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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine untere Aussteifung für eine Stoßstange eines Fahrzeugs und auf ein Fahrzeug mit einer solchen unteren Aussteifung.
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Generell ist ein Stoßstangenträger für ein Fahrzeug so aufgebaut, dass er bei einem Niedriggeschwindigkeitszusammenstoß davon elastisch verformt wird, um physikalischen Schaden am Fahrzeug zu minimieren. Der Stoßstangenträger ist eine Puffermaßnahme, die an der Front und am Heck eines Fahrzeugs vorgesehen ist, sodass, wenn ein Fahrzeug mit anderen Fahrzeugen oder festen Gegenständen zusammenstößt, der Stoßstangenträger den Aufprall absorbiert und dabei die Sicherheit von Fahrgästen sicherstellt und eine Verformung eines Fahrzeugkörpers zur gleichen Zeit minimiert.
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Indessen wird eine untere Aussteifung an einem unteren Abschnitt des Stoßstangenträgers oder eines Frontendmodul (FEM)-Trägers vorgesehen, um Fußgängersicherheitsvorschriften zum Minimieren von Verletzung, wenn ein Fahrzeug mit einem Fußgänger zusammenstößt, zu erfüllen.
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Im Fall des oben beschriebenen Stoßstangenträgers und der unteren Aussteifung werden Gewicht und Kosten rasch erhöht, wenn Stärke erhöht wird, wohingegen wenn Gewicht und Kosten verringert werden, Stärke verringert wird und es daher sein kann, dass eine Funktion davon unzureichend erfüllt wird.
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Daher sind ein faserverstärkter thermoplastischer Harz oder Kunststoff, der erhöhte Stärke aufweist, während er gewichtsreduzierendes Material benutzt, wie beispielsweise ein glasfasermatten-thermoplastisches (GMT)-Material, und ein mit kontinuierlichen Fasern verstärktes thermoplastisches Kompositband (CFT)-Material entwickelt worden.
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Hierin ist das GMT-Material ein Kompositmaterial, das aus einem Polypropylen-Kunststoff, der ein Kunststoff für allgemeine Anwendung ist, und einer Glasfasermattenverstärkung besteht, und Stärke von Glasfasern selbst wird durch eine Mattenform verstärkt. Ferner ist das CFT-Material ein Kompositmaterial, das aus einem Polypropylen-Kunststoff, der ein Kunststoff zur allgemeinen Anwendung ist, und kontinuierlichen Fasern besteht, wobei ein Polymerkunststoff, wie beispielsweise PP, die kontinuierlichen Fasern bedeckt und beschützt, sodass Stärke der kontinuierlichen Fasern selbst beibehalten wird, wodurch der Polymer-Kunststoff mit den kontinuierlichen Fasern verstärkt ist.
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Das GMT-Material und das CFT-Material sind neue Materialien, die aufgrund des thermoplastischen Harzes oder Kunststoffs gegenüber allen existierenden Materialien überlegene Stärke aufweisen, und Eigenschaften, wie beispielsweise leichtes Gewicht und eine Gestaltungsfreiheit aufweisen, was einzigartige Eigenschaften von Kunststoff sind, wie auch hohe Produktivität, Recyclingfähigkeit und dergleichen.
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In vergangenen Jahren sind das oben genannte GMT-Material und CFT-Material in verschiedenen Teilen eines Fahrzeugs benutzt worden, da sie leichtgewichtig sind, exzellente Zusammenstoßenergieabsorbtionseigenschaften haben, eine hohe Gestaltungsfreiheit aufweisen und exzellente Zusammenbaubarkeit, Korrosionsbeständigkeit, Steifigkeit, Stabilität, Geräuschisolation, Vibrationsdämpfung, Elastizität, Aufprallwiderstand und dergleichen haben.
