DE60017033T2

DE60017033T2 - Fahrzeugstruktur für Bodenplatte

Info

Publication number: DE60017033T2
Application number: DE60017033T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Yokohama-shi Miyasaka; Maki Fujisawa-shi Sano
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-09-02
Filing date: 2000-08-31
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2020-09-01
Also published as: EP1081025A2; US6428085B1; DE60017033D1; EP1081025B1; EP1081025A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Karosseriekonstruktion in einem Bodenabschnitt eines Fahrzeugs.
Eine konventionelle Karosseriekonstruktion für einen Kraftfahrzeugbodenabschnitt wird in der japanischen Patentveröffentlichung (kokai) Nr. 9-99870 offengelegt. In der Karosseriekonstruktion ist eine für die Karosseriekonstruktion wesentliche Bodenkonstruktion aus einem Bodenkörper und Seitenschwellern an beiden Seiten des Bodenkörpers zusammengesetzt. Der Bodenkörper ist aus einem Strangpressteil aus Leichtmetall, z.B. einer Al- oder Mg-Legierung, einer Manganlegierung usw. hergestellt. Das Strangpressteil erhält man durch Strangpressen von Rohstoff des obigen Metalls in einer Längsrichtung zum Fahrzeug.
Gemäß der mit der oben erwähnten Bodenkonstruktion ausgerüsteten Karosseriekonstruktion kann die Anzahl von Bauteilen verringert werden, um die Montage der Fahrzeugkarosserie zu erleichtern und es zu ermöglichen, dass die resultierende Fahrzeugkarosserie ein geringes Gewicht hat.
Da die aus dem oben erwähnten Strangpressteil zusammengesetzte Bodenkonstruktion aber einen im Wesentlichen einheitlichen Querschnitt in der Längsrichtung des Fahrzeugs hat, wird die Verteilung von Stärke (Steifigkeit) der Konstruktion von ihrem vorderen Ende bis zu ihrem hinteren Ende einheitlich. Aus diesem Grund werden, wenn die Bodenkonstruktion bei einem Fahrzeugseitenaufprall einer Belastung ausgesetzt wird, ein Seitenschweller und der Bodenkörper in einer Breitenrichtung des Fahrzeugs einwärts verbogen.
Folglich wird die scheinbare Reaktionskraft der Bodenkonstruktion am unteren Teil der mittleren Säule so erhöht, dass eine große Belastung auf die mittlere Säule oder dergleichen wirken kann. Die mittlere Säule muss daher gründlich verstärkt werden, so dass die Möglichkeit besteht, dass das Gewicht der Karosseriekonstruktion zunimmt.
US-A-5613727 beschreibt eine Fahrzeugkarosseriekonstruktion gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Unter den obigen Umständen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Karosseriekonstruktion bereitzustellen, die den Verformungsmodus der Fahrzeugkarosserie bei einem Fahrzeugseitenaufprall idealisieren kann und die ferner zulässt, dass die Karosseriekonstruktion ein geringes Gewicht hat.
Erfindungsgemäß wird die oben erwähnte Aufgabe mit einer Fahrzeugkarosseriekonstruktion gelöst, wie sie in Anspruch 1 dargelegt wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Gesamtdarstellung in aufgelösten Einzelteilen einer Fahrzeugkarosseriekonstruktion gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung;
2 ist eine teilweise perspektivische Darstellung der Fahrzeugkarosseriekonstruktion der ersten Ausgestaltung in ihrem zusammengebauten Zustand;
3 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie III-III von 2;
4 ist eine gekerbte perspektivische Darstellung des wesentlichen Teils der Fahrzeugkarosseriekonstruktion der ersten Ausgestaltung;
5 ist eine schematische Schnittansicht des wesentlichen Teils, die seine Lage vor dem Fahrzeugseitenaufprall zeigt;
6 ist eine schematische Schnittansicht des wesentlichen Teils, die seine Lage nach dem Fahrzeugseitenaufprall zeigt;
7A ist ein erläuterndes Diagramm eines Annäherungsbetrags (Verschiebung) eines unteren Teils einer Säule, 7B ist ein erläuterndes Diagramm des Charakters der Reaktionskraft des Bodens und 7C ist ein erläuterndes Diagramm des im Schweller erzeugten Moments;
8 ist ein Schaubild des Verhältnisses zwischen dem in der Säule erzeugten Moment und dem Annäherungsbetrag des unteren Teils der Säule;
9 ist eine perspektivische Ansicht des wesentlichen Teils der Fahrzeugkarosseriekonstruktion einer zweiten Ausgestaltung;
10 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie X-X von 9;
11 ist eine perspektivische Darstellung des wesentlichen Teils der Fahrzeugkarosseriekonstruktion in einer Modifikation der zweiten Ausgestaltung;
12 ist eine perspektivische Darstellung des wesentlichen Teils der Fahrzeugkarosseriekonstruktion einer dritten Ausgestaltung;
13 ist eine perspektivische Darstellung des wesentlichen Teils der Fahrzeugkarosseriekonstruktion in einer Modifikation der dritten Ausgestaltung;
14 ist eine perspektivische Darstellung des wesentlichen Teils der Fahrzeugkarosseriekonstruktion einer vierten Ausgestaltung;
15 ist eine perspektivische Darstellung des wesentlichen Teils der Fahrzeugkarosseriekonstruktion in einer Modifikation der vierten Ausgestaltung;
16 ist eine perspektivische Darstellung des wesentlichen Teils der Fahrzeugkarosseriekonstruktion in einer weiteren Modifikation der vierten Ausgestaltung;
17 ist eine perspektivische Darstellung des wesentlichen Teils der Fahrzeugkarosseriekonstruktion in der weiteren Modifikation der vierten Ausgestaltung;
18A ist eine perspektivische Darstellung, die die Anordnung eines festigkeitsregulierenden Teils der Fahrzeugkarosseriekonstruktion einer fünften Ausgestaltung zeigt, und 18B ist eine vergrößerte perspektivische Darstellung des wesentlichen Teils der Fahrzeugkarosserie der fünften Ausgestaltung;
19 ist eine perspektivische Darstellung der Fahrzeugkarosseriekonstruktion gemäß einer sechsten Ausgestaltung;
20 ist eine perspektivische Darstellung des wesentlichen Teils der Fahrzeugkarosseriekonstruktion gemäß der sechsten Ausgestaltung;
21 ist eine Draufsicht auf den wesentlichen Teil eines Bodens, die seinen Belastungszustand zu Beginn des Fahrzeugseitenaufpralls zeigt;
22 ist eine Draufsicht auf den wesentlichen Teil des Bodens, die den folgenden Zustand zu Beginn des Fahrzeugseitenaufpralls zeigt;
23 ist eine perspektivische Darstellung des wesentlichen Teils der Fahrzeugkarosseriekonstruktion in einer Modifikation der sechsten Ausgestaltung;
24 ist eine perspektivische Darstellung des wesentlichen Teils der Fahrzeugkarosseriekonstruktion in einer weiteren Modifikation der sechsten Ausgestaltung;
25 ist eine perspektivische Darstellung des wesentlichen Teils der Fahrzeugkarosseriekonstruktion gemäß einer siebten Ausgestaltung;
26 ist eine perspektivische Darstellung des wesentlichen Teils der Fahrzeugkarosseriekonstruktion in einer Modifikation der siebten Ausgestaltung;
27 ist eine perspektivische Darstellung des wesentlichen Teils der Fahrzeugkarosseriekonstruktion in einer weiteren Modifikation der siebten Ausgestaltung;
28 ist eine perspektivische Darstellung der Fahrzeugkarosseriekonstruktion einer achten Ausgestaltung;
29 ist eine perspektivische Darstellung des wesentlichen Teils der Fahrzeugkarosseriekonstruktion gemäß einer neunten Ausgestaltung;
30 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie XXX-XXX von 29; und
31 ist eine Schnittansicht der Fahrzeugkarosserie in einer Modifikation der neunten Ausgestaltung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSGESTALTUNGEN
1. AUSGESTALTUNG
Die 1 bis 8 illustrieren die erste Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. In diesen Figuren ist 1 eine perspektivische Gesamtdarstellung in aufgelösten Einzelteilen der Fahrzeugkarosseriekonstruktion der Erfindung, 2 eine teilweise perspektivische Darstellung der Fahrzeugkarosseriekonstruktion in ihrem zusammengebauten Zustand und 3 eine Schnittansicht entlang einer Linie III-III von 2. Wie in den 1 bis 3 gezeigt wird, umfasst die Fahrzeugkarosseriekonstruktion der ersten Ausgestaltung eine Bodenkonstruktion 1 und eine an jeder Seite der Bodenkonstruktion 1 angeordnete Karosserieseitenkonstruktion 7.
Die Bodenkonstruktion 1 hat einen Bodenkörper 3, einen Armatwenbrettquerträger 11 und einen hinteren Querträger 13.
