SE502654C2 - Arrangemang för att uppta kollisionsenergi vid fordon - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 502 654 2 detta leda till att hela den balkstruktur som omger kupén kollapsar med fatala konsekvenser för passagerarna i fordonet som följd.

Exempel pà en känd frontstruktur, som visat sig erbjuda en god beskrivs i SE-B-9001186-7. vid inträffad krock, först frontstruk- säkerhet vid kollisioner, I denna konstruktion kommer, turens främre del att deformeras, varefter det sker en vägupp- delning av kraften in till den styva karossbur som bildar kupén. Den kända konstruktionen innefattar för vardera fordons- halvan en väsentligen horisontell, kraftöverförande och defor- mationsenergiupptagande balk, vilken under en inledande fas av ett kollisionsförlopp är anordnad att veckbucklas i sitt främre parti. Denna balk är via ett kopplingsparti kraftuppdelande förbunden med en överliggande balk och med en underram medelst tva snedställda strävor, sä att en treväggsuppdelning av kraftöverföringen till stommen erhàlls. Denna princip för uppdelning av kollisionskrafterna har visat sig mycket gynnsam i praktiken men trots detta kan skyddet förbättras när det gäller att förhindra att fordonshjulets energi överförs till kupén.

QPPFINNINQEN: ÅNDAi/LÅL Syftet med uppfinningen är att åstadkomma ett arrangemang för att uppta kollisionsenergi i fordon, som ger ett väsentligt förbättrat skydd mot skador i kupén orsakade av fordonets fram- hjul. Vidare skall den konstruktion genom vilket detta uppnås vara enkel att tillverka till en gynnsam kostnad, samtidigt som strukturen skall ha en relativt làg vikt. Dessutom skall kon- struktionen vara relativt enkel att reparera efter det att begränsade deformationer uppkommit.Nämnda syften uppnas vid ett arrangemang av det i patentkravets 1 ingress angivna slaget, genom att arrangemanget utformas enligt vad som anges i kravets kännetecknande del.

Genom uppfinningen erhalles ett skydd där hjulet kommer att ligga skyddat bakom det kraftöverförande organet sa att 15 20 25 30 35 3 det effektivt förhindras fràn att bibringas en rörelse under kollisionsförloppet, som medför att hjulet träffar kupén.

Detta skydd är speciellt verksamt vid "off-set“- och snedkrock- ar, varvid de krafter som uppkommer under deformationsförloppet leds vid sidan av hjulet över till det med stommen förbundna första ändpartiet.

Lämpligtvis har det andra ändpartiet, sàsom anges i kravet 3 ett väsentligen rektangulärt tvärsnitt med större bredd än höjd.

Företrädesvis utnyttjas uppfinningen, sàsom anges i kravet 6, vid en frontstruktur med en trevägsuppdelning av kraften, där sàsom anges i kravet 8 en uppàt och bakat snedställd sträva leder en del av den uppdelade kraften över hjulhuset in till stommen och en nedàt bakat snedställd sträva avleder en del av kraften bort frän hjulhuset in i stommen.

Genom ett sadant arrangemang kommer hjulet att ligga väl skyddat bakom ett omräde, som avleder krafter riktade in mot hjulet bort fràn detta.

Lämpligtvis är det andra ändpartiet i enlighet med vad som anges i kravet 9, utformat som en deformationszon med an- visningar för att veckbucklas och därigenom uppta kollisionse- nergi under kollisionsförloppets inledningsfas.

Kort beskrivnin av i n I det följande beskrivs ett utföringsexempel av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar, där: Fig. l schematiskt i perspektiv visar högra halvan av en front- struktur enligt uppfinningen, varvid strukturen är uppdelad i finita element för hällfasthetsberäkning.

Fig. 2 visar ett tvärsnitt genom det làngsträckta kraftuppta- 10 l5 20 25 30 35 502 654 4 gande organets andra ändparti och med fordonets hjulhus och hjul antytt med streckade linjer, Fig. 3 i perspektiv i större skala visar en uppskuren vy pä övergàngsomràdet till fordonets hjulhus.

Beskrivning av utförinqsexempel Fig. l visar ett avsnitt av den högra sidan av en i mittplanet avskuren frontstruktur l hos en personbil enligt uppfinningen.

