hinten abgewinkelt, der durch Schweißen mit dem longitudinal verlaufenden Element und dem oberen Säulenabschnitt verbunden ist.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Karosserieaufbau nach Anspruch 1 bereit.
Die verschiedenen Merkmale und Vorteile der Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung gehen besser aus einer ausführlichen Beschreibung derselben hervor, die mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen gegeben wird. Dabei zeigt:
1 eine Perspektivansicht eines Karosserieaufbaus für ein Fahrzeug, auf die die Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung anwendbar sind;
2 eine Perspektivansicht, die die wesentlichen Strukturelemente der Karosserie zeigt, gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung;
3 eine schematische Seitenansicht eines Karosserieaufbaus, die verschiedene Aspekte der ersten Ausgestaltung der Erfindung demonstriert;
4 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie 4-4 von 3, die die strukturelle Verformung zeigt, die gemäß der ersten Ausgestaltung auftritt;
5 eine Perspektivansicht eines Karosserieaufbaus eines Fahrzeugs, die den Effekt der ersten Ausgestaltung und den anfänglichen Verformungstyp zeigt, der infolge eines ernsthaften Frontalzusammenstoßes auftritt;
6 eine Perspektivansicht, die die Verformung zeigt, die gemäß der ersten Ausgestaltung in nachfolgenden Stufen der Fahrzeugverformung entsteht;
7 eine Perspektivansicht eines Türscharniers, das in der ersten Ausgestaltung der Erfindung verwendet wird;
8 eine Perspektivansicht, die eine zweite Ausgestaltung der Erfindung zeigt;
9 eine schematische Seitenansicht des Fahrzeugaufbaus, die Zonen mit lokalisierter reduzierter struktureller Festigkeit und die Bereitstellung eines Verstärkungselementes gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung zeigt;
10 eine Perspektivansicht eines Verstärkungselementes, das in der dritten Ausgestaltung der Erfindung verwendet wird; und
11 eine Perspektivansicht, die eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeigt, wobei ein Verstärkungsabschnitt entweder der Oberseite des Motorhaubenrandes oder an der oberen Säule oder auch an beiden befestigt ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSGESTALTUNGEN
ERSTE AUSGESTALTUNG
In 1 bezeichnen die Bezugsziffern 1 die linke und die rechte vordere Säule, die jeweils einen im Wesentlichen aufrechten unteren Säulenabschnitt 1A und einen hinteren, schräg abgewinkelten oberen Säulenabschnitt 1B aufweisen, der in ein oberes Ende des unteren Säulenabschnitts 1A übergehen.
Motorhaubenrandelemente 2 sind auf jeder lateralen Seite der illustrierten Fahrzeugkarosserie vorgesehen. In dieser Anordnung stößt das hintere oder nach innen gerichtete Ende jedes Motorhaubenrandelementes 2 an eine Vorderseite eines oberen Endes eines unteren Säulenabschnitts 1A an und ist damit verschweißt.
Die Bezugsziffer 3 bezeichnet ein Querelement, während 4 vordere Seitenelemente bezeichnet, die jeweils mit einer Seite des Armaturenbrett-Querelementes 3 verbunden sind. Um die Motorhaubenrandelemente 2 zu verstärken, sind das Armaturenbrett-Querelement 3 und die vorderen Seitenelemente 4 sowie die Federbeindom-Elemente 5 jeweils mit diesen Elementen kombiniert.
Die vorderen Enden des linken und rechten vorderen Seitenelementes 4 sind miteinander durch ein erstes Querelement 6 und einen Stoßfängerträger 7 verbunden. Die vorderen Seitenelemente 4, das erste Querelement 6, der Stoßfängerträger 7, die Hauptmotorhaubenrandelemente 2 und die Federbeindom-Elemente 5 bilden den Rahmen eines vorderen Raums FC.
Die jeweiligen unteren Enden der linken und rechten unteren Säule 1A sind jeweils mit dem linken und rechten Seitenschweller 9 verbunden. Diese Seitenschweller 9 bilden einen Bodenrahmen und verlaufen an beiden Seiten eines Bodenelementes 8 entlang. Die jeweiligen oberen Enden der linken und der rechten oberen Säule 1B sind mit einer linken und einer rechten Seitendachschiene 12 und einer vorderen Dachschiene 13 verbunden. Diese Elemente 12, 13 bilden einen Dachrahmen eines Dachpaneels 11.
In 1 bezeichnen die Bezugsziffern 14 mittlere Säulen, 15 eine der beiden hinteren Säulen und 16 eine der beiden hinteren Kotflügel der Fahrzeugkarosserie.
In dieser Ausgestaltung ist jede vordere Säule 1, wie am besten in 4 zu sehen ist, aus einem massiven Außenelement 1OUT und einem mit gestrichelten Linien dargestellten Innenelement 1IN gebildet. Beide Elemente der Säule werden jeweils als einzelner integrierter oder einheitlicher Körper durch Gießen eines korrosionsbeständigen Leichtmaterials wie einer Aluminiumlegierung gebildet. In 1 sind das vordere Ende des Seitenschwellers 9, das vordere Ende der Seitendachschiene 12 und das laterale Ende der vorderen Dachschiene 13 der Deutlichkeit halber schraffiert.