Der Bodenkörper 3 ist so gestaltet, dass er einen in der Längsrichtung des Fahrzeugs allgemein einheitlichen Querschnitt hat. Ein Strangpressteil aus Leichtmetall, z.B. aus einer Aluminiumlegierung, Manganlegierung usw., bildet den Bodenkörper 3 der Bodenkonstruktion 1. Dieses Strangpressteil erhält man durch Strangpressen des Leichtmetallrohstoffs in der Längsrichtung des Fahrzeugs. Es ist zu beachten, dass in dieser Beschreibung die Längsrichtung des Fahrzeugs oft auch „longitudinale Richtung" genannt werden kann.
Der Bodenkörper 3 hat einen Tunnelteil 15, der durch die Mitte des Körpers 3 verläuft, ein Paar Bodenteile 17, die auf beiden Seiten des Tunnelteils 15 angeordnet sind, und ein Paar innere Teile 19, die jeweils auf jeder Seite der Bodenteile 17 angeordnet sind, wobei alle einstückig stranggepresst sind, um den Bodenkörper 3 zu bilden. Es ist zu beachten, dass jedes innere Teil 19 auch ein Element eines unten beschriebenen Seitenschwellers 5 ist. Der Tunnelteil 15, die Bodenteile 17 und die inneren Teile 19 sind jeweils in der Form von Hohlprofilen ausgebildet. Wie in 3 gezeigt wird, hat der Bodenteil 17 in dem Hohlkörper gebildete Trennwände 17a, 17b.
Ein Armaturenbrettquerträger 11 ist mit einem vorderen Ende des Bodenkörpers 3 verbunden, um ein Rahmenelement der Bodenkonstruktion 1 zu bilden. Desgleichen ist auch ein hinterer Querträger 13 mit einem hinteren Ende des Bodenkörpers 3 verbunden und bildet ein weiteres Rahmenelement der Bodenkonstruktion 1. In dieser Ausgestaltung bestehen sowohl der Armaturenbrettquerträger 11 als auch der hintere Querträger 13 ähnlich dem Bodenelement 3 aus Strangpressteilen aus Leichtmetall, z.B. aus einer Aluminiumlegierung, Manganlegierung, Mg-Legierung, usw. Diese Strangpressteile werden durch Strangpressen der Rohstoffe in einer Breitenrichtung des Fahrzeugs zusammen hergestellt. Gegenüber der oben definierten longitudinalen Richtung kann die obige Breitenrichtung des Fahrzeugs oft auch als „Querrichtung" bezeichnet werden.
In der Modifikation können der Armaturenbrettquerträger 11 und der hintere Querträger 13 als Gussteile aus Leichtmetall oder als Plattenteile daraus ausgebildet sein.
Der Armaturenbrettquerträger 11 hat an seiner Mitte in der Breitenrichtung (d.h. Breitenmitte) des Fahrzeugs eine Ausnehmung 11a als Gegenstück zu dem Tunnelteil 15 des Bodenkörpers 3. Desgleichen hat der hintere Querträger 13 eine an der Breitenmitte ausgebildete Ausnehmung 13a als Gegenstück zu dem Tunnelteil 15. Der Armaturenbrettquerträger 11 wird zwischen den vorderen Enden der einander gegenüberliegenden inneren Teile 19 eingesetzt, die jeweils den Seitenschweller 5 bilden. Der Träger 11 wird dann durch Schweißen oder dergleichen an den hinteren Teilen 19, dem Tunnelteil 15 und den Bodenteilen 17 befestigt. Desgleichen wird der hintere Querträger 13 zwischen den hinteren Enden der einander gegenüberliegenden inneren Teile 19 eingesetzt und des Weiteren mit dem obigen Mittel an den inneren Teilen 19, dem Tunnelteil 15 und den Bodenteilen 17 befestigt.
In dieser Ausgestaltung wird die Karosserieseitenkonstruktion 7 von einem Gussteil aus Leichtmetall, z.B. aus einer Aluminiumlegierung, Manganlegierung, Mg-Legierung usw. gebildet, das mit einer mittleren Säule 21 versehen ist. Ein unteres Ende 21a der mittleren Säule 21 ist einstückig mit einem äußeren Teil 23 ausgebildet, was den Seitenschweller 5 bildet. Ein vorderes Ende des äußeren Teils 23 ist mit einem unteren Ende einer vorderen Säule 25 verbunden. Die vordere Säule 25 ist an ihrem oberen Ende mit einem Dachseitenprofil 27 versehen. In der Karosserieseitenkonstruktion 7 ist der äußere Teil 23 des Seitenschwellers 5 durch Schweißen usw. an dem inneren Teil 19 der Bodenkonstruktion 1 befestigt.
In der oben erwähnten Anordnung ist die mittlere Säule 21 relativ zu der Mitte des Bodenkörpers 3 in der Längsrichtung des Fahrzeugs nach hinten versetzt. Gemäß der obigen Definition der Richtungen kann die obige Mitte des Bodenkörpers 3 in der Längsrichtung des Fahrzeugs auch als „Längsmitte" des Bodenkörpers 3 bezeichnet werden.
Gemäß der Ausgestaltung ist der äußere Teil 23 des Seitenschwellers 5 mit einem festigkeitsmodifizierenden oder -regulierenden Teil 29 versehen, der speziell in den 1 und 4 abgebildet ist.
Der festigkeitsregulierende Teil 29 dient bei einem Fahrzeugseitenaufprall zum relativen Vergrößern einer an der Seite der Längsmitte des Bodenkörpers 3 erzeugten Reaktionskraft im Vergleich zu einer an der Seite des unteren Endes 21a der mittleren Säule 21 erzeugten Reaktionskraft. Den festigkeitsregulierenden Teil 29 kann man durch teilweises Verdicken des äußeren Teils 23 des Seitenschwellers 5 erhalten, der aus dem Leichtmetallgussteil besteht. Dank der obigen Gestaltung wird die Festigkeit um den festigkeitsregulierenden Teil 29 von dem unteren Ende 21a der mittleren Säule 21 in Richtung auf eine Region, die mit der Längsmitte des Bodenkörpers 3 auf gleicher Ebene ist, allmählich vergrößert. Das heißt, dass sie ausgeführt wird, um die Festigkeit des unteren Endes 21a der mittleren Säule 21 im Vergleich zu der einer Region, die mit der Längsmitte des Bodenkörpers 3 auf gleicher Ebene ist, zu verringern.
Im Detail ist der Seitenschweller 5 so gegossen, dass der äußere Teil 23 eine Dicke t₀ an einem allgemeinen Teil 31 und auch eine Dicke t₁ an einer Position 33 hat, die der obigen Mitte des Bodenkörpers 3 entspricht. Hier ist die letztere Dicke t₁ größer als die erstere Dicke t₀. Ferner ist der äußere Teil 23 auch so konturiert, dass seine Dicke von der obigen Position 3 (Dicke: t₁) in Richtung auf eine Position 35 [Dicke: t₂(=t₀)] kurz vor dem unteren Teil 21a der mittleren Säule 21 allmählich abnimmt. Es ist zu beachten, dass in dieser Ausgestaltung die Position 35 mit einer Position etwas hinter dem Teil des Schwellers zusammenfällt, wo der untere Teil 21a der mittleren Säule 21 in den Seitenschweller 5 übergeht.
Als Nächstes wird unten die Funktionsweise der wie oben aufgebauten Konstruktion beschrieben. Zunächst beschreiben wir das Verformungsphänomen der Fahrzeugkarosserie unter der Voraussetzung, dass die Karosseriekonstruktion, bei der die Bodenkonstruktion 1 mit dem Armaturenbrettquerträger 11 und dem hinteren Querträger 13 verbunden ist, beim Fahrzeugseitenaufprall einem seitlichen Einfluss ausgesetzt wird.
Wie in 5 gezeigt wird, dringt der untere Teil 21a der mittleren Säule 21, wenn der Einfluss F auf die mittlere Säule 21 ausgeübt wird, auf Grund der Verformung des Bodenkörpers 3 in der Fahrzeugbreitenrichtung einwärts, wie in 6 gezeigt wird.
Im Detail wird der Seitenschweller 5 einem Biegemoment M₁ ausgesetzt, siehe 7C. Danach wird auf Grund der Biegeverformung des Seitenschwellers 5 eine Knickbelastung auf den Bodenkörper 3 ausgeübt.
