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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 28. März 2014 eingereichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-067650 , deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine aufprallabsorbierende Struktur, die einen auf ein Fahrzeug einwirkenden Aufprall absorbiert.
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In den vergangenen Jahren sind zunehmend Kraftfahrzeuge auf den Markt gekommen, in denen ein Stoßfängerträger durch ein energieabsorbierendes Element (Crashbox) auf der Fahrzeugkarosserie gehalten wird, um während einer Kollision oder dergleichen auftretende Aufprallkräfte zu absorbieren. Energieabsorbierende Elemente werden nicht nur aus Stahl hergestellt, sondern einige Elemente werden beispielsweise aus faserverstärktem Kunststoff (FRP) und kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFRP) hergestellt, wie in der
JP-H6-300068 A und in der
JP-H8-170675 A beschrieben ist.
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Die vorstehend erwähnten energieabsorbierenden Elemente sind zylinderförmig ausgebildet, und mehrere Schichten sind in seiner radialen Richtung laminiert. Wenn eine starke Aufprallkraft wirkt, die dazu führen kann, dass die Fahrzeugkarosserie bricht, tritt im energieabsorbierenden Element von einem Ende zum anderen Ende in der axialen Richtung eine Zwischenschichtbruchbildung (Peeling) auf, wodurch die Aufprallenergie absorbiert wird (fortschreitende Stauchung).
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Wenn jedoch eine Kraft ungleichmäßig auf das energieabsorbierende Element einwirkt, beispielsweise so, dass die Kraft bezüglich der Axialrichtung schräg einwirkt, kann das maximale Energieabsorptionsvermögen nicht ausgenutzt werden. Dementsprechend sind umfassende Forschungen und Entwicklungen durchgeführt worden, um das maximale Energieabsorptionsvermögen zu nutzen.
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Die Konfiguration des Verbindungsstücks zwischen dem energieabsorbierenden Element und dem Stoßfängerträger unterscheidet sich in Abhängigkeit von der Barrierenform während eines Kollisionstests. Insbesondere wird im Fall einer versetzten Kollision ein Verbindungsstück bereitgestellt, das den Stoßfängerträger und das energieabsorbierende Element verbindet, wobei das Ende des Verbindungsstücks eine schräge Form hat, die sich von der Fahrzeugmitte in der Breitenrichtung schräg nach außen erstreckt. Infolgedessen können, auch wenn eine Aufprallkraft bezüglich des Stoßfängerträgers schräg einwirkt, das Verbindungsstück und das energieabsorbierende Element in der Längsrichtung zuverlässig gestaucht werden, und es kann veranlasst werden, dass die Kraft gleichmäßig auf das energieabsorbierenden Element einwirkt.
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Falls das Ende des Verbindungsstücks eine derartige schräge Form hinsichtlich einer versetzten Kollision hat, können jedoch am Ende der schrägen Form im Verbindungsstück bei einer voll überlappenden Kollision ungestauchte Restabschnitte verbleiben. Wenn die ungestauchten Restabschnitte im Verbindungsstück auftreten, wird der Fortschritt des Stauchungsvorgangs blockiert und wirkt lokal eine Kollisionskraft, die größer oder gleich einer vorgegebenen Kraft ist, auf das energieabsorbierende Element, bevor das Verbindungsstück gestaucht wird, wodurch die absorbierte Energiemenge vermindert wird.
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Wie vorstehend beschrieben wurde, ist es, um eine große absorbierte Energiemenge bezüglich verschiedenartigen Kollisionen zu ermöglichen, wie beispielsweise bei einer voll überlappenden Kollision, während das Energieabsorptionsvermögen bei einer versetzten Kollision maximal genutzt wird, notwendig, das Material, die Festigkeit und die Form des Verbindungsstücks für jede Bedingung zu untersuchen, so dass die Konstruktionsarbeit extrem kompliziert wird.
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Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der vorstehend beschriebenen Umstände entwickelt worden, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine aufprallabsorbierende Struktur bereitzustellen, durch die das Energieabsorptionsvermögen des energieabsorbierenden Elements sowohl bei einer versetzten Kollision als auch bei einer voll überlappenden Kollision maximal genutzt werden kann, während die Konstruktionsarbeit vereinfacht wird. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
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Eine hierin beschriebene aufprallabsorbierende Struktur für ein Fahrzeug absorbiert eine über einen Stoßfängerträger auf eine Fahrzeugkarosserie übertragene Kollisionskraft, wobei die aufprallabsorbierende Struktur aufweist: ein an der Fahrzeugkarosserie befestigtes energieabsorbierendes Element und ein Verbindungsstück, bei dem in einem Zustand, in dem sich seine Längsrichtung entlang einer Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs erstreckt, ein proximales Ende in der Längsrichtung mit dem energieabsorbierenden Element verbunden ist und ein distales Ende in der Längsrichtung mit dem Stoßfängerträger verbunden ist, und das, wenn eine Kollisionskraft vom Stoßfängerträger auf die Fahrzeugkarosserie übertragen wird, veranlasst, dass die Kraft auf das energieabsorbierende Element einwirkt, während es in der Längsrichtung gestaucht wird. Das mit dem Stoßfängerträger verbundene distale Ende des Verbindungsstücks hat eine schräge Form, so dass ein Abstand vom energieabsorbierenden Element von einer Mitte in einer Breitenrichtung des Fahrzeugs zu einer Außenseite in der Breitenrichtung hin graduell abnimmt, und das distale Ende weist einen graduell zunehmenden Bereich, in dem von der Mitte in der Breitenrichtung des Fahrzeugs zur Außenseite in der Breitenrichtung hin eine Breite in einer Höhenrichtung des Fahrzeugs graduell zunimmt, und/oder einen graduell abnehmenden Bereich auf, in dem von der Mitte in der Breitenrichtung des Fahrzeugs zur Außenseite in der Breitenrichtung hin die Breite in der Höhenrichtung des Fahrzeugs graduell abnimmt.
