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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Verbindung betrifft eine Verbindungsstruktur, die zwei aus einem faserverstärkten Harzmaterial hergestellte Teile zu einer T-Form verbindet.
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Hintergrund der Erfindung
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Eine der Strukturen zum Verbinden von Teilen, die einen Rahmen einer Fahrzeugkarosserie bilden, ist eine Verbindungsstruktur, in der Teile einander in einer T-Form kreuzen. Zum Beispiel ergibt eine Verbindung zwischen einem Seitenteil und einem Querträger eine T-förmige Verbindungsstruktur. Das Seitenteil ist ein Teil, das sich in einer Vorwärts-Rückwärts-Richtung eines Fahrzeugs erstreckt. Der Querträger ist ein Teil, das sich in einer Richtung der Fahrzeugbreite erstreckt. Da die Verbindung dieser Teile einer Biegebeanspruchung oder einer Torsionsbelastung ausgesetzt ist, kann die Verbindung durch ein Verstärkungselement oder dergleichen verstärkt werden. Ein derartiges Verstärkungselement muss die Beanspruchung verteilen sowie die Festigkeit erhöhen. In Hinblick auf die Verbindung dieser Teile ist eine Technik zum Bereitstellen einer Rippe an einer Verbindung von Rahmenteilen bekannt, wie zum Beispiel in dem japanischen Patent
JP 3 985 657 B2 offenbart.
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Das US-Patent
US 8 262 155 B2 beschreibt eine umspritzte Verbindung für eine Trägerbaugruppe. Die Baugruppe für die Fahrzeugmontage umfasst mindestens einen Träger, mindestens eine Trägerabstützung mit mehreren Löchern, wobei der mindestens eine Träger und die mindestens eine Trägerabstützung durch eine Umspritzung verbunden und verstärkt sind. Die umspritzte Verbindung umfasst einen oberen Abschnitt, einen unteren Abschnitt und mindestens eine lasttragende Wand. Ein Ende der mindestens einen Trägerabstützung stützt den mindestens einen Träger und die mindestens eine lasttragende Wand grenzt an den mindestens einen Träger an. Die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 sind aus dem US-Patent
US 8 262 155 B2 bekannt.
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Die japanische Patentanmeldung
JP 2011- 143 762 A beschreibt eine Verbesserung der Torsionsfestigkeit eines Skelettelements in einer Fahrzeugskelettstruktur. Wenn aufgrund einer Seitenkollision und dergleichen ein Eintrag von außen nach innen in Fahrzeugbreitenrichtung auf den Zwischenteil einer Mittelsäule einwirkt, nimmt eine mit der Mittelsäule verbundene Schwinge den Torsionseintrag auf, und auf jede Außenfläche der Schwinge wirkt eine Druckbelastung in einer Richtung zum Verformen in eine Wellenform. Dabei wird die Verformung der Außenflächen durch Vorsehen einer Sicke begrenzt, welche sich zur Verstärkung entlang der Wirkrichtung der Druckbelastung an jeder Außenfläche erstreckt und ein Kollabieren des Querschnitts der Schwinge verhindert. Als Ergebnis wird eine Verformung der Schwinge der Mittelsäule in der Torsionsrichtung begrenzt und die Verformung der Mittelsäule, die mit der Schwinge in Richtung zum Inneren des Fahrgastraums hin verbunden ist, wird beschränkt, wodurch bei einer Seitenkollision der Betrag der Versetzung der Mittelsäule zum Inneren des Fahrgastraums hin begrenzt wird.
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Andererseits nimmt in den letzten Jahren die Bedeutung einer Verringerung des Gewichts einer Fahrzeugkarosserie zu, um die Wirtschaftlichkeit beim Kraftstoffverbrauch zu verbessern oder das dynamische Verhalten von Fahrzeugen zu verbessern. Eine der Techniken zur Verringerung des Gewichts einer Fahrzeugkarosserie ist zum Beispiel die Materialsubstitution, wobei anstelle von metallischen Materialien Materialien mit geringerer spezifischer Dichte wie faserverstärkte Harzmaterialen eingesetzt werden.
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Ein Beispiel für ein Material, das bei der Materialsubstitution wirksam ist, ist Harz. Das Harzmaterial besitzt eine geringere spezifische Dichte als die von metallischen Materialien wie Eisen und Aluminium, ist jedoch in den mechanischen Eigenschaften unterlegen. Es wird daher ein faserverstärktes Harz, das heißt ein mit Kohlenstofffasern oder Glasfasern verstärktes Harzmaterial verwendet, um die mechanischen Eigenschaften des Harzmaterials zu ergänzen.
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Die internationale Patentanmeldung
WO 2013 / 080 975 A1 beschreibt ein Stoßabsorptionselement, das ein geringes Gewicht besitzt, hinsichtlich der Form einen hohen Freiheitsgrad aufweist und eine ausgezeichnete Stoßfestigkeit aufweist. Das Stoßabsorptionselement besteht aus einem Teil mit offener Querschnittsform und einem Rippenteil, das in dem Teil mit offener Querschnittsform angeordnet ist. Mindestens eines von dem Teil mit offener Querschnittsform und dem Rippenteil ist aus einem kohlenstofffaserverstärktem Verbundmaterial geformt, das ein thermoplastisches Harz enthält, und das andere Teil kann aus einem thermoplastischen Harz geformt sein. Dieses Stoßabsorptionselement ist dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des thermoplastischen Harzes oder der thermoplastischen Harze 30 bis 500 Massenteile, bezogen auf 100 Massenteile der Kohlenstofffaser, beträgt und die durchschnittliche Faserlänge der Kohlenstofffasern 3 bis 100 mm beträgt.
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Wenn ein Rahmenteil aus faserverstärktem Harzmaterial für ein kompliziertes Rahmenteil wie etwa eine Fahrzeugkarosserie eingesetzt wird, müssen die Materialien miteinander verbunden werden. Es ist wichtig, eine dynamisch optimale Position für das Verbinden der Materialien zu suchen. Jedoch tritt in der Realität eine gewisse Abweichung von der gewünschten Verbindungsposition auf und das dynamische Betriebsverhalten wie etwa Stabilität und Festigkeit verschlechtert sich. Aus diesem Grund gibt es einen Bedarf nach einer Verbindungstechnik, die in der Lage ist, Variationen zu tolerieren.
