SE500174C2 - Tröskelförstärkning för reduktion av golvinträngning vid offsetkollisioner med personbilar - Google Patents

Description

(_51 C) lO 15 20 25 30 35 __\ \Ãl .fx NJ men härigenom också tyngre struktur. Detta är icke önskvärt då bilens vikt påverkar bensinförbrukningen. Ett annnat alternativ kan vara att förstärka dörröppningsramen i området för hjulets islagning, men denna lösning leder oftast till att krockpulsen enbart fortplantas en bit in i dörroppningsramen, med åtföljande kollaps längre in på tröskeln.

Uppfinningens ändamål Uppfinningens ändamål är att åstadkomma en förstärkt dörröppningsram vilken delvis kan fungera som plastisk deformationszon för hjulets islagning i dörröppningsramen främst vid offset kollisioner utan att dörröppningsramen kollapsar. Genom att utforma förbindningen mellan A-stolpens nedre ände och tröskelbalkens främre ände med en dubbelväggkonstruktion med distanserade plåtar, så kan den mot hjulet vända första plåten tjäna som ett första deformationselement och härigenom absorbera en del av krockpulsen innan deformationen gått så långt av även den bakomliggande distanserade plåten börjar att deformeras. Dubbelväggen möjliggör längre deformationssträcka med kraftigare krockpuls utan att A-stolpens nedre del på grund av deformation börjar uppträda som en plastisk led och icke som önskat en stel kraftöverförande led.

Härigenom kan en viss kontrollerad och styrd deformation ske av A- stolpens nedre del utan att dörröppningsramen förlorar sin ~ lastöverförande förmåga till bakomliggande struktur i karossen.

Uppfinning utmärkes härigenom av patentkravets 1 kännetecknade del, varigenom man även så långt möjligt utnyttjar den styvhet som hålrumsbalkar kan erbjuda. Ännu ett ändamål är att med minsta möjliga viktökning ge strukturen på säkerhetsburen en ökad deformationsbeständighet. Genom att låta den dubbelväggsbildande strukturen enbart vara uppbyggd genom en extra förstärkningsplåt som endast är lokalt placerad vid hjulets islagspunkt mot A-stolpen, så erhålles en minimal viktökning. Uppfinning utmärkes härigenom av patentkravets 2 kännetecknade del.

Genom att även låta den del av dörröppningsramens ordinarie lO 15 20 25 30 hälrumsbalk som inte är vänd mot hjulets islagspunkt bilda del av den genom den extra förstärkningsplàten bildade sekundära hålrumsbalken, kan vikten hållas nere. Uppfinning utmärkes härigenom av patentkravets 3 kännetecknade del.

Ovriga uppfinningen utmärkande särdrag framgår av efterföljande beskrivning av ett utforingsexempel, där beskrivningen hänvisar till bifogade figurer.

Figurforteckning' Figur 1, visar ett parti av ett motorfordon sett från sida, där principerna för hur en krockpuls fortplantas i strukturen visas och deformation av dörröppningsramen sker.

Figur2, visar ett vertikalsnitt av dörröppningsramens nedre del i förbindningen mellan A-stolpe och tröskel, med en monterad uppfinningsenlig förstärkningsplät.

Figur 3, visar ett snitt sett genom A-A i figur 2.

Figur 4, visar ett alternativt snitt sett genom A-A i figur 2.

Beskrivning av ett utföringsexempel I figur 1 visas en främre karosstruktur för en personbil 1. Motorfordonet1 innefattar ett motorutrymme 9 anordnat framför passagerarutrymmet 10, i vilket motorutrymme längsgående frontbalkar 7 är anordnade för anfästnirtg av motoraggregatet samt för förstyvning av frontstrukturen för upptagande av krafter vid frontalkollisioner. Längst fram på frontbalkarna är även en stötfängarbalk 8 anordnad tvärs fordonet. För att ytterligare förbättra frontstrukturens deformationstålighet så kan en sä kallad subframe, underram (icke visad), på vilken motoraggragatet är direkt monterad, vara anfäst till frontbalkarna 7. En sådan subframe innefattar tvärbalkar vilka kraftmässigt kopplar samman frontbalkarna 7 i tvärled. Syftet med en su bframe är även att underlätta montering samt demontering av motoraggregatet, då denna typ av subframe monteras tillsammans med motoraggregat upp i motorutrymmet 9 underifrån.

