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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heckteilstruktur einer
Fahrzeugkarosserie, und insbesondere eine Fahrzeugkarosserie-Heckteilstruktur, die
daran einen Brennstofftank trägt, der mit gasförmigem Brennstoff, wie
etwa Wasserstoff, gefüllt ist.
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Es sind Brennstoffzellenfahrzeuge bekannt, die einen Elektromotor
aufweisen, der durch elektrische Energie drehend angetrieben wird, welche
von einer mit Wasserstoff und Sauerstoff (Luft) versorgten Brennstoffzelle
erzeugt wird. Bei einigen bekannten Brennstoffzellenfahrzeugen ist ein mit
Wasserstoff gefüllter Brennstofftank an einem Heckteil der
Fahrzeugkarosserie angebracht, um die Brennstoffzelle mit Wasserstoff zu versorgen.
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Ein Beispiel einer solchen Fahrzeugkarosserie-Heckteilstruktur ist in der
japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-219050 offenbart, mit
dem Titel "Flaschenhalterungstruktur". Die offenbarte Struktur enthält eine
durchmesserkleine Flasche und eine durchmessergroße Flasche, die beide
unter einer Heckbodenplatte angeordnet sind. Die durchmesserkleine
Flasche ist unter einem Fahrzeugrücksitz angeordnet, und die
durchmessergroße Flasche ist unter einem Gepäckraum angeordnet, der hinter dem
Fahrzeugrücksitz vorgesehen ist. Die durchmesserkleinen und -großen
Flaschen (oder Brennstofftanks) sind an einem Flaschenhalter getragen. Der
Flaschenhalter hat ein Mittelelement, das sich quer zwischen linken und
rechten Seitenelementen der Fahrzeugkarosserie erstreckt und an
entgegengesetzten Enden mit Seitenelementen verbunden ist, um einen mittleren
Abschnitt des Flaschenhalters in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie zu
halten.
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Da in der offenbarten herkömmlichen Struktur das Mittelelement so
angeordnet ist, dass es sich in und entlang einem kanalartigen Raum
erstreckt, der zwischen den Unterhälften der durchmesserkleinen und
-großen Flaschen oder Tanks definiert ist, müssen die entgegengesetzten
Endabschnitte des Mittelelements nach oben gebogen sein, um das
Mittelelement relativ zur Fahrzeugkarosserie anbringen zu können. Das
Mittelelement, das diese gebogenen Endabschnitte aufweist, ist jedoch
empfindlich auf Verformung oder Nachgeben, wenn das Fahrzeug einer
Aufprallkraft ausgesetzt wird. Die potentielle Verformung des Mittelelements wird
berücksichtigt, wenn die Größe der Flaschen bestimmt wird. Somit
begrenzt das relativ leicht verformbare Mittelelement, das in dem
Flaschenhalter benutzt wird, die maximale Kapazität der Flaschen beträchtlich.
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Es ist demzufolge Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Fahrzeugkarosserie-Heckteilstruktur anzugeben, die besonders steif ist und somit
Brennstofftanks größerer Kapazität in Räumen unterbringen kann, die in der
Fahrzeugkarosserie-Heckteilstruktur definiert sind.
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Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe wird gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Heckteilstruktur einer Fahrzeugkarosserie angegeben,
umfassend: einen linken Heckrahmen und einen rechten Heckrahmen, die sich
längs der Fahrzeugkarosserie erstrecken; eine Mehrzahl paralleler mit
Abstand angeordneter zylindrischer Brennstofftanks, die horizontal zwischen
den linken und rechten Heckrahmen angeordnet sind, wobei die
zylindrischen Brennstofftanks Längsachsen haben, die sich normal zu den linken
und rechten Heckrahmen erstrecken und unter der Mitte einer Höhe der
linken und rechten Heckrahmen angeordnet sind; und ein Querelement, das
zwischen zwei benachbarten der Brennstofftanks angeordnet ist und sich
zwischen den linken und rechten Heckrahmen erstreckt.
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Da die Achsen der Brennstoffflaschen unter der Mitte der Höhe der linken
und rechten Heckrahmen angeordnet sind, definieren die Oberhälften der
zwei benachbarten Flaschen zwischen sich einen allgemein V-förmigen
Raum oder Kanal, der sich normal zu dem linken und rechten Heckrahmen
erstreckt. Der V-förmige Kanal dient zur Aufnahme des Querelements, das
eine gerade oder geradlinige Konfiguration hat. Das Querelement hat
bevorzugt eine gerade oder geradlinige Konfiguration, und das gerade
Querelement ist steifer als das gekrümmte oder gebogene Querelement, das in der
herkömmlichen Fahrzeugkarosserie-Heckteilstruktur verwendet wird. Die
durch das gerade Querelement verstärkten Heckrahmen sind gegen
Verformung besonders beständig und können Brennstofftanks größerer
Kapazität aufnehmen.
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In einer bevorzugten Form der Erfindung sind die linken und rechten
Heckrahmen jeweils aus einem gebogenen Rahmen gebildet, der einen ersten
geraden Abschnitt enthält, der sich in Längsrichtung der
Fahrzeugkarosserie erstreckt, einen Schrägabschnitt, der sich vom Hinterende des ersten
geraden Abschnitts zu einer Längsmittellinie der Fahrzeugkarosserie schräg
einwärts erstreckt, sowie einen zweiten geraden Abschnitt, der sich von
einem Hinterende des Schrägabschnitts in der Längsrichtung der
Fahrzeugkarosserie erstreckt. Das gerade Querelement erstreckt sich zwischen den
Schrägabschnitten der linken und rechten Heckrahmen.
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Wenn die gebogenen Heckrahmen einer Kompressionskraft ausgesetzt
werden, tendieren sie zur Verformung an den Schrägabschnitten. Jedoch
tritt, aufgrund des sich zwischen den Schrägabschnitten erstreckenden
Querelements, eine Verformung des Schrägabschnitts nicht auf, und die
Brennstofftanks sind gegenüber Beschädigung sicher geschützt.