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Patentliteratur
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- Japanisches Patent JP 3 985 657 B2
- US-Patent US 8 262 155 B2
- Internationale Patentanmeldung WO 2013 / 080975 A1
- Japanische Patentanmeldung JP 2011 - 143 762 A
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Aufgabe, die von der Erfindung zu lösen ist
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Die in dem oben beschriebenen Dokument offenbarte Struktur beruht auf der Voraussetzung, dass Materialien an einem Vorsprung, der an einem Kreuzungspunkt der Rippen vorgesehen ist, verschraubt werden. Es ist vom Standpunkt der Erhöhung von Kosten und Gewicht nicht wünschenswert, eine derartige Struktur auf eine Verbindung zwischen faserverstärkten Harzmaterialien anzuwenden. Aus diesem Grund werden die faserverstärkten Harzmaterialen in erster Linie durch adhäsive Bindung miteinander verbunden. Des Weiteren gibt es im Fall von thermoplastischen faserverstärkten Harzmaterialien auch ein Verfahren zum Verbinden der Materialien durch eine Hitzeverbindung zusätzlich zur adhäsiven Bindung. Beispiele der Hitzeverbindung umfassen Techniken des Vibrationsschweißens, Ultraschallschweißens, Heizelementschweißens und Laserschweißens. In Hinblick auf das Problem mit Abweichungen in der Verbindungsposition oder dergleichen ist es schwierig, faserverstärkte Harzmaterialien unter Verwendung der in dem oben beschriebenen Dokument offenbarten Verbindungsstruktur zu verbinden.
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Die vorliegende Erfindung wurde realisiert, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbindungsstruktur für eine Struktur bereitzustellen, in der Teile aus faserverstärktem Harzmaterial miteinander in einer T-Form verbunden werden, wobei die Struktur in der Lage ist, Variationen der Verbindungsposition zu tolerieren und eine Belastung effizient auf die Verbindung zu verteilen.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Zum Lösen der oben beschrieben Aufgabe ist eine Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung eine Verbindungsstruktur, die ein längliches erstes Teil, das aus faserverstärktem Harzmaterial besteht und sich in eine erste Richtung erstreckt, und ein längliches zweites Teil, das aus faserverstärktem Harzmaterial besteht und sich in einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung erstreckt, verbindet, wobei das erste Teil eine ebene erste Hauptfläche aufweist, die sich in der ersten Richtung erstreckt und eine Seitenwandfläche aufweist, die sich in der ersten Richtung erstreckt und senkrecht zu der ersten Hauptfläche ist, wobei das erste Teil einen L-förmigen Querschnitt aufweist, wobei das zweite Teil eine ebene zweite Hauptfläche aufweist, die zur ersten Hauptfläche benachbart ist und sich in der zweiten Richtung erstreckt, wobei die zweite Hauptfläche an beiden Seiten in der ersten Richtung eine längsverlaufende Wandfläche aufweist, die sich in der zweiten Richtung erstreckt und senkrecht zu der zweiten Hauptfläche ist, wobei das zweite Teil einen U-förmigen Querschnitt aufweist, wobei die zweite Hauptfläche an einem Ende in der zweiten Richtung einen Flansch aufweist, der die erste Hauptfläche kontaktiert, und wobei die erste Hauptfläche und der Flansch an mindestens einer Verbindung miteinander verbunden sind und das erste Teil und das zweite Teil eine T-Form bilden, wobei die Seitenwandfläche des ersten Teils und die längsverlaufende Wandfläche des zweiten Teils eine Ecke bilden, wobei die Rückseite der ersten Hauptfläche eine erste gebogene Rippe und eine zweite gebogene Rippe aufweist, wobei die erste gebogene Rippe sich von der Umgebung der Ecke als Startpunkt in eine Richtung erstreckt, in der die erste gebogene Rippe von dem zweiten Teil isoliert ist, sich in die erste Richtung biegt und in der ersten Richtung erstreckt, wobei die zweite gebogene Rippe so ausgebildet ist, dass sie der ersten gebogenen Rippe gegenübersteht, und wobei die erste gebogene Rippe und die zweite gebogene Rippe einander an zwei Punkten kreuzen, um einen umschlossenen Bereich zu definieren, der von der ersten gebogenen Rippe und zweiten gebogenen Rippe so umschlossen wird, dass zumindest ein Teil des umschlossenen Bereichs so angeordnet ist, dass er mit dem Verbindungsbereich der Verbindung überlappt.
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Außerdem ist gemäß einem Aspekt der Verbindungsstruktur der vorliegenden Erfindung die Seitenwandfläche des ersten Teils an beiden Seiten in der zweiten Richtung der ersten Hauptfläche vorgesehen, wobei das erste Teil einen U-förmigen Querschnitt aufweist, und ein Ende der zweiten gebogenen Rippe mit der entfernt von dem zweiten Teil angeordneten längsverlaufenden Wandfläche verbunden ist.
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Außerdem weist gemäß einem Aspekt der Verbindungsstruktur der vorliegenden Erfindung der umschlossene Bereich ein zusätzliches Verbindungsteil auf und zumindest ein Teil des zusätzlichen Verbindungsteils überlagert sich mit dem Verbindungsbereich.
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Außerdem weisen gemäß einem Aspekt der Verbindungsstruktur der vorliegenden Erfindung die zweite Hauptfläche und die Rückseite der längsverlaufenden Wandseite eine innere Rippe auf und die innere Rippe ist an einer zu dem ersten Teil benachbarten Position angeordnet.