De grova pilar som finns utritade visar en datorberäknad upp- delning av medelkraften under de första 30 ms under ett krock- förlopp. Frontstrukturens pà fordonets vänstra sida är i huvud- sak uppbyggd pä samma satt som pä den högra och eventuella av~ vikelser fràn en absolut symmetri, som kan föreligga beror pä nödvändiga anpassningar till motorns och transmissionens konstruktion. Eftersom den vänstra sidan i princip har samma uppbyggnad som den högra, gäller samma beskrivning för denna sida som för efterföljande beskrivning av den högra sidan. Den vänstra sidan kommer därför inte att beröras ytterligare i fortsättningen.

Uppfinningen är här tillämpad pá en frontstruktur med trevägs- uppdelning av den kraft som överförs till en karosseristomme som omger fordonets kupéutrymme. För áskadlighetens skull är det främre partiet (stötfàngaren med sina infästningsdetaljer) av strukturen utelämnad.

Den kraftupptagande strukturen är uppbyggd pà följande sätt: Pä vardera sidan om ett genom fordonets mitt längsgàende verti- kalplan sträcker sig ett första i fordonets längsled väsent- ligen horisontellt anordnat kraftöverförande organ, som fort- sättningsvis benämns sidobalk 2, nära tillhörande fordonssida.

Sidobalkens 2 konstruktion och placering beskrivs närmare i det följande.

En underram 8 är anordnad nedtill i ett motorrumm för att bära fordonets ej närmare visat drivaggregat. Underramen 8 bestär av en pà var sin sida om fordonets mittplan anordnad längsgående 10 15 20 25 30 35 502 654 5 underramsbalk 10. De bäda underramsbalkarna 10 är förenade med en främre tvärbalk 12 och en bakre tvärbalk 14. Den bakre änden pà respektive underramsbalk 10 är fixerad i torpedplätens 16 bärande delar som utgör del av den fordonkupén uppbärande stommen. Ett tredje kraftöverförande bakat nedätriktat ogan, fortsättningsvis kallad sträva 18 är förbunden med ett kopp- lingsparti 2d pä sidobalken 2 och leder ned en del av den i sidobalken 2 under ett kollisionsförlopp alstrade kraften i underramsbalken 10, vilken kraft sedan leds vidare till torpe- dens 16 bärande delar och därmed till övriga delar av stommen.

Strävan 18 kan givetvis vara direkt förbunden med stommen istället för indirekt förbunden som i detta utföringsexempel.

Ett andra kraftöverförande bakàt uppàttriktat ogan,fortsätt- ningsvis kallad sträva 20 är i ena änden stelt förbunden med sidobalken 2 strax före ett hjulhus 24 som delvis omger ett fordonshjul 25. upp till en ovanför sidobalken 2 belägen övre förbindelsebalk 26, 28 som även Strävan 20 sträcker sig framför hjulhuset 24 vilken i sin tur är kraftbundet förenad med en vindrutebalk den utgör del av stommen. En andra del av den i sidobalken 2 uppkomna kraften leds sälunda in i stommen genom i likhet vara direkt förbunden med den bakätriktade strävan 20. Givetvis kan strävan 20, med vad som gäller för strävan 18, stommen istället för indirekt förbunden som i detta utför- ingsexempel.

Den resterande delen av kraften slutligen överförs genom sido- balken 2, nets ej visade golvbalkar. vars bakre ändparti 2a är förbundet med en av fordo- Sidobalken 2, belägen pä samma nivá som hjulcentrum, som företrädesvis men inte nödvändigtvis är uppvisar ett främre änd- parti 2b. Detta avsnitt är pà känt sätt försett med anvisningar 4 (sickor) för att under det inledande krockförloppet pä ett kontrollerat sätt veckbucklas med största möjliga deformation- supptagning.

Sidobalkens 2 främre ändparti 2b sträcker sig axiellt nära intill fordonets sidoflygel och har väsentligen samma bredd 10 15 20 25 35 5Û2 654 6 frán fordonets främre ände fram till hjulhuset (24) varvid detta parti 2b, det närmaste täcker fordonshjulets hela bredd (se fig. 2 med streckat antytt hjulhus och hjul). sett i en projektion framifràn, åtminstone i Vid en utföringsform täcker Det främre ändpartiet 2b är framtill förbundet pä traditionellt sätt med ett stötfängande element det främre ändpartiet 2b ätminstone halva hjulbredden. (icke visat), som lämpligtvis utgörs av en tvärgàende stötfängarbalk som sträcker sig i tvär- Efter detta breda deformationsparti 2b följer ett kopplingsparti 2d, Strä- vorna 18 och 20 är förbundna med detta kopplingsparti 2d. led mellan de vid vardera sidan anordnade sidobalkarna 2. vilket är väsentligt styvare än deformationspartiet 2b.