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Das Querelement kann auseinandergehende entgegengesetzte
Endabschnitte haben, so dass sich jeder der auseinandergehenden Endabschnitte
mit einem Winkel von 90 bis 180 Grad relativ zur Längsachse des
Schrägabschnitts eines entsprechenden der linken und rechten Heckrahmen erstreckt.
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Das solche auseinandergehende Endabschnitte aufweisende Querelement
kann einen größeren Teil einer Aufprallkraft tragen, die auf die Hinterenden
der linken und rechten Heckrahmen ausgeübt wird, ohne an der
Verknüpfung zwischen dem Querelement und dem linken und rechten Heckrahmen
eine Spannungskonzentration zu verursachen.
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Eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend
im Detail nur als Beispiel in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, worin:
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Fig. 1 ist eine schematische Perspektivansicht einer
Fahrzeugkarosserie-Heckteilstruktur gemäß einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung;
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Fig. 2 ist eine Explosionsperspektivansicht der Fahrzeugkarosserie-
Heckteilstruktur;
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Fig. 3 ist eine schematische Perspektivansicht linker und rechter
Heckrahmen der Fahrzeugkarosserie-Heckteilstruktur;
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Fig. 4 ist eine Explosionsperspektivansicht eines Abschnitts der
Fahrzeugkarosserie-Heckteilstruktur, die einen linken vorderen
Beschlag und eine linke Innenschwellerverlängerung enthält;
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Fig. 5 ist eine Perspektivansicht eines linken hinteren Beschlags der
Fahrzeugkarosserie-Heckteilstruktur;
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Fig. 6 ist eine linke Seitenansicht der
Fahrzeugkarosserie-Heckteilstruktur;
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Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie 7-7 von Fig. 6;
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Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie 8-8 von Fig. 6;
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Fig. 9A und 9B sind schematische Seitenansichten, die die Funktionsweise
einer herkömmlichen Fahrzeugkarosserie-Heckteilstruktur bzw.
die Funktionsweise der die vorliegende Erfindung
verkörpernden Fahrzeugkarosserie-Heckteilstruktur darstellen;
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Fig. 10 ist eine schematische Seitenansicht, die den Betrieb der
Fahrzeugkarosserie-Heckteilstruktur gemäß der vorliegenden
Erfindung erläutert, und
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Fig. 11 ist eine Draufsicht von Fig. 10, die die Art zeigt, in der eine
Aufprallkraft, die auf einen Stoßfängerträger der
Fahrzeugkarosserie-Heckteilstruktur einwirkt, übertragen wird.
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Nun ist, in Bezug auf die Zeichnungen und insbesondere Fig. 1, eine
Fahrzeugkarosserie-Heckteilstruktur 10 gemäß einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie in dieser Figur gezeigt, enthält die
Fahrzeugkarosserie-Heckteilstruktur 10 linke und rechte Heckrahmen 14 und 15, die
jeweilige Heckteile linker und rechter Karosserierahmen 11 und 12 bilden,
und erste und zweite Brennstofftanks 17 und 18 zylindrischer Form, die an
den Heckrahmen 14, 15 angebracht sind. Die Brennstofftanks 17, 17 sind
horizontal zwischen den linken und rechten Heckrahmen 14, 15 angeordnet
und haben jeweilige Achsen, die sich normal zu den Längsachsen der
Heckrahmen 14, 15 erstrecken, und sind unter der Mitte einer Höhe der
Heckrahmen 14, 15 angeordnet. Die Heckrahmen 14, 15 haben einen
allgemein U-förmigen Querschnitt, was später in Bezug auf Fig. 7
beschrieben wird, wobei aber zu Illustrationszwecken in einigen Ansichten
einschließlich Fig. 1 die Heckrahmen 14, 15 nicht mit U-förmigem Querschnitt
gezeigt sind.
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Die Fahrzeugkarosserie-Heckteilstruktur 10 enthält ferner linke und rechte
vordere Beschläge 25 und 26 (in Fig. 3 ist der linke vordere Beschlag 26
gezeigt), die zwischen jeweiligen Vorderenden 14a, 15a der linken und
rechten Heckrahmen 14, 15 und linken und rechten Vorderenden 20a, 20a
eines Tragrahmens 20 angeordnet sind, sowie linke und rechte hintere
Beschläge 30, 31, die zwischen jeweiligen Hinterenden 14b, 15b der linken
und rechten Heckrahmen 14, 15 der linken und rechten Hinterenden 20b,
20b des Tragrahmens 20 angeordnet sind. Die vorderen und hinteren
Beschläge 15, 16 und 30, 31 sind so angeordnet, dass zwischen den
linken und rechten Heckrahmen 14, 15 und dem Tragrahmen 20 ein Paar
seitlich fluchtender Öffnungen 35 und 36 definiert ist, wobei jede Öffnung
darin einen Satz von Rohrsystemen 38 und 39 enthält oder aufnimmt (das
Rohrsystem 39 ist in Fig. 2 gezeigt), die mit den jeweiligen linken oder
rechten Enden der Brennstofftanks 17, 18 und Hilfseinrichtungen
verbunden sind, wie etwa Ventilen (nicht gezeigt), die mit den Rohrsystemen 38,
39 zusammengebaut sind (Fig. 2).
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Wie in Fig. 2 gezeigt, sind die ersten und zweiten zylindrischen
Brennstofftanks 17, 15 an dem Tragrahmen 20 getragen. Der Tragrahmen 20 hat
eine rechteckige Rahmenform. Eine hintere Radaufhängungseinheit 24 ist
mit dem Tragrahmen 20 zusammengebaut. Wenn die Brennstofftanks 17,
18 und die hintere Radaufhängungseinheit 24 mit dem Tragrahmen 20
zusammengebaut sind, wird der Tragrahmen 20 von unten her an den
linken und rechten Heckrahmen 14, 15 angebracht, wie in Fig. 2 mit den
Pfeilen gezeigt.