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Ein Querschnitt des Verbindungsstücks senkrecht zur Längsrichtung kann eine polygonale Form haben, wobei eine sich vom distalen Ende zum proximalen Ende in der Längsrichtung erstreckende Kantenlinie für jeden Scheitelpunkt ausgebildet sein kann, und wobei der graduell zunehmende Bereich oder der graduell abnehmende Bereich derart konfiguriert sein kann, dass veranlasst wird, dass jede Fläche, die zwischen in der Breitenrichtung des Fahrzeugs benachbarten Kantenlinien angeordnet ist, bezüglich der Breitenrichtung des Fahrzeugs geneigt ist.
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Die Kantenlinien können gerade Linien sein, die sich entlang der Längsrichtung des Verbindungsstücks erstrecken.
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Es können mehrere Flächen, die den graduell zunehmenden Bereich bilden, und/oder mehrere Flächen bereitgestellt werden, die den graduell abnehmenden Bereich bilden, wobei die Flächen bezüglich der Breitenrichtung des Fahrzeugs unter verschiedenen Winkeln geneigt sind.
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Im Verbindungsstück kann eine mittenseitige Kantenlinie am weitesten zur Mitte hin in der Breitenrichtung des Fahrzeugs angeordnet sein, können zwei Kantenlinien in der Höhenrichtung des Fahrzeugs jeweils oberhalb und unterhalb der mittenseitigen Kantenlinie weiter außen als die mittenseitige Kantenlinie in der Breitenrichtung des Fahrzeugs angeordnet sein, und kann der graduell zunehmende Bereich zwischen der mittenseitigen Kantenlinie und den beiden Kantenlinien angeordnet sein.
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Im Verbindungsstück kann eine oder können mehrere äußere Kantenlinien am weitesten zur Mitte hin in der Breitenrichtung des Fahrzeugs angeordnet sein, können die beiden Kantenlinien, die in der Höhenrichtung des Fahrzeugs oberhalb und unterhalb der äußeren Kantenlinie angeordnet sind, zwischen der äußeren Kantenlinie und der mittenseitigen Kantenlinie angeordnet sein, und kann der graduell abnehmende Bereich zwischen der äußeren Kantenlinie und den beiden Kantenlinien ausgebildet sein.
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Ein Querschnitt des Verbindungsstücks senkrecht zur Längsrichtung kann eine axialsymmetrische Form mit einer Symmetrieachse haben, die sich durch eine Mitte des Verbindungsstücks und parallel zur Breitenrichtung des Fahrzeugs erstreckt.
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Nachstehend werden die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
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1 zeigt eine Draufsicht eines Kraftfahrzeugs;
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2A–2C zeigen die Konfiguration eines aufprallabsorbierenden Elements gemäß einem Vergleichsbeispiel;
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3A–3D zeigen die Funktionsweise des aufprallabsorbierenden Elements des Vergleichsbeispiels;
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4A–4C zeigen die Konfiguration eines aufprallabsorbierenden Elements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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5A–5C zeigen die Funktionsweise des aufprallabsorbierenden Elements gemäß der Ausführungsform.
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Die in Verbindung mit den Ausführungsformen angegebenen exemplarischen Abmessungen, Materialien und spezifischen numerischen Werte dienen lediglich zum Verdeutlichen der Erfindung und sollen die vorliegende Erfindung in keinerlei Hinsicht einschränken, insofern dies nicht ausdrücklich anders angegeben ist. In der Beschreibung und in den Zeichnungen sind Elemente, die im Wesentlichen gleiche Funktionen und Konfigurationen haben, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht wiederholt beschrieben. Außerdem sind Elemente, die keinen direkten Bezug zur vorliegenden Erfindung haben, in den Figuren nicht dargestellt.