Avsikten med arrangemanget är att det främre partiet 2b under ett krockförlopp skall deformeras maximalt mot det styvare kopplingspartiet 2d, innan i efterföljande delar av frontstruk- turen deformeras. Efter kopplingspartiet 2d följer sidobalkens 2 mellanparti 2c, vilket sträcker sig utmed hjulhuset 24 och ett därmed integrerat fjäderbenstorn 30. Detta parti är för upptagning av kollisionskrafter styvare än det främre änd- partiet 2b, men betydligt vekare än kopplingspartiet 2d och det är ocksa i fordonets tvärled avsevärt smalare än det främre ändpartiet 2b. Via ett relativt mellanpartiet 2c styvare kraftigare bakre ändparti 2a är sidobalken 2 förbunden med en av fordonets golvbalkar.

Vid en kollision kommer först det främre ändpartiet 2b att deformeras genom veckbuckling med en väsentlig upptagning av deformationsenergin. Därefter sker en uppdelning i kopplings- partiet 2d av kraften i sidobalken 2 pä strävorna 18, 20 och pä sidobalkens mellanparti 2c. Kraften delas sälunda upp pà styva- re element som ligger likt en "bur" kring hjulet, sä att hjulet hindras frän att träffas av element, som kan fä det att för- flytta sig den efterföljande karosseristommen.

För en optimal kraftfördelning och kraftinledning är ätminstone en längsgäende kant 5 hos sidobalken 2 väsentligen rak, inte minst viktigt i det vekare partiet 2b. Därigenom uppnàr man en eftersträvad väsentligen axiell deformation i detta avsnitt med ett optimalt kraftförlopp. l0 15 20 25 30 35 502 654 7 Av det i fig. 2 visade tvärsnittet genom sidobalkens 2 främre ändparti 2b framgàr det att deformationszonen 2b är utbildad som en rektangulär hälprofil, vars bredd är avsevärt större än höjden. Detta stàr i skarp kontrast till traditionell konstruk- tion av deformationsbalkar, där höjden vanligtvis är större än bredden. För att ytterligare förbättra frontstrukturens defor- mationsupptagningsegenskaper är hálprofilen försedd med en väsentligen i ett vertikalplan i fordonets längsled sig sträck- ande mellanvägg 6, som företrädesvis möter hjulhuset 24 i rät vilket visas i figur 3. Genom mellan- (2b) styvas deformation- eller trubbig vinkel, väggen 6, som sträcker sig i det främre ändpartiet fram till hjulhuset med vilket den är förbunden, savsnittet 2b upp i tvärled så att en icke axiell deformation motverkas. Det andra 20 och det tredje kraftöverförande organet 18 är anslutna pà var sida om mellanväggen 6 och anordnade väsentligen mitt ememot varandra.Mellanväggen 6 har med fördel, men inte nödvändigtvis, sama tjocklek som materialet i änd- partiet 2b och är med fördel, men inte nödvändigtvis, placerad mitt i sidobalken 2.

Genom att deformationszonen är utförd sä bred och förlagd sä nära intill fordonets sida att den ätminstone i det närmaste täcker fordonshjulets bredd, uppnàs följande fördelar gentemot tidigare frontstrukturer: “Off-set"- och snedkollisioner klaras av pá ett betydligt gynn- sammare sätt än tidigare. Problemet med att fordonshjulet därvid kan ge upphov till allvarliga skador pä karosseristommen löses nu i det att hjulet skyddas av frontstrukturen. Trots dessa väsentliga förbättringar vad beträffar krockegenskaper har inte vikten behövt ökas nämnvärt relativt jämförbara frontstrukturer. Hàllfasthetsberäkningar visar pä en avsevärt förbättrad energiupptagning vid samma vikt som frontstrukturer enligt teknikens stàndpunkt.