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Außerdem ist gemäß einem Aspekt der Verbindungsstruktur der vorliegenden Erfindung die innere Rippe eine X-förmige Rippe, bei der zwei Platten einander kreuzen, um eine X-Form zu bilden, und die X-förmige Rippe ist so angeordnet, dass sie zu der Ecke benachbart ist.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung stellt die erste gebogene Rippe und die zweite gebogene Rippe so zur Verfügung, dass sie die Verbindung umschließen und dadurch den schweißbaren Bereich ausweiten können, die Kopplung zwischen der Verbindung und der gebogenen Rippe verstärken und weiter die Belastungsverteilung auf die Rippe verbessern. Die Belastung kann über eine größere Fläche verteilt werden, indem die gebogene Rippe an der Rückseite der ersten Hauptfläche angebracht wird.
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Außerdem ist gemäß einem Aspekt der Verbindungsstruktur der vorliegenden Erfindung die zweite gebogene Rippe mit der längsverlaufenden Wandseite des ersten Teils verbunden, die an einer von dem zweiten Teil entfernten Position angeordnet ist, wobei die längsverlaufenden Wandseiten an beiden Seiten des zweiten Teils daher mit der ersten gebogenen Rippe und der zweiten gebogenen Rippe verbunden werden können, was es möglich macht, die Belastung auf der Verbindung effizienter auf jede längsverlaufende Wandseite zu übertragen. Darüber hinaus ist die zweite gebogene Rippe über der Verbindung angeordnet, und die Belastungsverteilung wird dadurch weiter verbessert.
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Außerdem ist gemäß einem Aspekt der Verbindungsstruktur der vorliegenden Erfindung das zusätzliche Verbindungsteil vorgesehen, und es ist dadurch möglich, die durch Umschließen der Verbindung mit der gebogenen Rippe erhaltene Wirkung weiter zu verbessern.
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Außerdem ist es gemäß einem Aspekt der Verbindungsstruktur der vorliegenden Erfindung möglich, durch Bereitstellen der inneren Rippe, Vergrößern der Stabilität in der Umgebung der Verbindung im zweiten Teil und Unterdrücken der Verformung die Verformung zu unterdrücken, die in dem Flansch auftritt. Im Ergebnis ist es möglich, die Belastung von dem zweiten Teil zu dem ersten Teil zuverlässiger zu übertragen und die in der Verbindung hervorgerufene Belastung zu verringern.
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Außerdem ist es gemäß einem Aspekt der Verbindungsstruktur der vorliegenden Erfindung möglich, durch Bereitstellen der X-förmigen Rippe in dem zweiten Teil die Stabilität gegenüber Verdrehung des zweiten Teils zu vergrößern und die Verformung, die in der Verbindung auftritt, zuverlässiger zu verringern. Indem darüber hinaus eine Belastungsverteilung über das erste Teil sichergestellt wird, ist es möglich, eine lokal starke Belastung und Verformung, die in der Verbindung hervorgerufen wird, zu entspannen.
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Figurenliste
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- 1 veranschaulicht ein Beispiel einer Verbindungsstruktur entsprechend der vorliegenden Erfindung und ist eine schematische perspektivische Ansicht, die einen Teil des Unterbaus einer Karosserie zeigt.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Verbindungsstruktur entsprechend der vorliegenden Erfindung und ist eine perspektivische Teilansicht, die eine vergrößerte Teilansicht der Umgebung von Teil A in 1 zeigt.
- 3 ist eine perspektivische Teilansicht, die eine vergrößerte Ansicht der hinteren gebogenen Rippe von 2 von unterhalb des Fahrzeugs aus zeigt.
- 4 ist eine schematische Unteransicht, die einen Zustand von unterhalb des Fahrzeugs in 2 schematisch veranschaulicht.
- 5 ist eine Teilansicht von unten, die eine Abwandlung der gebogenen Rippe von 4 veranschaulicht.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform einer Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst zwei Teile (erstes Teil und zweites Teil) und weist eine Struktur auf, bei der ein Ende des zweiten Teils in Längsrichtung mit einer Seite des ersten Teils in Längsrichtung verbunden ist, um eine T-Form zu bilden. Die vorliegende Ausführungsform ist ein Beispiel einer Struktur, bei der ein Querträger 20, der einen Rahmen einer Fahrzeugkarosserie bildet, mit einem Seitenteil 10 verbunden ist und beschreibt ein Beispiel, bei dem das erste Teil das Seitenteil 10 und das zweite Teil der Querträger 20 ist.
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Die vorliegende Ausführungsform wird unter Verwendung von 1 bis 5 beschrieben. Wie in 1 gezeigt, sind die Seitenteile der vorliegenden Ausführungsform Teile, die den Rahmen der Fahrzeugkarosserie bilden und ein Teilepaar sind, das sich in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs erstreckt und an beiden Seiten der Breitenrichtung des Fahrzeugs angeordnet sind. Die Seitenteile 10 in diesem Beispiel sind aus faserverstärktem Harzmaterial gebildet. Der Querträger 20 ist ein Teil, das wie im Fall der Seitenteile 10 den Rahmen der Fahrzeugkarosserie bildet. Der Querträger 20 ist ein Teil, das sich in Richtung der Fahrzeugbreite erstreckt und mit der Seite der Seitenteile 10 verbunden ist.
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Wie oben beschrieben, besitzt das Harzmaterial eine geringere spezifische Dichte als die von metallischem Material wie Eisen und Aluminium, ist jedoch in den mechanischen Eigenschaften unterlegen. Das faserverstärkte Harzmaterial ist ein Material, das die schlechteren mechanischen Eigenschaften mit Kohlenstofffasern oder Glasfasern ausgleicht. In diesem Beispiel wird das faserverstärkte Harzmaterial aus einem Material gebildet, bei dem Glasfasern wie bei GFRP (glasfaserverstärktes Plastik) verwendet werden oder aus einem Material gebildet, bei dem Kohlenstofffasern wie bei CFRP verwendet werden. Eine Verbindung (adhäsive Bindung) unter Verwendung eines Klebstoffs kann auf das Seitenteil 10, den Querträger 20 und eine Bodenplatte 35 angewendet werden. Wenn es sich bei dem Teil um ein thermoplastisches, faserverstärktes Harzmaterial handelt, kann eine Hitzeverbindung wie Ultraschallschweißen oder Vibrationsschweißen angewendet werden.