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Da die Brennstofftanks 17, 18, die hintere Radaufhängungseinheit 24 und
der Tragrahmen 20 vorab als einziges Modul oder Einheit zusammengebaut
werden, können sie leicht mit den linken und rechten Heckrahmen 14, 15
zusammengebaut werden, indem lediglich der Tragrahmen 20 von unten
her an den Heckrahmen 14, 15 angebracht wird. Dies erhöht die
Produktivität des Fahrzeugs. Zusätzlich kann die Verwendung des Moduls 17, 18,
24, 20 die Anzahl der Befestigungsteile relativ zu dem Heckrahmen 14, 15
reduzieren, was zu einer Gewichts- und Kostenreduktion des Fahrzeugs
führen kann.
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Der linke Heckrahmen 14 hat einen vorderen geraden Abschnitt 41, der
sich entlang der Längsachse der Fahrzeugkarosserie erstreckt, einen
zwischenliegenden Schrägabschnitt 42, der sich vom Hinterende des vorderen
geraden Abschnitts 41 in Rückwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie schräg
einwärts erstreckt, sowie einen hinteren geraden Abschnitt 43, der sich
von dem Hinterende des zwischenliegenden Schrägabschnitts 42 in der
Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie erstreckt.
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Vom hinteren geraden Abschnitt 43 her gesehen erstreckt sich der
zwischenliegende Schrägabschnitt 42 des linken Heckrahmens 14 von einem
Vorderende 43a des hinteren geraden Abschnitts 43 schräg auswärts, und
der vordere gerade Abschnitt 41 erstreckt sich von einem Vorderende 42a
des zwischenliegenden Schrägabschnitts 42 in Längsrichtung der
Fahrzeugkarosserie. Aufgrund des Vorhandenseins des zwischenliegenden
Schrägabschnitts 42 ist der vordere gerade Abschnitt 41 des linken Heckrahmens
14 von dem hinteren geraden Abschnitt 43 in Richtung seitlich auswärts
der Fahrzeugkarosserie versetzt.
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Ähnlich hat der rechte Heckrahmen 15 einen vorderen geraden Abschnitt
46, der sich entlang der Längsachse der Fahrzeugkarosserie erstreckt,
einen zwischenliegenden Schrägabschnitt 47, der sich von einem
Hinterende des vorderen geraden Abschnitts 46 in Rückwärtsrichtung der
Fahrzeugkarosserie schräg einwärts erstreckt, sowie einen hinteren geraden
Abschnitt 48, der sich von einem Hinterende des zwischenliegenden
Schrägabschnitts 47 in der Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie erstreckt.
Vom hinteren geraden Abschnitt 48 her gesehen erstreckt sich der
zwischenliegende Schrägabschnitt 47 des rechten Heckrahmens 15 von einem
Vorderende 48a des hinteren geraden Abschnitts 48 schräg auswärts, und
der vordere gerade Abschnitt 46 erstreckt sich von einem Vorderende 47a
des zwischenliegenden Schrägabschnitts 47 in der Längsrichtung der
Fahrzeugkarosserie. Aufgrund des Vorhandenseins des zwischenliegenden
Schrägabschnitts 47 ist der vordere gerade Abschnitt 46 des rechten
Heckrahmens 15 von dem hinteren geraden Abschnitt 48 in Richtung
seitlich auswärts der Fahrzeugkarosserie versetzt.
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Die linken und rechten Heckrahmen 14, 15 sind durch drei Querelemente
50, 52 und 56 miteinander verbunden, die in Längsrichtung der
Fahrzeugkarosserie mit Abstand angeordnet sind. Das vordere Querelement 50
erstreckt sich quer zwischen den vorderen geraden Abschnitten 42, 46 der
linken und rechten Heckrahmen 14, 15 und verbindet die Vorderenden der
vorderen geraden Abschnitte 42, 46 miteinander. Das mittlere Querelement
52 erstreckt sich zwischen den linken und rechten zwischenliegenden
Schrägabschnitten 42, 47 der linken und rechten Heckrahmen 14, 15. Das
hintere Querelement 56 erstreckt sich quer zwischen den hinteren geraden
Abschnitten 43, 48 der linken und rechten Heckrahmen 14, 15 und
verbindet die Längsmittelabschnitte der hinteren geraden Abschnitte 43, 48
miteinander.
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Die linken und rechten Heckrahmen 14, 15 und die vorderen und mittleren
Querelemente 50, 52 definieren gemeinsam zwischen sich einen allgemein
rechteckigen ersten Raum oder eine allgemein rechteckige erste Öffnung
58, um darin einen oberen Teil des ersten Brennstofftanks 17
aufzunehmen. Ähnlich definieren die linken und rechten Heckrahmen 14, 15 und die
mittleren und hinteren Querelemente 52, 56 gemeinsam zwischen sich
einen allgemein rechteckigen zweiten Raum oder eine allgemein rechteckige
zweite Öffnung 59, um darin einen oberen Teil des zweiten Brennstofftanks
18 aufzunehmen.
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Da die Schrägabschnitte 42, 47 der linken und rechten Heckrahmen 11, 12
in Vorwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie auseinander gehen oder
divergieren, hat in Breitenrichtung der Fahrzeugkarosserie der erste Raum 58
eine größere Abmessung als der zweite Raum 59. Mit dieser Anordnung
kann der erste Brennstofftank 17 länger gemacht werden als der zweite
Brennstofftank 18. Dies bedeutet, dass der erste Brennstofftank 17 eine
größere Kapazität haben kann als der zweite Brennstofftank 18,
vorausgesetzt, dass die ersten und zweiten Brennstofftanks 17, 18 den gleichen
Durchmesser haben.
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Zusätzlich sind die rechteckigen, rahmenförmigen Abschnitte 50, 14, 52,
15 und 52, 14, 56, 15, die jeweils einen der ersten und zweiten Räume
58, 59 definieren, gegen Verformung strukturell steif und können auch
dann ihre ursprünglichen Formen einhalten, wenn die linken und rechten
Heckrahmen 14, 15 externen Kräften ausgesetzt werden. Demzufolge sind
die ersten und zweiten Brennstofftanks 17, 18, die teilweise in den ersten
bzw. zweiten Räumen 58, 59 aufgenommen sind, gegen Beschädigung
sicher geschützt. Die strukturell steifen, rahmenförmigen Abschnitte 50,
14, 52, 15 und 52, 14, 56, 15 stellen ferner sicher, dass die
Gesamtbereiche der ersten und zweiten Räume 58, 59 ausschließlich zum
Unterbringen der ersten und zweiten Tanks 17, 18 verwendet werden können.
