DE102015104121A1

DE102015104121A1 - Elementverbindungsstruktur

Info

Publication number: DE102015104121A1
Application number: DE102015104121.9A
Authority: DE
Inventors: c/o FUJI JUKOGYO KABUSHIKI K Sakamoto Noboru; c/o FUJI JUKOGYO KABUSHIKI KA Nakamura Keiji; c/o FUJI JUKOGYO KABUSHIKI Sakai Kensuke; c/o FUJI JUKOGYO KABUSHIKI KA Inami Akiko
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2015-10-01
Anticipated expiration: 2035-03-20
Also published as: JP5970016B2; US10052711B2; DE102015104121B4; JP2015188914A; US20180297142A1; CN104943748A; CN104943748B; US20150273620A1

Abstract

Es wird eine Elementverbindungsstruktur bereitgestellt. Ein stoßabsorbierendes Element (10) weist Durchgangsbohrungen (13) auf. Ein Verbindungselement (20) weist einen ersten Haltebereich (21) und einen zweiten Haltebereich (31) auf, die eine Innenumfangsfläche (11) und eine Außenumfangsfläche (12) des stoßabsorbierenden Elements (10) halten. Eingriffsvorsprünge (30) und (32) sind ausgebildet an dem ersten Haltebereich (21) und dem zweiten Haltebereich (31). Die Eingriffsvorsprünge (30) und (32) werden eingefügt in die Durchgangsbohrungen (13) und verbunden über Verbindungsbereiche (30b) und (32b), die daran ausgebildet sind. Ein Befestigungsbereich (24) verläuft zu den unteren Rändern des ersten Haltebereichs (21) und des zweiten Haltebereichs (31) über einen ersten Unterstützungsbereich und einen zweiten Unterstützungsbereich.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elementverbindungsstruktur und insbesondere eine Elementverbindungsstruktur, bei der Elemente verbunden werden durch ein Verbindungsmaterial.
Punktschweißen ungleicher Materialien mit verschiedenen Eigenschaften, wie beispielsweise einer eisenbasierten Metallplatte und einer Platte aus Aluminiumlegierung oder Kunstharzmaterial oder dergleichen führt oft nicht zu einer zufriedenstellenden Verbindung infolge der Differenzen in der elektrischen Leitfähigkeit, der Wärmeleitfähigkeit, des Schmelzpunktes und dergleichen der unterschiedlichen Materialien.
Die japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2003-236673 versucht, dieses Problem anzugehen durch ein Schweißverfahren für ungleiche Materialien, bei dem eine Aluminiumlegierungplatte zwischengefügt ist zwischen zwei eisenbasierten Metallblechen, genauer gesagt zwei Stahlbleche, um einen geschichteten Gegenstand aus drei Schichten zu bilden, und der geschichtete Abschnitt wird gehalten zwischen einem Paar Elektroden einer Punktschweißvorrichtung und verschweißt. Dieses Punktschweißen wird durchgeführt durch Anlegen eines starken elektrischen Stroms zwischen einer oberen und einer unteren Elektrode, die den geschichteten Abschnitt mittels eines vorbestimmten Druckes halten, wobei das Aluminiumlegierungblech, das die mittlere Lage darstellt, schnell schmilzt, und Entfernen des geschmolzenen Teils des Aluminiumlegierungblechs aus dem Punktschweißbereich, um somit direkt die Stahlbleche zu verschweißen. Die zwei Stahlbleche werden somit direkt punktverschweißt, so dass die Bindekraft dazwischen ausreichend ist, und zudem wird das Aluminiumlegierungblech stark mit den zwei Stahlblechen verbunden.
Andererseits, im Fall einer Befestigung eines Elements, das eine Verformung erfordert, wie beispielsweise einem stoßdämpfenden Element beziehungsweise stoßabsorbierenden Element, das beispielsweise eine Stoßlast durch Deformation absorbiert, an einem Element einer Automobilkarosserie, erfordert die Verbindung des stoßabsorbierenden Elements an dem Element der Automobilkarosserie, dass dieses in einer sicheren Weise beibehalten wird, wobei die Deformation des stoßabsorbierenden Elements möglich sein muss. Es gibt viele andere Strukturen, die auch bei der Verbindung anderer Automobilkarosserieelemente verwendet werden, wobei die Verbindung in einer sicheren Art und Weise aufrechterhalten werden muss, während eine Deformation des Elements möglich sein muss, wenn eine Last hierauf aufgebracht wird.
Es gibt Fälle, bei denen eine starke Verbindung eines Elements, das sich verformen muss, die Verformung des Elements in dem Verbindungsbereich einschränkt, so dass eine Verformung über das gesamte Element blockiert ist und Funktionen gemäß der Verformung des Elements nicht in ausreichender Weise manifest werden. Beispielsweise kann ein stoßdämpfendes Element hinsichtlich seiner Verformbarkeit an dem Verbindungsbereich eingeschränkt sein, so dass die stoßabsorbierenden Funktionen infolge der Verformung des gesamten stoßabsorbierenden Elements nicht manifest werden können. Zudem kann starkes Verbinden solcher Elemente dazu führen, dass sich Lastspannungen an dem Verbindungsbereich und den umgebenden Bereichen konzentrieren, wenn ein Stoß aufgebracht wird, was sogar zu einem Bruch oder Riss und anderen derartigen Beschädigungen führen kann.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht im Hinblick auf das zuvor beschriebene Problem und ihr liegt demnach eine Aufgabe zugrunde, eine Elementverbindungsstruktur bereitzustellen, die dazu geeignet ist, einen Verbindungszustand in einer zuverlässigen Weise beizubehalten, während eine Verformung der Elemente möglich ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Elementverbindungsstruktur bereitgestellt, die ein erstes Element und ein zweites Element durch ein zwischengefügtes Verbindungselement verbindet. Das erste Element weist zumindest ein Durchgangsloch auf. Das Verbindungselement weist auf: einen ersten Haltebereich und einen zweiten Haltebereich, die plattenförmig sind mit einem Seitenrand beziehungsweise einer Seitenkante und sich erstrecken von einem unteren Rand beziehungsweise einer unteren Kante zu einem oberen Rand beziehungsweise einer oberen Kante und einander zugewandt sind und das erste Element halten, einen Eingriffsvorsprung, der vorgesehen ist an zumindest einem von dem ersten Haltebereich und dem zweiten Haltebereich an einer Position weg von den Seitenkanten beziehungsweise Seitenrändern und eingeführt ist in das zumindest eine Durchgangsloch und verbunden ist mit dem anderen Haltebereich, einen Befestigungsbereich, der an dem zweiten Element befestigbar ist, einen ersten Unterstützungsbereich, der den unteren Rand des ersten Haltebereichs mit dem Befestigungsbereich verbindet, und einen zweiten Unterstützungsbereich, der den unteren Rand des zweiten Haltebereichs mit dem Befestigungsbereich verbindet.
Das Verbindungselement kann aufweisen: den ersten Haltebereich und den zweiten Haltebereich, die einander zugewandt sind und wobei über zumindest einen von diesen der Eingriffsvorsprung ausgebildet ist, den ersten Unterstützungsbereich, der sich zu dem unteren Rand des ersten Haltebereichs erstreckt, den Befestigungsbereich, der sich zu dem ersten Unterstützungsbereich über einen Faltbereich erstreckt, und den zweiten Unterstützungsbereich, der sich von dem unteren Rand des zweiten Haltebereichs erstreckt und mit dem Befestigungsbereich über einen Faltbereich verbunden ist.
Das Verbindungselement kann aufweisen: den ersten Haltebereich und zweiten Haltebereich, die einander zugewandt sind und wobei an zumindest einem von diesen der Eingriffsvorsprung ausgebildet ist, den ersten Unterstützungsbereich, der sich zu dem unteren Rand des ersten Haltebereichs erstreckt, den Befestigungsbereich, der sich von dem ersten Unterstützungsbereich in einer Richtung weg von dem zweiten Haltebereich erstreckt über einen Faltbereich, ein Paar Seitenverlängerungen, sich erstreckend von einem Rückfaltbereich, durchgehend ausgebildet von dem Befestigungsbereich, sich längs beider Seiten des Befestigungsbereichs erstreckend, und ein Paar zweiter Unterstützungselemente, jeweils verlaufend von den Seitenverlängerungen über Faltbereiche, weiterführend zu dem unteren Rand des zweiten Haltebereichs.
Die Seitenverlängerungen können in einer Verlaufsrichtung hiervon gekrümmt sein.