Den främre sidodörröppningen 2 begränsas i fordonets längsriktning, av 01 Cf) C.) 10 15 20 25 30 35 .....\. \\_ ï] Jia. å en främre stolpe 3, härefter benämnd A-stolpe, samt en bakre stolpe 4, härefter benämnd B-stolpe. Nertill begränsas dörröppningen av en tröskelbalk S (fortsättningsvis enbart benämnd tröskel) och upptill av en takbalk 6. A- och B-stolparna 3,4, samt tröskeln 5 och takbalken 6 bildar en runt dörröppningen löpande ram, härefter benämd dörröppningsram 3-6. I denna anfästes dörrens gångjärn, företrädesvis i A-stolpen 3, men dörröppningsramen bildar även en del av säkerhetsburen runt passagerarutrymmet. Denna säkerhetsbur skall så långt möjligt hållas intakt vid krock för att passagerarna skall få så stort överlevnadsutrymme som möjligt. Deformeras säkerhetsburen så minskar avståndet till islagsytor för passagerarna, varigenom skaderisken ökar.

Omedelbart framför säkerhetsburen, i fordonets frontstruktu r, inrymmer ett hjulhus 14 ett av fordonets främre hjul 11.

På konventionellt sätt består dörröppningsramen 3-6 av hålrumsbalkar med sluten profil, ihopsvetsad av tunnplåtar. A- och B-stolparna 3,4, samt tröskeln 5 och takbalken 6 bildar en runt dörröppningen löpande fackverksöppning, där hålrumsbalkarna är förbundna med varandra i stela knutpunkter. A-stolpens plåtar är neddragna i nivå med tröskelbalkens nedre kant, och tröskelbalkens plåtar är framdragna till A- stolpens främre kant så att dessa överlappar varandra. l knutpunkten mellan A-stolpens nedre och tröskelbalkens främre ändar bildas en stel förbindning genom att A-stolpens plåtar överlappande anfästes, företrädesvis med punktsvetsning, till tröskelbalkens plåtar. På motsvarande sätt erhålles stela förbindningar i övriga knutpunkter.

Härigenom kan en styv deformationsbeständig dörröppningsram med låg vikt erhållas, vilken kan ta upp stora krafter så länge inte knutpunkterna eller balkarna kollapsar. l figur 1 visas med streckade linjer vad som händer med hjulet och dörröppningsramen vid en offsetkollision eller en extrem barriärkrock.

Efter ett initialskede av krocken, då de partier som ligger framför hjulet 11 deformerats, så utsättes säkerhetsburen av krafter från frontbalkarna 7, Ff , och från motoraggregatet Fm. När även deformationen har gått så långt att hjulets 11 upphängning deformerats så att hjulet 11 slår i 10 15 20 25 30 35 .ffs förbindningen 13 mellan tröskelns 5 främre och A-stolpens 3 nedre ändar, så utsättes såkerhetsburen även för krafter från hjulet. Hjulets islag mot säkerhetsburen medför en betydande punktlastjust mot förbindningen mellan A-stolpen och tröskeln, vilken förbindning härigenom blir den del av dörröppningsramen som riskerar att kollapsa först. Hjulet 11 har en begränsad deformationsgrad vid islaget mot förbindningen 13, och efter en begränsad deformation av hjulet 11 så uppträder hjulet 11 som en stel kropp ända tills dess att deformationen av frontpartiet gått så extremt långt att hjulet punkteras eller till och med exploderar.

Under samverkan av krafterna Ff och Fm samt hjulet 1 1 så utsättes dörröppningsramen 3-6 av en ihoptryckning i diagonalled, märkt c i figur.

