DE60203238T2

DE60203238T2 - Vorderstruktur eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE60203238T2
Application number: DE60203238T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Odawara-shi Fujiki; Koichi Isehara-shi Sagawa; Kazuhito Tanabe
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-11-19
Filing date: 2002-11-19
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2022-11-20
Also published as: EP1312536B1; JP3900048B2; US20030094803A1; EP1312536A3; JP2003327164A; DE60203238D1; EP1312536A2; US6880663B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugstruktur mit Seitenelementen zum Tragen der Antriebsgruppe eines Fahrzeugs, wie zum Beispiel eine Gruppe, die aus Motor und Getriebe besteht.
Die veröffentlichte japanische Patentanmeldung Kokai Nr. 2000-53019 beschreibt eine Fahrzeugkarosserievorderstruktur mit einem Spannungskonzentrationsteil zum Regulieren der Verformung im Falle eines Frontalaufpralls eines Fahrzeugs. Gemäß diesem Dokument beinhaltet ein Seitenelement einen hinteren Abschnitt und einen vorderen Abschnitt, der einen Wulst aufweist, oder eine Kerbe oder einen Spannungskonzentrationsteil eines anderen Typs zum Einleiten der Kunststoffverformung mit niedriger Fließgrenze im Vergleich zum hinteren Abschnitt.
Allerdings ist die Fahrzeugkarosserievorderstruktur des oben erwähnten Dokuments so ausgelegt, dass die Verformung so reguliert wird, dass sich eine Kompression bei einem Frontalaufprall vom vorderen Abschnitt zum hinteren Abschnitt fortsetzt. Demzufolge könnte sich die den Motor beinhaltende Antriebsgruppe rückwärts in Richtung auf den Fahrgastraum verlagern.
Die GB-A-2299308 offenbart eine Fahrzeugvorderstruktur gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 17.
Es wäre wünschenswert, eine Fahrzeugvorderstruktur bereitstellen zu können, die im Falle einer Kollision eine Rückwärtsbewegung der Antriebsgruppe verhindert.
Die vorliegende Erfindung stellt Fahrzeugvorderstrukturen bereit, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 17 dargelegt sind.
Weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen verständlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Fahrzeugvorderstruktur gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Draufsicht auf ein linkes Seitenelement der in 1 dargestellten Struktur.
3A ist eine Seitenansicht eines Wulstabschnitts des linken Seitenelements aus 2 und
3B ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 3A.
4 ist eine Ansicht der Unterseite des vorderen Teils des rechten Seitenelements in der Struktur von 1.
5 ist eine Seitenansicht des vorderen Teils des rechten Seitenelements von 4.
6 und 7 sind Ansichten zur Veranschaulichung des Verformungsmodus des Seitenelements mit einem dritten Wulstteil und einem gebogenen Teil gemäß der ersten Ausgestaltung bei einem Frontalaufprall im Vergleich zum Verformungsmodus eines Seitenelements ohne Wulstteil und ohne gebogenen Teil.
8 ist eine Darstellung des Verformungsmodus der Fahrzeugvorderstruktur gemäß der ersten Ausgestaltung bei einem Frontalaufprall.
9 ist eine Draufsicht auf einen Abschnitt geringer Festigkeit in einem linken Seitenelement einer Fahrzeugvorderstruktur gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine Seitenansicht des Abschnitts geringer Festigkeit des linken Seitenelements von 9.
11A, 11B und 11C sind Darstellungen eines Verfahrens zur Herstellung von Seitenelementen gemäß der zweiten Ausgestaltung unter Verwendung eines maßgeschneidertem Rohlings.
12 ist eine Draufsicht auf einen Abschnitt geringer Festigkeit in einem linken Seitenelement gemäß einer dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
13A ist eine Seitenansicht des Abschnitts geringer Festigkeit im linken Seitenelement von 12, und 13B ist eine Darstellung des Abschnitts geringer Festigkeit von 13A in einem verformten Zustand.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 zeigt eine Karosserievorderstruktur eines Fahrzeugs gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Die in 1 dargestellte Karosserievorderstruktur 1 eines Fahrzeugs hat die Form eines Unterrahmens, der ein etwa rechteckiger Rahmen mit vier Ecken ist. In den vier Ecken befinden sich jeweils ein vorderer rechter und linker Kragen 2 und 3 und ein hinterer rechter und linker Kragen 4 und 5 für die Verbindung mit einer Fahrzeugkarosserie. Ein rechtes Seitenelement 6 verläuft von einem vorderen Ende, das mit dem vorderen rechten Kragen 2 versehen ist, nach hinten zu einem hinteren Ende, das mit dem hinteren rechten Kragen 4 versehen ist, und ein linkes Seitenelement 7 verläuft von einem vorderen Ende, das mit dem vorderen linken Kragen 3 versehen ist, zu einem hinteren Ende, das mit dem hinteren linken Kragen 5 versehen ist. Ein vorderes Querelement 8 verläuft vom vorderen rechten Kragen 2 zum vorderen linken Kragen 3 und ein hinteres Querelement 9 verläuft vom hinteren rechten Kragen 4 zum hinteren linken Kragen 5.