Das Verbindungselement kann aufweisen: den ersten Haltebereich und zweiten Haltebereich, die einander zugewandt sind und wobei an zumindest einem von diesen der Eingriffsvorsprung ausgebildet ist, ein Paar erster Unterstützungsbereiche, jeder verlaufend in einer abgestuften Form zu beiden Rändern des unteren Randes des ersten Haltebereichs, ein Paar Seitenverlängerungen, ausgebildet verlaufend in einer Richtung weg von dem zweiten Haltebereich über den ersten Unterstützungsbereich und Faltbereich, den Befestigungsbereich verlaufend von einem Rückfaltbereich, ausgebildet durchgehend von beiden Seitenverlängerungen, beiden Seitenverlängerungen folgend, und den zweiten Unterstützungsbereich, der sich in einer abgestuften Form über den Befestigungsbereich und Faltbereich erstreckt und fortlaufend zu dem unteren Rand des zweiten Haltebereichs.
Das Verbindungselement kann aufweisen: den ersten Haltebereich und den zweiten Haltebereich, die einander zugewandt sind und wobei an zumindest einem von ihnen der Eingriffsvorsprung ausgebildet ist, ein Paar erster Unterstützungsbereiche, unterteilt durch Seitenschlitze, ausgebildet jeder Seitenkante des ersten Haltebereichs folgend, wobei das Paar der ersten Unterstützungsbereiche sich erstreckt jeder Seitenkante folgend und über den unteren Rand hinaussteht, ein Paar Seitenverlängerungen, ausgebildet sich erstreckend in einer Richtung weg von dem zweiten Haltebereich über den ersten Unterstützungsbereich und Faltbereich, den Befestigungsbereich, sich erstreckend von einem Rückfaltbereich, ausgebildet durchgehend von den beiden Seitenverlängerungen, beiden Seitenverlängerungen folgend, und den zweiten Unterstützungsbereich, sich erstreckend von dem Befestigungsbereich und fortlaufend zu dem unteren Rand des zweiten Haltebereichs.
Der erste Haltebereich kann einen Schlitz aufweisen, so ausgebildet, dass er sich von zumindest einem von dem unteren Rand und dem oberen Rand erstreckt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert unter Bezug auf die Zeichnungen, in denen
1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs ist, die ein Beispiel von anwendbaren Bereichen zeigt, an denen Elementverbindungsstrukturen entsprechend einer Ausführungsform verwendet werden,
2 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht ist, die einen Überblick der Elementverbindungsstruktur entsprechend der Ausführungsform zeigt,
3A eine perspektivische Ansicht ist, die einen Überblick eines Befestigungselements entsprechend der Ausführungsform zeigt, und 3B eine entfaltete Ansicht des Befestigungselements zeigt,
4A bis 4C beispielhafte Darstellungen eines Verbindungsvorganges des Befestigungselements und eines stoßabsorbierenden Elements zeigen, wobei 4A einen Verbindungselementmontageprozess zeigt, 4B einen Verbindungselementbefestigungsprozess zeigt und 4C einen Anbringprozess zeigt,
5A bis 5C beispielhafte Darstellungen eines Verbindungsvorgangs des Befestigungselements und eines stoßabsorbierenden Elements zeigen, wobei 5A einen Verbindungselementmontageprozess zeigt, 5B einen Verbindungselementfixierungsprozess zeigt und 5C einen Anbringprozess zeigt,
6A und 6B den Vorgang erläuternde Darstellungen sind,
7 eine schematische perspektivische Ansicht ist, die eine Modifikation des Befestigungselements zeigt,
8 eine schematische perspektivische Ansicht ist, die eine andere Modifikation des Befestigungselements zeigt,
9 eine schematische perspektivische Ansicht ist, die eine nochmals andere Modifikation des Befestigungselements zeigt,
10 eine schematische perspektivische Ansicht ist, die eine weitere Modifikation des Befestigungselements zeigt, und
11A bis 11C Darstellungen sind, die einen Überblick einer Verbindung einer Dachstrebe und eines Seitenholms zeigen.
Es wird nunmehr eine Ausführungsform einer Elementverbindungsstruktur entsprechend der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Elementverbindungsstruktur entsprechend der vorliegenden Erfindung kann angewandt werden auf beispielsweise einen Elementverbindungsbereich eines Fahrzeugs. 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs als ein Beispiel von Anwendungsbereichen einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elementverbindungsstruktur.
Ein Stoßfänger 1 ist so angeordnet, dass er sich in der Querrichtung eines Fahrzeugs an dessen Front erstreckt. Seitenschweller 2 verlaufen in der Längsrichtung des Fahrzeugs am unteren Teil einer Fahrgastzelle und A-Säulen 3, B-Säulen 4 und C-Säulen 5 verlaufen aufwärts von dem vorderen, mittleren und hinteren Teil des Seitenschwellers 2. Die oberen Enden der A-Säulen 3, B-Säulen 4 und C-Säulen 5 sind angebunden an linke und rechte Seitenholme 6, über die ein Dach 7 gelegt ist, wie in 1 gezeigt.
Endbereiche einer Dachstrebe 8, die sich in Querrichtung unter dem Dach 7 erstrecken, sind mit dem linken und rechten Seitenholm 6 verbunden. Die Verbindungsstruktur der Dachstrebe 8 und der Seitenholme 6 wird später beschrieben.
Der Stoßfänger 1, der sich in der Querrichtung an der Front des Fahrzeugs erstreckt, ist so konfiguriert, dass er einen Stoßfängerträger aus Stahl aufweist, das heißt ein eisenbasiertes Metallelement, das sich in der Querrichtung des Fahrzeugs erstreckt, ein stoßabsorbierendes Material, beispielsweise aus Schaumharz oder dergleichen, das auf der Vorderfläche des Stoßfängerträgers angeordnet ist, eine Stoßfängerfläche 1a, die das stoßabsorbierende Material bedeckt, und dergleichen. Bereiche des Stoßfängerträgers nahe an dessen Enden sind verbunden mit den vorderen Enden von linken und rechten Seitenelementen, welche Strukturelemente der Karosserie sind, mittels stoßabsorbierender Elemente 10, die ein erstes Element sind, und dergleichen.
2 ist eine schematische, auseinandergezogene, perspektivische Ansicht eines Verbindungsbereichs, der den Stoßfänger 1 unter Verwendung des stoßabsorbierenden Elements 10 und eines Seitenelements 9 verbindet. Das stoßabsorbierende Element 10 weist eine zylindrische Form auf mit einer Innenumfangsfläche 11 und einer Außenumfangsfläche 12. Das stoßabsorbierende Element 10 verläuft in Längsrichtung und ist gebildet aus zum Beispiel karbonfaserverstärktem Kunststoff (CFRP beziehungsweise CFK), der sowohl leicht als auch stabil ist. Mehrere, bei dieser Ausführungsform vier, Durchgangslöcher beziehungsweise Durchgangsbohrungen 13 sind äquidistant ausgebildet längs einer Vorderkante beziehungsweise eines vorderen Randes 10a, welches ein Ende des stoßabsorbierenden Elements 10 ist. In gleicher Weise sind vier Durchgangsbohrungen 13 äquidistant ausgebildet längs einer Hinterkante beziehungsweise eines hinteren Randes 10b. Diese Durchgangsbohrungen 13 weisen kreisförmige Querschnitte auf und verlaufen von der Seite der Innenumfangsfläche 11 zu der Seite der Außenumfangsfläche 12. Zum Zwecke der Einfachheit wird der Bereich zwischen den Durchgangsbohrungen 13 und der Vorderkante 10a bezeichnet als ein Endbereich 14 und ein Bereich nahe den Durchgangsbohrungen 13 wird bezeichnet als ein Durchgangsbohrungsumgebungsbereich 15.
Eine Befestigungsplatte 17 ist aus einem eisenbasierten Metall gebildet, das geschweißt werden kann, welches Stahl ist. Die Befestigungsplatte 17 ist verbunden mit dem vorderen Randbereich des stoßabsorbierenden Elements 10 unter Verwendung von vier Verbindungselementen 20. Der hintere Randbereich des stoßabsorbierenden Elements 10 ist ebenfalls verbunden mit der Befestigungsplatte 17 mittels vier Verbindungselementen 20.
Die Befestigungsplatte 17 ist an der Vorderseite zum Beispiel mittels Schrauben verbunden mit dem Stoßfängerträger des Stoßfängers 1 und die Befestigungsplatte 17 ist an der Hinterseite verbunden mittels Schrauben an einem Befestigungsflansch 9a, der an dem vorderen Ende des Seitenelements 9 ausgebildet ist. Der Stoßfänger 1 ist somit befestigt an und gehalten von dem vorderen Ende des Seitenelements 9 über das stoßabsorbierende Element 10.
Die Verbindungselemente 20, die das stoßabsorbierende Element 10 mit den Befestigungsplatten 17 verbinden, werden beschrieben unter Bezug auf die 3A bis 6B. 3A ist eine perspektivische Ansicht des Verbindungselements 20 und 3B ist eine entfaltete perspektivische Ansicht des Verbindungselements 20.