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1 zeigt eine Draufsicht eines Kraftfahrzeugs 1. In einer Fahrzeugkarosserie 2 des Kraftfahrzeuges 1 ist die auf der linken Seite in 1 angeordnete innere Rahmenstruktur der Front vereinfacht dargestellt. In jeder der nachstehend beschriebenen Figuren ist die durch einen Pfeil FB dargestellte Richtung eine Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Kraftfahrzeugs 1. Insbesondere bezeichnet ein Pfeil F die Vorderseite des Kraftfahrzeugs 1, und ein Pfeil B bezeichnet die Rückseite des Kraftfahrzeugs 1. Die durch einen Pfeil CO bezeichnete Richtung ist eine Breitenrichtung des Kraftfahrzeugs 1, ein Pfeil C bezeichnet eine Mitte in der Breitenrichtung des Kraftfahrzeugs 1, und ein Pfeil O bezeichnet eine Außenseite in der Breitenrichtung des Kraftfahrzeugs 1. Die durch einen Pfeil HL bezeichnete Richtung ist eine Höhenrichtung des Kraftfahrzeugs 1, ein Pfeil H bezeichnet eine Oberseite des Kraftfahrzeugs 1, und ein Pfeil L bezeichnet eine Unterseite des Kraftfahrzeugs 1.
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Wie in 1 dargestellt ist, weist das Kraftfahrzeug 1 zwei Seitenrahmenelemente 3 auf, die sich in die Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs (Kraftfahrzeugs 1) erstrecken und parallel zueinander in einem Abstand voneinander in der Breitenrichtung des Fahrzeugs an der Vorderseite der Fahrzeugkarosserie 2 angeordnet sind. Am vorderen Ende jedes Seitenrahmenelements 3 wird ein Stoßfängerträger 4 durch ein aufprallabsorbierendes Element 10 gehalten, und wenn eine Kollisionskraft vom Stoßfängerträger 4 auf die Fahrzeugkarosserie 2 einwirkt, wird das aufprallabsorbierende Element 10 in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs gestaucht und absorbiert so die auf die Fahrzeugkarosserie 2 einwirkende Energie.
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Genauer gesagt ist das aufprallabsorbierende Element 10 durch ein energieabsorbierendes Element 20, das am vorderen Ende des Seitenrahmenelements 3 befestigt ist, so dass die Stauchungsrichtung sich entlang der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs erstreckt, und ein Verbindungsstück 30 konfiguriert, das das energieabsorbierende Element 20 und den Stoßfängerträger 4 verbindet. Das energieabsorbierende Element 20 ist eine sogenannte Crashbox, hat eine zylindrische Form, in der mehrere durch ein Verbundmaterial gebildete Schichten, beispielsweise eine Schicht aus faserverstärktem Kunststoff (FRP, beispielsweise ein kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK)) in der radialen Richtung laminiert sind, und ist am Seitenrahmenelement 3 in einem Zustand befestigt, in dem seine Mittelachse mit der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs übereinstimmt. Weil das energieabsorbierende Element 20 eine bekannte Konfiguration hat, wird es hierin nicht näher erläutert, die Konfiguration des energieabsorbierenden Elements 20 ist aber nicht besonders eingeschränkt, vorausgesetzt, dass die vom Stoßfängerträger 4 auf die Fahrzeugkarosserie 2 übertragene Energie absorbiert werden kann.
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Das Verbindungsstück 30 weist beispielsweise einen Hauptkörper 31 auf, der durch ein aus einem eisenhaltigen Metall hergestelltes Hohlelement gebildet wird. In einem Zustand, in dem die Längsrichtung sich entlang der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs erstreckt, ist ein in der Längsrichtung proximales Ende 31a des Hauptkörpers 31 durch Schweißen oder dergleichen mit dem energieabsorbierenden Element 20 verbunden, und ein in der Längsrichtung distales Ende 31b des Hauptkörpers 31 ist durch Schweißen oder dergleichen mit dem Stoßfängerträger 4 verbunden.
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Das aufprallabsorbierende Element 10 der vorliegenden Ausführungsform ist hinsichtlich einer versetzten Kollision konstruiert, und das mit dem Stoßfängerträger 4 verbundene distale Ende 31b des Hauptkörpers 31 hat eine schräge Form derart, dass sein Abstand vom energieabsorbierenden Element 20 von der Mitte in der Breitenrichtung des Fahrzeugs zur Außenseite in der Breitenrichtung hin graduell abnimmt. D. h., der Stoßfängerträger 4 weist einen länglichen Abschnitt 4a, der sich entlang der Breitenrichtung des Fahrzeugs erstreckt, und an jedem Ende des länglichen Abschnitts 4a an der Außenseite in der Breitenrichtung einen Halterabschnitt 4b auf, wobei die Halterabschnitte 4b unter einem vorgegebenen Winkel zur Rückseite des Fahrzeugs hin abgebogen sind. Das distale Ende 31b des Hauptkörpers 31 ist bezüglich der Breitenrichtung des Fahrzeugs unter dem gleichen Winkel wie der Biegewinkel des Halterabschnitts 4b geneigt, und das distale Ende 31b ist in einem Zustand des Oberflächenkontakts an der der Rückseite des Fahrzeugs zugewandten Fläche des Halterabschnitts 4b angeschweißt. Infolgedessen wirkt, auch wenn als Ergebnis einer versetzten Kollision eine Kollisionskraft auf den Stoßfängerträger 4 einwirkt, die Kraft auf das energieabsorbierende Element 20, während der Hauptkörper 31 des Verbindungsstücks 30 in der Längsrichtung zuverlässig gestaucht wird.