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Im Folgenden wird eine Verbindungsstruktur für das Seitenteil 10 und den Querträger 20 beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt, ist ein Seitenteil 10 ein Teil, das in der Richtung der Breite des Fahrzeugs außen angeordnet ist und sich in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs erstreckt. Wie in 2 gezeigt, umfasst das Seitenteil 10 ein erstes oberes Wandteil 11, ein inneres Wandteil 12 und ein äußeres Wandteil 13. Auf dem ersten oberen Wandteil 11 ist eine erste Oberseite 11a ausgebildet, die sich in horizontaler Richtung erstreckt. Das innere Wandteil 12 ist in der Richtung der Breite des Fahrzeugs innen am ersten oberen Wandteil 11 angeordnet und es wird eine zur ersten Oberseite 11a senkrechte innere Wandfläche 12a gebildet. Das äußere Wandteil 13 ist in der Richtung der Breite des Fahrzeugs außen am ersten oberen Wandteil 11 vorgesehen.
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Das erste obere Wandteil 11 und das innere Wandteil 12 bilden einen L-förmigen Querschnitt. In diesem Beispiel wird durch das erste obere Wandteil 11, das innere Wandteil 12 und das äußere Wandteil 13 ein U-förmiger Querschnitt gebildet, der in Richtung nach unten des Fahrzeugs offen ist.
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Eine innere Rückseite 12b und eine äußere Rückseite 13b werden an den jeweiligen Rückseiten des inneren Wandteils 12 und des äußeren Wandteils 13 gebildet. Die innere Rückseite 12b und die äußere Rückseite 13b sind so angeordnet, dass sie einander gegenüber stehen und Flächen sind, die sich in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs erstrecken.
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Der Querträger 20 ist ein Teil, das sich in der Richtung der Fahrzeugbreite erstreckt und dessen äußeres Ende in der Richtung der Fahrzeugbreite mit dem ersten oberen Wandteil 11 und dem inneren Wandteil 12 des Seitenteils 10 verbunden ist. Die Verbindungen hiervon werden später beschrieben.
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Der Querträger 20 umfasst ein zweites oberes Wandteil 21 und zwei längsverlaufende Wandteile (ein vorderes längsverlaufendes Wandteil 22 und ein hinteres längsverlaufendes Wandteil 23). Auf dem zweiten oberen Wandteil 21 ist eine zweite Oberseite 21a ausgebildet, die sich in horizontaler Richtung erstreckt. Das erste längsverlaufende Wandteil 22 ist an der Vorderseite des zweiten oberen Wandteils 21 im Fahrzeug angeordnet und senkrecht zu der zweiten Oberseite 21a ist eine vordere längsverlaufende Wandseite 22a ausgebildet. Das hintere längsverlaufende Wandteil 23 ist an der Rückseite des zweiten oberen Wandteils 21 in dem Fahrzeug angeordnet und senkrecht zu der zweiten Oberseite 21a ist eine hintere längsverlaufende Wandfläche 23a ausgebildet. Das zweite obere Wandteil 21, das vordere längsverlaufende Wandteil 22 und das hintere längsverlaufende Wandteil 23 bilden einen U-förmigen Querschnitt, der in Richtung nach unten des Fahrzeugs offen ist.
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An einem äußeren Ende der zweiten Oberseite 21a in der Richtung der Breite des Fahrzeugs ist ein Flansch 25 vorgesehen, der in Richtung der Breite des Fahrzeugs nach außen ragt. Der Flansch 25 verläuft so, dass er von einem Ende der zweiten Oberseite 21a in Richtung der Breite des Fahrzeugs zur zweiten Oberseite 21a hin stetig ist und die erste Oberseite 11a des Seitenteils 10 kontaktiert. Der Flansch 25 weist eine im Wesentlichen rechteckige Form auf, die sich in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs erstreckt. Der Flansch 25 ist mit einem vorderen überstehenden Abschnitt 25a versehen, der so ausgebildet ist, dass er vom vorderen Ende der zweiten Oberseite 21a in dem Fahrzeug nach vorne ragt und mit einem hinteren überstehenden Abschnitt 25b versehen, der so ausgebildet ist, dass er vom hinteren Ende in dem Fahrzeug nach hinten ragt. Die erste Oberseite 11a und der Flansch 25 sind an zwei Verbindungen miteinander verbunden, das heißt an einer vorderen Verbindung 30a und an einer hinteren Verbindung 30b. Diese Verbindungen 30a und 30b sind voneinander in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs beabstandet vorgesehen. Die Verbindung wird durch eine adhäsive Bindung hergestellt, wobei ein Klebstoff oder eine Hitzeverbindung wie Ultraschallschweißen und Vibrationsschweißen verwendet wird, und ein vorgegebener Verbindungsbereich (Schweißbereich) ist vorgesehen. Die Konturen der Verbindungsbereiche der Verbindungen 30a und 30b sind in 4 durch virtuelle Kreisformen dargestellt und innerhalb des Kreises, der die Kontur des Verbindungsbereichs zeigt, ist ein Zentrum 31 des Verbindungsbereichs gezeigt. Beachten Sie, dass in 2 nur die Zentren 31 der Verbindungsbereiche gezeigt sind und die in 4 gezeigten Darstellungen der Kreise, die die Konturen der Verbindungsbereiche der Verbindungen 30a und 30b zeigen, weggelassen sind.
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Wie in 2 und 4 gezeigt, ist die vordere Verbindung 30a am vorderen überstehenden Abschnitt 25a des Flansches 25 und die hintere Verbindung 30b am hinteren überstehenden Abschnitt 25b angeordnet.