An diesem Punkt nimmt, wie in 7C gezeigt wird, das in dem Seitenschweller 5 erzeugte Biegemoment M₁ einen Höchstwert um die Längsmitte des Bodenkörpers 3 ein. In einem Element mit einem im Wesentlichen einheitlichen Querschnitt in der Längsrichtung des Fahrzeugs, z.B. dem Bodenkörper 3 von einem Strangpressteil, sind seine von dem Seitenschweller 5 und dem Bodenkörper 3 bestimmten „Reaktionskraft"-Charakteristiken konstant, wie in 7B mit einer gestrichelten Linie gezeigt wird. Folglich wird das obige Element unter der Wirkung des oben genannten Biegemoments M₁ mit einer maximalen Verschiebung (Annäherungsbetrag) L₁ um die Längsmitte des Bodenkörpers 3 verformt, wie in 7A mit einer gestrichelten Linie gezeigt wird.
Wir beschreiben nun die Verformung der mittleren Säule 21 in der Karosserieseitenkonstruktion 7. Wenn die Karosserieseitenkonstruktion 7 dein seitlichen Einfluss (Flankenbelastung) F ausgesetzt wird, wie in 5 gezeigt wird, wird das untere Ende 21a der mittleren Säule 21, während es in der Breitenrichtung des Fahrzeugs verschoben wird, zusammen mit der Verformung des Seitenschwellers 5 und des Bodenkörpers 3 (siehe 6) verbogen.
8 zeigt eine Beziehung zwischen dem Annäherungswert L₁ des Endes 21a der mittleren Säule 21 und dem in der mittleren Säule 21 erzeugten Biegemoment M₂. Das heißt, weil das Biegemoment M₂ umgekehrt proportional zur Annäherungsentfernung L₁ des unteren Endes 21a ist, muss die Annäherungsentfernung L₁ größer gemacht werden, um zu verhindern, dass die mittlere Säule 21 bricht.
Trotzdem muss die Annäherungsentfernung L₁ hinsichtlich dem Gewährleisten des lebensnotwendigen Raums eines Insassen kleiner als eine Konstante sein. Konstruktionsmäßig ist es vorteilhaft, die Annäherungsentfernung L₁ der mittleren Säule 21 mit dem maximalen Annäherungsbetrag auszugleichen, der durch die Verformung des Seitenschwellers 5 und des Bodenkörpers 3 bestimmt wird, während das in der mittleren Säule 21 erzeugte Moment verringert wird.
Auf der Basis der oben erwähnten Anforderungen ist der Seitenschweller 5 der ersten Ausgestaltung im äußeren Teil 23 mit dem festigkeitsregulierenden Teil 29 mit einer unterschiedlichen Dicke versehen. Daher ist es möglich, den Teil des Bodenkörpers um die Längsmitte des Bodenkörpers 3 zu verstärken, der auf Grund der Plattendicke t₁ das maximale Biegemoment M₁ erzeugt. Ferner ist es auch möglich, die maximale Verformung des Seitenschwellers 5 und des Bodenkörpers 3 in der Nähe des unteren Endes 21a der mittleren Säule 21 wegen einer allmählichen Änderung von der Plattendicke t₁ zu der Plattendicke t₂ zu verursachen. Mit anderen Worten heißt das, dass es möglich ist, die Verformung L₁ des Seitenschwellers 5 und des Bodenkörpers 3 zu erzielen, ohne das in der mittleren Säule 21 erzeugte Biegemoment M₂ zu vergrößern, wodurch sichergestellt wird, dass der lebensnotwendige Raum des Insassen in dem Fahrzeuginnenraum gewährleistet wird.
Es ist somit nicht nötig, die Dicke der mittleren Säule 21 zu vergrößern, wodurch für die leichte Karosseriekonstruktion gesorgt ist. Außerdem wird die Zahl der Bauteile nicht größer, weil der festigkeitsregulierende Teil 23 durch das Einrichten der Plattendicke des äußeren Teils 23 des Seitenschwellers 5 herbeigeführt werden kann. Dank der Bildung der kontinuierlichen Festigkeitsverteilung kann verhindert werden, dass der äußere Teil 23 lokal verformt wird, wodurch die Energieabsorption auf einem breiten Bereich erzielt wird.
2. AUSGESTALTUNG
Die 9 und 10 beziehen sich auf die zweite Ausgestaltung der Erfindung. In den Figuren ist 9 eine perspektivische Darstellung eines wesentlichen Teils der Konstruktion und 10 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie X-X von 9. In dieser Ausgestaltung werden Elemente, die denen in der ersten Ausgestaltung entsprechen, jeweils mit den gleichen Bezugsnummern angezeigt und ihre einander überlappenden Beschreibungen werden weggelassen.
Gemäß der Ausgestaltung ist als der oben erwähnte festigkeitsregulierende Teil eine Verstärkungsplatte 37 am äußeren Teil 23 des Seitenschwellers 5 angeordnet. Um die Festigkeit in einer Region, die mit der Längsmitte des Bodenkörpers 3 in einer Ebene liegt, so zu erhöhen, dass sie höher ist als die des unteren Endes 21a der mittleren Säule 21, hat die Verstärkungsplatte 37 jeweilige in der Nähe des hinteren Endes ausgebildete Löcher 37a, 37b.
Folglich kann die am unteren Ende 21a der mittleren Säule 21 erzeugte Aufprallreaktionskraft im Vergleich zu der Aufprallreaktionskraft, die an der zentralen Seite des Bodenkörpers 3 in der Längsrichtung des Fahrzeugs erzeugt wird, ähnlich der ersten Ausgestaltung verringert werden. Es können daher Vorgänge und Auswirkungen erreicht werden, die denen der ersten Ausgestaltung ähnlich sind.
Gemäß der Ausgestaltung kann die Verstärkungsplatte 37 zeitlich versetzt eingebaut werden, um die Einrichtung des festigkeitsregulierenden Teils zu ermöglichen. Außerdem ist es möglich, den äußeren Teil 23 des Seitenschwellers 5 und die mittlere Säule 21 durch Gussteile oder Plattenelemente aus Leichtmetall auszugestalten.
11 zeigt eine Modifikation der oben erwähnten Ausgestaltung. Gemäß der Modifikation sind anstelle der obigen Verstärkungsplatte 37 eine erste Verstärkungsplatte 39a und eine zweite Verstärkungsplatte 39b vorgesehen. Diese Platten 39a, 39b sind am äußeren Teil 23 angeordnet, so dass sie von der zentralen Seite des Bodenkörpers 3 in der Längsrichtung des Fahrzeugs bis kurz vor dem unteren Teil 21a der mittleren Säule 21 verlaufen. Die zweite Verstärkungsplatte 39b ist mit einer Dicke oder Festigkeit ausgebildet, die kleiner als die der ersten Verstärkungsplatte 39a ist.
Dementsprechend ist es möglich, die Festigkeit der zentralen Seite des Bodenkörpers 3 in der Längsrichtung des Fahrzeugs im Vergleich zur Festigkeit des unteren Endes 21a der mittleren Säule 21 zu erhöhen, was ähnliche Vorgänge und Effekte wie die der 9 und 10 bewirkt.
In 11 kann die Festigkeit des äußeren Teils 23 unter identischen Bedingung auf der ganzen Peripherie vergrößert werden. Wenn das Fahrzeug einer Flankenbelastung ausgesetzt wird, dann kann der äußere Teil 23 des Seitenschwellers 5 daher in der Nähe des unteren Teils 21a der mittleren Säule 21 als der Ausgangspunkt (d.h. Punkt maximaler Verformung des Seitenschwellers 5 und des Bodenkörpers 3) verformt werden.
3. AUSGESTALTUNG
12 ist eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils der dritten Ausgestaltung. In der gezeigten Konstruktion werden Elemente, die denen in der oben genannten Ausgestaltung entsprechen, jeweils mit den gleichen Bezugsnummern bezeichnet und ferner werden einander überlappende Beschreibungen in diesen Ausgestaltungen weggelassen.
Gemäß der Ausgestaltung ist der äußere Teil 23 des Seitenschwellers 5 aus Plattenmaterialien hergestellt. Ferner sind innen am äußeren Teil 23 in regelmäßigen Abständen jeweilige Rippen (oder Schotten) 41a, 41b, 41c und 41d angeordnet, die den festigkeitsregulierenden Teil der Erfindung bereitstellen.
Im Detail sind die Rippen 41a, 41b, 41c und 41d jeweils von der zentralen Seite des Bodenkörpers 3 in der Längsrichtung des Fahrzeugs bis kurz vor dem unteren Teil 21a der mittleren Säule 21 in Abständen im äußeren Teil 23 angeordnet. Diese Rippen 41a, 41b, 41c und 41d sind aus Gussteilen oder Platten aus Leichtlegierungsmetallen hergestellt und auch so ausgebildet, dass ihre Höhe oder Dicke von der vorderen Rippe 41a zur hinteren Rippe 41e hin nach und nach kleiner wird. Deshalb können in dieser Ausgestaltung auch Vorgänge und Effekte bewirkt werden, die denen der ersten Ausgestaltung allgemein ähnlich sind.
Darüber hinaus kann verhindert werden, dass der äußere Teil 23 des Seitenschwellers 5 knickt, wodurch die Verstärkungswirkung verbessert werden kann.