Das Verbindungselement 20 weist auf einen ersten Haltebereich 21 und einen zweiten Haltebereich 31, die auf die Außenumfangsfläche 12 und die Innenumfangsfläche 11 des stoßabsorbierenden Elements 10 in einer geschichteten Weise gelegt werden können mit einem Spalt dazwischen entsprechend einer Dicke t des stoßabsorbierenden Elements 10. Der erste Haltebereich 21 ist gebildet in Form einer rechtwinkligen Platte mit einem unteren Rand 21a und einem oberen Rand 21b und Seitenrändern 21c und 21d, die sich von den beiden Enden des unteren Randes 21a zu den beiden Enden des oberen Randes 21b erstrecken. Der zweite Haltebereich 31 ist ähnlich ausgebildet in Form einer rechtwinkligen Platte mit Seitenrändern beziehungsweise Seitenkanten 31c und 31d, die sich von beiden Enden eines unteren Randes beziehungsweise einer unteren Kante 31a zu beiden Enden einer oberen Kante beziehungsweise eines oberen Randes 31b erstrecken.
Ein erster Unterstützungsbereich 22, ein Faltbereich 23 und ein Befestigungsbereich 24 sind durchgehend ausgebildet. Der erste Unterstützungsbereich 22 ist ausgebildet als eine Platte mit einer geringeren Breite Wa als die Breite W des ersten Haltebereichs 21 und verläuft durchgehend von dem in Breitenrichtung mittleren Bereich des unteren Randes 21a des ersten Haltebereichs 21. Der Faltbereich 23 hat die gleiche Breite wie der erste Unterstützungsbereich 22 und ist von dem zweiten Haltebereich 31 weg gebogen. Der Befestigungsbereich 24 ist kontinuierlich ausgebildet von dem ersten Unterstützungsbereich 22 über den Faltbereich 23.
Ein Rückfaltbereich 25 ist durchgehend ausgebildet von der Spitze des Befestigungsbereichs 24. Eine Verlängerung 26, die die gleiche Breite hat wie die Breite W des ersten Haltebereichs 21 und des zweiten Haltebereichs 31, erstreckt sich von dem Befestigungsbereich 24 über den Rückfaltbereich 25.
Die Verlängerung 26 weist eine rechtwinklige Öffnung 26a auf, die etwas weiter ist als die Breite Wa des Befestigungsbereichs 24, in die der Befestigungsbereich 24 eingeführt werden kann, und die Seitenverlängerungen 27a und 27b sind ausgebildet an den Seiten der Öffnung 26a. Die Faltbereiche 28a und 28b sind ausgebildet an den Spitzen der Seitenverlängerung 27a und 27b. Die zweiten Unterstützungsbereiche 29a und 29b sind ausgebildet als flache Platten, die zu beiden Enden eines unteren Randes 31a des zweiten Haltebereichs 31 durchgehend verlaufen. Der erste Haltebereich 21, der zweite Haltebereich 31, der erste Unterstützungsbereich 22, der Befestigungsbereich 24, der Rückfaltbereich 25, die Seitenverlängerungen 27a und 27b und die zweiten Haltebereiche 29a und 29b sind integral und durchgehend ausgebildet. Die Seitenverlängerungen 27a und 27b und die Faltbereiche 23, 28a und 28b behalten ihre entsprechenden Formen unter normalen Bedingungen bei, jedoch in einem Fall, in dem eine Last eines vorbestimmten Wertes oder größer aufgebracht wird, biegen sich die Seitenverlängerungen 27a und 27b und der Faltbereich 23 wird verformt durch Drücken, so dass der erste Unterstützungsbereich 22 sich von dem zweiten Haltebereich 31 wegbewegt. Zudem werden die Faltbereiche 28a und 28b verformt durch Drücken, so dass sich die zweiten Unterstützungsbereiche 29a und 29b von dem ersten Haltebereich 21 wegbewegen.
Ein erster Eingriffsvorsprung 30, der zylindrisch ausgebildet ist und eine Basisfläche aufweist, ist in dem mittleren Bereich des ersten Haltebereichs 21 ausgebildet an einer Position weg von dem unteren Rand 21a, dem oberen Rand 21b und den Seitenrändern 21c und 21d. Ein zweiter Eingriffsvorsprung 32 ist in gleicher Weise ausgebildet an dem mittleren Bereich des zweiten Haltebereichs 31 an einer Position weg von dem unteren Rand 31a, dem oberen Rand 31b und den Seitenrändern 31c und 31d.
Der erste Eingriffsvorsprung 30 weist eine Außenumfangsfläche 30a auf, die in eine Durchgangsbohrung 13 eingepasst werden kann, welche in dem stoßabsorbierenden Element 10 ausgebildet ist, und einen Verbindungsbereich 30b an dessen Spitze. In gleicher Weise weist der zweite Eingriffsvorsprung 32 eine Außenumfangsfläche 32a auf, die in eine Durchgangsbohrung 13 eingepasst werden kann, welche in dem stoßabsorbierenden Element 10 ausgebildet ist, sowie einen Verbindungsbereich 32b, der dazu ausgelegt ist, mit dem Verbindungbereich 30b in Berührung zu gelangen. Der obere Rand 21b und der obere Rand 31b des ersten Haltebereichs 21 und des zweiten Haltebereichs 31 sind so ausgebildet, dass sie voneinander weg geneigt sind, infolge der Faltbereiche 21e und 31e.
Das Verbindungselement 20 ist so konfiguriert, dass es leicht hergestellt werden kann durch Falten des flachen Plattenelements so, wie in 3B in seinem ungefalteten Zustand gezeigt, mittels Pressen. Das heißt, das Verbindungselement 20 kann leicht ausgebildet werden durch Falten des flachen Plattenelements, wobei der erste Haltebereich 21, in dem der erste Eingriffsvorsprung 30 ausgebildet wurde, der erste Unterstützungsbereich 22, der Befestigungsbereich 24, die Verlängerung 26, in der die Öffnung 26a ausgebildet wurde, und der zweite Haltebereich 31, in dem der zweite Eingriffsvorsprung 32 ausgebildet wurde, kontinuierlich ausgebildet sind, an den Faltbereichen 28a, 28b, 21e, 31e und das Rückfalten am Rückfaltbereich 25.
Als Nächstes werden die Prozesse des Verbindens des stoßabsorbierenden Elements 10 und der Befestigungsplatte 17 unter Verwendung der Verbindungselemente 20 mit Bezug auf die 4A bis 5C beschrieben.
Zuerst, in einem Verbindungselementmontageprozess, werden die oberen Ränder 21b und 31b des ersten Haltebereichs 21 und des zweiten Haltebereichs 31 des Verbindungselements 20 an der Vorderkante 10a des stoßabsorbierenden Elements 10 so positioniert, dass sie einander gegenüber liegen, wie in den 4A und 5A gezeigt. Nachdem sie positioniert sind, wird das stoßabsorbierende Element 10 von der Seite des Vorderrandes 10a zwischen dem ersten Haltebereich 21 und dem zweiten Haltebereich 31 eingefügt, wobei der erste Eingriffsvorsprung 30, ausgebildet auf dem ersten Haltebereich 21, von der Seite der Außenumfangsfläche 12 her in die Durchgangsbohrung 13 eingeführt wird, so dass der erste Haltebereich 21 über die Außenumfangsfläche 12 gelegt wird, und der zweite Eingriffsvorsprung 32, ausgebildet auf dem zweiten Haltebereich 31, wird von der Seite der Innenumfangsfläche 11 her in die Durchgangsbohrung 13 eingeführt, so dass der zweite Haltebereich 31 über der Innenumfangsfläche 11 liegt. Somit wird das Verbindungselement 20 an der Vorderkante 10a in einer sicheren Weise befestigt, indem der erste Haltebereich 21 und der zweite Haltebereich 31 das stoßabsorbierende Element 10 von der Seite der Außenumfangsfläche 12 und der Seite der Innenumfangsfläche 11 halten.
Der Arbeitsgang der Montage des Befestigungselements 20 an dem stoßabsorbierenden Element 10 ist leicht, da der erste Haltebereich 21 verbunden ist mit dem relativ engen Befestigungsbereich 24 und dem ersten Unterstützungsbereich 22, der sich von dem Rückfaltbereich 25 erstreckt, und der zweite Haltebereich 31, der dem ersten Haltebereich 21 gegenüber liegt, verbunden ist mit den relativ engen Seitenverlängerungen 27a und 27b und den zweiten Unterstützungsbereichen 29a und 29b, die sich von dem Rückfaltbereich 25 aus erstrecken, so dass der erste Haltebereich 21 und der zweite Haltebereich 31 leicht voneinander beabstandet werden können. In anderen Worten, das Verbindungselement 20 kann aufgemacht und leicht an dem stoßabsorbierenden Element 10 montiert werden.