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Ein Kollisionstest zeigt jedoch klar, dass, wenn das distale Ende 31b ausschließlich eine hinsichtlich einer versetzten Kollision konstruierte schräge Form hat, bei einer voll überlappenden Kollision ein ungestauchter Restabschnitt am distalen Ende des Hauptkörpers 31 auftreten kann. Wenn der ungestauchte Restabschnitt im Hauptkörper 31 des Verbindungsstücks 30 auftritt, wird das Fortschreiten des Stauchungsvorgangs blockiert, wirkt eine Kollisionskraft, die größer oder gleich einer vorgegebenen Kraft ist, teilweise auf das energieabsorbierende Element 20, bevor das Verbindungsstück 30 (Hauptkörper 31) vollständig gestaucht ist, und nimmt somit der Betrag der absorbierten Energie ab. Nahstehend werden die Konfiguration und die Funktionsweise des aufprallabsorbierenden Elements 100 eines Vergleichsbeispiel beschrieben, und dann wird die Konfiguration eines aufprallabsorbierenden Elements 10 der vorliegenden Ausführungsform ausführlicher beschrieben.
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Die 2A–2C zeigen die Konfiguration des aufprallabsorbierenden Elements 100 eines Vergleichsbeispiels. 2A zeigt eine Draufsicht des aufprallabsorbierenden Elements 100, 2B zeigt eine Vorderansicht des aufprallabsorbierenden Elements 100, und 2C zeigt eine Seitenansicht des aufprallabsorbierenden Elements 100. In der vorliegenden Beschreibung wird vorausgesetzt, dass das aufprallabsorbierende Element 100 anstelle des aufprallabsorbierendes Element 10 der vorliegenden Ausführungsform zwischen dem vorstehend beschriebenen Seitenrahmenelement 3 und dem Stoßfängerträger 4 verbunden ist. Wie in den 2A–2C dargestellt ist, wird das aufprallabsorbierende Element 100 des Vergleichsbeispiels durch das vorstehend beschriebene energieabsorbierende Element 20 und ein Verbindungsstück 110 gebildet, das das energieabsorbierende Element 20 und den Stoßfängerträger 4 verbindet.
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Das Verbindungsstück 110 weist einen Hauptkörper 111 auf, der durch ein aus einem eisenhaltigen Metall hergestelltes Hohlelement ausgebildet ist. In einem Zustand, in dem die Längsrichtung (Stauchungsrichtung, axiale Richtung) sich entlang der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs erstreckt, ist ein in der Längsrichtung proximales Ende 111a des Hauptkörpers 111 durch Schweißen oder dergleichen mit dem energieabsorbierenden Element 20 verbunden, und ein in der Längsrichtung distales Ende 111b des Hauptkörpers 111 ist durch Schweißen oder dergleichen mit dem Stoßfängerträger 4 verbunden. Weil das Verbindungsstück 110 mit dem Halterabschnitt 4b des Stoßfängerträgers 4 verbunden ist (vergl. 1), weist das distale Ende 111b des Hauptkörpers 111 eine schräge Form derart auf, dass sein Abstand vom energieabsorbierenden Element 20 von der Mitte in der Breitenrichtung des Fahrzeugs zur Außenseite in der Breitenrichtung hin auf die gleiche Weise graduell abnimmt wie beim Verbindungsstück 30 der vorliegenden Ausführungsform.
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Der Hauptkörper 111 hat eine viereckige säulenartige Form, und sein Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung hat eine im Wesentlichen rechteckige Form, wie in 2B dargestellt ist. In einem montierten Verbindungszustand zwischen dem Seitenrahmenelement 3 und dem Stoßfängerträger 4 ist eine Seitenfläche 111C des Hauptkörpers 111 an einer Mittenseite in der Breitenrichtung des Fahrzeugs angeordnet, ist eine Seitenfläche 111O auf der Außenseite in der Breitenrichtung des Fahrzeugs angeordnet, und erstrecken sich diese Seitenflächen 111C und 111O parallel zur Breitenrichtung des Fahrzeugs und sind einander zugewandt. Außerdem ist eine obere Fläche 111H des Hauptkörpers 111 auf der Oberseite in der Höhenrichtung des Fahrzeugs angeordnet, ist eine untere Fläche 111L an der Unterseite in der Höhenrichtung des Fahrzeugs angeordnet und erstrecken sich die obere Fläche 111H und die untere Fläche 111L parallel zur Höhenrichtung des Fahrzeugs und sind einander zugewandt.