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Des Weiteren ist ein vorderer Kontaktbereich 22c, der die innere Wandfläche 12a des Seitenteils 10 kontaktiert, außerhalb des vorderen längsverlaufenden Wandteils 22 in Richtung der Fahrzeugbreite vorgesehen. Dieser vordere Kontaktbereich 22c und die innere Wandfläche 12a sind miteinander verbunden. Demgegenüber ist ein hinterer Kontaktbereich 23c, der die innere Wandfläche 12a des Seitenteils 10 kontaktiert, außerhalb der hinteren längsverlaufenden Wandseite 23 in Richtung der Fahrzeugbreite vorgesehen. Der hintere Kontaktbereich 23c und die innere Wandfläche 12a sind miteinander verbunden. Die Verbindung wird mittels adhäsiver Bindung hergestellt, wobei ein Klebstoff wie im Fall der Verbindung zwischen dem Flansch 25 und der ersten Oberseite 11a oder eine Hitzeverbindung wie Ultraschallschweißen und Vibrationsschweißen verwendet wird. Beachten Sie, dass die Darstellung der Verbindung weggelassen wurde. Ein unterer Flansch ist unter dem Seitenteil 10 und dem Querträger 20 in dem Fahrzeug vorgesehen und mit einer Bodenplatte 35 an diesem unteren Flansch wie oben beschrieben verschweißt (das beinhaltet eine adhäsive Bindung unter Verwendung eines Klebstoffs, eine Hitzeverbindung wie Ultraschallschweißen und Vibrationsschweißen).
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Wie in 2 gezeigt, bilden die innere Wandfläche 12a des Seitenteils 10 und die vordere längsverlaufende Wandfläche 22a des Querträgers 20 eine vordere Ecke 22b. Hier bilden der vordere Kontaktbereich 22c und die vordere längsverlaufende Wandfläche 22a des Querträgers 20 die vordere Ecke 22b. Wie in 3 und 4 gezeigt, bilden die innere Wandfläche 12a (hinterer Kontaktbereich 23c) und die hintere längsverlaufende Wandseite 23a eine hintere Ecke 23b. Eine X-förmige Rippe 26, welche später beschrieben wird, ist so angeordnet, dass sie zu der vorderen Ecke 22b und der hinteren Ecke 23b benachbart ist. Die X-förmige Rippe 26 wird später beschrieben.
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Wie in 2 bis 4 gezeigt, sind eine Vielzahl von gebogenen Rippen an der Rückseite der ersten Oberseite 11a vorgesehen. Beachten Sie, dass die Bodenplatte 35 von 2 in 3 virtuell gezeigt und in 4 wegelassen ist. In der vorliegenden Ausführungsform sind zwei vordere gebogene Rippen (eine erste vordere gebogene Rippe 15a und eine zweite vordere gebogene Rippe 15b) paarweise in der Nähe der vorderen Ecke 22b angeordnet und zwei hintere gebogene Rippen (eine erste hintere gebogene Rippe 16a und eine zweite hintere gebogene Rippe 16b) sind paarweise in der Nähe der hinteren Ecke 23b angeordnet. Diese gebogenen Rippen sind wie eine Platte geformt, die von der Rückseite der ersten Oberseite 11a in Richtung nach unten des Fahrzeugs herausragt, sich in der horizontalen Richtung erstreckt und sich in eine vorgegebene horizontale Richtung biegt. Eine detailliertere Beschreibung der Form wird weiter unten angegeben.
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Zuerst werden die erste vordere gebogene Rippe 15a und die zweite vordere gebogene Rippe 15b unter Verwendung von 2 und 4 beschrieben. Wie in 4 gezeigt, erstreckt sich die erste vordere gebogene Rippe 15a von der Umgebung der vorderen Ecke 22b als Startpunkt in Richtung vom Querträger 20 weg (Richtung nach außen in Richtung der Breite des Fahrzeugs) und erstreckt sich schräg in der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs, biegt sich in Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs am Verbindungsbereich der vorderen Verbindung 30a und erstreckt sich in der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs. Das heißt, die erste vordere gebogene Rippe 15a erstreckt sich von der vorderen Ecke 22b als Startpunkt in Richtung schräg nach rechts unten in 4 und biegt sich so um das Zentrum 31, dass das Zentrum 31 des Verbindungsbereichs der vorderen Verbindung 30a umrundet wird und erstreckt sich nach rechts.
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Die zweite vordere gebogene Rippe 15b ist so geformt, dass sie der ersten vorderen gebogenen Rippe 15a gegenüber steht und ist zusammenhängend mit der ersten vorderen gebogenen Rippe 15a ausgebildet. Wie in 4 gezeigt, erstreckt sich in diesem Beispiel die zweite vordere gebogene Rippe 15 in der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs von geringfügig zur Fahrzeugrückseite der vorderen Ecke 22b und geringfügig außen in der Richtung der Fahrzeugbreite als Startpunkt, biegt sich in Richtung rechts schräg nach unten im Verbindungsbereich der vorderen Verbindung 30a in 4, erstreckt sich in Richtung rechts schräg nach unten (Richtung zur Außenseite hin in der Richtung der Fahrzeugbreite und in der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs) und ein Ende davon ist mit der äußeren Rückseite 13b verbunden. Die erste vordere gebogene Rippe 15a und die zweite gebogene Rippe 15b sind mit der Rückseite der ersten Oberseite 11a zusammenhängend ausgebildet.
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Die erste vordere gebogene Rippe 15a und die zweite vordere gebogene Rippe 15b kreuzen einander wie in 4 gezeigt an zwei Schnittbereichen 15d. Zwischen den jeweiligen Schnittbereichen 15d ist ein vorderer umschlossener Bereich 15c definiert, der von der ersten vorderen gebogenen Rippe 15a und der zweiten vorderen gebogenen Rippe 15b umschlossen wird. Die erste vordere gebogene Rippe 15a und die zweite vordere gebogene Rippe 15b sind an Positionen angeordnet, die dem Verbindungsbereich der vorderen Verbindungstelle 30a an der Rückseite der ersten Oberseite 11a entsprechen und zumindest ein Teil des vorderen umschlossenen Bereichs 15c überlappt mit dem Verbindungsbereich der vorderen Verbindung 30a.