Med streckade konturer visas den deformation som dörröppningsramen undergår. Hjulet 11 trycks bakåt sträckan b så att dess hjulcentrum 12 förflyttas till 121 Dörröppningsramens 3-6 främre kant förflyttas då en sträcka markerad med a i figuren. Sträckan a är kortare än förflyttningen b av hjulcentrum 12-12, då hjulet har en viss frigång framför förbindningen 13 mellan A-stolpens nedre och tröskelns 5 främre ändar. l viss mån reduceras deformationen av den i dörröppningen anordnade dörren, som överför krafter från främst A-stolpens bakkant till B-stolpens framkant. Men om deformationen i diagonalled c är för kraftig kläms dörren fast och blir omöjlig att öppna, vilket sker om dörröppningsramen kollapsar och förlorar sin kraftfördelande förmåga.

Den genom hjulet 11 erhållna deformationen kan leda till betydande golvinträngningar in i säkerhetsburen, samt om förbindningen 13 mellan A-stolpe 3 och tröskeln 5 deformeras förloras också dess lastupptagande och lastfördelande förmåga med följd att dörröppningsramen kollapsar. l enlighet med figur 2-4 visas en utföringsform av den uppfinningsenliga förstärkningen av förbindningen 13 mellan A-stolpens 3 nedre ände och tröskelns 5 främre ände. Figur 2 visar ett förstorat parti av förbindningen 13, där dörröppningsramens slutna hålrumsbalk försetts med en extra förstärkningsplåt 20, vilken anfäst till dörröppningsramens hålrumsbalk bildar en dubbelvägg med i fordonets längsriktning, med ett avstånd a,' distanserade plåtar 26,27 i höjd med främre hjulets hjulcentrum 12 vid A- UI CD CI: 10 15 20 25 30 35 _03 ~\J 41:. stolpens nedre främre del. Hjulcentrum 12 ligger i höjd med den i figur 2 med pil återgivna angreppsriktningen för kraften från hjulislaget Fh.

Förstärkningsplåten 20 är anfäst till dörröppningsramen 3-6 så att förstärkningsplåten 20 bildar en andra hålrumsbalk med sluten profil.

Denna andra hålrumsbalk sträcker sig från en område 15 i A-stolpen 3 till ett område 16 i tröskeln 5. Dessa båda områden 15,16 är belägna på avstånd från förbindningen mellan A-stolpe och tröskel, ett avstånd som understiger halva längden av A-stolpen respektive tröskeln .För att reducera vikten på förstärkningen så erfordras enbart att förstärkningspläten 20 sträcker sig in i A-stolpen respektive tröskeln en för bildandet av dubbelväggen erforderlig sträcka. Denna minsta sträcka kan uppgå till 10-20 % av längden för tröskel 5 respektive A-stolpen 3. l figur 3 visas i en första fördelaktig utföringsform hur förbindningen 13 är uppbyggde i ett tvärsnitt A-A taget i figur 2. Dörröppningsramens hålrumsbalk bildas av en mot fordonets inre vänd plan täckplåt 21, vilken försluter en med trågform pressad plåt 22 så att en sluten hålrumsbalk bildas. Den trågformade plåten 22 är utmed sina kanter försedda med utvikta flänsar 24, mot vilka flänsar täckplåten 21 anfästes medelst tätt anordnade punktsvetsar 29 (i figuren markerade med kryss). Pilen Fh visar hjulets islagningsriktning mot dörröppningsramen. l enlighet med uppfinningen så förses dörröppningsramen med en företrädesvis inuti dörröppnings-ramen anordnad förstärkningsplåt 20, vilken även den är trågformad med utvikta flänsar 23 utmed sina kanter. l denna utföringsform så är en plåt 25 från tröskeln 5 uppdragen in i A- stolpen. Med punktsvetsar anfästes förstärkningsplåten 20 utmed sina flänsar 23 till denna plåt 25. Härigenom bildas förutom dörröppnings- ramens 3-6 primära hålrumsbalk, bildad av plåtarna 21,22, en sekundär hålrumsbalk, bildad av plåtarna 20,25, vilken sekundära hålrumsbalk ligger parallellt med men förskjuten bakåt inuti den primära hålrumsbalken. Den nya förstärkningen bildar i förbindningen 13 en stabil sluten sektion inuti den befintliga sektionen. Genom att den sekundära hålrumsbalken ligger förskjuten bakåt på ett avstånd a", a 'i figur 2, från dörröppningsramens främre och mot hjulets islagningspunkt riktade sida, så kan dörröppningsramen i förbindningen 13 deformeras 10 15 20 25 30 35 sträckan a' 'innan den runt dörröppningsramen löpande hålrumsprofilen riskera att kollapsa. Den genom förstärkningsplåten (20) lokalti höjd med och riktad mot hjulcentrum (12) bildande dubbelväggen lämnar en distans (aj a ' ') motsvarande minst 20% av tvärsnittet av den lokalt i området bildande dörröppningsramen. Med en förstärkningsplåt med mycket tjockare plåt än hålrumsbalken, vilken kan ge den sekundära hålrumsbalken tillräcklig styvhet, så kan distansen och sålunda den plastiska deformeringszonen ökas i motsvarande grad.