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Die 3A–3D zeigen die Funktionsweise des aufprallabsorbierenden Elements 100 des Vergleichsbeispiels. Es wird angenommen, dass infolge einer voll überlappenden Kollision eine Kollisionskraft wie durch einen weißen Pfeil in 3A dargestellt auf den Stoßfängerträger 4 wirkt. In diesem Fall bewegt sich der Stoßfängerträger 4, wie in 3B dargestellt ist, in eine Richtung, in der er sich dem energieabsorbierenden Element 20 nähert, während der Hauptkörper 111 des Verbindungsstücks 110 in der Längsrichtung gestaucht wird. In diesem Fall bewegen sich im Stoßfängerträger 4 die Biegestelle des länglichen Abschnitts 4a und der Halterabschnitt 4b graduell nach außen in der Breitenrichtung des Fahrzeugs, d. h., der längliche Abschnitt 4a dehnt sich graduell in der Breitenrichtung des Fahrzeugs und nähert sich dem energieabsorbierenden Element 20. Wenn das distale Ende 111b dadurch gestaucht wird, bis es sich parallel zur Breitenrichtung des Fahrzeugs erstreckt, wirkt eine Kollisionskraft gleichmäßig senkrecht zur Längsrichtung auf den Hauptkörper 111, und wenn der Hauptkörper 111 vollständig gestaucht ist, beginnt das energieabsorbierende Element 20 sich zu stauchen.
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In diesem Fall ist die Querschnittsfläche des Hauptkörpers 111 derart festgelegt, dass der Hauptkörper unter der Wirkung einer Kraft gestaucht wird, die kleiner ist als diejenige, die erforderlich ist, um das energieabsorbierende Element 20 zu stauchen, und weil die Querschnittsfläche des Hauptkörper 111 abnimmt, nimmt sein Belastungswiderstand ab, und der Fortschritt des Stauchungsvorgangs wird erleichtert. Ferner schreitet bei einer voll überlappenden Kollision der Stauchungsvorgang, wobei die Seite der Seitenfläche 111C als ein Basispunkt dient, im distalen Ende 111b des Hauptkörpers 111 in der Längsrichtung fort, die Seitenfläche 111O hat aber eine Länge in der Höhenrichtung des Fahrzeugs und der Belastungswiderstand nimmt unmittelbar nach Beginn der Stauchung im Hauptkörper 111 bei einer voll überlappenden Kollision zu.
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Daher steigt unmittelbar nachdem die voll überlappende Kollision aufgetreten ist, wie in 3D dargestellt ist, die auf den Hauptkörper 111 wirkende Kollisionskraft über eine kurze Zeitdauer schnell an, wie in 3C dargestellt ist, wird der schräge Abschnitt am distalen Ende des Hauptkörpers 111 ein ungestauchter Restabschnitt (durch Schwärzung in 3C dargestellt), und kann dem energieabsorbierenden Element 20 eine Kollisionskraft zugeführt werden, während der ungestauchte Restabschnitt weiterhin vorhanden ist. In diesem Fall wird dem energieabsorbierenden Element 20 auf der Seitenfläche 111C des Hauptkörpers 111 eine Kollisionskraft zugeführt, die eine vorausgesagte Kraft (X) überschreitet, bei der das energieabsorbierende Element 20 beginnt gestaucht zu werden. Dadurch wird, wie in 3C dargestellt ist, die Kollisionskraft bezüglich des energieabsorbierenden Elements 20 schräg zugeführt, und das inhärente Energieabsorptionsvermögen des energieabsorbierenden Elements 20 kann nicht vollständig genutzt werden. Daher ist in der vorliegenden Ausführungsform das Verbindungsstück 30 auf die folgende Weise konfiguriert, um das Energieabsorptionsvermögen des energieabsorbierenden Element 20 auch bei einer vollständig überlappenden Kollision maximal zu nutzen.
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Die 4A–4C zeigen die Konfiguration des aufprallabsorbierenden Elements 10 der vorliegenden Ausführungsform. 4A zeigt eine Draufsicht des aufprallabsorbierenden Elements 10, 4B zeigt eine Vorderansicht des aufprallabsorbierenden Elements 10, und 4C zeigt eine Seitenansicht des aufprallabsorbierenden Elements 10. In einem Zustand, in dem die Längsrichtung sich entlang der Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs erstreckt, wie in den 4A–4C dargestellt ist, ist das proximale Ende 31a des Hauptkörpers 31 des Verbindungsstücks 30 durch Schweißen oder dergleichen mit dem energieabsorbierenden Element 20 verbunden, und das distale Ende 31b ist durch Schweißen oder dergleichen mit dem Halterabschnitt 4b (siehe 1) des Stoßfängerträgers 4 verbunden. Wie vorstehend beschrieben worden ist, hat das distale Ende 31b eine schräge Form, so dass der Abstand vom energieabsorbierenden Element 20 zum distalen Ende von der Mitte in der Breitenrichtung des Fahrzeugs zur Außenseite in der Breitenrichtung hin graduell abnimmt.