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Ein Teil der ersten vorderen gebogenen Rippe 15a, der den vorderen umschlossenen Bereich 15c definiert, ist der gekrümmte Teil im Verbindungsbereich der vorderen Verbindung 30a. Der gekrümmte Teil biegt sich wie oben beschrieben um das Zentrum 31 des Verbindungsbereichs der vorderen Verbindung 30a. Ein Teil der zweiten vorderen gebogenen Rippe 15b, der den vorderen umschlossenen Bereich 15c definiert, ist der gekrümmte Teil im Verbindungsbereich der vorderen Verbindung 30a wie im Fall der ersten vorderen gebogenen Rippe 15a und der gekrümmte Teil biegt sich um das Zentrum 31 des Verbindungsbereichs der vorderen Verbindung 30a.
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Die oben beschrieben gekrümmten Teile der ersten vorderen gebogenen Rippe 15a und der zweiten vorderen gebogenen Rippe 15b sind so angeordnet, dass sie mit dem Verbindungsbereich der vorderen Verbindung 30a überlappen. In diesem Beispiel ist das Zentrum 31 des Verbindungsbereichs der vorderen Verbindung 30a in dem vorderen umschlossenen Bereich 15c angeordnet. Das heißt, das Zentrum 31 wird von den vorderen gebogenen Rippen 15a und 15b umschlossen, die den vorderen umschlossenen Bereich 15c definieren.
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Als nächstes wird die Anordnung der ersten hinteren gebogenen Rippe 16a und der zweiten hinteren gebogenen Rippe 16b beschrieben. Die erste hintere gebogene Rippe 16a und die zweite hintere gebogene Rippe 16b sind so vorgesehen, dass sie zur ersten vorderen gebogenen Rippe 15a und zur zweiten vorderen gebogenen Rippe 15b in Bezug auf den Querträger 20 linear symmetrisch sind. Die Anordnung hiervon wird weiter unten im Detail beschrieben.
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Wie in 4 gezeigt, erstreckt sich die erste hintere gebogene Rippe 16a schräg nach außen in der Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs und in der Richtung der Fahrzeugbreite von der Umgebung der hinteren Ecke 23b als Startpunkt, biegt sich im Verbindungsbereich der hinteren Verbindung 30b in die Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs und erstreckt sich in der Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs (nach links in 4).
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Die zweite hintere gebogene Rippe 16b erstreckt sich in der Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs von geringfügig zur Fahrzeugvorderseite der hinteren Ecke 23b im Fahrzeug und geringfügig außen in der Richtung der Fahrzeugbreite als Startpunkt, biegt sich in Richtung links schräg nach unten im Verbindungsbereich der hinteren Verbindung 30a in 4, erstreckt sich in der Richtung links schräg nach unten (Richtung zur Außenseite in der Richtung der Fahrzeugbreite und Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs) und ist mit der äußeren Rückseite 13b verbunden.
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Wie im Fall der ersten vorderen gebogenen Rippe 15a und der zweiten vorderen gebogenen Rippe 15b sind die erste hintere gebogene Rippe 16a und die zweite hintere gebogene Rippe 16b zusammenhängend mit der Rückseite der ersten Oberseite 11a ausgebildet und sind zusammenhängend geformt, wobei sie einander an zwei Schnittbereichen 16d (3) überkreuzen. Zwischen den jeweiligen Schnittbereichen 16d ist ein hinterer umschlossener Bereich 16c definiert, der von der ersten hinteren gebogenen Rippe 16a und der zweiten hinteren gebogenen Rippe 16b umschlossen ist. Zumindest ein Teil des hinteren umschlossenen Bereichs 16c überlappt mit dem Verbindungsbereich der hinteren Verbindung 30b. Das heißt, die gekrümmten Teile der ersten hinteren gebogenen Rippe 16a und der zweiten hinteren gebogenen Rippe 16b sind so angeordnet, dass sie mit dem Verbindungsbereich der hinteren Verbindung 30b überlappen. In diesem Beispiel sind die gekrümmten Teile im Verbindungsbereich so angeordnet, dass sich das Zentrum 31 des Verbindungsbereichs der hinteren Verbindung 30b innerhalb des hinteren umschlossenen Bereichs 16c befindet. Das heißt, das Zentrum 31 wird von dem hinteren umschlossenen Bereich 16c umschlossen.
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Wie oben beschrieben, sind die erste vordere gebogene Rippe 15a und die zweite vordere gebogene Rippe 15b so vorgesehen, dass das Zentrum 31 des Verbindungsbereichs der vorderen Verbindung 30a von dem hinteren umschlossenen Bereich 15c umschlossen wird und es ist dadurch möglich, den schweißbaren Bereich an der vorderen Verbindung 30a auszuweiten, die Verbindung der vorderen Verbindung 30a, der ersten vorderen gebogenen Rippe 15a und der zweiten vorderen gebogenen Rippe 15b zu verstärken und darüber hinaus die Belastungsverteilung durch die erste vordere gebogene Rippe 15a und die zweite vordere gebogene Rippe 15b zu verbessern. Des Weiteren sind die erste hintere gebogene Rippe 16a und die zweite hintere gebogene Rippe 16b so vorgesehen, dass das Zentrum 31 des Verbindungsbereichs der hinteren Verbindung 30b durch den vorderen umschlossenen Bereich 15c umschlossen wird, und es ist dadurch möglich, ähnliche Wirkungen zu erzielen. Da der schweißbare Bereich an jeder Verbindung 30a oder 30b ausgeweitet wird, ist es möglich, Variationen in der Verbindungsposition zu tolerieren. Des Weiteren sind die gebogenen Rippen an der Rückseite der ersten Oberseite 11a des Seitenteils 10 angeordnet, und es ist dadurch möglich, eine von dem Querträger 20 übertragene Belastung auf eine größere Fläche zu verteilen.
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Eine Biegebelastung (speziell eine Biegebelastung in der vertikalen Richtung des Fahrzeugs) bewirkt, dass sich die Beanspruchung mehr auf das Seitenteil 10 und die Ecken 22b und 22c des Querträgers 20 konzentriert. Da die erste vordere gebogene Rippe 15a und die erste hintere gebogene Rippe 16a sich zu den Verbindungsbereichen der jeweiligen Verbindungen 30a und 30b hin erstrecken, mit den Ecken 22b und 23b als Startpunkten, ist es demgegenüber möglich, eine Beanspruchung (Biegebeanspruchung) effektiv zu verteilen und eine Verformung zu unterdrücken. Zusätzlich ist es möglich, die Stabilität im Randbereich der Ecken 22b und 23b des Querträgers 20 zu verstärken und dadurch eine Deformation des Flansches 25 des Querträgers 20 zu unterdrücken und die Stabilität zu verbessern und dadurch die Bündelung der Belastung zu verringern.