Das linke Seitenelement 7 trägt ein linkes Aufhängungsverbindungsstück 10, das über zwei Verbindungsbuchsen schwenkbar ist. Ebenso trägt das rechte Seitenelement 6 ein rechtes Aufhängungsverbindungsstück (nicht dargestellt) über zwei Verbindungsbuchsen.
Ein rechter und linker Motorlagerauflageteil 11 und 12 sind jeweils in rechten und linken Seitenelementen 6 und 7 zur Installation von Motorlagern vorgesehen.
Rechte und linke Wulstabschnitte (oder Sollbruchabschnitte) 14 sind jeweils im rechten und im linken Seitenelement 6, 7 vorgesehen. Auf der rechten wie auch auf der linken Seite ist der Wulstabschnitt 14 jeweils in der Nähe eines Motormontagepunktes EM (Antriebsgruppenauflagepunkt), der durch das Motorlagerauflageteil 11 oder 12 des Seitenelements 6 oder 7 definiert ist, auf der Fronseite des Motormontagepunktes EM angeordnet. Im montierten Zustand des Fahrzeugs verläuft das rechte Seitenelement 6 vom hinteren Ende zum vorderen Ende in Vorwärtsrichtung hin zur Vorderseite des Fahrzeugs, und der Wulstabschnitt 14 des rechten Seitenelements 6 befindet sich zwischen dem vorderen Ende des rechten Seitenelements 6 und dem Motormontagepunkt EM des rechten Seitenelements 6. Ebenso befindet sich der Wulstabschnitt 14 des linken Seitenelements 7 zwischen dem vorderen Ende des linken Seitenelements 7 und dem Motormontagepunkt EM des linken Seitenelements 7. Die Position des Wulstabschnitts 14 in jedem Seitenelement liegt näher am Motormontagepunkt EM als am vorderen Ende des Seitenelements.
Die 2 und 3 (3A und 3B) zeigen einen Wulstabschnitt 14 des linken Seitenelements 7. Der Wulstabschnitt 14 beinhaltet einen ersten (oberen) Wulstteil 14a in der Oberseite des Seitenelements 7 und zweite (laterale) Wulstteile 14b in Seitenwänden des Seitenelements 7. Der erste Wulstteil 14a verläuft von einem innen liegenden Ende zu einem außen liegenden Ende in lateraler (Breiten-) Richtung des Seitenelements 7 oder in lateraler Richtung des Fahrzeugs, ein zweiter Wulstteil 14b auf der innen liegenden Seite verläuft vom innen liegenden Ende des ersten Wulstteils 14a fortlaufend abwärts und ein zweiter Wulstteil 14b auf der außen liegenden Seite verläuft vom außen liegenden Ende des ersten Wulstteils 14a fortlaufend abwärts. In diesem Beispiel bilden der erste und der zweite Wulstteil 14a und 14b eine Nut, die sich in Form eines umgekehrten U ununterbrochen erstreckt.
Die Unterseite des linken Seitenelements 7 weist einen gebogenen Teil 14c auf, der nach unten vorsteht. Der gebogene Teil 14c verläuft in lateraler Richtung des Fahrzeugs unmittelbar unter dem ersten und zweiten Wulstteil 14a und 14b des linken Seitenelements 7. In diesem Beispiel verlaufen die zweiten Wulstteile 14b abwärts bis zum gebogenen Teil 14c. In diesem Beispiel sind die jeweiligen Wulstteile 14a und 14b ein nach innen eingedrückter Paneelteil. Der gebogene Teil 14c, der als unterer Teil des Sollbruchabschnitts 14 dient, ist ein nach außen gewölbter Paneelteil.
In dem in den 2 und 3 dargestellten Beispiel ist die Breite L1 des ersten Wulstteils 14a in Längsrichtung des Seitenelements 7 oder in Längsrichtung des Fahrzeugs gemessen größer als die Breite L2 des zweiten Wulstteils 14b, in der Längsrichtung des Seitenelements 7 oder in der Fahrzeuglängsrichtung gemessen.
Der Wulstabschnitt 14 des rechten Seitenelements 6 ist in der gleichen Weise wie der Wulstteil 14 des linken Seitenelements 7 konstruiert, wie in 1 dargestellt ist.
Die 4 und 5 zeigen einen dritten Wulstteil 16 des rechten Seitenelements 6. Der dritte Wulstteil 15 ist in der Unterseite des rechten Seitenelementes 6 an einer Position unmittelbar hinter einem Fahrzeugkarosserie-Installationspunkt FM ausgebildet, der durch den vorderen rechten Kragen 2 definiert wird. Der dritte Wulstteil 15 verläuft in lateraler Fahrzeugrichtung in der Unterseite des Seitenelements 6. Ein nach oben vorstehender gebogener Teil 17 ist in der Oberseite des Seitenelements 6 an einer Position unmittelbar über dem dritten Wulstteil 16 ausgebildet. Der dritte Wulstteil 15 ist ein nach innen eingedrückter Paneelteil.