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Da die untere Aussteifung gemäß dem Stand der Technik nur als ein Teil zum Erfüllen von Fußgängersicherheitsvorschriften offenbart ist, anstelle einer optimalen Gestaltung, verursacht sie allerdings einen Anstieg an Gewicht, wenn er in einer Stoßstange enthalten ist, und es reduziert nur einen Knieknickwinkel, wenn ein Fahrzeug mit einem Fußgänger zusammenstößt. Dementsprechend ist ein Strukturdynamik-Ansatz was Steifigkeit und Flexibilität anbetrifft nicht erreicht, was zu einem Anstieg an Kosten und Gewicht führt.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine untere Aussteifung für eine Stoßstange eines Fahrzeugs mit den Merkmalen in Patentanspruch 1 sowie auf ein Fahrzeug mit dem Merkmalen in Patentanspruch 15.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
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Die untere Aussteifung der vorliegenden Erfindung ist in der Lage Gewichtsreduktion zu erreichen, während sie Steifigkeit und Stärke bewahrt. Beispielsweise kann die untere Aussteifung in der Lage sein durch Verbessern eines Materials und einer Form der Aussteifung Gewichtsreduktion zu erreichen, während sie Steifigkeit und Stärke auf einem gewünschten Niveau hält.
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Die Kernabschnitte können im Querschnitt eine kreisförmige Form aufweisen und können einen Durchmesser von 5 bis 10 mm haben, wobei die Kernabschnitte so aufgebaut sind, dass sie die nachfolgend stehende Gleichung 1 erfüllen: 3,3 ≤ (Mittenabstand zwischen Kernabschnitten)/(Durchmesser der Kernabschnitte) ≤ 8.
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Ein Wert von (Mittenabtsand zwischen Kernabschnitten)/(Durchmesser der Kernabschnitte), der in der Gleichung 1 beschrieben ist, beträgt 4 bis 5.
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Eine Dicke der Formabschnitte kann 1,5 bis 4,0 mm betragen und eine Dicke des Verbindungsabschnitts kann 2 bis 5 mm betragen.
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Ein Volumen der Kernabschnitte kann 25 bis 60 vol%, bezogen auf eine Summe der Volumina der Kernabschnitte und der Gussabschnitte betragen.
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In Bezug auf die Breitenrichtung des Fahrzeugs kann die untere Aussteifung in einen ersten Bereich, der an einen Mittenabschnitt der unteren Aussteifung definiert ist, ein Paar zweiter Bereiche, die von gegenüberliegenden Enden des ersten Bereichs zu Befestigungsabschnitten, die an dem Stoßstangenträger oder dem FEM-Träger befestigt sind, definiert werden, und ein Paar von dritten Bereichen, die von Enden der zweiten Bereichen zu Enden der unteren Aussteifungen definiert sind, aufgeteilt sein. Die Formabschnitte im ersten Bereich sind so aufgebaut, dass eine Dicke in einer Front- und Heckrichtung des Fahrzeugs größer ist als eine Dicke in einer Höhenrichtung des Fahrzeugs.
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Die Formabschnitte im ersten Bereich können so aufgebaut sein, dass eine Durchschnittsfläche sich in Richtung einer Mitte, bezogen auf die Breitenrichtung des Fahrzeugs, vergrößert.
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Die Formabschnitte im ersten Bereich können so aufgebaut sein, dass eine Dicke in der Front- und Heckrichtung in Richtung der Mitte, bezogen auf die Breitenrichtung des Fahrzeugs, graduell ansteigt.
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Der Verbindungsabschnitt kann so aufgebaut sein, dass eine Dicke in der Höhenrichtung im ersten Bereich größer ist als eine Dicke in der Höhenrichtung im zweiten und dritten Bereich.
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Der Verbindungsabschnitt im ersten Bereich kann mit einer Mittenrippe, die in der Front- und Heckrichtung ausgebildet ist, versehen sein. Der Verbindungsabschnitt an Grenzen der ersten und zweiten Bereiche kann mit einem Paar Vertikalrippen versehen sein. Der Verbindungsabschnitt in den ersten und zweiten Bereichen kann mit X-förmigen Kreuzrippen, die an Mitten der Mittenrippe und dem Paar Vertikalrippen ausgebildet sind, versehen sein. Der Verbindungsabschnitt in den zweiten Bereichen kann mit horizontalen Rippen, die durch Ausstrecken von Enden der Kreuzrippen zu den Befestigungsabschnitten in der Breitenrichtung ausgebildet sind, versehen sein.
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Die Kernabschnitte können aus 40 bis 60 Gewichts-% einer kontinuierlichen Faser und 40 bis 60 Gewichts-% eines thermoplastischen Kunststoffs bestehen.