Es ist zu beachten, dass die Verstärkungswirkung der Rippen 41a, 41b, 41c und 41d nicht nur durch ihre Höhen- oder Dickeneinstellung geregelt werden kann, sondern auch durch eine Vergrößerung oder Verkleinerung der Rippenzahl. So kann das Einstellen von wenigstens einem dieser Parameter (Höhe, Dicke, Anzahl, Form und Position) in dieser Ausgestaltung den festigkeitsregulierenden Teil der Erfindung bereitstellen. Außerdem ist es dank einer solchen Einstellung möglich, den festigkeitsregulierenden Teil entsprechend herzustellen.
13 zeigt eine Modifikation der oben erwähnten Ausgestaltung. Gemäß der Modifikation sind die Rippen 43a, 43b, 43c und 43d alle in Form und Dickengestalt identisch. Dabei sind die Rippen 43a, 43b, 43c und 43d so angeordnet, dass ein Abstand zwischen den benachbarten Rippen von der zentralen Seite des Bodenkörpers 3 in der Längsrichtung des Fahrzeugs bis kurz vor dem unteren Teil 21a der mittleren Säule 21 nach und nach größer wird.
Deshalb können auch in dieser Modifikation Vorgänge und Effekte bewirkt werden, die denen der oben erwähnten Ausgestaltung allgemein ähnlich sind. Ferner kann der Knickmodus im äußeren Teil 23 des Seitenschwellers 5 mit Leichtigkeit detaillierter geregelt werden. Außerdem können die Einstellungen der Verstärkungswirkung und/oder Aufprallreaktionskraft am äußeren Teil 23 vervollständigt werden, indem wenigstens einer der obigen Parameter (Höhe, Dicke, Anzahl, Form, Position) der Rippen 43a, 43b, 43c und 43d entsprechend eingestellt wird.
4. AUSGESTALTUNG
14 ist eine perspektivische Darstellung eines wesentlichen Teils der vierten Ausgestaltung. Es ist zu beachten, dass in dieser Ausgestaltung Elemente, die denen der ersten Ausgestaltung entsprechen, jeweils mit den gleichen Bezugsnummern angezeigt und ihre einander überlappenden Beschreibungen daher weggelassen werden.
Gemäß der Ausgestaltung ist an einer Außenwand 19a des inneren Teils 19 des Seitenschwellers 5 ein Verstärkungselement 45 angebracht, das den festigkeitsregulierenden Teil bereitstellt. Das heißt, das Verstärkungselement 45 ist auf jeder Seite des Bodenkörpers 3 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs angeordnet.
Auch hier hat das Verstärkungselement 45 die Form einer Platte, in der Nuten 47a, 47b und 47c ausgebildet sind. Diese Nuten 47a, 47b und 47c sind so angeordnet, dass zwischen den benachbarten Nuten definierte Abstände zur Rückseite hin nach und nach schmäler werden. Dementsprechend ist es möglich, die Festigkeit der zentralen Seite des Bodenkörpers 3 in der Längsrichtung des Fahrzeugs im Vergleich zur Festigkeit des unteren Endes 21a der mittleren Säule 21 zu vergrößern, was ähnliche Vorgänge und Effekte wie in der ersten Ausgestaltung bewirkt.
Außerdem wäre die Konstruktion dieser Ausgestaltung selbst dann auf den Seitenschweller 5 anwendbar, wenn der äußere Teil 23 des Seitenschwellers 5 nicht verstärkt werden kann.
Die 15, 16 und 17 zeigen jeweilige Modifikationen der oben erwähnten Ausgestaltungen, in denen Verstärkungselemente 49, 51, 53 jeweils an der Innenwand 19a des inneren Teils 19 des Seitenschwellers 5 angebracht sind. Diese Verstärkungselemente 49, 51, 53 sind so angeordnet, dass sie von allgemein der Mitte des Bodenkörpers 3 in der Längsrichtung des Fahrzeugs bis kurz vor dem unteren Ende 21a der mittleren Säule 21 verlaufen. Das Verstärkungselement 49 ist mit Wülsten 55a, 55b, 55c und 55d versehen. Das Verstärkungselement 51 ist mit Löchern 57a, 57b und 57c versehen. Das Verstärkungselement 53 ist mit Nuten 59a, 59b und 59c versehen.
Die obigen Wülste 55a, 55b, 55c, 55d des Elements 49, die Löcher 57a, 57b, 57c des Elements 51 und die Nuten 59a, 59b, 59c des Elements 53 sind jeweils so angeordnet, dass zwischen ihnen definierte Abstände zur Rückseite hin nach und nach schmäler werden.
Durch das Bereitstellen der Verstärkungselemente 49, 51, 53 (15, 16 und 17) kann die Reaktionskraft der Konstruktion gegen den Aufprall reguliert werden, wenn die Festigkeit der zentralen Seite des Bodenkörpers 3 in der Längsrichtung des Fahrzeugs im Vergleich zur Festigkeit des unteren Endes 21a der mittleren Säule erhöht wird. Daher können in den Modifikationen der 15, 16 und 17 ähnliche Vorgänge und Effekte wie die von 14 bewirkt werden.
Außerdem wären die den Modifikationen der 15, 16, 17 gemäßen Konstruktionen dieser Ausgestaltung selbst dann auf den Seitenschweller 5 anwendbar, wenn der äußere Teil 23 des Seitenschwellers 5 oder die Außenwand 19a des inneren Teils 19 nicht verstärkt werden kann.
5. AUSGESTALTUNG
18A ist eine perspektivische Gesamtdarstellung der Fahrzeugkarosseriekonstruktion der fünften Ausgestaltung. 18B ist eine perspektivische Darstellung eines wesentlichen Teils der Fahrzeugkarosserie der Ausgestaltung. Auch werden in dieser Ausgestaltung Elemente, die denen der ersten Ausgestaltung entsprechen, jeweils mit den gleichen Bezugsnummern angezeigt und ihre einander überlappenden Beschreibungen daher weggelassen.
In der Ausgestaltung ist ein Sitzanbringungselement 61 an der Innenwand 19b des inneren Teils 19 des Seitenschwellers 5 als ein Bauteilanbringungselement angebracht. Das Anbringungselement 61 ist so angeordnet, dass es von der Längsmitte der Bodenkarosserie 3 bis kurz vor dem unteren Ende 21a der mittleren Säule 21 verläuft.
Das Sitzanbringungselement 61 ist aus einem Leichtmetallstrangpressteil, einem Gussteil oder einem Plattenmaterial aus dem gleichen Metall hergestellt. Das Element 61 hat einen Querschnitt in der Form einer Rinne. Ein Schienenelement 63 wird an der Seite eines nicht abgebildeten Sitzes getragen, um in dem Element 61 gleiten zu können, wie in 18B gezeigt wird.
Wie in dieser Figur gezeigt wird, hat das Sitzanbringungselement 61 mit Ausnahme des hinteren Teils des Elementes 61 die Aufgabe, mit dem Schienenelement 63 ineinander zu greifen. Mit dieser Eingriffsform kann die Festigkeit der Längsmitte des Bodenkörpers 3 auf mehr als die des unteren Endes 21a der mittleren Säule 21 erhöht werden, was mit der Bereitstellung des festigkeitsregulierenden Teils äquivalent ist. Die Reaktionskraft gegen den Fahrzeugaufprall kann somit eingestellt werden, wodurch die Vorgänge und Auswirkungen ähnlich denen der ersten Ausgestaltung durchgeführt werden.
Außerdem lässt die vorliegende Form des festigkeitsregulierenden Teils die Anbringung eines weiteren Bauteils an der Bodenseite des Fahrzeugs zu.
In den oben erwähnten Ausgestaltungen wird die Reaktionskraft gegen den Fahrzeugaufprall zwar durch Erhöhen der Festigkeit der Längsmitte des Bodenkörpers 3 auf mehr als die des unteren Endes 21a der mittleren Säule 21 eingestellt, die Reaktionskraft gegen den Fahrzeugaufprall kann aber auch durch Verringern der Festigkeit des unteren Endes 21a der mittleren Säule 21 im Vergleich zu der der Längsmitte des Bodenkörpers 3 reguliert werden. Auch wäre es in diesem Fall möglich, Vorgänge und Effekte ähnlich denen der ersten Ausgestaltung zu bewirken.