Das linke Seitenelement 7 weist in der gleichen Weise einen dritten Wulstteil 16 und einen gebogenen Teil 17 an der Position unmittelbar hinter dem vorderen linken Fahrzeugkarosserie-Installationspunkt FM auf, der durch den vorderen linken Kragen 3 definiert wird.
Die so konstruierte vordere Fahrzeugkarosserievorderstruktur funktioniert in der folgenden Weise. Im Falle einer Kollision brechen der erste und der zweite Wulstteil 14a und 14b in einem frühen Stadium zusammen. In diesem Fall wird der erste Wulstteil 14a mit der größeren Breite L1 im Vergleich zu den zweiten Wulstteilen 14b durch die Kollisionsenergie in Fahrzeuglängsrichtung weitgehend komprimiert. Folglich wird jedes der Seitenelemente 6 und 7 V-förmig verbogen, wobei ein vorderer Abschnitt des Seitenelements zur Position des Wulstabschnitts 14 schräg abfällt und ein hinterer Abschnitt zur Position des Wulstabschnitts 14 schräg abfällt. Der Wulstabschnitt 14 mit dem ersten und zweiten Wulstteil 14a und 14b ist so gestaltet, dass im frühen Stadium der Kollision mit L1 > L2 jedes Seitenelement 6 oder 7 an der Position des Wulstabschnitts 14 sicher nach unten in die gewünschte V-Form verbogen wird. In diesem Zustand hat der vordere Abschnitt jedes Seitenelements 6 oder 7 die Aufgabe, Stoßenergie aufzubringen, um den hinteren Abschnitt des Seitenelements in einer schrägen Richtung zwischen der Abwärtsrichtung und der Rückwärtsrichtung hin zur Rückseite des Fahrzeugs zu drücken.
Der in der Unterseite jedes Seitenelements 6 oder 7 ausgebildete gebogene Teil 14c definiert den Scheitelpunkt der V-förmig gebogenen Form und fördert die Biegeverformung des Seitenelements 6 oder 7 in die V-Form.
Ferner verbiegt der vordere Teil jedes Seitenelements 6 oder 7, das den dritten Wulstteil 16 auf der Unterseite und den gebogenen Teil 17 auf der Oberseite aufweist, den vorderen Abschnitt des Seitenelements zwischen dem dritten Wulstteil 16 und dem Wulstabschnitt 14 nach unten. Folglich fördert der vordere Teil jedes Seitenelements 6 oder 7 die Biegeverformung des Seitenelements 6 oder 7 in die V-Form.
Ist der vordere Endteil („A") jedes Seitenelements 6 oder 7 in Biegerichtung starr, dann neigt der vordere Teil („A") dazu, eine Kraft „a" zu erhöhen, die die abwärtige Biegeverformung des Seitenelements, wie in 6 dargestellt, beschränkt. Demzufolge ist der vordere Teil jedes Seitenelements 6 oder 7 so ausgelegt, dass die Starrheit in Biegerichtung mit dem dritten Wulstteil 16 und dem gebogenen Teil 17 verringert wird. Folglich kann der vordere Endteil jedes Seitenelements 6 oder 7 die Kraft „a" verringern, die die abwärtige Biegeverformung des Seitenelements beschränkt.
In den mittleren und späten Stadien der Kollision kann diese Fahrzeugkarosserie-Vorderstruktur daher die abwärtige Biegeverformung jedes Seitenelements 6 oder 7 unterstützen und den Motor (oder die Antriebsgruppe) E in zuverlässiger Weise nach unten verlagern.
Auf diese Weise werden die Seitenelemente 6 und 7 gemäß der ersten Ausgestaltung wie folgt verbogen. Zunächst ermöglichen es die Wulstabschnitte 14 in den Seitenelementen 6 und 7 in der Nähe der Motorlagerinstallationspunkte EM, die Positionen der verformten Teile der Seitenelemente 6 und 7 in der Nähe der Motorlagerinstallationspunkte EM zu steuern. Wulstabschnitte 14 mit größerem Wulstteil 14a und kleineren Wulstteilen 14b unterstützen eine frühere V-förmige Verformung der jeweiligen Seitenelemente. Gebogene Teile 14c unterstützen ferner die V-förmige Biegeverformung jedes Seitenelements durch Definieren der Scheitelpunkte der V-förmigen Verformung. Der vordere Endteil jedes Seitenelements 6 oder 7 unterstützt ferner die abwärtige Biegeverformung des Seitenelements mit dem dritten Wulstteil 16 auf der Unterseite und dem nach oben gebogenen Teil 17. Mit diesen Funktionen kann die Struktur gemäß der ersten Ausgestaltung eine Abwärtsbewegung des Motors E im Falle eines Frontalaufpralls des Fahrzeugs gewährleisten.