Darüber hinaus ist, wie in den 2 und 3 gezeigt, jede untere Säule 1A mit einem Lastwandlungs- und -übertragungselement 21 versehen, das eine Kraft in vorderer und hinterer Richtung, der das Motorhaubenrandelement 2 bei der Kollision des Fahrzeugs ausgesetzt wird, in eine Kraft in axialer Richtung der oberen Säule 1B umwandelt und überträgt.
Das Lastwandlungs- und -übertragungselement 21 beinhaltet einen Lastaufnahmeteil 22, der so angeordnet ist, dass er sich von einem Ort aus erstreckt, an dem das obere Ende der unteren Säule 1A mit dem Motorhaubenrandelement 2 verbunden ist und der in Bezug auf die untere Säule 1A geneigt ist, um eine longitudinal wirkende Kollisionskraft auf eine Weise aufzunehmen, die nachfolgend ausführlicher beschrieben wird.
Ein „geschwächter Teil" (d.h. ein Abschnitt oder eine Zone mit relativ niedrigerer struktureller Verformungsbeständigkeit) 23 (oder ein erstes Strukturmerkmal) ist vor und unter dem Lastaufnahmeteil 22 vorgesehen, und es ist ein Verstärkungsteil 24 vorgesehen, der den Lastaufnahmeteil 22 stützt.
Der Lastaufnahmeteil 22 beinhaltet in dieser Ausgestaltung eine abgeschrägte oder abgewinkelte Rippe 22a, die integral oder einheitlich mit der unteren Säule 1A ausgebildet ist. Der obere Rand der abgeschrägten oder abgewinkelten Rippe 22a ist mit einer oberen Wand des Motorhaubenrandelementes 2 verbunden, das mit der vorderen Säule 1 verbunden ist. Andererseits hat der Verstärkungsteil 24 eine Verstärkungsrippe 24a, die einheitlich mit beiden Seitenwänden der unteren Säule 1A und der oberen Säule 1B ausgebildet ist. Darüber hinaus ist die Verstärkungsrippe 24a kontinuierlich ausgebildet, so dass sie von der Mitte der Rückseite der abgeschrägten Rippe 22a in das Innere des oberen Säulenabschnitts 1B hinein verläuft. Auf diese Weise sind der Lastaufnahmeteil 22 und der Verstärkungsteil 24 jeweils in der Form von „Rippen"-Strukturen vorgesehen.
Wie in 4 gezeigt, wird der geschwächte Teil 23 durch eine lokale Regulierung der Wanddicke der unteren Säule 1A erzeugt. Das heißt gemäß der vorliegenden Ausgestaltung, der Abschnitt der unteren Säule, der sich vor der abgeschrägten Rippe 22a befindet, ist so ausgebildet, dass er eine Wanddicke hat, die geringer ist als die des verbleibenden oberen Abschnitts der unteren Säule 1A. Auf diese Weise ergibt sich der Bereich mit relativ reduzierter struktureller Verformungsbeständigkeit durch die reduzierte strukturelle Festigkeit, die durch die reduzierte Wanddicke entsteht. Darüber hinaus wird am unteren Ende der unteren Säule 1A ein weiterer (zweiter) „geschwächter" Teil 31 an der vorderen oder nach vorne gerichteten Seite der Säule an einer Stelle gegenüber dem Vorderrad 17 vorgesehen. Hinter diesem geschwächten Teil 31 ist ein weiteres (zweites) Lastaufnahmeelement 32 zur Aufnahme der longitudinal wirkenden Kollisionskraft ausgebildet, während ein weiterer (zweiter) Verstärkungsteil 33 dahinter ausgebildet ist, um den Lastaufnahmeteil 32 abzustützen. Man beachte, dass diese zusätzlichen Teile 31, 32, 33 als zweiter verstärkter Teil 31, Lastaufnahmeteil 32 und Verstärkungsteil 33 bezeichnet werden, um sie von den entsprechenden oben befindlichen Teilen 23, 22, 24 zu unterscheiden.
Ähnlich wie der Lastaufnahmeteil 22 (oder das zweite Strukturmerkmal) und der Verstärkungsteil 24 des Lastwandlungs- und -übertragungselementes 21 haben der Lastaufnahmeteil 32 und der Verstärkungsteil 33, die sich im unteren Abschnitt der unteren Säule 1A befinden, „Rippen"-Strukturen, die einheitlich mit der unteren Säule 1A ausgebildet sind. So hat beispielsweise in der Ausgestaltung der Lastaufnahmeteil 32 eine vertikale Rippe 32a, die integral mit der unteren Säule 1A ausgebildet ist und in deren laterale und untere Wandfläche übergeht. Ebenso wird auch der Verstärkungsteil 33 von einer Verstärkungsrippe 33a gebildet, die integral mit der unteren Säule 1A und dem Seitenschweller 9 ausgebildet ist. Die Verstärkungsrippe 33a ist, wie nachfolgend offensichtlicher werden wird, auch so konfiguriert, dass sie die jeweiligen Seitenflächen der unteren Säule 1A und des Seitenschwellers 9 überspannt und im Wesentlichen von der Mitte der Rückseite der vertikalen Rippe 32a ins Innere des Seitenschwellers 9 verläuft. Die vertikale Rippe 32a ist in dieser Ausgestaltung bogenförmig ausgebildet, um ihre Oberflächenakzeptanz für das Vorderrad 17 zu erleichtern.