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Die Formabschnitte können aus 20 bis 40 Gewichts-% einer nicht-kontinuierlichen Faser und 60 bis 80 Gewichts-% eines thermoplastischen Kunststoffs bestehen.
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Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die untere Aussteifung hergestellt, indem faserverstärkter Kunststoff benutzt wird, wodurch es möglich ist, eine Gewichtsreduktion hiervon zu erreichen.
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Ferner wird faserverstärkter Kunststoff, der aus einer thermoplastischen Matrix, die mit kontinuierlichen Fasern verstärkt wird, benutzt, um das Paar Kernabschnitte, welche die Gesamtform der Aussteifung ausrechterhalten, auszubilden, um die Formabschnitte, welche die Kernabschnitte umgeben und verbinden, auszubilden, und um den Verbindungsabschnitt auszubilden. Daher können Steifigkeit und Stärke der unteren Aussteifung auf einem gewünschten Niveau aufrechterhalten werden.
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Zusätzlich wird die Dicke der Formabschnitte und des Verbindungsabschnitts in jedem Bereich variiert, wodurch es möglich ist, Steifigkeit und die Stärke der unteren Aussteifung zu verbessern und eine Verbesserung der Gewichtsreduktion zu erwarten.
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Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung klarer verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet werden, in welchen:
- 1 eine Ansicht ist, die eine untere Aussteifung für eine Stoßstange eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
- 2 eine Explosions-Perspektivenansicht und eine Querschnittansicht, die einen Querschnitt entlang Linie A-A von 1 zeigt;
- 3 eine Explosions-Perspektivenansicht und eine Querschnittansicht ist, die einen Schnitt entlang Linie B-B von 1 zeigt;
- 4a bis 4c Ansichten sind, die eine untere Aussteifung gemäß Vergleichsbeispielen und einem Beispiel sind; und
- 5 ein Graph ist, der Ergebnisse eines Biegelasttests der unteren Aussteifung gemäß den Vergleichsbeispielen und dem Beispiel zeigt.
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Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Detail in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Zeichnungsübergreifend werden sich identische Bezugszeichen auf die gleichen oder ähnliche Teile beziehen.
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1 ist eine Ansicht, die eine untere Aussteifung für eine Stoßstange eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, 2 ist eine Explosions-Perspektivenansicht und eine Querschnittansicht, die einen Querschnitt entlang Linie A-A von 1 zeigt, und 3 ist eine Explosions-Perspektivenansicht und eine Querschnittansicht, die einen Querschnitt entlang Linie B-B von 1 zeigt.
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In 1 ist die obere Richtung die Frontrichtung, die untere Richtung ist die Heckrichtung und die seitliche Richtung ist die Breitenrichtung in Bezug auf ein Fahrzeug.
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In den Zeichnungen ist eine untere Aussteifung für eine Stoßstange eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Ein Paar Kernabschnitte 10 wird durch Erstrecken in der Breitenrichtung des Fahrzeugs in einer verlängerten Schleifenform, die einer Form der Stoßstange entspricht, ausgebildet und parallel zueinander in einem gleichmäßigen Abstand angeordnet. Ein Paar Formabschnitte 20 umgibt jeweils die Kernabschnitte 10. Ein Verbindungsabschnitt 30 verbindet und integriert das Paar Formabschnitte 20 miteinander. Daher kann eine Form der unteren Aussteifung im Querschnitt im Wesentlichen eine Hantelform aufrechterhalten.
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Hierin sind die Kernabschnitte 10, die Formabschnitte 20 und der Verbindungsabschnitt 30 aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt, um Gewichtsreduktion zu erreichen, während Steifigkeit und Stärke der unteren Aussteifung auf einem gewünschten Niveau aufrechterhalten werden.
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Die Kernabschnitte 10 sind eine Einheit, die als ein Verstärkungsbauteil dient, um Steifigkeit und Stärke der unteren Aussteifung aufrechtzuerhalten, und sind in der Form eines Balkens, der eine Schleifenform, die einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist und eine vorbestimmte Krümmung in der Frontrichtung aufweist, verwirklicht. Natürlich können die Kernabschnitte 10 so ausgebildet sein, dass sie eine kreisförmige Form im Querschnitt aufweisen, und können so ausgeformt sein, dass sie eine unregelmäßige geschlossene Form in Querschnitt ausbilden, die eine im Wesentlichen kreisförmige Form zur effizienten Formung aufrechterhält.