Die erste Ausgestaltung kann die folgenden Effekte erzielen. Vor der Position der Motorlager ausgebildete Wulstabschnitte 14 können eine Bewegung des Motors E in die Rückwärtsrichtung sicher verhindern. Der Wulstabschnitt 14 mit dem breiteren oberen Wulstteil 14a und den schmäleren lateralen Seitenwulstteilen 14b in jedem Seitenelement gewährleistet die frühe V-förmige Verformung jedes Seitenelements im frühen Stadium der Kollision. Der in der Nähe des Motormontagepunktes auf der Vorderseite in jedem Seitenelement ausgebildete Wulstabschnitt 14 kann die Position der Motorlager abwärts bewegen und somit den Motor E sicher abwärts bewegen. Der gebogene Teil 14c auf der Unterseite unterstützt die abwärtige Verbiegung des Seitenelements und verhindert eine Abwärtsbewegung des hinteren Abschnitts des Seitenelements und unterstützt eine Abwärtsbewegung des Motors E. Der dritte Wulstteil 16 auf jeder Seite unterstützt die Abwärtsverbiegung des vorderen Abschnitts des Seitenelements und unterstützt somit die V-förmige Biegeverformung des Seitenelements. Der über dem dritten Wulstteil 16 ausgebildete gebogene Teil 17 unterstützt ferner eine Abwärtsverbiegung des vorderen Abschnitts des Seitenelements und somit eine sichere Abwärtsbewegung des Motors E.
In den 9 und 10 ist eine Fahrzeugkarosserie-Vorderstruktur gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die jeweiligen linken und rechten Seitenelemente 6 und 7 beinhalten einen Abschnitt geringer Festigkeit (oder Sollbruchabschnitt) 15 anstelle des Wulstabschnitts 14 der ersten Ausgestaltung. Auf der jeweils rechten und linken Seite befindet sich der Abschnitt geringer Festigkeit 15 in der Nähe des Motormontagepunktes EM (Antriebsgruppenauflagepunkt) des Seitenelements 6 oder 7 auf der Vorderseite des Motormontagepunktes EM. Der Abschnitt geringer Festigkeit 15 von jedem Seitenelement 6 oder 7 ist ein Abschnitt, in dem die Oberseite und die linke und rechte laterale Seite im Vergleich zur Unterseite geschwächt sind.
Der Abschnitt geringer Festigkeit 15 in jedem Seitenelement dieses Beispiels ist ein Abschnitt des Seitenelements 6 oder 7, bei dem die Wandstärke in der Oberseite und den lateralen Seiten im Vergleich zum umliegenden Teil reduziert ist.
Der Abschnitt geringer Festigkeit 15 in jedem Seitenelement 6 oder 7 dieses Beispiels beinhaltet einen ersten (oberen) Teil geringer Festigkeit 15a, der in der Oberseite des Seitenelements ausgebildet ist, und zweite (laterale) Teile geringer Festigkeit 15b, die in den Seitenwänden des Seitenelements ausgebildet sind. Der erste Teil geringer Festigkeit 15a verläuft von einem innen liegenden Ende zu einem außen liegenden Ende in lateraler Richtung des Fahrzeugs oder in der Breiten- oder lateralen Richtung des Seitenelements, der zweite Teil geringer Festigkeit 15b auf der innen liegenden Seite verläuft vom innen liegenden Ende des ersten Teils geringer Festigkeit 15a fortlaufend abwärts und der zweite Teil geringer Festigkeit 15b auf der außen liegenden Seite verläuft vom außen liegenden Ende des ersten Teils geringer Festigkeit 15a fortlaufend abwärts.
Die Unterseite des Seitenelements weist untere Paneelverbindungsteile 15c auf. Der untere Paneelverbindungsteil 15c auf der innen liegenden Seite verläuft in lateraler Richtung vom unteren Ende des zweiten Teils geringer Festigkeit 15b auf der innen liegenden Seite. Der untere Paneelverbindungsteil 15c auf der außen liegenden Seite verläuft in lateraler Richtung vom unteren Ende des zweiten Teils geringer Festigkeit 15b auf der außen liegenden Seite. Die unteren Paneelverbindungsteile 15c bilden einen unteren Teil des Abschnitts geringer Festigkeit 15.
Die 11A, 11B und 11C stellen ein Verfahren zur Herstellung des Seitenelements 7 dar. 11A zeigt eine flache Platte bzw. ein Plattenrohteil vor dem Pressformen. Die in 11 dargestellte Platte beinhaltet einen dünnen Wandabschnitt „a" (der zum Abschnitt geringer Festigkeit 15 wird), der zwischen zwei langen dicken Wandabschnitten „b" verbunden ist. In diesem Beispiel ist die Wandstärke t2 des dünnen Wandabschnitts „a" gleich 2,0 mm, wohingegen die Wandstärke t1 der dicken Wandabschnitte „b" gleich 2,6 mm ist. Die Breite des dünnen Wandabschnitts „a" entspricht in etwa der Breite L1 der ersten Ausgestaltung, gemessen in der Fahrzeuglängsrichtung. Diese dicken Wandabschnitte „b" und der dünne Wandabschnitt „a" werden miteinander durch Verschweißen zu einer einzelnen flachen Platte oder einem solchen Paneel verbunden.