Die Verstärkungsrippe 33a umfasst ein erstes Rippenelement 33a₁ , das im Wesentlichen horizontal die Rückseite der vertikalen Rippe 32a mit einem gestuften Absatz 9a verbindet, der auf der Seitenfläche des Seitenschwellers 9 ausgebildet ist, und eine zweite, schräg abgewinkelte Rippe 33a₂ , die die erste Rippe 33a₁ schneidet und ebenfalls die Rückseite der vertikalen Rippe 32a mit der Unterseite des Seitenschwellers 9 verbindet.
Obwohl nicht ausführlich dargestellt, so kann der zweite geschwächte Teil 31 am unteren Ende der unteren Säule 1A auch vorgesehen werden, indem ein lokalisierter Abschnitt der Wanddicke der unteren Säule 1A reguliert wird, ähnlich wie bei dem vorherigen geschwächten Teil 23. So ist beispielsweise die vordere Wand des Abschnitts der unteren Säule, die sich vor der vertikalen Rippe 32a befindet, so ausgebildet, dass sie eine Wanddicke hat, die geringer ist als die von benachbarten Wandabschnitten und die somit den so genannten geschwächten Teil 31 herstellt.
Das unterste Ende der abgeschrägten Rippe 22a des Lastwandlungs- und -übertragungselementes 21 ist kontinuierlich mit dem obersten Ende der vertikalen Rippe 32a der unteren Säule 1A mittels einer vertikal verlaufenden Verbindungsrippe 34 integriert, die einheitlich mit der Innenseite der unteren Säule 1A ausgebildet ist.
Man beachte, dass die obigen Rippen 22a, 24a, 32a, 33a, 34 zwar als einheitlich mit dem äußeren Element 1OUT ausgebildet beschrieben wurden, aber man wird feststellen, dass die Rippen alternativ auch einheitlich mit dem inneren Element 1IN ausgebildet werden können, wenn dies gewünscht wird.
Gemäß der oben erwähnten Ausgestaltung wird, wenn die Kollisionskraft, die in der longitudinalen, d.h. von vorne nach hinten, Richtung des Fahrzeugs bei einem Fahrzeugzusammenstoß auf das Motorhaubenrandelement 2 wirkt, die Aufprallkraft effektiv umgelenkt und von der unteren Säule 1A der vorderen Säule 1 auf die geneigte obere Säule 1B durch das Lastwandlungs- und -übertragungselement 21 übertragen. Die so übertragene Kraft wird dann in die vorderen Dachrahmenelemente abgeleitet, d.h. die Seitendachschiene 12 und die vordere Dachschiene 13.
Demzufolge kann, während die Gegenkraft des Motorhaubenrandelementes 2 gegen ein zusammendrückendes Knautschen in einer größeren Höhe erhalten bleibt, das Motorhaubenrandelement 2 in seinem Knickmodus formschlüssig verformt werden, um die effektive Knickverformung des vorderen Raums FC zu erzielen, so dass die Kollisionsenergie absorbierenden Charakteristiken des Fahrzeugs verbessert werden.
Ausführlicher ausgedrückt, wenn die longitudinal wirkende Aufprallkraft auf das Motorhaubenrandelement 2 wirkt, dann nimmt die abgeschrägte oder abgewinkelte Rippe 22a mit dem Lastaufnahmeteil 22 des Lastwandlungs- und -übertragungselementes 21 die Aufprallkaft auf und induziert, aufgrund der Anordnung des/der geschwächten Teils oder Zone 23 vor der abgeschrägten Rippe 22a, eine Verformung dieser Zone mit der begleitenden Reduzierung der Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Vorwärtsbewegung des unteren Abschnitts des Motorhaubenrandelementes 2. Somit bewirkt die relative hohe strukturelle Verformungsbeständigkeit, die in der oberen Ebene des Motorhaubenrandelementes 2 vorliegt, als Reaktion auf das Knicken des geschwächten Teils 23, dass das Motorhaubenrandelement 2 abwärts schwenkt, so dass es umgelenkt wird und dazu neigt, mit der oberen Säule 1B auf die in 5 illustrierte Weise ausgerichtet zu werden. Auf diese Weise ist es möglich, eine effektive Lastübertragung auf die obere Säule 1B zu erzielen.
Auch hier bleibt wieder, wie in 6 gezeigt, auch dann, wenn die Knickverformung des geschwächten Teils 23 es zulässt, dass das hintere Ende des Elementes 2 am Boden der abgeschrägten Rippe 22a anstößt, die Lastübertragung auf die Seite der oberen Säule 1B während der letzteren Stufen der Knickverformung des Motorhaubenrandes erhalten, da die abgeschrägte oder abgewinkelte Rippe 22a durch die Verstärkungsrippe 24a verstärkt wird. Daher ist es aufgrund der geregelten Knickverformung, die durch das Vorhandensein des geschwächten Teils 23 in der unteren Säule 1A induziert wird, möglich, die Kollisionsenergie absorbierenden Charakteristiken des Fahrzeugs aufgrund der Knickverformung des vorderen Raums FC mit dem Motorhaubenrandelement 2 zu verbessern und somit die Menge an absorbierter Kollisionsenergie zu erhöhen.