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Des Weiteren, nachdem die erste vordere gebogene Rippe 15a sich linear in der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs von dem gekrümmten Teil zum vorderen Ende des Fahrzeugs erstreckt und sich die erste hintere gebogene Rippe 16a in der Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs linear von dem gekrümmten Teil zum hinteren Ende des Fahrzeugs erstreckt, ist es möglich, wenn der Querträger 20 verdreht wird, die Stabilität gegenüber dem in den Verbindungen 30a und 30b erzeugten Biegemoment zu verstärken und die Stärke und Stabilität gegenüber Verbiegung in einer Richtung senkrecht (vertikale Richtung des Fahrzeugs) zum Seitenteil 10 und dem Querträger 20 jeweils zu verbessern.
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Die oben beschriebene Anordnung der gebogenen Rippen kann eine Zuverlässigkeit an den entsprechenden Verbindungen 30a und 30b erreichen, Belastungen der Verbindungen 30a und 30b effektiv verteilen und die Stabilität der T-förmigen Verbindungsstruktur sicherstellen.
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Des Weiteren ist bei der vorliegenden Ausführungsform wie oben beschrieben die Querschnittsform des Seitenteils 10 eine U-Form und die zweite vordere gebogene Rippe 15b und die zweite hintere gebogene Rippe 16b sind mit der äußeren Rückseite 13b des äußeren Wandteils 13 verbunden, die entfernt vom Querträger 20 (außen in Richtung der Fahrzeugbreite) angeordnet ist. Nachdem die erste vordere gebogene Rippe 15a und die zweite vordere gebogene Rippe 15b das innere Wandteil 12 und das äußere Wandteil 13 des Seitenteils 10 verbinden, ist es auf diese Weise möglich, die Belastung an der vorderen Verbindung 30a effizient auf das innere Wandteil 12 und das äußere Wandteil 13 zu übertragen.
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In ähnlicher Weise, nachdem die erste hintere gebogene Rippe 16a und die zweite hintere gebogene Rippe 16b das innere Wandteil 12 und das äußere Wandteil 13 des Seitenteils 10 verbinden, ist es möglich, die Belastung an der hinteren Verbindung 30b effizient auf das innere Wandteil 12 und das äußere Wandteil 13 zu übertragen. Das heißt, es ist möglich, die Belastungen an den jeweiligen Verbindungen 30a und 30b in der Richtung der Fahrzeugbreite zu verteilen und das Auftreten von Belastung wirksam zu unterdrücken. Darüber hinaus können die Seitenteile 10 selbst eine Struktur aufweisen, die weniger dazu neigt, verzogen oder verformt zu werden, was es möglich macht, das Auftreten von Deformation an den Verbindungen 30a und 30b mit dem Querträger 20 zu unterdrücken.
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Die X-förmige Rippe 26 ist wie oben beschrieben an der Rückseite der zweiten Oberseite 21a des Querträgers 20 vorgesehen. Bei dieser X-förmigen Rippe 26 kreuzen sich zwei Ebenen, wobei in Draufsicht auf das Fahrzeug eine X-Form gebildet wird. Die X-förmige Rippe 26 ist in der Nähe der Verbindungen 30a und 30b angeordnet, an denen der Querträger 20 mit dem Seitenteil 10 verbunden ist. Die äußeren Enden der X-förmigen Rippe 26 sind in Richtung der Fahrzeugbreite so angeordnet, dass sie zu der vorderen Ecke 22b und der hinteren Ecke 23b benachbart sind.
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Es ist möglich, die in dem Flansch 25 auftretende Verformung zu unterdrücken, indem die X-förmige Rippe 26 vorgesehen wird, um die Stabilität in der Umgebung der Verbindungen 30a und 30b im Querträger 20 zu vergrößern und die Verformung zu unterdrücken. Die Stabilität gegen Verdrehen oder Verbiegen des Querträgers 20 kann erhöht werden, insbesondere durch Vorsehen einer X-Form in Blickrichtung der vertikalen Richtung des Fahrzeugs. Es ist dadurch möglich, an den Verbindungen 30a und 30b auftretende Verformungen zuverlässiger zu verringern. Im Ergebnis ist es möglich, eine Belastung zuverlässiger von dem Querträger 20 auf das Seitenteil 10 zu übertragen und eine starke Belastung und Verformung, die an den Verbindungen 30a und 30b auftritt, lokal zu verringern.
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Die vordere Verbindung 30a und die hintere Verbindung 30b können auf einer Verlängerung angeordnet sein, die sich in Längsrichtung (Kreuzungsrichtung) der die X-förmige Rippe 26 bildenden Ebene von einem Ende der X-förmigen Rippe 26 nahe dem Seitenteil 10 (äußeres Ende in Richtung der Fahrzeugbreite) erstreckt. Dies ermöglicht es den gebogenen Rippen 15a, 15b, 16a und 16b auf dem Seitenteil 10, in Verbindung mit der X-förmigen Rippe 26 auf dem Querträger 20 zu wirken, und im Ergebnis ist es möglich, eine durch Verdrehen oder Verbiegen verursachte Belastung effektiv in der Längsrichtung (Richtung der Breite des Fahrzeugs) des Querträgers 20 zu verteilen.
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Des Weiteren kann als Modifikation der vorliegenden Ausführungsform ein zusätzliches Verbindungsteil 18 wie in 5 gezeigt an den oben beschriebenen gebogenen Rippen 15a, 15b, 16a und 16b vorgesehen sein. Das zusätzliche Verbindungsteil 18 ist ein Teil, das in Richtung nach unten des Fahrzeugs von der Rückseite der ersten Oberseite 11a hervorragt. Nachfolgend wird ein Beispiel beschrieben, bei dem die erste hintere gebogene Rippe 16a und die zweite hintere gebogene Rippe 16b jeweils mit dem zusätzlichen Verbindungsteil 18 versehen sind.