6. AUSGESTALTUNG
Die 19 und 20 zeigen die sechste Ausgestaltung der Erfindung. 19 ist eine perspektivische Gesamtdarstellung und 20 ist eine perspektivische Darstellung des wesentlichen Teils der Fahrzeugkarosseriekonstruktion. Auch in dieser Ausgestaltung werden Elemente, die denen in der ersten Ausgestaltung entsprechen, jeweils mit den gleichen Bezugsnummern bezeichnet. Wie in den Figuren gezeigt wird, ist die Bodenkonstruktion 1 der Ausgestaltung an ihrem vorderen Ende mit einem unteren Armaturenbrettträger 11' eines nicht abgebildeten Armaturenbretts verbunden und das hintere Ende ist mit einem hinteren Boden 6 verbunden. Die inneren Teile 19 der Seitenschweller 5 sind auf beiden Seiten der Bodenkonstruktion 1 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs befestigt. Der äußere Teil 23 der Karosserieseitenkonstruktion 7 ist mit jedem inneren Teil 19 des Seitenschwellers 5 verbunden. Zur Karosserieseitenkonstruktion 7 gehören ferner die vordere Säule 25, die mittlere Säule 21, das Dachseitenprofil 27 usw.
Bei der Bodenkonstruktion 1 ist das Tunnelteil (-abschnitt) 15 in der Mitte des Fahrzeugs in der Breitenrichtung angeordnet und die Bodenteile (-abschnitte) 17 sind auf beiden Seiten des Tunnelteils 15 angeordnet. Der Tunnelabschnitt 15 und die Bodenabschnitte 17 sind jeweils aus Strangpressteilen aus Leichtmetall, zum Beispiel aus einer Aluminiumlegierung, Manganlegierung, Magnesiumlegierung oder dergleichen, hergestellt.
Die Strangpressrichtung zum Bilden des Tunnelabschnitts 15 ist mit der Längsrichtung des Fahrzeugs identisch. Die Strangpressrichtung zum Bilden der Bodenabschnitte 17 ist mit der Fahrzeugbreitenrichtung identisch. Die Konstruktionen des linken und rechten Bodenabschnitts 17 sind miteinander identisch, weshalb wir die Konstruktion des linken Bodenabschnitts 17 jetzt repräsentativ beschreiben.
Der Bodenabschnitt 17 ist in der Form einer Platte gestaltet und umfasst einen vorderen Bereich 65, einen Säulennachbarbereich 67, einen Säulenbereich 69 und einen hinteren Bereich 71. In der Ausgestaltung sind der vordere Bereich 65, der Säulennachbarbereich 67, der Säulenbereich 69 und der hintere Bereich 71 von der Vorderseite des Fahrzeugs in der Längsrichtung nacheinander nebeneinander angeordnet.
Der obige Säulenbereich 69 ist positioniert, um der mittleren Säule 21 in der Längsrichtung des Fahrzeugs zu entsprechen. Der Säulennachbarbereich 67 befindet sich neben dem Säulenbereich 69 und ist auch an der Seite der Längsmitte des Bodenabschnitts 17 positioniert. Der Säulennachbarbereich 67 der Ausgestaltung ist zwar so ausgebildet, dass er die Längsmitte des Bodenabschnitts 17 einbezieht, der gleiche Bereich 67 ist aber strikt von der Längsmitte des Bodenabschnitts 17 etwas nach vorn verschoben. Ferner ist festgelegt, dass der Säulennachbarbereich 67 eine Festigkeit hat, die größer ist als die des Säulenbereichs 69. Das heißt, dass bei einem Fahrzeugseitenaufprall die Reaktionskraft des Säulennachbarbereichs 67 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs größer als die Reaktionskraft des Säulenbereichs 69 festgelegt ist.
In der Längsrichtung des Fahrzeugs ist der vordere Bereich 65 vor dem Säulennachbarbereich 67 an ihn angrenzend angeordnet. Andererseits ist der hintere Bereich 71 in der gleichen Richtung hinter dem Säulenbereich 69 an ihn angrenzend angeordnet. Ferner ist festgelegt, dass der vordere Bereich 65 eine Festigkeit hat, die geringer ist als die des Säulennachbarbereichs 67, und der hintere Bereich 71 hat ebenfalls eine Festigkeit, die geringer ist als die des Säulenbereichs 69. Dementsprechend ist festgelegt, dass bei einem Fahrzeugseitenaufprall die jeweiligen Reaktionskräfte des vorderen Bereichs 65 und des hinteren Bereichs 71 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs geringer werden als die des Säulennachbarbereichs 67 bzw. des Säulenbereichs 69. In der Ausgestaltung ist der vordere Bereich 65 so geschaffen, dass er eine Festigkeit hat, die im Wesentlichen gleich der des hinteren Bereichs 71 ist. Außerdem kann der vordere Bereich 65 so geschaffen sein, dass er eine Festigkeit hat, die geringer ist als die des hinteren Bereichs 71 in der Modifikation.
Durch Ändern der Dicke dieser Bereiche in dieser Ausgestaltung wird erreicht, dass die Festigkeit des vorderen Bereichs 65, des Säulennachbarbereichs 67, des Säulenbereichs 69 und des hinteren Bereichs 71 erzielt wird. Es wird somit festgelegt, dass der Säulennachbarbereich 67 mit der größten Dicke und der Säulenbereich 69 mit der zweitgrößten Dicke ausgebildet werden. Der vordere Bereich 65 und der hintere Bereich 71 sind dünner als der Säulennachbarbereich 67 und der Säulenbereich 69 ausgebildet. Ferner ist der vordere Bereich 65 so ausgebildet, dass er zur Vorderseite des Fahrzeugs hin allmählich dünner wird, und auch so geschaffen, dass die Dicke des Bereichs an der Vorderseite geringer ist als die Dicke des hinteren Bereichs 71. Außerdem ist die durchschnittliche Dicke des vorderen Bereichs 65 ähnlich der des hinteren Bereichs 71.
Zwischen dem vorderen Bereich 65 und dem Säulennachbarbereich 67, zwischen dem Säulennachbarbereich 67 und dem Säulenbereich 69 sowie zwischen dem Säulenbereich 69 und dem hinteren Bereich 71, befinden sich jeweilige geneigte Flächen 73, 75 und 77, die eine abrupte Veränderung des Querschnitts des Bodenabschnitts verhindern und dadurch eine Spannungskonzentration vermeiden. Die latidudinale Innenseite des Bodenabsschnitts 17 ist durch Laserschweißen usw. an der Unterseite des Flanschteils 15a des Tunnelabschnitts 15 befestigt.
Wir beschreiben nun mit Bezug auf die 21 und 22 den Belastungs- und Spannungszustand bei einem Fahrzeugseitenaufprall. Bei dem Fahrzeugseitenaufprall (t = t₀) wird die Aufprallkraft durch eine nicht abgebildete Tür, den inneren Teil 19 und den äußeren Teil 23 des Seitenschwellers 5 auf den ganzen Bodenabschnitt 17 übertragen. Auf diese Weise wird eine einheitliche Kraft f₁ auf den Abschnitt 17 in der Längsrichtung des Fahrzeugs ausgeübt. Wie in 21 mit jeweiligen schräg schraffierten Bereichen P₁, P₂, P₃ gezeigt wird, ist die Spannungsverteilung in der Längsrichtung des Fahrzeugs und in der Breitenrichtung des Fahrzeugs einheitlich. Der Bodenabschnitt 17, der mit seinem vorderen Ende mit dem unteren Armaturenbrettträger 11' (19) und mit seinem hinteren Ende mit dem hinteren Boden 6 verbunden ist (19), weist eine Konstruktion auf, die der so genannten „Rahmenverbindung" ähnlich ist. Folglich kann die Spannungskonzentration leicht in der Längsmitte P stattfinden und bildet dadurch die schwerste Position hinsichtlich der Festigkeit.
In der Ausgestaltung ist der Bodenabschnitt 17 aber so ausgebildet, dass er die größte Dicke im Säulennachbarbereich 67, der die Längsmitte P enthält, die zweitgrößte Dicke im Säulenbereich 69 und eine relativ geringere Dicke sowohl im vorderen Bereich 65 als auch im hinteren Bereich 71 hat. Das heißt, dass festgelegt ist, dass die Festigkeit des Bodenabschnitts an diesem Punkt umso größer wird, je weiter der Bodenabschnitt von jeweiligen Auflagen am vorderen und am hinteren Ende entfernt ist. Daher wird die Charakteristik der Reaktionskrafteigenschaft gegen die Last f₁ allgemein in der Längsrichtung des Fahrzeugs ausgeglichen, wodurch veranlasst wird, dass die in der gleichen Richtung in dem Gesamtbodenabschnitt 17 erzeugte Spannung gemittelt wird. Folglich kann die lokale Verformung an der Mitte P verhindert werden, wodurch eine relativ gemittelte Verformung im ganzen Bodenabschnitt verursacht wird.