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Die Formabschnitte 20 sind eine Einheit, die durch Unterstützen der Kernabschnitte 10 als ein Unterstützungsbauteil dient, das dazu dient, Steifigkeit und Stärke der unteren Aussteifung aufrechtzuerhalten, und sind in einer Form, welche die Kernabschnitte 10 umgibt und abdeckt, verwirklicht. Daher sind die Formabschnitte 20, welche die Kernabschnitte 10 beinhalten, auch in der Form eines Rohrs, das eine Schleifenform mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt und eine vorbestimmte Krümmung in der Frontrichtung wie die Kernabschnitte 10 aufweist, verwirklicht.
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Der Verbindungsabschnitt 30 ist eine Einheit, welche die Kernabschnitte 10 verbindet und die Formabschnitte 20 verbindet, wobei sich der Verbindungsabschnitt 30 so erstreckt, dass die nach innen zeigenden Kanten der Formabschnitte 20 miteinander verbunden ist. Hierin ist der Verbindungsabschnitt 30 ausgeformt, dass er im Querschnitt eine im Wesentlichen rechteckige Form aufweist. Demgemäß ist die untere Aussteifung so verwirklicht, dass sie eine im Wesentlichen hantelförmige Form im Querschnitt aufweist.
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Die untere Aussteifung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist so aufgebaut, dass die Dicke der Formabschnitte 20 und des Verbindungsabschnitts 30 in jedem Bereich, basierend auf der Breitenrichtung eines Fahrzeugs, variiert, und dadurch die Steifigkeit und Stärke verbessert.
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Beispielsweise ist, wie in 1 gezeigt, die untere Aussteifung in Bezug auf die Breitenrichtung eines Fahrzeugs aufgeteilt in: einen ersten Bereich 100, der an einem Mittenabschnitt der unteren Aussteifung definiert ist; ein Paar zweiter Bereiche 200, die von gegenüberliegenden Enden des ersten Bereichs 100 zu Befestigungsabschnitten 35, die mit einem Stoßstangenträger verbunden sind, definiert sind; und ein Paar dritter Bereiche 300, die von Enden der zweiten Bereiche 200 zu Enden der unteren Aussteifung definiert sind.
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Als erstes können die Kernabschnitte 10 einen Querschnittsdurchmesser von 5 bis 10 mm aufweisen.
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Hierin kann das Verhältnis zwischen der Mittendistanz zwischen den Kernabschnitten 10 und dem Durchmesser der Kernabschnitte die folgende Gleichung 1 erfüllen, um Gewichtsreduktion zu erreichen, während die benötigte Leistung für Steifigkeit und Stärke der unteren Ausführungsform im Hinblick auf den Querschnittsdurchmesser der Kernabschnitte 10 erfüllt wird.
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Um die benötigte Leistung für Steifigkeit und Stärke der unteren Aussteifung wie in Gleichung 1 gezeigt, zu erfüllen, kann das Verhältnis der Mittendistanz zwischen den Kernabschnitte zum Durchmesser der Kernabschnitte gleich oder größer als 3,3 sein. Um ein geringeres Gewicht als Plastikaussteifungen von vergleichbarer Leistung zu erreichen, kann das Verhältnis der Mittendistanz zwischen den Kernabschnitten zum Durchmesser der Kernabschnitte gleich oder kleiner als 8 sein. Bevorzugt beträgt das Verhältnis der Mittendistanz zwischen den Kernabschnitten zum Durchmesser der Kernabschnitte 4 bis 5, weiter bevorzugt beträgt die Mittendistanz zwischen den Kernabschnitten zum Durchmesser der Kernabschnitte 4,3.
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Indessen weisen die Kernabschnitte 10, die so gestaltet sind, dass sie eine im Wesentlichen kreisförmige Form im Querschnitt aufweisen, während des tatsächlichen Formens eine unregelmäßig geschlossene Endform im Querschnitt auf. Angesichts derartiger Herstellungsstreuung können die Formabschnitte 20 so ausgebildet sein, dass sie eine Dicke von 1,5 bis 4,0 mm aufweisen.