Dies führt zu einer Vergrößerung der Kapazität der Brennstofftanks 17, 18
und einer resultierenden Verlängerung der Reichweite des Fahrzeugs.
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Wie in Fig. 6 gezeigt, sind die ersten und zweiten Brennstofftanks 17, 18
derart angeordnet, dass die jeweiligen Oberenden 17a, 18a der ersten und
zweiten Brennstofftanks 17, 18 nicht von den Oberseiten 14c, 15c der
linken und rechten Heckrahmen 14, 15 vorstehen oder bevorzugt im
Wesentlichen mit diesen fluchten. Die Oberhälften der Brennstofftanks 17, 18
bilden gemeinsam eine allgemein V-förmige Nut oder einen allgemein
V-förmigen Kanal 19, der nach oben auseinander geht. Diese Anordnung
erlaubt, dass das mittlere Querelement 52 in den V-förmigen Kanal 19 und
entlang diesem verlaufend angeordnet wird. Das mittlere Querelement 52
hat eine geradlinige Konfiguration in dem gleichen Element wie die vorderen
und hinteren Querelemente 50, 56. Die Querelemente 50, 52, 56 der
geradlinigen Konfiguration sind per se steif und gegen Kompressionskräfte
beständig, im Vergleich zu jenen, die eine gekrümmte Konfiguration haben.
Diese Querelemente 50, 52, 56 können daher eine ausreichende
Verstärkungsfunktion in Bezug auf die linken und rechten Heckrahmen 14, 15
erfüllen.
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Zurück zu Fig. 2. Die linken und rechten Endabschnitte 53, 54 des
mittleren Querelements 52 sind graduell aufgeweitet oder gehen auseinander,
so dass eine Seitenwand an der Rückseite jedes auseinander gehenden
Endabschnitts 53, 54 sich mit einem Winkel θ von 90 bis 180 Grad (θ ist
nämlich ein rechter Winkel oder ein stumpfer Winkel) relativ zur
Längsachse eines entsprechenden der Schrägabschnitte 42, 47 erstreckt. Wenn
die linken und rechten Heckrahmen 14, 15 einer Aufprallkraft ausgesetzt
werden, übertragen die auseinander gehenden Endabschnitte 53, 54 des
mittleren Querelements 52 wirkungsvoll die Aufprallkraft von den linken
und rechten Schrägabschnitten 42, 47 auf das Querelement 52, um
hierdurch zu verhindern, dass an einer Verknüpfung oder Verbindung zwischen
jedem Schrägabschnitt 42, 47 und dem Querelement 52 eine
Spannungskonzentration auftritt.
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Hintere Endflächen 30a, 31a jedes der linken und rechten hinteren
Beschläge 30, 31 sind vor hinteren Endflächen 14d, 15d der linken und
rechten Heckrahmen 14, 15 angeordnet, und ein hinterer Stoßfängerträger
60 ist mit den hinteren Endflächen 30a, 31b der hinteren Beschläge 30, 31
verbunden, so dass er sich quer über einen Raum zwischen einen linken
und rechten Heckrahmen 14, 15 erstreckt.
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Der Tragrahmen 20 hat eine allgemein rechteckige Rahmenform und enthält
ein Paar mit seitlichem Abstand angeordneter linker und rechter
Rahmenelemente 21a, 21b, ein vorderes Rahmenelement 22a, das die Vorderenden
der linken und rechten Rahmenelemente 21a, 21b miteinander verbindet,
sowie ein hinteres Rahmenelement 22b, das die Hinterenden der linken und
rechten Rahmenelemente 21a, 21b miteinander verbindet. Der rechteckige,
rahmenförmige Tragrahmen 20 hat ferner ein mittleres Rahmenelement 23,
das mittig zwischen den vorderen und hinteren Rahmenelementen 22a, 22b
angeordnet ist und sich quer zwischen den linken und rechten
Rahmenelementen 21a, 21b erstreckt.
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Der Tragrahmen 20 der vorstehenden Konstruktion hat einen ersten Raum
oder eine erste Öffnung 65, die zwischen den vorderen und mittleren
Rahmenelementen 22a, 23 definiert ist, sowie einen zweiten Raum oder
eine zweite Öffnung 66, die zwischen den mittleren und hinteren
Rahmenelementen 23, 22b definiert ist. Die ersten und zweiten Brennstofftanks
17, 18 sind an dem Tragrahmen 20 getragen und in einer horizontalen
Stellung gehalten, wobei die unteren Abschnitte der Brennstofftanks 17,
18 in dem ersten bzw. zweiten Raum 65, 66 aufgenommen sind. Der erste
Brennstofftank 17 ist an dem Tragrahmen 20 mittels eines Paars von
Klemmriemen oder -bändern 67 unbeweglich gehalten, deren
entgegengesetzte Enden an den vorderen und mittleren Rahmenelementen 22a, 23
gesichert sind. Der zweite Brennstofftank 18 ist nämlich an dem
Tragrahmen 20 mittels eines Paars von Klemmriemen oder -bändern 68
unbeweglich gehalten, deren entgegengesetzte Enden an den mittleren und hinteren
Rahmenelementen 23, 22b gesichert sind. Die hintere
Radaufhängungseinheit 24 ist mit dem Tragrahmen 20 zusammengebaut.
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Wie in Fig. 3 gezeigt, ist der linke vordere Beschlag 25 mit einer Unterseite
des Vorderendes 14a des linken Heckrahmens 14 verbunden. Um den
linken vorderen Beschlag 25 von seiner Außenseite abzudecken, ist eine
linke Innenschwellerverlängerung 70 an einer Außenseite des Vorderendes
14a des linken Heckrahmens 14 angebracht. Der linke hintere Beschlag 30
ist mit einer Unterseite des Hinterendes 14b des linken Heckrahmens 14verbunden. Ähnlich ist der rechte vordere Beschlag 26 mit einer Unterseite
des Vorderendes 15a des rechten Heckrahmens 15 verbunden. Eine rechte
Innenschwellerverlängerung 71 ist an einer Außenseite des Vorderendes
15a des rechten Heckrahmens 15 angebracht, um den rechten vorderen
Beschlag 25 abzudecken. Der rechte hintere Beschlag 31 ist mit einer
Unterseite des Hinterendes 15b des rechten Heckrahmens 15 verbunden.