Nach dem Aufprall des Fahrzeugs wirkt eine Kraft zu einem Zeitpunkt t = t₁ direkt auf die mittlere Säule 21, wenn die Verformung eines äußeren Türelements (nicht gezeigt) wahrscheinlich abgeschlossen ist. Dann wird die auf die Mittelsäule 21 ausgeübte Kraft auf den Säulenbereich 69 übertragen. Diese Kraft, die sich von der Anfangsbelastung f₁ unterscheidet, ist mit einer lokal wirkenden Kraft F identisch, wie in 22 gezeigt wird. Das heißt, dass wegen der durch diese Kraft F verursachten Spannungsverteilung ein Punkt Q im Säulenbereich 69 der schwersten Situation hinsichtlich der Festigkeit zum Zeitpunkt t = t₁ ausgesetzt wird. Es ist zu beachten, dass die Spannungsverteilung allmählich gemittelt wird, während sich eine Position in der Breitenrichtung des Fahrzeugs vom äußersten Bereich P₃ zum inneren Bereich P₁ bewegt.
Wenn der Bodenabschnitt 17 so gestaltet ist, dass er eine durch den ganzen Abschnitt hindurch eine einheitliche Festigkeit hat, dann besteht die Tendenz, dass er seinen Abschnittskoeffizienten auf Grund der Vereinigung des Abschnitts 17 mit dem unteren Armaturenbrettträger 11' und dem hinteren Boden 6 vergrößert. Sie verursacht, dass sich der Abschnitt 17 nur schwer verformen lässt. Ferner entsteht auf Grund eines solchen Einflusses und der Verbindung mit der mittleren Säule 21 die Tendenz, dass sich der Bodenabschnitt 17 um die mittlere Säule 21 auch nur schwer verformen lässt. Folglich würde bei dem Bruchverlauf an der Breitenmitte P die scheinbare Reaktionskraft in der Nachbarschaft der Verbindung mit der mittleren Säule 21 erhöht, wodurch die Spannung in der Säule 21 selbst vergrößert würde.
Im Gegensatz dazu ist, wie oben erwähnt, bei der obigen Ausgestaltung festgelegt, dass der die Mitte P enthaltende Säulennachbarbereich 67 die größte Dicke hat, um seine Festigkeit zu erhöhen und das Auftreten eines Bruchs zu verhindern. Darüber hinaus hat der Säulenbereich 69 die zweitgrößte Dicke, so dass er eine Festigkeit hat, die höher ist als die des vorderen und des hinteren Bereichs 65 und 71. Sie erleichtert somit ihre Verformungen dieser Bereiche 65, 71, die auf Grund ihrer Schweißbefestigung am unteren Armaturenbrettträger 11' und am hinteren Boden 6 jeweilige hohe Abschnittskoeffizienten aufweisen. Folglich kann die Spannung im gesamten Bodenabschnitt 17 in der Längsrichtung des Fahrzeugs einheitlich gemacht werden. Da die in der Richtung „der vollen Länge" des Bodenabschnitts 17 erzeugte Spannung auf eine lokale Erhöhung begrenzt ist und die Verformung allgemein in der gleichen Richtung gemittelt wird, ist es also möglich, die Aufprallenergie effizient zu absorbieren.
23 ist eine perspektivische Darstellung des wesentlichen Teils der Bodenkonstruktion gemäß einer Modifikation der sechsten Ausgestaltung. In der Modifikation nimmt die Dicke des Bodenabschnitts 17 zur Mitte der Bodenkonstruktion 1 hin in der Richtung der Fahrzeugbreite allmählich ab. Im Detail sind der dickwandige Säulennachbarbereich 67 und der dickwandige Säulenbereich 69 jeweils so ausgebildet, dass die größte Dicke an jedem äußersten Teil in der Breitenrichtung des Fahrzeugs und die kleinste Dicke an jedem innersten Teil sind, der mit einem Flansch 15a des Tunnelabschnitts 15 verbunden ist. Der Säulennachbarbereich 67 und der Säulenbereich 69 sind jeweils so ausgebildet, dass die Dicke an der innersten Position jeweils jeder Dicke des vorderen und hinteren Bereichs 65, 71 entspricht. Das heißt, das innere Ende des Bodenabschnitts 17 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs hat eine konstante Dicke entlang der Längsrichtung des Fahrzeugs.
In der oben erwähnten Konstruktion können auch Vorgänge und Effekte bewirkt werden, die denen der in 20 gezeigten Konstruktion ähnlich sind. Außerdem kann die Bodenkonstruktion 1 mit einer weiteren leichtgewichtigen Konstruktion versehen werden, weil die Gestaltung des Bodenabschnitts 17 eine in Richtung der Breitenmitte allmählich abnehmende Dicke hat.
24 ist eine perspektivische Darstellung des wesentlichen Teils der Bodenkonstruktion gemäß einer weiteren Modifikation der sechsten Ausgestaltung. Umgekehrt nimmt in der Modifikation die Dicke des Bodenabschnitts 17 zur Mitte der Bodenkonstruktion 1 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs allmählich zu. Im Detail sind der Säulennachbarbereich 67 und der Säulenbereich 69 jeweils so ausgebildet, dass sie an der äußersten Position eine Dicke haben, die gleich der Dicke des vorderen und des hinteren Bereichs 65, 71 ist. Das äußere Ende des Bodenabschnitts 17 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs hat entlang der Längsrichtung des Fahrzeugs eine konstante Dicke. Der Säulennachbarbereich 67 und der Säulenbereich 69 sind jeweils so ausgebildet, dass sie die größte Dicke an jedem innersten Punkt haben, der mit einer Unterseite des Flanschs 15a des Tunnelabschnitts 15 verbunden ist. Die Dickenbeziehung unter diesen Bereichen 65, 67, 69 und 71 an ihren äußersten Positionen ist der der oben erwähnten Modifikation an ihren innersten Positionen ähnlich.
Dementsprechend können in dieser Modifikation auch Vorgänge und Effekte bewirkt werden, die denen der in 20 gezeigten Konstruktion ähnlich sind. Außerdem kann die Bodenkonstruktion 1 wegen der Gestaltung des Bodenabschnitts 17 mit einer allmählich zunehmenden Dicke in Richtung auf die Quermitte mit einer weiteren leichten Konstruktion versehen werden.
Es ist zu beachten, dass die Strangpressrichtung zum Bilden des Bodenabschnitts 17 in Übereinstimmung mit den Ausgestaltungen der 23 und 24 mit der Breitenrichtung des Fahrzeugs identisch ist und daher die allmähliche Zunahme oder Abnahme der Dicke durch anschließendes maschinelles Bearbeiten oder dergleichen vervollständigt werden kann. In der weiteren Modifikation kann der Bodenabschnitt 17 auch mit einem Strangpressteil konstruiert werden, das durch Strangpressen des Materials in der Längsrichtung des Fahrzeugs erhalten wurde, und die Dickeneinstellung durch anschließendes maschinelles Bearbeiten abgeschlossen werden.
7. AUSGESTALTUNG
25 ist eine perspektivische Darstellung des wesentlichen Teils der Karosseriekonstruktion gemäß der siebten Ausgestaltung der Erfindung. In dieser Ausgestaltung werden Elemente, die denen der obigen Ausgestaltung entsprechen, jeweils mit den gleichen Bezugsnummern bezeichnet und ihre einander überlappenden Beschreibungen wurden weggelassen.
Gemäß dieser Ausgestaltung hat der Bodenabschnitt 17 ein einheitlich dickes Plattenelement 79 und ein unterschiedlich dickes Plattenelement 81. Das erstere Element 79 ist aus einem Strangpressteil aus Leichtmetallen, wie z.B. aus einer Mg-Legierung, Aluminiumlegierung, Manganlegierung usw., hergestellt, das in der Längsrichtung des Fahrzeugs oder der Breitenrichtung des Fahrzeugs stranggepresst wurde. Andererseits hat das letztere Element 81 einen dickwandigen Teil 81a und einen dünnwandigen Teil 81b und ist ebenfalls aus einem Leichtmetallstrangpressteil hergestellt. Die Strangpressrichtung des Elements 81 ist mit der Breitenrichtung des Fahrzeugs identisch. Dieses unterschiedlich dicke Plattenelement 81 ist an dem einheitlich dicken Plattenelement 79 festgeklebt. Bei dem oben erwähnten Aufbau kann der Bodenabschnitt 17 mit dem vorderen Bereich 65, dem Säulennachbarbereich 67, dem Säulenbereich 69 und dem hinteren Bereich 71 versehen sein, was dem Aufbau der sechsten Ausgestaltung ähnlich ist.
Dementsprechend ist es in dieser Ausgestaltung auch möglich, Vorgänge und Effekte zu bewirken, die denen der sechsten Ausgestaltung ähnlich sind. Ferner kann die Spannungsverteilung in der Längsrichtung des Fahrzeugs durch das Festlegen der Dicke des einheitlich dicken Plattenelements 79 und des unterschiedlich dicken Plattenelements 81 präziser ausgeglichen werden und dadurch die Aufprallenergie mit größerer Sicherheit und ausreichender absorbiert werden.