Vor allem ist es möglich, da die Verstärkungsrippe 24a einstückig mit der oberen Säule 1B von der Rückseite der abgeschrägten Rippe 22a zur Innenseite der oberen Säule 1B zusätzlich zum einstückigen Gießen der unteren Säule 1A mit der oberen Säule 1B ausgebildet ist, die Effizienz der Lastübertragung in axialer Richtung der oberen Säule 1B merklich zu verbessern.
Außerdem hat die abgeschrägte oder abgewinkelte Rippe 22a einen) oberes/n Ende oder Rand, das/der mit der oberen Wand des Motorhaubenrandelementes 2 verbunden ist. Wenn also der Federbeindom 5 einem/r aufwärts wirkenden Druck oder Kraft ausgesetzt wird, ist es möglich, die Widerstandsfähigkeit des Federbeindoms 5 gegenüber einer solchen Kraft aufgrund der Zugfestigkeit der abgeschrägten Rippe 22a aufrechtzuerhalten.
Mit der Bereitstellung des zweiten unteren geschwächten Teils 31, wobei die vertikale Rippe 32a auf dieselbe Weise wirkt wie der Lastaufnahmeteil 32 und die Verstärkungsrippe 33a auf dieselbe Weise wirkt wie der Verstärkungsteil 33, kann, wenn die Knickverformung des vorderen Raums FC bis zu dem Ausmaß fortschreitet, in dem das Vorderrad 17 am unteren Ende der unteren Säule 1A angreift und störend darin eingreift, die Kollisionsenergie durch deren Knickverformung in der in den 5 und 6 beschriebenen Weise weiter absorbiert werden.
Es ist ferner zu bemerken, dass die Knickverformung des geschwächten Teils 31 durch die vertikale Rippe 32a eingeschränkt wird, wie in 6 gezeigt wird. Das heißt, wenn die Wandstruktur, die den geschwächten Teil 31 definiert, durch Reifenaufprall in Kontakt mit der vertikalen Rippe 32a zurückgedrückt wird, dann wird die longitudinal wirkende Kraft durch die Rippe 32a aufgenommen und dann in den Seitenschweller 9 übertragen, wodurch die Belastung der unteren Säule 1A reduziert wird.
Da die Verstärkungsrippe 33a einstückig mit der unteren Säule 1A ausgebildet ist und von der Rückseite der vertikalen Rippe 32a in das Innere des Seitenschwellers 9 verläuft, wird auch, zusätzlich zum integrierten Gießen der unteren Säule 1A und des Seitenschwellers 9 zu einem einzigen Körper, die Verbindungssteifigkeit zwischen der unteren Säule 1A und dem Seitenschweller 9 verbessert.
Darüber hinaus umfasst die Verstärkungsrippe 33a eine erste im Wesentlichen horizontale Rippe 33a₁ , die mit einem Absatzabschnitt 9a verbunden ist, der auf der Seitenfläche des Seitenschwellers 9 ausgebildet ist und somit eine hohe Oberflächensteifigkeit aufweist, und eine zweite Rippe 33a₂ , die mit der Rückseite des Seitenschwellers 9 verbunden ist und gleichzeitig die erste Rippe 33a₁ schräg schneidet, um die Last auf die Seitenfläche und die Bodenfläche des Seitenschwellers 9 zu verteilen. Demgemäß ist es möglich, die Lastübertragbarkeit von der unteren Säule 1B auf den Seitenschweller 9 merklich zu verbessern.
Ferner wird, da die abgeschrägte/abgewinkelte Rippe 22a, die sich am oberen Ende der unteren Säule 1A befindet, mit der vertikalen Rippe 32a am unteren Ende der unteren Säule 1A durch die einstückig mit der unteren Säule 1A ausgebildete Verbindungsrippe 34 verbunden ist, die Lastübertragbarkeit in der vertikalen Richtung der unteren Säule 1A verbessert, um die Lastübertragbarkeit auf die obere Säule 1B und den Seitenschweller 9 noch weiter zu erhöhen.
Die oben erwähnte untere Säule 1A ist mit Türangeln des in 7 illustrierten Typs ausgestattet. Diese Türangeln 35 sind an oberen und unteren Punkten auf einer nach außen gerichteten Seitenfläche der unteren Säule 1A mit jeweiligen Halterungen oder Seitenteilen 36 befestigt. Wenn jedoch die Türangeln 35 auf eine Weise befestigt werden, bei der sich ihre Sitzteile 36 auf derselben Höhe befinden wie die geschwächten Teile oder Zonen 23, 31 und/oder diese überlappen, dann kann ein Problem dahingehend entstehen, dass die „formschlüssige" (d.h. regulierte) notwendige Knickverformung der Teile 23, 31 durch die Existenz der Sitzteile 36 verändert wird. In dieser Ausgestaltung ist jedoch jede Türangel 35 zwischen dem vorderen und hinteren Befestigungsloch 37, 37 mit einem Langloch 38 oder dergleichen ausgestattet. Dieses Merkmal reduziert den strukturellen Verstärkungseffekt des Abschnitts der Türangel 35 (d.h. des Sitzes 38) und umgeht das Problem, bei dem die gewünschte Verformung der „geschwächten" Teile 23, 31 behindert wird.