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Die linke Innenschwellerverlängerung 70 ist mit dem Hinterende eines
linken Innenschwellers 84 verbunden. Der Innenschweller 84 erstreckt sich
zur Vorderseite der Fahrzeugkarosserie. Ein linker Mittelrahmen 81
erstreckt sich vom Vorderende 14a des linken Heckrahmens 14 nach vorne.
Der linke Innenschweller 84, die linke Innenschwellerverlängerung 70, der
linke Mittelrahmen 81 und der linke Heckrahmen 14 bilden zusammen den
linken Fahrzeugrahmen 11. Ähnlich ist die rechte
Innenschwellerverlängerung 71 mit dem Hinterende des rechten Innenschwellers 85 verbunden.
Der rechte Innenschweller 85 erstreckt sich zur Vorderseite der
Fahrzeugkarosserie. Ein rechter Mittelrahmen 82 erstreckt sich vom Vorderende 15a
des rechten Heckrahmens 15 nach vorne. Ein rechter Mittelrahmen 82
erstreckt sich vom Vorderende 15a des rechten Heckrahmens 15 nach
vorne. Der rechte Innenschweller 85, die rechte
Innenschwellerverlängerung 71, der rechte Mittelrahmen 82 und der rechte Heckrahmen 15 bilden
zusammen den rechten Fahrzeugrahmen 12.
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Fig. 4 zeigt in Explosionsperspektivansicht strukturelle Details des linken
vorderen Beschlags 25 in Verbindung mit der linken
Innenschwellerverlängerung 70. Wie in dieser Figur gezeigt, enthält der linke vordere
Beschlag 25 eine flache Bodenwand 27a, eine schräge Rückwand 27b, die
sich von einem Hinterende der Bodenwand 27a in Rückwärtsrichtung der
Fahrzeugkarosserie schräg aufwärts erstreckt, eine innere Seitenwand 28,
die sich von einem Innenrand (rechte Seite in Fig. 4) der Bodenwand 27a
und einem Innenrand (rechte Seite in Fig. 4) der Rückwand 27b vertikal
aufwärts erstreckt, sowie eine Vorderwand 27c, die sich davon vertikal
aufwärts erstreckt. Die Vorderwand 27c ist durch Verschweißen mit dem
Vorderende der Bodenwand 27a verbunden. Der linke vordere Beschlag
25a hat auch einen vorderen Flansch 27e, der sich entlang einem
Abschnitt eines Oberrands der Vorderwand 27c erstreckt, einen Seitenflansch
29a, der sich entlang Außenrändern (linke Seite in Fig. 4) der Boden- und
Rückwände 27a, 27b erstreckt, sowie einen hinteren Flansch 29b, der sich
entlang einem Oberrand der Rückwand 27b erstreckt. Die Vorderwand 27c
hat eine Außenseitenfläche 27d. Ein oberer Endabschnitt 28a der inneren
Seitenwand 28 steht von der Ebene des hinteren Flanschs 29b nach oben
vor.
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Eine vordere Hülsenmutter 73 ist vertikal an der Bodenwand 27a des linken
vorderen Beschlags 25 angeordnet und ist an ihrem Unterende 73a mit
einer Oberseite der Bodenwand 27a fest verbunden.
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Der Seitenflansch 29a der Boden- und Rückwände 27a, 27b und die
Außenseitenfläche 27d der Vorderwand 27c sind an einer Innenfläche der
linken Innenschwellerverlängerung 70 angebracht, der hintere Flansch 29b
ist an einer Unterseite 14e (Fig. 3) des linken Heckrahmens 14 angebracht,
der vordere Flansch 27e ist an einer Unterseite des vorderen Querelements
50 (Fig. 3) angebracht, und der obere Endabschnitt 28a der inneren
Seitenwand 28 ist an einer inneren Seitenfläche 14f (Fig. 3) des linken
Heckrahmens 14 angebracht. Der linke vordere Beschlag 25 ist somit an dem
linken Heckrahmen 14 angebracht. In einem angebrachten oder
zusammengebauten Zustand ist die Bodenwand 27a des linken vorderen Beschlags
25 mit einem vorbestimmten Abstand von der Unterseite 14a des linken
Heckrahmens 14 versetzt.
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Der linke vordere Beschlag 25 und der rechte vordere Beschlag 26 (Fig. 3)
sind zueinander spiegelbildlich, und die weitere Beschreibung des rechten
vorderen Beschlags 26 kann weggelassen werden.
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Fig. 5 zeigt in Explosionsperspektivansicht strukturelle Details des linken
hinteren Beschlags 30. Wie in dieser Figur gezeigt, ist der linke hintere
Beschlag 30 allgemein kanalförmig und enthält eine flache Bodenwand 32a,
die um einen vorbestimmten Abstand von der Unterseite 14e (Fig. 3) des
linken Heckrahmens 14 nach unten versetzt ist, eine schräge Vorderwand
32b, die sich von einem Vorderende der Bodenwand 32a in
Vorwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie schräg aufwärts erstreckt, sowie ein Paar
gegenüberliegender innerer und äußerer Seitenwände 33 und 34, die sich
von Innenrändern bzw. Außenrändern der Boden- und Vorderwände 32a,
32b vertikal aufwärts erstrecken. Die Seitenwände 33, 34 haben an ihren
Hinterenden Flansche 33a, 34a. Obere Abschnitte 33b, 34b der
Seitenwände 33, 34 stehen von den Flanschen 33a, 34a nach oben vor.
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Eine hintere Hülsenmutter 75 ist an der Bodenwand 32a des linken hinteren
Beschlags 30 vertikal angeordnet und ist an ihrem Unterende 75a mit einer
Oberseite der Bodenwand 32a fest verbunden.