Die so hergestellte flache Platte wird als das in 11A gezeigte Plattenrohmaterial durch eine Pressformmaschine in eine Gestalt mit trapezförmigem Querschnitt, wie in 11B dargestellt, pressgeformt (Herstellungsverfahren mit maßgeschneidertem Rohling genannt). Auf diese Weise wird ein oberes Paneel 7a des Seitenelements 7 produziert.
Anschließend wird das Seitenelement 7 hergestellt, indem ein unteres Paneel 7b zur Bildung der Unterseite des Seitenelements 7 mit dem oberen Paneel 7a durch Punktschweißen verbunden wird. Das Seitenelement 6 wird in der gleichen Weise durch das Verfahren mit maßgeschneidertem Rohling hergestellt. Wie in der 11C zu sehen ist, hat jedes Seitenelement 6 oder 7 in diesem Beispiel die Form eines Kastenbalkens oder Kastenträgers, der durch Verbinden von zwei oder mehr Paneelen gebildet wird.
Im Falle einer Kollision brechen der erste und der zweite Teil geringer Festigkeit 15a und 15b in einem frühen Stadium zusammen. In diesem Fall wird die Unterseite jedes Seitenelements 6 oder 7, die durch das untere Paneel 7b gebildet wird, nicht ohne weiteres an der Position unmittelbar unter dem Abschnitt geringer Festigkeit 15 verformt. Folglich wird jedes Seitenelement 6 und 7 in eine V-Form gebogen, wobei ein vorderer Abschnitt zur Position des Abschnitts geringer Festigkeit 15 schräg abfällt und ein hinterer Abschnitt von der Position des Abschnitts geringer Festigkeit 15 schräg nach oben verläuft. In diesem Zustand hat der vordere Abschnitt jedes Seitenelements 6 oder 7 die Aufgabe, Stoßenergie aufzubringen, um den hinteren Abschnitt des Seitenelements in einer schrägen Richtung zwischen der Abwärtsrichtung und der Rückwärtsrichtung hin zur Rückseite des Fahrzeugs zu drücken.
Folglich kann diese Fahrzeugkarosserievorderstruktur in den mittleren und späteren Stadien einer Kollision die abwärtige Biegeverformung jedes Seitenelements 6 oder 7 unterstützen und den Motor (oder die Antriebsgruppe) E, wie in der ersten Ausgestaltung, in zuverlässiger Weise nach unten verlagern.
Die zweite Ausgestaltung kann die folgenden Effekte zusätzlich zu den Effekten der ersten Ausgestaltung erzielen. Der Sollbruchabschnitt 15 in jedem Seitenelement 6 oder 7 mit reduzierter Wandstärke verursacht eine V-förmige Verformung jedes Seitenelements im frühen Stadium einer Kollision und hat die Aufgabe, eine Rückwärtsbewegung des Motors E in einer Kollision zu verhindern. Die Seitenelemente 6 und 7 mit den Sollbruchabschnitten 15 können ohne weiteres durch Verbinden des oberen Paneels 7a mit dem dünnen Wandabschnitt mit einem unteren Paneel 7b produziert werden.
Die 12 und 13 (13A und 13B) stellen eine Fahrzeugkarosserie-Vorderstruktur gemäß einer dritten Ausgestaltung dar. In der dritten Ausgestaltung beinhaltet jedes Seitenelement 6 oder 7 einen Abschnitt geringer Festigkeit (oder Sollbruchabschnitt) 15' mit einer reduzierten Wandstärke wie in der zweiten Ausgestaltung. Der Abschnitt geringer Festigkeit 15' beinhaltet einen ersten (oberen) Teil geringer Festigkeit 15a, der in der Oberseite der Seitenelemente ausgebildet ist, zweite (laterale) Teile geringer Festigkeit 15b', die in den Seitenwänden des Seitenelements ausgebildet sind, und untere Paneelverbindungsteile 15c'. Zweite Teile geringer Festigkeit 15b' verlaufen jeweils von den innen und außen liegenden Enden des ersten Teils geringer Festigkeit 15a fortlaufend nach unten, und untere Paneelverbindungsteile 15c' verlaufen jeweils von zweiten Teilen geringer Festigkeit 15b' auf der innen und außen liegenden Seite fortlaufend zur Seite.
Die Festigkeit bzw. Starrheit des ersten Teils geringer Festigkeit 15a ist geringer als die Festigkeit der jeweiligen zweiten Teile geringer Festigkeit 15b'. Wie in 12 dargestellt ist, ist der erste Teil geringer Festigkeit 15a rechteckig und seine dünnwandige Region hat eine relativ breite Fläche. Andererseits läuft jeder der dünnwandigen zweiten Teile geringer Festigkeit 15b' konisch zu, so dass die Längsbreite in Längsrichtung des Seitenelements oder in der Längsrichtung des Fahrzeugs gemessen allmählich in Richtung auf das untere Ende, wie am besten in 13A zu sehen ist, in Form eines Trapezes mit zwei parallelen Seiten abnimmt, wobei sich die kürzere auf der Unterseite und die längere auf der Oberseite befindet. In anderer Hinsicht ist die Konstruktion der dritten Ausgestaltung im Wesentlichen identisch mit der der zweiten Ausgestaltung und die Struktur der dritten Ausgestaltung wird wie in der zweiten Ausgestaltung durch das Herstellungsverfahren mit maßgeschneidertem Rohling wie in der zweiten Ausgestaltung erzeugt.