Den i figur 3 visade utföringsformen medger att viss kontrollerad buckling i fordonets tvärled av den trägformade plätens 22 botten samt täckplåten 21 kan ske i-området för dubbelväggen, utan att den bakomliggande sekundära hålrumsbalken deformeras.

I figur 4 visas en alternativ utföringsform av hur förbindningen 13 kan vara uppbyggd i ett tvärsnitt A-A i figur 2, Här har den i figur 3 befintliga från tröskeln 5 uppdragna plåten 25 utgått, och istället anfästes den extra förstärkningsplåten 20, med pressad trågformad profil, med sina flänsar direkt mot täckplåten 21. Detta kan vara en tillverkningsmässigt enklare konstruktion.

Båda utföringsformerna från figur 3 och 4 visar att förstärkningsplåten anordnas inuti dörröppningsramen. Detta är fördelaktigt ur korrossions- synpunkt, då inga extra synliga skarvar finns på utsidan av tröskeln 5 eller A-stolpen 3, vilka skarvar annars kan utgöra grund för rostangrepp.

En alternativ utföringsform (icke visad) kan istället för invändig placering av förstärkningsplåten innefatta en utvändigt på dörröppningsramen anordnad förstärkningsplåt. I en sådan variant kan en U-formad extra plåtprofil träs på dörröppningsramen från hjulets islagsriktning, med botten på U-profilen vänd mot hjulet. Denna U-formade extra plåtprofil kan anbringas lokalt vid förbindningen 13, så att en dubbelvägg bildas av den extra plåtprofilens botten och dörröppningsramens mot hjulet vända plåtsida, distanserad en erfoderlig sträcka motsvarande aj a 'I Detta kan dock vara mindre fördelaktigt ur korrossionssynpunkt då kanterna på den extra förstärkningsplåten blir synliga och utsatta för rostangrepp. 10 15 20 25 30 35 qf' JU; 8 Eventuellt kan dörröppningsramen i området för dubbelväggs- konstruktionen ges en något ökad sektion vid förbindningen 13. Det ökade tvärsnittet kan lämpligen vara riktat med sin sektionsökning mot centrum av hjulet 1 1, för att därigenom möjliggöra en ökad plastisk deformationszon aj af l prov med en dörröppningsram av en typ motsvarande den som användes på bilar av typ SAAB 9000, där dörröppningsramen är tillverkad av 0.8 mm 's plåt och med en extra förstärkningsplåt av 1.2 mm 's tjocklek, erhölls stora förbättringar med avseende på dörröppnings-deformation och golvinträngning vid offsetkollisioner. Deformationen av dörröppningen minskade med över 80%, vilket klart indikerar att dörröppningsramen undgick kollaps, samt golvinträngningen minskade med över 50%. uppfinningen är ej inskränkt till täckta karosser, utan kan även tillämpas på öppna bilar, så kallade cabriolet-bilar, där takbalken 6 utgår.