26 zeigt eine Modifikation der siebten Ausgestaltung. In dieser Modifikation ist das unterschiedlich dicke Plattenelement 81 so ausgebildet, dass es eine Dicke hat, die vom äußeren Rand des Elements 81 in Richtung auf die Mitte der Bodenkonstruktion 1 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs, d.h. der Quermitte, allmählich abnimmt. Anders ausgedrückt heißt das, dass der Bodenabschnitt 17 allgemein mit einer Dicke konstruiert ist, die in Richtung auf die Quermitte der Bodenkonstruktion 1 allmählich abnimmt. Auf diese Weise können in dieser Modifikation ebenfalls Vorgänge und Effekte bewirkt werden, die denen der Ausgestaltungen der 23 und 25 ähnlich sind.
27 zeigt eine weitere Modifikation der siebten Ausgestaltung. In dieser Modifikation ist das unterschiedlich dicke Plattenelement 81 so ausgebildet, dass es eine Dicke hat, die vom äußeren Rand des Elementes 81 in Richtung auf die Quermitte der Bodenkonstruktion 1 allmählich zunimmt. Der Bodenabschnitt 17 ist daher allgemein mit einer Dicke konstruiert, die in Richtung auf die Quermitte der Bodenkonstruktion 1 allmählich zunimmt. Auf diese Weise können in dieser Modifikation ebenfalls Vorgänge und Effekte bewirkt werden, die denen der Ausgestaltungen der 24 und 25 ähnlich sind.
8. AUSGESTALTUNG
28 zeigt die achte Ausgestaltung der Erfindung. Es ist zu beachten, dass Elemente, die denen der obigen Ausgestaltung entsprechen, jeweils mit den gleichen Bezugsnummern bezeichnet sind und ihre einander überlappenden Beschreibungen weggelassen wurden.
In der Ausgestaltung haben einige Strangpressteile, die den Bodenabschnitt 17 bilden, jeweils eine Konstruktion mit geschlossenen Profilen, die sich aus dem Strangpressen des Materials entlang der Längsrichtung des Fahrzeugs ergibt. Das heißt, der Tunnelabschnitt 15 der Ausgestaltung hat ein Strangpressteil aus Leichtmetall, wie z.B. aus einer Al-, Mn- oder Mg-Legierung, bei dem jeweils beide Seitenteile 15b die Form geschlossener Profile haben, die jeweils mit nach außen ausgesparten Passteilen 15c versehen sind. Der Bodenabschnitt 17 ist in mehrere Bauteile in der Breitenrichtung des Fahrzeugs unterteilt und umfasst Zwischenelemente 83 und Randelemente 85. Die Zwischenelemente 83 und die Randelemente 85 werden von Strangpressteilen gebildet, die jeweils aus Leichtmetall hergestellt sind, z.B. aus einer Al- oder Mg-Legierung, Manganlegierung usw.
Jedes Zwischenelement 83 ist auf seinen beiden Querseiten (d.h. Seiten in Breitenrichtung) mit paarweisen vorspringenden Passteilen 83a versehen. Die inneren vorspringenden Passteile 83a jedes Zwischenelements 83 sind im Passteil 15c des Tunnelabschnitts 15 in Eingriff und durch Laserschweißen oder dergleichen daran befestigt.
Jedes Randelement 85 ist auf einer inneren Querseite davon mit einem ausgesparten Passteil 85a für den Eingriff des vorspringenden Passteils 83a des Zwischenelements 83 durch Laserschweißen usw. versehen. Die Unterseite des Randelementes 85 ist stufenförmig, um mehrere Dicken zu haben. Der Säulennachbarbereich 67, ähnlich wie in der oben erwähnten Ausgestaltung, hat die größte Dicke, der Säulenbereich 69 hat die nächste Dicke nach dem Bereich 67 und der vordere und die hinteren Bereiche 65 und 71 haben jeweils die kleinste Dicke. Eine solche Dickenregulierung kann durch Bearbeiten nach dem Strangpressen des Materials zu einem Randelement 85 erreicht werden. In der abgebildeten Ausgestaltung sind der dickwandige Säulennachbarbereich 67 und der dickwandige Säulenbereich 69 zusammen so gebildet, dass sie in der Breitenrichtung des Fahrzeugs eine konstante Dicke haben. In der Modifikation, wie in den 23 und 24 gezeigt, können diese Dicken in Richtung auf die Quermitte der Bodenkonstruktion 1 allmählich abnehmen oder zunehmen. Alternativ können, nachdem das Material zum Randelement 85 mit einem dünnwandigen regelmäßigen Abschnitt stranggepresst worden ist, Elemente mit verschiedenen Dicken an den dickwandigen Säulennachbarbereich 67 und den dickwandigen Säulenbereich 69 geklebt werden, wodurch die in den 25 bis 27 gezeigten Konstruktionen erreicht werden.
Dementsprechend können auch in dieser Ausgestaltung Vorgänge und Effekte bewirkt werden, die denen der sechsten Ausgestaltung ähnlich sind. Ferner kann wegen der Konstruktion mit geschlossenen Profilen die Festigkeit des Bodenabschnitts 17 verbessert werden und die Energieabsorption auf Grund des einheitlichen Knickens des Bodenabschnitts 17 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs fortgesetzt werden.
Es ist zu beachten, dass der Bodenabschnitt 17 als Strangpressteil zu einem Körper ausgebildet werden kann, ohne in der Breitenrichtung des Tunnels unterteilt zu werden. Alternativ können der Bodenabschnitt 17 und der Tunnelabschnitt 15 als Strangpressteil zu einem Körper ausgebildet werden.
9. AUSGESTALTUNG
Die 29 und 30 zeigen die neunte Ausgestaltung der Erfindung. In diesen Figuren ist 29 eine perspektivische Ansicht des wesentlichen Teils der Fahrzeugkarosseriekonstruktion der Ausgestaltung und 30 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie XXX-XXX von 29. In der gezeigten Fahrzeugkarosseriekonstruktion werden Elemente, die denen der obigen Ausgestaltung entsprechen, mit den gleichen Bezugsnummern bezeichnet und ihre einander überlappenden Beschreibungen wurden weggelassen.
In der Ausgestaltung ist der Bodenabschnitt 17 aus einem Strangpressteil aufgebaut, das an seinem vorderen Rand durch ein Verbindungselement 87 mit dem unteren Armaturenbrettträger 11' (19) und an seinem hinteren Rand durch ein weiteres Verbindungselement 89 mit dem hinteren Boden (19) verbunden ist.
Das heißt, der Bodenabschnitt 17 ist aus dem Strangpressteil aus Leichtmetall (z.B. aus einer Aluminiumlegierung, Mn- oder Mg-Legierung) mit einer einheitlichen Dicke zusammengesetzt. Die Strangpressrichtung des Abschnitts 17 ist entweder mit der Längsrichtung des Fahrzeugs oder mit der Breitenrichtung des Fahrzeugs identisch. Die Verbindungselemente 87, 89 sind jeweils mit Flanschen 87a, 89a versehen. Bei der Montage werden der vordere und der hintere Rand 17c, 17d des Bodenabschnitts 17 jeweils an diesen Flanschen 87a, 89a der Elemente 87, 89 montiert und durch Laserschweißen usw. befestigt. Darüber hinaus hat das Verbindungselement 87 einen abwärts gerichteten Flansch 87b, der durch Schweißen, Schrauben oder dergleichen mit dem unteren Armaturenbrettträger 11' (19) verbunden wird. Desgleichen hat das Verbindungselement 89 einen abwärts gerichteten Flansch 89b, der durch Schweißen, Schrauben oder dergleichen mit dem hinteren Boden 6 (19) verbunden ist.
Der Bodenabschnitt 17 ist zwar in dieser Ausgestaltung nicht mit einer unterschiedlichen Dicke ausgebildet, der vordere und der hintere Rand 17c, 17d des Bodenabschnitts 17 sind aber an die Flansche 87a, 89a der Verbindungselemente 87, 89 angeschweißt, so dass die resultierenden Schweißfestigkeiten jeweils höher sind als die Festigkeit der mittleren Säule und geringer als die Festigkeit der Teile vor und hinter der mittleren Säule. Durch das Festlegen der Festigkeit können beim Fahrzeugseitenaufprall der vordere und der hintere Rand 17c, 17d des Bodenabschnitts 17 an den Flanschen 87a, 89a im Vergleich zu dem unteren Armaturenbrettträger 11' und dem hinteren Boden 6 leicht verformt werden. Indem das auf den Boden wirkende Moment in gewissem Grad freigesetzt wird, kann die Spannungskonzentration auf die Längsmitte des Bodenabschnitts 17 begrenzt werden, wodurch die lokale Verformung begrenzt wird. Folglich ist die Spannung im Bodenabschnitt 23 allgemein in der Längsrichtung des Fahrzeugs ausgeglichen, wodurch die Energieabsorption bei allgemein einheitlicher Verformung erhöht werden kann.