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Der obere Abschnitt 33b der inneren Seitenwand 33 ist an der inneren
Seitenfläche 14f (Fig. 3) des linken Heckrahmens 14 angebracht, der obere
Abschnitt 34b der äußeren Seitenwand 34 ist an einer äußeren
Seitenfläche 14g (Fig. 3) des linken Heckrahmens 14 angebracht, ein oberer
Endabschnitt 32c der Vorderwand 32b ist an der Unterseite 14e (Fig. 3)
des linken Heckrahmens 14 angebracht, und die Flansche 33a, 34a sind an
dem hinteren Stoßfängerträger 60 angebracht (Fig. 3). Somit ist der linke
hintere Beschlag 30 an dem linken Heckrahmen 14 und dem hinteren
Stoßfängerträger 60 angebracht. Die Flansche 33a, 34a sehen eine hintere
Endfläche des linken hinteren Beschlags 30 vor.
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Der linke hintere Beschlag 30 und der rechte hintere Beschlag 31 (Fig. 3)
haben die gleiche Struktur, und eine weitere Beschreibung des rechten
hinteren Beschlags 30 kann weggelassen werden.
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Fig. 6 ist eine Seitenansicht, die die Fahrzeugkarosserie-Heckteilstruktur 10
zeigt, wobei zur Klarheit die Radaufhängungseinheit 24 weggelassen ist.
Wie in dieser Figur gezeigt, sind die linken und rechten vorderen Beschläge
25, 26 zwischen den jeweiligen Vorderenden 14a, 15a der linken und
rechten Heckrahmen 14, 15 und den linken und rechten Vorderenden 20a,
20a des Tragrahmens 20 angeordnet, und die linken und rechten hinteren
Beschläge 30, 31 sind zwischen den jeweiligen Hinterenden 14b, 15b der
linken und rechten Heckrahmen 14, 15 und den linken und rechten
Hinterenden 20b, 20b des Tragrahmens 20 angeordnet.
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Durch diese Anordnung der vorderen und hinteren Beschläge 25, 26 und
30, 31 ist, zwischen den linken und rechten Heckrahmen 14, 15 und dem
Tragrahmen 20, ein Paar seitlich fluchtender Räume oder Öffnungen 35, 36
definiert, worin die Rohrsysteme 38 und 39, die mit den jeweiligen linken
oder rechten Enden der Brennstofftanks 17, 18 verbunden sind und die
Hilfseinrichtungen, wie etwa Ventile (nicht gezeigt), enthalten,
aufgenommen sind. Die Öffnungen 35, 36 haben eine gemeinsame horizontale
Achse, die in derselben horizontalen Ebene wie die Mittelachsen 17b, 18b der
horizontal angeordneten ersten und zweiten Brennstofftanks 17, 18 liegen.
Mit dieser Anordnung können sich die Rohrsysteme 38, 39 von den
Mittelachsen 17b, 18b in jeder Richtung innerhalb der Öffnungen 35, 36
erstrecken. Durch Aufnahme in den Öffnungen 35, 36 werden die
Rohrsysteme 38, 39 und die diesen zugeordneten, nicht dargestellten
Hilfseinrichtungen mittels der linken und rechten Heckrahmen 14, 15 und des
Tragrahmens 20 sicher gehalten.
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Die linken und rechten Öffnungen 35, 36 können als Räume genutzt
werden, um darin entgegengesetzte Endabschnitte der ersten und zweiten
Brennstofftanks 17, 18 zusammen mit den Rohrsystemen 38, 39 und den
Hilfseinrichtungen aufzunehmen. Diese Anordnung erzielt eine Vergrößerung
der Kapazität der Brennstofftanks 17, 18 und eine resultierende
Erweiterung der Reichweite des Fahrzeugs.
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Wie in Fig. 6 gezeigt, erstrecken sich die schrägen Rückwände 27b der
linken und rechten vorderen Beschläge 25, 26 in Rückwärtsrichtung der
Fahrzeugkarosserie schräg aufwärts, und die schrägen Vorderwände 32b
der linken und rechten hinteren Beschläge 30, 31 erstrecken sich in
Vorwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie schräg aufwärts. Wenn mit dieser
Anordnung der hintere Stoßfängerträger 60 einer Aufprallkraft ausgesetzt
wird, übertragen die schrägen Wände 27b, 32b der vorderen und hinteren
Beschläge 25, 26 die Aufprallkraft in der Vorwärtsrichtung der
Fahrzeugkarosserie glattgängig und effizient. Durch diese Übertragung der
Aufprallkraft kann die vorgeschriebene Steifigkeit der linken und rechten
Heckrahmen 17, 18 eingehalten werden.
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Die hinteren Flansche 33a, 34a der linken und rechten hinteren Beschläge
30, 31 (die die hinteren Endflächen 30a, 31a der hinteren Beschläge 30,
31 bilden, wie in Fig. 2 gezeigt) sind von den hinteren Endflächen 14d, 15d
der linken und rechten Heckrahmen 14, 15 in der Vorwärtsrichtung der
Fahrzeugkarosserie versetzt, und der hintere Stoßfängerträger 60 ist an den
hinteren Flanschen 33a, 34a der linken und rechten hinteren Beschläge 30,
31 quer über die Breite der Fahrzeugkarosserie angebracht.
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Da der hintere Stoßfängerträger 60 an den hinteren Endflächen 30a, 31a
der linken und rechten hinteren Beschläge 30, 31 angebracht ist und nicht
an den hinteren Endflächen 14d, 15d der linken und rechten Heckrahmen
14, 15, können sich die Heckrahmen 14, 15 um ein gewisses Ausmaß
weiter nach hinten erstrecken, ohne die Gesamtlänge L der
Fahrzeugkarosserie zu verändern. Aufgrund einer erhöhten Masse, infolge der hinteren
Verlängerung der Heckrahmen 14, 15, sind die Heckrahmen 14, 15 gegen
eine Kompressionskraft beständiger als vorher gemacht und können
größeren Aufprallkräften widerstehen, die auf die hinteren Endflächen 14d, 15d
der Heckrahmen 14, 15 einwirken. Dies erhöht den Grad des Schutzes vor
Beschädigung, der den Brennstofftanks 17, 18 geboten wird.