Im Falle einer Kollision brechen der erste und der zweite Teil geringer Festigkeit 15a und 15b' in einem frühen Stadium zusammen. In diesem Fall wird der erste Teil geringer Festigkeit 15a mit der weiten Fläche weitgehend durch Stoßkraft der Kollision verbogen, wohingegen die zweiten Teile geringer Festigkeit 15b' so ausgelegt sind, dass die Menge an Verformung vom oberen Ende in Richtung auf das untere Ende abnimmt. Folglich unterstützt der Abschnitt geringer Festigkeit 15' eine V-förmige Verbiegung des Seitenelements 6 oder 7. Im verbogenen Status hat der vordere Abschnitt jedes Seitenelements 6 oder 7 auf der vorderen Seite des Abschnitts geringer Festigkeit 15' die Aufgabe, Stoßenergie aufzubringen, um den hinteren Abschnitt des Seitenelements auf der hinteren Seite des Abschnitts geringer Festigkeit 15' in schräger Richtung zwischen der Abwärtsrichtung und der Rückwärtsrichtung zu drücken. In den mittleren und späteren Stadien der Kollision unterstützt diese Struktur daher eine Abwärtsverbiegung jedes Seitenelements 6 oder 7, wie in 13C dargestellt, und verlagert den Motor E (Antriebsgruppe) nach unten.
Die dritte Ausgestaltung kann die folgenden Effekte zusätzlich zu den Effekten der ersten und zweiten Ausgestaltung erzielen. Die Struktur mit dem ersten Teil geringer Festigkeit 15a, dessen Festigkeit geringer ist als die der zweiten Teile geringer Festigkeit 15b', kann effektiv die abwärtige Biegeverformung des Seitenelements unterstützen. Konisch zulaufende zweite Teile geringer Festigkeit 15b' in jedem Seitenelement 6 oder 7 können effektiv die V-fömrige Verformung jedes Seitenelements im frühen Stadium einer Kollision unterstützen und die Rückwärtsbewegung des Motors E in einer Kollision verhindern.
Der Sollbruchabschnitt (14, 15, 15') in den erfindungsgemäßen Ausgestaltungen ist ein Abschnitt, in dem die Schlagfestigkeit verringert ist. Der Sollbruchabschnitt kann ein Wulstabschnitt in Form einer in einem Paneel ausgebildeten Nut sein, ein Abschnitt geringer Festigkeit mit einem Teil, dessen Wandstärke reduziert ist, oder ein Teil aus einem Material geringerer Festigkeit, oder ein Teil mit sowohl einem solchen Wulstteil als auch einem Teil geringer Festigkeit. Die Antriebsgruppe ist die Kraftmaschine eines Fahrzeugs und kann eine Kombination aus einem Motor und einem Getriebe im Falle eines Fahrzeugs mit einem Benzinmotor oder Dieselmotor, eine Kombination aus einem Verbrennungsmotor, einem Elektromotor und einem Getriebe im Falle eines Hybridfahrzeugs oder ein Elektromotor im Falle eines Elektrofahrzeugs oder Brennstoffzellfahrzeugs sein. Ein Seitenelement, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, kann ein Element in einem Rahmen oder Unterrahmen oder ein unabhängiges Element sein, bei dem beide Enden mit Fahrzeugkarosseriepaneelen oder einem Fahrzeugkarosserierahmen verbunden sind.
Die Erfindung wurde oben zwar mit Bezug auf bestimmte Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben, doch ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausgestaltungen begrenzt. Modifikationen und Variationen der oben beschriebenen Ausgestaltungen werden für die fachkundige Person angesichts der obigen Lehren offensichtlich sein. Die Erfindung ist zum Beispiel auf Fahrzeugkarosseriestrukturen verschiedener Formen anwendbar. Die Fahrzeugkarosseriestruktur jeder illustrierten Ausgestaltung ist ein Typ, der einen Unterrahmen bildet. Der Sollbruchabschnitt 14, 15 oder 15' kann jedoch für Seitenelemente verschiedener anderer Typen von Fahrzeugkarosseriestrukturen verwendet werden. Teile geringer Festigkeit der zweiten und dritten Ausgestaltungen bestehen aus einem Paneel mit einer geringeren Wandstärke. Wahlweise kann als Material der Teile geringer Festigkeit jedoch ein Material mit einer geringeren Festigkeit oder Starrheit verwendet werden, die geringer ist als die Festigkeit oder Starrheit des Materials der umliegenden Teile. Ferner ist es möglich, die Teile geringer Festigkeit durch Verringern der Wandstärke und gleichzeitig Verwenden eines Materials geringerer Festigkeit im Vergleich zu den umliegenden Teilen zu bilden. Außerdem kann wahlweise zusätzlich zu den ersten und zweiten Teilen geringer Festigkeit, die durch die Wandstärke und/oder Materialauswahl geschwächt sind, die Festigkeit des unteren Teils des unteren Paneels unmittelbar unter den Teilen geringer Festigkeit erhöht werden, indem die Wandstärke erhöht oder teilweise ein Material höherer Festigkeit gewählt wird. Der erfindungsgemäße Sollbruchabschnitt kann eine Kombination aus einem Wulstteil gemäß der ersten Ausgestaltung und einem Teil geringer Festigkeit gemäß der zweiten oder dritten Ausgestaltung beinhalten. Einer der Teile 11 und 12 entspricht einem Mittel zum Tragen der Antriebsgruppe eines Fahrzeugs an einem Auflagepunkt zwischen dem vorderen und hinteren Ende des Seitenelements. Ein oder mehrere der Teile 14, 15, 15', 16 und 17 entsprechen einem Mittel zum Regulieren der Biegeverformung des Seitenelements, wenn bei einer Kollision eine Stoßkraft vom vorderen Ende des Seitenelements in Längsrichtung des Fahrzeugs aufgebracht wird, und um zu bewirken, dass sich der Auflagepunkt durch die Biegeverformung des Seitenelements nach unten bewegt.