Als Nächstes, in einem Verbindungselementfixierungs- beziehungsweise -befestigungsprozess, werden der Verbindungsbereich 30b des ersten Eingriffsvorsprungs 30 und der Verbindungsbereich 32b des zweiten Eingriffsvorsprungs 32, die in die Durchgangsbohrung 13 des stoßabsorbierenden Elements 10 eingepasst wurden und in Berührung miteinander sind, unter einem vorbestimmten Druck gehalten durch ein Paar Elektroden 101 und 102 einer Schweißvorrichtung und durch Elektroleitung verschweißt, wie in den 4B und 5B gezeigt.
Die Verbindung hier ist sicher bei diesem Punktschweißen, da zwei Stahlbleche direkt durch Punktschweißen verschweißt werden. Das stoßabsorbierende Element 10 wird stabil gehalten von der Seite der Außenumfangsfläche 12 und der Seite der Innenumfangsfläche 11 her durch den ersten Haltebereich 21 und den zweiten Haltebereich 31, auf denen der erste Eingriffsvorsprung 30 und der zweite Eingriffsvorsprung 32 ausgebildet sind, die in die Durchgangsbohrung 13 eingeführt wurden und verbunden werden. Das Verbindungselement 20 und das stoßabsorbierende Element 10 sind somit stabil miteinander verbunden.
In einem nachfolgenden Anbringprozess wird das stoßabsorbierende Element 10, an dem das Verbindungselement 20 befestigt wurde entsprechend den Durchgangsbohrungen 13, an der Befestigungsplatte 17 befestigt. Dies wird durchgeführt, indem die Befestigungsbereiche 24 der Verbindungselemente 20, die an dem stoßabsorbierenden Element 10 befestigt wurden, an der Befestigungsplatte 17 platziert werden und die Befestigungsplatte 17 und die Befestigungsbereiche 24 unter einem vorbestimmten Druck gehalten werden durch das Paar Elektroden 101 und 102 der Schweißvorrichtung und durch Elektroleitung verschweißt werden, wie in den 4C und 5C gezeigt.
Die Verbindung hier ist sicher bei diesem Punktschweißen, da die Befestigungsplatte 17 aus Stahl und die Verbindungselemente 20 aus Stahl direkt verschweißt werden durch Punktschweißen. Das stoßabsorbierende Element 10 wird somit stabil mit der Befestigungsplatte 17 verbunden mittels der Verbindungselemente 20.
Das auf diese Weise konfigurierte Verbindungselement 20 wird stabil verbunden mit dem stoßabsorbierenden Element 10 durch den ersten Eingriffsvorsprung 30 und den zweiten Eingriffsvorsprung 32, eingeführt in die Durchgangsbohrung 13 und stabil miteinander verbunden. Andererseits sind die unteren Ränder beziehungsweise Kanten 21a und 31a, die oberen Ränder beziehungsweise Kanten 21b und 31b und die Seitenränder beziehungsweise -kanten 21c und 31c und 21d und 31d, die sich an den äußeren Rändern befinden und einander zugewandt sind, nicht miteinander verbunden, sondern relativ leicht deformiert, um voneinander beabstandet zu werden, unter einer relativ geringen Last. Eine Verformung ohne Einschränkung durch den Durchgangsbohrungsumgebungsbereich 15 des stoßabsorbierenden Elements 10 ist somit ermöglicht.
Das stoßabsorbierende Element 10, an dem die Befestigungsplatten 17 befestigt wurden an jedem Ende mit den Verbindungselementen 20 dazwischen gefügt, wird, beispielsweise durch Verschrauben, an dem Stoßfängerträger des Stoßfängers 1 befestigt, wie in 2 gezeigt. Die Befestigungsplatten 17 an der hinteren Seite werden durch Schrauben befestigt an den Befestigungsflanschen 9a der Seitenelemente und werden somit zwischengefügt zwischen den Stoßfänger 1 und das vordere Ende der Seitenelemente 9.
Wenn der Stoßfänger 1 einer Stoßlast P einer vorbestimmten Höhe oder größer ausgesetzt wird, beispielsweise infolge einer Kollision oder dergleichen, erfährt das so angeordnete stoßabsorbierende Element 10 eine Stauch- oder Zusammendrückdeformation und absorbiert die eingeführte Last, eingeführt von den Befestigungsplatten 17 über die Verbindungselemente 20 infolge der relativen Rückwärtsbewegung des Stoßfängers 1, und eine reaktive Last von den Verbindungselementen 20, gehalten von den Befestigungsplatten 17, angeordnet an den vorderen Enden der Seitenelemente 9.
Die Funktionen der Verbindungselemente 20, die in dieser Weise konfiguriert sind, werden beschrieben unter Bezug auf die schematischen Darstellungen in den 6A und 6B. Der erste Eingriffsvorsprung 30 des ersten Haltebereichs 21 und der zweite Eingriffsvorsprung 32 des zweiten Haltebereichs 31, sich erstreckend von dem Befestigungsbereich 24, verschweißt an der Befestigungsplatte 17, werden eingeführt in eine Durchgangsbohrung 13 des stoßabsorbierenden Elements 10 und die Verbindungsbereiche 30b und 32b hiervon werden verschweißt, wie in 6A gezeigt. Zudem werden die Innenumfangsfläche 11 und die Außenumfangsfläche 12 des stoßabsorbierenden Elements 10 fest gehalten durch den ersten Haltebereich 21 und den zweiten Haltebereich 31, so dass das stoßabsorbierende Element 10 stabil gehalten wird und gestützt wird durch die Befestigungsplatte 17.
Andererseits, wenn eine Stoßlast P, die den vorbestimmten Wert übersteigt, in die Befestigungsplatte 17 an der Seite des Stoßfängers 1 eingeleitet wird, wird der Endbereich 14 zwischen der Durchgangsbohrung 13 und dem vorderen Rand 10a gedrückt zwischen der Befestigungsplatte 17, oder insbesondere den Seitenverlängerungen 27a und 27b, und dem ersten Eingriffsvorsprung 30 und dem zweiten Eingriffsvorsprung 32, eingefügt in die Durchgangsbohrung 13, wie in 6B gezeigt. Zu diesem Zeitpunkt zeigen der Faltbereich 23, vorgesehen zwischen dem Befestigungsbereich 24, befestigt an der Befestigungsplatte 17, und die Faltbereiche 28a und 28b, vorgesehen zwischen dem Befestigungsbereich 24 und dem ersten Haltebereich 21 und dem zweiten Haltebereich 31, eine Zusammendrückdeformation derart, dass sie voneinander getrennt werden, als wenn sie geöffnet werden. Somit fallen der erste Unterstützungsbereich 22 und die zweiten Unterstützungsbereiche 29a und 29b weg, so dass der untere Rand 21a des ersten Haltebereichs 21 und der untere Rand 31a des zweiten Haltebereichs 31 voneinander getrennt werden. Dementsprechend kann der Endbereich 14 frei zusammengedrückt und deformiert werden, ohne eine Verformungsbehinderung.
Zudem wird der Nahbereich der Durchgangsbohrung 13 gepresst von dem ersten Eingriffsvorsprung 30 und dem zweiten Eingriffsvorsprung 32, das heißt der Durchgangsbohrungsumgebungsbereich 15 wird gedrückt. Der erste Haltebereich 21 und der zweite Haltebereich 31 werden geöffnet über den Bereich der Seitenränder 21c und 31c und 21d und 31d zu den oberen Rändern 21b und 31b, so dass die oberen Ränder 21b und 31b und die Seitenränder 21c und 31c und 21d und 31d des ersten Haltebereichs 21 und zweiten Haltebereichs 31 leicht deformiert werden in der Richtung, voneinander beabstandet zu werden, so dass der Durchgangsbohrungsumgebungsbereich 15 ausreichend deformiert wird durch Drücken, ohne eine Verformungsbehinderung. In diesem Zustand wird auch der Verbindungszustand des ersten Eingriffsvorsprungs 30 und zweiten Eingriffsvorsprungs 32, die miteinander verbunden sind in der Durchgangsbohrung 13 des stoßabsorbierenden Elements 10, aufrechterhalten, so dass die Verbindung des stoßabsorbierenden Elements 10, des Verbindungselements 20 und der Befestigungsplatte 17 in sicherer Weise beibehalten wird.