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Im Fall, dass die Dicke der Formabschnitte 20 gleich oder geringer als 1,5 mm ist, tritt ein Phänomen auf, in dem der Fluss eines Harzes oder Kunststoffs während eines Injektionsformprozesses gestört wird und dadurch die Leistung der Formabschnitte 20 erheblich reduziert wird. Zusätzlich wird, wenn die Dicke der Formabschnitte 20 erhöht wird, die Fläche, die von den Kernabschnitten 10 in den Formabschnitten 20 besetzt wird, reduziert, sodass die mechanische Steifigkeit verringert wird. Außerdem kann die Dicke der Formabschnitte 20 auf gleich oder weniger als 4,0 mm begrenzt werden, um Schrumpfung und einen Anstieg des Auftretens von Porositätsdefekten eines Harzes oder Kunststoffs zu unterdrücken.
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Indessen wird die Dicke der Kernabschnitte 10 innerhalb eines gegebenen Bereichs gemäß der Leistung der Steifigkeit und Stärke und dem Ziel der Gewichtsreduktion bestimmt. Das Volumen der Kernabschnitte 10 kann 25 bis 60 vol% in Bezug auf die Summe der Volumina der Kernabschnitte 10 und der Formabschnitte 20, betragen.
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Im Fall, dass das Volumen der Kernabschnitte 10 weniger als 25 vol% beträgt, ist ein Verstärkungseffekt in Steifigkeit und Stärke der Kernabschnitte 10 gering und es ist schwierig, die geforderte mechanische Leistung zu erfüllen. Im Fall, dass das Volumen der Kernabschnitte 10 60 vol% übersteigt, werden die Formabschnitte 10 dünner, was zu einer hohen Wahrscheinlichkeit des Verursachens eines fehlerhaften Aussehens führt, und Gewicht wird erhöht. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt das Volumen der Kernabschnitte 10, das auf den erstens Bereich 100 angewandt wird, im Durchschnitt 30 vol% in Bezug auf die Summe der Volumina der Kernabschnitte 10 und der Formabschnitte 20, und das Volumen der Kernabschnitte 20, das auf die zweiten Bereiche 200 und die dritten Bereiche 300 angewandt wird, beträgt im Durchschnitt 34 vol% in Bezug auf die Summe der Volumina der Kernabschnitte 10 und der Formabschnitte 20.
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Die Dicke des Verbindungsabschnittes 30 kann 2 bis 5 mm betragen.
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Im Fall, dass die Dicke des Verbindungsabschnitts 30 weniger als 2,0 mm beträgt, kann es sein, dass Verstärkungsfasern während eines Injektionsformprozesses nicht gleichförmig in einem Harz oder Kunststoff verteilt werden und ein Verstärkungseffekt ist wegen Bruch der Verstärkungsfasern und Flussstörung des Harzes oder Kunststoffs erheblich verschlechtert. Zusätzlich ist es schwierig, die geforderte mechanische Leistung zu erfüllen. Im Fall, dass die Dicke des Verbindungsabschnitts 30 5 mm übersteigt, werden die Porosität und die thermische Verformungsmenge eines Produkts erhöht, sodass generelle Verarbeitungsdefekte, die während der Formung eines dicken Materials auftreten, gezeigt werden, und es ist schwierig, eine Gewichtsreduktionseffekt zu erreichen. In dieser Ausführungsform beträgt die Dicke des Verbindungsabschnitts 30 3,0 mm.
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Indessen ist die Dicke der Formabschnitte 20 und des Verbindungsabschnitts 30 so aufgebaut, dass Dicke im ersten Bereich 100 größer als eine Dicke in den zweiten und dritten Bereichen 200 und 300 ist, um Steifigkeit und Stärke gegen Biegelast zu verbessern.
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Besonders sind, wie in 2 gezeigt, die Formabschnitte 20 in den dritten Bereichen 300 so aufgebaut, dass Dicke d1 in der Front- und Heckrichtung des Fahrzeugs gleich wie Dicke d2 in der Höhenrichtung des Fahrzeugs ist. Daher ist die Gesamtdicke der Formabschnitte 20 gleichförmig, wobei die Formabschnitte 20 so verwirklicht sind, dass sie eine im Wesentlichen kreisförmige Form im Querschnitt aufweisen.