Die vorliegende Anmeldung basiert auf der am 19. November 2001 in Japan eingereichten früheren japanischen Patenanmeldung Nr. 2001-353713, der am 5. März 2002 in Japan eingereichten früheren japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-058638 und der am 6. September 2002 in Japan eingereichten früheren japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-260934.
Der Umfang der Erfindung wird mit Bezug auf die folgenden Ansprüche definiert.

Claims

Vorderstruktur eines Fahrzeugs, die Folgendes umfasst: ein Seitenelement (6; 7), das so platziert ist, dass es von vorne nach hinten in Längsrichtung eines Fahrzeugs verläuft, wobei das Seitenelement einen Auflageteil (11; 12) zum Tragen einer Antriebsgruppe (E) an einem Auflagepunkt (EM) zwischen dem vorderen und dem hinteren Ende des Seitenelementes und einen Sollbruchabschnitt (14; 15; 15') aufweist, der auf einer vorderen Seite des Auflagepunktes ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollbruchabschnitt an einer Oberseite und an lateralen Seiten des Seitenelementes in Bezug auf eine Unterseite des Seitenelementes geschwächt ist.
Vorderstruktur eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, wobei der Sollbruchabschnitt einen oberen Teil (14a; 15a), der an der Oberseite des Seitenelementes in einer Breitenrichtung des Seitenelementes verläuft, und laterale Teile (14b; 15b; 15b') aufweist, die jeweils von beiden Enden des oberen Teils abwärts in Richtung auf einen unteren Teil an der Unterseite des Seitenelementes verlaufen, und wobei der obere Teil und die lateralen Teile im Vergleich zum unteren Teil geschwächt sind.
Vorderstruktur eines Fahrzeugs nach Anspruch 2, wobei das Seitenelement (6; 7) in einem montierten Zustand, in dem die Vorderstruktur des Fahrzeugs Bestandteil des Fahrzeugs ist, von einem vorderen Ende zu einem hinteren Ende in Längsrichtung des Fahrzeugs in Richtung auf die Rückseite des Fahrzeugs verläuft, und der Sollbruchabschnitt (14; 15; 15') sich zwischen dem vorderen Ende des Seitenelementes und dem Auflagepunkt, aber näher an dem Auflagepunkt befindet.
Vorderstruktur eines Fahrzeugs nach Anspruch 3, wobei das Seitenelement die Form eines Kastenträgers aus aneinander gefügten Paneelen hat; das Seitenelement einen vorderen Abschnitt aufweist, der von dem Sollbruchabschnitt in Richtung auf das vordere Ende des Seitenelementes verläuft, und einen hinteren Abschnitt, der von dem Sollbruchabschnitt in Richtung auf das hintere Ende des Seitenelementes verläuft; und das obere Teil und die lateralen Teile des Sollbruchabschnitts im Hinblick auf Form und/oder Material relativ zum vorderen und hinteren Abschnitt des Seitenelementes und zum unteren Teil des Sollbruchabschnitts differenziert sind, um die Festigkeit zu verringern.
Vorderstruktur eines Fahrzeugs nach Anspruch 4, wobei sowohl der obere Teil (14a) als auch die lateralen Teile (14b) des Sollbruchabschnitts (14) des Seitenelementes ein Wulstteil sind, der ein nach innen eingedrücktes Paneelteil ist, und der untere Teil (14c) des Sollbruchabschnitts ein nach außen gewölbter Paneelabschnitt ist.
Vorderstruktur eines Fahrzeugs nach Anspruch 4, wobei der vordere und hintere Abschnitt des Seitenelementes aus einem ersten Material und der obere Teil und die lateralen Teile (15a, 15b; 15b') des Sollbruchabschnitts (15; 15') aus einem zweiten Material hergestellt sind, das eine geringere Festigkeit hat als das erste Material.