Ferner werden die geschwächten Teile 23, 31 dieser Ausgestaltung jeweils durch Regulieren der Wanddicke der unteren Säule 1A hergestellt, und die Lastaufnahmeteile 22, 32 und die Verstärkungsteile 24, 33 sind gemeinsam in der Form von „Rippen"-Strukturen vorgesehen. Daher lassen sich diese Elemente leicht durch Gießen formen, und darüber hinaus kann die Verteilung von Platte/Wanddicke und Steifigkeit der Rippen eingestellt werden, um optimale Charakteristiken durch die Regulierung der Wanddicke aufzuweisen, indem die Leichtigkeit genutzt wird, mit der die Produkte gegossen werden.
Da die untere Säule 1A und die obere Säule 1B zu einem Körper mit den Lastaufnahmeteilen 22, 32, den Verstärkungsteilen 24, 33 usw. gegossen werden, ist es möglich, die Zahl der Komponenten zu reduzieren und somit eine Rationalisierung der Fahrzeugkarosserie zu erzielen.
ZWEITE AUSGESTALTUNG
8 zeigt die zweite Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Gemäß dieser Ausgestaltung wird der Verstärkungsteil 24 des Lastwandlungs- und -übertragungselementes 21 als separate Verstärkungsplatte 24b ausgebildet, die im Wesentlichen mit der Mitte der Rückseite der abgeschrägten oder abgewinkelten Rippe 22a verbunden und so angeordnet ist, dass sie durch das Innere der oberen Säule 1B zurück verläuft. Die Verstärkungsplatte 24b wird durch Schweißen, Kleben usw. befestigt.
Daher ist es gemäß der zweiten Ausgestaltung möglich, im Wesentlichen dieselben Kollisionsenergie absorbierenden Charakteristiken zu erzielen wie in der ersten Ausgestaltung. Außerdem ist es aufgrund der Bereitstellung der Verstärkungsplatte 24b, die von der oberen Säule 1B separat (d.h. nicht einheitlich ausgebildet) ist, möglich, eine Erhöhung der Designfreiheit in Bezug auf die vordere Säule 1 und den Verstärkungsteil 24 zu erzielen. Durch Regeln von Profil und Dicke der Flansche 24c und eines Wulstes 24d der Platte 24b auf eine geeignete Weise ist es natürlich auch möglich, die Charakteristiken des Verstärkungsteils 24 im Sinne ihres Gegenkrafterzeugungseffektes (d.h. ihres Kraftwiderstands-/umlenkeffektes) zu regeln.
DRITTE AUSGESTALTUNG
Die 9 und 10 zeigen eine dritte Ausgestaltung der Erfindung. Gemäß dieser Ausgestaltung ist die abgewinkelte Rippe 22a des Lastwandlungs- und -übertragungselementes 21 so angeordnet, dass sie von einem Übergang der oberen Wand des Motorhaubenrandelementes 2 und der vorderen Säule 1 zur hinteren Seite oder Wand der unteren Säule 1A verläuft. Ein Verstärkungsteil oder -abschnitt 24 wird durch einen verdickten Wandabschnitt 24c definiert, der entweder an einen Abschnitt der hinteren Wand der unteren Säule 1A, mit dem die schräge Rippe 22a integriert ist, angeformt oder daran befestigt ist.
Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung ist zusätzlich ein Verstärkungselement 39 in der unteren Säule zwischen dem oberen Ende, das mit dem Motorhaubenrandelement 2 verbunden ist, und dem unteren Ende angeordnet, das mit dem Seitenschweller 9 verbunden ist. Die Bereitstellung des Verstärkungselementes 39 macht es möglich, beide Bereiche des unteren Säulenabschnitts, die der abgeschrägten oder abgewinkelten Rippe 22a und der vertikalen Rippe 32a (in 9 durch vertikale Schraffierung angedeutet) zugewandt sind, mit unteren relativen Niveaus an struktureller Steifigkeit im Vergleich zu dem Abschnitt bereitzustellen, der eine erhöhte strukturelle Steifigkeit aufgrund der Bereitstellung des Verstärkungselementes 39 aufweist. Dies macht es in der Tat möglich, dass diese Abschnitte eine anfängliche Verformung erfahren, und bildet somit die geschwächten Teile 23, 31 der vorherigen Ausgestaltungen, ohne tatsächlich die strukturelle Festigkeit der beiden Zonen zu reduzieren.