Das Ermöglichen dieser Deformation des stoßabsorbierenden Elements 10 vermeidet eine Zerstörung und dergleichen des stoßabsorbierenden Elements 10, da Spannung und Belastung nicht lokal konzentriert wird an dem Durchgangsbohrungsumgebungsbereich 15 der Durchgangsbohrung 13, an dem der erste Eingriffsvorsprung 30 und der zweite Eingriffsvorsprung 32 eingefügt sind, und dem Befestigungsbereich, gehalten zwischen dem ersten Haltebereich 21 und dem zweiten Haltebereich 31, wenn Stoßlast P darauf wirkt.
Das stoßabsorbierende Element 10 wird somit von den Verbindungselementen 20 und so weiter in einer stabilen Weise gehalten unter normalen Bedingungen und, andererseits, in einem Fall, in dem eine Stoßlast oder dergleichen eingeleitet wird, kann das stoßabsorbierende Element 10 eine ausreichende Stoßabsorbierungsfunktion zeigen infolge der Deformation der Gesamtheit hiervon, ohne dass die Deformation des stoßabsorbierenden Elements 10 lokal behindert wird durch das Verbindungselement 20. Die Seitenverlängerungen 27a und 27b können ebenfalls punktgeschweißt werden an der Befestigungsplatte 17, um so die Verbindungselemente 20 nochmals fester an der Befestigungsplatte 17 zu befestigen.
Es werden nunmehr Modifikationen des Verbindungselements 20 entsprechend der vorliegenden Erfindung beschrieben unter Bezug auf die 7 bis 10. Es ist zu beachten, dass gleiche Bezugszeichen verwendet werden wie in den zuvor beschriebenen 1 bis 6B, selbst wenn Darstellungen einiger Teile zum Zwecke der Einfachheit weggelassen werden.
Das in 7 gezeigte Verbindungselement 40 differiert von dem in 3A gezeigten Verbindungselement 20 in Bezug auf die Konfiguration der Seitenverlängerungen 27a und 27b und andere Konfigurationen sind die gleichen. Dieses Verbindungselement 40 weist Seitenverlängerungen 27a und 27b auf, die eine Brücke bilden zwischen dem Rückfaltbereich 25 und den Faltbereichen 28a und 28b, von denen sie die zweiten Unterstützungsbereiche 29a und 29b fortführen, wobei sie so ausgebildet sind, dass sie derart gekrümmt sind, dass der mittlere Bereich in der Längenrichtung hiervon graduell ansteigt. Die Seitenverlängerungen 27a und 27b, die auf diese Weise ausgebildet sind, behalten ihre Form unter normalen Bedingungen bei. Wenn jedoch eine Last eines bestimmten Wertes oder größer eingeleitet wird, verformen sie sich durch Krümmung oder Stauchen, so dass sie als schwache Bereiche dienen, die sich dehnen und stauchen zwischen dem Rückfaltbereich 25 und den Faltbereichen 28a und 28b.
Das so konfigurierte Verbindungselement 40 weist, unter normalen Bedingungen, den ersten Eingriffsvorsprung 30 des ersten Haltebereichs 21 und den zweiten Eingriffsvorsprung 32 des zweiten Haltebereichs 31, eingefügt beziehungsweise eingeführt in die Durchgangsbohrung 13 des stoßabsorbierenden Elements 10, auf sowie deren Verbindungsbereiche 30b und 32b, die durch Schweißen verbunden sind. Zudem wird das stoßabsorbierende Element 10 gehalten von der Seite der Innenumfangsfläche 11 und der Außenumfangsfläche 12 durch den ersten Haltebereich 21 und den zweiten Haltebereich 31, so dass das stoßabsorbierende Element 10 stabil befestigt ist an und gehalten durch die Befestigungsplatte 17.
Andererseits, in einem Fall, in dem eine Stoßlast eingebracht wird, wird der Endbereich 14 zusammengedrückt zwischen der Befestigungsplatte 17, den Seitenverlängerungen 27a und 27b und dem ersten Eingriffsvorsprung 30 und dem zweiten Eingriffsvorsprung 32, eingeführt beziehungsweise eingefügt in die Durchgangsbohrung 13. Zu diesem Zeitpunkt trennen sich der Faltbereich 23 zwischen dem Befestigungsbereich 24 und die Faltbereiche 28a und 28b zwischen den Seitenverlängerungen 27a und 27b und den zweiten Unterstützungsbereichen 29a und 29b voneinander, und auch die Seitenverlängerungen 27a und 27b, die gekrümmt ausgebildet waren, verformen sich durch Dehnung, so dass der untere Rand 21a des ersten Haltebereichs 21 und der unter Rand 31a des zweiten Haltebereichs 31 voneinander getrennt werden.
Entsprechend ist eine ausreichende Deformation des Endbereichs 14 sichergestellt, ohne dass diese behindert wird.
Zudem wird der Durchgangsbohrungsumgebungsbereich 15 der Durchgangsbohrung 13, an den oberen Rändern 21b und 31b gepresst durch den ersten Eingriffsvorsprung 30 und den zweiten Eingriffsvorsprung 32, zusammengedrückt. Der erste Haltebereich 21 und der zweite Haltebereich 31 werden geöffnet über den Bereich der Seitenkanten 21c und 31c und 21d und 31d zu den oberen Rändern 21b und 31b, so dass diese leicht voneinander getrennt werden und eine Deformation des Durchgangsbohrungsumgebungsbereichs 15 erlaubt wird. Dies heißt, die ausreichenden stoßabsorbierenden Funktionen des stoßabsorbierenden Elements 10 können sichergestellt werden infolge der Deformation der Gesamtheit hiervon, ohne dass die Deformation des stoßabsorbierenden Elements 10 lokal durch das Verbindungselement 20 behindert wird.
Ein in 8 gezeigtes Verbindungselement 41 unterscheidet sich von dem in 3A gezeigten Verbindungselement 20 in Bezug auf den Punkt, dass ein sich in der Breitenrichtung erstreckender Schlitz ausgebildet ist in dem ersten Haltebereich 21 und dem zweiten Haltebereich 31 und die anderen Konfigurationen die gleichen sind. Das Verbindungselement 41 weist einen basisseitigen Schlitz 42a auf, der geöffnet ist und sich erstreckt im Allgemeinen parallel zu dem unteren Rand 21a in der Breitenrichtung zwischen dem ersten Eingriffsvorsprung 30 des ersten Haltebereichs 21 und dem unteren Rand 21a, und einen spitzenseitigen Schlitz 42b, geöffnet und sich erstreckend im Allgemeinen parallel zu dem oberen Rand 21b in der Breitenrichtung zwischen dem ersten Eingriffsvorsprung 30 und dem oberen Rand 21b. In der gleichen Weise weist das Verbindungselement 41 einen nichtgezeigten basisseitigen Schlitz 43a auf, geöffnet in der Breitenrichtung, zwischen dem zweiten Eingriffsvorsprung 32 des zweiten Haltebereichs 31 und dem unteren Rand 31a, und einen nichtgezeigten spitzenseitigen Schlitz 43b, geöffnet in der Breitenrichtung zwischen dem zweiten Eingriffsvorsprung 32 und dem oberen Rand 31b.
Der erste Haltebereich 21 und der zweite Haltebereich 31 behalten ihre Formen unter normalen Bedingungen bei, jedoch in einem Fall in dem eine Last eines vorbestimmten Wertes oder größer eingegeben wird von zwischen dem ersten Haltebereich 21 und dem zweiten Haltebereich 31, das heißt von der Innenseite her, können der erste Haltebereich 21 und der zweite Haltebereich 31, die unterteilt wurden durch die basisseitigen Schlitze 42a und 43a, so deformiert werden, dass die unteren Ränder 21a und 31a sich voneinander wegbewegen, und in der gleichen Weise die oberen Ränder 21b und 31b des ersten Haltebereichs 21 und des zweiten Haltebereichs 31, unterteilt durch die spitzenseitigen Schlitze 42b und 43b, können so deformiert werden, dass sich die oberen Ränder 21b und 31b voneinander wegbewegen.
Das so konfigurierte Verbindungselement 41 hat unter normalen Bedingungen den ersten Eingriffsvorsprung 30 des ersten Haltebereichs 21 und den zweiten Eingriffsvorsprung 32 des zweiten Haltebereichs 31 in die Durchgangsbohrung 13 des stoßabsorbierenden Elements 10 eingefügt und die Verbindungsbereiche 30b und 32b hiervon sind durch Schweißen zusammengefügt. Zudem wird das stoßabsorbierende Element 10 gehalten von der Seite der Innenumfangsfläche 11 und der Außenumfangsfläche 12 her durch den ersten Haltebereich 21 und den zweiten Haltebereich 31, so dass das stoßabsorbierende Element 10 stabil befestigt ist an und gehalten wird durch die Befestigungsplatte 17.