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Wie in 4B ebenfalls verdeutlicht ist, hat der Querschnitt des Hauptkörpers 31 des Verbindungsstücks 30 senkrecht zur Längsrichtung (Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs) eine polygonale (in der vorliegenden Ausführungsform hexagonale) Form mit sechs Scheitelpunkten 41 bis 46, und eine sich vom distalen Ende 31b zum proximalen Ende 3la erstreckende Kantenlinie 50 ist für jeden Scheitelpunkt 41 bis 46 ausgebildet. Insbesondere ist im Hauptkörper 31 des Verbindungsstücks 30 eine Kantenlinie 50 (nachfolgend als ”mittenseitige Kantenlinie 51” bezeichnet), die durch eine Verbindung mit dem Scheitelpunkt 41 in der Längsrichtung gebildet wird, am weitesten zur Mitte hin in der Breitenrichtung des Fahrzeugs angeordnet. Weiter außen von der mittenseitigen Kantenlinie 51 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs sind die Scheitelpunkte 42 und 43 in der Höhenrichtung des Fahrzeugs jeweils über und unter der mittenseitigen Kantenlinie 51 angeordnet, und es werden zwei Kantenlinien 50 (Kantenlinien 52 und 53) bereitgestellt, die durch Verbinden mit den Scheitelpunkten 42 und 43 in der Längsrichtung gebildet werden.
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Die Scheitelpunkte 44 und 45 sind innerhalb eines Höhenbereichs der Kantenlinien 52 und 53 weiter außerhalb der Kantenlinien 52 und 53 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs angeordnet, und es werden zwei Kantenlinien 50 (Kantenlinien 54 und 55) bereitgestellt, die durch Verbinden mit den Scheitelpunkten 44 und 45 in der Längsrichtung gebildet werden. Im Hauptkörper 31 des Verbindungsstücks 30 ist eine Kantenlinie 50 (nachstehend als ”äußere Kantenlinie 56” bezeichnet), die durch Verbinden mit dem Scheitelpunkt 46 in der Längsrichtung gebildet wird, an der äußersten Position in der Breitenrichtung des Fahrzeugs angeordnet.
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Jede Kantenlinie 50 erstreckt sich geradlinig entlang der Längsrichtung des Hauptkörpers 31 des Verbindungsstücks 30, und ebene Flächen 61 bis 66 sind jeweils zwischen zwei in der Breitenrichtung des Fahrzeugs benachbarten Kantenlinien 50 ausgebildet. D. h., die Fläche 61 ist zwischen der mittenseitigen Kantenlinie 51 und der Kantenlinie 52 angeordnet, die Fläche 62 ist zwischen der mittenseitigen Kantenlinie 51 und der Kantenlinie 53 angeordnet, die Fläche 63 ist zwischen der Kantenlinie 52 und der Kantenlinie 54 angeordnet, die Fläche 64 ist zwischen der Kantenlinie 53 und der Kantenlinie 55 angeordnet, die Fläche 65 ist zwischen der Kantenlinie 54 und der äußeren Kantenlinie 56 angeordnet, und die Fläche 66 ist zwischen der Kantenlinie 55 und der äußeren Kantenlinie 56 angeordnet.
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Die mittenseitige Kantenlinie 51 und die äußere Kantenlinie 56 sind an der gleichen Position in der Höhenrichtung des Fahrzeugs angeordnet, die Kantenlinie 52 ist über der mittenseitigen Kantenlinie 51 und der äußeren Kantenlinie 56 angeordnet, und die Kantenlinie 54 ist in der Höhenrichtung des Fahrzeugs zwischen der Kantenlinie 52 und der äußeren Kantenlinie 56 angeordnet. Die Kantenlinie 53 ist unterhalb der mittenseitigen Kantenlinie 51 und der äußeren Kantenlinie 56 angeordnet, und die Kantenlinie 55 ist in der Höhenrichtung des Fahrzeug zwischen der Kantenlinie 53 und der äußeren Kantenlinie 56 angeordnet. Ferner haben die Kantenlinien 52 und 53 die gleiche Position in der Breitenrichtung des Fahrzeugs, und die Kantenlinien 54 und 55 haben ebenfalls die gleiche Position in der Breitenrichtung des Fahrzeugs. Daher hat der Querschnitt des Hauptkörpers 31 des Verbindungsstücks 30 senkrecht zur Längsrichtung eine axialsymmetrische Form mit einer Symmetrieachse, die eine Linie ist, die sich durch die Mitte des Hauptkörpers 31 und parallel zur Breitenrichtung des Fahrzeugs erstreckt.
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Ferner sind, wie in 4B dargestellt ist, die Flächen 61 und 62 unter einem vorgegebenen Winkel von der Mitte in der Breitenrichtung des Fahrzeugs nach außen hin in der Breitenrichtung geneigt, wobei die mittenseitige Kantenlinie 51 als ein Basispunkt dient, und erstrecken sich derart, dass der Abstand dazwischen in der Höhenrichtung des Fahrzeugs abnimmt. D. h., im Hauptkörper 31 ist ein graduell zunehmender Bereich 70, in dem die Breite in der Höhenrichtung des Fahrzeugs von der Mitte in der Breitenrichtung des Fahrzeugs zur Außenseite in der Breitenrichtung graduell zunimmt, zwischen der mittenseitigen Kantenlinie 51 und den beiden Kantenlinien 52 und 53 ausgebildet.