Wie in 10 gezeigt, ist das Verstärkungselement 39 so gestaltet, dass es eine im Wesentlichen V-förmige Konfiguration hat. Das Element 39 hat eine Widerlagerfläche 39a, die am Scheitelpunkt des V-förmigen Elementes ausgebildet ist, und Flansche 39b, 39c, die am oberen und unteren terminalen Ende ausgebildet sind. Die Widerlagerfläche 39a ist an die Vorderseite der unteren Säule 1A angeschweißt. Der obere Flansch 39b des Elementes 39 ist mit der Basis des verdickten Teils 24c verschweißt, der mit der abgeschrägten Rippe 22a verbunden ist, während der untere Flansch 39c an das obere Ende der vertikalen Rippe 32a geschweißt ist.
Daher ist es in dieser Ausgestaltung auch möglich, ähnliche Charakteristiken des Absorbierens der Kollisionsenergie wie in der ersten Ausgestaltung zu erzielen. Ferner kann, da die abgeschrägte oder abgewinkelte Rippe 22a so angeordnet ist, dass sie von der oberen Wand des Motorhaubenrandelementes 2 zur hinteren Seite der unteren Säule 1A in der Übergangszone zwischen der unteren Säule 1A und der oberen Säule 1B verläuft, die Steifigkeit der Integration dazwischen erhöht werden, um die Übertragbarkeit von Last vom Motorhaubenrandelement 2 auf die obere Säule 1B zu verbessern.
Außerdem ist es, da der Verstärkungsteil 24 durch den verdickten Teil 24c auf der Rückseite der unteren Säule 1A gebildet wird, möglich, die geeignete Verteilung der Plattendicke aufgrund der Charakteristiken von Gießprodukten herzustellen.
Ferner kann, da die geschwächten Teile (d.h. die Bereiche mit relativ niedrigerer struktureller Verformungsbeständigkeit) 23, 31 durch das Hinzufügen des Verstärkungselementes 39 hergestellt werden, die Gesamtsteifigkeit der Säule im Vergleich zu den vorher beschriebenen Ausgestaltungen verbessert werden, bei der beide geschwächten Teile durch die Verwendung von Wandstrukturen bereitgestellt werden, bei denen die Dicke der Wände absichtlich reduziert wurde, um ihre Festigkeit zu verringern.
Außerdem übt das Verstärkungselement 39, da es die abgeschrägte Rippe 22a in dieser Ausgestaltung mit der vertikalen Rippe 32a verbindet, dieselbe Funktion aus wie die Verbindungsrippe 34 der ersten Ausgestaltung, so dass es möglich ist, die Lastübertragungsleistung der unteren Säule 1A in der vertikalen Richtung des Fahrzeugs zu verbessern.
VIERTE AUSGESTALTUNG
11 zeigt eine vierte Ausgestaltung der Erfindung. Diese Anordnung stellt, ähnlich wie in der dritten Ausgestaltung, einen Ort mit erhöhter struktureller Festigkeit bereit, der automatisch andere Abschnitte relativ weniger beständig gegenüber struktureller Verformung macht und somit denselben Effekt erzielt wie in den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen. Um die Festigkeit des unteren Abschnitts des oberen Säulenabschnitts 1B und/oder eines oberen Endabschnitts des Motorhaubenrandelementes 2 zu erhöhen, wird ein Verstärkungselement oder Winkelblech 40 an eine nach innen gerichtete Kante dieser beiden Elemente auf die in 11 gezeigte Weise geschweißt oder anderweitig befestigt. Dieses Winkelblech 40 befindet sich in dieser Ausgestaltung entlang einer Kante der oberen Säule 1B. Darüber hinaus wird ein weiteres Verstärkungselement oder Winkelblech 41 an einer nach innen gerichteten Kante der unteren Säule 1A befestigt.
Das Winkelblech 41 ist am oberen Teil der vorderen Säule angebracht, und das Winkelblech 41 ist am unteren Teil der vorderen Säule angebracht. Die Winkelbleche 40, 41 bilden steifere Abschnitte mit einer relativ höheren Steifigkeit in der vorderen Säule und im mittleren Teil C. So wird ein geschwächter Abschnitt zwischen den Abschnitten höherer Steifigkeit ausgebildet. Da die Winkelbleche 40, 41 am Außenpaneel der vorderen Säule angebracht sind, lässt sich der Karosserieaufbau recht leicht konstruieren. Außerdem lässt sich die Steifigkeit aufgrund dessen, dass die Winkelbleche 40, 41 am Außenpaneel der vorderen Säule angebracht werden, leicht einstellen.
Die japanische Patentanmeldung Nr. 2000–66478, auf der die vorliegende Anmeldung basiert und auf der der Prioritätsanspruch begründet wird, ist hierin durch Bezugnahme darauf eingeschlossen.
Die Erfindung wurde zwar oben mit Bezug auf nur eine begrenzte Anzahl von Ausgestaltungen beschrieben, aber die Erfindung ist darauf nicht begrenzt und die verschiedenen Modifikationen und Änderungen, die vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, werden für die Fachperson, an die die Erfindung gerichtet ist, offensichtlich sein.