Vorderstruktur eines Fahrzeugs nach Anspruch 6, wobei der vordere und der hintere Abschnitt des Seitenelementes aus einem Paneel mit einer ersten Wandstärke und der obere Teil und die lateralen Teile des Sollbruchabschnitts (15; 15') aus einem Paneel mit einer zweiten Wandstärke hergestellt sind, die geringer ist als die erste Wandstärke.
Vorderstruktur eines Fahrzeugs nach Anspruch 6, wobei das Seitenelement ein oberes Paneel (7a) und ein mit dem oberen Paneel verbundenes unteres Paneel (7b) aufweist und wobei das obere Paneel einen vorderen und einen hinteren Paneelabschnitt und einen mittleren Abschnitt aufweist, die zwischen dem vorderen und dem hinteren Abschnitt verbunden und so gestaltet sind, dass sie den oberen Teil und die laterale Teile des Sollbruchabschnitts bilden.
Vorderstruktur eines Fahrzeugs nach Anspruch 3, wobei jedes der lateralen Teile wenigstens teilweise in einer Breite in Längsrichtung des Seitenelementes gemessen kürzer sind als der obere Teil.
Vorderstruktur eines Fahrzeugs nach Anspruch 9, wobei der obere Teil ein oberer Wulstteil (14a) ist und die lateralen Teile laterale Wulstteile (14b) sind, und wobei die Breite des oberen Wulstteils in Längsrichtung des Seitenelementes gemessen länger ist als die Breite jedes lateralen Teils.
Vorderstruktur eines Fahrzeugs nach Anspruch 3, wobei die Festigkeit des oberen Teils (15a) geringer ist als die Festigkeit jedes der lateralen Teile.
Vorderstruktur eines Fahrzeugs nach Anspruch 11, wobei jedes der lateralen Teile (15b') konisch zuläuft, so dass die Breite jedes lateralen Teils in einer Abwärtsrichtung vom oberen Teil in Richtung auf den unteren Teil abnimmt.
Vorderstruktur eines Fahrzeugs nach Anspruch 2, wobei der untere Teil (14c) des Seitenelementes die Form eines gebogenen Teils hat, das an einer Position unmittelbar unterhalb des oberen Teils des Sollbruchabschnitts nach unten vorsteht.
Vorderstruktur eines Fahrzeugs nach einem der Ansprüche 1–13, wobei das Seitenelement einen dritten Wulstabschnitt (16) beinhaltet, der an der unteren Seite des Seitenelementes an einer Position zwischen dem vorderen Ende des Seitenelementes und der Position des Sollbruchabschnitts hinter einem Fahrzeugmontagepunkt (FM) ausgebildet ist, der durch das vordere Ende des Seitenelementes definiert wird.
Vorderstruktur eines Fahrzeugs nach Anspruch 14, wobei das Seitenelement einen gebogenen Teil (17) aufweist, der von der Oberseite des Seitenelementes an einer Position unmittelbar oberhalb des dritten Wulstteils nach oben vorsteht.
Vorderstruktur eines Fahrzeugs nach einem der Ansprüche 1–15, wobei die Vorderstruktur des Fahrzeugs zwei der Seitenelemente (6, 7) umfasst, die jeweils den Auflageteil (11, 12) und den Sollbruchabschnitt (14; 15; 15') aufweisen, wobei ein vorderes Querelement (8) die vorderen Enden der Seitenelemente und ein hinteres Querelement (9) die hinteren Enden der Seitenelemente verbinden.
Vorderstruktur eines Fahrzeugs, die Folgendes umfasst: ein vorderes Querelement (8), das in einer Rechts-Links-Richtung der Vorderstruktur des Fahrzeugs verläuft; ein hinteres Querelement (9), das in der Rechts-Links-Richtung verläuft; und ein rechtes und ein linkes Seitenelement (6, 7), die jeweils in einer Vorne-Hinten-Richtung der Vorderstruktur des Fahrzeugs von einem mit dem vorderen Querelement verbundenen vorderen Ende zu einem mit dem hinteren Querelement verbundenen hinteren Element verläuft, um einen Rahmen zu bilden, wobei jedes der Seitenelemente Folgendes umfasst: einen Auflageteil (11, 12) zum Tragen einer Antriebsgruppe für ein Fahrzeug; und einen Sollbruchabschnitt (14; 15; 15'), der sich zwischen dem Auflageteil und dem vorderen Ende des Seitenelementes befindet; dadurch gekennzeichnet, dass der Sollbruchabschnitt Folgendes umfasst: einen unteren Teil (14c; 15c; 15c'), der in der Rechts-Links-Richtung verläuft; einen oberen Teil (14a; 15a), der in der Rechts-Links-Richtung unmittelbar oberhalb des unteren Teils verläuft und im Vergleich zu dem unteren Teil geschwächt ist, und laterale Teile (14b; 15b; 15b'), die jeweils vom oberen Teil zum unteren Teil abwärts verlaufen und im Vergleich zu dem unteren Teil geschwächt sind.