Omfattande beräkningar har genomförts för frontstrukturen enligt uppfinningen. I samtliga belastningsfall erhölls mycket goda krockegenskaper, speciellt vad det gäller sneda eller off- set-kollisioner och man har kunnat konstatera en 65% bättre 10 15 502 654 8 energiupptagning under första 25 ms än vid en kaross med konventionell frontstruktur. De goda resultaten är att hänföra till följande principer.

- En bred zon tar upp off-set-krockar.

- En krockupptagande zon anordnad langt ut vid fordonets sida medför att hjulet ligger skyddat.

Naturligtvis kan uppfinningen varieras pà manga olika sätt.

Sálunda kan den tillämpas ocksa vid andra frontstrukturer än där det sker en trevägsuppdelning av kraften. Den viktigaste principen är att fordonshjulet ligger skyddat bakom ett kraft- överförande organ med ett bredare parti, som väsentligen täcker fordonshjulets bredd och där kraften avleds vid sidan av hjul- huset i ett smalare mellanparti för att slutligen ledas in i fordonets stomme.

Claims (9)

l0 l5 20 25 30 35 502 654 PATENTKRAV

1. Arrangemang för att uppta kollisionsenergi vid fordon, före- trädesvis en personbil, vilket fordon innefattar en ett kupéut- rymme eller liknande omgärdande karosseristomme med ett pà vardera sidan om ett genom fordonets mitt längsgående vertikal- plan anordnat fordonshjul, vilket delvis omges av ett hjulhus (24), varvid ett första i fordonets längsled väsentligen hori- sontellt anordnat kraftöverförande organ (2) med ett bakre (2a), (2b) an fordonshjulets bredd, samt ett mellan dessa beläget mellan- ändparti ett främre ändparti som täcker större delen parti (2c) är anordnat vid respektive fordonshjul, varvid det (Za) stommen medan det främre ändpartiet är direkt eller indirekt förbundet med (2b) fordonets främre ände och mellanpartiet (2c) är beläget invid bakre ändpartiet är beläget invid respektive fordonshjul, kännetecknat av att det främre änd- partiet (2b) (2c) som en hàlprofil i vilken en mellanvägg (6) är anordnad. är bredare än mellanpartiet och är utformad

2. Arrangemang enligt patentkrav l, kännetecknat av att det främre ändpartiet (2b) har väsentligen samma bredd fràn fordo- (24) nets främre ände fram till hjulhuset och täcker àtminstone halva hjulbredden.

3. Arrangemang enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att det främre ändpartiet (2b) har ett väsentligen rektangulärt tvärsnitt med en bredd som är större än dess höjd.

4. Arrangemang enligt patentkrav 1, kännetecknat av att mellan- väggen sträcker sig i det främre ändpartiet (2b) fram till hjulhuset (241

5. Arrangemang enligt patentkrav 4, kännetecknat av att mellan- väggen (6) sträcker sig i ett vertikalplan och är ansluten till hjulhuset (24).

6. Arrangemang enligt patentkrav 1-5, kännetecknat av att ett andra (20) och ett tredje kraftöverförande organ (18) är direkt eller indirekt förbundna med såväl det första kraftöverförande 10 15 20 502 654 l0 organet (2) som med stommen sä att en trevägsuppdelning av de vid en kollision uppstàende krafterna till stommen erhálls.

7. Arrangemang enligt patentkrav 6, kännetecknat av att det andra (20) och det tredje kraftöverförande organet (18) är anslutna pà var sin sida om mellanväggen (6)väsentligen mitt emot varandra.

8. Arrangemang enligt patentkrav 7, kännetecknat av att det andra kraftöverförande organet utgörs av en uppàt bakat sned- (20), men, samtidigt som det tredje kraftöverförande organet utgörs av en nedàt bakat snedställd sträva (18), ande förbunden med stommen, varvid de bada strävornas anslut- ställd sträva som är kraftöverförande förbunden med stom- som är kraftöverför- ning vid det första kraftöverförande organet (2) definierar ett stabilt och styvt kopplingsparti (2d).

9. Arrangemang enligt patentkrav 8, kännetecknat av att det bakre ändpartiet (2a) är beläget bakom kopplingspartiet (2d) medan det främre ändpartiet (2b) är beläget framför kopplings- partiet (2d), varvid det främre ändpartiet (2b) är utformat som en deformationszon med anvisningar (4) för att under ett inledande krockförlopp veckbucklas under upptagande av kolli- sionsenergi.