Andererseits, in einem Fall, in dem eine Stoßlast eingegeben wird, wird der Endbereich 14 zusammengedrückt zwischen der Befestigungsplatte 17, den Seitenverlängerungen 27a und 27b und dem ersten Eingriffsvorsprung 30 und dem zweiten Eingriffsvorsprung 32, eingefügt in die Durchgangsbohrung 13. Zu dem Zeitpunkt, zu dem der Durchgangsbohrungsumgebungsbereich 15 der Durchgangsbohrung 13 zusammengedrückt wird, trennen sich der Faltbereich 23 zwischen dem Befestigungsbereich 24 und dem ersten Unterstützungsbereich 22 und die Faltbereiche 28a und 28b zwischen den Seitenverlängerungen 27a und 27b und den zweiten Unterstützungsbereichen 29a und 29b voneinander durch drückende Verformung und zudem werden so die Seiten des unteren Randes 21a und 31a und die Seiten des oberen Randes 21b und 31b des ersten Haltebereichs 21 und des zweiten Haltebereichs 31, die in einer schlanken Form ausgebildet wurden infolge der basisseitigen Schlitze 42a und 43a und der spitzenseitigen Schlitze 42b und 43b, leicht geöffnet und eine Deformation des Durchgangsbohrungsumgebungsbereichs 15 wird erlaubt. Das heißt, das stoßabsorbierende Element 10 kann ausreichende stoßabsorbierende Funktionen zeigen infolge der Deformation der Gesamtheit hiervon, ohne dass die Deformation des stoßabsorbierenden Elements 10 lokal beschränkt wird durch das Verbindungselement 41. Es ist zu beachten, dass ein Teil der basisseitigen Schlitze 42a und 43a und der spitzenseitigen Schlitze 42b und 43b weggelassen werden kann, falls dies geeignet erscheint.
Ein in 9 gezeigtes Verbindungselement 45 weist den ersten Haltebereich 21 auf, wo der erste Eingriffsvorsprung 30 ausgebildet ist, und den zweiten Haltebereich 31, wo der zweite Eingriffsvorsprung 32 ausgebildet ist, in gleicher Weise wie das in 3A gezeigte Verbindungselement 20. Die ersten Unterstützungsbereiche 46a und 46b sind in einer gestuften Form an beiden Rändern des unteren Randes 21a des ersten Haltebereichs 21 vorgesehen, wobei die ersten Unterstützungsbereiche 46a und 46b den Rückfaltbereich 25 über Faltbereiche 23a und 23b und die rechtwinkligen Seitenverlängerungen 27a und 27b fortführen. Der zweite Haltebereich 31 weist einen zweiten Unterstützungsbereich 47 auf, ausgebildet durch Falten des Mittelbereichs des unteren Randes 31a in einer gestuften Form, fortführend den Mittelbereich des Rückfaltbereichs 25 über den rechtwinkligen Befestigungsbereich 24.
Die ersten Unterstützungsbereiche 46a und 46b und der zweite Unterstützungsbereich 47 behalten ihre Formen bei unter normalen Bedingungen, jedoch in einem Fall, wenn eine Last eines vorbestimmten Wertes oder größer eingegeben wird, verformen sich die Seiten der unteren Ränder 21a und 31a des ersten Haltebereichs 21 und des zweiten Haltebereichs 31 in einer Richtung, die sie voneinander trennt. Zudem wird eine Bewegung in der Knickrichtung der ersten Unterstützungsbereiche 46a und 46b und des zweiten Unterstützungsbereichs 47, ausgebildet in gestuften Formen, die in einer Ebene ist mit der Bewegung des ersten Haltebereichs 21 und des zweiten Haltebereichs 31, erleichtert.
Der Durchgangsbohrungsumgebungsbereich 15 an der Seite der oberen Ränder 21b und 31b, gepresst durch den ersten Eingriffsvorsprung 30 und den zweiten Eingriffsvorsprung 32, wird gedrückt. Die Seitenränder 21c und 31c und 21d und 31d des ersten Haltebereichs 21 und des zweiten Haltebereichs 31 werden zu den oberen Rändern 21b und 31b hin geöffnet.
Das so konfigurierte Verbindungselement 45 hat unter normalen Bedingungen den ersten Eingriffsvorsprung 30 des ersten Haltebereichs 21 und den zweiten Eingriffsvorsprung 32 des zweiten Haltebereichs 31 in die Durchgangsbohrung 13 des stoßabsorbierenden Elements 10 eingeführt und deren Verbindungsbereiche 30b und 32b sind durch Schweißen zusammengefügt. Zudem wird das stoßabsorbierende Element 10 von den Seiten der Innenumfangsfläche 11 und der Außenumfangsfläche 12 des ersten Haltebereichs 21 und des zweiten Haltebereichs 31 gehalten, so dass das stoßabsorbierende Element 10 stabil befestigt ist an und gehalten wird durch die Befestigungsplatte 17.
Andererseits, in einem Fall, in dem eine Stoßlast eingegeben wird, wird der Endbereich 14 an der Durchgangsbohrung 13 und der Vorderkante 10a gedrückt zwischen der Befestigungsplatte 17, den Seitenverlängerungen 27a und 27b und dem ersten Eingriffsvorsprung 30 und dem zweiten Eingriffsvorsprung 32, eingefügt in die Durchgangsbohrung 13, und der Durchgangsbohrungsumgebungsbereich 15 wird, gepresst durch den ersten Eingriffsvorsprung 30 und den zweiten Eingriffsvorsprung 32, zusammengedrückt. Der erste Haltebereich 21 und der zweite Haltebereich 31 werden geöffnet an den Seitenrändern 21c und 31c und 21d und 31d, aufwärts zu den oberen Rändern 21b und 31b, und trennen sich dementsprechend leicht und eine Deformation des Durchgangsbohrungsumgebungsbereichs 15 wird ermöglicht.
Ein in 10 gezeigtes Verbindungselement 50 weist den ersten Haltebereich 21 auf, an dem der erste Eingriffsvorsprung 30 ausgebildet wurde, und den zweiten Haltebereich 31, an dem der zweite Eingriffsvorsprung 32 ausgebildet wurde, in gleicher Weise wie das Verbindungselement 20, das in 3A gezeigt ist. Seitenschlitze 51a und 51b sind an beiden Seiten des ersten Haltebereichs 21 über den ersten Eingriffsvorsprung 30 geöffnet, ausgebildet in der Nähe des ersten Eingriffsvorsprungs 30, verlaufend längs der Seitenränder 21c und 21d und den unteren Rand 21a erreichend. Ein schlanker erster Unterstützungsbereich 52a wird gebildet, zwischengefügt zwischen dem Seitenrand 21c und dem Seitenschlitz 51a und vorstehend über den unteren Rand 21a, und ein schlanker erster Unterstützungsbereich 52b wird gebildet, zwischengefügt zwischen dem Seitenrand 21d und dem Seitenschlitz 51b und vorstehend über den unteren Rand 21a. Die ersten Unterstützungsbereiche 52a und 52b schließen sich an an den Rückfaltbereich 25 über die Faltbereiche 23a und 23b und die Seitenverlängerungen 27a und 27b.
Andererseits ist ein zweiter Unterstützungsbereich 53 ausgebildet an der Mitte des unteren Randes 31a des zweiten Haltebereichs 31, sich vorwölbend in einer, im Querschnitt, Bogenform, weg von dem zweiten Haltebereich 31. Der zweite Unterstützungsbereich 53 schließt sich an an den Mittelbereich des Rückfaltbereichs 25 über den rechtwinkligen Befestigungsbereich 24.
Die ersten Unterstützungsbereiche 52a und 52b und der zweite Unterstützungsbereich 53 behalten ihre Formen unter normalen Bedingungen bei, jedoch in einem Fall, in dem eine Last eines vorbestimmten Wertes oder größer eingegeben wird, werden der zweite Unterstützungsbereich 53 und die Faltbereiche 23a und 23b deformiert durch Stauchen so, dass sie sich voneinander wegbewegen, und die ersten Unterstützungsbereiche 52a und 52b und der zweite Unterstützungsbereich 53 können verformt werden durch Biegung in ihrer axialen Richtung. Zudem wird ein Mittelbereich 21A, definiert durch den ersten Eingriffsvorsprung 30, abgetrennt durch die Seitenschlitze 51a und 51 und den unteren Rand 21a, leicht verformt durch Krümmen, so dass er sich von der Seite des zweiten Haltebereichs 31 wegbewegt.
Das so konfigurierte Verbindungselement 50 weist unter normalen Bedingungen den ersten Eingriffsvorsprung 30 des ersten Haltebereichs 21 und den zweiten Eingriffsvorsprung 32 des zweiten Haltebereichs 31 so auf, dass diese in die Durchgangsbohrung 13 des stoßabsorbierenden Elements 10 eingefügt sind und die Verbindungsbereiche 30b und 32b, die hiervon die Spitzen sind, durch Schweißen verbunden sind. Zudem wird das stoßabsorbierende Element 10 gehalten von den Seiten der Innenumfangsfläche 11 und der Außenumfangsfläche 12 durch den ersten Haltebereich 21 und den zweiten Haltebereich 31, so dass das stoßabsorbierende Element 10 stabil befestigt ist an und gehalten wird durch die Befestigungsplatte 17.