31 zeigt einen Querschnitt des Bodenabschnitts in einer Modifikation der neunten Ausgestaltung. In 31 sind die Flansche 87b, 89b zur Verbindung mit dem unteren Armaturenbrettträger und dem hinteren Boden (nicht gezeigt) ausgebildet, um horizontal gerichtet zu sein. In der Modifikation sind auch der vordere und der hintere Rand 17c, 17d des Bodenabschnitts 17 durch Schweißen usw. mit den Flanschen 87b, 89b verbunden. Daher kann bei einem Flankenaufprall des Fahrzeugs die Verschiebung des vorderen und des hinteren Rands 17c, 17d gegen die Flansche 87b, 89b erleichtert werden, wodurch Vorgänge und Effekte ähnlich denen der Ausgestaltung der 29 und 30 bewirkt werden.
Der Umfang der Erfindung wird durch die folgenden Ansprüche definiert.

Claims

Fahrzeugkarosseriekonstruktion, die Folgendes umfasst: eine Bodenkonstruktion (1) mit einem Bodenkörper (3), einem Armaturenbrettquerträger (11), der mit einem vorderen Ende des Bodenkörpers (3) verbunden ist, um ein Rahmenelement der Bodenkonstruktion (1) zu bilden, einem hinteren Querträger (13), der mit einem hinteren Ende des Bodenkörpers (3) verbunden ist, um ein weiteres Rahmenelement der Bodenkonstruktion (1) zu bilden, und einen Seitenschweller (5), der mit einer Seite des Bodenkörpers (3) verbunden ist, und eine Säule (2l ), deren unteres Ende (21a) mit dem Seitenschweller (5) verbunden ist, wobei wenigstens eines von der Seite des Bodenkörpers (3) und des Seitenschwellers (5) mit einem festigkeitsmodifizierenden Teil (29; 37; 39a–b; 41a–e; 43a–d; 45; 49; 51; 53; 61; 63; 67; 69) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass: der Bodenkörper (3) einen in der Längsrichtung allgemein einheitlichen Querschnitt hat, die Säule (21) relativ zur Längsmitte des Bodenkörpers (3) nach hinten versetzt ist; und das festigkeitsmodifizierende Teil die im Seitenbereich der Bodenkonstruktion oder des Seitenschwellers (5), der auf gleicher Höhe mit der Längsmitte des Bodenkörpers (3) ist, erzeugte Reaktionskraft im Vergleich zu der im Seitenbereich am unteren Ende (21a) der Säule (21) während eines Fahrzeugseitenaufpralls erzeugten Reaktionskraft relativ vergrößert.
Fahrzeugkarosseriekonstruktion nach Anspruch 1, bei der das festigkeitsmodifizierende Teil so gebildet ist, dass es die Festigkeit des Seitenbereichs der Bodenkonstruktion, der auf gleicher Höhe mit der Längsmitte des Bodenkörpers (3) ist, im Vergleich zu der Festigkeit des Seitenbereichs am unteren Ende (21a) der Säule (21) erhöht.
Fahrzeugkarosseriekonstruktion nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der der Bodenkörper (3) ein Metallstrangpressteil ist, das in der Längsrichtung verläuft.
Fahrzeugkarosseriekonstruktion nach Anspruch 3, bei der das Strangpressteil ein Leichtmetallstrangpressteil ist.
Fahrzeugkarosseriekonstruktion nach Anspruch 4, bei der der Seitenschweller (5) einen mit einem Seitenteil des Bodenkörpers (3) einstückigen inneren Teil (19) hat; und ein äußerer Teil (23) des Seitenschwellers (5) und die Säule (21) zusammen aus einem Leichtmetallgussteil hergestellt sind.
Fahrzeugkarosseriekonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Seitenschweller (5) ein Leichtmetallgussteil mit einem verdickten Teil (29) umfasst, das das festigkeitsmodifizierende Teil bildet.
Fahrzeugkarosseriekonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der eine Verstärkungsplatte (37) am Seitenschweller (5) angebracht ist, um ihn als ein festigkeitsmodifizierendes Teil zu verstärken, bei dem die Festigkeit von entweder der Zahl der Löcher in der Verstärkungsplatte und/oder der Position der Löcher in der Verstärkungsplatte und/oder der Dicke der Verstärkungsplatte abhängig ist.
Fahrzeugkarosseriekonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Seitenschweller (5) darin mit einer Mehrzahl von Rippen (41a–e; 43a–d) als einem festigkeitsmodifizierenden Teil versehen ist, bei dem die Festigkeit von der Form, der Zahl, der Anordnung, der Höhe und/oder der Dicke der Rippen abhängig ist.
Fahrzeugkarosseriekonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Seitenschweller (5) aus Plattenmaterialien hergestellt ist und darin mit einer Mehrzahl von Trennwänden als einem festigkeitsmodifizierenden Teil versehen ist, bei dem die Festigkeit von der Form, der Anzahl, der Anordnung, der Höhe und/oder der Dicke der Trennwände abhängig ist.
Fahrzeugkarosseriekonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die ein an einem Seitenteil des Bodenkörpers (3) befestigtes Verstärkungselement als ein festigkeitsmodifizierendes Teil aufweist und gestauchte Wülste und/oder Löcher und/oder Nuten hat.
Fahrzeugkarosseriekonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem entweder am Bodenkörper (3) oder am Seitenschweller (5) befestigten Bauteilanbringungselement (61) zum Anbringen eines Bauteils (63) daran, wobei das festigkeitsmodifizierende Teil das Bauteilanbringungselement (61) und das Bauteil (63) umfasst, wobei das Bauteilanbringungselement vorzugsweise ein Leichtmetallstrangpressteil, -gussteil oder -plattenelement umfasst.
Fahrzeugkarosseriekonstruktion nach Anspruch 1, bei der der Bodenkörper ein stranggepresstes Bodenteil (17) umfasst, das Folgendes aufweist: einen Säulenbereich (69), der positioniert ist, dass er im Wesentlichen mit einer Säule (21) übereinstimmt, die auf einer Seite der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist, und diese Säule bildet, einen neben dem Säulenbereich (69) auf einer Seite in der Längsrichtung angeordneten Säulennachbarbereich (67), wobei der Säulennachbarbereich (67) eine Festigkeit in der Breitenrichtung hat, die größer als die des Säulenbereichs (69) ist; einen Frontbereich (65), der vor dem Säulennachbarbereich (67) angeordnet ist und eine Festigkeit in der Breitenrichtung hat, die kleiner als die des Säulennachbarbereichs (67) ist; und einen hinteren Bereich (71), der hinter dem Säulenbereich (69) angeordnet ist und eine Festigkeit in der Breitenrichtung hat, die kleiner als die des Säulenbereichs (69) ist.
Fahrzeugkarosseriekonstruktion nach Anspruch 12, bei der der Frontbereich (65), der Säulennachbarbereich (67), der Säulenbereich (69) und der hintere Bereich (71) von vorn in der Längsrichtung hintereinander angrenzend angeordnet sind; und die Festigkeit des Frontbereichs (65) kleiner als die des hinteren Bereichs (71) ist.
Fahrzeugkarosseriekonstruktion nach Anspruch 12 oder 13, bei der das stranggepresste Bodenteil die Form einer Platte hat.
Fahrzeugkarosseriekonstruktion nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei der das stranggepresste Bodenteil so geformt ist, dass es geschlossene Profile aufweist, wobei die Strangpressteilrichtung der Längsrichtung oder der Breitenrichtung entspricht.
Fahrzeugkarosseriekonstruktion nach Anspruch 15, bei der das stranggepresste Bodenteil eine Mehrzahl von Profilen hat, die in der Breitenrichtung voneinander getrennt sind.
Fahrzeugkarosseriekonstruktion nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei der der Säulennachbarbereich (67) die größte Dicke hat, der Säulenbereich (69) eine Dicke hat, die kleiner als die des Säulennachbarbereichs (67) ist, und der vordere und der hintere Bereich (65, 71) die kleinste Dicke haben.
Fahrzeugkarosseriekonstruktion nach Anspruch 17, bei der das Bodenteil so gebildet ist, dass es eine Dicke hat, die von der Seite der Fahrzeugkarosserie in Richtung auf die Mitte in der Breitenrichtung allmählich abnimmt, oder eine Dicke hat, die von der Seite der Fahrzeugkarosserie in Richtung auf die Mitte in der Breitenrichtung allmählich zunimmt.
Fahrzeugkarosseriekonstruktion nach einem der Ansprüche 12 bis 18, bei der das stranggepresste Bodenteil einen vorderen und einen hinteren Rand hat, die durch Verbindungselemente mit Flanschen mit dem unteren Armaturenbrettquerträger bzw. einem hinteren Boden verbunden sind.