Claims

Karosserieaufbau für ein Fahrzeug, der Folgendes umfasst: eine vordere Säule (1) mit einem oberen Säulenabschnitt (1B), der in einen unteren Säulenabschnitt (1A) übergeht und in Bezug auf den unteren Säulenabschnitt (1A) nach hinten abgewinkelt ist; ein longitudinal verlaufendes Element (2) mit einem hinteren Endabschnitt, der mit einer oberen Endregion des unteren Säulenabschnitts (1A) verbunden ist; und eine Anordnung zum Übertragen von Kraft von dem longitudinal verlaufenden Element (2) auf die vordere Säule (1); wobei: das longitudinal verlaufende Element (2) ein Motorhaubenrandelement (2) ist, das longitudinal an einer Seite des Karosserieaufbaus entlang verläuft; wobei die kraftübertragende Anordnung Folgendes umfasst: ein erstes Strukturmerkmal, das einen Teil der vorderen Säule (1) bildet und so angeordnet ist, dass es eine strukturelle Verformung einer vorbestimmten Region des unteren Säulenabschnitts (1A) nach der Übertragung einer vorbestimmten Menge an Kraft darauf durch das Motorhaubenrandelement (2) infolge eines Frontalzusammenstoßes induziert, wobei das erste Strukturmerkmal wenigstens einen hinteren Endabschnitt des Motorhaubenrandelementes (2) in Bezug auf die vordere Säule (1) in einer Orientierung neu ausrichtet, in der der hintere Endabschnitt des Motorhaubenrandelementes (2) wenigstens teilweise auf den abgewinkelten oberen Säulenabschnitt (1B) ausgerichtet ist, und so, dass Kraft von dem Motorhaubenrandelement (2) in Richtung auf den oberen Säulenabschnitt (1B) übertragen wird, und ein zweites Strukturmerkmal, das einen Teil des oberen und/oder unteren Säulenabschnitts (1B, 1A) bildet und so gestaltet ist, dass es Kraft von dem Motorhaubenrandelement (2) aufnimmt und die aufgenommene Kraft an dem oberen Säulenabschnitt (1B) entlang leitet; dadurch gekennzeichnet, dass das erste Strukturmerkmal einen ersten Abschnitt (23) mit reduzierter struktureller Verformungsbeständigkeit in einem vorderen Wandabschnitt eines oberen Abschnitts des unteren Säulenabschnitts (1A) aufweist, der sich in der Nähe einer unteren Wand des Motorhaubenrandelementes (2) befindet; und das zweite Strukturmerkmal Folgendes umfasst: einen Lastaufnahmeteil (22), der in der Nähe einer Position angeordnet ist, in der die obere Endregion des unteren Säulenabschnitts (1A) mit dem Motorhaubenrandelement (2) verbunden ist, wobei der Lastaufnahmeteil innen in einem Winkel mit Bezug auf den unteren Säulenabschnitt (1A) geneigt ist, der etwa lotrecht zu der Richtung verläuft, in der der obere Säulenabschnitt (1B) nach hinten abgewinkelt ist, und einen Verstärkungsteil (24), der den Lastaufnahmeteil (22) abstützt und an dem oberen Säulenabschnitt (1B) entlang verläuft.
Karosserieaufbau nach Anspruch 1, wobei der untere Säulenabschnitt (1A) und der obere Säulenabschnitt (1B) einen einstückigen korrosionsbeständigen Körper aus einem leichten Material umfassen, vorzugsweise einen Gusskörper.
Karosserieaufbau nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Strukturmerkmal einen Abschnitt mit einer erhöhten Verformungsbeständigkeit beinhaltet, der einen unteren Frontwandabschnitt des oberen Säulenabschnitts (1B) und einen oberen Wandabschnitt des hinteren Endes des Motorhaubenrandelementes (2) überspannt.
Karosserieaufbau nach Anspruch 1 oder 3, wobei der Lastaufnahmeteil eine abgewinkelte Rippe umfasst, die einstückig mit dem unteren Säulenabschnitt (1A) ausgebildet ist und ein oberes Ende aufweist, das in eine vordere Wand eines Abschnitts des oberen Säulenabschnitts (1B) unmittelbar neben einer Stelle übergeht, an der eine obere Wand des Motorhaubenrandelementes (2) mit der vorderen Säule (1) verbunden ist.
Karosserieaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Verstärkungsteil (24) eine Verstärkungsrippe umfasst, die einheitlich wenigstens mit dem oberen Säulenabschnitt (1B) ausgebildet ist, wobei die Verstärkungsrippe von einer Rückseite des Lastaufnahmeteils (22) eine vorbestimmte Länge an dem oberen Säulenabschnitt (1B) entlang verläuft.
Karosserieaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Verstärkungsteil eine Verstärkungsplatte umfasst, die nicht einheitlich mit der vorderen Säule (1) ausgebildet ist und die mit dem Lastaufnahmeteil (22) und dem oberen Säulenabschnitt (1B) verbunden ist und von einer Rückseite des Lastaufnahmeteils an der Innenseite des oberen Säulenabschnitts (1B) entlang verläuft.
Karosserieaufbau nach Anspruch 4, wobei die abgewinkelte Rippe von einer Stelle, an der die obere Wand des Motorhaubenrandelementes (2) mit der vorderen Säule (1) verbunden ist, zu einer hinteren Wand des unteren Säulenabschnitts (1A) verläuft, und wobei der Verstärkungsteil (24) konisch ausgebildet ist und einen breiten Endabschnitt aufweist, der einstückig mit einer hinteren Fläche der abgewinkelten Rippe ausgebildet ist.