Andererseits, in einem Fall, in dem eine Stoßlast eingebracht wird, wird der Endbereich 14 an der Durchgangsbohrung 13 und der Vorderkante 10a zusammengedrückt zwischen dem Befestigungsbereich 24 und dem ersten Eingriffsvorsprung 30 und dem zweiten Eingriffsvorsprung 32, eingefügt in die Durchgangsbohrung 13, und der Durchgangsbohrungsumgebungsbereich 15 an der Seite der unteren Ränder 21a und 31a wird, gepresst von dem ersten Eingriffsvorsprung 30 und dem zweiten Eingriffsvorsprung 32, zusammengedrückt. Der zweite Unterstützungsbereich 53 und die Faltbereiche 23a und 23b werden verformt durch Zusammendrücken, so dass sie voneinander wegbewegt werden, und die ersten Unterstützungsbereiche 52a und 52b werden verformt durch Zusammendrücken, so dass sie sich wegbewegen von der Seite des zweiten Haltebereichs 31. Die Seitenränder 21c und 31c und 21d und 31d des ersten Haltebereichs 21 und des zweiten Haltebereichs 31 werden geöffnet zu den oberen Rändern 21b und 31b und der Mittelbereich 21A verformt sich durch Wegkrümmen von dem zweiten Haltebereich 31, wodurch er eine Deformation des Durchgangsbohrungsumgebungsbereichs 15 ermöglicht.
Als Nächstes wird ein Beispiel eines Verbindens einer CFRP- beziehungsweise CFK-Dachstrebe 8, die als das erste Element dient, an dem Seitenholm 6, der als das zweite Element dient, beschrieben unter Bezug auf die 11A bis 11C. Ein Verbindungselement, das im Wesentlichen das gleiche ist wie die zuvor beschriebenen Verbindungselemente, kann hier als die Verbindungselemente verwendet werden. Ein Verbindungselement, das gleich dem zuvor beschriebenen Verbindungselement 20 ist, wird hier als ein Beispiel beschrieben.
Das Verbindungselement in diesem Ausführungsbeispiel weist im Wesentlichen die gleiche Konfiguration auf, wie das zuvor beschriebene Verbindungselement 20, mit Ausnahme eines Bolzen- beziehungsweise Schraubenlochs 24a, das in den Befestigungsbereich 24 gebohrt ist zur Befestigung an dem Seitenholm, so dass eine detaillierte Beschreibung hiervon weggelassen wird. Es sind zudem ein Paar Durchgangsbohrungen 13 gebohrt an einer Seitenkante 8a der Dachstrebe 8, in die die ersten Eingriffsvorsprünge 30 und zweiten Eingriffsvorsprünge 32 der Verbindungselemente 20 eingeführt sind.
Als Erstes werden in dem Verbindungselementmontageprozess die oberen Ränder beziehungsweise Kanten 21b und 31b des ersten Haltebereichs 21 und des zweiten Haltebereichs 31 des Verbindungselements 20 so positioniert, dass sie dem Seitenrand 8a der Dachstrebe 8 zugewandt sind beziehungsweise gegenüberliegen, wie in 11A gezeigt. Der Seitenrand 8a der Dachstrebe 8 wird eingefügt zwischen den ersten Haltebereich 21 und den zweiten Haltebereich 31, der erste Eingriffsvorsprung 30, ausgebildet auf dem ersten Haltebereich 21, wird in die Durchgangsbohrung 13 eingeführt, so dass der erste Haltebereich 21 über der Unterseite der Dachstrebe 8 liegt, und der zweite Eingriffsvorsprung 32, ausgebildet auf dem zweiten Haltebereich 31, wird in die Durchgangsbohrung 13 eingeführt, so dass der zweite Haltebereich 31 über der Oberseite hiervon liegt. Die Dachstrebe 8 wird somit gehalten an beiden Seiten durch den ersten Haltebereich 21 und den zweiten Haltebereich 31 und das Verbindungselement 20 wird sicher an der Dachstrebe 8 gehalten.
Als Nächstes werden in dem Verbindungselementfixierungsprozess der Verbindungsbereich 30b des ersten Eingriffsvorsprungs 30 und der Verbindungsbereich 32b des zweiten Eingriffsvorsprungs 32, die in die Durchgangsbohrung 13 der Dachstrebe 8 eingepasst wurden und in Berührung miteinander sind, unter einem vorbestimmten Druck gehalten von einem Paar Elektroden 101 und 102 einer Punktschweißvorrichtung und durch Elektroleitung verschweißt, wie in 11B gezeigt.
Das Zusammenfügen ist hierbei sicher bei diesem Punktschweißvorgang, da zwei Stahlbleche durch Punktschweißen direkt miteinander verschweißt werden. Die Dachstrebe 8 wird sicher verbunden, wobei sie gehalten wird von dem ersten Haltebereich 21 und dem zweiten Haltebereich 31, infolge des ersten Eingriffsvorsprungs 30 und des zweiten Eingriffsvorsprungs 32, die in die Durchgangsbohrung 13 eingeführt sind und miteinander verbunden sind.
In dem anschließenden Befestigungsprozess wird die Dachstrebe 8, an der die Verbindungselemente 20 entsprechend den Durchgangsbohrungen 13 befestigt wurden, an dem Seitenholm 6 befestigt. Genauer gesagt, wie in 11C gezeigt, die Befestigungsbereiche 24 der Verbindungselemente 20, die an dem Seitenrand 8a der Dachstrebe 8 entsprechend den Durchgangsbohrungen 13 montiert wurden, werden mit dem Seitenholm 6 überlappt, Schrauben 61 werden durch die Schraubenlöcher 24a des Befestigungsbereichs 24 eingefügt und mit Muttern verschraubt, die an dem Seitenholm 6 zuvor bereitgestellt wurden, womit die Dachstrebe 8 an dem Seitenholm 6 befestigt wird.
In einem Fall, in dem eine Stoßlast, die einen vorbestimmten Wert überschreitet, auf die Dachstrebe 8 aufgebracht wird, wird gemäß dieser Konfiguration ein Endbereich der Dachstrebe 8 an der Durchgangsbohrung 13 und einer Seitenkante 8a zusammengedrückt zwischen den Seitenverlängerungen 27a und 27b und dem ersten Eingriffsvorsprung 30 und dem zweiten Eingriffsvorsprung 32, eingeführt durch die Durchgangsbohrung 13. Der erste Unterstützungsbereich 22 und die Faltbereiche 28a und 28b werden verformt, so dass sie sich voneinander wegkrümmen, und der erste Unterstützungsbereich 22 und die zweiten Unterstützungsbereiche 29a und 29b verformen sich durch voneinander weg Wölben und der untere Rand 21a des ersten Haltebereichs 21 und der untere Rand 31a des zweiten Haltebereichs 31 bewegen sich voneinander weg, wodurch eine Deformation des Endbereichs der Dachstrebe 8 ermöglicht wird.
Zudem wird ein Durchgangsbohrungsumgebungsbereich um die Durchgangsbohrung 13 an der Seite der oberen Ränder 21b und 31b, der von dem ersten Eingriffsvorsprung 30 und dem zweiten Eingriffsvorsprung 32 gedrückt wird, zusammengedrückt. Die Seitenränder des ersten Haltebereichs 21 und des zweiten Haltebereichs 31 werden zu den oberen Rändern 21b und 31b hin geöffnet und somit leicht getrennt und erlauben eine Deformation des Durchgangsbohrungsumgebungsbereichs.
Dies vermeidet eine Zerstörung und dergleichen infolge des Stoßes auf die Dachstrebe 8, da Belastung nicht lokal konzentriert ist um die Durchgangsbohrung 13, in die der erste Eingriffsvorsprung 30 und der zweite Eingriffsvorsprung 32 eingefügt sind, und den Befestigungsbereich, gehalten zwischen dem ersten Haltebereich 21 und dem zweiten Haltebereich 31, wenn eine Stoßlast darauf wirkt.
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt ist und dass verschiedene Modifikationen durchgeführt werden können, ohne von dem Kern der Erfindung abzuweichen. Während beispielsweise zuvor Beispiele beschrieben wurden, in denen ein stoßabsorbierendes Element 10 und eine Dachstrebe 8, gebildet aus CFRP beziehungsweise CFK, verbunden werden unter Verwendung von Verbindungselementen 20 und dergleichen, die aus einem eisenbasierten Metall gebildet sind, das heißt Stahl, ist das Material des stoßabsorbierenden Elements 10 und der Dachstrebe 8 nicht auf CFK (kohlefaserverstärkten Kunststoff) beschränkt und kann gegen andere geeignete Materialien ausgetauscht werden, wie beispielsweise Metallmaterialien wie Stahl, Aluminiumlegierung und dergleichen, Kunstharzmaterialien und dergleichen.