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Indessen sind die Formabschnitte 20 in den zweiten Bereichen 200 so aufgebaut, dass die Dicke in der Front- und Heckrichtung gleich der Dicke in der Höhenrichtung ist, so wie die Formabschnitte 20 der dritten Bereiche 300.
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Auf der anderen Seite sind, wie in 3 gezeigt, die Formabschnitte 20 im ersten Bereich 100 so aufgebaut, dass Dicke d3 in der Front- und Heckrichtung größer als Dicke d4 in der Höhenrichtung ist. Demgemäß sind die Formabschnitte 20 so verwirklicht, dass sie eine im Wesentlichen ovale Form im Querschnitt aufweisen.
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Speziell sind die Formabschnitte 20 im ersten Bereich 100 so aufgebaut, dass eine Durchschnittsfläche in Richtung einer Mitte, in Bezug auf die Breitenrichtung eines Fahrzeugs, graduell ansteigt, und eine Dicke in der Front- und Heckrichtung in Bezug auf die Breitenrichtung des Fahrzeugs graduell ansteigen kann. Daher können Steifigkeit und Stärke der unteren Aussteifung verbessert werden. Speziell kann eine Reaktionskraft gegen Biegelast gesichert werden.
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Ferner ist der Verbindungsabschnitt 30 so aufgebaut, dass eine Dicke in die Höhenrichtung im ersten Bereich 100 größer ist als eine Dicke in der Höhenrichtung in den zweiten und dritten Bereichen 200 und 300, wodurch Steifigkeit und Stärke der unteren Aussteifung verbessert werden können.
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Indessen sind in der vorliegenden Ausführungsform verschiedene Rippen am Verbindungsabschnitt 30 ausgebildet, wodurch Steifigkeit und Stärke der unteren Aussteifung verbessert werden können.
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Zum Beispiel ist in Bezug auf die Breitenrichtung eines Fahrzeugs der Verbindungabschnitt 30 im ersten Bereich 100 mit einer Mittenrippe 34 versehen, die in der Front- und Heckrichtung ausgebildet ist, und der Verbindungsabschnitt 30 an den Grenzen des ersten Bereichs 100 und der zweiten Bereiche 200 ist mit einem Paar Vertikalrippen 33, die in der Front- und Heckrichtung ausgebildet sind, versehen. Hierin sind die Mittenrippe 34 und die Vertikalrippen 33 in einer Form, die das Paar Formabschnitte 20 miteinander verbindet, ausgebildet.
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Ferner ist der Verbindungsabschnitt 30 in den ersten und zweiten Bereichen 100 und 200 mit X-förmigen Kreuzrippen 32, die an Mitten der Mittenrippe 34 und dem Paar Vertikalrippen 33 ausgebildet sind, versehen. Zusätzlich sind Enden der Kreuzrippen 32, die mit den Horizontalrippen 31, die später beschrieben werden, in einer linken Spitzklammerform (<) beziehungsweise einer rechten Spitzklammerform (>) ausgebildet.
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Ferner ist der Verbindungsabschnitt 30 in den zweiten Bereichen 200 mit horizontalen Rippen 31, die durch Erstrecken von den Enden der Kreuzrippen 32 zu den Befestigungsabschnitten 35 in der Breitenrichtung ausgebildet werden, versehen.
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Durch Vorsehung der Mittenrippe 34, der vertikalen Rippen 33, der horizontalen Rippen 31 und der Kreuzrippen 32 wie oben beschrieben ist es möglich, verbesserten Widerstand der unteren Aussteifung gegen Verformung zu erreichen.
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Indessen sind die Kernabschnitte 10, die Formabschnitte 20 und der Verbindungsabschnitt 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zum Zweck der Gewichtsreduktion aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt. Allerdings sind, damit die Kernabschnitte 10 als ein Verstärkungsmaterial dienen, faserverstärkter Kunststoff, der die Formabschnitte 20 ausbildet, und faserverstärkter Kunststoff, der den Verbindungsabschnitt 30 ausbildet, so aufgebaut, dass sie sich voneinander in ihrer Zusammensetzung unterscheiden.