Karosserieaufbau nach Anspruch 1, wobei der untere Säulenabschnitt (1B) Folgendes umfasst: einen zweiten Abschnitt (31) mit einer reduzierten strukturellen Verformungsbeständigkeit in einem vorderen Abschnitt eines unteren Abschnitts des unteren Säulenabschnitts (1A) an einer Stelle, die normalerweise hinter einem Vorderrad beabstandet ist; einen zweiten Lastaufnahmeteil (32), der hinter dem zweiten Abschnitt (31) angeordnet ist, um Kraft aufzunehmen, die in einer Längsrichtung wirkt; und einen zweiten Verstärkungsteil (33), der den zweiten Lastaufnahmeteil (32) abstützt und abgewinkelt ist, um die Kraft von dem zweiten Verstärkungsteil auf einen Seitenschweller (9) zu übertragen, der mit einer unteren Endregion des unteren Säulenabschnitts (1A) verbunden ist.
Karosserieaufbau nach Anspruch 8, wobei der zweite Lastaufnahmeteil (32) eine vertikale Rippe aufweist, die einheitlich mit dem unteren Säulenabschnitt (1A) ausgebildet ist, wobei der Seitenschweller (9) und der untere Säulenabschnitt (1A) einheitlich als einzelner Körper ausgebildet sind und wobei der zweite Verstärkungsteil (33) eine Verstärkungsrippe aufweist, die einheitlich mit dem unteren Säulenabschnitt (1A) und dem Seitenschweller (9) ausgebildet ist und die kontinuierlich von einer hinteren Fläche der vertikalen Rippe zu einer Stelle innerhalb des Seitenschwellers (9) verläuft.
Karosserieaufbau nach Anspruch 9, wobei die abgewinkelte Rippe des ersten Lastaufnahmeteils (22) mit der vertikalen Rippe am unteren Ende des unteren Säulenabschnitts (1A) durch eine Verbindungsrippe verbunden ist, die einheitlich mit dem unteren Säulenabschnitt (1A) ausgebildet ist und vertikal durch diesen verläuft.
Karosserieaufbau nach Anspruch 1, wobei der erste Abschnitt mit reduzierter struktureller Verformungsbeständigkeit im unteren Säulenabschnitt (1A) eine vordere Strukturwand des unteren Säulenabschnitts (1A) umfasst, der einen Abschnitt mit einer Dicke hat, die geringer ist als die Wanddicke eines Abschnitts des unteren Säulenabschnitts (1A), der sich etwa in der Mitte zwischen dem oberen und dem unteren Ende des unteren Säulenabschnitts (1A) befindet.
Karosserieaufbau nach Anspruch 8 mit einem Verstärkungselement, das im unteren Säulenabschnitt (1A) zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt (23, 31) mit reduzierter struktureller Verformungsbeständigkeit angeordnet ist.
Karosserieaufbau nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der obere Säulenabschnitt (1B) und der untere Säulenabschnitt (1A) einen einheitlich gegossenen, korrosionsfreien Körper aus einem leichten Material umfassen.
Karosserieaufbau nach einem der vorherigen Ansprüche, der Folgendes umfasst: ein Paar linker und rechter vorderer Säulen (1) jeweils mit dem unteren Säulenabschnitt (1A) und dem oberen Säulenabschnitt (1B); ein Paar linker und rechter Motorhaubenrandelemente (2), die mit jeweiligen oberen Endregionen der jeweiligen unteren Säulenabschnitte (1A) verbunden sind; ein Armaturenbrett-Querelement (3), das zwischen der linken und der rechten vorderen Säule (1) angeordnet ist; ein Paar linker und rechter vorderer Seitenelemente (4) mit jeweiligen hinteren Enden, die mit jeweiligen Endregionen des Armaturenbrett-Querelementes (3) verbunden sind; ein erstes Querelement (6), das vordere Enden der linken und rechten vorderen Seitenelemente (4) miteinander verbindet; ein Paar linker und rechter Federbeindom-Elemente (5), die jeweils neben den linken und rechten Motorhaubenrandelementen (2) angeordnet sind und die jeweiligen Motorhaubenrandelemente (2) mit den jeweiligen vorderen Seitenelementen (4) und den Armaturenbrett-Querelementen (3) verbinden; ein Paar linker und rechter Seitenbodenschweller (9), die mit jeweiligen unteren Enden der jeweiligen unteren Säulenabschnitte (1A) verbunden sind und einen Teil einer Bodenstruktur bilden; ein Paar linker und rechter Seitendachschienen (12), die mit jeweiligen oberen Enden der jeweiligen oberen Säulenabschnitte (1B) verbunden sind; eine vordere Dachschiene (13), die vordere Enden der Seitendachschienen (12) miteinander verbindet; ein Dachpaneel (11), das auf den Seitendachschienen (12) und der vorderen Dachschiene (13) angeordnet und mit diesen verbunden ist; und ein Paar linker und rechter mittlerer Säulen (14), die jeweils zwischen einer Seitendachschiene (12) und einem Seitenschweller (9) verlaufen.