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Das zusätzliche Verbindungsteil 18 ist jeweils in einem Innenbereich der ersten hinteren gebogenen Rippe 16a in dem den vorderen umschlossenen Bereich 16c bildenden Abschnitt, einem Innenbereich der zweiten hinteren gebogenen Rippe 16b in dem den hinteren umschlossenen Bereich 16c bildenden Abschnitt vorgesehen. Die jeweiligen zusätzlichen Verbindungsteile 18 sind so angeordnet, dass sie einander am Zentrum 31 des Verbindungsbereichs der hinteren Verbindung 30b gegenüber stehen. Jedes zusätzliche Verbindungsteil 18 kann einstückig mit jeder hinteren gebogenen Rippe 16a oder 16b vorgesehen werden oder kann auch als separates Teil bereitgestellt werden. Wenn das zusätzliche Verbindungsteil 18 als separates Teil bereitgestellt wird, ist es vorzugsweise dazu ausgebildet, mit dem Innenbereich von jeder hinteren gebogenen Rippe 16a oder 16b in Kontakt zu kommen. Das zusätzliche Verbindungsteil 18 kann auch am Außenbereich der hinteren gebogenen Rippe 16a oder 16b vorgesehen werden.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die zusätzlichen Verbindungsteile 18 sowohl an der ersten hinteren gebogenen Rippe 16a als auch an der zweiten hinteren gebogenen Rippe 16b vorgesehen, sind aber nicht darauf beschränkt, und das zusätzliche Verbindungsteil 18 kann an irgendeiner der ersten hinteren gebogenen Rippe 16a und der zweiten hinteren gebogenen Rippe 16b vorgesehen sein. Die zusätzlichen Verbindungsteile 18 können ebenso an den vorderen gebogenen Rippen 15a und 15b vorgesehen sein.
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Die Bereitstellung der zusätzlichen Verbindungsteile 18 kann die Wirkungen weiter verbessern, die durch das Umschließen der jeweiligen Verbindungen 30a und 30b mit den gebogenen Rippen erhalten werden.
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Wie aus der obigen Beschreibung klar ist, stellt die vorliegende Ausführungsform dem Verbindungsbereich zwischen der vorderen Verbindung 30a und der hinteren Verbindung 30b, der für hohe Belastungen anfällig ist, die vorderen gebogenen Rippen 15a und 15b und die hinteren gebogenen Rippen 16a und 16b zur Verfügung und kann dadurch Variationen in den Verbindungspositionen an den jeweiligen Verbindungen 30a und 30b tolerieren, die Belastung verteilen und die Verformung des Seitenteils 10 oder dergleichen verringern.
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Die Beschreibung der obigen Ausführungsform ist dazu vorgesehen, Darstellungen zur Beschreibung der vorliegenden Erfindung bereitzustellen und ist nicht dazu vorgesehen, den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung wie in den beigefügten Ansprüchen beansprucht einzuschränken. Die Gestaltung der Bestandteile der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die in der Ausführungsform beschriebene beschränkt und kann innerhalb der in den beigefügten Ansprüchen beanspruchten technischen Lehre auf verschiedene Weise modifiziert werden.
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Obwohl zum Beispiel die Verbindung des Seitenteils 10 und des Querträgers 20 beschrieben wurde, welches Teile sind, die die Fahrzeugkarosserie bilden, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel ist es möglich, die vorliegende Ausführungsform auf eine Struktur anzuwenden, die eine Mittelsäule und einen Seitenschweller miteinander verbindet oder auf eine Struktur, die eine vordere Säule und einen vorderen Längsträger oder dergleichen miteinander verbindet. Darüber hinaus ist die Verbindungsstruktur entsprechend der vorliegenden Erfindung nicht auf Teile beschränkt, die die Fahrzeugkarosserie bilden, sondern ist auf eine Struktur anwendbar, die zwei Teile in einer T-Form verbindet.
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Obwohl die vorliegende Ausführungsform den Querträger mit der X-förmigen Rippe 26 versieht, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die X-förmige Rippe beschränkt. Zum Beispiel kann eine U-förmige Rippe vorgesehen werden, die sich entlang der Querschnittsform des Querträgers 20 erstreckt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Seitenteil (erstes Teil)
- 11
- erstes oberes Wandteil
- 11a
- erste Oberseite
- 12
- inneres Wandteil
- 12a
- innere Wandfläche
- 12b
- innere Rückseite
- 13
- äußeres Wandteil
- 13b
- äußere Rückseite
- 15a
- erste vordere gebogene Rippe
- 15b
- zweite vordere gebogene Rippe
- 15c
- vorderer umschlossener Bereich
- 15d
- Schnittbereich
- 16a
- erste hintere gebogene Rippe
- 16b
- zweite hintere gebogene Rippe
- 16c
- hinterer umschlossener Bereich
- 16d
- Schnittbereich
- 18
- zusätzliches Verbindungsteil
- 20
- Querträger (zweites Teil)
- 21
- zweites oberes Wandteil
- 21a
- zweite Oberseite
- 22
- vorderes längsverlaufendes Wandteil
- 22a
- vordere längsverlaufende Wandseite
- 22b
- vordere Ecke
- 22c
- vorderer Kontaktbereich
- 23
- hinteres längsverlaufendes Wandteil
- 23a
- hintere längsverlaufende Wandseite
- 23b
- hintere Ecke
- 23c
- hinterer Kontaktbereich
- 25
- Flansch
- 25a
- vorderer überstehender Abschnitt
- 25b
- hinterer überstehender Abschnitt
- 26
- X-förmige Rippe
- 30a
- vordere Verbindung (Verbindungsbereich)
- 30b
- hintere Verbindung (Verbindungsbereich)
- 31
- Zentrum des Verbindungsbereichs
- 35
- Bodenplatte