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Zum Beispiel können die Kernabschnitte 10 aus 40 bis 60 Gewichts-% aus einer kontinuierlichen Faser und zu 40 bis 60 Gewichts-% aus einem thermoplastischen Harz oder Kunststoff bestehen. Hierin kann die kontinuierliche Faser eine Glasfaser, eine natürliche Faser, eine Kohlenstofffaser, eine Aramid-Faser, eine ultrahochmolekulargewichtige Polyethylen-Faser (UHMWPE) und so weiter enthalten und das thermoplastische Harz oder der thermoplastische Kunststoff kann Polypropylen (PP), Polyamid (PA), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylenterephthalat (PET) und so weiter enthalten. In der vorliegenden Ausführungsform wurden Glasfaser und PP benutzt.
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Im Fall, dass die Menge der kontinuierlichen Faser in den Kernabschnitten 10 weniger als 40 Gewichts-% beträgt, kann es sein, dass Steifigkeit und Stärke der Kernabschnitte 10 nicht die gewünschte Leistung erreichen und im Fall, dass die Menge der kontinuierlichen Faser 60 Gewichts-% übersteigt, kann Formbarkeit verschlechtert sein.
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Ferner können die Formabschnitte 20 und der Verbindungsabschnitt 30 aus 20 bis 40 Gewichts-% aus einer nicht-kontinuierlichen Faser und zu 60 bis 80 Gewichts-% aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen. Hierin kann die nicht-kontinuierliche Faser eine Langglasfaser (LGF) beinhalten und der thermoplastische Kunststoff kann Polypropylen (PP), Polyamid (PA), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylenterephthalat (PET) und so weiter beinhalten. In der vorliegenden Ausführungsform wurden LGF und PP benutzt.
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Wenn die Menge der nicht-kontinuierlichen Faser weniger als 20 Gewichts-% beträgt, ist dies vorteilhaft zur Gewichtsreduktion, es mangelt jedoch an mechanischer Leistung. Wenn die Menge der nicht-kontinuierlichen Faser 40 Gewichts-% übersteigt, steigen Sprödigkeit und Gewicht.
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Indessen wird der Grund, aus dem die Struktur der unteren Aussteifung gemäß der vorliegenden Erfindung angenommen wird, im Vergleich mit Vergleichsbeispielen beschrieben.
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4a bis 4c sind Ansichten, die eine untere Aussteifung gemäß Vergleichsbeispielen und einem Beispiel zeigen, und 5 ist ein Graph, der Ergebnisse eines Biegelasttests der unteren Aussteifung gemäß den Vergleichsbeispielen und dem Beispiel zeigt.
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4a ist ein Vergleichsbeispiel 1, in dem Kernabschnitte 1, die eine 8 mm durchgehende Faser benutzen, so angeordnet sind, dass sie voneinander in der Front- und Heckrichtung der Aussteifung entfernt sind, was senkrecht zur Lastrichtung ist, und ein Formabschnitt 2 ist über die Kernabschnitte 2 geformt.
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4b zeigt ein Beispiel gemäß der vorliegenden Erfindung, in dem Kernabschnitte 10 , die eine 8 mm kontinuierliche Faser benutzen, so angeordnet sind, dass sie voneinander in der Front- und Heckrichtung der Aussteifung entfernt sind, was senkrecht zur Lastrichtung ist, und Formabschnitte 20 und ein Verbindungsabschnitt 30 sind so ausgebildet, dass sie im Querschnitt eine Hantelform haben.
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4c ist ein Vergleichsbeispiel 2, in dem ein Kernabschnitt 3, der eine kontinuierliche Faser benutzt, auf die gesamte Aussteifung angewandt wird und ein Formabschnitt 4 ist so ausgebildet, dass er den Kernabschnitt 3 umgibt.
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Hierin wurden das Gesamtgewicht des Vergleichsbeispiels 1, des Beispiels und des Vergleichsbeispiels 2 alle auf 450 g eingestellt.
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Der Biegelasttest wurde für das Vergleichsbeispiel 1, das Beispiel und das Vergleichsbeispiel 2 ausführt, die wie oben beschrieben vorbereitet worden sind, und die Ergebnisse sind in 5 gezeigt.
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Wie aus 5 ersichtlich ist, wurde bestätigt, dass das Beispiel, das eine Hantelform im Querschnitt aufweist, auf der Basis des gleichen Gewichts exzellente Steifigkeit und Stärke gegen Biegelast zeigt, verglichen mit Vergleichsbeispiel 1 und mit Vergleichsbeispiel 2.