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Die Flächen 63 und 64 erstrecken sich dagegen derart, dass sie sich in der Höhenrichtung des Fahrzeugs mit dem Übergang von der Mitte in der Breitenrichtung des Fahrzeugs zur Außenseite in der Breitenrichtung einander nähern. D. h., im Hauptkörper 31 ist ein graduell abnehmender Bereich 71 (erster graduell abnehmender Bereich 71a), in dem die Breite in der Höhenrichtung des Fahrzeugs von der Mitte in der Breitenrichtung des Fahrzeugs nach außen hin in der Breitenrichtung graduell abnimmt, von der mittenseitigen Kantenlinie 52 und 53 zu den Kantenlinien 54 und 55 konfiguriert. Außerdem erstrecken sich die Flächen 65 und 66 ebenfalls derart, dass sie sich in der Höhenrichtung des Fahrzeugs mit dem Übergang von der Mitte in der Breitenrichtung des Fahrzeugs nach außen in der Breitenrichtung graduell einander nähern. D. h., im Hauptkörper 31 ist ein graduell abnehmender Bereich 71 (zweiter graduell abnehmender Bereich 71b), in dem die Breite in der Höhenrichtung des Fahrzeugs von der Mitte in der Breitenrichtung des Fahrzeugs nach außen hin in der Breitenrichtung graduell abnimmt, von der mittenseitigen Kantenlinie 54 und 55 zur äußeren Kantenlinie 56 konfiguriert.
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Daher ist im Verbindungsstück 30 der vorliegenden Ausführungsform der graduell zunehmende Bereich 70 oder der graduell abnehmende Bereich 71 im Hauptkörper 31 ausgebildet, indem bezüglich der Breitenrichtung des Fahrzeugs die zwischen den in der Breitenrichtung benachbarten Kantenlinien 50 angeordneten Flächen 61 bis 66 geneigt sind. Außerdem sind der erste graduell abnehmende Bereich 71a und der zweite graduell abnehmende Bereich 71b, deren Breitenabnahmerate des Hauptkörpers 31 mit dem Abstand in der Breitenrichtung des Fahrzeugs verschieden ist, konfiguriert durch Erzeugen unterschiedlicher Neigungswinkel bezüglich der Breitenrichtung des Fahrzeugs in der Fläche 63 (64) und in der Fläche 65 (66) unter den den graduell abnehmenden Bereich 71 bildenden Flächen 63 bis 66.
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Die 5A–5C zeigen die Funktionsweise des aufprallabsorbierenden Elements 10 der vorliegenden Ausführungsform. Bei einer voll überlappenden Kollision schreitet die Stauchung des Verbindungsstücks in der Längsrichtung, wobei die mittenseitige Kantenlinie 51 am distalen Ende 31b des Hauptkörpers 31 ein Basispunkt ist, auf die gleiche Weise fort wie im vorstehend beschriebenen Vergleichsbeispiel. In diesem Fall konzentriert sich, weil das Verbindungsstück 30 mit dem Stoßfängerträger 4 an einem Punkt der mittenseitigen Kantenlinie 51 verbunden ist, die dem Stoßfängerträger 4 zugeführte Kollisionskraft an der mittenseitigen Kantenlinie 51. Daher schreitet, weil die Belastung sich an einem Punkt des Verbindungsstücks 30 konzentriert, die Stauchung von der mittenseitigen Kantenlinie 51 am Stauchungsstartpunkt (Punkt a in 5A) des Verbindungsstücks 30 schnell fort.
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Nach Ablauf einer Zeit t1 seit dem Beginn des Stauchungsvorgangs schreitet die Stauchung zu den Kantenlinien 52 und 53 fort, wie in den 5B und 5C dargestellt ist. Wenn die Stauchung daher die Kantenlinien 52 und 53 erreicht, wie in 5A dargestellt ist, beginnt die sekundäre Stauchung (Punkt b in 5A). Nach Ablauf einer Zeit t2 seit dem Beginn des Stauchungsvorgangs schreitet die Stauchung zu den Kantenlinien 54 und 55 fort, wie in den 5B und 5C dargestellt ist, und die tertiäre Stauchung beginnt (Punkt c in 5A). Nach Ablauf einer Zeit t3 seit dem Beginn des Stauchungsvorgangs schreitet die Stauchung zur Kantenlinie 56 fort und die quartäre Stauchung beginnt (Punkt d in 5A). Das Verbindungsstück 30 wird dann in der axialen Richtung gestaucht, und nach Ablauf einer Zeit t4 seit dem Beginn des Stauchungsvorgangs ist das Verbindungsstück 30 völlig gestaucht, überschreitet die dem energieabsorbierenden Element 20 zugeführte Kraft eine vorgegebene Kraft, und beginnt das energieabsorbierende Element 20 zu brechen (Punkt e in 5A).