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 PATENTKRAV

1. Förstärkning av en främre sidodörröppning (2) i motorfordon i syfte att minska karossdeformationer vid offset kollissioner, vilken dörröppning (2) begränsas av en dörröppningsram innefattande en främre A-stolpe (3) och en bakre B-stolpe (4) samt nertill av en tröskelbalk (5) och upptill företrädesvis en takbalk (6), där åtminstone stolparna (3,4) och tröskelbalkarna (5), men även företrädesvis takbalken (6), är tillverkade av med tunnplåt ihopsvetsade hålbalkar med sluten profil, samt där ett hjulhus (14) inrymmande ett främre hjul (11) på motorfordonet är beläget framför A-stolpens (3) nedre del kännetecknad av att den slutna hälbalksprofilen vid A-stolpens nedre främre del är försedd med en förstärkningsplät (20) anfäst inuti A-stolpen, vilken förstärkningsplät i höjd med främre hjulets(11) hjulcentrum (12) bildar en dubbelvägg med i fordonets längdriktning distanserade väsentligen tvärs fordonet belägna plåtar (26,27). och att förstärkningsplåten (20) bildar en andra hålrumsbalk med sluten profil, vilken sträcker sig från ett område (15) på A-stolpen (3) till ett område (16) på tröskelbalken (5), båda områdena på avstånd från en förbindning (13) mellan A-stolpen (3) och tröskelbalken (5).

2. Förstärkning enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a d a v att den andra hälrumsbalken är öppen i sina ändar samt har en längd som är kortare än 5 % av tröskelns (5) respektive A-stolpens (3) längd runt dörröppningen.

3. Förstärkning enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a d a v att den extra förstärkningspläten (20) har U-formad profil, vilken profil med flänsförsedda kanter (23) fäst till dörröppningsramen (3-6) bildar en sluten profil tillsammans med en plåtvägg i dörröppningsramens hålbalksprofil. 590 174- 10 15 20 25 30 35 10

4. Förstärkning enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a d a v att den genom förstärkningsplåten (20) lokalt i höjd med och riktad mot hjulcentrum (12) bildande dubbelväggen lämnar en distans (aj a ' ') motsvarande minst 20% av tvärsnittet av den lokalt i området bildande dörröppningsramen.

5.Förstärkning enligt krav 1 k ä n n e te c k n a d a v att förstärkningspläten (20) är anordnad och anfäst inuti och emot dörröppningsramen (3-6), varigenom den distanserade dubbelväggen sedd i riktning från hjulet (11) bildas av en första plåtvägg (26) ingående i dörröppningsramen (3-6) riktad mot hjulet (1 1) med en genom den extra förstärkningsplåten (20) bakomliggande distanserad andra plåtvägg (27), vilken extra förstärkningsplåt (20) tillsammans med övriga plåtväggar i dörröppningsramen (3-6), utöver den del av dörröppningsramen (3-6) som bildar den första plätväggen (26), bildar en parallell sekundär dörröppningsram med sluten profil med mindre tvärsnitt än den primära dörröppningsramen i höjd med främre hjulets hjulcentrum (12) vid A- stolpens (3) nedre främre del.

6.Förstärkning enligt krav S k ä n n e te c k n a d a v att den extra förstärkningsplåten (20) har minst samma tjocklek som den plåt som bildar A-stolpen (3) eller tröskeln (5), och om tröskel (5) och A-stolpe (3) är utförd av plät med tjocklek 0.8 mm företrädesvis medför en plåttjocklek på 1.2 mm på förstärkningsplåten (20) för att kompensera det lokalt minskade tvärsnittet bildade av den sekundära dörröppningsramen.