Des Weiteren, während die Beschreibung der vorherigen Ausführungsformen dahingehend erfolgte, dass der Verbindungsbereich 30b des ersten Eingriffsvorsprungs 30 des ersten Haltebereichs 21 und der Verbindungsbereich 32b des zweiten Eingriffsvorsprungs 32 des zweiten Haltebereichs 31 durch Punktschweißen verbunden sind, können der Verbindungsbereich 30b des ersten Eingriffsvorsprungs 30 und der Verbindungsbereich 32b des zweiten Eingriffsvorsprungs 32 anstatt durch Punktschweißen durch eine Befestigung mittels Verschraubung befestigt werden. Zudem kann eine Anordnung dahingehend getroffen werden, dass die Konfiguration vereinfacht wird durch Weglassen von einem oder dem anderen des Verbindungsbereichs 30b des ersten Eingriffsvorsprungs 30 des ersten Haltebereichs 21 und des Verbindungsbereichs 32b des zweiten Eingriffsvorsprungs 32 des zweiten Haltebereichs 31 und Ausbilden des ersten Haltebereichs 21 und des zweiten Haltebereichs 31, der weggelassen wurde, als eine flache Fläche.
Obwohl zudem die Beschreibung der vorstehenden Ausführungsformen dahingehend erfolgte, dass die Befestigungsplatte 17 und der Befestigungsbereich 24 punktverschweißt werden, können die Seitenverlängerungen 27a und 27b durch Punktschweißen mit der Befestigungsplatte 17 verbunden werden anstelle des Befestigungsbereichs 24. Zudem können beide, der Befestigungsbereich 24 und die Seitenverlängerungen 27a und 27b, durch Punktschweißen mit der Befestigungsplatte 17 verbunden werden.
Zudem können basisseitige Schlitze und spitzenseitige Schlitze vorgesehen sein ebenfalls an dem ersten Haltebereich 21 und dem zweiten Haltebereich 31 der in den 7, 9 und 10 gezeigten Verbindungselemente und dergleichen.
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht beschränkt ist auf die Verbindung des zuvor beschriebenen stoßabsorbierenden Elements und der zuvor beschriebenen Dachstrebe, sondern auch auf die Verbindung anderer Elemente ebenfalls angewandt werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Es wird eine Elementverbindungsstruktur bereitgestellt. Ein stoßabsorbierendes Element (10) weist Durchgangsbohrungen (13) auf. Ein Verbindungselement (20) weist einen ersten Haltebereich (21) und einen zweiten Haltebereich (31) auf, die eine Innenumfangsfläche (11) und eine Außenumfangsfläche (12) des stoßabsorbierenden Elements (10) halten. Eingriffsvorsprünge (30) und (32) sind ausgebildet an dem ersten Haltebereich (21) und dem zweiten Haltebereich (31). Die Eingriffsvorsprünge (30) und (32) werden eingefügt in die Durchgangsbohrungen (13) und verbunden über Verbindungsbereiche (30b) und (32b), die daran ausgebildet sind. Ein Befestigungsbereich (24) verläuft zu den unteren Rändern des ersten Haltebereichs (21) und des zweiten Haltebereichs (31) über einen ersten Unterstützungsbereich und einen zweiten Unterstützungsbereich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2003-236673 [0003]

Claims

Elementverbindungsstruktur, die ein erstes Element und ein zweites Element verbindet durch ein Verbindungselement, das dazwischen gefügt wird, wobei das erste Element zumindest ein Durchgangsloch aufweist und das Verbindungselement aufweist: einen ersten Haltebereich und einen zweiten Haltebereich, die plattenförmig sind mit einem Seitenrand und sich erstrecken von einem unteren Rand zu einem oberen Rand und einander zugewandt sind und das erste Element halten, einen Eingriffsvorsprung, der angeordnet ist an zumindest einem von dem ersten Haltebereich und dem zweiten Haltebereich an einer Position weg von den Seitenrändern und eingeführt ist in das zumindest eine Durchgangsloch und verbunden ist mit dem anderen Haltebereich, einen Befestigungsbereich, der an dem zweiten Element befestigbar ist, einen ersten Unterstützungsbereich, der den unteren Rand des ersten Haltebereichs mit dem Befestigungsbereich verbindet, und einen zweiten Unterstützungsbereich, der den unteren Rand des zweiten Haltebereichs mit dem Befestigungsbereich verbindet.
Elementverbindungsstruktur nach Anspruch 1, wobei das Verbindungselement aufweist: den ersten Haltebereich und zweiten Haltebereich, die einander zugewandt sind, wobei an zumindest einem von diesen der Eingriffsvorsprung ausgebildet ist, den ersten Unterstützungsbereich, der sich zu dem unteren Rand des ersten Haltebereichs erstreckt, den Befestigungsbereich, der sich zu dem ersten Unterstützungsbereich über einen Faltbereich erstreckt, und den zweiten Unterstützungsbereich, der sich von dem unteren Rand des zweiten Haltebereichs erstreckt und verbunden ist mit dem Befestigungsbereich über einen Faltbereich.
Elementverbindungsstruktur nach Anspruch 1, wobei das Verbindungselement aufweist: den ersten Haltebereich und den zweiten Haltebereich, die einander zugewandt sind, wobei an zumindest einem von diesen der Eingriffsvorsprung ausgebildet ist, den ersten Unterstützungsbereich, der sich zu dem unteren Rand des ersten Haltebereichs erstreckt, den Befestigungsbereich, der sich von dem ersten Unterstützungsbereich in einer Richtung weg von dem zweiten Haltebereich erstreckt über einen Faltbereich, ein Paar Seitenverlängerungen, sich erstreckend von einem Rückfaltbereich, kontinuierlich ausgebildet von dem Befestigungsbereich, sich erstreckend beiden Seiten des Befestigungsbereichs folgend, und ein Paar zweiter Unterstützungselemente, jedes sich erstreckend von den Seitenverlängerungen über Faltbereiche, fortlaufend zu dem unteren Rand des zweiten Haltebereichs.
Elementverbindungsstruktur nach Anspruch 3, wobei die Seitenverlängerungen in einer Verlaufsrichtung hiervon gekrümmt sind.
Elementverbindungsstruktur nach Anspruch 1, wobei das Verbindungselement aufweist: den ersten Haltebereich und den zweiten Haltebereich, die einander zugewandt sind, wobei an zumindest einem von diesen der Eingriffsvorsprung ausgebildet ist, ein Paar erster Unterstützungsbereiche, jeder verlaufend in gestufter Form zu beiden Rändern des unteren Rands des ersten Haltebereichs, ein Paar Seitenverlängerungen, ausgebildet verlaufend in einer Richtung weg von dem zweiten Haltebereich über den ersten Unterstützungsbereich und Faltbereich, den Befestigungsbereich, verlaufend von einem Rückfaltbereich, durchgehend ausgebildet von beiden Seitenverlängerungen, beiden Seitenverlängerungen folgend, und den zweiten Unterstützungsbereich, verlaufend in einer gestuften Form über den Befestigungsbereich und Faltbereich und fortlaufend zu dem unteren Rand des zweiten Haltebereichs.
Elementverbindungsstruktur nach Anspruch 1, wobei das Verbindungselement aufweist: den ersten Haltebereich und den zweiten Haltebereich, die einander zugewandt sind, wobei an zumindest einem von diesen der Eingriffsvorsprung ausgebildet ist, ein Paar erster Unterstützungsbereiche, unterteilt durch Seitenschlitze, ausgebildet längs jedes Seitenrandes des ersten Haltebereichs, wobei das Paar der ersten Unterstützungsbereiche jeder Seitenkante folgend und über den unteren Rand hinausstehend verläuft, ein Paar Seitenverlängerungen, ausgebildet sich erstreckend in einer Richtung weg von dem zweiten Haltebereich über den ersten Unterstützungsbereich und den Faltbereich, den Befestigungsbereich, verlaufend von einem Rückfaltbereich, durchgehend ausgebildet von beiden Seitenverlängerungen, beiden Seitenverlängerungen folgend, und den zweiten Unterstützungsbereich, verlaufend von dem Befestigungsbereich und fortlaufend zu dem unteren Rand des zweiten Haltebereichs.
Elementverbindungsstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei der erste Haltebereich einen Schlitz aufweist, ausgebildet verlaufend an zumindest einem von dem unteren Rand und dem oberen Rand.