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Daher wird mit dem aufprallabsorbierenden Element 10 der vorliegenden Ausführungsform die zugeführte Kraft derart gesteuert, dass sie für jede Kantenlinie 50 graduell zunimmt, und wird verhindert, dass dem energieabsorbierenden Element 20 auf einmal eine große Kollisionskraft zugeführt wird. Außerdem erscheinen, weil die Stauchung in mehreren Stufen für jede Kantenlinie 50 fortschreitet, keine ungestauchten Restabschnitte am distalen Ende des Verbindungsstücks 30, das derart ausgebildet ist, dass es hinsichtlich einer versetzten Kollision abgeschrägt ist. Daher kann das Verbindungsstück 30 in der axialen Richtung gleichmäßig gestaucht werden, kann veranlasst werden, dass eine Kollisionskraft gleichmäßig auf das energieabsorbierende Element 20 wirkt, und kann das gewünschte Energieabsorptionsverhalten erzielt werden.
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Ferner kann, wie vorstehend erwähnt wurde, weil die zugeführte Kraft für jede Kantenlinie 50 auf einfache Weise gesteuert werden kann, die Beziehung zwischen der zugeführten Kraft und dem Zeitintervall von der Zufuhr der Kollisionskraft bis zum Beginn der Bruchbildung im energieabsorbierenden Element 20 durch Einstellen der Anzahl und der Positionen der Kantenlinien 50 leicht festgelegt werden. Daher kann das Energieabsorptionsvermögen bezüglich sowohl einer versetzten Kollision als auch einer voll überlappenden Kollision maximal ausgenutzt werden, während die Konstruktionsarbeit vereinfacht wird.
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Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind vorstehend unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, es ist aber klar, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern innerhalb des durch die Patentansprüche definierten Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich.
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Beispielsweise hat in dem in den Ausführungsformen beschriebenen Fall das Verbindungsstück 30 einen polygonalen Querschnitt mit den Scheitelpunkten 41 bis 46, das Verbindungsstück 30 ist aber nicht auf den polygonalen Querschnitt beschränkt, sondern kann derart konfiguriert sein, dass es eine durch gekrümmte Linien gebildete gekrümmte Außenform hat. Außerdem ist in den Ausführungsformen der graduell zunehmende Bereich 70 an der Mitte in der Breitenrichtung des Fahrzeugs angeordnet, und zwei graduell abnehmende Bereiche 71 mit verschiedenen Raten der graduellen Abnahme, sind in der Breitenrichtung des Fahrzeugs an der Außenseite des graduell zunehmenden Bereichs 70 angeordnet, es ist aber klar, dass die Anzahl und die Anordnung der graduell zunehmenden Bereiche 70 und der graduell abnehmenden Bereiche 71 geeignet festgelegt werden können. Daher kann der graduell abnehmende Bereich 71 an der Mitte in der Breitenrichtung des Fahrzeugs angeordnet sein, können nur die graduell abnehmenden Bereiche 71 vorgesehen sein, oder können nur die graduell zunehmenden Bereiche 70 vorgesehen sein. In jedem Fall ist es möglich, den graduell zunehmenden Bereich, in dem die Breite in der Höhenrichtung des Fahrzeuges von der Mitte in der Breitenrichtung des Fahrzeugs nach außen hin in der Breitenrichtung graduell zunimmt, und/oder den graduell abnehmenden Bereich bereitzustellen, in dem die Breite in der Höhenrichtung des Fahrzeugs von der Mitte in der Breitenrichtung des Fahrzeugs nach außen hin in der Breitenrichtung graduell abnimmt.
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Außerdem sind in dem in den Ausführungsformen beschriebenen Fall die Kantenlinien 50 gerade Linien, die sich entlang der Längsrichtung des Verbindungsstücks 30 erstrecken, die Kantenlinien 50 müssen aber nicht unbedingt gerade Linien sein, und mehrere Kantenlinien 50 können nicht parallel zueinander angeordnet sein. Außerdem hat in dem in der Ausführungsform beschriebenen Fall das Verbindungsstück 30 eine axialsymmetrische Querschnittsform, die Querschnittsform des Verbindungsstücks 30 ist aber nicht auf eine axialsymmetrische Querschnittsform beschränkt. Außerdem kann die Dicke des Verbindungsstücks 30 konstant oder ungleichmäßig sein.
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Außerdem ist in den Ausführungsformen nur eine äußere Kantenlinie 56 dargestellt, es können aber auch mehrere solcher Linien verwendet werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, das Energieabsorptionsvermögen des energieabsorbierenden Elements sowohl bezüglich einer versetzten Kollision als auch einer voll überlappenden Kollision maximal auszunutzen, während die Konstruktionsarbeit vereinfacht wird.
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Die vorliegende Erfindung kann in einer aufprallabsorbierenden Struktur verwendet werden, die auf ein Fahrzeug einwirkende Aufprallkräfte absorbiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2014-067650 [0001]
- JP 6-300068 A [0003]
- JP 8-170675 A [0003]