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Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie 7-7 von Fig. 6. Wie in
dieser Figur gezeigt, hat der linke Heckrahmen 14 einen allgemein
U-förmigen Querschnitt. Die linke Innenschwellerverlängerung 70 ist an der
Außenseitenfläche 14g des U-förmigen linken Heckrahmens 14 angebracht.
Der obere Endabschnitt 28a der inneren Seitenwand 28 des linken vorderen
Beschlags 25 ist an der inneren Seitenfläche 14f des U-förmigen linken
Heckrahmens 14 angebracht, und der Seitenflansch 29a des linken
vorderen Beschlags 25 ist an der linken Innenschwellerverlängerung 70
angebracht. Ein oberer Endabschnitt 73b der vorderen Hülsenmutter 73 ist mit
einem vorderen Montageloch 14a des linken Heckrahmens 14 verbunden.
Ein vorderer Bolzen 74 erstreckt sich durch das linke Vorderende 20a des
Tragrahmens 20 und ist in die vordere Hülsenmutter 73 eingeschraubt, so
dass das linke Vorderende 20a des Tragrahmens 20 mit dem linken
Heckrahmen 14 über den linken vorderen Beschlag 25 verbunden ist.
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Wie zuvor beschrieben, sind der linke vordere Beschlag 25 und der rechte
vordere Beschlag 26 zueinander spiegelbildlich. Es wird leicht verständlich,
dass das rechte Vorderende 20a des Tragrahmens 20 und das Vorderende
15a des linken Heckrahmens 15 durch einen ähnlichen Bolzen miteinander
verbunden sind, wobei der rechte vordere Beschlag 26 dazwischen
angeordnet ist.
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Wendet man sich als Nächstes Fig. 8 zu, so ist dort ein Querschnitt entlang
Linie 8-8 von Fig. 6 gezeigt. Wie in Fig. 8 gezeigt, ist der obere
Endabschnitt 34b der äußeren Seitenwand 34 des linken hinteren Beschlags 30
an der äußeren Seitenfläche 14g des linken Heckrahmens 14 angebracht,
und der obere Endabschnitt 33b der inneren Seitenwand des linken
hinteren Beschlags 30 ist an der inneren Seitenfläche 14f des linken
Heckrahmens 14 angebracht. Ein oberer Endabschnitt 75b der hinteren
Hülsenmutter 75 ist mit einem hinteren Montageloch 14j des linken Heckrahmens 14
verbunden. Ein hinterer Bolzen 76 erstreckt sich durch das linke Hinterende
20b des Tragrahmens 20 und ist in die hintere Hülsenmutter 75geschraubt, so dass das linke Hinterende 20b des Tragrahmens 20 mit dem
linken Heckrahmen 14 über den linken hinteren Beschlag 30 verbunden ist.
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Wie zuvor beschrieben, haben der linke hintere Beschlag 30 und der rechte
hintere Beschlag 31 die gleiche Konstruktion. Es wird leicht verständlich,
dass das rechte Hinterende 20a des Tragrahmens 20 und das rechte Ende
15b des rechten Heckrahmens 15 durch einen ähnlichen Bolzen
miteinander verbunden sind, wobei der hintere Beschlag 31 dazwischen
angeordnet ist.
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Die Funktionsweise der Fahrzeugkarosserie-Heckteilstruktur 10 wird in
Bezug auf die Fig. 9a-9B und 10 beschrieben.
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Fig. 9A zeigt zu Vergleichszwecken ein Beispiel der herkömmlichen
Fahrzeugkarosserie-Heckteilstrukturen, worin ein Stoßfängerträger 105 durch
einen Montagebeschlag 102 an hinteren Endflächen 100a, 101a der linken
und rechten Heckrahmen 100, 101 angebracht ist. Wenn in dieser Struktur
der Stoßfängerträger 105 einer relativ kleinen Aufprallkraft F unterzogen
wird, kann diese kollabieren, um die Aufprallkraft F zu absorbieren. Wenn
die auf den Stoßfängerträger 105 ausgeübte Aufprallkraft F relativ groß ist,
können nicht nur der Stoßfängerträger 105, sondern auch die linken und
rechten Heckrahmen 100, 101 kollabieren, um die Aufprallkraft F zu
absorbieren.
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Im Hinblick auf Brennstofftanks (nicht gezeigt), die zwischen den linken
und rechten Heckrahmen 100, 101 angeordnet sind, ist es erwünscht,
dass die Heckrahmen 100, 101 mit verbesserten Effizienzen größere
Aufprallkräfte absorbieren. Da jedoch im Falle der herkömmlichen
Fahrzeugkarosserie-Heckteilstruktur der Stoßfängerträger 105 an den hinteren
Endflächen 100a, 101a der linken und rechten Heckrahmen 100, 101 über
die Montagebeschläge 102 angebracht ist, kann die Länge L1 der
Heckrahmen 100, 101 nicht verlängert werden, solange es nicht anderweitig
spezifiziert ist, die Gesamtlänge L der Fahrzeugkarosserie zu verlängern.
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Fig. 9B zeigt ein Beispiel der Fahrzeugkarosserie-Heckteilstruktur 10 gemäß
der vorliegenden Erfindung, worin die hinteren Endflächen 30a, 31a der
linken und rechten hinteren Beschläge 30, 31 von den hinteren Endflächen
14b, 15b der linken und rechten Heckrahmen 14, 15 in der
Vorwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie versetzt sind und der Stoßfängerträger 60
durch einen Montagebeschlag 61 an den hinteren Endflächen 30a, 31a der
linken und rechten hinteren Beschläge 30, 31 angebracht ist.
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Da in dieser Anordnung die hinteren Endflächen 14b, 15b der Heckrahmen
14, 15 von dem Stoßfängerträger 60 frei sind, kann die Länge L2 der
Heckrahmen 14, 15 um ein gewisses Maß in Rückwärtsrichtung verlängert
werden, ohne die Gesamtlänge L der Fahrzeugkarosserie zu verändern. Die
Heckrahmen 14, 15 können eine größere Länge haben als die
herkömmlichen Heckrahmen 100, 101, wie sich aus dem Vergleich zwischen Fig.
9A und Fig. 9B ergibt.
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Die rückwärtige Verlängerung der Heckrahmen 14, 15 vergrößert die
Masse der Heckrahmen 14, 15, und die Heckrahmen 14, 15 werden gegen
Kompressionskräfte beständiger gemacht als bisher. Demzufolge können
die Heckrahmen 14, 15 größeren Aufprallkräften widerstehen und einen
höheren Grad an Schutz vor Beschädigung der Kraftstofftanks 17, 18
aufbieten (Fig. 6).
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Genauer gesagt, wenn der Stoßfängerträger 60 einer relativ kleinen
Aufprallkraft F unterzogen wird, kann er kollabieren, um hierdurch die
Aufprallkraft F zu absorbieren. Wenn die auf den Stoßfängerträger 60 ausgeübte
Aufprallkraft F relativ groß ist, können auch die Heckrahmen 14, 15
kollabieren. Da jedoch die Heckrahmen 14, 15, im Vergleich zu den
herkömmlichen Heckrahmen 100, 101 von Fig. 9A, nach hinten verlängert sind,
können sie in diesem Fall die große Aufprallkraft F effizient absorbieren und
somit die Brennstofftanks 17, 18 vor Beschädigung sicher schützen.
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Wie in Fig. 10 gezeigt, erstrecken sich die schrägen Rückwände 27b, 27b
der linken und rechten vorderen Beschläge 25, 26 in Rückwärtsrichtung der
Fahrzeugkarosserie schräg aufwärts, während sich die schrägen
Vorderwände 32b, 32b der linken und rechten hinteren Beschläge 30, 31 in der
Vorwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie schräg aufwärts erstrecken.
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Wenn bei dieser Anordnung eine auf den hinteren Stoßfängerträger 60
ausgeübte Aufprallkraft auf die hinteren Endflächen 14b, 15b der linken
und rechten Heckrahmen 14, 15 und die hinteren Endflächen 30a, 31a
(Fig. 9B) der hinteren Beschläge 30, 31 einwirkt, übertragen die schrägen
Seitenwände 27b, 32b die Aufprallkraft glattgängig und effizient in der
Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs. Durch diese Übertragung der Aufprallkraft
lässt sich verhindern, dass an Verbindungen zwischen den Heckrahmen 14,
15 und den hinteren Beschlägen 30, 31 und zwischen den vorderen
Beschlägen 25, 26 und den Heckrahmen 14, 15 eine Spannungskonzentration
auftritt. Somit kann die vorgeschriebene Festigkeit der Fahrzeugkarosserie-
Heckteilstruktur 10 beibehalten werden, und die Brennstofftanks 17, 18
werden auch dann sicher gehalten, wenn eine Kollision auftritt.
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Fig. 11 zeigt eine schematische Draufsicht der
Fahrzeugkarosserie-Heckteilstruktur 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in dieser Figur gezeigt,
erstrecken sich die linken und rechten Mittelrahmen 81, 82 von den
Vorderenden der linken und rechten Heckrahmen 14, 15 nach vorne, und die
linken und rechten Innenschweller 84, 85 erstrecken sich von den linken
und rechten Innenschwellerverlängerungen 70, 71 nach vorne.
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Wenn mit dieser Anordnung die Hinterenden der Heckrahmen 14, 15 einer
Aufprallkraft ausgesetzt werden, die durch den Stoßfängerträger 60
ausgeübt wird, wird ein Teil der auf jeden Heckrahmen 14, 15 wirkenden
Aufprallkraft F verzweigt auf den zugeordneten Mittelrahmen 81, 82 und die
Innenseitenschweller 84, 85 verteilt. Durch diese Verteilung der
Aufprallkraft können die Heckrahmen 14, 15 größeren Aufprallkräften widerstehen
und bieten somit einen höheren Grad an Beschädigungsschutz der
Brennstofftanks 17, 18.
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Da die Heckrahmen 14, 15 an den Schrägabschnitten 42, 47 davon
gebogen sind, sind die Schrägabschnitte 42, 47 gegen Verformung
empfindlicher als die anderen Teile 41, 43, 46, 48 (Fig. 2) der Heckrahmen 14, 15.
Im Hinblick hierauf ist das mittlere Querelement 52 vorgesehen, um die
Schrägabschnitte 42, 47 zu verstärken. Ferner sind die entgegengesetzten
Endabschnitte 53, 54 des mittleren Querelements 52 so konfiguriert, dass
sie nach hinten und auswärts auseinander gehen, derart, dass sich jeder
der auseinander gehenden Endabschnitte 53, 54 mit einem Winkel θ von
90 bis 180 Grad relativ zu der Längsachse eines entsprechenden der
Schrägabschnitte 42, 47 erstreckt. Durch dieses Auseinandergehen der
entgegengesetzten Endabschnitte 53, 54 kann das mittlere Querelement 52
eine größere Kraft oder Last aufnehmen, die darauf durch die
Schrägabschnitte 42, 47 ausgeübt wird, wenn die linken und rechten Heckrahmen
14, 15 einer Aufprallkraft unterzogen werden.
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Eine Fahrzeugkarosserie-Heckteilstruktur (10) enthält linke und rechte
Heckrahmen (14, 15), die sich längs der Fahrzeugkarosserie erstrecken,
eine Mehrzahl paralleler mit Abstand angeordneter zylindrischer
Brennstofftanks (17, 18), die horizontal zwischen den linken und rechten Heckrahmen
angeordnet sind, wobei sich die Achsen der Brennstofftanks normal zu den
linken und rechten Heckrahmen erstrecken und unter der Mitte einer Höhe
der Heckrahmen angeordnet sind, sowie ein Querelement (52), das
zwischen zwei benachbarten der Brennstofftanks angeordnet ist und sich
zwischen den linken und rechten Heckrahmen erstreckt. Das Querelement
verstärkt die Heckrahmen auf ein solches Maß, dass Brennstofftanks
größerer Kapazität an der Fahrzeugkarosserie-Heckteilstruktur getragen
werden können.